Beschreibung

Der Lake Rosemound ist ein Süßwassersee in der Nähe von St. Francisville, Louisiana. Es handelt sich um einen tiefen, unregelmäßig geformten See, der durch eine Brücke auf der Lindsey Lane in zwei Becken unterteilt ist. Jedes Becken ist etwa 65 bis 70 Acres groß und weist mehrere „Finger“ bzw. schmalere Buchten und Einschnitte auf. Eine Luftaufnahme ist in Abb. 1 unten zu sehen.

Themen

Der See leidet seit jeher unter schlechter Wasserqualität und Problemen mit Wasserunkräutern. Im Frühjahr 2019 wurde beschlossen, im Hauptbereich des unteren Beckens RobustAire™-Diffusionsbelüftungssysteme zu installieren. Sollten die Ergebnisse positiv ausfallen, wird 2020 das obere Becken in Angriff genommen. Der Hauptbereich des unteren Beckens ist etwa 31 Acres groß und weist über die gesamte Fläche hinweg eine Tiefe von 20 bis 25 Fuß auf.

Projektziele

Ziel des Projekts war es, die Schichtung zu beseitigen, um im gesamten Wassersäule einheitliche Sauerstoff- und Temperaturwerte zu schaffen, sowie den Gehalt an gelöstem Sauerstoff am Grund des Sees zu erhöhen, um die biologische Funktion zu verbessern. Das Verfahren zur vollständigen Durchmischung der Wassersäule mithilfe der Diffusionsbelüftungstechnik hat sich als wirksam erwiesen, um beide Projektziele zu erreichen, wurde jedoch aus budgetären Gründen angepasst.

Lösung

RobustAire Im Hauptbereich des unteren Beckens wurden RA4-XL-Systeme installiert (Standorte siehe Abb. 2). Das geschätzte Wasservolumen in dem betreffenden Bereich beträgt 182 Millionen Gallonen. Bei Verwendung der XL-Systeme mit einem 3/4-HP-Kompressor erhält jeder Diffusor etwa 3,5 CFM Luft bei 15 psi. Jeder Diffusor wurde in einer Wassertiefe von 15 bis 20 Fuß positioniert.

Bei einem angenommenen Luftdurchsatz von 3,5 CFM pro Diffusor und einer Betriebstiefe von 18’ erzeugt jeder Diffusor einen Wasserdurchfluss von 9.407.689 Gallonen pro Tag. Daraus ergibt sich eine Gesamtdurchflussrate des Systems von 75.261.512 Gallonen pro 24 Stunden. Dies führt in dem behandelten Bereich zu einer Umwälzrate von einer vollständigen Umwälzung alle Stunden (eine weniger intensive Durchmischung als in den meisten Anlagen empfohlen, die jedoch aus budgetären Gründen angepasst wurde).

Ergebnisse

An sechs verschiedenen Standorten wurden Daten zu Temperatur und Sauerstoffgehalt vor der Inbetriebnahme der Belüftungsanlage sowie 20 Minuten nach der ersten Inbetriebnahme der RA4XL-Systeme erfasst. Die Daten sind in Abb. 3 dargestellt. Wie die Daten zeigen, gab es an jedem Teststandort vor Beginn der Belüftung erhebliche Unterschiede bei Temperatur und Sauerstoffgehalt zwischen der Oberfläche und dem Gewässergrund.  Das Oberflächenwasser war deutlich wärmer und wies sehr hohe Sauerstoffgehalte auf, während das Bodenwasser deutlich kühler war und nur minimale Sauerstoffgehalte aufwies, die meist weit unter dem Schwellenwert für eine gesunde aquatische Umwelt lagen (typischerweise 5 ppm).

Bereits nach 20 Minuten Betrieb begannen die Oberflächentemperaturen zu sinken, während die Temperaturen am Grund leicht anzusteigen begannen. Die auffälligste Veränderung zeigte sich jedoch bei den DO-Werten. Die Menge an gelöstem Sauerstoff am Grund stieg schnell an, während der DO-Gehalt an der Oberfläche leicht abnahm.

Die tatsächlichen Ergebnisse waren insofern nicht überraschend, als sich die diffuse Bodenbelüftung bereits als hervorragende Methode erwiesen hat, um tiefe, große Gewässer durchzumischen und eine gleichmäßigere thermische und chemische Durchmischung des Wassers zu erzielen. Beeindruckend war jedoch, wie schnell die Sauerstoffkonzentrationen am Gewässergrund anstiegen. An Messstelle 6 stieg der Sauerstoffgehalt in nur 20 Minuten von weniger als 1 ppm auf fast 6 ppm an. Das ist eine beachtliche Leistung.

Nächste Schritte

Im weiteren Verlauf des Jahres 2019 werden erneut Messungen rund um den belüfteten Bereich im unteren Becken sowie in den unbelüfteten Ausläufern des unteren Beckens und im unbelüfteten Bereich des oberen Beckens durchgeführt, um die Wirksamkeit der RobustAire-Systeme zu vergleichen. Es wird erwartet, dass sich die Sauerstoff- und Temperaturwerte im belüfteten Bereich ausgleichen und der Sauerstoffgehalt in der gesamten Wassersäule bei über 5 ppm liegen wird.  Die nicht belüfteten Bereiche des Sees werden aufgrund der schlechten Durchmischung höchstwahrscheinlich höhere Oberflächentemperaturen und niedrigere Bodentemperaturen aufweisen als der belüftete Abschnitt. Es wird außerdem erwartet, dass die DO-Werte an der Oberfläche in den nicht belüfteten Bereichen zwar über 5 ppm liegen mögen, die DO-Werte am Grund jedoch höchstwahrscheinlich unter 2 ppm und möglicherweise sogar unter 1 ppm liegen werden.

Kontaktieren Sie uns Erfahren Sie mehr über unsere RobustAire-Systeme und darüber, wie diese den Sauerstoffgehalt in Ihrer Anwendung erhöhen können.