Uzdatnianie wody w dużych akwenach – metody
- Szczegóły
Pomiar rozpuszczonego tlenu w wodzie i jej uzdatnianie w celu utrzymania jego właściwego poziomu są kluczowymi funkcjami w różnych zastosowaniach uzdatniania wody.
Znaczenie tlenu rozpuszczonego w wodzie
Tlen rozpuszczony jest miarą ilości tlenu gazowego zawartego w wodzie. Rozpuszczony tlen jest niezbędny wielu formom życia, w tym rybom, bezkręgowcom, bakteriom i roślinom. Organizmy te wykorzystują tlen w oddychaniu, podobnie jak organizmy na lądzie. Ryby i skorupiaki otrzymują tlen do oddychania przez swoje skrzela, podczas gdy roślinność i fitoplankton wymagają rozpuszczonego tlenu do oddychania, gdy nie ma światła do fotosyntezy.
Czynniki wpływające na poziom tlenu rozpuszczonego
- Temperatura: Zbiorniki wodne o niższej temperaturze zawierają więcej tlenu rozpuszczonego, ponieważ cząsteczki tlenu są mniej ruchliwe.
- Ciśnienie atmosferyczne: Wyższe ciśnienie atmosferyczne pozwala zbiornikom wodnym zatrzymywać więcej rozpuszczonego tlenu. Ciśnienie oddziaływające z góry pozwala wodzie na utrzymanie większej ilości cząsteczek tlenu.
- Jakość: Stężenie tlenu rozpuszczonego określa jakość wody źródłowej.
Wpływ stężenia tlenu rozpuszczonego na środowisko i procesy
W akwariach i gospodarstwach rybnych do podtrzymywania życia ryb niezbędny jest minimalny poziom tlenu rozpuszczonego wynoszący 4,5 mg/L. Wysokie poziomy tlenu rozpuszczonego przyspieszają korozję rurociągów z wodą. Ważne jest, aby utrzymać zrównoważone stężenie tlenu rozpuszczonego w wodzie gotowej wpuszczanej do sieci wodociągowej.
Jednakże przy pakowaniu konieczne jest utrzymanie niskich poziomów tlenu rozpuszczonego, aby poprawić trwałość produktu i zapewnić stabilny smak/zapach.
Metody pomiaru tlenu rozpuszczonego
Ponieważ tlen rozpuszczony jest rozpuszczonym w wodzie gazem, pomiary muszą być wykonywane w danym, najlepiej w zbiorniku wodnym.
Przeczytaj także: Uzdatnianie wody w dużych akwenach
- Metoda optyczna (luminescencyjna): Ta metoda wykorzystuje światło i materiał luminescencyjny do pomiaru stężenia tlenu rozpuszczonego. Takie elektrody wymagają mniejszej konserwacji, lepiej utrzymują kalibrację oraz siarkowodór i inne rozpuszczone gazy nie wpływają na ich działanie.
- Metoda elektrochemiczna: Metoda ta wykorzystuje do pomiaru tlenu rozpuszczonego elektrody galwaniczne lub elektrody Clarka (anoda i katoda w roztworze elektrolitów).
- Metoda kolorymetryczna (indygokarminowa): Indygokarmin reaguje z tlenem rozpuszczonym w wodzie, dając odcień niebieskiego proporcjonalny do stężenia tlenu. Odcień niebieskiego można wzrokowo porównać z próbnikiem lub odczytać jego wartość za pomocą kolorymetru lub spektrofotometru. Ta metoda dobrze sprawdza się w teren, dzięki dobrej mobilności, ale ma swoje ograniczenia.
- Metoda Winklera (miareczkowa): Metoda ta jest przeprowadzana poprzez dodanie substancji chemicznych (manganu, jodku i wodorotlenku) do próbek wody, aby przeprowadzić reakcję, w której tlen rozpuszczony tworzy roztwór kwasowy. Ilość odczynnika alkalicznego wymaganego do zobojętnienia kwasu za pomocą miareczkowania wskazuje, ile tlenu rozpuszczonego było w oryginalnej próbce wody. Choć w niektórych dziedzinach jest to metoda tradycyjna, jest też czasochłonna i podatna na ludzki błąd.
Monitorowanie tlenu rozpuszczonego
Monitorowanie pomaga zwiększyć wydajność w zbiornikach napowietrzania. Korzystając z urządzeń pomiarowych tlenu rozpuszczonego online, zakład może obniżyć koszty energii poprzez dostosowanie napowietrzania tak, aby zapewnić poziom tlenu rozpuszczonego wymagany dla danego ładunku organicznego. Monitorowanie tlenu rozpuszczonego i temperatury wody źródłowej może stanowić wczesne ostrzeżenie o sezonowym wzroście stężenia manganu.
Oczyszczanie stawów
Regularne oczyszczanie stawów wodnych pozwala utrzymać równowagę biologiczną i zapobiega nadmiernemu rozwojowi glonów oraz gromadzeniu się osadów na dnie zbiornika. Proces ten polega na usuwaniu zanieczyszczeń, mułu oraz resztek organicznych, które negatywnie wpływają na jakość wody. Główne cele oczyszczania stawów to poprawa jakości wody poprzez eliminację substancji szkodliwych i ograniczenie zakwitów glonów. Przywrócenie pierwotnej głębokości zbiornika umożliwia lepsze warunki dla roślinności wodnej oraz ryb.
Metody oczyszczania stawów
Czyszczenie stawu może być przeprowadzane różnymi technikami, w zależności od stopnia zanieczyszczenia i charakterystyki zbiornika. Do najczęściej stosowanych metod należą mechaniczne usuwanie osadów przy użyciu specjalistycznego sprzętu, odmulanie hydrauliczne polegające na wypłukiwaniu nagromadzonego mułu oraz biologiczne oczyszczanie wody za pomocą preparatów enzymatycznych lub mikroorganizmów. Dobór odpowiedniej metody czyszczenia zależy od wielkości zbiornika, rodzaju wody oraz przeznaczenia stawu - inne rozwiązania sprawdzą się w przypadku małych oczek wodnych, a inne przy dużych akwenach retencyjnych czy rybnych. W przypadku zbiorników ozdobnych często stosuje się delikatniejsze techniki, aby nie naruszyć walorów estetycznych ani roślinności brzegowej.
Realizowane przez nas czyszczenie stawu rybnego wymaga szczególnej uwagi, aby nie zaszkodzić ichtiofaunie. Ważne jest zachowanie równowagi biologicznej poprzez kontrolowane usuwanie osadów i roślinności. Efektem prawidłowego czyszczenia stawu rybnego są lepsze warunki hodowlane oraz ograniczenie zakwitów glonów. Zwiększa się również przejrzystość wody, co sprzyja zdrowiu ryb i estetyce zbiornika.
Usuwanie mułu ze stawu
Nadmierna ilość mułu prowadzi do spłycania zbiornika wodnego, co zmniejsza jego pojemność i pogarsza warunki bytowania organizmów żyjących na dnie. Rozwijające się bakterie beztlenowe mogą powodować powstawanie toksycznych gazów oraz charakterystyczny, nieprzyjemny zapach unoszący się nad powierzchnią wody.
Przeczytaj także: Technologie oczyszczania wody: Przegląd
Usuwanie mułu ze stawu można przeprowadzić poprzez bagrowanie mechaniczne lub szlamowanie polegające na odsysaniu osadów specjalistycznym sprzętem ssącym. Alternatywą są preparaty biologiczne wspomagające naturalny rozkład materii organicznej bez konieczności ingerencji mechanicznej.
Koszt oczyszczania stawu zależy od wielu czynników, takich jak wielkość zbiornika, stopień zanieczyszczenia oraz wybrana metoda czyszczenia.
Usuwanie trzciny ze stawu
Usuwanie trzciny ze stawu można przeprowadzić mechanicznie lub chemicznie, jednak najbezpieczniejsze są metody ekologiczne. Mechaniczne wykaszanie trzciny pozwala na kontrolowanie jej wzrostu bez szkody dla środowiska wodnego. Osady na dnie zbiornika wodnego gromadzą się głównie przez opadające liście, resztki roślinności oraz działalność organizmów wodnych.
Częstotliwość oczyszczania stawów wodnych zależy od ich wielkości i funkcji. Zazwyczaj zaleca się przeprowadzanie prac co kilka lat, jednak intensywnie użytkowane zbiorniki mogą wymagać częstszych interwencji.
Napowietrzanie wody w stawie
Poprawnie dobrane napowietrzanie wody w stawie jest wyjątkowo skutecznym rozwiązaniem problemu zanieczyszczonej wody. Wzrost zawartości tlenu nie tylko zwiększy czystość wody, ale spowoduje również, że woda przestanie śmierdzieć, zmniejszą się zakwity glonów, biocenoza stawu uzyska dobrą kondycję, a staw zacznie pełnić funkcję rekreacyjną.
Przeczytaj także: Grupa Azoty Puławy - oczyszczanie wody
Czynniki wpływające na jakość wody w stawie
Śmierdząca, mętna woda o barwie żółtozielonej, obfite i częste zakwity glonów, ubogi zakres występujących zwierząt wodnych to typowe cechy, z jakimi mamy do czynienia przy zdegradowanym stawem wodnym. Pomijając sytuacje awaryjne, w zdecydowanej większości przypadków pogarszanie się jakości wody w stawie jest procesem rozciągniętym w czasie.
Podczas tego procesu czystość wody ulega stopniowemu pogorszeniu, występuje coraz większa mętność wody, wzrost ilości osadów zalegających na dnie, spada stężenie tlenu w wodzie wraz z coraz większym zakresem stref niedotlenionych, rośnie trofia zbiornika wody.
Stawy wodne mają znikomą zdolność samooczyszczania, którą charakteryzują się np. rzeki. Dlatego poprawa czystości wody w stawie wymaga wspomagania procesu oczyszczania. Takie wspomaganie związane jest z nakładem finansowym oraz wymaga czasu, zanim będą zauważalne efekty (proporcjonalnie do stopnia zdegradowania stawu).
Najważniejsze czynniki, które mają wpływ czystość wody w stawie to:
- Trofia wody: czyli zasobność w substancje odżywcze, tzw. biogeny, do których w przypadku wód zaliczamy węgiel, azot i fosfor. Pod tym względem wody dzieli się na oligotroficzne (ubogie w biogeny), mezotroficzne (stadium pośrednie), oraz eutroficzne (bogate w biogeny).
- Rodzaj i wielkość zlewni: jest to jeden z czynników wymiernie wpływających na jakość wody, ponieważ bardzo często powoduje wzrost zawartości substancji odżywczych w wodzie (trofia stawu).
- Stężenie tlenu w wodzie: brak tlenu w wodzie prowadzi do rozkładu związków organicznych w warunkach beztlenowych, które zawsze następuje wraz z wydzielaniem szkodliwych gazów złowonnych (siarkowodór, metan amoniak).
- Bilans wody: Zbiorniki wodne przepływowe, zasilane ciekami czystych wód powierzchniowych lub podziemnych charakteryzują się lepszą jakością wody niż zbiorniki bez dopływów (efekt rozcieńczania zanieczyszczeń zawartych w wodzie).
- Głębokość zbiornika wody: W wodzie o głębokości do 2 m zachodzi bardzo intensywne pochłanianie podczerwonej części promieniowania słonecznego. Wpływa to wzrost temperatury wody, stymuluje wzrost roślin oraz glonów.
- Obsada drzewna w bezpośredniej okolicy zbiornika wodnego: Liście drzew opadające bezpośrednio do wody z okolicznych drzew obniżają odczyn pH wody oraz stanowią istotne źródło biogenów zwiększających trofię zbiornika wody.
- Dopływ zanieczyszczeń: Ścieki z gospodarstw domowych zawierają duże ilości związków organicznych oraz azotu i fosforu, które są składnikiem odchodów fekalnych, resztek jedzenia, detergentów.
Jak poprawić jakość wody w stawie?
- Ograniczenie dopływu biogenów do wody zwiększających jej trofię
- Ograniczenie spływu ze zlewni poprzez wykonanie kanałów opaskowych odprowadzając wody spływające po zlewni poza staw
- Ograniczenie dopływu zanieczyszczeń punktowych poprzez likwidację wylotów ścieków
- Montaż filtra wody, który odfiltruje z niej zanieczyszczenia zwiększające jej mętność oraz oczyści wodę z zanieczyszczeń organicznych i części biogenów
- Zapewnienie większego stężenia tlenu rozpuszczonego w wodzie poprzez napowietrzacz wody
Metody napowietrzania wody
Napowietrzanie wody jest możliwe do wykonania poprzez kilka różnych systemów. Jednak jedną z najbardziej efektywnych jest napowietrzanie podpowierzchniowe przy wykorzystaniu pęcherzyków powietrza. Poprawnie dobrany zestaw do podpowierzchniowego napowietrzania wody będzie wydajnie natleniał wodę, oraz odpowiednio ją mieszał, co pozwala usunąć strefy niedotlenione oraz beztlenowe w całej objętości zbiornika wodnego.
Podpowierzchniowy napowietrzacz wody charakteryzuje się najkorzystniejszym współczynnikiem koszty-efekt, dzięki czemu w szybkim czasie uzyskamy czystą wodę przy relatywnie niskich kosztach.
Co daje napowietrzanie wody w stawie?
Napowietrzanie wody stosowane jest w celu osiągnięcia stanu nadwyżki tlenowej w porównaniu do zapotrzebowania wynikającego z przyrostu materii organicznej w stawie, która ulega rozkładowi zużywając tlen (obumierające glony i rośliny, rozkładające się zdechłe zwierzęta wodne, karma dla ryb, wydzieliny zwierząt wodnych, dopływ materii organicznej ze zlewni, opad liści itp.).
Napowietrzanie wody zabezpiecza przed powstaniem deficytu tlenu, które obok dużej trofii są głównymi czynnikami prowadzącymi do eutrofizacji zbiornika wodnego, a w konsekwencji całkowitej degradacji zbiornika wodnego.
Podpowierzchniowe napowietrzanie wody zapewnia bardzo dużo korzystnych efektów tj.:
- szybszy rozkład zanieczyszczeń
- charakterystyczne dla tego typu napowietrzania mieszanie mas wody, które rozprowadza dobrze natlenioną wodę w całej objętości zbiornika
- rozkład materii organicznej bez wydzielania toksycznych gazów, szkodliwych dla organizmów wodnych (siarkowodór, metan, amoniak)
- ograniczenie wydzielania fosforu do wody przez osady denne
- zmniejszenie zakwitu glonów
- poprawa jakości wody w tym obniżenie jej mętności
- zabezpieczenie przed przyduchą letnią, oraz zimową, przez co wymiernie zmniejsza się śmiertelność ryb
- redukcja nieprzyjemnego zapachu wody
- zwiększenie różnorodności gatunkowej organizmów wodnych
- brak w wodzie urządzeń zasilanych energią elektryczną
Podsumowanie metod uzdatniania wody
Uzdatnianie wody w dużych akwenach wymaga kompleksowego podejścia, uwzględniającego monitorowanie stężenia tlenu rozpuszczonego, regularne oczyszczanie stawów oraz stosowanie efektywnych metod napowietrzania. Dzięki temu możliwe jest utrzymanie wysokiej jakości wody, wspieranie życia biologicznego oraz zapewnienie estetycznego wyglądu zbiorników wodnych.
tags: #uzdatnianie #wody #w #dużych #akwenach #metody
