Аэрация замкнутых водоемов

Многие исследователи (Steichen et al., 1974; Speece, 1971; Speece and Rayyan, 1973; Zieminski and Whittemore, 1970) изучали вопросы аэрации озер, бассейнов и других закрытых водоемов. Аэрацию осуществляют для улучшения качества воды, она практикуется во многих бассейнах с питьевой водой, или просто воду аэрируют для увеличения содержания в ней кислорода. В результате аэрации снижается содержание марганца и железа в воде (прежде всего потому, что эти металлы менее растворимы в воде, насыщенной кислородом, чем в анаэробных условиях). Кроме того, в результате аэрации нарушается термическая стратификация и содержание кислорода в воде увеличивается. В результате дестратификации вертикальное распределение температуры изменяется, что может привести к положительным или отрицательным последствиям. При стратификации температура воды у дна ниже, что полезно для холодолюбивых рыб, или, если вода предназначена для питьевых целей. В холодной воде содержание кислорода низкое из-за отсутствия водообмена, что вызывает изменение вкусовых и ароматических качеств воды. При этом снижается качество воды для рыб. Дестратификация снижает температуру воды на поверхности (летом) и повышает температуру воды у дна. Это также исключает низкое содержание кислорода в воде или возникновение анаэробных условий у дна.

В связи с тем, что стратификация обычно происходит в водоемах глубиной свыше 6 м, поверхностные аэраторы в данном случае малопригодны. Турбинные аэраторы в виде насосов, подающих воду вверх и вниз, и распылительные аэраторы наиболее приемлемы. Аэраторы с вертикальным потокообразователем (U-образные аэраторы) (Speece, 1971) также можно использовать для аэрации воды в гиполимнионе без нарушения стратификации. Это иногда практикуется для резервуаров, где содержатся холодолюбивые виды рыб или где хранится питьевая воды, поскольку при этом наблюдается наилучшее насыщение воды кислородом и вода остается холодной.

Стейхену с соавторами (Stephen et al., 1974) удалось обогатить воду кислородом в 40-гектарном озере объемом 115·10⁴ м³ за две недели с помощью электродвигателя мощностью 373 Вт. Температурная дестратификация была достигнута быстрее, чем кислородная. Перекачивание снизило ВПК и pH в поверхностном слое воды.

Используя усовершенствованный U-образный аэратор для предотвращения нарушения температурной стратификации, Спис (1971) рассчитал эффективность поглощения 1,36 кг O₂ на 1 кВт·ч. Спис и Райан (Speece and Rayyan, 1973) разработали математическую модель для расчета формы, скорости подъема пузырьков и изменения концентрации кислорода в струях распылителя, установленного в закрытом водоеме. Полученные результаты они представили в графической форме, а в некоторых случаях — в виде математических уравнений. Они показали, что скорость подъема пузырьков быстро уменьшается непосредственно над распылителем до тех пор, пока не достигнет постоянной величины примерно в 10 м над ним. Ширина шлейфа пузырьков связана линейной зависимостью с расстоянием над распылителем. Расход воды в шлейфе также линейно связан с высотой над распылителем, увеличиваясь с увеличением высоты.

Таким образом, дестратификация в водоемах более благоприятна для контроля качества питьевой воды и для рыб — объектов спортивного рыболовства, но не для систем аквакультуры, поэтому эти системы описаны здесь кратко. Читатели, непосредственно занимающиеся вопросами аквакультуры, могут получить интересующую их информацию из приведенного ниже списка литературы.