دستگاه های هواده و هوادهی در حوزه پرورش ماهی و پرورش میگو بسیار حیاتی است و یک پدیده جدید نیست بلکه در طول دهه گذشته به شدت مورد توجه قرار گرفته است. اگر در یک سیستم پرورش آبزیان اکسیژن عامل محدود کننده باشد، هوادهی می‌تواند ظرفیت حمل آنرا افزایش دهد. اهداف هوادهی را میتوان در تزریق اکسیژن به آب جهت تأمین آن ، خروج گازهای نامطلوب ، جلوگیری از تجمع مواد زاید در بستر، کاهش گونه های نامطلوب ، یکنواختی حرارتی ، چرخش آب و بهبود شرایط کوددهی و آهک پاشی ذکر نمود.
از علائم حیاتی در استخرهای پرورش ماهی که بیانگر کمبود اکسیژن در آب بوده و نیاز به هوادهی در استخر را آشکار می‌کند میتوان به مواردی همچون بلعیدن هوا ، مرگ و میر در صبح زود ، تلف شدن ماهیان بزرگتر و باز بودن دهان در ماهیان اشاره نمود. هوادهی عملی است که طی آن آب و هوا مخلوط شده و در نتیجه میزان اکسیژن محلول در آب به حد اشباع نزدیک تر می‌شود و اکسیژن مورد نیاز برای مصرف ماهی تأمین می‌گردد.
انواع هواده ها
- هواده های مکانیکی
- هواده های ثقلی
- هواده های افشانی یا فورانی
- دیفیوزرها
هواده های مکانیکی
هواده های مکانیکی به وسیله وارد نمودن انرژی مکانیکی به اب برای تبدیل آن بصورت قطرات به هدف نایل می‌شوند.
- هواده های تلمبه قائم
این هواده ها از یک موتور برقی غوطه ور با یک پروانه متصل به محور آن تشکیل شده است. موتور طوری قرار داده شده است که محور بصورت قائم و به طرف بالا باشد. تمام مجموعه به یک شناور وصل شده و پروانه آب را به طرف هوا فوران می‌نماید تا هوادهی شود.
- تلمبه های فورانی
تلمبه فورانی شامل یک تلمبه فشار قوی است که آب را از طریق مجموعه ای از منافذ یا شیارهای واقع در یک لوله دو سر بسته به بیرون تخلیه کند. طرحهای متنوعی از منافذ مورد استفاده قرار میگیرند. سرعت دستگاه مطابق با سرعت موتور قابل تغییر است.
- هواده های ملخی – انتشاری
این هواده ها شامل یک محور گردان تو خالی متصل به یک موتور برقی هستند. یک انتشار دهنده و یک پروانه در یک انتهای محور قرار داشته و غوطه ور در آب می‌باشد. این واحد در سطح آب بوسیله یک مجموعه شناور نگهداری می شود به طوریکه یک حفره در انتهای مقابل محور نزدیک موتور در بالای سطح آب باقی می ماند. چرخش ملخ شتاب کافی به آب می دهد تا در داخل لوله خالی فشار افت نماید و هوا را به داخل لوله بکشد. در عمل شناور ، موتور و محور را با زاویه نسبت به سطح آب نگه می دارد و این زاویه با توجه به عمق آب استخر قابل تنظیم می باشد. بوید و مارتینسون دریافتند، که زاویه 30 درجه بهترین زاویه برای حداکثر تبادل اکسیژن است.
- هواده چرخ پارویی
هواده های پارویی شامل یک توپی چرخ است که مجموعه ای از پاروها به آن وصل شده اند. مجموعه توپی و پاروها را غلتک می‌گویند با گردش غلتک ، آب به طرف هوا پراکنده شده و هوادهی می‌گردد. مجموعه غلتک و موتور محرک، به وسیله شناور در سطح آب نگه داشته می شود و مجموعه غلتک در بسیاری از هواده ها می‌تواند بالا و پایین برده شود تا عمق پاروها تنظیم گردد چرخهای پارویی علاوه بر هوادهی موجب حرکت افقی آب نیز می‌گردند. پاروها را می توان در عمق زیادتری از آب قرار داد تا گردش آب را در صورت ضرورت جهت تبادل اکسیژن بیشتر ، افزایش دهند. بسیاری از هواده های پارویی از پاروهای فولادی و شناورهای آلومینیومی یا استیروفومی ساخته می‌شوند.
- هواده هایی با محرک PTO
هواده های با محرک PTO در تراکتورهای مزرعه ای برای استفاده در استخرهایی که نیروی برق وجود ندارد ، ساخته می‌شوند. آنها در شرایط اضطراری نیز به خاطر قابل حمل بودن مفید می‌باشند.
هواده های ثقلی
این هواده ها اغلب به هواده های آبشاری یا آبشارهای کوچک موسومند. هواده های ثقلی از انرژی آزاد شده هنگام افت آب از ارتفاع برای تبادل اکسیژن استفاده می‌شود. ریزش ثقلی آب ساده ترین راه هوادهی در سیستمهای پرورش آبزیان با گذر جریان می باشد بشرطی که شیب کافی وجود داشته باشد. هواده های ثقلی ساخته شده شامل سرریزها ، پله های پاششی ، پله های مشبک و توریها می‌باشند. این هواده ها بصورت منفرد یا ترکیب با سایر وسایل از قبیل چرخ و جارو برای بالا بردن هوادهی به کار گرفته می‌شود.
در شکل A نمونه ای از هواده ثقلی ساده ، در شکل B سرریز پله پاشش ، ورق موجدار ( c ) ،ورق موج دار با سوراخ ( D ) ، پله مشبک ( E ) و آبشار ( F ) نشان داده شده است. البته در هواده های ثقلی میتوان مجموعه ای از توریها و سینی های مشبک را بر روی یکدیگر قرار داد تا با ریزش آب از یک توری روی توری دیگر تبادل اکسیژن افزایش یابد. فاصله معمول بین سینی یا توریها 10-25 سانتی متر بوده و تعداد سینی ها بین 10-4 عدد متداول تر است.
هواده های فورانی یا افشانی
هواده های فورانی آب را مانند فواره در هوا می‌پاشند و سپس به زمین بر می‌گردد. برای بالا بردن آب در هوا نیاز به استفاده از انرژی بصورت تلبمه است. در این نوع هواده ها ، پمپ های غرقابی وجود دارد که در کف استخر نصب می‌شوند. بطوری که آب را از کف مکیده و به سطح می رانند و در سطح فواره کوتاهی ایجاد می‌کند که به شکل قارچ است کارایی بالایی داشته و صرفاً برای استخرهای بتونی و کم عمق توصیه می‌شود زیرا چنانچه کف استخر سیمانی نباشد آب را بشدت گل آلود می‌کند.
انواع هواده قارچی
- هواده قارچی مدل Spatter
- هواده قارچی مدل Splash Py
- هواده قارچی مدل Splash 2001
- هواده قارچی مدل Splash 2008
- مدل Spatter : در صورتیکه پمپ شناور را به یک نازل اسپری کننده متصل کنید دستگاه به یک هواده اسپری کننده تبدیل می‌شود. از سوی دیگر در صورتی که نازل اسپری کننده برداشته شود دستگاه می‌تواند برای آبیاری مورد استفاده قرار گیرد این تغییر حالت کاربردی دستگاه ، نیازی به بکارگیری تجهیزات مضاعف ندارد.
مزایا :
- یک دستگاه با دوکاربرد ،ارزان قیمت
- وزن سبک ، انعطاف پذیر و راحت
- صدای کم و بدون روغن ریزی
- قابل استفاده برای منابع برقی تک فاز
نکات : هواده اسپری کننده کامل شامل پمپ شناور ، نازل و اتصالات می‌باشد و اینکه بسته های خارجی پمپ شناور از جنس استنلس استیل می‌باشد.
- دستگاه هواده Splash Py
هواده اسپلش از موتور استنلس استیل ضد آب و پلاستیک متراکم ساخته شده است که کاملاً در برابر خوردگی مقاوم می‌باشد. موتور آب بندی شده و ضد آب این دستگاه به هنگامی که کار نمی‌کند روی سطح آب شناور می‌ماند و بنابراین امکان نفوذ آب و صدمه دیدن موتور در این حالت به حداقل می‌رسد. موتور استنلس استیل در تونلی از آب که به بالا پرتاب می‌شود قرار می‌گیرد که در نتیجه به هنگام کارکرد دستگاه بصورت خود بخود خنک می‌شود. این نوع معمولا بسیار سبک و نصب آن بسیار آسان می‌باشد. این دستگاه عمدتا در استخرهای پرورش ماهی ، میگو ، مارماهی و دیگر آبزیان استفاده می‌شود. هواده اسپلش به هنگام کارکرد ، آب را به بالا پرتاب می‌کند و در نتیجه نمای بسیار زیبایی در استخر یا دریاچه ایجاد می‌نماید.
- هواده قارچی مدل 2001 Splash
_ این دستگاه با جابجایی و فواره کردن باعث اکسیژن دهی آب و ایجاد سطح تماس مستقیم و وسیعی بین آب و هوا، و همینطور سبب حل شدن مقادیر زیادی اکسیژن در آب می‌گردد.
_ با جایگزین کردن اکسیژن در آب باعث : گاز زدایی خروج گازهای مضر مانند NH3 ، H2S و Co2 می‌گردد.
_ این دستگاه با ایجاد جریان : جلوگیری از لایه بندی در استخر، از لایه بندی دما و گاز در آب جلوگیری کرده و باعث کاهش درجه حرارت می‌گردد.
_ موتور این دستگاه بصورت دائم است به این مفهوم که میتوان در ابتدای دوره پرورش آنرا روشن و در انتهای دوره آنرا خاموش نمود.
- هواده قارچی مدل 2008 Splash
این هواده راه حلی مطمئن جهت هوادهی و گاز زدایی در استخرهای پرورش ماهیان گرمابی ، ماهیان سردآبی و میگو است این دستگاه با جابجایی و فواره کردن آب و ایجاد سطح تماس مستقیم و وسیعی بین آب و هوا سبب هوادهی و حل شدن مقادیر زیادی اکسیژن در آب می‌گردد.
دیفیوزر
این دستگاه در مناطق کوچک می تواند به سرعت میزان اکسیژن را بالا ببرد اما یک دستگاه هوا دهنده سطحی برای استخر ها یا برکه های آب بزرگ و یا عمیق گزینه مناسبی نیست زیرا ضعیف عمل می‌کند بدین ترتیب که در این حالت دستگاه هوادهنده بدون اینکه آب را از دستگاه دور کند و جا به جا کند به پمپاژ کردن همان آب بطور مکرر ادامه می‌دهد که نتیجه این کار این خواهد شد که هیچ گونه اکسیژنی در جایی که نیاز است اضافه نمی‌شود.
دیفیوزر ها شامل :
1-دیفیوزرهای حباب ریز دیسکی :
قسمت بالایی و محدب دیسک از غشایی از جنس EPDM و یا سیلیکون پوشیده شده که لبه های دیسک را احاطه کرده است و دارای شکاف های I شکل می‌باشد.
#مزایا : روش نصب آسان ، طول عمر بالا ، نرخ اکسیژن بالا ، مصرف انرژی کم
2- دیفیوزرهای حباب ریز تیوبی :
طراحی غشای تیوپ به گونه ای است که از انسداد منافذ هواده جلوگیری می نماید. در واقع این منافذ خاصیت خود بستگی (Self Closing ) دارند بطوریکه به هنگام قطع جریان و یا فشار هوا بصورت خودکار بسته می‌شوند.
#مزایا : همانند دیفیوزرهای حباب ریز دیسکی می‌باشد.
3- دیسک دیفیوزر حباب درشت :
دیفیوزرهای حباب درشت نتیجه سالیان سال تحقیقات وسیع و گسترده و ترویج و پیشرفت است. این دیفیوزرها عاری از هر گونه مشکل ، مقرون به صرفه می‌باشند. دیفیوزرها از دو بخش اصلی تشکیل شده اند ، بدنه پلاستیکی و غشاء مدخل ها و سیلیکون با سوپاپ غیر قابل برگشت در قسمت مرکزی غشا می‌باشد. وقتی هوا در جریان است غشاء پلاستیکی بزرگتر می‌شود تا هوا بتواند درمدخل ها ، جریان پیدا کند و حبابهای درشت را تشکیل دهد.
از دیگر هواده ها
- هواده زیر آبی مدل Eolo2 :
اکسیژن دهی از طریق توزیع حبابهای میکرونیزه ، در اعماق آب انجام می دهد . این روش بهترین روش اکسیژن دهی را است. این دستگاه همگن سازی آب را با ایجاد جریان در اعماق آب بوجود می آورد بنابراین میزان دما ، اکسیژن و PH در کل سطح آب یکنواخت می‌گردد.
- هواده Air- jet
موتور این دستگاه ، یک شافت میان تهی داشته که در قسمت انتهایی آن ، چند شکاف وجود دارد. در قسمت سر شافت پروانه ای قرار گرفته که درهنگام چرخش باعث جلوراندن آب و در نتیجه ایجاد خلاء در جلوی شافت می‌گردد و به همین جهت هوا از قسمت شیار انتهایی مکیده و به آب تزریق می‌شود. از ویژگیهای خوب Air jet میتوان به عدم تبخیر ، ایجاد یک جریان دائمی در آب که مانع از لایه بندی حرارتی می‌شود را نام برد و از معایب این دستگاه ها می توان به گل آلود نمودن آب ، بویژه در استخرهای کم عمق و تکنولوژی نسبتاً پیچیده آن را اشاره کرد.
- سیستمهای هوادهی با انتشار هوا:
سیستمهای هوادهی با انتشار هوا از دستگاه متراکم کننده یا دمنده هوا برای هوارسانی و از انتشار دهنده ها ، لوله های مشبک ، یا وسایل دیگر برای رها سازی حبابهای هوا در آب مورد استفاده قرار می‌گیرد بجای هوا در سیستمهای انتشار هوا می توان از اکسیژن خالص نیز استفاده کرد. مقدار اکسیژن جابه جا شده به تعداد، اندازه و سرعت نسبی حبابهای صعود کننده ، کمبود اکسیژن محلول و عمق آبی که حبابها در آن رها می شود بستگی دارد. بعضی از انتشار دهنده های معمولی عبارتند از : انتشار دهنده های مشبک (سنگ هوا) ، لوله های انتشار دهنده مشبک و غیر مشبک ، تلبمه های حبابی و سیستم لوله U شکل. تبادل اکسیژن برای حبابهای با قطر کوچک بیشتر است. بعلاوه هر قدر عمق آب در نقطه رها سازی حبابها بیشتر باشد میزان تبادل اکسیژن بیشتر می‌باشد.
برای مثال: ازسنگهای هوا میتوان سنگ هوای اکسید آلومینیوم کم فشار Dy را معرفی کرد که کاربرد آن در مزارع پرورشی متراکم ، نگهداری موقت ماهی زنده توسط حمل و نقل با کامیون، قایق ، هواپیما می باشد و باعث تزریق اکسیژن برای کاهش BoD و COD در حوضچه های کوچک وبزرگ است.
موقعیت و جانمایی هواده ها
در نصب دستگاههای هوادهی باید به گونه ای در استخر عمل کرد که اکسیژن یکنواختی را در حجم آب استخر تزریق نمایند. از طرفی از گل آلود شدن آب استخر جلوگیری گردد. در مکانهایی که جریان باد در حدی است که سبب ایجاد موج در استخر شود و بطور طبیعی توانایی تنظیم اکسیژن استخر را داشته نیازی به نصب کردن دستگاههای هوادهی وجود ندارد. بهر حال ، توصیه می شود که دستگاهها در جهت هم سو با جریان باد نصب شوند تا ضمن راندمان بهتر ، فشار کمتری بر دستگاهها وارد آید.
در مورد هواده های دائمی باید در نقطه ای نصب شوند که نگهداری و تعویض آنها در هنگام نیاز براحتی انجام شود. محل نصب آنها تا حد ممکن نزدیک به تیرهای برق باشد تا طول سیم مورد مصرف به حداقل برسد. از آنجا که هواده های چرخ پارویی از پربازده ترین هواده در تأمین و جابجایی افقی آب علاوه بر تامین اکسیژن می‌باشند بهتر است در استخرهای طویل مستطیلی وسط یکی از اضلاع بلند استخر و در جهت مرکز آن نصب شوند (شکل الف) بعنوان مثال برای استخرهای مستطیلی یا مربعی بزرگ که نیاز به بیش از یک هواده چرخ پارویی دارند ، باید طوری قرار داده شوند که همگی آنها آب را در جهت حرکت عقربه های ساعت یا عکس حرکت عقربه های ساعت به حرکت در آورند و عکس حرکت همدیگر کار نکنند. بدترین حالت قرار گرفتن هواده چرخ پارویی در یک گوشه استخر است که باعث چرخش آب بصورت قطری در عرض استخر می‌شود. (شکل ج)
معمولاً برای استقرار یک هواده در بخش استخر که ماهیان حضور دارند و بالاترین غلظت اکسیژن را داراست اگر برای زنده نگه داشتن ماهیان دو هواده نیاز باشد و آنها در کنار یکدیگر کار کنند در صورتیکه یکی از آنها قطع شود دیگری می‌تواند تا رفع مشکل ماهیان را زنده نگه دارد.
عوامل مؤثر در تخمین نوع ، تعداد و جانمایی دستگاه های هواده
1-وزن ماهی موجود در استخر : بررسیها نشان می‌دهد متوسط وزن ماهی در انتخاب نوع و مشخصات دستگاههای هواده حائز اهمیت می‌باشد چنانچه از دستگاههای هواده پروانه جریان خطی استفاده شود ، باید مقدار سرعت جلو برندگی پروفیل جریان به گونه ای باشد که مقدار پروفیل سرعت در طول مسیرجریان از حداکثر دو برابر طول ماهی بیشتر نگردد.
2-بیوماس ماهی در استخر: یکی از علل های عمده در تعیین تعداد و نوع دستگاههای هواده مقدار بیوماس ماهی موجود در استخر می‌باشد. ماهی جهت انجام حمل متابولیسم و هضم غذا، اکسیژن موجود در استخر را مصرف نموده و Co2 را بعنوان محصول تجزیه مواد آلی توسط آبششهای خود به محیط خارج هدایت می‌نماید. ماهی قزل آلا همچنین در نتیجه هضم غذا آمونیاک را به عنوان محصول نهایی متابولیسم پروتین تولید می‌کند. بنابراین هر قدر مقدار بیوماس موجود در استخر افزایش یابد از یک طرف مقدار اکسیژن موجود در استخر کاهش و از طرف دیگر مقدار Co2 و آمونیاک موجود در استخر افزایش می‌یابد.
3-هندسه استخر و ابعاد آن : بطور مثال در استخرهای گرد و شکلهای مشابه آن به جهت جلوگیری از تغییر شکل پروفیل سرعت جریان استفاده از دستگاههای مدل قارچی پیشنهاد می‌گردد.
4-مقدار آب ورودی تازه : بطور معمول میتوان بیان نمود هر چقدر مقدار آب ورودی تازه به استخر بیشتر باشد مشکلات استخرها در خصوص کنترل عواملهای حیاتی کاهش می‌یابد، لذا در یک منبع آبی بدون محدودیت پیشنهاد می‌گردد حداکثر تراکم ماهی را با ظرفیت آب ورودی با روش کنترل اکسیژنی بالانس گردد. از آنجایی که اکثر منابع آبی مورد بهره برداری دارای دبی پایین تری نسبت به تقاضا می‌باشند ، پیشنهاد می‌گردد کمبود وضعیت اکسیژنی را با در نظر گرفتن سایر عوامل دیگر، توسط دستگاههای هواده بالانس نمایند.
5-مشخصات فیزیکی و شیمیایی آب : بطور غیر مستقیم این مشخصات در انتخاب نوع و دستگاههای هواده تأثیر گذار می‌باشد. مشخصات فیزیکی در پرورش ماهی غالباً کدورت ، و دمای آب می‌باشد. در خصوص عوامل شیمیایی نیتریت و نیترات از اهمیت خاصی در استفاده از هواده ها برخوردار می باشند. همینطور Co2 کل ، درجه قلیائیت نیز از عوامل شیمیایی دخیل در استفاده از هوادهی هستند.
6-ارتفاع از سطح دریا: موقعیت سایت از نظر ارتفاع از سطح دریا حائز اهمیت است. ارتفاع به دو شکل در بحث هوادهی تأثیر گذار می‌باشد:
#مقدار قابلیت حلالیت گازها
#حداکثر عمقی که می توان هوادهی نمود.
بطور عمومی هر چقدر ارتفاع محل مزرعه پرورش ماهی پست تر باشد میزان قابلیت انحلال O2 محلول در آب بالاتر بوده و در نتیجه مقدار اکسیژن بیشتری در واحد حجم آب در دسترس ماهی قرار خواهد گرفت دراین شرایط امکان استفاده از تعداد کمتر هواده در یک مزرعه وجود خواهد داشت. مبحث دوم زمانی مطرح می‌شود که خواسته شود در عمق های متفاوت هوادهی انجام پذیرد محاسبات که در مزارع پرورش ماهی که همسطح یا در ارتفاع سطح دریا می باشد هوادهی در عمق یک متری و کمتر از انجام می‌شود و در مزارعی که بالاتر از سطح دریا هستند در عمق 2 متری و بیشتر از آن هوادهی انجام می‌شود و کمتر از 2 متر راندمان مطلوبی نخواهد داشت.
وضعیت عمومی استخرها و تراکم ماهی
چون غلظت های DO در استخرهای پرورش ماهی معمولاً در شب پایین می آید، لذا شروع به هوادهی در زمان معینی از شب ، قبل از اینکه غلظت DO به حد تحت تنش زا برسد و ادامه آن تا روز بعد از زمانی که سبزینه سازی شروع به تولید اکسیژن در استخر نماید ، انجام می شود . چنانچه از دستگاههای هواده پارویی ، پروانه ای یا عمودی بعنوان هواده استخر استفاده می شود پیشنهاد می گردد جهت جلوگیری از تغییرات رفتار ماهی که به استرس آن می انجامد از 50 درصد ظرفیت حداکثر تراکمی استفاده می گردد . چنانچه از دیفیورزها استفاده می‌شود حداکثر تراکم پیشنهادی بدون استرس 75 درصد ماکزیمم ظرفیت تراکمی پیشنهاد می‌گردد.
نتیجه گیری
پیشرفت تکنولوژی به همراه تجربه در ارتباط با امورات پرورش آبزیان امکانات و راهکارهای جدید و قابل دسترس و کاربردی را جهت افزایش تولید، کاهش ضایعات و سودآوری بیشتری در اختیار پرورش دهنده قرار می دهد. اما تحقق یافتن این امر مستلزم کاربردی کردن آن توسط پرورش دهندگان می‌باشد. در انتخاب دستگاههای هوادهی بایستی به حداکثر رساندن بازده اکسیژن رسانی به ازای هر واحد انرژی مصرفی دقت شود و بتوان بیشترین راندمان را با حداکثر صرفه جویی در مصرف انرژی به عمل آورد و در مزارع پرورشی ماهی از آنجا که برنامه ریزی و تولید اکسیژن مصرف بر مبنای تعویض به موقع آب و گازهای مضر و تأمین اکسیژن مورد نیاز انجام می‌شود و در راستای ایجاد شرایط زیست مناسب و افزایش رشد ماهیان می‌باشد. لذا الزاماً بایددستگاه های هوادهی از کارایی مناسب و قابل تعمیر و طول عمر مناسب برخوردار باشند.