Metodi e attrezzature per la dissoluzione dell'ossigeno in acquacoltura

Metodi di iniezione di ossigeno

L'ossigeno può essere immesso negli stagni di acquacoltura con due metodi principali:

• Iniezione diretta negli stagni: questo metodo non richiede un flusso d'acqua o un'altezza di sollevamento.
• Iniezione nel flusso di nuova acqua: questo metodo richiede un flusso d'acqua e una certa pressione (altezza di sollevamento).

Ogni metodo utilizza attrezzature specializzate per ottenere un'ossigenazione efficace:

Iniezione diretta in bacini:

• Diffusori ceramici
• Ossigenatori

Iniezione nel flusso di acqua nuova:

• Coni di ossigeno
• Ossigenatori a bassa altezza
• Venturi
• Nano-bolle

Diffusori in ceramica

I diffusori di ossigeno sono generalmente realizzati in ceramica e generano sottili bolle di ossigeno nell'acqua. Si tratta di una tecnica passiva, in quanto non richiede alcun pompaggio o flusso d'acqua per fornire l'ossigeno alla piscina, ma solo ossigeno a una pressione sufficiente. I diffusori in ceramica mirano generalmente a mantenere i livelli di ossigeno disciolto nell'acqua del laghetto al di sopra del 70%.

• Benefici: Semplice ed efficace per l'ossigenazione di emergenza durante le interruzioni di corrente, la manutenzione delle pompe o la raccolta.
• Limitazioni: Efficienza di dissoluzione limitata in colonne d'acqua poco profonde, tipicamente 20-30% per una profondità di 1 metro.
• Utilizzo: Ossigenazione di emergenza durante l'arresto elettrico, la manutenzione della pompa o la raccolta.

Ossigenatori

Gli ossigenatori sono apparecchiature collocate direttamente nelle piscine per ossigenare l'acqua. Queste apparecchiature funzionano senza che la piscina abbia bisogno di un flusso di acqua nuova a una particolare pressione. Tuttavia, oltre alla fornitura di ossigeno, richiedono un'alimentazione elettrica. Gli ossigenatori possono essere galleggianti o fissi. In entrambi i casi, funzionano con un sistema a elica che crea un flusso d'acqua all'interno dell'ossigenatore. L'ossigeno viene aspirato attraverso un tubo, formando bolle sottili che si dissolvono nell'acqua. L'efficienza di dissoluzione è generalmente compresa tra il 70% e l'80%. Gli ossigenatori mirano generalmente a mantenere i livelli di ossigeno disciolto nell'acqua del laghetto al di sopra del 70%.

• Vantaggio: gli ossigenatori hanno una corretta efficienza di dissoluzione e il loro utilizzo non richiede particolari infrastrutture.
• Limite: spegnimento in caso di interruzione di corrente
• Applicazioni: Ideale per bacini in cui il flusso di acqua nuova ha un'altezza di sollevamento limitata e per bacini rettangolari lunghi (tipo "Racewas") in cui i livelli di ossigeno scendono alla fine.

Coni di ossigeno

I coni di ossigeno sono sistemi pressurizzati di forma conica. Sono realizzati principalmente in fibra di vetro rinforzata, anche se possono essere utilizzati altri materiali.

L'acqua viene pompata nella parte superiore e stretta del cono, a una pressione generalmente compresa tra 1,5 e 2,0 bar. Contemporaneamente, in questa stessa sezione viene iniettato ossigeno, a una pressione leggermente superiore a quella dell'acqua. Questo doppio flusso - acqua e ossigeno - procede quindi verso la base allargata del cono.

All'aumentare della larghezza del cono, la velocità dei flussi diminuisce gradualmente. Questo rallentamento permette alle bolle di ossigeno di rimanere sospese nell'acqua fino alla loro completa dissoluzione, ottimizzando l'ossigenazione dell'ambiente. Inoltre, la maggiore pressione dell'acqua nel cono consente di raggiungere livelli significativi di sovrasaturazione dell'ossigeno nell'acqua, dell'ordine del 300%, per un'efficienza di ossigenazione del 90-95%.

• Vantaggio: buona efficienza di dissoluzione dell'ossigeno e alta supersaturazione.
• Limite: il funzionamento del cono richiede un'alta pressione e quindi un'elevata energia della pompa.
• Applicazione: dissoluzione di grandi quantità di ossigeno in basse portate d'acqua a pressioni medio-alte.

Piattaforme a getto

Le piattaforme a getto raggiungono efficacemente alti livelli di ossigeno in un flusso d'acqua. Il loro principio si basa sull'iniezione di ossigeno al di sotto di una piastra perforata, generando uno strato di ossigeno in una camera di contatto acqua/ossigeno situata al di sotto di questa piastra. Nel funzionamento normale, l'acqua si raccoglie sopra la piastra perforata prima di passare attraverso gli ugelli e cadere nella camera di contatto. È qui che l'ossigeno si dissolve nell'acqua. Tra il livello dell'acqua al di sopra della piastra perforata e quello all'uscita della piattaforma a getto è necessario un dislivello di circa 1 - 1,5 metri (cioè una pressione di 0,1 - 0,15 bar). Nonostante la bassa pressione, questo sistema è in grado di raggiungere una supersaturazione di ossigeno di circa il 180-200%, con un'efficienza di ossigenazione dell'ordine dell'80%-85%.

 

• vantaggio: può raggiungere una significativa supersaturazione a bassa pressione.
• Limitazione: richiede un flusso d'acqua e quindi spesso il funzionamento di pompe
• Applicazione: ossigenazione di flussi d'acqua da bassi ad alti con una differenza di prevalenza media.

Venturi

I sistemi Venturi si basano sul principio della cavitazione idrodinamica. L'acqua viene pompata attraverso una stretta sezione di tubo, aumentando la velocità del flusso d'acqua e riducendo la pressione assoluta, creando un vuoto. L'ossigeno viene introdotto attraverso un orifizio a questo livello e viene attirato nel flusso d'acqua dal vuoto. L'ossigeno si mescola e si dissolve nell'acqua, creando un effetto venturi. Questo sistema funziona solitamente con una pressione dell'acqua di 1 bar e raggiunge una supersaturazione di ossigeno del 120-180% e un'efficienza di ossigenazione dell'80-90%

 

• Svantaggio: questi sistemi sono generalmente relativamente poco costosi e possono essere facilmente integrati in una rete di tubazioni.
• Svantaggio: richiede una pressione relativamente alta per un'efficienza di ossigenazione media
• Applicazione: dove lo spazio o la pressione disponibile non sono sufficienti per un cono di ossigeno.

Nano-bolle

 

Come i sistemi Venturi, i sistemi a nano-bolle utilizzano il principio della cavitazione idrodinamica per iniettare ossigeno in un flusso d'acqua. La differenza principale è che con le nano-bolle, una parte dell'ossigeno si dissolve nell'acqua, mentre una parte rimane in forma gassosa, sotto forma di nano-bolle.

Con un diametro inferiore a 200 nanometri (circa 2.500 volte più piccole di un granello di sale), le nanobolle hanno una superficie eccezionalmente ampia a contatto con l'acqua. Le loro minuscole dimensioni conferiscono loro un'elevata stabilità, una galleggiabilità neutra e un trasferimento di gas estremamente efficiente.

Questa tecnologia consente di raggiungere una supersaturazione di ossigeno del 200-300%, mantenendo le nanobolle in sospensione nell'acqua. Queste bolle agiscono come una riserva di ossigeno non disciolto, pronto a dissolversi gradualmente quando la supersaturazione diminuisce.

Nonostante le prestazioni impressionanti, con tassi di dissoluzione del 90-95%, questa tecnologia è ancora in fase di sviluppo. Ad oggi, la sua applicazione su larga scala rimane limitata, anche se ha un grande potenziale per il futuro.

 

• Svantaggio: Questa tecnologia offre un'ottima efficienza di ossigenazione a fronte di un limitato consumo energetico.
• Svantaggio: Tecnologia collaudata ma ancora in fase di sviluppo.
• Applicazione: Implementazione nel flusso d'acqua di nuove installazioni o in parallelo per le installazioni esistenti.

 

Conclusione

La scelta del metodo o dell'apparecchiatura per la dissoluzione dell'ossigeno dipende dalle esigenze specifiche dell'impianto di acquacoltura. Fattori come il flusso dell'acqua, la pressione, il design della vasca e la richiesta di ossigeno giocano un ruolo fondamentale nel determinare la soluzione migliore. Scegliendo il sistema giusto, è possibile garantire livelli di ossigeno ottimali per una produzione acquicola sana e sostenibile.

Livelli di ossigeno sicuri per una produzione acquicola sana e sostenibile.