Глава 3. Способы аэрации воды в рыбохозяйственных водоёмах

Аэрацией воды называют процесс насыщения воды кислородом. Известны технический, биологический и химический способы аэрации воды. Они поддерживают наиболее комфортный уровень кислорода в воде и обеспечивают наилучшие условия развития рыбы, а также спасают рыбу в летний период, когда происходят заморы, из-за повышенного окисления органических веществ и увеличенного развития фитопланктона, который может снизить содержание O2 до 0,5 мг/л в утренние часы.

Техническая аэрация проводится различными аэрационными установками, которые обеспечивают наибольший контакт с атмосферным воздухом, тем самым насыщая воду. Это распыление воды в воздухе, а также распыление воздуха в воде с помощью компрессоров или струйной вентиляции. Наиболее эффективным способом является распыление в воде жидкого кислорода, но одновременно это самый дорогостоящий способ. Чаще всего жидкий кислород используется в рыбоводных установках с замкнутым циклом водоснабжения или бассейновых хозяйствах.

Разбрызгивание воды в воздухе, или метод дождеванием, один из способов аэрации воды. Технический процесс выглядит так: Воду забирают из пруда насосами и выпускают воду в воздух одновременным разбрызгиванием или распылением при помощи насадок, форсунок и распылителей, однако наиболее эффективным способом является выпуск сплошной большой струи. Хоть при мелком распылении вода больше насыщается, она остаются на поверхности, а при струе вода проникает глубже. Метод аэрации дождеванием применяется применяется при выращивании рыбы, её транспортировке и особенно при хранении в рыбоуловителях и садках (рис. 2). При хранении рыбы дождеванием более целесообразно осуществлять постоянно, так как в этом случае лучше используется объем сооружений за счет уплотнения посадок при одном и том же расходе воды на проточность, а нередко и при его сокращении.

Рисунок 2. Аэратор для пруда методом распыления

Аэрация воды нагнетанием воздуха в воду. Этот метод осуществляется подачей воздуха под давлением в толщу воды (рис. 3). Насыщение воды кислородом осуществляет с помощью компрессоров, которые нагнетают воздух под давлением по шлангам с распылителями. Эффективность насыщения воды кислородом зависит от продолжительности соприкосновения пузырьков воздуха с водой. Чем меньше пузырьки и больше их количество, тем больше поверхность соприкосновения воздуха с водой и тем больше растворимость кислорода. Например, при прохождении слоя воды толщиной 1 м пузырек воздуха диаметром 6,5 мм поднимается со скоростью 4 см/с (продолжительность подъема 25 с), пузырек диаметром 1 мм — со скоростью 12 см/с (продолжительность подъема 8 с) и пузырек диаметром 2 мм — со скоростью 24 см/с (подъем 4 c). Процент растворяющегося кислорода при этом колеблется в пределах 2 — 3% в зависимости от температуры.

Рисунок 3. Схема обогащения воды методом нагнетания кислорода в воду

Определить количества воздуха Q, которое необходимо продувать через воду за 1 ч для поддержания жизнедеятельности 1 кг массы рыбы можно по формуле:

Q = a / l*n

где, а — интенсивность дыхания рыбы, т. е, потребление кислорода за 1 ч на 1 кг массы, (в см3); l — содержание кислорода в 1 л продуваемого газа, (в см3); n — коэффициент растворения кислорода из продуваемого газа, выраженный в десятичных долях.

Для успешного осуществления аэрации воды нагнетанием воздуха первостепенное значение имеет выбор средств распыления воздуха. В зависимости от величины искусственного водоёма и количества живущей в нем рыбы используются либо аэраторы голландской фирмы Velda модели Silenta Pro, либо аэраторы AirEco, AirPro фирмы Aquacontrol (США). [11]

Наиболее часто данный способ используют в Норвегии (рис. 4), там типичный садок для рыбы имеет диаметр в десятки метров и содержит от 20000 до 30000 лососей. Там аэрацию используют по ещё одной причине. Было установлено, что при продувке воздухом со дна садка движения рыбы изменялись. Вместо того, чтобы неспешно кружить внутри садка, она начинала двигаться в разных направлениях и становилась более активной. Если лосось более подвижный, то его мышцы работают более активно и это улучшает качество мяса, а также это уменьшает вероятность появления паразитов. Таким образом аэрация даёт два преимущества: улучшение качества лосося и уменьшение количества паразитов. [9]

Рисунок 4. Трубопроводы системы аэрации воды в Норвегии

Метод перелопачивания воды заключается в перемешивании верхних слоёв воды с атмосферным воздухом. Перелопачивание производится обычно механическими устройствами, при помощи которых вода на поверхности приводится в движение (бурление и вспенивание). В результате происходит интенсивное насыщение воды кислородом воздуха с одновременным выделением углекислого и других газов. При этом движущиеся и особенно вращающиеся устройства с лопастями захватывают воду и выбрасывают ее в воздух, а также захватывают воздух и нагнетают его в толщу. Таким образом, перелопачивание является как бы комбинацией двух ранее рассмотренных методов аэрации. [8] [14]

Исследования показывают, что метод перелопачивания воды наиболее эффективен. Причем такая аэрация может осуществляться попутно с выполнением различных операций, например, гребными колесами (рис. 5) и винтами самоходных лодок (камышекасилок, кормараздатчиков, удобрительных плавучих устройств), вращающимися барабанами, приводимыми в действие потоком воды при ее подаче в пруды, садки и рыбоуловители и др. В таком совмещении аэрации с различными работами заключается одна из основных преимуществ этого метода.

Рисунок 5. Обогащение воды кислородом, методом перелопачивания

Однако для заполненных прудов одним из существенных недостатков этого метода является то, что кислородом насыщаются в основном верхние слои воды, в то время как больше всего нуждаются в аэрации придонные слои, в которых содержание кислорода всегда ниже.

Сравнительная эффективность различных методов аэрации воды сводится к следующим показателям: нагнетание воздуха в воду на 20 — 30% эффективнее выбрасывания струи воды в воздух, а механическое перелопачивание воды лопастями на вертикальном валу в 4 - 5 раз эффективнее первых двух способов. Эти показатели получены при примерно одинаковых затратах мощности. [10]

Метод биологической аэрации менее распространён, но более естественный. Суть биологической аэрации воды сводится к тому, чтобы различными способами стимулировать увеличение количества фитопланктона, а он, в свою очередь, будет способствовать насыщению воды кислородом. Как правило, на долю фитопланктона приходится от 80 до 90% всего кислорода, а остальная приходит на инвазию. Вариантов того, как может быть организована биологическая аэрация воды множество. Например, часто применяются различные минеральные удобрения. Другим, альтернативным способом биологической аэрации воды является население водоёма различными рыбами, питающимися растительностью. В частности, наиболее часто используют белого толстолобика или белого амура. Эти рыбы питаются преимущественно взрослым фитопланктоном, поскольку он крупнее и заметить его проще. Это способствует естественному приросту молодняка, в связи с чем фитопланктон в своей массе работает интенсивнее, а значит, вода обогащается кислородом — происходит биологическая аэрация воды.

Также польза от популяции толстолобика этим не ограничивается. Эта рыба поглощает детрит, который при других условиях поглощал кислород. Из этого следует, что биологическая аэрация воды в этом случае будет идти не только за счёт прироста кислорода, но и посредством его экономии. [12]

Для экстренного повышения концентрации в воде кислорода используют метод химической аэрации с помощью определенных химических реагентов, которые, взаимодействуя с водой, выделяют кислород. Такими реагентами являются перекись (пероксид) водорода, перекись кальция, марганцовокислый (перманганат) калий и марганцовокислый натрий, над сернокислый аммоний и др. При внесении в воду 4,5 кг перекиси кальция на дне выделяется 2 кг кислорода, что хорошо обеспечивает дно кислородом. Также его используют для профилактики инфекционных заболеваний и регулируют кислотность в водоёме. Самым безопасным способом аэрации воды при помощи химических реагентов считается перекись водорода. Это соединение легко растворяется в воде, а при его разложении не образуется никаких побочных соединений – только вода и кислород. Особенно хорошие результаты при ликвидации заморных явлений получают при внесении марганцовокислого калия или марганцовокислого натрия при концентрации 0,28 г/м3. В этом случае не только возрастает содержание кислорода в воде, но и быстро окисляется органическое вещество, содержащееся в воде в избытке. [13]