В данной статье представлена самодельная УЗВ рыбовода любителя из Огайо. Система функционировала с 2010 года в течение 3 лет до момента, когда потребовалась её модернизация.
Хозяйство включает 8 еврокубов для культивирования рыб объемом 1000 литров каждая. В пяти из них выращиваются взрослые особи Нильской тиляпии (Oreochromis Niloticus), в одной находятся гибриды самцы в возрасте 7 месяцев, и в двух — молодь.
Биофильтрами служат два 1000 литровых еврокуба.
Общеизвестно, что среда естественных болот существенно влияет на качество воды, проходящей через неё. Эти резервуары позволяют снизить концентрацию взвешенных частиц, растворенных органических веществ, кишечных бактерий и даже промышленных и сельскохозяйственных химических загрязнений. Отравление вредными компонентами грунтовых вод сильно снижается при прохождении болотной толщи. Этот естественный процесс очистки протекает в тропических и умеренных широтах.
За последние 20 лет естественная фильтрация в болотах привлекает особое внимание научного сообщества. Изначально, интерес был направлен на понимание физических, химических и биологических процессов, протекающих в болотах. Позднее, стартовали прикладные исследования, в которых изучалась способность искусственных болот работать в качестве очистных систем.
Оригинал статьи «New developments in recirculating aquaculture systems in Europe: A perspective on environmental sustainability» опубликован в 2010 году в журнале «Aquacultural Engineering» и является самым цитируемым материалом.
Создание устойчивой аквакультуры преследует две цели: обеспечение потребителя рыбой и сохранение природы в её первозданном виде. Последнее выполнимо лишь в условиях минимизации взаимодействия хозяйства с окружающей средой. Системы с рециркуляцией воды (УЗВ, СОВ) позволяют снизить использование воды и повысить усвоение кормов и качество утилизации отходов. Они делают интенсивное рыбоводство ориентированным на обеспечение экологической безопасности. В данной статье освещен европейский опыт создания систем с рециркуляцией воды (далее УЗВ) с позиции природоохранного пользования. Впервые показана специфика УЗВ в зависимости от страны и выращиваемого вида.
Анализ жизненного цикла продемонстрировал, что ключевыми компонентами УЗВ, которые оказывают влияние на экологическую обстановку, являются корма, отходы, объем производимой рыбы и энергия. В Европе отмечаются тенденции к улучшению технологических этапов работы систем с рециркуляцией воды и вторичному использованию питательных веществ за счет ведения интегрированных хозяйств. Эти пути развития повышают экологическую привлекательность УЗВ.
Многие педагоги хотели бы включить акванауку и/или аквакультуру в школьные образовательные программы. Это добавило бы в процесс обучения определенный практический элемент, который способствовал бы интегрированному изучению математики, естественных наук, а также ряда других дисциплин (см. таблицу №1). Например, в ходе изучения аквакультуры как вида хозяйственной деятельности, учащиеся могли бы подспудно изучать основы планирования, финансов, маркетинга и продаж. Историческое значение аквакультуры и ее потенциал, способный решить проблему пропитания для постоянно растущего населения планеты, определяет ее взаимосвязь с различными другими общественными науками. Педагоги, использующие аквакультивирующие системы на занятиях, считают, это помогает воплощать теоретические принципы в практике.
На аквакультивировании, в частности — при использовании установок замкнутого водоснабжения, можно строить устойчивый и эффективный бизнес. Следует отметить, что данный вид деятельности является особенно привлекательной сферой для многих людей. На самом деле, определить, в чем именно состоит эта мистическая привлекательность, довольно сложно, поскольку это зависит не от одного, а от нескольких факторов. К ним можно отнести отсутствие глубокого понимания аквакультуры как таковой, примитивное представление о ней как о науке или виде искусства, романтическое видение озер и океанов, взгляд на нее как на источник прибыли, и многое другое. По какой-то причине, понятия «аквакультивирование», «рыбная ферма», «разведение моллюсков» и т. д., вызывают у людей непреодолимое желание работать и инвестировать в аквакультуру, в то время как вряд ли они стали бы инвестировать в какое-нибудь рядовое промышленное или сельскохозяйственное предприятие с таким же бизнес-планом, чья деятельность не связана с аквакультивированием.
В системах культивирования не весь органический углерод, находящийся в составе кормов, легкодоступен для гетеротрофных бактерий. Субъекты аквакультуры должны контролировать вид углерода, отношение углерода к азоту в составе кормов, удаление твёрдых частиц, а также утилизацию органического углерода. Это позволит управлять путями удаления низкомолекулярных азотсодержащих соединений из воды.
Данный обзор посвящен рассмотрению современных цилиндрических бассейнов для выращивания рыбы с точки зрения улучшения их эксплуатации, снижения стоимости и повышения продуктивности. Приводятся возможные механизмы и проектировочные решения для создания узлов поступления и оттока воды, систем контроля органических загрязнений, зарыбления и сортировки для крупных цилиндрических бассейнов. Хотя обсуждение ограничено проектированием бассейна, оно касается любой проточной системы или УЗВ.
Доступность растворенного кислорода (РК) обычно является главным фактором, который ограничивает возможность увеличения плотности посадки в замкнутой системе водоснабжения. Измерение его концентрации проводится различными методами (подробнее). Использование только аэрации для обеспечения кислорода позволяет поддерживать плотность посадки 40 кг/м3. Однако внесение чистого кислорода с помощью оборудования эффективной подачи газа повышает плотность посадки до 120 кг/м3. В расчет берется разница концентрации растворенного кислорода на входе емкости культивирования (10 мг/л при аэрации или 18 мг/л подача чистого кислорода) и на выходе системы. Например, при концентрации растворенного кислорода на выходе 6 мг/л для дыхания рыбы доступно лишь 4 мг/л при аэрации (10 мг/л — 6 мг/л) и 12 мг/л при подачи чистого кислорода (18 мг/л — 6 мг/л). Таким образом, плотность посадки может возрасти с 40 кг/м3 до 120 кг/м3. Интересно, что концентрация побочных продуктов (твердого осадка) при возрастании плотности зарыбления также возрастает. Поэтому необходимо более эффективное их удаление, например, использование микросетчатого фильтра.
Целью данного обзора является представление читателю плана, согласно которому он сможет самостоятельно сориентироваться при проектировании замкнутых систем водоснабжения. Особое внимание стоит обратить на мелкие компоненты, на то, каким образом они соединяются друг с другом, учитывая, что это не просто сумма элементов. Хотя обычно дорогостоящие компоненты являются наиболее эффективными, не исключается множество решений по проектированию «операционной единицы». Некоторые из них работают лучше при больших объемах производства, другие при малых, хотя и применимы в любой системе. Выбор всегда остается за владельцем и зависит от инженерного расчета, доступных деталей и географического местонахождения. Не следует забывать ещё одно правило: «все гениальное просто». В слишком запутанных сложных системах могут наблюдаться большие потери рыбы.
В настоящее время все большей популярностью пользуется метод объединенного разведения рыбы и растений в системе с оборотным водоснабжением без использования почвы, названный аквапоникой.
Данные комплексы предназначены для разведения большого количества рыбы в относительно небольшом объеме воды, благодаря ее последующей обработке, позволяющей очистить воду от токсичных отходов, а затем вновь многократно использовать в установке замкнутого водоснабжения (УЗВ). В ходе многократного оборотного использования воды накапливаются нетоксичные питательные и органические вещества. Эти побочные продукты обмена веществ не потребуется утилизировать в отходы, потому что они направляются на выращивание вторичных культур, представляющих экономическую ценность или каким-либо образом способствующих разведению основной продукции – рыбы. Системы, в которых выращиваются дополнительные культуры за счет использования отходов производства первичной продукции, называют интегрированными системами. Если вторичными культурами являются водные или наземные растения, выращиваемые одновременно с рыбой, такие интегрированные системы называются системами аквапоники.