اکسیژن محلول یکی از مهم‌ترین پارامترهای کیفی آب در مزارع پرورش آبزیان محسوب می شود. کاهش سطح اکسیژن به‌ویژه در شرایط پرورش متراکم، می‌تواند باعث بروز اختلالات فیزیولوژیکی، کاهش رشد و افزایش تلفات شود. هوادهی به عنوان یک راهکار کلیدی در مدیریت اکسیژن محلول، نقش حیاتی در بهبود سلامت و افزایش بازدهی تولید در سیستم های پرورش آبزیان ایفا می‌کند. این مقاله به بررسی جامع نقش هواده های مورد استفاده در صنعت آبزی‌پروری می‌پردازد.
مقدمه:
هوادهی فرآیندی است که هدف آن اختلاط آب و هوا با یکدیگر می‌باشد که باعث بالا رفتن میزان اکسیژن محلول در آب به مقدار زیاد و تأمین اکسیژن مصرفی و مورد نیاز آبزیان می گردد. این عمل توسط دستگاه‌های مکانیکی صورت میگیرد. هدف از هوادهی و اکسیژن‌رسانی، خروج گازهایی نظیر نیتروژن(N2) و دی اکسید کربن (CO2) از آب و افزایش غلظت گاز اکسیژن(O2) در آب است. هوادهی یا اکسیژن‌رسانی تقریباً در تمام مزارع پرورش آبزیان انجام می شود؛ همچنین مطالعات علمی نشان می دهد که با اضافه کردن اکسیژن به درون آب استخرهای پرورش آبزیان باعث افزایش میزان تولید شده است.
اصول پایه هوادهها:
هدف اصلی هوادهی ایجاد تعادل گازی بین اتمسفر و محیط آبی است که این کار با کمک دستگاه های مکانیکی انجام می شود. در این فرآیند، گازهای فوق اشباع به ویژه نیتروژن و دی اکسید کربن از ستون آب سیستم های پرورشی خارج می شوند. برای دستیابی به تبادل موثر گازها، باید سطح تماس بین آب و هوا به حداکثر برسد که این امر در هواده های مرسوم مورد استفاده در مزارع پرورش آبزیان در ایران از طریق افزایش سطح تماس آب با هوا (ایجاد لایه های نازک آب و ایجاد تلاطم) محقق می شود دو روش عمده برای هوادهی استفاده می شود که شامل موارد زیر است:
1- تزریق هوا یا اکسیژن خالص به آب.
2- پاشش آب در هوا برای ایجاد تعادل اکسیژن.
جدول 1- میزان تعییرات اکسیژن محلول در آب با تعییر دمای آب.
| رابطه بین دمای آب و اکسیژن محلول در آب | |
| دمای آب (سانتی گراد) | اکسیژن محلول در آب (میلی گرم در لیتر) |
| 0 | 14.6 |
| 5 | 12.8 |
| 10 | 11.3 |
| 15 | 10.2 |
| 20 | 9.2 |
| 25 | 8.6 |
| 100 | 0 |
هوادهی و انواع آن:
هر دستگاهی که توانایی مخلوط کردن هوا با آب را داشته باشد هواده نام دارد اما پارامترهایی مانند هزینه‌ی اجرا، راندمان کاری و مصرف انرژی دستگاه در انتخاب نوع هواده تاثیر گذار است. استفاده از هواده ها، جدا از بحث انتقال اکسیژن به درون آب باعث برهم زدن آب و یکنواخت کردن لایه های حرارتی در ستون آب می شود و همچنین به خروج گازهای سمی محلول در آب کمک می کند. به‌صورت کلی دو مکانیزم برای هوادهی وجود دارد:
-هواده سطحی (اسپلش، پدل ویل)
– هوادهی مرکزی (دمنده‌های هوا مانند بلوئر).
اهمیت تامین اکسیژن برای آبزیان:
– کاهش ضریب تبدیل غذایی
– افزایش میزان هضم و جذب خوراک
– جلوگیری از افت شاخص های کیفی آب استخرهای پرورش آبزیان
– افزایش رشد و سلامتی آبزیان
ویژگی های لازم برای انتخاب یک هواده مناسب در مزارع آبزیان:
– سبک بودن دستگاه
– عدم نیاز به روغن کاری
– انجام کار در ساعت های طولانی به صورت مداوم
– قیمت مناسب
– عدم پیچیدگی در طراحی آن
– میزان راندمان انتقال اکسیژن نسبت به انرژی مصرف شده
دستگاه هواده اسپلش:
یکی از بهترین و کارآمدترین دستگاه‌های هوادهی برای صنعت پرورش ماهی، دستگاه هواده اسپلش است. هواده اسپلش علاوه بر داشتن طراحی ساده، قدرت بالایی در هوادهی دارد که با پاشیدن مقدار زیادی از آب به هوا به شکل فواره، باعث انتقال اکسیژن به درون آب می شود. مکانیزم هوادهی اسپلش به این صورت است که سطح آب را شکسته و سطح تماس بیشتری را بین آب و هوا به وجود می‌آورد؛ به این صورت که سطح بالایی آب استخر را با اکسیژن موجود در هوا مخلوط می‌کند و باعث افزایش سطح اکسیژن آب حوضچه پرورش ماهی میشود.
عمل هوادهی توسط دستگاه اسپلش باعث خروج گازهای مضری مانند آمونیاک و نیترات از کف استخر پرورش ماهی به خارج استخر پرورشی می شود. طراحی این دستگاه شامل، یک حفاظ موتور و پروانه است که از برخورد آبزیان به پروانه جلوگیری می‌کند.
استفاده از هواده اسپلش با بهبود گردش و کیفیت آب می‌تواند منجربه کاهش رشد برخی میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا و افزایش رشد ماهی‌ها و بهبود کیفیت گوشت آن ها شود.
مزایای استفاده از اسپلش:
– نگهداری، نصب و راه‌اندازی آسان
– کم مصرف بودن در مقایسه با دستگاه‌های هواده مشابه
– مناسب برای هر نوع استخر به دلیل داشتن قابلیت تنظیم ارتفاع پروانه
– دارای یک شناور عایق از جنسPVC که در برابر خوردگی، ضربه و نور خورشید مقاومت بالایی دارد
– قیمت هواده اسپلش در مقایسه با انواع هواده‌های استخر به‌مراتب مناسب‌تر است
– هواده اسپلش با پرتاب آب و ایجاد فواره موجب خروج گازهای ارگانیک تولیدشده در استخر می‌گردد
– جلوگیری از لایه بندی حرارتی آب در استخرها
– دارای حفاظ توری به منظور جلوگیری از برخورد ماهیان به پروانه موتور
– قابلیت اتصال به برق سه فاز و تک فاز
تصویر1: هواده اسپلش
دستگاه هواده ایرجت:
یکی دیگر از دستگاه‌های هواده قدرتمند برای مخلوط کردن آب و هوا با یکدیگر، دستگاه هواده ایرجت می‌باشد. مکانیزم این دستگاه به این صورت بوده که یک الکتروموتور به پره‌ای درون یک لوله توخالی متصل شده است. این سیستم بر روی یک شناور مستقر می‌باشد و در زمان به کار افتادن الکتروموتور پروانه به چرخش درمی آید و باعث مکش هوا به داخل آب میشود. یکی از مزیت‌های مهم دستگاه هواده ایرجت قابل تنظیم بودن مسیرهای هوادهی در اعماق مختلف برای انتقال اکسیژن بیشتر می‌باشد و همچنین به دلیل شناور بودن آن، نوسانات آب روی کارکرد دستگاه تأثیری ندارد.
مزایای دستگاه هواده ایرجت:
– جابجایی آسان
– جلوگیری از ایجاد شدن لایه‌بندی‌های حرارتی با ایجاد جریان دائمی
– افزایش قابل توجه اکسیژن محلول در آب
– مناسب برای استفاده در استخرهای با عمق بالای 5/1 متر به خصوص مناطق گرمسیری و استخرهای گرم آبی
– مقاومت بالا در مقابل خوردگی
تصویر 2: هواده ایرجت
دستگاه هواده پدل ویل:
دستگاه هواده پدل ویل از جمله دستگاه‌های هواده قدرتمند در مخلوط کردن آب با هوا و انتقال اکسیژن می‌باشد. مکانیزم این دستگاه هواده به این صورت است که دارای پروانه‌های پدالی شکلی می‌باشد که عمود بر سطح آب می‌چرخند و باعث پرتاب کردن آب استخر به صورت قطرات ریز به سمت بالا میشود. این عمل سبب مخلوط شدن آب با هوا و در نتیجه انتقال اکسیژن به آب میشود و همچنین با ایجاد امواج و جریان آبی توسط پروانه‌ها از مقدار گازهای مضر مانند آمونیاک، دی اکسید کربن، متان و سولفید هیدروژن می‌کاهد. دستگاه هواده پدل ویل یا پارویی به دلیل شناور بودن روی سطح آب برای هوادهی در استخرهای پرورش ماهیان گرم آبی و همچنین پرورش میگو بسیار مناسب و کار آمد می‌باشد.
طراحی دستگاه هواده پارویی به این‌گونه است که بستر استخرهای خاکی را تخریب نمی‌کند و همچنین با جریان سازی و هوادهی به خصوص خود سبب تهویه‌ی آب شده و با توجه به کارکرد دستگاه در دور پایین، استهلاک کم و طول عمر بالایی دارد و به آبزیان آسیب نمی رساند دستگاه هواده پدل ویل در دو مدل 4 و 6 پروانه‌ای طراحی و تولید میشود.
مزایای دستگاه هوادهی پدل ویل:
– راندمان کاری بالا در مقابل مصرف کم انرژی
– قیمت مناسب
– ایجاد جریان افقی و عمودی در آب
– تأثیر در بالا رفتن کیفیت آب
– عدم صدمه زدن به آبزیان
تصویر 3: هواده پدل ویل
دستگاه هواده دمنده (بلوئر):
هوادهی عمقی یا مرکزی توسط یک یا چند بلوئر یا ساید چنل صورت میگیرد به دلیل تولید ظرفیت‌های بالا در فشارهای کم توسط بلوئر ها این دستگاه دمنده مورد استقبال بسیاری از مشتریان صنعت پرورش ماهی قرار گرفته است. این بلوئر ها توانایی به‌کارگیری به صورت بوستر را دارند و توسط اتصالات و لوله‌ها به سمت حوضچه‌های پرورش ماهی هدایت می‌شوند و تا کف استخر ادامه پیدا می‌کنند. استفاده از این سیستم هوادهی باعث بالا رفتن ضریب اطمینان کاری و همچنین راندمان کاری میشود. استفاده از دفیوزر های مناسب جهت هوادهی امر بسیار مهمی می‌باشد تا از گرفتگی و خرابی آنها جلوگیری شود. مطمئن‌ترین و پرکاربردترین سیستم هوادهی استفاده از بلوئر و ساید چنل به کمک دیفیوزر ها می‌باشد.
هواده ونچوری:
یکی از مؤثرترین و اقتصادی‌ترین روش‌های هوادهی در صنعت پرورش ماهی، دستگاه هواده ونچوری است. این دستگاه با طراحی ساده و کارایی بالا، بدون استفاده از قطعات متحرک، عمل انتقال اکسیژن به درون آب را از طریق ایجاد اختلاف فشار و مکش هوا انجام می‌دهد.
مکانیزم هوادهی ونتوری به این صورت است که جریان تحت‌فشار آب از طریق یک گلوگاه باریک (لوله ونتوری) عبور کرده و با افزایش سرعت جریان، فشار کاهش می‌یابد. این کاهش فشار باعث مکش هوا از محیط اطراف به درون لوله میشود. هوای مکیده‌شده به‌صورت حباب‌های ریز با آب مخلوط شده و مستقیماً وارد استخر یا حوضچه پرورش ماهی میشود. این فرآیند باعث افزایش سطح تماس بین آب و هوا شده و در نتیجه، اکسیژن محلول در آب افزایش پیدا می‌کند.
طراحی این دستگاه معمولاً شامل نازل و لوله‌های مکش هوا است و بدون نیاز به موتور یا پروانه عمل می‌کند. این ویژگی باعث میشود ایمنی بالاتری برای ماهی‌ها ایجاد شود و خطر برخورد با اجزای مکانیکی کاهش یابد.
مزایای استفاده از هواده ونچوری:
– افزایش اکسیژن محلول در آب
– خروج گاز های مضر آب
– عدم وجود قطعات مکانیکی متحرک درون آب
– پایین بودن هزینه های تعمیر و نگهداری
– نصب آسان
– بهبود گردش آب
تصویر 5: هواده ونچوری
هواده نانو حباب:
اکسیژن تزریق شده از هواده نانو حباب به دلیل ریز بودن ذرات حباب، در آب پایداری بیشتری دارد و کشش سطحی آب مانع از خروج هوا از سطح آب میشود. حبابهایی که اندازه کوچک تری داشته باشند دارای فشار داخلی بالاتری هستند که انتقال گاز به فاز مایع بهتر صورت میگیرد. نانو حبابها فشار اکسیژن آب را به میزان بیشتری نسبت به میکرو حبابها افزایش میدهند. با کاهش قطر حباب، سطح مقطع افزایش می یابد و به افزایش انحلال گاز کمک می کند. با بررسی های انجام شده روی شاخصهای رشد گونههای مختلف آبزیان که در محیط پرورش آنها از دستگاه هواده نانوحباب مورد استفاده قرار گرفته بود نتایج مثبتی گزارش شد.
مزایای استفاده از نانو حباب:
– افزایش قابل توجه میزان اکسیژن محلول آب
– توزیع یکنواخت اکسیژن در آب استخر
– افزایش مدت ماندگاری اکسیژن در ستون آب
– بهبود شاخص های کیفی آب
– افزایش میزان رشد و سلامت آبزیان
تصویر6- هواده نانوبابل
تصویر7-. حباب تولید شده از هواده نانو حباب به دلیل ریز بودن و کشش سطحی آب از محیط خارج نمیشود.
عوامل موثر در برآورد نوع، تعداد و محل نصب دستگاه های هوادهی:
– وزن آبزیان (بیومس) موجود در استخر
– شکل و ابعاد استخر
– میزان دبی آب ورودی به استخر
– شاخص های فیزیکوشیمیایی آب استخر
– میزان ارتقاع محل پرورش آبزیان از سطح آب های آزاد
جمع بندی:
هوادهی یکی از حیاتی‌ترین فرآیندها در مدیریت کیفیت آب در مزارع پرورش آبزیان به‌ویژه در شرایط پرورش متراکم است. نقش کلیدی این فرآیند در تأمین اکسیژن محلول، کمک به خروج گازهای سمی، برهم زدن لایه‌های حرارتی و بهبود شاخصهای زیستی آبزیان است که آن را به یکی از ارکان اصلی در بهره‌برداری پایدار از منابع آبزی‌پروری تبدیل می نماید. در این مقاله، انواع مختلف تجهیزات هوادهی معرفی و بررسی گردید در نهایت، انتخاب نوع، تعداد و محل نصب دستگاه‌های هوادهی باید بر پایه بررسی دقیق شاخصهای محیطی، بیولوژیکی و اقتصادی صورت گیرد. بهره‌گیری صحیح از تجهیزات هوادهی می‌تواند ضمن افزایش بهره‌وری تولید، سلامت و رشد آبزیان را بهبود بخشد و ضریب تبدیل غذایی را کاهش دهد؛ امری که در نهایت منجر به افزایش سودآوری و پایداری تولید در مزارع پرورش آبزیان خواهد شد.
