물 통기

Water aeration
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분수는 물을 공기 중으로 분사하여 통기시킨다.

수분 통기란 자연환경과 인공환경 모두에서 물의 산소포화를 증가시키거나 유지하는 과정이다.통기 기술은 낮은 산소 농도 또는 녹조 [1]발생을 해결하기 위해 연못, 호수 및 저수지 관리에서 일반적으로 사용됩니다.

수질

저산소 또는 무산소 상태로 고생하는 수역에서는 종종 물 통기가 필요하며, 하수 배출, 농업 유출 또는 어호 과다 침하와 같은 상류 인간 활동에 의해 종종 발생한다.통기는 호수, 석호 또는 연못 바닥으로 공기를 주입하거나 표면에서 산소 교환을 가능하게 하는 분수 또는 스프레이 형태의 장치에서 표면 교반 및 이산화탄소, 메탄 또는 [2]황화수소 등의 가스를 방출함으로써 달성될 수 있다.

용존 산소(DO)의 감소는 수질 저하의 주요 원인입니다.물고기와 대부분의 다른 수중 동물들은 산소를 필요로 할 뿐만 아니라, 호기성 박테리아는 유기물을 분해하는 것을 돕는다.산소 농도가 낮아지면, 수체가 생명을 유지하는 능력을 저하시킬 수 있는 무독성 상태가 악화될 수 있습니다.

통기 방식

물에 산소가 첨가되는 모든 과정은 물 통기의 한 종류로 간주될 수 있다.물을 통기시키는 방법에는 여러 가지가 있지만, 이것들은 모두 표면 통기와 지표면 통기라는 두 가지 넓은 영역으로 나뉩니다.두 접근법 모두 다양한 기술과 기술을 사용할 수 있습니다.

자연 통기

자연 통기는 표면 아래 및 표면 통기의 한 종류입니다.그것은 지표 아래 수생식물을 통해 발생할 수 있다.광합성의 자연스러운 과정을 통해 수생식물은 물고기가 살기에 필요한 산소와 과잉 [3]영양분을 분해하기 위한 유산소 박테리아를 물 속에 방출한다.

바람이 수역의 표면을 어지럽힐 때 산소가 물속으로 유입될 수 있으며 유입되는 하천, 폭포, 심지어 강한 홍수로 인한 물의 움직임을 통해 자연 통기가 발생할 수 있다.

온대 기후의 큰 수역에서, 가을의 뒤집기는 산소가 풍부한 물을 산소가 부족한 하이포리미온으로 유입시킬 수 있습니다.

표면 통기

저속 노면 에어레이터

저속 노면 에어레이터는 고효율의 생물 통기 장치입니다.이러한 장치는 에폭시 코팅으로 보호되는 강철로 되어 있으며 높은 토크를 발생시킵니다.물의 양이 잘 섞인다.공통 전력은 유닛당 1~250kw이며, 효율(SOE)은 약 2kgO2/kw입니다.저속 에어레이터는 주로 정수용 생물식물 통기용으로 사용된다.지름이 클수록 SOE와 혼합량이 높아집니다.

분수

분수는 회전하는 임펠러에 동력을 공급하는 모터로 구성됩니다.임펠러는 물의 처음 몇 피트부터 물을 퍼올려 공기 [4]중으로 내보냅니다.이 과정은 공기-물 접촉을 이용하여 산소를 전달합니다.물이 공기 중으로 추진되면서 작은 물방울로 부서진다.전체적으로, 이 작은 물방울들은 산소가 전달될 수 있는 큰 표면적을 가지고 있습니다.돌아올 때, 이 물방울들은 나머지 물과 섞여서 그들의 산소를 생태계로 다시 옮긴다.

분수는 미관적인 외관 때문에 표면 공기 조절기의 인기 있는 방법이다.그러나 대부분의 분수는 넓은 면적의 산소화된 [4]물을 생산할 수 없다.또한, 물을 통해 분수대로 전기를 흘리는 것은 안전상의 위험이 될 수 있습니다.

부유면 에어레이터

일반적인 기계식 노면 통풍기.이러한 유형의 기계는 물기둥 전체를 통기시키는 것이 종종 어렵습니다.
1마력 패들휠 에어레이터.튀기면 물의 증발 속도가 증가하여 수역의 염도가 증가할 수 있습니다.

부유식 에어로이터는 분수와 유사한 방식으로 작동하지만 동일한 미관을 제공하지 않습니다.그들은 수역의 첫 번째 1-2피트에서 물을 추출하고 산소를 전달하기 위해 공기-물 접촉을 이용한다.그들은 물을 공기 중으로 밀어내는 대신 수면의 물을 방해한다.부유식 에어로이터는 또한 육상 [4]전기로 작동된다.지표면 에어로이터는 반경 3m 이상에 순환이나 산소를 추가할 수 없기 때문에 좁은 면적으로 제한됩니다.이 순환과 산소는 물기둥의 첫 번째 부분으로 제한되며, 종종 바닥 부분은 영향을 받지 않습니다.저속 노면 에어레이터는 플로트에도 설치할 수 있습니다.

패들휠 에어레이터

또한 패들휠 에어레이터는 공기와 물의 접촉을 이용하여 대기 중의 공기에서 수체로 산소를 전달합니다.그들은 양식 분야에서 가장 자주 사용된다.패들이 부착된 허브로 구성된 이 에어로이터는 보통 트랙터 동력 이륙(PTO), 가스 엔진 또는 전기 모터로 구동됩니다.그것들은 수레에 장착되는 경향이 있다.전기는 패들을 강제로 회전시켜 물을 저어 공기-물 [4]접촉을 통한 산소 전달을 가능하게 합니다.물의 새로운 부분을 휘저으면서 공기 중의 산소를 흡수하고 물로 돌아오면 물로 되돌립니다.이와 관련하여 패들휠 에어레이션은 부유면 에어레이터와 매우 유사하게 작동한다.

지표면 통기

지표면 통기는 물체의 바닥에서 기포를 방출하고 부력에 의해 기포가 상승하도록 합니다.확산 통기 시스템은 기포를 이용하여 물을 혼합할 뿐만 아니라 통기한다.기포의 배출로 인한 수분 변위는 혼합 작용을 일으키고 물과 기포 사이의 접촉으로 산소 전달을 [5]일으킵니다.

제트 에어레이션

지표면 아래 통기는 Venturi 원리에 따라 공기를 흡입하고 액체에 공기를 주입하는 제트 에어레이터를 사용하여 달성할 수 있습니다.

거친 기포 통기

거친 기포 통기는 지상 공기 [6]압축기에서 공기를 펌핑하는 지표면 통기의 한 종류입니다.호스를 통해 수역 바닥에 배치된 유닛으로 이동합니다.이 장치는 물과 접촉하면 산소를 방출하는 거친 거품(지름 [7]2mm 이상)을 배출하여 호수의 성층층이 혼합되는 원인이 되기도 합니다.시스템에서 큰 기포가 방출되면 물의 난류가 발생하여 [5]물이 혼합됩니다.다른 통기 기술에 비해 거친 기포 통기는 산소 전달에 매우 비효율적입니다.이는 거품의 [5]지름이 크고 집합 표면적이 상대적으로 작기 때문입니다.

미세 기포 통기

미세 기포 통기는 기포의 집합 표면적이 크기 때문에 산소 전달 측면에서 효율적인 통기 기술입니다.

미세한 기포 통기는 산소를 수체로 전달하는 효율적인 방법입니다.해안의 컴프레서는 수중 통기 장치에 연결된 호스를 통해 공기를 펌프합니다.유닛에는 다수의 디퓨저가 장착되어 있습니다.이러한 확산기는 유리 결합 실리카, 다공질 세라믹 플라스틱, PVC 또는 EPDM([4]에틸렌 프로필렌 디엔 모노머) 고무로 만든 다공질 막으로 구성된 디스크, 플레이트, 튜브 또는 호스 형태로 제공됩니다.디퓨저 막을 통해 펌프된 공기가 물 속으로 방출됩니다.이 거품들은 미세한 거품이라고 알려져 있다.EPA는 미세한 기포를 직경 [7]2mm 미만의 기포로 정의하고 있습니다.이러한 유형의 통기량은 산소 전달 효율(OTE)이 매우 높으며 때로는 15파운드/(마력 * 시간)까지 높습니다(9.1kg/(킬로와트 * 시간)).[4]확산 공기 통기는 평균적으로 약 2-4cfm(분당 입방피트)의 공기 확산(분당 56.6-113.3리터)이지만 일부는 1cfm(28.3L/min) 또는 10cfm(283L/min)의 높은 수준에서 작동합니다.

미세한 기포 확산 통기는 기포의 표면적을 최대화할 수 있으며, 따라서 기포당 더 많은 산소를 물로 전달할 수 있습니다.또한 작은 기포는 표면에 도달하는 데 더 많은 시간이 걸리기 때문에 표면적이 극대화될 뿐만 아니라 각 기포가 물 속에서 보내는 시간도 증가하여 더 많은 산소를 물로 옮길 수 있습니다.일반적으로 기포가 작고 방출점이 깊을수록 산소 전달 [8]속도가 높아집니다.

미세 기포 통기의 단점 중 하나는 세라믹 확산기의 막이 막힐 수 있으며 최적의 효율로 작동하기 위해 세척해야 한다는 것입니다.또한 그들은 혼합하는 능력뿐만 아니라 거친 기포 [4]통기와 같은 다른 통기 기술도 가지고 있지 않습니다.

호수 파괴

(레이크 디계층화 참조)

순환기는 일반적으로 연못이나 호수를 혼합하여 열 층화를 줄이는 데 사용됩니다.순환된 물이 지표면에 도달하면 공기-물 인터페이스가 산소를 호수 물에 쉽게 전달할 수 있습니다.

천연자원 및 환경관리자들은 오랫동안 [2][9]호수의 열적 성층화로 인한 문제로 어려움을 겪어왔다.물고기의 멸종은 열구배, 정체, 얼음 [10]덮개와 직접적으로 관련되어 있습니다.플랑크톤의 과도한 성장은 호수의 오락적 이용과 호수 [11]물의 상업적 이용을 제한할 수 있다.호수의 열층화가 심하면 식수의 품질에도 악영향을 [12][13]미칠 수 있다.어업 관리자의 경우, 호수 내 어류의 공간 분포는 종종 열적 성층에 의해 부정적인 영향을 받으며, 어떤 경우에는 간접적으로 레크리에이션에 중요한 [10]어류의 대량 폐사를 야기할 수 있다.

이러한 호수 관리 문제의 심각성을 줄이기 위해 일반적으로 사용되는 도구 중 하나는 [2]통기를 통해 열 성층화를 제거하거나 줄이는 것입니다.열적 성층화를 줄이거나 제거하기 위해 많은 종류의 통기 장치가 사용되어 왔습니다.에어레이션은 만병통치약으로 [9]증명된 적은 거의 없지만 어느 정도 성공을 거두었다.

산소화 바지선

폭우가 내리는 동안, 런던의 하수관로는 템즈 강으로 흘러들어 용존 산소 수치가 곤두박질치고 그것이 지원하는 [14]종들을 위협한다.현재 115종의 물고기와 수백 종의 무척추동물, 식물,[14] 새들을 지원하는 강을 정화하기 위한 지속적인 전투의 일환으로, 두 척의 전용 선박인 산소 거룻배인 템즈 버블러와 템즈 바이탈리티가 산소 농도를 보충하기 위해 사용되고 있다.

Cardiff Bay 내 용존 산소 농도는 5 mg/L 이상으로 유지됩니다.압축 공기는 만 주변의 5개 지점에서 일련의 강철 강화 고무 파이프라인을 통해 퍼올려 만과 리버스 타프 및 엘리 바닥에 놓입니다.이것들은 약 800개의 디퓨저에 접속되어 있습니다.때때로 이것은 불충분하며 항만 당국은 맥테이 마린사가 만든 이동식 산소화 바지선을 사용하여 탱크에 저장된 액체 산소를 사용하고 있다.액체 산소는 전기적으로 가열된 기화기를 통과하고 가스는 만에서 펌핑되어 되돌아오는 물의 흐름에 주입됩니다.이 바지선은 최대 5톤의 산소를 [15]24시간 안에 용해시킬 수 있다.

체서피크 만의 복구에 도움이 되는 유사한 옵션이 제안되었다. 체서피크 만은 물을 깨끗하게 유지하는 데 책임이 있는 굴과 같은 여과식 생물의 부족이 주된 문제이다.역사적으로 베이의 굴 개체수는 수백억에 달했고,[citation needed] 그들은 며칠 만에 전체 베이 물량을 유통시켰습니다.오염, 질병, 과수확으로 인해 그들의 인구는 역사적 수준의 극히 일부에 불과하다.한때는 수 미터 동안 맑았던 물이 지금은 탁하고 침전물을 타고 있어서 웨이터는 무릎이 [citation needed]젖기 전에 발을 볼 수 없게 될 수도 있다.산소는 보통 광합성을 통해 물에 잠긴 수생 식물에 의해 공급되지만, 오염과 퇴적물은 식물 개체 수를 감소시키고, 용존 산소 수준을 감소시켜 에어로빅 수생 생물에게 부적합한 면적을 만들어 냅니다.공생 관계에서 식물은 수중 생물들이 증식하는 데 필요한 산소를 공급하고, 그 대가로 필터 공급기는 물을 깨끗하고 충분히 맑게 유지하여 식물이 햇빛에 충분히 접근할 수 있도록 합니다.연구원들은 수질을 개선하는 데 도움이 되는 해결책으로 인공적인 방법을 통한 산소화를 제안했다.저산소 수역의 통기는 매력적인 해결책으로 보이며 담수 연못과 작은 호수에서 여러 번 성공적으로 시도되었다.하지만 [16]강어귀만큼 큰 통기 프로젝트를 수행한 사람은 없다.

수처리 에어레이션

많은 수처리 과정은 생물학적 산화 과정을 지원하기 위해 다양한 형태의 통기를 사용한다.대표적인 것이 미세 또는 거친 기포 통기 또는 혼합액을 처리조 바닥에서 끌어올려 액체에 산소가 들어간 공기를 통해 배출하는 기계적 통기 원뿔을 사용할 수 있는 활성 슬러지다.

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레퍼런스

  1. ^ Cooke, G. Dennis; Welch, Eugene B.; Peterson, Spencer; Nichols, Stanley A., eds. (2005). Restoration and Management of Lakes and Reservoirs. Boca Raton, FL: CRC Press. p. 616. ISBN 9781566706254.
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  15. ^ "Dissolved Oxygen in Cardiff Bay". UK: Environment Agency. Archived from the original on 8 June 2009. Retrieved 7 October 2010.
  16. ^ The Scientific and Technical Advisory Committee (STAC) of the Chesapeake Bay Program. "Can Windmills Save the Bay?" (PDF). .chesapeake.org.