Аэрация воды - регулирование содержания кислорода в воде

Количество растворенного в воде кислорода во многом определяет жизнедеятельность всех гидробионтов, в том числе и рыб. Снижение содержания кислорода в воде ведет к замедлению темпа роста рыб, угнетению их развития вплоть до гибели. В связи с этим необходимо не только знать содержание кислорода в воде, но и методы его повышения.

Содержание

• Как происходит поступление кислорода в воду
• Растворимость кислорода в воде
• Факторы влияющие на насыщение воды кислородом
• Насыщение воды кислородом в зимний период
• Потребление кислорода рыбами в зимний период
• Меры по насыщению воды кислородом
• Способы аэрации воды
• Гидромеханический способ аэрации воды
• Подача воды в воздух
• Подача воздуха в воду
• Перемешивание воды
• Изменение параметров воды
• Химико-физический способ аэрации воды
• Биологический способ аэрации воды
• Аэраторы воды
• Борьба с появлением ядовитых газов

 

 

Как происходит поступление кислорода в воду

Поступление кислорода в воду происходит из атмосферы и в результате фотосинтеза растений.
Переход кислорода в воду из атмосферы происходит в 3 этапа: выход кислорода на границу раздела двух сред, переход через пограничный слой и переход из пограничного слоя в толщу воды. Эти процессы совершаются в результате разности содержания кислорода в воздухе (280 мг/л) и воде (до 16 мг/л). Тепловая конвекция и ветровое перемешивание воды способствуют проникновению кислорода в нижние слои водоема.

 

Растворимость кислорода в воде

В воде в зависимости от температуры воды при нормальном давлении может раствориться определенное количество кислорода (смотри растворимость кислорода в воде таблица).
Таблица Растворимость кислорода при разной температуре в дистиллированной воде (атмосферное давление 760 мм р.ст.)

 

Факторы влияющие на насыщение воды кислородом

На формирование кислородного режима в воде влияют следующие факторы: интенсивность солнечной радиации, фотосинтез растений, скорость ветра, степень развития потребителей кислорода в толще воды и донных отложений.
Солнечная радиация влияет на температуру воды и фотосинтез растительных организмов, температура воды – на растворимость кислорода в воде.
Наибольшее влияние на концентрацию кислорода в воде оказывает фотосинтетическая деятельность фитопланктона. Установлено, что из общего насыщения воды кислородом в непроточных водоемах 82% приходится на фотосинтез фитопланктона и только 18% на поступление его из атмосферы.

Наивысшая деятельность фитопланктона проявляется в поверхностных слоях. Так, в середине дня в июне-июле валовая первичная продукция в среднем составляет 3,5 мг кислорода в 1 л в час. В средних слоях она в 2-3 раза меньше. В мелководных прудах при ветровом перемешивании эти показатели выравниваются.
Содержание кислорода в воде во многом зависит от его потребителей. Главными потребителями кислорода являются планктон (53%) и иловые отложения (40%). На дыхание рыб в летний период приходится всего 3-4%. В связи с этим наибольшее содержание кислорода наблюдается в мае-июне, а наименьшее – в июле-августе, когда в воде наблюдается наивысшее развитие планктона и идет усиленное илоотложение, поэтому суточная динамика кислорода резче выражена в августе-сентябре.

Содержание в воде кислорода влияет на потребление пищи рыбами и в конечном счете на темп их роста. Так, при содержании кислорода 6-9 мг/л и температуре воды 22 С интенсивность потребления пищи у рыб высокая, а при содержании кислорода 1 мг/л – всего 1/3 высокой потребности. Причем не только снижается потребление пищи, но идет увеличение ее расхода на единицу прироста. В то же время происходит снижение доли пищи, идущей на прирост. Так, личинки белого амура при содержании кислорода 1 мг/л на прирост расходовали 11% пищи, а при 7 мг/л – 26%.

Насыщение воды кислородом в зимний период

В зимнее время поступление в водоем кислорода происходит в основном за счет притекающей воды и незначительно за счет фотосинтеза фитопланктона. В малоснежные зимы эта часть может играть существенную роль.
В зимовальных прудах при полном отсутствии иловых отложений 60-70% расхода кислорода приходится на дыхание рыб. Это необходимо учитывать при выборе плотности посадки рыб в зимовальные пруды.

Потребление кислорода рыбами в зимний период зависит от температуры воды:

Потребление кислорода рыбами в зимний период зависит и от плотности ее посадки в зимовальные пруды. С увеличением плотности посадки, например, карпа, увеличивается и потребление им кислорода. Так, при плотности 3,2 т на 1 га на дыхание рыб расходуется 51 г/т. ч, а при плотности 10,5 т/га – 167.

Меры по насыщению воды кислородом

При снижении количества кислорода в воде ниже оптимального значения для соответствующего вида рыб принимают меры по его увеличению, иными словами проводят аэрацию воды.

Аэрация воды – это не просто насыщение воды кислородом. При аэрации из воды удаляются вредные газы, идет усиленное окисление органики, растворенной в воде. При аэрации возможно взмучивание воды и переотложение ила. Это снижает его толщину, увеличивает поступление в воду биогенных веществ, необходимых для развития фитопланктона, и в конечном счете увеличивает численность кормовых организмов для рыб.

Способы аэрации воды

Существует несколько способов аэрации воды:

• гидромеханический,
• химико-физический
• биологический.

Гидромеханический способ аэрации воды

Гидромеханический способ аэрации воды осуществляют четырьмя вариантами:

• подача воды в воздух,
• подача воздуха в воду,
• перемешивание воды
• изменение параметров воды.

Как правило, механический способ аэрации воды не имеет побочных отрицательных эффектов и является одним из самых простых.

Подача воды в воздух

Подача воды в воздух возможна нераздробленной струей на расстояние до 100 м. Ее производят с помощью насосов, дождевальных устройств.
Подача воды в воздух возможна и каплями, т.е. раздробленной струей. В этом случае устройства подают воду на расстояние до 20 м.
Подача воды в воздух производится и в виде аэрозолей.

Подача воздуха в воду

При нормальном атмосферном давлении в воде растворяется очень небольшое количество подаваемого в нее воздуха (до 7%). Поэтому при аэрации воды данным способом воздух подают с помощью устройств, работающих на принципе инжекции (под давлением) или эжекции (подсос воздуха). К этому способу можно отнести и устройство воздушных куполов. На поверхности воды создают купол из воздухонепроницаемого материала и в него закачивают чистый кислород. Это способствует увеличению содержания кислорода в воде.

Перемешивание воды

Аэрацию воды этим вариантом осуществляют путем образования течения, вихрей, волнений воды с помощью различных устройств (весельная лодка, пропеллерные аэраторы и др.). При этом содержание кислорода в воде в разных слоях водоема выравнивается.

Изменение параметров воды

Этот способ аэрации воды более сложен и применяется редко. Основан на том, что содержание кислорода в воде в зависимости от температуры разное. Как пример можно отметить изменение температуры воды в разных слоях водоема с помощью тепловых насосов, для последующего изменения объема растворимого кислорода в воде. 

Химико-физический способ аэрации воды

Химико-физический способ аэрации воды основан на применении химических веществ, омагничивании воды и электролизе. В качестве химических веществ которые, взаимодействуя с водой, выделяют кислород, используют, например, перекись водорода (Н2О2), марганцовокислый калий (KMnO4), перекись кальция (Са2О) и некоторые другие. При их разложении в воде выделяется чистый кислород. Использование химических веществ, осуществляют для быстрого насыщения кислородом воды в зимовальных прудах.

Особенно выгодно применение перекиси кальция.

[Текст доступен для зарегистрированных пользователей]

Омагничивание воды усиливает абсорбцию кислорода водой, но эффект бывает незначительный, и для больших прудов такой способ повышения содержания кислорода в воде экономически нецелесообразно.
Электролиз воды может давать хороший эффект, но сам процесс дорогостоящий и способствует загрязнению воды от электродов. Он, кроме того, небезопасен.

Биологический способ аэрации воды

Биологический способ аэрации воды основан на фотосинтезе растений, в частности на деятельности фитопланктона по следующему уравнению:

СО2 + Н2 + энергия света =1/16 (С6Н12О6) + О2.

Для стимулирования развития фитопланктона,

[Текст доступен для зарегистрированных пользователей]

 

Работа фитопланктона наблюдается и в зимнее время. В практике рыбоводства известны случаи насыщения воды кислородом до 160% в бесснежные зимы. Данный эффект основан на разной отражательной способности снега (75-95%) и льда (26-40%). При этом от снега должно быть очищено не менее 30% площади водоема.

Биологический способ насыщения воды кислородом обязательно сопровождают другими способами, так как ночью возможен дефицит кислорода.

Аэраторы воды

Для осуществления аэрационных процессов указанными выше способами применяют различного рода аэраторы.
Аэраторы по режиму работы делят на постоянные и периодические, по назначению – на противозаморные и для интенсивных технологий, по исполнению – на береговые, прудовые, мобильные, буксируемые.
По конструктивному решению аэраторы делят на кинетические, механические, пневматические, гидромеханические и пневмогидравлические.

Кинетические аэраторы:

1. Водосливы – со столиком, с лопастным колесом, с вращающейся щеткой.
2. Наклонная рифленая плоскость – с отверстиями, без отверстий.
3. Решетчатые – ступенчатые, с перфорированными выступами.
4. Сифонные водосбросы.
   
   

Механические аэраторы:

1. Вертикальные барабаны.
2. Горизонтальные барабаны.
3. Пропеллерные.
4. Ковшовые.

 

Пневматические аэраторы:

1. Фильтросные.
2. Пористые трубы.
3. Перфорированные трубы.
4. Барботажные.
5. Дисковые.
6. Аэродинамические пушки.
7. Эрлифты.

 

Гидромеханические аэраторы:

1. Вихревые.
2. Многосопловые.
3. Сопло «Вентури».
4. Диафрагмовые.
5. Потокообразователи
6. Кавитационные.
7. Волновые.

 

Пневмогидравлические аэраторы:

1. Смеситель Жачека.
2. Кислородный купол.

 

Приведенные группы аэраторов применяют в различных направлениях рыбоводства: в прудовом рыбоводстве, в рыбоводстве на естественных водоемах и в индустриальном рыбоводстве.
Все аэраторы делят на летние, зимние и всесезонные.
В прудовых хозяйствах чаще всего встречаются следующие аэраторы.

Аэратор «ЕРШ»

Турбоаэратор «ТЮМЕНЕЦ 2М», «ТЮМЕНЕЦ 3М»

Аэраторы серии С – 16

Турбоаэратор дизельный Н19-ИАГ-1

Турбоаэратор Н19-ИАВ/1

Использование механических аэраторов в летних прудах является целесообразным когда рыбопродуктивность превышает 2,5-3,0 тонны рыбы с 1 гектара пруда. Если рыбопродуктивность меньше необходимо использовать другие способы повышения растворимости кислорода в воде пруда.

В прудовых хозяйствах применяют и простейшие кинетические аэраторы для насыщения воды кислородом: наклонные столики, вертушки, рифленые поверхности, лотки с порожками и др. Их подставляют под падающую в водоем струю воды, тем самым насыщая воду кислородом.

Борьба с появлением ядовитых газов

В рыбоводных водоемах, имеющих мощные иловые отложения и напряженный кислородный режим, появляется сероводород. Он образуется в результате разложения животной органики в бескислородных условиях. Сероводород является ядовитым газом. Бороться с ним сложно. Он не только ядовит, но на его окисление расходуется много кислорода – 2 мг на 1 мг сероводорода. Особенно опасен он в зимовальных прудах, где ледяной покров препятствует его удалению в атмосферу. Появление сероводорода в критических для рыб концентрациях вызывает их гибель, а разложение рыб увеличивает концентрацию сероводорода в водоеме. Происходит подобие цепной реакции.
Борьба с появлением в прудах сероводорода заключается, прежде всего, в мерах по его предупреждению: правильная подготовка пруда, посадка в водоем здоровой и упитанной рыбы. При его появлении усиливают проточность, включают аэрационные устройства и проводят ряд других мероприятий.

 

Известкование воды в пруду.

Известкователь плавучий ИП – 1,5

Агрегат ИУС для внесения минеральных удобрений и извести

Удаление соединений железа

Осаждение взвесей в воде