1

TEHNOLOGIE ECOLOGICA DE OXIGENARE SI DEZINFECTIE

A APELOR PISCICOLE, UTILIZATA PENTRU CRESTEREA CANTITATIVA SI CALITATIVA A PRODUCTIEI DE PESTE

Capitolul 1 – Studiul tehnologiilor de oxigenare si dezinfectie utilizate in acvacultura pe plan mondial

Tehnologiile de productie dupa care se lucreaza in fermele piscicole din Romania sunt tehnologii clasice, care nu realizeaza reglarea unor parametrii, cum ar fi: concentratia O2 dizolvat in functie de temperatura, eliminarea unor compusi nedoriti, precipitarea unor compusi dizolvati, realizarea dezinfectiei preventive prin utilizarea unor compusi ecologici. Lipsa unor tehnologii si echipamente care sa tina seama de acesti factori duce la cresterea mortalitatii (uneori pina la 80-90% ) sau deprecierea calitativa a produsului piscicol.

Tehnologiile de productie adoptate in UE, Canada si S.U.A au la baza procese de oxigenare a apei care urmaresc asigurarea concentratiei optime de oxigen dizolvat, indiferent de temperatura, reglarea pH-ului, precipitarea calciului si a altor nutrienti dizolvati, eliminarea amoniacului, optimizarea compozitiei fizico-chimice a apei, realizarea dezinfectiei preventive si eliminarea microorganismelor cauzatoare de boli.

Pe piata internationala, unde domeniul este bine reprezentat de firme ca DRYDEN AQUA (Marea Britanie), KASCO, VERTEX, ARMAX (Canada), HANJIN (Japonia) preponderente sunt echipamentele care utilizeaza sisteme de oxigenare pentru exploatatii intensive, sisteme de aerare cu bule fine si sisteme de aerare prin mase de ceramica poroasa.

Este cunoscut faptul ca potentialul de crestere al pestelui este proportional cu continutul in oxigen al apei si devine maxim in limita de saturatie a apei in oxigen.

Prevenirea deficitului de oxigen se poate realiza prin mijloace mecanice de aerare sau oxigenare.

Transferul oxigenului in apa se realizeaza pe calea difuziei si depinde de 3 factori: deficitul de oxigen din apa, marimea suprafetei apei in contact cu aerul (luciul de apa, bule de aer, etc.) si gradul de turbulenta. Sporirea gradului de turbulenta al suprafetei de contact aer-apa se realizeaza prin agitare si aerare.

1.1Echipamente de oxigenare si dezinfectie. Solutii constructive. Parametrii functionali.

Un studiu realizat de Masek, Sarig si Rappaport in Israel, arata ca prin aerare

se poate creste productia de pastrav de 4 – 5 ori, in cultura conventionala, utilizand sisteme de aerare: - ventilator (5,8 kW) de 7,6 cm Ø, cu tub poros, cu debit de 0,08 – 0,25 m3/min. aer si 460 – 600 mm Hg. - injector venturi cu presiunea 1526 – 1900 mm Hg, 4 mm jet si debit 1 m3/h. - roata hidraulica actionata de electromotor (0,19 – 0,38 kW).

2

- aerator de suprafata (0,25 kW). - ventilator cu tub de 20 mm cu 0,17 – 0,20 m3/min. aer. Cele mai bune rezultate au dat aeratoarele de suprafata.

Aeratoare KASCO Aeratoarele Kasco sunt accesibile, fiabile si sigure. Acestea sunt fabricate din

inox putand fi folosite si in apele sarate. Aeratoarele Kasco sunt proiectate pentru a misca cantitati mari de apa, expunand o suprafata mare de apa la schimburile de gaze, totodata realizand si destratificarea termica a lacurilor si helesteelor.

Un alt avantaj il reprezinta mobilitatea acestor sisteme, facandu-le ideale pentru:

• helestee cu probleme de flora si cu mirosuri urate; • helestee de conservare; • helestee folosite la irigatii;

Cresterea si mentinerea nivelului oxigenului va duce la inbunatatirea igienei lacului, si la cresterea productivitatii piscicole.

Aeratoare VERTEX

Sistemul de aerare Vertex este un sistem eficient, sigur si ieftin care poate fi utilizat in ape cu adincimi de 2,5-3 m. Intr-un lac tipic cu o adancime de 3 m, sistemul Vertex poate aera pana la 15 acri, in functie de oxigenul dizolvat in apa si alti factori fizico-chimici.

Un compresor rotativ de 1 CP aflat intr-o incinta exteriora inoxidabila, distribuie apa la 6 aeratoare Vertex situate pe fundul lacului.

3

Majoritatea bulelor au un diametru cuprins intre 500 si 1000 microni. Pe

masura ce diametrul bulelor scade, rata de transfer a oxigenului creste. Forta ascendenta a milioane de bule face ca apa de la fund sa ajunga la suprafata, realizand oxigenarea acesteia. Nivelul de oxigen din lac creste si este mentinut la nivel constant in intreg lacul, impiedicand aparitia unor oscilatii mari intre continutul de oxigen in diferite locuri ale lacului.

Aeratoare ARMAX

Aerator tub Aerator disc

Aeratoarele ARMAX prezinta doua forme constructive diferite: aeratorul tub si aeratorul disc. Principiul de functionare al sistemelor de oxigenare sunt asemanatoare la cele doua forme constructive, insa aeratorul tub este mai flexibil la instalare. Aeratoarele tubulare au, in mod normal, lungimea de 60 cm si diametrul de 6 cm, iar aeratoarele disc au diametrul de 15 – 25 cm.

Aceste aeratoare permit doar aerarea laterala, fapt care determina ca apa sa circule din partea laterala a bazinului spre centru.

4

Aeratoare submersibile HANJIN

Sistemul de aerare submersibil Hanjin este echipat cu un motor de absorbtie a aerului si o elice. Elicea propulseaza apa si formeaza curenti de convectie micsti. Prin contactul aerului atmosferic cu apa se formeaza bule de aer. Prin propulsia puternica a elicei, bulele de aer sunt evacuate si dispersate in apa. Bulele de aer activeaza oxigenul, care va fi dizolvat in apa mai eficient, pastrandu-se astfel calitatea apei.

Aeratoare submersibile Hanjin

Pompe de injectie Aceste pompe de injectie au un randament ridicat si realizeaza oxigenarea si destratificarea numai in bazinele mari. Elicea rotativa a pompei de injectie produce un curent prin care aerul de la suprafata se transforma in bule. Forta bulelor de aer produce circulatia apei dinspre fundul bazinului spre suprafata, realizand oxigenarea acesteia. O circulatie puternica a apei duce la destratificarea bazinului si la eliminarea materiei organice depuse. Daca pompa de injectie e pozitionata la suprafata apei, va functiona in timpul iernii ca o masina de curatare a ghetii. Aceste sisteme de aerare reduc excesul de alge, substante coloidale si duc la imbunatatirea calitatii apei.

5

Pompe de injectie fara consum de energie Pompele de injectie fara consum de energie sunt utilizate numai in bazinele mici, realizand degazeificarea, oxigenarea si dozarea cu chimicale a apei. Sunt aeratoare statice, care functioneaza hidraulic (de la 0,2 bari si 0,4 l/s). Astfel, se produce o scadere a presiunii si se creeaza o capacitate mare de aspiratie, fara a fi introdusa energie aditionala.

Ozonul ca agent oxidant ecologic in dezinfectia ape lor piscicole

Cresterea cantitativa si calitativa a productiei de peste poate fi imbunatatita prin utilizarea ozonului, care are proprietati de curatare si dezinfectie.

Ozonul, forma alotropica a oxigenului, este un oxidant ecologic mult mai energic in comparatie cu ceilalti dezinfectanti, fapt relevat de potentialul sau de oxido-reducere ridicat: 2,07 V fata de 1,49 V pentru HOCl, 1,36 V pentru Cl2 si 0,75 V pentru NH2Cl, etc.

Ozonul are un efect foarte puternic bactericid si virulicid, cu actiune rapida, chiar instantanee, in domeniul de pH 5,6-9,8 la temperaturi de 0-37°C. Actiunea dezinfectanta bacteriana a ozonului poate fi explicata prin atacul preferential asupra legaturilor nesaturate a hipiproteinelor membranei bacteriene,inhibarea ireversibila a unor enzime ca dehidrogenazele si distrugerea acizilor nucleici.

Actiunea ozonului asupra virusilor se produce la nivelul capsidei virale, afectand procesul de fixare a virusilor pe suprafata celulara. Inactivarea virusilor, considera unii autori, are loc datorita oxidarii aminoacizilor.

Doza de ozon necesara pentru stabilizarea apei, variaza in functie de continutul substantelor organice si anorganice din apa, temperatura si pH. Pentru sterilizarea unui dm 3 de apa se folosesc 0,5-2 mg O3, durata de contact a amestecului ozon-aer cu apa oscileaza intre 5-25 minute, dependent de tipul si eficienta instalatiei.

6

Din punct de vedere al analizelor de laborator, atunci cand nu mai exista si alti componenti oxidabili, doza necesara de ozon pentru distrugerea in interval de 10 minute a 99% din microorganismele patogene (C99:10 C ) este:

MICROORGANISMUL C99:10 C (mg/l) Esch.Coli 0,001 Streptococcus fecalis 0,0015 Microbacteria tuberculosum 0,005 Polio virus 0,01 Bacillus megatheriae (spori) 0,1

In diagramele urmatoare este subliniata actiunea comparativa a ozonului in

raport cu clorul.

In diagrama de mai jos avem urmatoarele pozitii:

1. Ozon; 2. Clor si oxid de clor; 3. Argint; 4. Monocloramina. In afara de proprietatile sale dezinfectante, ozonul este susceptibil de a actiona asupra unui mare numar de poluanti. Puterea de oxidare a ozonului permite o distrugere a substantelor organice, exista cazuri în care indicele substantelor organice, aflat sub limita maxima admisibila pentru apele potabile, poate scadea intr-un ritm mai mic, ramane constant sau sa creasca usor. Acest rezultat aparent paradoxal se datoreaza insa unei actiuni bine orientate: ozonul oxideaza produsii nebiodegradabili, toxici, antrenand asadar, un consum suplimentare de oxigen.

Oxidarea chimica si neutralizarea materiilor coloidale cu sarcina negativa se poate traduce printr-o diminuare importanta a turbiditatii si culorii. Independent de actiunea de oxidare, materia in suspensie este supusa unui proces de microfloculare, devenind separabila din faza lichida.

2 4 6 8

100

200

300

400

500

Clor

Ozon

Timpul de contact: 10 min.

t (min)

Num

ar d

e ba

cter

ii (N

/ml)

7

In ceea ce priveste micropoluantii, ozonul actioneaza energic asupra compusilor organofosforici, de asemenea oxideaza parationul, in molecule relativ simple, mult mai usor inlaturabile. Este necesar un timp mediu de contact si o doza de 10 mg/l.

Ozonul descompune partial detergentii nebiodegradabili, dupa o functie logaritmica. Pentru a obtine o diminuare cu 50%, doza necesara variaza in general intre 1,5-5 mg/l. Ozonul actioneaza deosebit de eficient asupra hidrocarburilor policiclice, doza necesara fiind de 1,5-1,7 g O3/ g de produs. De asemenea actiunea este deosebit de eficienta in cazul fenolilor si cianurilor.

In urma reactiilor de oxidare cu ozon nu rezulta produsi toxici ca in urma reactiilor clorului cu agentii poluanti ( trihalometani - compusi cancerigeni ).

Un alt avantaj deloc neglijabil in anumite situatii si mai ales in cazul statiilor mobile, este acela ca ozonul este produs la locul utilizarii folosind ca materie prima aerul atmosferic. Unul dintre aparatele pentru dezinfectia cu ozon este Oz 500 (Dryden Aqua). Echipamentul utilizeaza ca materie prima aerul uscat sau oxigenul.

Solutie tehnica privind oxigenarea si dezinfectia a pei

SC ICPE BISTRITA SA abordeaza domeniul intr-o maniera noua, imbunatatind parametrii tehnologici ai apelor piscicole prin utilizarea treptei chimice de dezinfectie cu ozon, prin injectie in curentul de aer utilizat pentru oxigenare intr-un sistem de dispersie cu bule fine. Ozonul este un agent oxidant ecologic cu putere mare de oxidare si nu necesita operatiuni de depozitare-manipulare, fiind produs la locul utilizarii din oxigenul din aer.

1

2

3

4

Timp

de

distru-

gere

pentru

99,9% din

agentii

patogeni

Concentratia

agentului desinfectant

8

Utilizarea ozonului in procesul de oxigenare si dezinfectie a apelor din domeniul piscicol asigura dezinfectia totala a apei prin distrugerea tuturor germenilor patogeni cu care apa ar putea fi contaminata. Apa obtinuta va avea calitatile apelor de suprafata din zonele alpine, lipsita de elemente chimice poluante si avand o cantitate de oxigen dizolvat, de 7,5 – 10 mg/l, si care, utilizata in fermele de crestere intensiva a pastravului sa duca la conditii optime de crestere si dezvoltare. Avantajele aplicarii tehnologiei si instalatiei tehnologice de oxigenare si dezinfectie a apei sunt:

• aport marit de oxigen dizolvat, cu consum redus de energie electrica; • randament mare de oxigenare neinfluentat de substantele tensioactive

neionice din apa bruta, determinat de adancimile mici si medii de imersie (la care se realizeaza procesul de transfer a oxigenului din apa);

• oxigenare in toata masa de apa din bazin, determinate de circulatia dirijata pe verticala a curentilor de apa;

• dezinfectie ecologica fara produsi secundari nedoriti si realizarea unei oxigenari suplimentare a apei;

• racirea suplimentara a apei, necesara la salmonide; • cresterea indicelui de productivitate cu minim 30%; • eliminarea proceselor anaerobe; • reducerea mortalitatii in perioadele cu temperaturi ridicate.

9

Capitolul 2 – Studiu de caz - Analiza influentei pa rametrilor fizico-chimici ai apei asupr a cresterii cantitative

si calitative a productiei de peste Prezentul studiu de caz se refera la analiza parametrilor cantitativi si calitativi care influenteaza productia de pastrav curcubeu in bazine de beton cu dimensiunile prezentate in tabelul 1. Tabelul 1

Dimensiuni ale bazinelor/bazinetelor de beton Nr.

bazine/bazinete Lungime

(m) Latime

(m) Inaltime

(m) 5 bazine 20 6 1 2 bazine 22 20 1,6 1 bazinet 9 4 0,8 1 bazinet 9 3,5 0,8

Total luciu de apa = 1547,5 m 2 luciu de apa

Sursa de apa pentru aceste bazine este provenita din cursuri de apa de munte care contin: oxigen, bioxid de carbon, azot, iar in anumite conditii pot sa apara amoniacul neionizat, hidrogenul sulfurat, metanul, ionii de calciu, magneziu, sodiu, potasiu, cloruri, sulfati si acidul salicilic neionizat. In aceste conditii de exploatare a pestilor, principalii parametri fizico-chimici ai apei care influenteaza capacitatea de productie intr-un bazin piscicol si totodata permit stabilirea masurilor de ameliorare a calitatii apei (conditii de crestere si reproducere a pestelui) sunt: oxigenul dizolvat in apa, bioxidul de carbon, temperatura, pH-ul si componenta florei de microorganisme si florei bacteriene.

• Densitatea pastravului curcubeu in bazinul analizat a fost de 4 kg/m3 apa la un debit de apa de 0,2 l/sec/10 kg peste.

• Greutatea pastravului curcubeu a fost cuprinsa intre 120 – 180 g/buc.

2.1-Influenta oxigenului dizolvat in apa Este unul dintre factorii limitativi cei mai critici. Este cunoscut faptul ca

potentialul de crestere a pestelui este proportional cu continutul in oxigen al apei si devine maxim in limita de saturatie a apei in oxigen. Solubilitatea oxigenului in apa depinde de temperatura, presiunea atmosferica si salinitate (tabelul 2). Oxigenul poate sa provina prin difuzie din aerul atmosferic. In acest sens s-a calculat si s-a stabilit ca aportul de oxigen datorat difuziei din aer este de 1-5 mg O2/l. Pierderile de oxigen din apa se datoresc proceselor de respiratie a diferitelor organisme din apa si difuziei din apa in aer. Astfel, respiratia pestilor inregistreaza valori de 2-6 mg O2/l, iar difuzia apa-aer 1-5 mg O2/l.

Cercetarile au demonstrat ca la valori reduse de 0-0,3 mg O2/l, unii pesti pot supravietui daca durata expunerii este redusa. Limitele pragurilor letale pentru pesti sunt cuprinse intre 0-1 mg O2/l. Supravietuirea este posibila, iar cresterea este slaba intre limitele 1,0-5,1 mg O2/l; intre 1,0-5,0 mg O2/l, cu expunere permanenta; se mai remarca o sensibilitate sporita la boli si un nivel de conversie alimentara mai ridicat. Conditii normale de crestere se realizeaza cand oxigenul depaseste 5 mg/l.

10

Tabelul 2 Solubilitatea oxigenului in apa

Temp/p 0C/mm

Hg

Solubilitatea oxigenului in apa (mg/l)

680 685 690 695 700 705 710 715 720 725 730 735 740 745 750 755 760 765 770 775 780 785 790 1 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 13 13 13 13 13 13 13,5 13,5 13,5 13,5 13,5 14 14 14 14 14 14 14,5 2 12 12 12 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 13 13 13 13 13 13 13,5 13,5 13,5 13,5 13,5 14 14 14,5 3 11,5 12 12 12 12 12 12 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 13 13 13 13 13 13 13,5 13,5 13,5 13,5 4 11,5 11,5 11,5 11,5 11,5 12 12 12 12 12 12 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 13 13 13 13 13 13 5 11 11 11 11,5 11,5 11,5 11,5 11,5 11,5 12 12 12 12 12 12 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 13 13 6 11 11 11 11 11 11 11,5 11,5 11,5 11,5 11,5 11,5 11,5 12 12 12 12 12 12 12,5 12,5 12,5 12,5 7 10,5 10,5 10,5 10,5 11 11 11 11 11 11 11,5 11,5 11,5 11,5 11,5 11,5 12 12 12 12 12 12 12 8 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 11 11 11 11 11 11 11 11,5 11,5 11,5 11,5 11,5 11,5 12 12 12 9 10 10 10 10 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 11 11 11 11 11 11 11,5 11,5 11,5 11,5 11,5 11,5 10 9,8 9,9 9,9 10 10 10 10 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 11 11 11 11 11 11 11 9,9 11,5 11 9,6 9,6 9,7 9,8 9,8 9,9 10 10 10 10 10 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 11 11 11 11 9,7 11 12 9,4 9,4 9,5 9,6 9,6 9,7 9,8 9,8 9,9 10 10 10 10 10 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 11,5 11 13 9,1 9,2 9,3 9,3 9,4 9,5 9,5 9,6 9,7 9,7 9,8 9,7 9,9 10 10 10 10 10,5 10,5 10,5 11 10,5 14 8,9 9,0 9,1 9,1 9,2 9,3 9,3 9,4 9,5 9,5 9,6 9,9 9,7 9,8 9,9 9,9 10 10 10 10 10 11 10,5 15 8,7 8,8 8,9 8,9 9,0 9,1 9,1 9,2 9,2 9,3 9,4 9,4 9,5 9,6 9,6 9,7 9,8 9,9 9,9 10 10 10,5 10 16 8,6 8,6 8,7 8,7 8,8 8,9 8,9 9,0 9,1 9,1 9,2 9,2 9,3 9,4 9,4 9,5 9,6 9,7 9,7 9,7 9,8 10,5 9,9 17 8,4 8,4 8,5 8,6 8,6 8,7 8,6 8,8 8,9 8,9 9,0 9,1 9,1 9,2 9,2 9,3 9,4 9,5 9,5 9,6 9,6 10 9,7 18 8,2 8,3 8,3 8,4 8,5 8,5 8,8 8,6 8,7 8,8 8,8 8,9 8,9 8,7 9,1 9,1 9,2 9,3 9,3 9,4 9,4 9,5 9,6 19 8,1 8,1 8,2 8,2 8,3 8,4 8,4 8,5 8,5 8,6 8,7 8,7 8,8 8,8 8,9 8,9 9,0 9,1 9,1 9,2 9,2 9,3 9,4 20 7,9 8,0 8,0 8,1 8,1 8,2 8,3 8,3 8,4 8,4 8,5 8,6 8,6 9,0 8,7 8,8 8,8 9,0 9,0 9,0 9,1 9,1 9,2 21 7,8 7,8 7,9 7,9 8,0 8,1 8,1 8,2 8,2 8,3 8,3 8,4 8,5 8,5 8,5 8,6 8,7 8,8 8,8 8,9 8,9 9,0 9,0 22 7,6 7,7 7,7 7,8 7,9 7,9 8,0 8,0 8,1 8,1 8,2 8,3 8,3 8,4 8,4 8,5 8,5 8,6 8,6 8,7 8,8 8,8 8,8 23 7,5 7,6 7,6 7,7 7,7 7,8 7,8 7,9 7,9 8,0 8,1 8,1 8,2 8,2 8,3 8,3 8,4 8,5 8,3 8,5 8,6 8,7 8,7 24 7,4 7,4 7,5 7,5 7,6 7,7 7,7 7,8 7,8 7,9 7,9 8,0 8,0 8,1 8,1 8,2 8,3 8,4 8,4 8,4 8,5 8,5 8,6 25 7,3 7,3 7,4 7,4 7,5 7,5 7,6 7,6 7,7 7,7 7,8 7,8 7,9 8,0 8,0 8,1 8,1 8,2 8,2 8,3 8,3 8,4 8,4

11

Pentru pastravul curcubeu sunt necesare cantitati mari de oxigen. Valoarea optima a oxigenului din apa de alimentare trebuie sa corespunda saturatiei de 90-100%, adica 9-11 mg O2/l; la evacuare nu trebuie sa scada sub 60%. In orice caz, oxigenul minim necesar pentru cresterea pastravului curcubeu este de 6 mg O2/l. Necesarul de oxigen pentru pastravii mai mici (sub 50 g) este de 500-600 mg/kg/ora, iar pentru cei mai mari 400-500 mg/kg/ora. De aici rezulta ca la un debit de apa de cel putin 1 l/sec se pot creste 50 kg pastravi mai mari. Lipsa de oxigen se exteriorizeaza in primul rand prin deficit respirator. Limitele optime si letale sunt prezentate in tabelul 3. Tabelul 3 Valorile optime tolerabile si mortale ale oxigenulu i la pastrav (dupa Kulow)

Grupa de pesti Domeniul optim mg/l

Limite tolerabile, mg/l

Pragul de mortalitate

mg/l Pastrav 0-1 9,0-11,0 — 2,5 Pastrav 1- consum 8,0-10,0 4,0 1,5-2,0

In concluzie, se poate spune ca in general, exista o interdependenta intre nivelele de O2 in apa si alimentatie, concretizata prin faptul ca necesarul de oxigen pentru pastravii curcubeu pe unitatea de greutate creste cu cantitatea de furaje distribuita, dupa cum urmeaza:

- consum O2: 0 40 80 120 160 200 ml/h ;

- % greutate corporala: 0 2 4 6 8 10 %

Furajele administrate provoaca pe de alta parte un aport de dejectiuni provenite de la pastravi, care in procesul de transformare ce-l sufera in bazinul de beton, contribuie la reducerea cantitatii de oxigen din apa. In perioade periculoase, piscicultorul trebuie sa stie care este cantitatea de oxigen critica pentru peste, care, daca s-ar prelungi, ar produce mortalitatea.

2.2-Influenta bioxidului de carbon Este foarte solubil in apa (tabelul 4 ). Apa curata la 25oC cere un continut de

CO2 de 0,48 mg/l. Bioxidul de carbon este in mica masura toxic pentru pesti. Cele mai multe specii supravietuiesc cateva zile in apa continad peste 60 mg/l, cu conditia ca oxigenul sa fie abundent. Din nefericire, concentratiile de bioxid de carbon sunt normale sau mari, cand concentratia de oxigen solvit este redusa. Tabelul 4 Solubilitatea bioxidului de carbon in apa curata la diferite temperaturi

0C mg/l 0C mg/l 0 1,10 20 0,56 5 0,91 25 0,48 10 0,76 30 0,42 15 0,65 - -

12

2.3- Influenta temperaturii Aceasta constituie un factor esential pentru fiziologia si cresterea pestilor si

limitativ pentru supravietuirea pestelui. Temperatura are o influenta profunda asupra activitatilor biologice pentru

fiecare salt termic de 10oC, adica consumul de oxigen si metabolismul general vor fi de doua ori mai mari la temperatura apei de 30oC decat la 20oC. Unii pesti sunt afectati de variatiile mici de temperatura. Astfel, in perioada de reproducere nu se admit variatii de temperatura mai mari de 2oC. In afara de aceasta, temperatura joaca un rol important in ceea ce priveste controlul distributiei furajelor, pentru motivul ca pestii sunt animale cu temperatura variabila a corpului si consuma cu atat mai multa hrana cu cat temperatura corpului lor este mai ridicata. Cand temperatura apei este inferioara valorii de 13oC, distribuirea furajelor nu da nici un rezultat. Teoretic, se aprecieaza ca o crestere a temperaturii cu 10oC determina dublarea si chiar triplarea cantitatii de furaje.

2.4-Influenta pH-ului Valoarea pH-ului este o masura pentru concentratia apei in ioni de hidrogen. Cunoasterea valorii pH-ului este, de asemenea, de mare importanta pentru

piscicultor, pentru ca: a) O valoare prea mare sau prea scazuta este mortala pentru pesti; b) O valoare constanta cuprinsa intre 6,5-8 este favorabila pentru

reproducere. pH-ul apei poate fi modificat de multi factori, printre care semnalam continutul

in CO2 al apei. In apele alcaline variatiile sunt mici, cuprinse intre 4-6 si 9-10, cresterea pestilor este redusa si productiile scazute. Valorile cele mai favorabile pentru piscicultura sunt cuprinse intre 6 si 9, dupa unii autori, sau intre 6,5 si 8 dupa altii (Kulow, 1979, tabelul 5 ). Tabelul 5

Valorile optime, tolerabile si mortale a valorii pH -ului la pastrav Grupa de pesti Domeniul optim

mg/l (unit. pH)

Limite tolerabile, mg/l

(unit. pH)

Pragul de mortalitate

mg/l (unit. pH)

Pastrav 0-1 6,5-7,5 5,5/9,0 4,8/9,2

Pastrav 1- consum

6,5-8,0 5,5/9,0 4,5/9,4

Analiza influentei pH-ului: - la valori de 3-4, pestele moare; refacerea pH-ului se poate face cu var nestins (CaOH2); - la valori de pH intre 4 si 6, pestele nu se reproduce si productia piscicola este redusa; refacerea pH-ului se face prin administrarea de carbonat de calciu si ingrasaminte alcaline; - la valori cuprinse intre 6-9, pestele se dezvolta normal;

13

- in cazul valorilor de 8,5-10, se administreaza ingrasaminte acide; - la valori de pH de 9,5-11, pestele nu se dezvolta bine; - la valori de pH peste 11, pestele moare.

Cunoasterea dinainte a unor parametri fizico-chimici ai apei poate conduce la prognozarea evolutiei lor si la luarea de masuri pentru prevenirea consecintelor negative, de ordin tehnic sau economic (oxigenul, bioxidul de carbon, temperatura, pH-ul s.a.). In concluzie, parametrii tehnologici de interes in cresterea artificiala a pastravului curcubeu in bazine de beton polarizeaza o sfera de interes cu nimic mai prejos decat factorul „peste” avut in vedere in programarea si proiectarea fermelor piscicole. Parametrii tehnologici care definesc conditiile de crestere si exploatatie a pestilor in bazinele piscicole influenteaza drastic starea fiziologica, calitatea si cantitatea productiei in fermele de crestere a pastravului curcubeu.

Pastravul este specia cu ponderea cea mai mare in salmonicultura tarii noastre. El este un peste caracteristic pentru apele reci (0 – 240C) si bine oxigenate (8 – 14 mg O2/l) din zona montana, fiind insa crescut, cu bune rezultate si in apele din zona colinara si de ses, printr-un permanent control al calitatii si cantitatii apei de alimentare.

14

Capitolul 3- Solutie tehnica privind tehnologia de oxigenare si

dezinfectie

3.1-Considerente privind dimensiunile optime ale di fuzorului cu membrana

Difuzoarele cu membrană, spre deosebire de cele ceramice, sunt potrivite

pentru operaţiile intermitente deoarece perforaţiile pentru eliberarea gazului se vor deschide şi închide în funcţie de intrarea aerului, împiedicând în acelaşi timp pătrunderea apei în sistemul de aerare.

De-a lungul celor aproape 20 de ani de istorie de dezvoltare a difuzorului cu membrană, s-au realizat trei proiecte principale: difuzorul tub cu membrană (aproximativ 25 – 75 mm în diametru), difuzorul plat cu membrană (aproximativ 0.2 – 3.0 m2) şi difuzorul cu membrană în formă de disc. În timp ce difuzorul tub cu membrană este folosit în aerarea liniară, difuzoarele plate şi în formă de disc sunt folosite de preferinţă în aerarea în spaţiu.

3.2-Importan ţa diametrului bulelor D B pentru capacitatea de difuzie a oxigenului

În primul rând, capacitatea stocului de oxigen OCR = kB * CS este cea care determină eficienţa unui sistem de aerare cu presiune, în timp ce gradul de utilizare al oxigenului, ca o cantitate corelată, ia în considerare volumul rezervorului, cantitatea de aer şi adâncimea suflului. Dar cum gradul de saturare a oxigenului CS nu depinde de sistemul de aerare, numai constanta de aerare kB va influenţa capacitatea de intrare a aerului.

kB=2.5 * 10-3 *A/V * t k-0.5 (h

-1)

unde: - A este suma tuturor suprafeţelor bulelor prezente în rezervor si de la

nivelul apei, - tk este perioada medie de existenţă a lui A, - V este volumul rezervorului.

A este invers proporţional cu diametrul bulelor DB, astfel că gradul de utilizare a oxigenului va creşte odată cu scăderea diametrului bulelor. Aparitia bulelor in lichid necesita un nucleu de gaz, care poate fi o bula micronica sau o particula solida. Generarea bulelor de gaz prin dispersia acestuia in masa de apa impune un consum de energie necesar acoperirii lucrului mecanic de comprimare si dispersie. Daca se considera un orificiu mic de diametru do executat intr-o placa, care separa mediul gazos de mediul lichid (unde apa se afla deasupra placii de separatie), datorita presiunii mai mari a gazului la orificiu se formeaza o bula de gaz care tinde sa se desprinda.Dimensiunea bulei rezulta din echilibrul dintre presiunea gazului din interiorul bulei si presiunea hidrostatica corespunzatoare coloanei de lichid de deasupra placii cu orificii. Echilibrul fortelor care actioneaza asupra bulei de gaz este dat de relatia:

Fp = Fσ + Fh

15

Fp - forta de presiune ce se exercita dinspre gaz spre lichid; Fσ - forta superficiala ce rezulta din teorema lui Laplace; Fh - forta de presiune hidrostatica;

Pentru un element de suprafata dA din jurul unui punct de pe suprafata exterioara a bulei de gaz fortele sunt:

dFp=Pg x dA (1.1) dFσ=σ(1/R1 + 1/R2) x dA (1.2)

σ - tensiunea superficiala a apei

σ20oC=72,8 x 10-3 N/m pentru apa poluata;

σ = (48,2:61,3) x 10-3 N/m R1 si R2 – razele de curbura principale ale suprafetei elementare dA.

d Fh=(Pat+ γz) x dA = (Pat + ρgho + ρgz) x d (1.3)

Pentru ca bula de gaz sa se formeze trebuie ca forta de presiune sa invinga forta de tensiune superficiala ce apare ca urmare a presiunii capilare din bula si forta de presiune hidrostatica.

Daca bula este sferica R1=R2=R, cota z se neglijeaza in raport cu adancimea apei h; se obtine valoarea presiunii gazului:

Pg=2 σ/R + Pat + ρgho (1.4)

Bula se desprinde de duza cand forta arhimedica este mai mare decat forta de

tensiune superficiala. Dupa desprindere in interiorul bulei presiunea gazului devine: Pb=Ph+Pσ+P (1.5) Po=Pat

Unde: Ph - presiunea hidrostatica

Ph = Pat + γh Pσ - presiunea capilara Pb=Po + Pat + γh + 2σ/R (1.6) In functie de debitul de gaz si presiunea in dispozitivul de insuflare in procesul

de formare a bulelor de gaz sunt posibile trei regimuri: a). regimul cu bule dispersate bula cu bula b). regimul intermediar c). regimul de jet. Regimul cu bule dispersate bula cu bula Se caracterizeaza prin aceea ca degajarea bulelor se face continuu si uniform,

acceleratia bulei fiind constanta pe distanta scurta, distanta dintre bule este fixa. Daca se considera bula sferica, diametrul bulei se determina pe baza

echilibrului de forte care actioneaza asupra ei:

16

Fa = π db3/b (γl - γg) (1.7) Fa – forta ascensionala db – diametrul bulei γl γg – greutatea specifica a lichidului, respectiv a gazului Fσ = π doσ (1.8) Fσ - forta de tensiune superficiala σ - tensiunea superficiala a lichidului do – diametrul gaurii

Din egalitatea celor doua forte rezulta diametrul bulei de gaz:

db= (6doσ/γl - γg )1/3

(1.9)

Se observa ca diametrul bulei nu depinde de debitul de gaz insuflat, ci numai frecventa de formare a bulelor: F=Qg(γl - γg)/πdoσ (1.10)

Qg- debitul volumic de gaz insuflat Relatia legii lui Stokes, in regim laminar se obtine diametrul bulei:

db3= 2,234(νQg)

3/4 (1.11)

Regimul intermediar

Apare in cazul majorarii debitului peste limita formarii bulelor individuale. Cand frecventa de formare a bulelor creste, creste si dimensiunea bulelor: db3= 2,234Qg

6/5 (1.12)

Regimul de jet - distanta dintre bule este dependenta de debitul de gaz si variaza usor; - masa de bule, in miscare ascensionala se abate de la traiectoria rectilinie

verticala; - diametrul bulelor depinde de debit si forma lor poate suferi deformatii; - viteza de formare a bulei este egala cu viteza de detasare a bulei

precedente;

Qg = π db2/4Wb (1.13)

Wb – viteza unei bule izolate WbQdb g π/4= (1.14)

17

Se poate astfel determina debitul critic:

Qg = π Wb/4[6 doσ/ (γl - γg )]2/3 (1.15)

Debitul critic de gaz este Qger = 4÷6 cm3/s. Diametrul bulei de gaz care se formeaza prin dispersia unui debit volumic de

gaz este dependent de: - diametrul orificiului - efectul inertiei lichidului - vascozitatea lichidului - densitatea lichidului - relatia dintre debitul pe orificiu si presiunea pe orificiu - efectul de perete (spatii cu diametru mai mic de 200 mm) Lichidele cu tensiune superficiala majorata duc la formarea bulelor de gaz de

mari dimensiuni, vascozitatea crescuta duce la formarea de bule fine. Eficienta transferului de oxigen functie de concentratie si de adancime este

prezentata in tabelul urmator:

% oxigen 1m adincime 2m adincime 3m adincime 4m adincime 6m adincime

5% 30% 35% 40% 45% 50%

10% 25% 27% 30% 35% 40%

20% 20% 22% 23% 25% 30%

30% 15% 17% 18% 20% 22%

40% 10% 12% 14% 17% 18%

60% 6% 7% 8% 12% 15%

80% 2% 3% 6% 7% 9%

De exemplu, dacă eficienţa ar fi determinată într-o apă cu un conţinut scăzut

de oxigen dizolvat, rezultatele ar fi foarte bune, deoarece cu cât conţinutul de oxigen dizolvat în apă este mai mic cu atât este mai uşor să se dizolve oxigen. În mod contrar, dacă conţinutul de oxigen se apropie de 100% atunci eficienţa aerării se apropie de 0. Alţi factori de mare importanţă:

- adâncimea apei în camera de experimentare; - temperatura apei; - compoziţia chimică a apei. Eficienţa tuturor sistemelor de aerare este redusă odată ce temperatura apei

creşte deoarece solubilitatea oxigenului scade la temperaturi mai mari. Compoziţia apei are o influenţă profundă pentru determinarea randamentului, de

exemplu randamentul este redus progresiv cu concentraţia de substanţe organice în apă şi cu poluarea. În mod contrar, odată cu creşterea concentraţiei de sare şi de iod din apă randamentul este îmbunătăţit. Explicaţia acestui fenomen este legată de efectul pe care îl au sarea şi substanţele organice asupra suprafeţei apei.

18

3.3- Experimentari privind transferul de oxigen d in aer in apa prin difuzoare cu membrana elastica

Transferul de oxigen din aer in apa, in aerarea pneumatica, este un proces complex in care apare o multitudine de factori ce-l influenteaza. Pentru a determina parametrii ce caracterizeaza transferul de oxigen din aer in apa, specifici unui anumit dispozitiv de aerare, sunt necesare efectuarea de experimentari. Rezultatele obtinute prin efectuarea acestor experimentari sunt prelucrate prin aplicarea ecuatiilor transferului de oxigen.Interpretarea rezultatelor conduce la determinarea parametrilor oxigenarii, parametrii ce caracterizeaza orice sistem de aerare.

Notatii folosite θapa = temperatura apei ultilizata la experimentare in ˚C; θaer= temperatura aerului in momentul inceperii experimentarii in ˚C; H = inaltimea coloanei de apa, in m; Hi = inaltimea de insuflare a aerului, in m. coloana de apa; Hi = H –a a = distanta de la radierul bazinului la partea superioara a difuzorului, in m; dC/dt = viteza de transfer a oxigenului (sau cresterea concentratiei de oxigen in unitatea de timp, in mg O2/h); Odi = oxigenul dizolvat initial in apa ce urmeaza sa fie supusa aerarii; Odt = oxigenul dizolvat din proba de apa recoltata la momentul T, determinat prin masurare in mg/l; Cg10 = concentratia la saturatie a oxigenului dizolvat in apa, in mg O2/l, la presiunea de 760 mm col. Hg si temperatura de 10˚C;

Cg8 = concentratia la saturatie a oxigenului dizolvat in apa in mg O2/l, la presiunea de 760 mm col. Hg si temperatura de 8˚C; V = volumul de apa aflat in bazin. in m3; nd = numarul de difuzoare montate in bazin pentru experimentarea respectiva; Qaer= debitul de aer introdus de suflanta in bazin, in m3/h; Pb = presiunea barometrica la fata superioara a difuzorului, in m; Csm = concentratia medie de saturatie (la mijlocul adancimii de insuflare) a oxigenului dizolvat in apa, la presiunea existenta in bazin si la temperatuta apei, in mg O2/l; Ot = procentul de oxigen in aer la iesirea din coloana de aerare; (Ot≈19%); KL

a10 = coeficientul global al transferului de oxigen la temperatura de 10˚C, in

h-1; KL

aθ = coeficientul global al transferului de oxigen la temperatura de 8˚C, in h-1;

vO10 = viteza de oxigenare la presiunea de 760 mm col. Hg si temperatura de 10˚C, in g O2/ m

3, apa, h; CO10= capacitatea de oxigenare, la presiunea de 760 mm col. Hg si

temperatura de 10˚C, in Kg O2/zi; C’O10= capacitatea specifica de oxigenare, la presiunea de 760 mm col. Hg si temperatura de 10˚C, in g O2/m

3 aer, m.ad. ins.;

19

3.4- Metodologia desfasurarii experimentarilor

1.- Pregatirea instalatiei pentru desfasurarea experimentarilor, in care sunt stabilite numarul de difuzoare utilizate, stabilirea inaltimii coloanei de apa ce urmeaza a fi aerate, debitul de aer insuflat, numarul de puncte pentru prelevarea probelor si frecventa recoltarilor. 2.- Determinarea prin masurare a anumitor parametrii, cum ar fi:

- masurarea temperaturii aerului; - masurarea temperaturii apei - masurarea presiunii atmosferice.

3.- Eliminarea totala a oxigenului dizolvat din apa ce va fi supusa aerarii. Se utilizeaza in acest scop sulfitul de sodiu si clorura de cobalt. 4- .Aerarea apei din bazin, in timpul careia se recolteaza la intervale de timp stabilite anterior, probe de apa din diferite puncte ale bazinului. 5- .Fixarea oxigenului care s-a dizolvat in probele de apa recoltate, fixare care se realizeaza cu clorura de mangan si iodura de potasiu. 6- .Determinarea oxigenului dizolvat (Odt) din probele recoltate pentru care s-a utilizat metoda Winkler. 7.- Determinarea parametrilor oxigenarii, respectiv coeficientul global al transferului de oxigen (KLa), viteza de oxigenare (vO), capacitatea de oxigenare (CO), si capacitatea specifica de oxigenare (c’O).

3.5- Etapele experimentarilor desfasurate

In acest studiu sunt prezentate experimentarile efectuate pe difuzoare cu membrana de cauciuc, difuzoare produse de SC IMAT SRL Bistrita.

Experimentarile au fost efectuate pe un stand de incercari a S.C. IMAT SRL Bistrita. Ca fluid supus aerarii s-a utilizat apa potabila de la reteaua de distributie oraseneasca. Determinarea parametrilor oxigenarii specifice difuzoarelor cu membrana din cauciuc, necesita o gama larga de experimentari, astfel incat rezultatele obtinute sa fie edificatoare. Experimentarile au fost facute in urmatoarele conditii: a). S-au testat un numar variabil de difuzoare amplasate pe radierul bazinului. Dispunerea difuzoarelor s-a facut simetric. Dimensiunile in plan ale bazinului sunt de 3,3 x 1,0m ceea ce a permis testarea urmatoarelor variante pentru numarul de difuzoare:

- experientele nr. 1; 4; 8; …………..n=3 difuzoare - experientele nr. 2; 5; 9; …………n=5 difuzoare - experientele nr. 3; 6; 10 ……….…n=7 difuzoare

b). Debitul de aer insuflat printr-un difuzor. Pentru fiecare numar de difuzoare amplasat pe radierul bazinului s-au utilizat 3 sau 4 debite specifice, urmarind ca valorile debitelor sa se inscrie in gama 2…10 m3/h, difuzor. Valorile debitelor specifice de aer sunt aratate in tabele nr. E1……..E10 si L1…L10. Pentru determinarea marimii debitelor specifice s-a utilizat un dispozitiv format dintr-o diagrama (montata pe conducta de refulare a suflantei cu prize bransate la un manometru diferential cu lichid (apa).

20

Pentru o mai buna evaluare a debitului de aer introdus in bazin, (respectiv a debitului specific de aer) s-au utilizat doua diagrame:

-pentru experimentarile 1......5 – o diagrama standardizata cu diametrul Ф=39,31 mm; -pentru experimentarile 6……10 – o diagrama standardizata cu diametrul Ф=17,46 mm;

c). Inaltimea coloanei de apa folosite pentru aerare, respectiv adancimea de insuflare. d). Temperatura aerului si a apei. Datorita duratei in timp a experimentarilor temperatura aerului si a apei a variat intre 8 ˚C si 16 ˚C. e). Presiunea atmosferica a avut oscilatii intre valorile 753,5 si 770 mmHg. f). Punctele de recoltare a probelor de apa aerata. S-au prelevat probe de la trei niveluri din bazinul de testare, astfel:

- punctul P5 – situat la 1,40 m deasupra radierului bazinului; - Punctul P7 – situat la 2,35 m deasupra radierului bazinului; - Punctul P9 – situat la 2,85 m deasupra radierului bazinului.

g). Durata de aerare si frecventa de recoltare a probelor. Pentru primele cinci experimentari durata de aerare a fost de 20 minute, iar recoltarea probelor s-a facut la timpii: t1=0,5 min; t3=1,0 min; t4=30 min; t5=5,0 min; t6=10,o min; t7=15,0 min; t8=20,0 min. Din prelucrarea datelor obtinute a reiesit necesitatea unei durate mai mari de aerare pentru atingerea valorii de saturatie a oxigenului dizolvat din apa) si a unei frecvente sporite.Astfel pentru experimentarile 6…10, durata de aerare a fost de 20 min. iar recoltarile s-au facut la timpii t1=0 min; t3=0,5 min; t4=1,0 min; t5=2,0 min; t5….. t13 din doua in doua minute.

3.7- Elemente determinate prin masurare directa Pentru fiecare experienta au fost determinate, prin masurare directa, urmatoarele elemente: a). temperatura aerului (θaer – in ˚C) – cu ajutorul unui termometru cu alcool; b). temperatura aerului (θaer – in ˚C) – cu ajutorul unui termometru cu mercur, scufundat in bazin; c). presiunea atmosferica (Patm. – in mmHg) – cu ajutorul unui barometru; d). inaltimea coloanei de apa (H – in m) ce urmeaza sa fie aerata; e). adancimea de insuflare (Hins. - in m) – a aerului comprimat; f). volumul de apa (V – in m3) – ce urmeaza sa fie aerat;

In timpul fiecarei experimentari au fost determinate urmatoarele elemente: a). diferenta de presiune (∆p – in cm col. de apa) realizata in manometrul diferential cu apa, pentru care se determina debitul de aer introdus in bazin; b). diferenta de presiune (∆h – in cm col. de Hg) realizata in manometru diferential cu Hg ce reprezinta pierderea de presiune a aerului prin difuzorul cu membrana din cauciuc.

3.8- Elemente determinate prin analize de laborator Inainte de inceperea aerarii, se determina oxigenul dizolvat (Odi in mg O2/l) functie de care se stabileste cantitatea de sufit de sodiu si clorura de cobalt necesara pentru reducerea oxigenului dizolvat initial in apa. Dupa recoltarea probelor s-a determinat, pentru fiecare proba in parte, oxigenul dizolvat (Odt in mg O2/l).Odt

a fost determint utilizand metoda Winkler.

21

3.9-Elemente determinate prin prelucrarea masuratorilor directe Parametrii determinati ca urmare a masurarii directe a permis calcularea urmatoarelor elemente:

Debitul de aer introdus in bazinul de testare: Pentru determinarea debitului de aer s-a folosit un manometru diferential cu apa,

bransat la prizele diafragmei montate pe conducta de refulare a suflantei. Relatiile de calcul ale debitului sunt [9].

aeraer

pdQ

ρπεα ∆= 2

4..

2

)Re

1('

D

Aβαα +=

)38110

10(

6

6'

Ad

de +

= αα

])7,0)(341935

()5,0(

).8636,0

009,0()7,12

07,0.[()4,25

6,1(4,0)383,0

364,0(1778,0

5993,0

2/52

2/3

2/554

−++−

+−+−+++= −

ββ

ββα

D

DDDDDe

)2671

420090005000830.(.03937,0 32

DdA +−+−= βββ

D

d

pl

px

x

=

∆=

+−=

β

βε

;

).35,041,0(1 4

in care: Qaer = debitul volumetric de aer, in mc/s; D = diametrul interior al diafragmei, in mm; D = diametrul interior al conductei pe care este montata diafragma, in mm; ReD = numarul Reynolds raportat la D; ∆p = pierderea de presiune prin diafragma, in Pa; Pl = presiunea aerului, amonte de diafragma, in Pa; Ρaer = densitatea aerului la temperatura desfasurarii experimentarii, in kg/mc; Pentru fiecare experimentare s-au facut mai multe masuratori (8…12) pentru

care s-a determinat diferenta de presiune medie la manometrul cu apa (∆pm).

22

Ca urmare, debitul de aer utilizat la fiecare experimentare este un debit calculat pentru valoarea medie a diferentei de presiune de la manometrul cu apa. Pierderea de presiune (∆h) prin difuzorul cu membrana de cauciuc s-a determinat ca fiind media pierderii de presiune inregistrata in diferite momente ale aerarii (∆hp).

3.9-Rezultate obtinute in cadrul experimentarilor

Orice sistem de aerare, mecanic sau pneumatic, se caracterizeaza prin anumite marimi ce reprezinta performantele sistemului. Pentru aerarea pneumatica aceste marimi sunt: vO = viteza de oxigenare, in g O2/ m

3, apa, h; CO= capacitatea de oxigenare, in kg O2/zi;

c’o= capacitatea specifica de oxigenare, in g O2/m3 aer, ad. ins.;

∆h= pierderea de presiune prin difuzor, in mBa. Pentru determinarea valorilor lui KLa-coeficientul global al transferului de oxigen, s-a utilizat metoda grafica la care au fost trecute, pe abscisa valorile timpului (in minute), pentru care s-a determinat oxigenul dizolvat, iar pe ordonata s-au trecut ; -in cazul metodei exponentiale: ln[(Cgm-Odt)/ Cgm] -in cazul metodei logaritmului natural din deficitul de oxigen: ln(Cgm-Odt) S-au obtinut, in cazul ambelor metode, un nor de puncte, pentru care s-au trasat, tot cu ajutorul calculatorului, drepte de regresie. De asemenea, programul de calcul utilizat afiseaza ecuatiile dreptelor de regresie care au forma:

y= mx + n; r2 = k In care: y = valoarea corespunzatoare pentru ln[(Cgm-Odt)/ Cgm], respectiv ln(Cgm-Odt) m = panta dreptei de regresie, care reprezinta chiar valoarea lui KLa; n = termenul liber al ecuatiei dreptei; r2 = valoarea coeficientului de corelatie. Configuratia acestor grafice este aratata in figurile E1...E10, corespunzatoare celor 27 de experimentari pentru care s-a utilizat metoda exponentiala, respectiv in figurile L1...L10, pentru care s-a utilizat metoda logaritmului natural din deficitul de oxigen. Conditiile in care s-a desfasurat fiecare experimentare, impreuna cu rezultatele de laborator (Odt) si prelucrarea lor sunt prezentate in tabelele E1...E10 si respectiv L1…L10. Astfel, pentru viteza de oxigenare, vo, s-au obtinut valori cuprinse intre 100 si 560g O2/m

3 aer.h, utilizand metoda exponentiala si valori de 98 si 600g O2/m3

aer.h, utilizand metoda logaritmului natural din deficitul de oxigen. Pentru capacitatea de oxigenare (CO) s-au obtinut urmatoarele valori:

- intre 32 si 220kg O2/zi, utilizand metoda exponentiala;

23

- intre 37 si 260kg O2/zi, utilizand metoda logaritmului natural din deficitul de oxigen. Parametrul cel mai reprezentativ pentru caracterizarea unui dispozitiv pneumatic de aerare este capacitatea specifica de oxigenare, co’, pentru care s-a obtinut urmatoarea gama de valori:

- intre 14,5 si 24,1g O2/m3aer,m ad. ins., utilizand metoda exponentiala;

- intre 13,6 si 24,7g O2/m3aer,m ad. ins., utilizand metoda logaritmului natural din

deficitul de oxigen. Pierderea de presiune prin difuzorul cu membrana elastica are valori cuprinse intre 23 si 50 mBa (valori aratate in tabelul H1). Valorile obtinute, ce caracterizeaza dispozitivul de aerare pe care s-au efectuat aceasta serie de experimentari, sunt valori superioare celor recomandate pentru dispozitivele de aerare cu materiale poroase (sticla sinterizata, ceramica, etc…).Performantele difuzoarelor cu membrana de cauciuc, ce reies din experimentarile prezentate in aceasta lucrare de faza, sunt aratate centralizat in tabelele EF1…EF10 SI LF1…LF10.

3.10-Concluzii si recomandari

Aerarea pneumatica reprezinta o treapta importanta in procesul oxigenarii apelor piscicole. Eficienta aerarii pneumatice (atat din punct de vedere al procesului in sine, cat si din punct de vedere energetic (cost), depinde in cea mai mare masura de performantele dispozitivelor de aerare si a materialelor folosite. In ultimii ani au fost realizate pe plan mondial, o serie de difuzoare cu membrana perforata, din cauciuc, ale caror performante in oxigenarea apei sunt superioare materialelor poroase.Difuzorul utilizat pentru elaborarea modelului functional este cu membrana din cauciuc si poate da un randament sporit la aerarea pneumatica a apelor din piscicultura.Testarea acestui tip de difuzor, a evidentiat o serie de calitati, ce recomanda acest produs ca o solutie viabila pentru procesul de oxigenare.,Argumentele aduse in sprijinul acestei afirmatii sunt:

- Performantele deosebite in ceea ce priveste transferul de oxigen in aerarea apelor.

- Rezultatele experimentarilor efectuate (rezultate partiale) au condus la estimari pentru capacitatea specifica de oxigenare co’ de 14….24 goxigen/mc,m ad.ins., valoare superioara celei corespunzatoare difuzoarelor din materiale poroase, a caror capacitate specifica de oxigenare are valori cuprinse intre 8 …10 g oxigen/mc, m ad. Ins.

Pierderea de presiune prin acest difuzor se inscrie in gama 23…50 mba valoare inferioara celei corespunzatoare difuzoarelor poroase, pentru care pierderea de presiune este de minimum 50 mba . Acest parametru influenteaza in mod decisiv randamentul energetic. Pe langa performantele amintite mai sus, trebuiesc remarcate urmatoarele:

- difuzorul este confectionat din material plastic si cauciuc, ceea ce ii confera atat rezistenta mecanica buna cat si rezistenta la coroziune ;

- montarea si demontarea acestui difuzor este deosebit de simpla, putand fi adaptat cu usurinta la diametrul stutului existent pe conductele de distributie a aerului;

- inlocuirea membranei de cauciuc se face intr-un timp scurt, sistemul de prindere al membranei de difuzor fiind simplu.

24

Capitolul 4- Elaborare tehnologie noua de oxigenare si dezinfectie a apelor piscicole. Elaborare model functional

In această fază s-a proiectat un sistem de aerare, la nivel de model

functional, în vederea obţinerii indicilor calitativi, de apă curata, puternic oxigenată , folosită în procesul de crestere intensiva a peştilor, datele obtinute urmand a se folosi in urmatoarea etapa de realizare si experimentare a tehnologiei pe o instalatie pilot.

Faza a fost realizată în urma unei documentări de specialitate, din bibliografia recentă în domeniul tratării apelor, în vederea satisfacerii unor cerinţe impuse, de puritate a apei (în cazul nostru, lipsită de germeni patogeni, poluanţi chimici şi puternic oxigenată).

Acest obiectiv se poate atinge prin realizarea unei tehnologii fundamentate ştiinţific, care sa duca in final la creşterea cantitativă si calitativa a producţiei de peste, în cazul nostru, a pastravului.

4.1. Descrierea si functionarea modelului function al

Fluxul tehnologic de tratare a apei este implementat pe o instalatie formata din urmatoarele echipamente:pompa de aer, instalatie de aerare, generator de ozon, tablou automatizare,racitor aer (optional).

Echipamentele modelului functional de implementare a tehnologiei de preparare a apei sunt prezentate schematic în desenul de mai jos.

Aerator AB

Conducta de distributie CD

Injector ozon - IJ

Generator ozon GO

Pompa de aer PA

Tablou automatizare TA

SCHEMA CONSTRUCTIVA A INSTALATIEI DE OXIGENARE SI DEZINFECTIE

25

AB – aerator cu bule; CD – conducta de distributie; IJ - injector de ozon; GO – generator de ozon; PA – pompa de aer recuperativa; TA – tablou de automatizare si control.

Insalatia de oxigenare si dezinfectie a apei este compusa din pompa de aer cu recuperare PA, instalatia de aerare pneumatica cu bule fine care cuprinde 6 aeratoare AB, injectorul de ozon IJ, generatorul de ozon GO si tabloul de automatizare si control TA. Instalatia de aerare este compusa din 6 aeratoare pneumatice. Un aerator este format din urmatoarele elemente(vezi figura de mai jos): -corp aerator; -difuzor cu membrana elastica tip DMB1/2”; -elemente de legatura (cot mecanic D25 x ½” cu filet exterior, conducta D25 din polietilena, si presetupa de fixare PG21); Corpul aeratorului este prevazut la baza cu fante de trecere a apei (24 de fante de (100 x 10)mm ) si trei picioare de asezare din otel laminat protejate la coroziune prin grunduire si vopsire, care au si rolul de lestare (fixeaza aeratoarele de radierul bazinului datorita greutatii proprii).

Corp aerator

Difuzor cu membrana elastica

Cot mecanic

Conducta plastic

Fante de aspiratie

picior – suport - lest

Presetupa Mecanica

Aerator pneumatic cu difuzor cu membrana elastica

26

Aeratoarele AB sunt unite prin conducta de distributie CD cu racorduri

mecanice cu filet exterior D25 x 1” si coliere de bransare D50 x 1”, conducta CD fiind obturata la capete cu dopuri mecanice D50.. Aerul este trimis de pompa de aer PA printr-o conducta magistrala prevazuta cu racord mecanic cu filet exterior D50 x 1 ¼” , coturi si teu D50 egale. Pe conducta magistrala se monteaza injectorul IJ care este compus dintr-un corp tip teu mecanic 50 x 1”x 50, cu filet interior, in care se monteaza un stut tip L 10, care se racordeaza printr-o conducta flexibila din PVC, la generatorul de ozon GO. Generatorul de ozon tip GO-05 lucreaza cu aer uscat (maxim 2m3/h) si produce aer ozonat prin efect CORONA.

Cand se porneste pompa de aer PA, aerul trece prin injectorul de ozon si absoarbe o cantitate de ozon produsa de generatorul de ozon GO-05, se amesteca cu acesta dupa care ajunge in distribuitorul CD. De aici se repartizeaza prin cele 6 stuturi ale aeratoarelor, trece prin difuzoarele cu membrana elestica si ajunge in apa din corpul aeratoarelor sub forma de bule fine. Pe masura ce urca spre suprafata apei din bazin pe care o oxigeneaza si o dezinfecteaza, antreneaza si o cantitate de apa, sub efectul de gaz-lift generat de spatiul inchis si vertical al corpurilor

Cot mecanic D50 egal

Conducta de aductiune aer

Teu mecanic D50

Dop mecanic D50 egal

Colier de bransare 50 x 1” filet interior

Racord mecanic 50 x 1” filet exterior

Conducta de distributie

27

aeratoarelor. Se creeaza astfel o depresiune la baza difuzoarelor cu membrana elastica cu care aeratoarele sunt echipate, depresiune care aspira apa prin fantele de la baza corpurilor aeratoarelor, producandu-se o circulatie ascendenta, care oxigeneaza apa in toata masa ei. Un bazin cu geometria de 20 x 6 x 1 (Lxlxh) are un volum de apa de 120m3 si o cantitate de peste de 480 – 500 kg. Daca consumul de oxigen este de aproximativ 260g/h atunci cand apa este la 100C, acesta creste la aproape 780g/h la 250C (aportul de O2 este de 290g/h – din circulatia apei – aproximativ 36m3/h). Deci in perioadele calde de vara rezulta un deficit de oxigen de 490g/h. Prin difuzia naturala a oxigenului in apa deficitul scade la 370 g O2 /h. Acest deficit trebuie compensat prin aerare. Pompa de aer de tip HL150 are un debit de 55m3/h si prin instalatia de aerare disperseaza in apa o cantitate de 385 – 550 g O2 /h (17 – 20 g O2 / m

3xm adincime de imersie – difuzoarele se afla la 550 – 600mm sub nivelul apei).

Datorita circulatiei ascensionale a apei prin aeratoare, instalatia de oxigenare a apei antreneaza cca 40-50 m3 apa/ora, reusind sa puna toata apa din bazin in contact cu aerul in 2,4 – 3 ore, crescand si aportul de oxigen dizolvat prin difuzie naturala.Prin automatizare se regleaza functionarea optima a instalatiei functie de concentratia de oxigen din apa , modificind productia de oxigen prin pornirea – oprirea automata a pompei de aer si a generatorului de ozon GO05 , concentratia de oxigen fiind semnalata de un senzor de oxigen dizolvat. 4.2-Prezentarea echipamentelor 4.2.1-Reţeaua de distributie a aerului

In figura de mai jos este prezentat echipamentul de aerare, compus din sase aeratoare, conducta de distributie aer si conducta de admisie aer.

Reteaua de distributie si dispersie a aerului in bazinul de crestere a pastravului este realizata din module de aerare cu o constructie din conducte de PVC multistrat cu D400 si 3 suporti metalici din otel inox fixati de radier cu suruburi si piulite. Pe conducta din polietilena D25 se monteaza un cot cu filet exterior R1/2” pe care se fixeaza difuzorul de dispersie prin insurubare. Reteaua este alimentata de la o conducta cu D50 prevazuta cu cot de compresiune D50.Difuzorii cu membrane elastice din cauciuc pot functiona in regim intermitent si nu necesita curatare.

28

Aerul sub presiune patrunde prin intermediul gaurilor centrale de admisie din taler in volumul cuprins sub membrana aflata in expansiune, perforatiile fine ale acesteia lasand sa treaca in mediul lichid bule foarte fine.

Zona centrala a membranei elestice nu este perforata corespunzator acestei zone a membranei, talerul suport prezentand orificiile de admisie a aerului sub presiune, aceasta zona fiind delimitata de o nervura profilata, circulara.

La incetarea admisiei aerului membrana elastica se destinde si sub presiunea coloanei de apa de deasupra difuzorului se aseaza pe nervura circulara centrala a talerului, corespunzator zonei neperforate a membranei, impiedicand astfel accesul apei in reteaua de distributie a aerului. Acest fapt permite si exploatarea discontinua a sistemului de aerare.

Aerarea poate fi complet decuplata, neexistand pericolul infundarii instalatiei. Descrierea difuzorului:

-suportul din material plastic este prevazut cu nervuri de rezistenta si are forma convexa; -membrana elastica este executata dintr-un cauciuc special, rezistent la uzura, cu un grad ridicat de elasticitate si o buna rezistenta la rupere. Membrana este prevazuta cu un numar determinat de orificii de difuzie a aerului; -colierul ajuta la fixarea membranei de suport.

Introducerea aerului comprimat se realizeaza printr-un stut filetat cu diametrul R½ “.

Difuzorii cu membrana elastica au o constructie simpla si se monteaza usor prin infiletarea lor in stuturile existente la reteaua de distributie a aerului.

Eficienta procesului de aerare este determinata de urmatorii factori: -adancimea de insuflare; -marimea bulelor fine; -conditiile de curgere obtinute prin introducerea aerului comprimat in bazinul de activare.

Continutul de oxigen este mai mare pe fundul bazinului, unde, datorita presiunii statice, se ating valori mai mari ale coeficientului de saturatie cu oxigen. Acesta determina un deficit mai mare de oxigen la suprafata, deficit care este inlaturat prin circulatia pe verticala a apei, generata de curentii ascensionali de amestec apa-aer.

Difuzor disc cu membrana elastica tip DMB

Membrana elastica perforata

Corp difuzor

Inel de siguranta

29

Cu cat bazinul este mai adanc, cu atat timpul de contact dintre bulele de aer si fluid este mai mare, acest factor fiind determinant pentru eficacitatea aerarii.

Sistemul de aerare asigura atat cantitatea de oxigen necesara cat si omogenizarea continutului bazinului.

4.2.2 Conditii de montaj si caracteristici tehnice Aerul sub presiune patrunde prin intermediul gaurilor centrale de admisie din

corp in volumul cuprins sub membrana aflata in expansiune, perforatiile fine ale acesteia lasand sa treaca in mediul lichid bule foarte fine.

Zona centrala a membranei elastice nu este perforata si functioneaza ca supapa de inchidere in momentul in care se opreste admisia aerului, corpul (talerul suport) prezentand in aceasta zona orificiul de admisie a aerului sub presiune, zona delimitata de o nervura profilata, circulara ce faciliteaza o inchidere etansa.

La incetarea admisiei aerului membrana elastica se destinde si sub presiunea coloanei de apa de deasupra difuzorului se aseaza pe nervura circulara centrala a talerului, corespunzator zonei neperforate a membranei, impiedicand astfel accesul apei uzate in reteaua de distributie a aerului. Acest fapt permite si exploatarea discontinua a sistemului de aerare. Introducerea aerului comprimat se realizeaza printr-un stut filetat cu diametrul ½ “.

Difuzorii au urmatoarele caracteristici tehnice: -debit de aer pe aerator: Qmin,max = 2-10 Nm3/h; -debit de aer recomandat pe aerator: Qmed = 2-6 Nm3/h; -pierderea de presiune in functie de debitul de aer: 10-25 mbar; -diametrul difuzorului D = 330 mm -dimensiunea filetului de legatura R½”; -masa difuzorului cca 900 g; -capacitatea de oxigenare estimata: 15-20gO2 / Nm3xm adincime.

Avantajele sistemului de aerare cu difuzori porosi cu membrana elastica sunt urmatoarele: rezistenta hidraulica scazuta, constructie simpla, randament ridicat, durata de viata superioara, posibilitate superioara de reglaj, nu necesita supraveghere, montaj usor.

4.2.3-Utilizarea tevilor din polietilena in retelel e de distributie si dispersie

a aerului

Utilizarea tevilor din PE in retelele de distributie se extinde continuu datorita unei serii de avantaje tehnice si economice pe care le au in comparatie cu tevile metalice: -mentinerea in timp a caracteristicilor fizico-mecanice; -inertie la coroziune; -greutate redusa, ceea ce permit raze de curbura semnificative; -posibilitatea de a utiliza tevi de lungimi mari, ambalate in colaci; -posibilitatea de a fi ambalate la temperaturi joase; -durata de viata de cel putin 50 de ani; -cost de instalare diminuat in raport cu cel al tevilor din fonta sau otel; -intretinere redusa, nefiind necesara intretinerea lucrarilor; -reducerea pierderilor de presiune pe instalatie; -cresterea fiabilitatii prin reducerea pierderilor de sarcina.

30

Datorita tehnicilor de racordare, viteza de executie a retelelor este mult mai mare decat in cazul retelelor din otel, precum si a greutatii lor liniare (de circa 10 ori mai mici).

Avantajele folosirii tevilor din PE in raport cu tevile din PVC, sunt urmatoarele: -o mai buna rezistenta la socuri; -o mai buna fiabilitate a sistemelor de imbinare.

Aerul sub presiune patrunde prin intermediul gaurilor centrale de admisie din corp in volumul cuprins sub membrana aflata in expansiune, perforatiile fine ale acesteia lasand sa treaca in mediul lichid bule foarte fine.

4.2.4-Pompa de aer

Alegem o pompa de aer cu recuperare care lucreaza la un debit minim: Q = 34 m3/ora;Firme producatoare de astfel de pompe sunt: -firma HETO din China si firma GAST din SUA. Pompa marca HETO este descrisa mai jos:

HL-150

Model................HL-150 Frecventa.......50/60Hz

Curent Electric......1.22A Putere..............155W

Debit aer ..920L/min Zgomot..........<62dB(A)

Voltage................220V Masa neta............7.0kg

1. Pompa de aer este antrenata de un motor electromagnetic. 2. Nu necesita ungere astfel ca aerul refulat este fara urme de ulei. 3. Materialele din care este construit sunt foarte rezistente la uzura, are consum mic de energie electrica la un debit mare de aer, la presiune ridicata (peste 0,5bari); 4.Carcasa, din aliaj de aluminiu realizeaza o buna racire a motorului si duce la reducerea greutatii.

4.2.5-Generatorul de ozon – GO5

Ozonul este produs din aerul atmosferic uscat la o temperatura a punctului de roua de -40° C sau din oxigen prin trecerea acest uia printr-un sistem de descarcare corona in geometrie coaxiala.

31

Schema bloc de producere si generare a ozonului este prezentata mai jos. O linie de ozonare cuprinde urmatoarele faze de proces:

1. prepararea gazului; 2. producerea ozonului; 3. oxidarea cu ozon; 4. eliminarea ozonului rezidual.

Un bun randament al generatorului se atinge daca alimentarea cu gaz a generatorului (aer,oxigen) se face cu un gaz care indeplineste mai multe conditii simultane:

• absenta din gazul de alimentare a compusilor organici,a uleiurilor si a vaporilor de apa;

• temperatura scazuta a aerului; • presiunea adecvata a aerului; • punct de roua-50°C.

Daca oxigenul sau aerul trecut printr-o descarcare electrica s-au expus la o

radiatie ultravioleta,o parte din oxigen este polimerizat si se produce ozonul dupa reactia: 3O2 ⇔ 2O3 69Kcal Coliziunea dubla si tripla a atomilor duce la formarea ozonului. In plus coliziunile intre atomi si moleculele de oxigen pot de asemenea produce ozon.O parte din moleculele de ozon deja formate,se pot de asemenea distruge. Industrial,instalatia pt. producerea ozonului (generator de ozon) are la baza procedeul de obtinere a ozonului prin metoda fizica de descarcare “corona”,procedeu care consta in trecerea aerului uscat prin spatiul de descarcare realizat intre electrozii de descarcare,din care unul e conectat la centura de impamantare,iar calalalt la inalta tensiune.

Generatoarele se pot imparti in doua clase: 1.ozonatoare cu electrozi tubulari 2.ozonatoare cu electrozi plati

Generatorul de ozon cu electrozi tubulari este constituit dintr-un rezervor orizontal cu un anumit nr. de tuburi de otel (electrod de pamant) sudate pe placi tubulare,astfel incat sa impiedice orice contact intre gaz si fluid. In tuburile de otel se afla instalate tuburi dielectrice din sticla speciala,metalizate interior formand electrozi de inalta tensiune. Gazul de alimentare trece prin spatiul existent in tuburile de otel si de sticla unde ozonul se formeaza sub actiunea descarcarilor electrice cu inalt potential.Din motive de cinetica chimica si termodinamica,spatiul mentionat trebuie sa fie uniform si foarte mic,el trebuie realizat cu tuburi de mare precizie si prin aplicarea metodelor de constructie potrivite.

32

Fiecare tub metalic constituie un electrod de baza in interiorul caruia este fixat un tub cilindric si coaxial de sticla,comportandu-se ca dielectric,si a carei fata interioara metalizata este conectata la inalta tensiune.Tubul dielectric este etans la un capat si centrat cu mijlocul inelelor de otel inoxidabil.Diametrele lor exterioare,mai putin fragile decat diametrul interior al tubului de baza dau un spatiu circular in care descarcarea luminoasa este stabilizata si care trece direct in ozon. Acest generator de ozon suporta o presiune de maxim 15atm, care poate fi folosita pentru a introduce ozonul la punctul de lucru. Ultimul element tubular al aparatului poate produce mai mult de 15g/h, pe tub la o concentratie de 20g ozon pe metru cub al unui consum specific de energie de 17 wati/oraxg. Prin variatele metode de obtinere a ozonului, producerea electrica este singura practicata economic, utilizata la scara larga, procesul implica trecerea aerului sau a oxigenului printre electrozi, care sunt mentinuti la un potential alternativ mare. Descarcarea stralucitoare este creata de strapungerea materialului dielectric (sticla) dintre electrozi, care cauzeaza raspandirea stralucirii uniforme si impiedica continuarea si descarcarea sub forma de arc. Aerul care trece prin electrozi trebuie sa fie filtrat pentru a se asigura absenta prafului.In principal, racirea aerului este de dorit, dar pentru ca are caldura specifica mica aerul se va incalzi la temperatura de suprafata a electrozilor. Pentru o functionare buna,agentul de lucru (aerul) trebuie uscat la un punct de roua de minim -50°C. Transformatoarele electrice pentru producere a ozonului sunt destinate special pentru aceasta operatie.Transformatorul este monofazat putand sa lucreze la 50 sau 60 Hz.Intrucat incarcarea este capacitiva, factorul de putere pentru combinatia transformator si generator este influentat si are o valoare intre 0,5 si 0,7. In multiple instalatii alimentarea se face din trei surse, transformatorul fiind conectat incrucisat cu fazele, astfel incat sa se echilibreze incarcatura. Puterea de iesire este controlata prin inregistrarea in infasurarea primara. Pentru descarcarea corona se poate aplica o tensiune continua sau una alternativa.Cand se aplica o tensiune continua randamentul de producere a ozonului este scazut pentru ca electronii din spatiul de descarcare sunt rapid captati de electrodul de pamant.Acest fapt conduce la marirea curentului de conductie, deci a pierderilor.Cand se utilizeaza curent alternativ electronii vibreaza intre electrozi cu frecventa tensiunii aplicate, astfel ca timpul lor de existenta in spatiul de descarcare este foarte mare. Cantitatea de ozon care se genereaza variaza exponential cu tensiunea aplicata electrodului de inalta tensiune.Aceasta dependenta este folosita pt. controlul vitezei de productie a ozonului. Conform celor de mai sus, echipamentul de producere a ozonului, utilizat in cadrul actualului model functional cuprinde urmatoarele (vezi anexele desenate):

1. Unitatea de descarcare- alcatuita din doua tuburi de descarcare , unitate cu un gabarit exterior de 575 x 88 x 200. Electrozii de descarcare au o forma tubulara, concentrica, fiind alcatuiti dintr-un tub dielectric din sticla tip Turdaterm si un electrod de inalta tensiune interior din Al99 lipit cu un polimer epoxidic antistatic. Elementele de contact sunt realizate din OLC 55 A , protejat prin cadmiere 9 µm. (Vezi Anexa)

2. Unitatea de uscare a aerului- alcatuita din doua tuburi cu umplutura de sita moleculara zeolitica X13, functionand alternativ, avand o lungime utila de 465 mm. Controlul debitului de aer se face prin intermediul unui debitmetru numeric (Vezi Anexa)

33

3. Sursa de inalta tensiune este realizata pe baza unui transformator de inalta tensiune si un bloc de comanda IGBT (Vezi Anexa).

Generatorul de ozon – GO5 are in componenta doua subansamble: -echipamentul de uscare a aerului; -unitatea de descarcare Corona;

Echipamentul de uscare a aerului este compus din doua coloane de uscare cu dimensiunile de 450 x 62 mm. Fiecare coloana de uscare este echipata cu un electroventil cu trei cai, care lucreaza alternativ, unul pentru admisia aerului comprimat, celalalt pentru evacuarea aerului umed in atmosfera si cu o supapa de sens unic pentru blocarea circulatiei aerului in sens invers. Coloanele comunica intre ele printr-un drosel prin care o parte din aerul uscat de o coloana trece in cealalta coloana pentru regenerare. Coloanele sunt umplute cu granule de aluminosilicati (sita moleculara), in saculeti de material filtrant netesut, din fibra sintetica, ce retin moleculele de apa din aer. Pentru cresterea fiabilitatii si duratei de functionare a sitelor moleculare, echipamentul este prevazut la intrare cu un filtru mecanic pentru separarea particulelor de praf si a picaturilor de apa. Acest echipament este pus in functiune doar atunci cind generatorul de oxigen lipseste. In acest caz trebuie sa se alimenteze cu aer comprimat de la un compresor de aer, care trebuie sa dea un debit de aer de minim 1,5 mc/h la o presiune de 5bari. Unitatea de descarcare Corona este inclusa intr-o incinta metalica paralelipipedica, etansa, racita cu apa , avind dimensiunile 576 x 180 x 100 mm, echipata cu doua tuburi de descarcare din sticla termorezistenta metalizate in interior, fixate cu coliere din polietilena, la un capat prevazute cu dopuri din cauciuc siliconic, iar la celalalt capat cu elementi de contact care fac legatura partii metalizate cu un electrod de inalta tensiune izolat de incinta. Incinta este prevazuta cu un stut pentru intrarea aerului uscat ce vine de la echipamentul de uscare a aerului sau pentru intrarea oxigenului de alimentare a unitatii de descarcare corona, un stut de evacuare a ozonului produs si doua stuturi, unul pentru admisia apei de racire, celalalt pentru evacuarea apei de racire. Pentru o functionare corecta presiunea de aer sau de oxigen din incinta este reglata cu ajutorul unui regulator de presiune la 0,5…0,8 bari. Toate partile componente sunt legate intre ele prin racorduri flexibile fixate cu ajutorul unor coliere, iar unitatea de descarcare este legata prin electrodul de inalta tensiune la sursa (blocul electric).

Generator ozon GO-05

34

Caracteristicile tehnice ale generatorului de ozon sunt:

- debitul de aer uscat cu punctul de roua de -510C – 1,50Nm3/ora; - debitul de oxigen cu puritate de 50% – 0,53Nm3/ora; - debitul de oxigen cu puritate de 90% – 0,31Nm3/ora; - productia de ozon – 5gO3/ora; - concentratia de ozon – 16gO3/m

3; - presiunea aerului/oxigenului ozonat la iesire – 0,6 bari; - tensiunea de alimentare – 220V/50A; - temperatura (punct de roua)Tr = -510C; - nivel de zgomot N = 48 dba la 1m distanta; - dimensiuni de gabarit L x l x H = 440 x 250 x 660 mm; - masa neta G = 37kg; - putere consumata P = 0,45 kW. 4.2.6-Injectorul de ozon IJ

Denumite in mod curent injectoare sau ejectoare, dupa cum indeplinesc rolul de a aspira sau refula un fluid din, respectiv intr-un vas sau retea, aceste echipamente statice necesita cheltuieli reduse de investitie si sunt sigure in exploatare, cu dezavantajul principal al unui randament energetic redus. Pentru un injector cu urmatorii parametrii de intrare:

- debitul de apa Q0= 6m3 - debitul de ozon Q0=0,3 Nm3/h - presiunea p0=2,0 x 105 Pa - presiunea p2=1,0 x 105 Pa - densitatea γ0=1,0kg/1dm3 - densitatea γ2=1,15x10-3 kg/1dm3

rezulta, utilizind datele de proiectare de mai sus, urmatoarele caracteristici constructive:

- diametrul diuzei injectorului d0=10 mm (calculat pentru coeficientul de debit µ=0,9 ales in conditia l=3d0)

- lungimea diuzei l=36,5 mm - lungimea totala a diuzei lx=4d0 =48 mm - camera de amestec dx=2d0= 24mm - lungimea camerei de amestec lx=6d0=72mm - diametrul orificiului de aspiratie d2=5mm (calculat cunoscind coeficientul de

ejectie ε=0,058 si utilizind diagrama pentru dimensionarea injectorului) - unghiul la centru θ=80 - diametrul de iesire d1=45mm - lungimea partii tronconice lg=66mm - lungimea totala Le = 180mm

35

Capitolul 5. Automatizarea procesului de oxigenare si dezinfectie a apei

Optimizarea fazelor procesului de automatizare fac posibila reducerea costurilor si cresterea sigurantei in functionare. În figura de mai jos este prezentat modelul functional de tratare a apelor, cu plasamentul senzorilor utilizati pentru mãsurarea principalilor parametri de proces.

Monitorizarea apelor pe modelul functional se realizeaza cu aparate de mãsurã tipice procesului si se încadreazã în categoria celor standard, motiv pentru care s-a recurs la notatia acestora ca în figura de mai sus, cu urmãtoarele semnificatii: -O2-oxigen dizolvat in apa; -T – temperatura apa; -pH – aciditatea apei; -DA- debit aer;

Monitorizarea în timp real a procesului presupune utilizarea traductoarelor on-line. Utilizarea lor este esentialã atât pentru monitorizarea întregului proces la o statie de lucru cât si pentru reglarea unor parametri importanti în obtinerea calitãtilor impuse apei epurate. Sistemul de monitorizare complex achizitioneaza datele la o statie de lucru (PC industrial).

Instalatiile de dispecerizare contin lucrari specifice, enumerate dupa cum urmeaza:

85 48

180

46 12 21

Bazin piscicol. Amplasare echipamente si senzori i nstalatie oxigenare-dezinfectie apa.

Generator ozon

Pompa de aer

Aerator Racitor aer

Bazin piscicol

36

5.1- Aparate locale AMC -Contor de debit cu impulsuri pentru conducte cu curgere sub presiune, cod MG-2; -Traductoare masurare continua concentratie oxigen dizolvat, ozon dizolvat, pH, turbiditate, cu iesire 4-20 mA si detectie 2 trepte de nivel programabile; - Cod traductor pH (CPF 10-B3(senzor) + CPM 223(bloc electronic)) -furnizor Endress+ Hauser-Germania; - Cod traductor oxigen dizolvat(COS4-senzor + COM 223-bloc electronic), furnizor Endress+ Hauser-Germania;

5.2- Aparatura de achizitie date

-Automat programabil (PLC) cu nr.variabil de intrari-iesiri logice si analogice, inclusiv modulele aferente, amplasat in dulapul de la dispecer. -Calculator de proces.

5.3-Tablou de automatizare

Contine: Dispecerul instalatiei de aerare

Asigura preluarea tuturor parametrilor achizitionati local in cadrul sistemului de aerare si afisarea lor la cererea operatorului, asigurandu-se o gestiune de timp real a intregului sistem de alimentare cu apa folosind un sistem format dintr-un PLC cu configuratie corespunzatoare, schema sinoptica si calculator de proces.

Comunicatia dintre echipamentele montate local si dispecer se face prin cabluri de semnalizare ingropate pentru transmisia semnalelor logice (0-15 Vc.c.) si analogice (4-20mA). Comunicatia dintre calculator (PC) si PLC se face local la dispecer, conform standard RS 232.

Descrierea lucrarilor de dispecerizare Instalatiile de automatizare asigura: -supravegherea compartimentelor de aerare; -comanda automata a debitului de aer; -supravegherea automata a intregului flux .

Carateristici tehnice moduli de senzor

Parametrii Moduli de senzor

Domeniu de masura

Rezolutie Acuratete Relativa

Domeniu de masura a temperaturii

pH Conductivitate Oxigen Dizolvat

InLab 983

0…14 pH 10m S…200mS/cm 0…20 mg/l (0..200%)

0.1/0.01/0.001 Variabil 0.01 g/l

+ 0.01 +0.5 % +1 %

0 …+400 C

Temperatura InLab 181

-50…149.90C +150…9500C

0.10C 10C

+0.5% -50…9500C

37

Concluzii

Utilizarea echipamentelor pneumatice pentru oxigenarea si dezinfectia apei creste fiabilitatea instalatiei, simplifica operatiile de automatizare si control a procesului tehnologic, pretul de cost si intretinere a instalatiei. Modelul functional proiectat are un singur echipament in miscare (pompa de aer cu recuperare), actionata electric, fara ungere, cu consum redus de energie. Aceasta creste randamentul de oxigenare a apelor piscicole apropiindu-ne de randamentele si eficientele maxim, dar pastrand avantajul compactitatii. Materialele utilizate in proiect sunt, in marea lor majoritate din polipropilena si polietilena, foarte rezistente la coroziune si usoare.

Conectarea mai multor module in serie, in paralel sau mixt duce cu usurinta la realizarea unor instalatii de oxigenare si dezinfectie cu capacitati variabile. Cresterea cantitativa si calitativa a productiei de peste poate fi imbunatatita prin utilizarea ozonului, care are proprietati de curatare si dezinfectie.

Ozonul, forma alotropica a oxigenului, este un oxidant ecologic mult mai energic in comparatie cu ceilalti dezinfectanti, fapt relevat de potentialul sau de oxido-reducere ridicat: 2,07 V fata de 1,49 V pentru HOCl, 1,36 V pentru Cl2 si 0,75 V pentru NH2Cl, etc.

Ozonul are un efect foarte puternic bactericid si virulicid, cu actiune rapida, chiar instantanee, in domeniul de pH 5,6-9,8 la temperaturi de 0-37°C. Actiunea dezinfectanta bacteriana a ozonului poate fi explicata prin atacul preferential asupra legaturilor nesaturate a hipiproteinelor membranei bacteriene,inhibarea ireversibila a unor enzime ca dehidrogenazele si distrugerea acizilor nucleici.

Actiunea ozonului asupra virusilor se produce la nivelul capsidei virale, afectand procesul de fixare a virusilor pe suprafata celulara. Inactivarea virusilor, considera unii autori, are loc datorita oxidarii aminoacizilor.

Doza de ozon necesara pentru stabilizarea apei, variaza in functie de continutul substantelor organice si anorganice din apa, temperatura si pH. Pentru sterilizarea unui dm 3 de apa se folosesc 0,5-2 mg O3, durata de contact a amestecului ozon-aer cu apa oscileaza intre 5-25 minute, dependent de tipul si eficienta instalatiei.

Din punct de vedere al analizelor de laborator, atunci cand nu mai exista si alti componenti oxidabili, doza necesara de ozon pentru distrugerea in interval de 10 minute a 99% din microorganismele patogene (C99:10 C ) este:

MICROORGANISMUL C99:10 C (mg/l) Esch.Coli 0,001 Streptococcus fecalis 0,0015 Microbacteria tuberculosum 0,005 Polio virus 0,01 Bacillus megatheriae (spori) 0,1

38

BIBLIOGRAFIE

1. Vernescu M., Ape minerale, Bucuresti, 1988. 2. Dulamita N., Tehnologie chimica, vol.1, Ed. Presa Universitara clujeana, 1999. 3. Redpath A.E., Mezinger M., Canadian J. Chem., 1971, 49, p. 680. 4. Legrini O., Oliveros E., Braun M.A., Chemical Rewiens, 1993, 93, p. 680. 5. Gaia F., L’electronica, Milano, 1981. 6. Webror W. J., Procesele fizico-chimice pentru controlul calitatii apei, Wiley-

Interscience, 1972, p. 375 7. Glaze W.N., Kong J.W. Chapin D.H., Ozone sci Eng., 1987, 9 p. 335. 8. Nodo T., Jpn. Kokai Tokkyo Koho Ip 01, 1989, 12,1990,23158 c. 9. Whitson M.T., J. Roy Smit. Just., 1968, 68(5), p.448. 10. Inglos R.S., Proc. Soc. Water Treatment Exam. 11. Boucher P.L., Microstiainingrad Ozonation of water – produc. University, Engl.

Ext. Series. 12. Evans J., Ozone in water and waste water treatment, Ohio, 1972. 13. Schulz C., U.S, 1993, CA, 120, 1994, p.173070x. 14. Merezenov V.M., Merculova, V.P., Pat. 432276, 26, URSS, 1977. 15. Indrumatorul instalatorului,Editura tehnica Bucuresti 1964. 16. Ghinescu P., Solomon M., Hidromecanizarea in constructii, Editura tehnica

Bucuresti 1969. 17. Manualul inginerului hidrotehnician, Editura tehnica Bucuresti 1970. 18. Liviu Dumitrescu, Instalatii sanitare pentru ansambluri de caladiri, Editura

tehnica Bucuresti 1980. 19. Carafoli Elie, Constantinescu N.V., Dinamica fluidelor incompresibile, Editura

Academiei RSR 1981. 20. A.J.Reynolds, Curgeri turbulente in tehnica, Editura tehnica Bucuresti 1982. 21. Florea J., Robescu D., Petrovici T., Stamatoiu D., Dinamica fluidelor polifazice,

Editura tehnica Bucuresti 1987+. 22. Vasile Cocheci s.a. Stabilitatea solutiilor apoase de ozon, Revista de chimie nr. 10 , 1988;

23. R. Dandel, G. Leroy, D. Peeters, M. Sam Quantum Chemistry, Ed John Wiley Q Sons, 1983,, cap.IV

24 P.O. Lowdin, Adv. Chem. Phy. , 2, 207 (1959). 25. H. Fukutome, Prog. Theoret, Phys, 47,1156, (1972). 26. R. Me. Weeny, Proc. R. Soc. London, A 235, 496, (1956); A. Hooream, I. Chem. Phys, 65, 2477 1976). 27.R. Seeger, J.A. Pople, J. Chem. Phis, 65,265 (1976). 28. I.H. Hiller, V.R.Saunders, Internat. J. Quwnrum Chem. 7, 699,1973. 29. C.E. Edminston, K. Ruedenberg, Rev. Mad. Phys, 35,457 (1963). 30. W. von Niesen, J.Chem. Phys., 56,4249 (1972). Theoret. Chim. Acta, 27 ,9, (1972). 31. S. F. Boys, Rev Mod. Phys., 32, 296, 300 (1960); Academic Press, 1966,p. 253. 32. V. Magnasco, A. Perica, J. Chem. Phis 48, 800, 1968. 33. W. J. Hehre, R.F. Stewart, J.A. Pople J.Chem. Phys., 51,2657,(1969). 34 .John A.Roth, Departement of Chemical Engineering Vanderbilt University, Nashielle, Tennesse, april 1981