Суперкавітуючі надзвукові аератори (СК аератори) для водоймищ, в яких вирощують рибу


У практиці відомі заглиблені аератори, що використовують компресори для нагнітання повітря в придонні шари води і створення двофазних вертикальних бульбашкових потоків.

Однак, СК аератори відрізняються від них тим, що створюють горизонтально-протяжні (8-10 і більше метрів) двофазні потоки з повільно спливаючими бульбашками повітря, тим самим вони створюють і горизонтальні і вертикальні двофазні течії. Ще одним істотним недоліком заглиблених аераторів, що використовують компресори  є великі питомі витрати енергії, так як при стисненні повітря, 40-50% енергії витрачається на його нагрів.

У СК аераторах повітря засмоктується з атмосфери у вакуумні каверни, тому питомі витрати енергії значно менші (Таблиця 2).

Принципова відмінність від використовуваних в даний час аераторів полягає в наступному:

- іонізація води (перша ступінь)

- аерація з використанням ударних хвиль в двофазних середовищах (друга ступінь)

- розчинення кисню до насичення при будь-якій температурі в водоймі

- вертикальні і горизонтальні перемішування води у водоймі

Це дозволяє збільшити і автоматично підтримувати вміст кисню в воді до повного насичення (і вище), також на 180-250% збільшити питому щільність утримання риби (шт./м. куб).

Наприклад, використання аераторів СК 1,1кВт в одному з рибних господарств Київської області дозволило збільшити вихід риби ( дзеркального коропа) з одного гектара водойми на100-120%, збільшуючи врожайність до 3,8 т/га.

Існуючі проблеми в водоймах, де вирощується риба:

• непрозорість води; • гнильний запах; • зростання водоростей;

• хвороби і загибель риби.

Мор риби спостерігається при високих температурах (понад 25 градусів) в річках, озерах, водосховищах, сильно зарослих синьо-зеленими водоростями.

До речі, для боротьби із синьо-зеленими водоростями та заморами  риби, що викликані гниттям органіки  СК аератори просто незамінні.

Наведемо технологію, яка пропонує рішення проблеми.

СК аератор є заглиблений  ежектор з чотирьох ступінчастою обробкою води:

1. Перша ступінь до ежектора (іонізація води на жорстких режимах гідродинамічної кавітації);

2. Ежекція, режими кавитаційної суппервентиляціі, з утворенням бульбашкових двофазних сумішей;

3. Обробка бульбашкових водо-повітряних сумішей на режимах ударних хвиль, зі збільшенням поверхні контакту фаз в 10-12раз;

4. Залучення додаткової кількості води в ежекційних насадках з двофазним бульбашковим активним струменем.

Крім цього, при засмоктуванні атмосферного повітря в вакуумні каверни, використовуються режими резонансних автоколивань з основною частотою 18-20кГц, прискорюючи процеси розчинення кисню в воді . При надмірному забрудненні поверхневих шарів водойм синьо-зеленими водоростями ( вище гранично допустимих концентрацій, наприклад вище 50г/л), додатково використовуються процеси надтонкого розпилювання води в повітрі  кавітаційні  форсунки), при цьому значно збільшується поверхня контакту фаз повітря-вода, в результаті чого, збільшується швидкість та ефективність розчинення.

5. Витрата повітря через аератор СК 1,1 кВт, 40 м.куб / год. Питомі витрати енергії на розчинення кисню у воді до повного насичення в межах від 1 до 1,8 кгО2/кВт*год., що вище ніж у кращих світових зразків на 25-30%. Використання, не застосованих раніше, фізичних ефектів (кавітація, ударні хвилі в двофазному бульбашковому середовищі), а також використання надзвукових ежекторів, дозволило не тільки зменшити питомі витрати енергії, а й збільшити врожайність риби в 2,2-2,8 рази.

Особливості розчинення кисню у воді.

У поверхневих водоймах нормальним вважається рівень вмісту кисню 75%, тобто,  при 20 ° С  вміст кисню становить 6,8 ÷ 7,1мг/л., Така вода вважається придатною для вирощування риби.

При вирощуванні риби цінних порід, кількість розчиненого кисню має бути максимальним. Зростання осетрів і висока рентабельність досягаються при 100% насиченні води киснем. При зниження рівня насичення киснем до 60% і при температурі 21 0С знижується швидкість росту риби на 20%, а при 48% насичення - швидкість росту падає до 40% (Таблиця 1).

Таблиця 1. Вплив кисню на розвиток риб

Споживання кисню (мгО2/кг риби на годину) при нормальній масі риби і температури води

Температура град. С

Маса риби ( дзеркальний короп), г

5

10

50

200

750

1700

10

165

146

108

84

55

55

15

241

212

158

122

80

80

20

376

331

246

191

125

125

25

542

477

355

275

180

180

 

Особливості експлуатації.

При експлуатації СК аератора, в залежності від площі, глибини і конфігурації водойми, розміщується на відстані не більше, ніж 10 -12 метрів від берега. Таким чином створюється  повільна циркуляція води, захоплюються придонні шари води, що перемішують  їх із середніми і поверхневими шарами води. При цьому, з нижніх шарів води виносяться шкідливі речовини (продукти гниття відходів життєдіяльності риби, водоростей - метан, сірководень і ін.), відбувається  додаткове насичення їх киснем,  вирівнюються температури води по всій глибині водоймища.

СК аератори облаштовуються одним або трьома (для великих водойм) електронними датчиками кисню( оксиметри), які розміщуються на відстані 50 -100 метрів від апарату на середній глибині водоймища. Система автоматичного управління  отримує сигнал від датчика кисню при зменшенні вмісту кисню в воді від заданої величини.

Таблиця 2. Енергоефективні показники СК аератора.

Потужність,

кВт

0,25

0,37

0,55

0,75

1,1

1,5

2,2

4,0

Площа аерації при глубині водойми 1-2м, га

0,2

0,3

0,47

0,63

0,88

1,2

1,77

3,4

Енерго-еффективність,

кг О2/кВт. год

1,2

1,3

1,4

1,6

1,8

2,0

2,1

2,2

Витрати повітря, м3\ч

 

7

10

15

30

40

50

70

120

Висновок.

Дослідженнями доведено, що збільшення вмісту кисню на1мілліграм на літр від середнього вмісту кисню у воді (7мг/л, при 20 ° С) призводить до підвищення врожайності, наприклад, дзеркального коропа на одну тонну з гектара в рік.  

СК аератори дозволяють, в автоматичному режимі, при цілодобовій роботі (включення – виключення і з використанням електронного оксиметра) підтримувати вміст розчиненого кисню за величиною, близькою до насичення при будь-якій температурі води.

Наприклад, влітку, в жарку погоду, температура води на мілководді наближається до 30 ° С, а вміст розчиненого кисню природно падає до (7,6 мг/л * 75% = 5,7 мг/л) 5,7 мг/л, то риба не тільки не набирає вагу, а просто починає задихатися. Підвищення вмісту розчиненого кисню до 100% від нормального при цій температурі тобто до 7,6 мг/л при 30 ° створює сприятливі умови не тільки для розвитку але і набору ваги. У зимових умовах, навіть при температурі повітря мінус 20 ° С, за показами промислових  випробувань СК аераторів, вода в радіусі 20 метрів від аератора не замерзає. Використання СК аераторів  за таких умов  дозволяло збільшити кількість розчиненого у воді кисню на 3 - 5 мг/л, а при великій щільності заселення риб (форелеве господарство) -  практично цілодобово підтримувалося стовідсоткове насичення води киснем. Це дозволило збільшити врожайність риби (форелі) з одного гектара в 2,2-2,8 рази.


Читайте також:

  Об'єкти аквакультури

ДЕРЖАВНЕ АГЕНТСТВО РИБНОГО ГОСПОДАРСТВА УКРАЇНИ

Адреса: 04053, м.Київ, вул.Січових Стрільців, 45-а

тел.: (044) 486 62 43, тел/факс: (044) 272 20 32

E-mail: darg@darg.gov.ua

ДАРГ У СОЦІАЛЬНИХ МЕРЕЖАХ

        f y t