Концентрация углекислого газа.

Одна из проблем использования установок замкнутого водоснабжения для выращивания рыбы заключается в накапливания в циркуляционной воде двуокиси углерода (СО2). Двуокись углерода появляется в результате дыхания рыбы (примерно 1 моль/моль потребленного кислорода 44/32 г =1,38 г СО2/г О2.) В реальности часть кислорода идет на другие цели.
При оптимальном обслуживании СО 2 не представляет проблемы в интенсивной аквакультуре, что показывают следующие вычисления.
Потребление кислорода составляет 200 г/ кг корма, что означает продукцию СО2 в размере 250 г/кг корма. Если этот кг корма скармливается за сутки в 2 м3 бассейна, то приток составит 2/(250/24) = 0,2 г/м 3 = 0,2 мг/л в час. В таких условиях СО2 может накопиться только в замкнутых рыбоводных установках, для которых сменяемость воды стремится к нулю и не приняты меры по отдувке СО2. Концентрация СО2 достигнет в замкнутой рыбоводной установке критических значений, если используется насыщение техническим кислородом и нет средств отдувки газа.
В нормальных условиях рыбы могут потреблять двух и трехкратное количество кислорода.
Второй источник поступления СО 2 – аэробные и анаэробные бактерии. Последние, даже не потребляют кислорода. В этом случае баланс потребления кислорода и продуцирования СО 2 непропорционален. Известны случаи накопления СО2 в установках для лососевых до уровня 23 мг/л. В естественных водоемах СО 2 потребляется фитопланктоном. Свободный СО 2 связывается в воде Са(ОН2) и СаСО3. Угольная кислота является важным элементом продуктивности прудовых хозяйств.
Рыбы выдыхают СО2 в процессе обмена веществ. Это происходит как процесс диффузии из жабр рыбы, где парциальное давление СО 2 высокое в воду, где оно ниже. При накоплении в воде высокой концентрации СО 2 процесс диффузии нарушается или прекращается вовсе (Hyperkapnie). СО 2 накапливается в крови рыбы. Как следствие – понижается рН крови, и снижаются транспортные возможности гемоглобина по доставке кислорода.
Частичная компенсация осуществляется за счет повышенного потребления рыбой из воды бикарбоната и других ионов. В жесткой воде рыба легче переносит повышенное содержание СО 2. Длительное потребление бикарбоната может привести к отложению кальция на жабрах рыбы, что тоже вредит рыбе.
Границы толерантности рыб сильно изменяются в пределах одного вида. Это частично объясняется тем, что негативное воздействие СО 2 сильно зависит от рН воды и её жесткости. Грубо граничное значение лежит в пределах 20-30 мг/л. Если концентрация СО2 лежит рядом со значением насыщения воздухом, то все в порядке.
Измерение СО2 в воде сложное и недостаточно точное.
Существует практически удобный метод определения. Вода из установки наливается в сосуд и с максимальной точностью измеря ется рН.
После чего вода интенсивно аэрируется 30 минут, если рН воды после аэрации более или менее поднимается, то имеет место критическое значение СО2. Высокое содержание СО2 следует снижать с помощью дегазации. Чтобы вытеснить СО2 из воды требуется больше воздуха, чем для аэрации воды. Это очевидно, так как при разнице концентраций в воде и в воздухе 50% из одного м3 воздуха в воде растворяется 10,5% кислорода = 105 литров кислорода (норма кислорода в воздухе 21%). В тоже время при разнице концентраций СО2 в воде и воздухе 50% в воздух попадает из воды только 0,015% = 0,15 л СО2 (полное содержание СО2 в воздухе 0,03 %). При таких соотношениях ясно, что не всякий прибор выполнит задачу снижения концентрации СО2 в воде, требуется сильная аэрация. Все известные приборы вакуумные дегазаторы и установки дегазации воздухом действуют и как дегазаторы СО2.
В товарной установке (настоящий проект) дегазация выполняется
путем барботажа.