Nedostatek kyslíku rozpuštěného ve vodě je hlavní příčinou úhynu ryb. Navíc to platí jak pro zimu, tak pro léto. Spolu s nemocemi nedostatek kyslíku často anuluje veškeré snahy o zdravý chov ryb v nádrži. Právě s ohledem na koncentraci rozpuštěného kyslíku lze jednoznačně říci: při nízkém obsahu kyslíku v nádrži nelze dosáhnout biologické rovnováhy v jezírku.
Různé druhy ryb mají různé požadované prahové koncentrace kyslíku. Uvedeme údaje pro různé druhy ryb, hodnoty jsou uvedeny v mg O2 na 1 litr. Nádrž.
Kapr – 1,0-1,43; Karas – 0,1-0,13; Plotice – 0,1-0,43 Lín – 0,43-0,14
Jeseter – 1,43-1,85; Sevruga 1,86-2,43; Sterlet – 3,43
Pstruh – 1,86-2,57 (při 10 stupních C); Mláďata lososa – 1,14 – 1,86
Roční okoun – 0,71-1,43; Candát – 0,57-0,86
Při chovu ryb v rybnících se však nelze spoléhat na prahové hodnoty kyslíku, protože Stav ryb na prahové hladině kyslíku je stavem silného stresu, který předchází smrti. Snížení obsahu kyslíku, dokonce až na 50% nasycení, může snížit spotřebu potravy a rychlost růstu mladých ryb za jiných příznivých podmínek. Mezi fyzickou aktivitou ryb a nasycením vody kyslíkem existuje určitý dobře definovaný vztah. U jeseterů, okounů a lososů leží rozsah potřeby kyslíku mezi 50 a 90 % normální saturace. Jinými slovy, pokud je rozpuštěný kyslík ve vodě pod touto úrovní, ryby nemohou být vysoce aktivní. Na základě toho lze doporučit udržovat obsah kyslíku ve vodě blízko úplného nasycení 90-100% (nebo 12-13 mg/l v zimě a 6-8 mg/l v létě).
Problém nedostatku kyslíku ve vodě mohou vyřešit provzdušňovače – zařízení, která obohacují vodu kyslíkem. Dnes jsou nejrozšířenější čtyři typy provzdušňovačů: gravitační, povrchové, difúzní a turbínové a také kombinované. Existují také sprejové, ejektorové a provzdušňovače ve tvaru U. Výběr perlátoru a výpočet jeho účinnosti je poměrně komplikovaný. Například pro výpočet lopatkového provzdušňovače se navrhuje následující rovnice:
KHK=7,42*107(N)[(d/D)0,86 (Wf/D)0,18(h/D)-0,28 (Re)0,70(Fr)-0,19]* ,
kde KNK je celkový koeficient nasycení kyslíkem, s-1;N je frekvence otáčení bubnu, otáčky za sekundu; d – hloubka ponoření čepele, patky; D-průměr oběžného kola, patky; h je hloubka vody v bazénu, nohy; Wf – šířka čepele, patky; Re- Reynoldsovo číslo NeND2/m1; Fr – Froudeho číslo NeDN2/g; Ne-koeficient setrvačnosti podle druhého Newtonova zákona, lbf *s2/(lb mass *ft); m1 – absolutní viskozita kapaliny, lbf*s/ft2; g – gravitační zrychlení, libra síla/libra hmotnost (F. Wheaton, 1985, s. 505).
* Vzorec je empirický, proto jsou všechny veličiny v něm obsažené uvedeny v anglické soustavě jednotek. Vzorce pro výpočet provzdušňovačů různých typů se mohou lišit.
Kromě proměnných uvedených v rovnici je účinnost provzdušňování ovlivněna stupněm nasycení vody kyslíkem. Bylo tedy zjištěno, že poté, co obsah kyslíku přesáhne 70% nasycení, účinnost provzdušňovačů rychle klesá a jejich použití se stává nepraktickým.
Následující obrázky poskytují představu o úrovni spotřeby energie na provzdušňování. V závislosti na typu perlátoru a dalších podmínkách vyžaduje zavedení 1 kg kyslíku do vody výdaje od 10,4 do 103 kWh.
Existuje několik přístupů k určení počtu a výkonu povrchových provzdušňovačů. Jedna z možností je uvedena níže.
1. Určete potřebu kyslíku ve vodním ekosystému s přihlédnutím k biochemické spotřebě kyslíku vody při dané teplotě, spotřebě kyslíku půdou, spotřebě kyslíku rybami a vodními rostlinami. Tento výpočet je nejdůležitější a nejsložitější, protože je spojen s potřebou provést řadu laboratorních a terénních studií. Právě výsledky těchto měření tvoří základ pro stanovení potřeby kyslíku v jezírku a přímo ovlivňují výběr provzdušňovačů.
2. Určete Kla – celkový koeficient přechodu kyslíku, h-1; proveďte korekci teploty pomocí následující rovnice: (Kla)t= (Kla)20 C(t-20), kde Kla je rychlost přenosu kyslíku při teplotě t; (Kla) 20 je rychlost přenosu kyslíku při a teplota 20 °C; C – konstanta rovna 0.
3. Určete a z hodnoty Kla pro čistou a rybniční vodu za podobných podmínek.
4. Určete budoucí gradient koncentrace kyslíku při provozu provzdušňovače.
5. Určete rychlost přechodu kyslíku do vody za 1 hodinu: PC = Kla (Cs-C) V 106
kde Kla je celkový koeficient přechodu kyslíku, h-1; Cs – nasycení jezírkové vody kyslíkem za daných podmínek, mg/l; C – koncentrace kyslíku při provozu provzdušňovače, mg/l; V je objem provzdušněné vody, l.
6. Vydělením potřeby kyslíku rychlostí nasycení kyslíkem za 1 kW*h pro daný typ perlátoru se určí celkový příkon perlátoru potřebný k nasycení vody kyslíkem.
7. Vydělením celkového příkonu výkonem perlátoru tohoto typu určete počet perlátorů potřebných k provozu.
8. Provzdušňovače jsou umístěny rovnoměrně po ploše nádrže.
Ve skutečnosti může být metoda výpočtu mnohem jednodušší, protože všichni seriózní výrobci provzdušňovačů obvykle poskytují údaje o výkonu kyslíku svých provzdušňovačů. První bod, který hovoří o nutnosti určit spotřebu kyslíku v zásobníku, se ve všech výpočtech nemění. Právě na správnosti těchto prvotních výpočtů závisí úspěch či neúspěch při výběru perlátoru.
Jak je z výše uvedeného patrné, existují některé zásadní potíže se zajištěním optimálních kyslíkových podmínek v rybnících. Na jednu stranu je nutné usilovat o obsah kyslíku 80-90% nasycení a vyšší, na druhou stranu po 70% nasycení účinnost perlátorů výrazně klesá. Řešením této situace je buď použití výkonnějších provzdušňovačů, které samozřejmě případný nedostatek kyslíku pokryjí, nebo použití čistého kyslíku. V posledních letech se rozšířily oxygenátory – zařízení, ve kterých je voda v přímém kontaktu s čistým kyslíkem a z nichž se kyslík může uvolňovat pouze rozpuštěním ve vodě. Míra využití kyslíku v takových zařízeních dosahuje 90 % nebo více a spotřeba energie je řádově nižší než u běžných provzdušňovačů.
Významným problémem nádrží, ve kterých je nedostatek kyslíku, je tvorba mrtvých zón. Nedostatek kyslíku je zřídka zaznamenán v celém zásobníku. Úhynem nejvíce trpí ryby v izolovaných oblastech. Provzdušňovač pracující na jezírku se složitým tvarem může jednu jeho část nasytit kyslíkem, zatímco v jiných částech jezírka bude kyslík nedostatek. Aby k tomu nedocházelo, používají se provzdušňovače, které tvoří mohutný proud provzdušněné vody, tzv. perlátory – formovače proudění. Kromě provzdušňování zajišťují promíchávání vody a vytvářejí stálý průtok v jezírku, čímž zabraňují vzniku stojatých zón.
