Vzduch v živném roztoku | Blog RastOk

Aerací se rozumí zvýšení obsahu kyslíku rozpuštěného ve vodě v důsledku jeho absorpce ze vzduchu. Voda je provzdušňována při pěstování ryb, přepravě a skladování v klecích.

<strong>Množství spotřebovaného kyslíku rybami</strong>

Intenzita spotřeby kyslíku rybami závisí na jeho obsahu ve vodě a teplotě; Když teplota stoupá, spotřeba roste, a když teplota zůstává konstantní a obsah kyslíku klesá, klesá. Minimální obsah kyslíku ve vodě (v mg/l), při kterém mohou ryby přežít, se nazývá prahový obsah kyslíku.

Mezní obsah kyslíku ve vodě při různých teplotách

Čitatel udává prahový obsah kyslíku v zimě, jmenovatel – v létě.

Tato hodnota není stejná pro různé druhy ryb, ale je velmi stabilní pro každý daný druh. U užitkového kapra je tedy prahový obsah kyslíku 0,3 – 0,5 mg/l a u rybáků – 0,1 – 0,5 mg/l; obsah kyslíku, při kterém dýchání začíná slábnout, je 2,0 – 2,5 mg/l, respektive 5,0 – 6,0 mg/l.

Pro výpočet hustoty obsádky ryb při jejich chovu a přepravě je nutné znát závislost rozpustnosti kyslíku ve vodě na teplotě. Rozpustnost kyslíku klesá s rostoucí teplotou vody:

Rozpustnost kyslíku v závislosti na teplotě

Množství kyslíku spotřebovaného rybami za hodinu závisí na jejich druhu a hmotnosti. Při teplotě vody 10 0 C tedy kapr o váze 500 – 700 g spotřebuje 45 mg kyslíku, kapr o váze 320 – 350 g – 65 mg a roční mláďata – 120 mg do 1 kg hmotnosti ryby.

Podle Van Hoffova pravidla se při zvýšení teploty o 10 0 C zvyšuje přibližná spotřeba kyslíku ryb 2 – 3x.

Například je nutné stanovit množství vody potřebné k udržení nebo přepravě 500 kg komerčního kapra při teplotě vody 18 0 C po dobu 20 hodin.

Podle výše uvedených údajů spotřebuje komerční kapr o hmotnosti 500 – 700 g za 1 hodinu při 10 0 C 45 mg kyslíku na 1 kg hmotnosti. Při teplotě 18 0 C bude spotřeba více než 45 * 1,8 = 81 mg/h. Při teplotě 18 0 C obsahuje 1 litr vody 9,74 mg kyslíku. Pro přežití kaprů je nutné mít zbytkový (prahový) obsah kyslíku 0,3 – 0,5 mg/l. Předpokládejme, že se rovná 0,5 mg/l. Potom lze z 9,74 mg použít 9,74 – 0,5 = 9,24 mg kyslíku. Protože je potřeba 1 mg na 18 kg kapra za 0 hodinu při 1 81 C, lze toto množství získat z 81 / 9,24 = 8,766 litrů vody. Při skladování 500 kg kapra na 20 hodin bude potřeba 8,766 * 500 * 20 = 87 660 litrů vody (za předpokladu, že se do vody nedostane vzdušný kyslík).

Tak velké množství vody není téměř vždy k dispozici a takové skladování nebo přeprava by byla příliš drahá, proto je potřeba provzdušňování vody, které může dramaticky snížit spotřebu vody a zvýšit obsah kyslíku v ní.

<strong>Metody provzdušňování vody v umělé nádrži s rybami</strong>

Existuje několik způsobů provzdušňování vody v umělé nádrži:

• biologický
• fyzikální
• chemické
• mechanický.

V praxi se v chovu ryb používají především metody mechanického provzdušňování, které se provádějí těmito způsoby:

• stříkání vody do vzduchu (kropení)
• pumpování vzduchu do vody
• odhrnování horních vrstev vody.

<strong>Provzdušňování vody v umělé nádrži rozstřikováním vody</strong>

Stříkání vody ve vzduchu. Voda je z jezírka odebírána čerpadly a přiváděna do nejvyšší možné výšky za současného rozstřikování nebo rozprašování pomocí trysek, trysek a rozprašovačů. Čerpadla odebírají jezírkovou vodu ochuzenou o kyslík a rozstřikují ji do vzduchu, v důsledku čehož je nasycena kyslíkem. Navíc, čím menší jsou částice vody, tedy čím větší je jejich počet (což znamená povrch kontaktu se vzduchem) a čím déle jsou ve vzduchu, tím intenzivnější je proces provzdušňování.

Když voda přiváděná do vzduchu proudem padá zpět do jezírka, dochází také k provzdušňování v důsledku povrchového rozrušování a tvorby vodopádů.

Experimentálně bylo prokázáno, že provzdušňování vody s nízkým obsahem kyslíku je účinnější, pokud je voda do jezírka přiváděna v souvislém nebo přerušovaném proudu, spíše než ve formě deště. Vysvětluje se to tím, že malé kapky klidně dopadají na hladinu vody, zatímco nestříkající proud dopadající na hladinu způsobuje bublání, pěnění a vzrušení. V důsledku toho s sebou proudnice unáší vzduch do tloušťky provzdušňované vody a zároveň zlepšuje podmínky povrchového provzdušňování. Zvýšenou účinnost proudového provzdušňování lze vysvětlit i tím, že celková kontaktní plocha vzduchu a vody je v tomto případě větší než u kapkového (dešťového) provzdušňování.

Pro provzdušňování vody rozprašováním se doporučuje použít čerpadla, která nasměrují vodu pod tlakem do zásobníku a proud by měl směřovat šikmo k hladině zásobníku.

Pro prevenci a eliminaci úhynu ryb je velmi důležité provádět co největší cirkulaci vody, to znamená, že účinnost provzdušňovacích prostředků závisí na jejich produktivitě.

Metoda provzdušňování kropením se používá při pěstování ryb, jejich přepravě a zejména skladování v rybích pastích a klecích. Při skladování ryb je vhodné provádět kropení neustále, protože v tomto případě je objem konstrukcí lépe využit z důvodu zhutnění výsadby při stejném průtoku vody a často s jeho snížením.

Postřik se také používá při zásobování nádrží a konstrukcí, ve kterých se nacházejí ryby, vodou. K tomu se používají chrliče a tlakové potrubí přívodu vody s tryskami a otvory, stejně jako kaskádové stupně, které rozkládají přiváděný proud vody na rozstřiky, které absorbují kyslík ze vzduchu. Způsob provzdušňování rozprašováním za stejných podmínek je méně účinný než čerpání vzduchu do vody a lopatou a měrná spotřeba energie je pro něj vyšší.

<strong>Provzdušňování vody v umělé nádrži vstřikováním vzduchu do vody</strong>

Vstřikování vzduchu do vody. Tento způsob provzdušňování se provádí přiváděním vzduchu pod tlakem do provzdušňovaného vodního sloupce. Nasycení vody kyslíkem se provádí pomocí kompresorů, které pumpují vzduch pod tlakem hadicemi s rozprašovači. Účinnost saturace vody kyslíkem závisí na délce kontaktu vzduchových bublin s vodou a jejich velikosti.

Čím menší jsou bubliny a čím větší je jejich počet, tím větší je povrch kontaktu mezi vzduchem a vodou a tím větší je rozpustnost kyslíku. Například při průchodu vrstvou vody o tloušťce 1 m stoupá vzduchová bublina o průměru 6,5 mm rychlostí 4 cm/s (doba stoupání je 25 s), bublina o průměru 1 mm stoupá rychlostí 12 cm/s. rychlost 8 cm/s (doba náběhu je 2 s) a bublina o průměru 24 mm – při rychlosti 4 cm/s (náběh 2 s). Procento rozpuštěného kyslíku kolísá mezi 3 a XNUMX % v závislosti na teplotě.

Množství vzduchu Q, které musí být profouknuto vodou za 1 hodinu, aby se udržela vitální aktivita 1 kg rybí hmoty, lze určit pomocí vzorce:

Q = a/l*n

kde a je intenzita rybího dýchání, tj. spotřeba kyslíku za 1 hodinu na 1 kg hmoty, (v cm 3);

l je obsah kyslíku v 1 litru vyčištěného plynu, (cm 3 );

n je koeficient rozpuštění kyslíku z vyčištěného plynu, vyjádřený v desetinných částech.

Intenzitu dýchání, tedy množství spotřebovaného kyslíku na jednotku hmotnosti ryby, určíme vydělením množství spotřebovaného kyslíku číslem 1,44. Při nižším obsahu kyslíku ve vodě je intenzita rozpouštění kyslíku z vyčištěného plynu větší a naopak. Tuto okolnost je třeba vzít v úvahu při přepravě a skladování živých ryb pro stanovení hustoty obsádky.

Pro úspěšné provzdušňování vody vstřikováním vzduchu má prvořadý význam volba prostředků pro rozprašování vzduchu. V závislosti na velikosti umělé nádrže a množství ryb v ní žijících se používají buď provzdušňovače od holandské firmy Velda, model Silenta Pro, nebo AirEco, provzdušňovače AirPro od společnosti Aquacontrol (USA).

Uvažovaný způsob provzdušňování se používá jak při pěstování a údržbě, tak při přepravě a skladování živých ryb.

<strong>Provzdušňování vody v umělé nádrži lopatou</strong>

Metoda vodní lopaty zahrnuje smíchání horních vrstev vody s atmosférickým vzduchem. Lopaty se obvykle provádějí pomocí mechanických (méně často hydraulických) zařízení, pomocí kterých se voda na povrchu uvádí do pohybu (hoření a pěnění). Díky tomu je intenzivně nasycen vzdušným kyslíkem za současného uvolňování oxidu uhličitého a dalších plynů. Pohyblivá a zejména rotující zařízení s lopatkami přitom zachycují vodu a vyhazují ji do vzduchu a také zachycují vzduch a pumpují jej do tloušťky. Lopatou je tedy kombinace dvou dříve diskutovaných metod provzdušňování.

Výzkum ukazuje, že metoda vodní lopaty je nejúčinnější. Navíc lze takové provzdušňování provádět současně s prováděním různých operací, například lopatkovými koly a lodními šrouby samohybných člunů (trstinové sekačky, dávkovače krmiva, plovoucí zařízení hnojiva), rotačními bubny poháněnými proudem vody při dodává se do jezírek, klecí a lapačů ryb atd. Tato kombinace provzdušňování s různými pracemi je jednou z hlavních výhod této metody.

U naplněných jezírek je však jednou z významných nevýhod této metody to, že kyslíkem jsou nasyceny hlavně horní vrstvy vody, zatímco spodní vrstvy, ve kterých je obsah kyslíku vždy nižší, potřebují provzdušňování nejvíce.

Srovnávací účinnost různých způsobů provzdušňování vody sestává z následujících ukazatelů: čerpání vzduchu do vody je o 20 – 30 % účinnější než vyhazování proudu vody do vzduchu a mechanické lopatování vody lopatkami na svislé hřídeli je 4 – 5krát účinnější než první dvě metody. Tyto hodnoty byly získány při přibližně stejné spotřebě energie.

V poslední době jsme byli svědky výrazného nárůstu používání vzduchových kompresorů
zvýšit množství kyslíku obsaženého v živných roztocích,
používá se k zalévání rostlin nebo v systémech pěstování rostlin.

Zdá se, že každý městský farmář zvažoval nebo zvažuje použití těchto provzdušňovacích systémů při pěstování rostlin, ale jaké jsou jejich výhody?

Jaké jsou výhody a nevýhody používání takových systémů a za jakých podmínek by se měly používat?

Další klíčové otázky, které je třeba si položit: Proč se používají?

Co se stane s živným roztokem při jejich použití?

Základní principy vody.

Za prvé, voda obsahuje nejen molekulu vody H2O, ale obsahuje také rozpuštěné pevné látky, které mohou sahat od rostlinně prospěšných látek, jako je vápník a železo, až po méně prospěšné látky, jako je sodík a olovo. Může obsahovat rozpuštěné plyny, jako je kyslík a oxid uhličitý.

Čím je voda teplejší, tím méně zadržuje tyto plyny.

Čím vyšší je koncentrace rozpuštěných látek, tím méně plynu se zadrží ve vodní struktuře, protože molekula vody bude zaneprázdněna interakcí s těmito látkami a neudrží molekuly kyslíku.

Když se voda pohybuje a je v konstantním stavu pohybu, takže je vystavena vzduchu, přítomnost plynů zůstává stabilní. Když voda stagnuje, plyny ji začnou opouštět a stoupají tloušťkou, v důsledku čehož bude nedostatek plynů na dně, které se soustředí shora – je to proces stagnace. V tomto stojatém vodním sloupci může začít docházet k mnoha změnám, ale to není téma ke zvážení v tomto článku a nemá zásadní význam.

Tvorba uhličitanů.

Plyny přítomné ve vodě ovlivňují mnoho aspektů: fyzikální, iontový stav prvků a pH vody. Jak se oxid uhličitý (CO2) pohybuje vodním sloupcem, reaguje s ionty, jako je vápník, a pH se začíná zvyšovat, protože se tvoří uhličitany.

Mechanismus používaný k přípravě pitné vody spočívá v přidání uhličitanu vápenatého do vody, který působí jako pH pufr pro zlepšení chuti vody a zabránění problémům s instalací kvůli příliš vysokému nebo příliš nízkému pH. V tomto případě bude pufr kompenzovat změny pH způsobené kyselými nebo alkalickými sloučeninami, které mohou být přítomny ve vodě, takže pH zůstane konstantní, pokud je voda skladována v uzavřených nádobách.

Reakce mohou nastat i s jinými plyny ve vodě, včetně kyslíku. Kyslík je oxidační činidlo, a tak se spojí s ionty ve vodě a vytvoří nové kombinace. Tyto nové kombinace pravděpodobně vypadnou z roztoku nebo se stanou pro závod nedostupné. To je velmi důležité, když je kyslík přítomen v závlahové vodě bohaté na ionty používané jako hnojivo.

Rozpuštěný vzduch je důležitý!

Atmosféra se skládá z mnoha různých plynů a některé z nich se rozpouštějí ve vodě.

. Vzduch rozpuštěný ve vodě je důležitý, protože podporuje i brání životu

V této situaci jsou důležitými plyny kyslík v dvouatomové formě O2 a oxid uhličitý CO2.

Aby byl kyslík užitečný pro život, musí být ve dvouatomové formě. Kyslík ve formě O2, reaktivní forma známá také jako „volné radikály“, je škodlivý pro všechny formy na bázi uhlíku, protože hledá něco, s čím by se mohl kombinovat, a uhlík je optimální partner. Kyslíková forma O2 je zdrojem kyslíku pro život ve vodě, a to platí jak pro rostliny, tak pro živočichy. Peroxidové sloučeniny zde nemají žádný účinek, protože uvolněný kyslík je reaktivní volný radikál, protože H2O2 se přeměňuje na H2O + O2. Oxid uhličitý samozřejmě kořenový systém nevyžaduje, ale je potřeba k ovlivnění pH a zpomalení těchto výkyvů.

⚠️ Nedostatek kyslíku podporuje a rozvíjí nežádoucí anaerobní formy života, které mohou kromě uvolňovaných toxinů a různých onemocnění způsobovat stagnaci a výsledný zápach.

Kořeny rostlin rostoucích ve vodě musí mít dostatečnou hladinu kyslíku, aby správně fungovaly. Nejen kořeny, ale i další užitečné mikroorganismy vyžadují určité množství kyslíku, aby přežily a/nebo se vyvíjely. Potřebné hladiny kyslíku se však mohou lišit. Kořeny suchozemských rostlin se zřídka setkávají s koncentrovaným kyslíkem, protože vzduch musí difundovat póry půdy, ale to je rozhodně mnohem lepší než nízké hladiny kyslíku, které obvykle stojí ve vodě.

Je velmi důležité poznamenat, že různé plyny se rozpouštějí různě ve vodě i ve vzduchu. Například CO2 se snadno rozpouští ve vodě, ale kyslík a dusík se tak snadno nerozpouští. Obecně bude voda obsahovat hodně plynu, což znamená, že jak se více CO2 rozpustí, ostatní plyny, jako je kyslík a dusík, jsou ze systému odstraněny. Navíc, když se teplota nebo slanost zvýší, nepřiměřené množství plynů opustí roztok rychleji než snadněji rozpustné plyny, jako je CO2.

Kdy a jak provzdušňovat vodu rostlinám?

Existují 2 hlavní způsoby, jak dostat vzduch do vody:

✅rozpouštění z atmosféry při silných proudech;

✅ nasycení vody vzduchem (difúze);

Zatímco některé ryby a vodní rostliny mohou absorbovat dostatek kyslíku k přežití v koncentracích kolem 5 ppm, suchozemské rostliny takové množství kyslíku absorbovat nemohou. Suchozemské rostliny vyžadují při pěstování ve vodě zvláštní péči. Je třeba rozlišovat mezi rostlinou pěstovanou ve vodě a rostlinou, která je vodě vystavena jen občas.

Když voda v nádrži obsahující živiny (hnojiva) zůstane nehybná, začnou z ní unikat rozpuštěné plyny, které se hromadí ve vodním sloupci, takže rozpuštěných plynů je méně a nahoře více.

V systémech DWC (deep water culture) nebo akvaponii pro suchozemské rostliny musí být hladiny kyslíku zvýšeny nad rámec toho, co lze absorbovat pouhým promícháním vody. V závislosti na teplotě vody a úrovni slanosti může být tento proces složitý, takže do hry vstupuje potřeba difúze kyslíku. Tento systém s sebou nese určitá rizika, zejména pokud je prostředí, ze kterého je vzduch odebírán, vysoce nasyceno CO2.

Riziko kolísání pH:

To způsobí, že pH bude kolísat většinou směrem nahoru, protože se CO2 spojuje s vápníkem. Dalším účinkem je, že molekulami vody bude zachyceno méně O2, protože CO2 se rychle rozpouští a vytlačuje O2. Při přívodu vzduchu z takového zdroje je třeba být velmi opatrný. Je nutné dodržovat pH – čím větší dostupnost živin, tím rychleji a citelněji pH kolísá.

Ve všech ostatních systémech, kde se voda přidává pravidelně, jako jsou systémy využívající hliněné oblázky, minerální vlnu, písek, zeminu, rašelinu, kokosové vlákno nebo jakékoli jiné, kde kořeny nejsou neustále ve vodě, by konstantní okysličování nemělo být tak intenzivní jako akvaponie nebo DWC. .

✔️ Dobře funguje vzduch přiváděný přes kompresor s rozprašovačem do nádrže, který se přirozeně rozpouští ve vodě i s živným roztokem obsaženým v nádrži. To pomáhá předcházet stagnaci, udržovat správné hladiny O2 po celou dobu růstu a udržovat stabilní úroveň pH, ​​čímž se vyhnete nekontrolovatelným výkyvům, ke kterým dochází v důsledku vzduchu bohatého na CO2.

Dodatečný kyslík nemusí být pro zdraví kořenů potřeba, protože drenáž nasává vzduch do pórů substrátu a poskytuje dostatečné množství O2, aby se mohl absorbovat na povrchu kořene. Většina kyslíku ve vodě nebude ve skutečnosti využita, protože nezůstane dostatečně dlouho na to, aby byl absorbován.

Navíc kořeny, které nežijí ve vodě, nejsou stejné kořeny, které jsou zvyklé žít ve vodě; existují určité rozdíly, jako je tloušťka pericyklu, která řídí množství vody pohybující se v rostlině. Vystavení kořenů rostliny, která se nevyvinula k životu ve vodě, vodě bez kyslíku po dobu delší než dvacet minut, bude mít za následek smrt kořene.

V hybridních systémech, jako je příliv a odliv ( EBB&Flow ), čerpání vody a její následné vypouštění zpět do spodní nádrže stačí k udržení potřebného množství rozpuštěného vzduchu v celém systému. V prostředí s vysokým obsahem CO2 se může stát, že se více CO2 rozpustí ve vodě živného roztoku. To se však nestane tak rychle, pokud je živný roztok provzdušňován vzduchem bez vysokého obsahu CO2. Je třeba dávat pozor na problémy s pH a nádrže bude nutné vyměňovat častěji, než by bylo nutné v zařízeních bez integrovaného systému CO2.

V systémech, které nevyžadují neustálé udržování kořenů ve vodě, je tedy lepší omezit použití vzduchových kompresorů, protože kyslík v tomto systému bude po zalévání dodáván hlavně difúzí do substrátu: jednoduchý systém, který umožňuje promíchávat vzduch v nádrži na několik minut každou hodinu a uspokojí tak potřebné potřeby.

V hydroponických systémech s inertním substrátem, který zadržuje málo vody, jako je expandovaná hlína nebo metoda živného filmu (NFT), může mít koncentrace O2 rovné nebo vyšší než 40 ppm nebo dosáhnout 60 ppm (což je nejlepší) vyžadovat více kyslíku. nasycení.

Úprava obsahu vzduchu ve vodě je jedním z klíčových úkolů

Vzduch je jistě důležitou součástí závlahové vody, ale musí být řízen tak, aby nenarušil rovnováhu systému. Skutečnou výzvou je nepřekračovat požadované úrovně, abyste nevytvářeli více problémů, než kolik stojí.

Městský farmář musí být chytrý a rozumět tomu, co je potřeba, jaké výsledky očekávat a jaké jsou skutečné náklady.

Pokud je pro vás stagnace problém i při použití nejjednodušších metod uvedených v tomto článku pro jakýkoli systém, včetně plně ponořeného kořenového systému, pak může být řešením menší systém s častějšími změnami živného roztoku.

S pozdravem, váš RastOk.