Napowietrzanie wody w stawie – poradnik

Poprawnie dobrane napowietrzanie wody w stawie jest wyjątkowo skutecznym rozwiązaniem problemu zanieczyszczonej wody. Wzrost zawartości tlenu nie tylko zwiększy czystość wody, ale spowoduje również, że woda przestanie śmierdzieć, zmniejszą się zakwity glonów, biocenoza stawu uzyska dobrą kondycję, a staw zacznie pełnić funkcję rekreacyjną. W niniejszym poradniku opiszemy jakie czynniki wpływają na zanieczyszczenie wody w stawie, oraz w jaki sposób zapewnić czystą wodę i uzyskać zdolność stawu do samooczyszczania.

Co ma wpływ na jakość wody w stawie?

Śmierdząca, mętna woda o barwie żółtozielonej, obfite i częste zakwity glonów, ubogi zakres występujących zwierząt wodnych to typowe cechy, z jakimi mamy do czynienia przy zdegradowanym stawem wodnym. Pomijając sytuacje awaryjne, w zdecydowanej większości przypadków pogarszanie się jakości wody w stawie jest procesem rozciągniętym w czasie. Podczas tego procesu czystość wody ulega stopniowemu pogorszeniu, występuje coraz większa mętność wody, wzrost ilości osadów zalegających na dnie, spada stężenie tlenu w wodzie wraz z coraz większym zakresem stref niedotlenionych, rośnie trofia zbiornika wody.

Stawy wodne mają znikomą zdolność samooczyszczania, którą charakteryzują się np. rzeki. Dlatego poprawa czystości wody w stawie wymaga wspomagania procesu oczyszczania. Takie wspomaganie związane jest z nakładem finansowym oraz wymaga czasu, zanim będą zauważalne efekty (proporcjonalnie do stopnia zdegradowania stawu).

Jak poprawić jakość wody w stawie?

Jak wskazaliśmy w poprzednim punkcie, jest wiele czynników mających wpływ na jakość wody w stawie. Na niektóre z nich mamy znikomy wpływ lub nie mamy praktycznie żadnego. Natomiast występują czynniki o kluczowym znaczeniu z punktu widzenia czystości wody, na które mamy duży wpływ. Należą do nich:

• ograniczenie dopływu biogenów do wody zwiększających jej trofię
  • ograniczenie spływu ze zlewni poprzez wykonanie kanałów opaskowych odprowadzając wody spływające po zlewni poza staw
  • ograniczenie dopływu zanieczyszczeń punktowych poprzez likwidację wylotów ścieków
• montaż filtra wody, który odfiltruje z niej zanieczyszczenia zwiększające jej mętność oraz oczyści wodę z zanieczyszczeń organicznych i części biogenów
• zapewnienie większego stężenia tlenu rozpuszczonego w wodzie poprzez napowietrzacz wody

Uwzględniając łącznie skuteczność działania, koszty inwestycyjne, eksploatacyjne oraz czas pojawienia się pierwszych efektów, najbardziej efektywnym sposobem na poprawę jakości wody w stawie jest napowietrzacz wody. Dlaczego napowietrzanie wody jest tak istotne oraz które rozwiązanie jest najbardziej skuteczne?

Porównajmy na przykładzie trzech zbiorników.

Staw bez napowietrzania

Rozkładająca się materia organiczna zawarta w stawie szybko zużywa tlen z wody. Natlenianie wody w wyniku kontaktu z powietrzem atmosferycznym oraz fotosyntezy przez rośliny wodne jest niewystarczające dla pokrycia zapotrzebowania na tlen. W obecności biogenów dochodzi do zakwitu glonów, co zwiększa mętność wody i prowadzi do obumierania roślinności zanurzonej ze względu na niewystarczający dopływ światła. Obumarłe glony oraz rośliny dodatkowo zwiększają deficyt tlenu w wodzie, oraz zawartość biogenów. Zaczynają pojawiać się braki tlenu w coraz większej objętości zbiornika. Procesy rozkładu związków organicznych zaczynają odbywać się w warunkach niedotlenionych lub nawet beztlenowych. W przypadku tych procesów tempo rozkładu jest wolne, wiec dochodzi do przyrostu materii organicznej w postaci osadów dennych (przyrasta ilość mułu). Procesy beztlenowego rozkładu materii organicznej generują toksyczne gazy złowonne (metan, siarkowodór, amoniak). Woda zaczyna nieprzyjemnie pachnieć, wzrasta mętność wody, która dodatkowo przyczynia się do obumierania roślin. Deficyt tlenowy powoduje śnięcie ryb oraz redukuje ilość, oraz różnorodność zwierząt. Dochodzi do degradacji stawu.

Staw z podpowierzchniowym napowietrzaniem – głębinowy napowietrzacz wody

Odpowiednie napowietrzanie wody powoduje, że rozkład materii organicznej odbywa się w warunkach tlenowych. Ze względu na fakt, że jest to proces bardziej dynamiczny niż rozkład w warunkach beztlenowych, nie dochodzi do przyrostu zalegającej biomasy (jest ona utleniania na bieżąco). W wyniku mieszania mas wody warunki tlenowe występują w całej objętości wody, dzięki czemu ryby bytują na całej głębokości zbiornika. Dodatkowo nie ma stref niedotlenionych generujących nieprzyjemne zapachy. Natleniona woda zawiera małe ilości dwutlenku węgla, który jest niezbędny do rozwoju glonów, dzięki czemu zakwity glonów są zredukowane. Utrzymywane w pracy napowietrzanie wody sprawia, że woda nie jest mętna, oraz występuje duża różnorodność zwierząt i roślin wodnych.

Staw z fontanną pływającą – powierzchniowy napowietrzacz wody

W tym przypadku odpowiednie nasycenie wody tlenem występuję jedynie w górnych warstwach wody. Poprawa warunków tlenowych nie zachodzi w całej objętości zbiornika, ponieważ efekt mieszania mas wody jest bardzo słaby. Zanieczyszczenia organiczne na dnie rozkładane są w warunkach niedotlenionych ze względu na brak kontaktu z wodą natlenioną  (powstają szkodliwe gazy). Nie występuje redukcja ilości osadów dennych, a nawet może dochodzić do ich przyrostu. Mogą wystąpić lokalne zakwity glonów. Ponadto trzeba zaznaczyć, że tego typu napowietrzanie wody pomimo walorów estetycznych, wychodzi drogo pod względem eksploatacji ze względu na większe zużycie energii elektrycznej, niż systemy podpowierzchniowego napowietrzania. Negatywną cechą szczególną napowietrzania tego typu jest obecność zasilania elektrycznego w obrębie stawu, co obniża bezpieczeństwo użytkowania.

Z przykładów opisanych powyżej wynika, że podpowierzchniowe napowietrzanie wody daje najbardziej satysfakcjonujący efekt w postaci dużej czystości wody, bez zakwitu glonów oraz bez nieprzyjemnego zapachu przy zachowaniu rozsądnych kosztów zakupu i użytkowania.

Podpowierzchniowy napowietrzacz wody w nowym stawie, gdzie nie zdążyły zgromadzić się na dnie osady organiczne, pozwala utrzymać staw w czystym stanie i zapobiega przyszłym zakwitom glonów. Napowietrzanie wody wprowadzone do stawu starszego, w którym widoczne już są efekty jego eutrofizacji, jest najbardziej efektywną metodą pozwalającą powstrzymać degradację, a przy poprawnym doborze systemu napowietrzającego, odwrócić proces pogarszania się jakości wody na kierunek samooczyszczania.

Co daje napowietrzanie wody w stawie?

Napowietrzanie wody stosowane jest w celu osiągnięcia stanu nadwyżki tlenowej w porównaniu do zapotrzebowania wynikającego z przyrostu materii organicznej w stawie, która ulega rozkładowi zużywając tlen (obumierające glony i rośliny, rozkładające się zdechłe zwierzęta wodne, karma dla ryb, wydzieliny zwierząt wodnych, dopływ materii organicznej ze zlewni, opad liści itp.).

Napowietrzanie wody zabezpiecza przed powstaniem deficytu tlenu, które obok dużej trofii są głównymi czynnikami prowadzącymi do eutrofizacji zbiornika wodnego, a w konsekwencji całkowitej degradacji zbiornika wodnego.

Jak skutecznie natlenić wodę w stawie?

Napowietrzanie wody jest możliwe do wykonania poprzez kilka różnych systemów. Jednak jedną z najbardziej efektywnych jest napowietrzanie podpowierzchniowe przy wykorzystaniu pęcherzyków powietrza. Poprawnie dobrany zestaw do podpowierzchniowego napowietrzania wody będzie wydajnie natleniał wodę, oraz odpowiednio ją mieszał, co pozwala usunąć strefy niedotlenione oraz beztlenowe w całej objętości zbiornika wodnego.

Podpowierzchniowy napowietrzacz wody charakteryzuje się najkorzystniejszym współczynnikiem koszty-efekt, dzięki czemu w szybkim czasie uzyskamy czystą wodę przy relatywnie niskich kosztach.

Napowietrzacz wody w zestawie do podpowierzchniowego napowietrzania wody składa się następujących elementów:

• Pompa powietrza (dmuchawa), która wytwarza sprężone powietrze. W przypadku stawów o niewielkiej głębokości do 2-3 m oraz powierzchni do 1000m² najbardziej efektywne ze względu na niski pobór mocy elektrycznej są tzw. dmuchawy membranowe. Dla większych zbiorników wodnych lepszym rozwiązaniem są dmuchawy bocznokanałowe. Dmuchawa do napowietrzania wody z reguły umieszczona jest na brzegu stawu. Ważne jest, aby dmuchawa nie była narażona na bezpośrednie działanie słońca lub opady atmosferyczne, ale równocześnie nie może być umieszczona w zbyt szczelnej obudowie, która ograniczy swobodny dopływ powietrza. Dobrym rozwiązaniem na obudowę dmuchawy membranowej jest np. typowa szafa elektryczna (rozdzielnia) z fundamentem, której stopień ochrony  IP nie powinien być większy niż 44.

Dmuchawa membranowa SECOH EL-S-60N

Dmuchawa membranowa SECOH JDK-S-100

• układ rozprowadzania powietrza, czyli wąż transportujący powietrze wytworzone przez dmuchawę do elementu wprowadzającego powietrze do wody. Istotne jest, aby wąż do transportu powietrza posiadał odpowiednią sztywność obwodową zabezpieczającą przed jego samoczynnym zaciskaniem się lub parciem lodu, był odporny na promienie UV, zabezpieczał przed rozwojem glonów wewnątrz przewodu (nie może być transparentny). Najczęściej stosowane przy transporcie powietrza w stawach są tzw. węże techniczne ze wzmocnieniem w oplocie lub rury PE. W przypadku układów zbudowanych z min 2 punktów wprowadzających powietrze do wody potrzebny będzie rozdzielacz powietrza. Taki rozdzielacz powinien być wyposażony w zawory np. kulowe, dzięki którym łatwo będzie można wyregulować równomierny przepływ powietrza na poszczególne sekcje. Ponadto zawory kulowe w rozdzielaczu umożliwiają przeprowadzenie okresowego czyszczenia zestawu do napowietrzania poprzez przedmuchiwanie poszczególnych sekcji większym, chwilowym strumieniem powietrza.

Wąż wzmocniony do napowietrzania wody

Rozdzielacz powietrza

• Element wprowadzający do wody doprowadzone powietrze w postaci pęcherzyków. Spotykane są różne rozwiązania tego typu urządzeń (m.in. kamienie napowietrzające, węże napowietrzające, dyfuzory). Zdecydowanie najlepszym rozwiązaniem w tym zakresie są samozatapialne dyfuzory z membraną z EPDM.

Występują dwa podstawowe typy dyfuzorów z membraną z EPDM: rurowe oraz talerzowe. Główna różnica między tymi typami dyfuzorów polega na innej skuteczności mieszania przy tej samej wydajności napowietrzania. Dyfuzory talerzowe doprowadzoną ilość powietrza wprowadzają w sposób bardziej skumulowany w postaci „słupa” powietrza, co wywołuje bardziej intensywne zasysanie okolicznej wody do unoszącej się mieszaniny wodno-powietrznej. Dyfuzory rurowe tę samą ilość powietrza wprowadzają w sposób rozciągnięty w linii, co wywołuje mniejszą dynamikę ruchu okolicznej wody. Jest to istotne ze względu na planowane przeznaczenie dyfuzora – jeśli zależy nam na bardzo intensywnym mieszaniu wody lepszym wyborem będzie dyfuzor talerzowy, natomiast w przypadku braku takiej konieczności lub przeciwwskazań obecności nurtu lepsze będą dyfuzory rurowe (np. zbiorniki do magazynowania lub transportu ryb). Zaletą dyfuzorów rurowych jest bardzo prosta możliwość ich zawieszenia na dowolnej głębokości.

Oba typy dyfuzorów dostępne są w wersji z balastem oraz bez balastu. Wersje z balastem są samozatapialne i nie wymagają dodatkowego obciążenia.

Dyfuzor rurowy balastowany

Dyfuzor talerzowy z balastem – samozatapialny

Jak działa podpowierzchniowy napowietrzacz wody?

1. Dmuchawa pobiera powietrze atmosferyczne i po sprężeniu zostaje ono doprowadzone przewodami transportującymi do dyfuzora, który wprowadza powietrze do wody w formie bardzo dużej ilości drobnych pęcherzyków powietrza (mikropęcherzyków).
2. Bąbelki powietrza wypływają na powierzchnię po drodze natleniając wodę. Dodatkowo ruch pęcherzyków powietrza ku górze zaciąga okoliczną wodę w kierunku dyfuzora.
3. Pojawia się cyrkulacja wody wg schematu
   1. wypływ ku górze z intensywnym nasycaniem tlenem,
   2. rozprowadzanie wody po powierzchni równomiernie we wszystkich kierunkach na kształt koła (podczas kontaktu z powietrzem atmosferycznym następuje dalsze nasycanie wody tlenem),
   3. powrót wody nasyconej w tlen w głębsze obszary wody i ruch w kierunku dyfuzora
4. Cyrkulacja wody poprawia nasycenie w tlen w całej objętości zbiornika. Tlen zostaje doprowadzony do stref niedotlenionych lub beztlenowych, gdzie rozpoczyna się rozkład zmagazynowanej materii organicznej w warunkach tlenowych. Rozkład materii organicznej w warunkach tlenowych jest procesem korzystniejszym ze względu na większe tempo rozkładu zanieczyszczeń niż procesy beztlenowe oraz zabezpieczenie przed powstawaniem szkodliwych gazów siarkowodór, metan, amoniak. Takie oddziaływanie zestawu do napowietrzania wody zatrzymuje wzrost trofii zbiornika wodnego, a nawet jest w stanie zmienić ten trend w kierunku samooczyszczania. Woda zaczyna być klarowna, zakwity glonów są coraz mniejsze, nie występuje śnięcie ryb, znika problem nieprzyjemnego zapachu wody.

Cyrkulacja wody w głąb zbiornika wodnego i doprowadzenie natlenionej wody do głębszych obszarów jest główną zaletą w porównaniu do systemów napowietrzania napowierzchniowego (np. fontanny pływające), które wykonują napowietrzanie stawu głównie tylko w wierzchnich warstwach wody.

Dobór napowietrzacza wody do stawu?

Dobór zestawu do napowietrzania stawu lub oczka wodnego wymaga analizy kilku istotnych czynników związanych ze zbiornikiem wodnym. Zbyt mały zestaw nie spełni oczekiwań w zakresie obniżenia zawartości zanieczyszczeń w wodzie i przekierowania ekosystemu w kierunku samooczyszczania. Natomiast zbyt duży zestaw będzie generował niepotrzebne koszty inwestycyjne oraz eksploatacyjne. Przy doborze wielkości napowietrzacza wody, poza samą wielkością dmuchawy napowietrzającej, równie istotna jest ilość punktów napowietrzania. Przyjrzyjmy się podstawowym kryteriom wpływającym na wielkość zestawu napowietrzającego.

• wielkość stawu, a dokładnie jego powierzchnia to najważniejszy czynnik wpływający na dobór zestawu napowietrzającego. Powierzchnia stawu ma znaczenie przy doborze wielkości dmuchawy napowietrzającej oraz ilości punktów napowietrzających (dyfuzorów).
• głębokość umieszczenia dyfuzorów – ma wpływ na czas kontaktu pęcherzyka powietrza z wodą oraz zasięg mieszania napowietrzanych mas wody. Im głębokość umieszczenia dyfuzora jest większa tym czas kontaktu pęcherzyków powietrza z wodą jest dłuży oraz zasięg mieszania mas wody większy. Niestety, im głębiej umieścimy dyfuzor powietrza, tym większe nadciśnienie musi wytworzyć dmuchawa napowietrzająca, aby zniwelować ciśnienie hydrostatyczne wody nad dyfuzorem. Dlatego umieszczenie dyfuzorów na głębokości większej niż 2-3 m wymaga zastosowania dmuchaw próżniowych, które są kosztowne na etapie zakupu oraz podczas eksploatacji. Sprawdzonym sposobem na rozwiązanie tego problemu przy stawach do 3 m głębokości jest umieszczenie dyfuzora na głębokości do 1,5 m podwieszonego na boi z tworzywa sztucznego. Takie zawieszenie dyfuzora pozwoli odpowiednio napowietrzyć wodę oraz wywołać cyrkulację mas wody zlokalizowanych pod dyfuzorem, dzięki czemu obszar migracji natlenionej wody obejmie całą głębokość zbiornika. To rozwiązanie umożliwia zastosowanie dmuchaw membranowych, które są tańsze na etapie inwestycji, ale również podczas eksploatacji, ze względu na mniejszy pobór mocy elektrycznej niż tłokowe pompy powietrza.
• kształt stawu – ma wpływ na efektywność mieszania mas wody podczas napowietrzania podpowierzchniowego oraz pośrednio ma wpływ na ilość dyfuzorów. Ponieważ obszar mieszania w rzucie na płaszczyznę przyjmuje kształt koła, efektywność mieszania dla tej samej powierzchni stawu będzie inna przy różnych kształtach. Porównajmy to na przykładzie stawów o identycznej powierzchni 150 m², ale o kształcie okrągłym, kwadratowym, prostokątnym oraz zbliżonym do podkowy. Jak zobrazowano na rysunku poniżej dla stawów o kształcie okrągłym oraz kwadratowym wystarczy jeden centralnie umieszczony dyfuzor. W przypadku stawu o kształcie prostokątnym lub zbliżonym do podkowy jeden dyfuzor nie zapewnia skutecznego mieszania mas wody w cały zbiorniku – w takim przypadku wymagane jest zastosowanie większej ilości punków napowietrzania dla takiej samej wielkości dmuchawy.

Przykładowe wielkości zestawu do napowietrzania wody dobrane na podstawie wielkości stawu oraz kształtu zbliżonego do koła/kwadratu można znaleźć w ofercie naszych zestawów napowietrzających

Napowietrzanie wody – kompletny zestaw

Czynniki dodatkowe przy doborze zestawu do napowietrzania stawu lub oczka wodnego.

• wielkość i rodzaj zlewni, oraz obecność nasady drzew liściastych w bezpośrednim sąsiedztwie zbiornika – warto pamiętać, że duża zlewnia z terenów rolnych lub zalesionych ukierunkowana w kierunku zbiornika, będzie przy opadach atmosferycznych oraz roztopach dostarczać do wody ładunek organiczny, oraz związki biogenne z danej zlewni. Analogiczna sytuacja wystąpi jesienią w przypadku obfitej nasady drzew liściastych w bezpośrednim otoczeniu zbiornika, do którego ładunek organiczny i związki biogenne będą dostarczane w postaci liści. W takich przypadkach zaleca się dobór systemu do napowietrzania wody o większej wydajności.
• dopływ wody świeżej – obecność dopływu świeżej wody do stawu jest czynnikiem wpływającym pozytywnie na jakość wody, ponieważ zmniejsza stężenie zanieczyszczeń zawartych w wodzie. Przy założeniu, że dopływająca woda jest czysta i dobrze natleniona, obecność dopływu pozwala zmniejszyć wielkość systemu do napowietrzania. Warto jednak pamiętać, aby wodę doprowadzoną ciekiem powierzchniowym monitorować pod względem możliwego skażenia ściekami, które zostały wprowadzone do danego cieku w górnym jego biegu. Łatwym do zauważenia wskaźnikiem obecności ścieków w wodzie będzie zmiana barwy wody oraz pogorszenie jej zapachu. W przypadku podejrzenia obecności ścieków w wodzie warto rozważyć wykonanie analizy wody pod kątem zawartości zanieczyszczeń organicznych, azotu i fosforu.
• Podobna kwestia dotyczy dolewania do stawu wody pochodzącej z własnej studni np. głębinowej. W tym przypadku należy wykluczyć występowanie w wodzie związków chemicznych mających negatywne oddziaływanie na parametry organoleptyczne wody (barwa, mętność) np. duża zawartość żelaza w wodzie. Ponadto w wodzie ze studni mogą występować związki szkodliwe dla organizmów wodnych m.in. duża zawartość manganu, jonu amonu (amoniak). W przypadku dolewania wody z własnej studni warto wykonać badania wody w podstawowym zakresie fizyko-chemicznym. Natomiast w przypadku dużych przekroczeń poszczególnych wskaźników warto zainstalować filtry do uzdatniania wody w celu jej oczyszczenia.