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.
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.
