Methoden und Geräte zur Auflösung von Sauerstoff in der Aquakultur

Methoden zur Injektion von Sauerstoff

Sauerstoff kann den Aquakulturteichen durch zwei Hauptmethoden zugeführt werden:

• Direkteinspritzung in Becken: Bei dieser Methode ist kein Wasserdurchfluss oder eine Hubhöhe erforderlich.
• Einspritzung in den neuen Wasserstrom: Diese Methode erfordert einen Wasserstrom und einen bestimmten Druck (Hubhöhe).

Bei jeder Methode werden spezielle Geräte verwendet, um eine effektive Sauerstoffanreicherung zu erreichen:

Direkteinspritzung in Becken:

• Diffusoren aus Keramik
• Oxygenatoren

Einspritzung in den Frischwasserstrom:

• Sauerstoffkegel
• Oxygenatoren mit geringer Höhe
• Venturi
• Nanoblasen

Diffusoren aus Keramik

Sauerstoffdiffusoren bestehen meist aus Keramik und erzeugen feine Sauerstoffbläschen im Wasser. Hierbei handelt es sich um eine passive Technik, da kein Pumpen oder Wasserfluss erforderlich ist, um dem Pool Sauerstoff zuzuführen, sondern nur Sauerstoff bei ausreichendem Druck. Keramische Diffusoren zielen im Allgemeinen darauf ab, den Gehalt an gelöstem Sauerstoff im Poolwasser über 70 % zu halten.

• Vorteile: Einfache und effektive Notfall-Sauerstoffversorgung bei Stromausfällen, Pumpenwartung oder Ernte.
• Einschränkungen: Begrenzte Auflösungsausbeute in flachen Wassersäulen, typischerweise 20–30 % für eine Tiefe von 1 Meter.
• Verwendung: Notsauerstoffversorgung während einer Stromabschaltung, Pumpenwartung oder Ernte.

Oxygenatoren

Oxygenatoren sind Geräte, die direkt in Becken platziert werden, um das Wasser mit Sauerstoff anzureichern. Dieses Gerät funktioniert, ohne dass der Pool einen Zufluss von neuem Wasser mit einem bestimmten Druck benötigt. Für ihren Betrieb ist jedoch zusätzlich zur Sauerstoffversorgung auch eine elektrische Versorgung erforderlich. Oxygenatoren können schwimmende oder fest installierte Geräte sein. In beiden Fällen erzeugen sie über ein Propellersystem einen Wasserfluss im Oxygenator. Der Sauerstoff wird durch ein Rohr angesaugt und bildet feine Bläschen, die sich im Wasser auflösen. Die Auflösungsausbeute liegt im Allgemeinen zwischen 70 % und 80 %. Oxygenatoren zielen im Allgemeinen darauf ab, den Gehalt an gelöstem Sauerstoff im Poolwasser über 70 % zu halten.

• Vorteil: Die Oxygenatoren verfügen über eine korrekte Auflösungseffizienz und ihr Einsatz erfordert keine besondere Infrastruktur.
• Grenze: Abschaltung bei Stromausfall
• Anwendungen: Ideal für Teiche, bei denen der Frischwasserfluss eine begrenzte Förderhöhe hat, und für lange rechteckige Teiche („Racewas“-Typ), bei denen der Sauerstoffgehalt am Ende sinkt.

Sauerstoffkegel

 

Sauerstoffkegel sind Drucksysteme mit konischer Form. Sie bestehen hauptsächlich aus verstärktem Fiberglas, es können jedoch auch andere Materialien verwendet werden.

In den oberen, schmalen Teil des Kegels wird Wasser gepumpt, wobei der Druck im Allgemeinen zwischen 1,5 und 2,0 bar liegt. Gleichzeitig wird in denselben Abschnitt Sauerstoff mit einem Druck eingeblasen, der etwas höher ist als der von Wasser. Dieser Doppelstrom – Wasser und Sauerstoff – schreitet dann in Richtung der vergrößerten Basis des Kegels voran.

Mit zunehmender Breite des Kegels nimmt die Strömungsgeschwindigkeit allmählich ab. Durch diese Verlangsamung bleiben die Sauerstoffblasen im Wasser schweben, bis sie vollständig aufgelöst sind, wodurch die Sauerstoffversorgung der Umgebung optimiert wird. Außerdem ermöglicht der höhere Wasserdruck im Konus eine hohe Sauerstoffübersättigung des Wassers von etwa 300 % bei einer Sauerstoffanreicherungseffizienz von 90–95 %.

• Vorteil: Gute Sauerstofflösungseffizienz und hohe Übersättigung.
• Grenze: Der Betrieb der Kegel erfordert einen erheblichen Druck und daher eine hohe Pumpenergie.
• Anwendung: Lösen großer Mengen Sauerstoff in Wasserströmen mit niedrigem, mittlerem und hohem Druck.

Jet-Plattformen

Jet-Plattformen erreichen effizient einen hohen Sauerstoffgehalt in einem Wasserstrom. Ihr Prinzip basiert auf der Injektion von Sauerstoff unter eine perforierte Platte, wodurch in einer unter dieser Platte befindlichen Wasser-/Sauerstoff-Kontaktkammer eine Sauerstoffschicht erzeugt wird. Im Normalbetrieb sammelt sich Wasser über der Lochplatte, bevor es durch die Düsen gelangt und so in die Kontaktkammer fällt. Hier löst sich Sauerstoff im Wasser. Zwischen dem Wasserspiegel über der Lochplatte und dem am Austritt der Jet-Plattform ist ein Wasserhöhenunterschied von ca. 1 bis 1,5 Metern (d. h. ein Druck von 0,1 bis 0,15 bar) erforderlich. Trotz dieses niedrigen Drucks kann mit diesem System eine Sauerstoffübersättigung von etwa 180 bis 200 % erreicht werden, bei einer Sauerstoffanreicherungseffizienz von etwa 80 % bis 85 %.

• Vorteil: Bei niedrigem Druck kann eine erhebliche Übersättigung erreicht werden.
• Grenze: erfordert einen Wasserdurchfluss und daher häufig den Betrieb von Pumpen
• Anwendung: Sauerstoffanreicherung von niedrigen bis hohen Wasserströmen mit mittlerem Höhenunterschied.

Venturi

Les systèmes venturi sur un principe de cavitation hydrodynamique. L’eau est pompée à travers une section de tuyau étroite, ce qui augmente la vitesse du débit d’eau et réduit la pression absolue créant une dépression. L'oxygène est introduit par un orifice à ce niveau et est aspiré dans le flux d’eau du fait de la dépression. L’oxygène se mélange alors à l’eau où il s’y dissout, on parle d’effet venturi. Ce système fonctionne habituellement avec une pression d’eau de 1 bar et permet d’atteindre une sursaturation de l’oxygène de 120-180% et un rendement d’oxygénation de 80%-90%

• Vorteil: Diese Systeme sind in der Regel relativ kostengünstig und können problemlos in ein Rohrleitungsnetz integriert werden.
• Nachteil: Für eine durchschnittliche Sauerstoffanreicherungseffizienz ist ein relativ hoher Druck erforderlich
• Anwendung: Wenn der verfügbare Platz oder Druck für einen Sauerstoffkegel nicht ausreicht.

Nanoblasen

Nanoblasensysteme nutzen wie Venturi-Systeme das Prinzip der hydrodynamischen Kavitation, um Sauerstoff in einen Wasserstrom zu injizieren. Der Hauptunterschied besteht darin, dass sich bei Nanobläschen ein Teil des Sauerstoffs im Wasser löst, während ein Teil in gasförmiger Form, in Form von Nanobläschen, verbleibt.

Mit einem Durchmesser von weniger als 200 Nanometern (rund 2.500 Mal kleiner als ein Salzkorn) haben die Nanobläschen eine außergewöhnlich große Kontaktoberfläche mit Wasser. Ihre geringe Größe verleiht ihnen hohe Stabilität, neutralen Auftrieb und eine äußerst effiziente Gasübertragung.

Diese Technologie ermöglicht es, eine Sauerstoffübersättigung von 200 bis 300 % zu erreichen, während die Nanobläschen im Wasser schweben. Diese Blasen dienen als Reserve an ungelöstem Sauerstoff und können sich mit abnehmender Übersättigung allmählich auflösen.

Trotz beeindruckender Leistung mit Auflösungsraten von 90 bis 95 % befindet sich diese Technologie noch in der Entwicklungsphase. Bisher ist die großtechnische Anwendung noch begrenzt, obwohl es großes Potenzial für die Zukunft birgt.

• Vorteil: Diese Technologie bietet eine sehr gute Sauerstoffanreicherungseffizienz bei begrenztem Energieverbrauch.
• Nachteil: Bewährte Technologie, aber noch in der Entwicklung.
• Anwendung: Einbau in den Wasserlauf einer Neuanlage oder parallel zu bestehenden Anlagen.

Abschluss

Die Auswahl der geeigneten Sauerstofflösungsmethode oder -ausrüstung hängt von den spezifischen Anforderungen Ihrer Aquakulturanlage ab. Faktoren wie Wasserdurchfluss, Druck, Tankdesign und Sauerstoffbedarf spielen eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der besten Lösung. Durch die Wahl des richtigen Systems können Sie optimale Sauerstoffwerte für eine gesunde und nachhaltige Aquakulturproduktion sicherstellen.