И. В. Проскуренко

 
 
ОКСИГЕНАТОРЫ 
Известно, что воздух является смесью газов, в которой содержится 21% кислорода. Если 
применить вместо воздуха технический кислород, в котором содержится около 95% кислорода, 
то в соответствии с уравнением 61 при давлении, равном атмосферному, равновесное насыще-
ние воды вырастет в 4,5 раза за счет увеличения парциального давления кислорода. С увеличе-
нием давления смеси газов Р произойдет дальнейший рост равновесного насыщения воды ки-
слородом. При содержании азота в смеси газов на уровне 5% его равновесное насыщение при 
117

---

атмосферном давлении снизится в 15,5 раз, что гарантирует его безопасную концентрацию в 
воде. 
В основу работы оксигенатора положен принцип насыщения воды техническим кислородом 
при атмосферном или повышенном давлении. Получение концентраций кислорода в воде, рав-
ных 500% и более от равновесного насыщения, не представляет технических трудностей. Верх-
ний предел насыщения кислородом ограничивается только соображениями целесообразности. 
Перенасыщение воды кислородом решает ряд практических задач рыбоводства. Благодаря 
применению кислорода достигнуты значительные успехи в деле транспортировки на дальние 
расстояния живой икры, молоди и товарной рыбы, а также других водных объектов. В замкну-
тых системах благодаря оксигенации достигаются значительные плотности посадки рыбы 100 - 
120 кг/м
3
, экономится энергия на циркуляцию воды, снижается расход свежей воды. 
Весьма перспективно использование оксигенаторов при выращивании рыбы в садках, раз-
мещенных в сбросных каналах электростанций. При повышении летних температур в канале до 
30 - 35 
о
С содержание кислорода в воде в ночные часы падает до 2 - 3 мг/л, что вызывает массо-
вую гибель рыбы. Избежать этого возможно путем оксигенации воды с использованием техни-
ческого кислорода. 
В настоящее время разработано несколько конструкций оксигенаторов, изучены возможности 
их использования в практике рыбоводства, накоплен опыт, позволяющий совершенствовать эти 
аппараты. Из всего многообразия конструкций требованиям индустриального рыбоводства 
наиболее полно отвечают оксигенаторы типа оросительных колонн (рис.38). Эти оксигенато-
ры представляют собой вертикальные герметичные емкости. В верхнюю часть емкости, заня-
тую газообразным кислородом, непрерывно подается вода, предназначенная для насыщения 
кислородом. Уровень равновесного насыщения воды кислородом в баллоне оксигенатора опре-
деляется суммой факторов: парциальным давлением кислорода в газовой подушке оксигенато-
ра, давлением внутри сосуда, температурой и соленостью воды. Фактическое насыщение воды 
кислородом на выходе из оксигенатора практически всегда ниже равновесного насыщения, так 
как для достижения равновесного насыщения требуется более длительное время пребывания 
воды в оксигенаторе, что нецелесообразно.
Рис.38. Схема оксигенатора в виде оросительной колонны. 
Количественное содержание кислорода в газовой подушке оксигенатора изменяется в про-
цессе функционирования. Если содержание кислорода в подаваемом в оксигенатор газе состав-
ляет 90 - 95%, то с течением времени содержание других газов в газовой подушке оксигенатора 
увеличивается, снижая тем самым парциальное давление кислорода. Другие газы, главным об-
разом азот, выделяются из проточной воды. Их выделение обусловлено все тем же законом 
Генри-Дальтона. Вода, насыщенная азотом и другими газами пропорционально их давлениям в 
атмосфере, попадает в емкость оксигенатора, где парциальное давление азота и других газов, 
118

---

кроме кислорода, незначительно. Разница парциальных давлений газа в воде и в газовой по-
душке создает условие для дегазации воды. Таким образом, происходит увеличение парциаль-
ного давления азота в газовой подушке оксигенатора. Периодический выпуск части газовой по-
душки с заменой ее техническим кислородом называется вентиляцией. Вентиляция способству-
ет поддержанию более высокого уровня концентрации кислорода в воде на выходе из оксигена-
тора. 
Конструкция оксигенатора в первую очередь предусматривает решение проблемы создания в 
емкости достаточной поверхности контакта между водой и газом и достаточного времени кон-
тактирования, чтобы при минимальных энергетических затратах получить требуемый уровень 
концентрации кислорода в воде. 
Проблема создания достаточного контакта между газом и водой решается тремя способами, 
1 Путем использования разветвленной контактной поверхности, создаваемой инертным ма-
териалом, загружаемым в емкость; 
2 Путем разделения потока воды на струи с помощью решеток с отверстиями. 
3 Создание поверхности контакта за счет пузырей кислорода, распыляемого в воде. 
Первый способ приемлем при чистой воде, исключающей выпадение осадка на контактной 
поверхности. Накопление осадка или грязи требует мероприятий по их удалению, что не всегда 
приемлемо в практике рыбоводства. 
При использовании второго способа создания контактной поверхности - газ/вода, накопле-
ние грязи и механических примесей не создает проблемы при эксплуатации, но в меньшей сте-
пени, чем в оксигенаторах с загрузкой инертным материалом. В оксигенаторах, построенных 
как струйные, процесс насыщения идет как за счет разделения потока на струи, так и за счет 
появления пузырей кислорода при падении струй на поверхность воды. 
Типовая схема системы водоснабжения рыбоводных бассейнов, с использованием оксигенатора 
конструкции И.В.Проскуренко, приведена на рис.39. Подача воды в оксигенатор осуществляет-
ся под избыточным давлением, создаваемым либо насосом, как на рис.39, либо с помощью на-
порной емкости. Избыточное давление в емкости оксигена-тора необходимо для повышения 
до необходимого уровня концентрации кислорода на выходе из оксигенатора. Сама конструк-
ция оксигенатора не создает значительного гидравлического сопротивления, поэтому на выходе 
из него устанавливается вентиль подпора ВП. 
Снижение концентрации кислорода в воде на выходе из оксигенатора достигается с помо-
щью отпирания вентиля обвода ВО, либо путем снижения давления в емкости оксигенатора при 
отпирании вентиля подпора ВП. 
Стабильность поддержания концентрации кислорода на выходе зависит от стабильности вы-
соты газовой подушки в баллоне оксигенатора. В процессе работы оксигенатора высота газовой 
прослойки непрерывно уменьшается за счет потребления кислорода водой. Стабильность гра-
ницы раздела газ/вода поддерживается автоматическим регулятором уровня РУ, который пе-
риодически открывает соленоидный вентиль СВ, установленный на трубопроводе подачи газо-
образного кислорода. 
119

---

Рис.39. Типовая схема включения оксигенатора: РУ - регулятор уровня; СВ - соленоидный 
вентиль; ВГ -вентиль выпуска газа; ВО -вентиль обвода; ВП -вентиль подпора. 
При открытом вентиле СВ порция кислорода поступает в емкость оксигенатора, снижая уро-
вень воды до уровня срабатывания регулятора, по сигналу которого закрывается соленоидный 
вентиль. Давление газообразного кислорода должно превышать давление, создаваемое в емко-
сти оксигенатора насосом, подающим воду. При использовании насосов с напором 20 м давле-
ние кислорода должно быть в пределах 0,3 - 0,4 МПа. 
В верхней части баллона оксигенатора устанавливается вентиль ВГ, используемый при за-
пуске оксигенатора и для его продувки в процессе работы. 
При стабильных условиях работы достаточно однократно запустить оксигенатор в действие и 
контролировать периодически концентрацию кислорода в бассейне. Работа оксигенатора авто-
матизирована. Нестабильность работы может быть вызвана внешними причинами: отсутствием 
или изменением протока воды, падением давления кислорода, захватом воздуха насосом. Воз-
дух, захваченный насосом, накапливаясь в оксигенаторе, снижает парциальное давление кисло-
рода, что способствует снижению концентрации кислорода на выходе. 
Подача в бассейны воды, пересыщенной кислородом, выполняется под поверхность воды. 
Это позволяет избежать нерациональных потерь кислорода из-за его диффузии в воздух. Вода в 
бассейне быстро перемешивается, нивелируя зоны с повышенной концентрацией кислорода. 
Использование оксигенаторов в рыбоводных хозяйствах связано с наличием источников тех-
нического кислорода, которые условно можно разделить на четыре категории: 
1 Внутрихозяйственные системы централизованного снабжения кислородом; 
2 Снабжение кислородом путем доставки его в баллонах и реципиентах; 
3 Снабжение жидким кислородом с последующей его газификацией в газификаторах на мес-
те использования; 
4 Получение газообразного кислорода на месте использования с помощью установок, рабо-
тающих по принципу молекулярного сита. 
Все четыре варианта получения технического кислорода нашли свое применение на практи-
ке. Выбор варианта зависит от технических условий проектирования рыбоводного хозяйства и, 
если существует выбор, от технико-экономической целесообразности. С точки зрения простоты 
обслуживания, надежности и безопасности на первом месте стоят установки с молекулярным