Развитие систем аэрации заморных озер в Тюменской области в ХХ веке



В статье показано развитие систем аэрации в историческом аспекте от первых экспериментальных работ на заморных озерах и до настоящего времени. Дана оценка конструктивным особенностям и перспективным направлениям создания эффективной аэрационной техники для нужд рыбного хозяйства.

Ключевые слова: озерное рыбоводство, заморы, аэраторы

Первым аэратором, который был применен на заморных озерах Тюменской области, являлся ветросиловой пневматический аэратор АР-5, сконструированный научным сотрудником Государственного Ильменского заповедника Петром Михайловичем Решетниковым. Аэратор Решетникова состоял из ветрового колеса, которое приводило в действие поршневой компрессор (производительность по воздуху 5 м³, по кислороду 1,5 кгО₂/ч) [1]. Принцип работы аэратора заключался в нижеследующем: атмосферный воздух от компрессора через штилевой клапан направлялся по воздухопроводам к уложенным на дно водоема распылителям, проходя через которые воздух в виде мелких пузырьков попадал в воду и аэрировал её. Проведенные испытания аэратора Решетникова на заморных озерах Свердловской и Челябинской областей (с 1949 г. АР-1, АР-2, АР-3, а с 1954 г. — АР-4, АР-5) показали, что он обладает более высоким аэрационным эффектом по сравнению с другими используемыми аэраторами (конструкции Соловьёва, Лукина, Жачека и др.). Использование аэратора Решетникова в 50-х годах прошлого столетия позволяло не только сохранять рыбу от замора в зимний период на озерах площадью 150-1000 га, но и концентрировать её для последующего отлова.

Учитывая положительный опыт эксплуатации ветросилового аэратора на Урале [2, 3] было принято решение организовать в подледный период испытания аэратора Решетникова модели АР-5 на заморных озерах Тюменского и Тобольского рыбозаводов. Исследования проводились СибНИИРХом на озере Андреевском (Тобольский район, 9800 га) с 15 января по 26 февраля 1963 г. и на оз. М. Тарманы (Тюменский район, 470 га) с 1 февраля по 13 марта 1964 г. По результатам проведенных испытаний стало очевидным, что работа АР-5 находится в сильной зависимости от наличия и скорости ветра и при остановке аэратора содержание кислорода начинает быстро снижаться. Наличие ряда существенных недостатков (маломощность, периодичность работы, технические недоработки) не позволили аэратору Решетникова получить широкое распространение на озерах Тюменской области, однако опыт аэрации озер подобным способом является прогрессивным и энергию ветра необходимо использовать для аэрации рыбохозяйственных водоемов, на что указывается в ряде работ [4]. Первым аэратором, получившим широкое распространение на водоемах юга Западной Сибири и Урала, был, разработанный СибрыбНИИпроектом в 60-е годы прошлого столетия, пневмогидравлический аэратор проекта 6023 (потребляемая мощность 51 кВт). На озерах площадью 200-300 га он создавал зону 15-20 га с содержанием кислорода 4,0-8,0 мг/дм³, что позволяло успешно зимовать сиговым и карпу на акватории озера [5].

Сибирское отделение Гипрорыбфлота (вошедшего в состав СибрыбНИИпроекта) занималось разработкой средств аэрации заморных водоемов с конца 1966 года. В 1968 г. Тобольской судоверфью был построен опытный образец аэратора пр. 6023 и проведены его испытания в вырастном пруду Тобольского рыбозавода. После устранения обнаруженных недостатков он был доработан и в 1970 г. была построена опытная партия из 6 единиц аэраторов. Принцип действия аэратора пр. 6023 основан на том, что забираемая из озера, центробежным насосом вода подается в смесительную камеру, в которую поступает от компрессора сжатый воздух, где вода и воздух под давлением перемешиваются между собой, после чего водовоздушная смесь по трем перфорированным шлангам распыляется в толще воды водоема.

Промышленные испытания аэратора пр. 6023 организованные СибрыбНИИпроектом на заморных озерах Тюменской области в 1971-1972 гг., таких как оз. Полковниково (367 га), оз. Сетово (260 га) и оз. Ипкуль (375 га) убедительно показали эффективность этого аэратора в зимних условиях для обеспечения благоприятной зимовки сиговых рыб [6]. Внедрение двухлетнего нагула с использованием аэратора на этих заморных озерах доказало и высокую экономическую эффективность этого перспективного направления развития озерного рыбоводства, актуальность которого не изменилась и сейчас. Так, прибыль при двухлетнем обороте от выращивания рыбы по сравнению с однолетним увеличилась в 3 раза, а окупаемость аэратора составила 0,3 года. Такие же высокие результаты были получены и при испытаниях разработанных в 1974-1976 гг. модификаций аэратора — пр. 6023П (с приводом от дизеля) и пр. 6023Э (с электроприводом) на плавучем основании. Особенно хорошо они зарекомендовали себя на малых питомных озерах площадью 100-350 га, так, например, в сезон 1976/77 гг. на озерах использовалось лишь 5 аэраторов, что позволило обеспечить зимовку 0,46 млн. шт. годовиков сиговых. Уже в 1977-1981 гг. количество используемых рыбной промышленностью аэраторов 6023, 6023П и 6023Э увеличилось до 15 единиц (соответственно сохранено от замора до 8,3 млн. шт. молоди сиговых).

Исследования показали, что под влиянием аэрации в водоеме образуется локальная зона с повышенным, относительно остальной акватории, содержанием кислорода (1,6-3,5 мг/дм³), благодаря, которой сеголетки сиговых благополучно зимуют. Однако, конструкция аэратора и сам способ аэрации были несовершенными и институт продолжал исследования по создания более совершенных средств аэрации.

В 80-х годах на основе обобщения опыта использования аэраторов пр. 6023 и потокообразователей ЛР-39, Н19-ИТА, Н19-ИТБ было предложено с целью повышения аэрационного эффекта и уменьшения размеров зоны аэрации совместить преимущества данных технических средств в одном устройстве — аэраторе-потокообразователе. Прототипом для разработки нового аэратора послужили высокоэффективные поверхностные аэраторы [7], используемые в аэротенках для очистки сточных вод. Основными сборочными узлами разработанного и построенного СибрыбНИИпроектом экспериментального образца турбоаэратора Н19-ИАВ первоначально были: понтон, турбина, привод турбины (электродвигатель и редуктор или моторредуктор), щит электрораспределительный. Позднее турбоаэратор дооборудовали двумя траверсами и 12 заслонками, а еще позднее траверсы и заслонки заменили на одну регулировочную и одну направляющую перфорированную заслонку. Принцип действия турбоаэраторов основан на том, что при вращении турбины одна часть воды через отверстия в лопатках под большим давлением подается в зону разрешения, где она, ударяясь об отражатели, интенсивно дробится и перемешивается с атмосферным воздухом, поступающим через щели в пустотелом конусе. Другая часть воды, забираемая лопастями конусной турбины, отбрасывается над поверхностью воды в радиальном направлении и, ударяясь о вертикальные стенки плавучего основания, потолочное перекрытие и заслонки, тоже дробится и интенсивно перемешивается с атмосферным воздухом. Основные технические характеристики поверхностных турбоаэраторов конструкции ФГБНУ Госрыбцентр приведены в таблице 1.

Таблица 1

Основные технические характеристики турбоаэраторов

Наименование показателей	«Тюменец-3М» Н19-ИАЛ/1	«Тюменец-2М» Н19-ИАК/1	«Тюменец» Н19-ИАЖ/1	Н19-ИАВ/1
Производительность по кислороду, кгО2/ч	3,0; 6,0	6,0; 8,4	15,0	35 — 70
Эффективность аэрации кгО2/кВт. ч	6,0	3,5	3,36	3,5
Установленная мощность, кВт	1,1	3,0	5,5	11,0; 22,0
Потребляемая мощность, кВт	0,5; 1,0	2,0; 3,0	4,5	10,0; 20,0
Осадка, мм	263	380	410	600
Габаритные размеры (длина х ширина х высота), мм	1670х1300х950	2740х1600х1280	4260х2114х1830	5224х4520х4918
Масса общая, кг	182	448	1150	3000
аэрационного устройства (без понтона)	73	156		

Созданный СибрыбНИИпроектом турбоаэратор Н19-ИАВ обладает большой зоной действия для привлечения рыбы со всей акватории заморных озер площадью 500-800 га и более. Высокий аэрационный эффект и практически 100 %-ная удерживающая способность поля, возможность регулировать содержание кислорода в зоне аэрации и дальность распространения потока по акватории водоема, позволяет эффективно использовать его как при однолетнем, так и многолетнем выращивании рыбы на заморных озерах Сибири и Урала. Отдел промрыболовства СибрыбНИИпроекта в 1987-1990 гг. на озере Ипкуль организовал испытания, исследовал поле растворенного кислорода турбоаэратора Н19-ИАВ и установил, что его можно успешно применять не только для аэрации воды, но и для концентрации рыбы в зоне облова. При проведении на озере Ипкуль экспериментального лова с применением турбоаэратора, средний улов за одно притонение закидного невода, по сравнению с обычным методами, увеличился в целом в 3,7 раза, а по карпу в 7,4 раза [8]. Широкая производственная проверка, проведенная на многих озерах Западной Сибири (Средние Тарманы, Сингуль и др.), подтвердила результаты проведенных исследований. Появилась возможность эффективно спасать рыбу от замора и облавливать такие озера (чрезмерно заросшие, закоряженные и т. д.), которые из-за невозможности эффективного облова исключались из хозяйственного оборота озерных товарных хозяйств. Имея высокую производительность по кислороду (35,0-70,0 кгО₂/ч) и большую зону аэрации (100-120 га) турбоаэраторы Н19-ИАВ, Н19-ИАВ/1 потребляли достаточно много электроэнергии (11-22 кВт/ч), что послужило поводом для создания турбоаэраторов меньшей мощности и веса, которые позволили бы значительно снизить расход электроэнергии на аэрацию воды и концентрацию рыбы в зоне облова. Положительные результаты производственной проверки послужили основанием для разработки в конце 90-х годов вначале турбоаэратора Н19-ИАЖ/1, а затем турбоаэраторов Н19-ИАК и Н19-ИАЛ мощностью соответственно 4,5 и 0,5-3,0 кВт, производительностью по кислороду 15 и 3-8,4 кгО₂/час. Из таблицы 5 видно, что все представленные турбоаэраторы являются высокоэффективными аэрационными устройствами с эффективностью аэрации свыше 3,3 кгО₂/кВт ч, которые должны получить широкое применение на заморных водоемах страны. Высокий технический уровень разработанных ФГБНУ Госрыбцентром турбоаэраторов мощностью от 0,5 до 22 кВт и схем их использования подтвержден несколькими патентами РФ, а в 2001 году на Российской агропромышленной выставке за разработку турбоаэратора Н19-ИАЛ/1 «Тюменец-3М» была присуждена первая премия. Резюмируя вышесказанное можно сделать вывод, что на сегодняшний момент турбоаэраторы конструкции Госрыбцентра являются наиболее оптимальными для создания искусственных кислородных полей, то есть для решения задач нашего озерного рыбоводства.

Литература:

1. Слинкин Н. П., Пожидаев А. Д., Чепуркин Ю. Г. Перспективы использования энергии ветра при выращивании сиговых, карпа и других рыб в заморных озерах // Биология и биотехника разведения и выращивания сиговых рыб: Материалы научно-производ. совещания 19-21 декабря 2001 г. — Тюмень, 2001. — С. 172-174.
2. Балабанова З. М. Применение аэратора Решетникова на озерах для предупреждения замора // Научно-технический бюллетень ВНИОРХ, № 1-2. — Л., 1956. — С. 56-58.
3. Решетников П. М. Пневматический аэратор для заморных рыбохозяйственных водоемов // Заморные явления в озерах и меры их предупреждения. — Новосибирск.: Новосибирское книжное издательство, 1959. — с. 40-72.
4. Слинкин Н. П., Пожидаев А. Д. Энергия ветра в развитие озерного рыбоводства // Рыбоводство и рыболовство, № 2. — 1998. — С. 20.
5. Пожидаев А. Д., Ледницкий В. С. Борьба с заморами в озерах Западной Сибири // Тез. докл. к научно-практ. конф. СибрыбНИИпроекта по развитию Тюменского рыбохозяйственного комплекса. — Тюмень, 1975. — С. 109-110.
6. Курмеев К. И. Средства аэрации заморных водоемов // Мат-лы Всеросс. совещ. По проект., строит-ву и эксплуатации озерн. товарн. хоз-в (г. Ленинград, 16-19 марта 1971 г.) — Л.: ГосНИОРХ, 1971. — С. 127-134.
7. А. с. 547391 (СССР), МКИ СО 2 С 1/10. Механический поверхностный аэратор / Ю. В. Степанов, С. Ф. Чепурных, Н. Ф. Симонов, Г. И. Папков, Б. П. Сухомлинов, В. Ф. Костенков, И. А. Малая (СССР). — № 2145985/26. Заявл. 19.06.75; Опубл. 25.02.77, Бюл. № 7 // Открытия. Изобретения. — 1977.
8. Слинкин Н. П., Пирожков С. А. Результаты экспериментальных исследований по лову карпа в озерах с применением турбоаэратора // Пути повышения продуктивности и рационального использования рыбных ресурсов внутренних водоемов: Тезисы докладов обл. науч.-практич. конференции / СибрыбНИИпроект. — Тюмень, 1988. — С. 90-91.