Дефицит кислорода в водоемах – одна из основных проблем, ухудшающих экологическую ситуацию в водоеме и несущих прямую угрозу живущим в прудах рыбе и другим водным животным. Нехватка кислорода приводит к нарушению самоочистки водоема, загниванию органики и появлению сероводорода в придонных слоях воды. Низкое содержание кислорода (ниже 60-70% насыщения) тормозит рост рыбы, клев ее ослабевает или полностью прекращается. Если в течение суток в водоеме возникает острый дефицит кислорода даже на короткое время, резко замедляется рост рыбы, падает ее иммунитет, возрастает угроза различных заболеваний. О хорошей рыбалке при этом мечтать не приходится. Опасны как летние заморы, отмечающиеся обычно в ранние утренние часы, так и зимние заморы.
Дефицит кислорода в водоемах — одна из основных проблем, ухудшающих экологическую ситуацию в водоеме и несущих прямую угрозу живущим в прудах рыбе и другим водным животным. Нехватка кислорода приводит к нарушению процесса самоочищения водоема, загниванию органики и появлению сероводорода в придонных слоях воды. Низкое содержание кислорода (ниже 60–70 % насыщения) тормозит рост рыбы, клев ее ослабевает или полностью прекращается. Если в течение суток в водоеме возникает острый дефицит кислорода даже на короткое время — резко замедляется рост рыбы, падает ее иммунитет, возрастает угроза различных заболеваний. О хорошей рыбалке при этом приходится только мечтать. Опасны как летние заморы, отмечающиеся обычно в ранние утренние часы, так и зимние заморы.
Исходя из изложенного выше, становится ясным, почему в рыбоводстве такое внимание уделяется аэрации воды. В настоящее время в продаже имеются аэраторы разных типов от ряда зарубежных и отечественных производителей. Ведущее положение на рынке занимают немецкие и китайские аэраторы-потокообразователи: Air Jet, Turbo Jet и другие, появились также отечественные поверхностные аэраторы-потокообразователи «Волна» фирмы «Джилекс», в разработке которых мы принимали участие. Накопленный опыт эксплуатации аэраторов разных типов позволил выявить некоторые их особенности и уточнить область применения.
Отличительной особенностью китайских Air Jet и аэраторов «Волна» отечественного производства является создание поверхностного потока аэрированной воды, распространяющегося по поверхности на большое расстояние. В зимнее время это позволяет размывать некоторый участок водоема, освобождая его ото льда. Однако аэраторы этого типа, как и многие другие зарубежные аналоги сходной конструкции, имеют и определенные недостатки. В зимнее время освобожденный ото льда участок водоема быстро охлаждается, температура воды нередко падает ниже критических значений, возникает угроза заболевания карпа болезнью Стаффа, а об интенсивном клеве на водоеме вообще можно забыть.
Кроме того, значительная часть энергии тратится на перемещение воды в поверхностном, самом аэрированном слое, тогда как нижние слои воды затрагиваются незначительно.
Известно, что скорость насыщения воды кислородом зависит от площади границы раздела двух сред (вода/воздух), коэффициента переноса и градиента концентрации кислорода и описывается следующей формулой
dC/dT=KL⋅(A/V)⋅(Cs – C),
где dC/dT – скорость изменения концентрации кислорода со временем, мг/(л⋅ч); KL — коэффициент переноса кислорода, см/ч; А – площадь контакта газа и жидкости, см2; V – объем воды, см3; Cs – концентрация насыщения кислорода жидкостью, мг/л; С — концентрация кислорода в жидкости в любой момент времени, мг/л (Ф. Уитон, 1985). Как видно из приведенной формулы, скорость насыщения воды кислородом зависит от градиента концентрации между фактическим содержанием кислорода в воде (С) и максимально возможным насыщением (Cs), которое достижимо при данных условиях (температура воды, давление и соленость). Иными словами, чем ближе фактическое насыщение воды к максимально возможному, тем ниже скорость насыщения воды кислородом. Это явление хорошо иллюстрируется графиком, приведенным ниже. Данные получены на нашей лабораторной установке при постоянной интенсивности аэрации.
![](/images/image002.gif)
Из рисунка видно, что для увеличения содержания кислорода с 30 до 50 % насыщения потребовалось 17 минут, для увеличения с 50 % до 70 % 28 минут, а с 70 % до 90 – более 70 минут. Отсюда следует простой вывод: наиболее эффективна аэрация воды с минимальным содержанием кислорода.
Несколько слов надо сказать об эффективности работы аэраторов. Производители аэраторов обычно приводят цифры в пределах от 0,7 до 1 кг кислорода на 1 кВт мощности двигателя. Однако, не всегда понятно, как определялись эти показатели. Мы уже говорили ранее, что производительность аэратора по кислороду зависит от исходного его содержания в воде. Например, если вода насыщена кислородом до 90-95 %, работа аэраторов (без использования чистого кислорода) практически равна нулю. Уже после 60–70 % насыщения работа аэраторов становится малоэффективной. Некоторое увеличение производительности аэратора происходит за счет увеличения глубины, так как с ростом глубины увеличивается давление воздуха и соответственно увеличивается уровень максимально возможного насыщения. Однако и здесь есть определенные «подводные камни». Дело в том, что в воздухе помимо кислорода есть еще и азот, который также в большем количестве растворяется в воде с ростом давления. При определенных обстоятельствах это может привести к газо-пузырьковому заболеванию рыб, аналогу «кессонной болезни» водолазов. Следовательно, опускать аэраторы можно лишь на небольшую глубину, обычно до 3 м. Как же решить проблему аэрации более глубоких слоев, например до 6–8 м? Об этом чуть ниже.
В естественных водоемах практически всегда существует градиент содержания кислорода по глубине: чем глубже, тем ниже содержание кислорода. Это легко объяснимо. С глубиной падает освещенность и ухудшаются условия для фотосинтеза фитопланктона, который вырабатывает кислород. Кроме того, в нижних слоях воды скапливаются оседающие органические вещества, окисление которых сопровождается потреблением кислорода. В грунтах пруда протекают процессы образования сероводорода и других веществ, на окисление которых расходуется много кислорода. По этому очень часто придонные слои воды вообще не содержат кислорода.
Таким образом, чем с большей глубины забирается вода для аэрации, тем меньше в ней кислорода и тем эффективней работа аэратора.
Поверхностные аэраторы, такие как «Air Jet» и «Волна», не могут аэрировать глубокие слои воды. Их назначение – создание потока по поверхности воды. Во многих случаях именно это и требуется для водоема. Увеличение угла наклона двигателя мало улучшает ситуацию, так как с заглублением эжектора существенно падает подача воздуха, а поток воды с пузырьками воздуха быстро уходит вверх. Если же необходимо аэрировать воду на глубине и ликвидировать расслоение воды по температуре и содержанию кислорода, применяют аэраторы другой конструкции.
Для аэрации более глубоких слоев воды немецкая компания Aquacultur Fischtechnik предлагает эжекторные аэраторы Force 7-1 и Force 7-2, позволяющие вводить воздух или чистый кислород (из кислородного баллона или генератора кислорода) на глубину до 3 м, а также аэраторы Brio 0,5 M и Brio 1. Эти же задачи может решать эжектор Eco 2, также способный подавать в глубинные слои воды воздух или кислород. К недостаткам этих аэраторов можно отнести их высокую стоимость и не высокую на наш взгляд универсальность. А глубина до 3 м также далеко не всегда достаточна, более глубокие водоемы встречаются повсеместно. Дальнейшее «углубление» аэратора чревато опасностью газо-пузырькового заболевания, во-первых, и снижением количества засасываемого эжектором воздуха во-вторых.
Аэраторы серии "Поток"
Нашей фирмой разработаны универсальные аэраторы, предназначенные для приусадебных водоемов и рыбоводных прудов разной площади. Аэраторы серии «Поток» способны забирать для аэрации воду с глубины до 8 м, что является уникальным свойством для аэраторов такого типа. Благодаря тому, что аэратор работает на воде с низким содержанием кислорода, производительность аэратора максимальна, что обеспечивает быстрое насыщение воды кислородом.
Для неглубоких водоемов, в которых не требуется аэрация придонных слоев воды, мы можем предложить более дешевые аэраторы «Поток» без углубленного водозабора. Аэраторы монтируются на универсальном поплавковом модуле. В аэраторах серии «Поток» применяются погружные однофазные маслозаполненные двигатели различной мощности (от 0,37 до 2,2 кВт), что позволяет подобрать аэратор как для крупных, так и для небольших водоемов. Все двигатели имеют либо встроенное, либо выносное (собранное во внешнем блоке управления) защитное реле, отключающее электродвигатель в аварийных ситуациях.
В отличие от аэраторов других типов, в большинстве моделей серии «Поток» есть регулировка наклона двигателя не только вниз, но и вверх на угол до 45 °. В последнем случае на поверхности воды образуется мощный бурун, напоминающий фонтан. Это обеспечивает дополнительный аэрационный эффект и увеличивает поверхностную аэрацию. Для водоемов большой площади мы разработали модель большой мощности: 5,5 кВт с трехфазными двигателями.
Изготавливаемые нами аэраторы могут выпускаться не только в плавающем, но и в стационарном варианте. Аэратор Поток Причал устанавливается в любом месте на берегу: на пирсе, под мостиком через водоем. Опуская или поднимая двигатель на штативе, вы можете легко изменять направление потока и выбирать нужную вам глубину. Этот аэратор может формировать течение с заданными параметрами, создавать течение в глубину или к поверхности воды, «закручивать» воду в бассейне.
Аэраторы «Поток» предназначены для круглогодичного использования. Эксплуатация в условиях суровой зимы 2009/2010 года показала высокую надежность аэраторов и их устойчивость к воздействию низких температур.
Широкий модельный ряд аэраторов серии «Поток» позволяет подобрать оборудование под нужды конкретного водоема.
Дополнительное устройство для лечебных обработок рыбы в садках и прудах с помощью аэраторов «Поток»
Нами разработано дополнительное устройство для аэраторов серии «Поток», позволяющее проводить лечебные и профилактические обработки рыбы водорастворимыми препаратами. При выращивании рыб нередко возникает необходимость провести обработку какими-либо лечебными растворами. Это можно сделать с помощью специального устройства, монтируемого на поплавковом модуле аэраторов «Поток». Оно состоит из контейнера объемом 40 л с крышкой и дозирующего приспособления. При включенном аэраторе лечебный раствор из контейнера поступает под винт аэратора, где раствор быстро и эффективно перемешивается с водой и разносится по водоему. Устройство может применяться при садковом, бассейновом и прудовом выращивании рыбы. Аэратор с устройством для обработки рыбы обеспечивает стабильную подачу лечебного раствора в течение одного часа за одну заправку контейнера.
Для того чтобы правильно рассчитать режим обработки, необходимо знать экспозицию обработки и концентрацию препарата, которую надо создать в садке, пруду или бассейне. Эти цифры указывает ихтиопатолог в своих назначениях. В таблице технических характеристик аэраторов имеются данные об объеме воды, проходящей через аэратор в единицу времени. Имеется возможность регулирования скорости вытекания лечебного раствора из контейнера. Кроме того, концентрацию рабочего раствора в контейнере можно варьировать в широких пределах. На основе этих данных, пользуясь назначениями, полученными от ихтиопатолога, можно рассчитать параметры лечебной или профилактической обработки рыбы. Расчеты рекомендуется поручить специалисту.
Оксигенаторы
Для установок с замкнутым водоснабжением (УЗВ), бассейновых хозяйств, инкубационных цехов проблема насыщения воды кислородом стоит не менее, а часто более остро, чем для прудовых хозяйств обычного типа. Высокая плотность посадки, доходящая до нескольких сотен кг на 1 м3 воды, требует бесперебойного снабжения кислородом. При этом для снижения расходов воды, выполняющей роль «кислородоносителя» целесообразно, во-первых, использовать чистый кислород, а, во-вторых, насыщать воду до содержания, превышающего нормальное насыщение. С этой задачей аэраторы, работающие на воздухе, справиться не могут. Проблему позволяют решить оксигенаторы — специальные приборы, позволяющие практически без потерь (использование кислорода на уровне 90 % и более) вводить в воду чистый кислород. Принцип работы оксигенаторов прост. В емкости, закрытой сверху, вода интенсивно перемешивается с чистым кислородом, при этом кислород может выйти из емкости только в растворенном виде. Все пузырьки, образующиеся в оксигенаторе, не могут его покинуть из-за того, что в оксигенаторе конструктивно создается зона с низкими скоростями движения воды, из которой пузырьки кислорода не выносятся и не покидают оксигенатор. Благодаря использованию чистого кислорода его содержание в воде, выходящей из оксигенатора, достигает более 150 % от нормального насыщения. Воду можно насытить и до более высокой концентрации, однако во избежание некоторых сложностей этого обычно не делают. По сравнению с распылением кислорода с помощью мелкодисперсных распылителей, растворяющих 15–18 % кислорода (потери соответственно 82–85 %) оксигенатор имеет неоспоримые преимущества. В качестве источника кислорода лучше всего иметь криогенные емкости с испарителями для хранения жидкого кислорода. Однако возможно применение и генераторов кислорода. Для небольших цехов возможно использовать и баллонный кислород.
Нашей фирмой разработаны и испытаны плавучие и стационарные оксигенаторы, оснащенные двигателями мощностью 0,37; 0,55; 0,75; 1,1 и 1,5 кВт.