Компоненты УЗВ. Рыбоводные бассейны

Условия в рыбоводных бассейнах – как качество воды, так и конструкция бассейнов – должны соответствовать потребностям рыб. Правильный выбор конструкции бассейнов, то есть размера, формы, глубины, способности воды к самоочищению и т.д., может иметь значительное влияние на эффективность выращивания объектов рыбоводства.

Если рыбы ведут донный образ жизни, наиболее важной является площадь поверхности, а глубина воды и скорость течения могут быть снижены (тюрбо, морской язык или другие камбалообразные), тогда как для пелагических видов, например, лососевых, больший объем воды является более благоприятным, и эффективность их выращивания бывает выше при большей скорости течения воды. В круглом бассейне или квадратном бассейне со срезанными углами, вследствие гидравлических закономерностей и гравитационных сил, время пребывания органических частиц является относительно коротким, порядка нескольких минут, и зависит от размера бассейна. Весь водяной столб в бассейне вращается вокруг центра. Вертикальный водозабор с установкой для горизонтального регулирования является эффективным средством для контроля течения в подобных бассейнах. В прямоугольном бассейне не могут быть созданы гравитационные силы для обеспечения течения, а гидравлика не оказывает положительного влияния на удаление частиц. С другой стороны, если рыбоводный бассейн эффективно зарыблен, способность бассейна данного типа к самоочищению зависит в большей мере от активности рыб, чем от конструкции бассейна. Во всех типах бассейнов уклон дна не влияет на способность к самоочищению, но при спуске бассейна он помогает полностью спустить воду.

По сравнению с прямоугольными, круглые бассейны занимают много места, что повышает стоимость строительства здания. Срезав углы квадратного бассейна, мы получим восьмиугольную форму, лучше использующую пространство, чем круглые бассейны, но одновременно обеспечивающую те же положительные гидравлические эффекты. Важно отметить, что при постройке крупных бассейнов предпочтение всегда отдается круглой форме, поскольку она является наиболее прочной конструкцией, а также наиболее дешевым способом сооружения емкостей для рыбы. Тип бассейнов, занимающий промежуточное место между круглыми и прямоугольными, так называемый овальный бассейн, также совмещает способность к самоочищению круглых бассейнов и эффективное использование пространства, типичное для прямоугольных.

Однако на практике данный тип бассейнов используется редко, предположительно потому, что его установка требует дополнительной работы и новых методов управления.

Контроль и регуляция уровней кислорода в круглых бассейнах или других подобных конструкциях осуществляются относительно просто, поскольку водяной столб постоянно перемешивается, вследствие чего содержание кислорода является практически одинаковым во всем бассейне. Это означает, что очень легко, в зависимости от ситуации, повысить или понизить уровень кислорода в бассейне, поскольку воздействия добавленного кислорода почти сразу будут зарегистрированы оксиметром в бассейне. С другой стороны, в прямоугольных бассейнах содержание кислорода всегда выше у водозабора и ниже у водостока, что обеспечивает различные условия, в зависимости от того, где плавают рыбы. Оксиметр для измерения содержания кислорода в воде всегда должен размещаться в зоне с наиболее низким содержанием кислорода, которая в прямоугольных бассейнах находится вблизи водостока. Этот градиент кислорода вниз по течению затрудняет регуляцию кислорода, поскольку время между повышением или понижением уровня кислорода у водозабора и его регистрацией у водостока может составлять до одного часа. Данная ситуация может привести к постоянному повышению и понижению концентрации кислорода, вместо небольших колебаний вокруг заданного уровня.

Водостоки бассейнов должны быть сконструированы так, чтобы они обеспечивали оптимальное удаление частиц отходов, и должны снабжаться решетками с подходящим размером отверстий. Удаление погибших рыб во время ежедневного обслуживания также должно быть простым. Бассейны могут быть снабжены сигнализацией понижения уровня воды, оксиметрами для контроля уровня кислорода и сигнализацией его понижения, а также аварийной оксигенацией.

Рис. 1.3. Преимущества бассейнов различных конструкции.

 

Рис. 1.4. Пример восьмиугольной конструкции бассейнов УЗВ.

 

Механическая фильтрация

Как показывает опыт, механическая фильтрация воды, вытекающей из рыбоводных бассейнов, является единственным практичным методом удаления органических отходов.

Сегодня почти все хозяйства, использующие УЗВ, фильтруют воду, вытекающую из бассейнов, с помощью так называемого «микросита», снабженного фильтровальной тканью с размером пор 40 – 100 микрон. Барабанный фильтр, несомненно, является наиболее широко используемым типом микросит. Его конструкция обеспечивает мягкое удаление частиц.

Рис. 1.5. Барабанный фильтр

 

Функционирование барабанного фильтра:

1. Фильтруемая вода поступает в барабан.

2. Вода профильтровывается через фильтровальные элементы барабана. Движущей силой фильтрации является разница уровней воды внутри и вне барабана.

3. Твердые частицы задерживаются на фильтровальных элементах и поднимаются к зоне обратной промывки вследствие вращения фильтра.

4. Вода распыляется из промывочных форсунок, расположенных с внешней стороны фильтровальных элементов. Удаленное органическое вещество вымывается из фильтровальных элементов на шламовый поддон.

5. Шлам вытекает самотеком вместе с водой из фильтра и удаляется из рыбного хозяйства для внешней очистки сточной воды.

Фильтрация с использованием микросит имеет следующие преимущества:

• снижение органической нагрузки биофильтра,

• повышение прозрачности воды вследствие удаления из нее органических частиц,

• улучшение условий нитрификации, поскольку биофильтр не забивается,

• стабилизирующее воздействие на процессы биофильтрации.

 

Биологическая очистка

Механический фильтр не удаляет все органические вещества, самые мелкие частицы проходят сквозь него так же, как и растворенные вещества, такие как фосфат или азот. Фосфат является инертным веществом без токсичных эффектов, но азот в форме свободного аммиака (NH₃) токсичен и должен быть преобразован в биофильтре в безвредный нитрат. Разложение органического вещества и аммиака является биологическим процессом, осуществляющимся бактериями в биофильтре. Гетеротрофные бактерии окисляют органическое вещество, потребляя кислород и производя углекислый газ, аммиак и шлам. Нитрифицирующие бактерии преобразуют аммиак в нитрит, а затем в нитрат. Эффективность биофильтрации зависит, главным образом, от следующих факторов:

• Температура воды в системе.

• Уровень pH в системе Для достижения приемлемой скорости нитрификации температура воды должна быть в пределах 10 – 35°C (оптимально около 30°C), a уровень pH – между 7 и 8. Температура воды чаще всего зависит от выращиваемого вида и, соответственно, устанавливается не так, чтобы обеспечить наиболее оптимальную скорость нитрификации, а для обеспечения оптимальных уровней роста рыбы. Тем не менее, важно регулировать pH согласно эффективности биофильтра, поскольку малые значения pH снижают эффективность биофильтрации. Таким образом, для достижения высокой скорости бактериальной нитрификации pH должен удерживаться выше 7. С другой стороны, более высокий pH приводит к постоянно растущему количеству свободного аммиака (NH₃), что увеличивает токсичный эффект. Итак, необходимо найти равновесие между этими двумя противоположными целями регулирования pH. Рекомендуемая точка находится между pH 7, 0 и pH 7, 5. Значение pH в водоочистной системе определяется следующими основными факторами:

• углекислый газ (CO₂), выделенный рыбами и за счет биологической активности в биофильтре,

• кислота, выделенная в ходе процесса нитрификации.

CO₂ удаляется с помощью аэрации воды, причем на данном этапе также происходит дегазация. Этот процесс может осуществляться различными способами, как описано далее в настоящей главе. В процессе нитрификации образуется кислота (H⁺), понижающая уровень pH. Стабилизация pH требует добавления какого-либо основания. С этой целью к воде добавляется известь, гидроксид натрия или другое основание. Рыбы выделяют смесь аммиака и аммония (общий аммонийный азот (TAN) = аммоний (NH₄⁺) + аммиак (NH₃)); основную часть этих выделений составляет аммиак. Однако количество аммиака в воде зависит от значения pH, как видно по рисунку 6, показывающему равновесие между аммиаком (NH₃) и аммонием (NH₄⁺). Как правило, аммиак токсичен для рыб в концентрациях выше 0, 02 мг/л. Рисунок показывает максимальные допустимые концентрации TAN, при которых уровень аммиака остается ниже 0, 02 мг/л. Хотя более низкие значения pH сводят к минимуму опасность превышения токсичного уровня аммиака 0, 02 мг/л, для большей эффективности работы биофильтра рыбоводам рекомендуется достичь, как минимум, уровня pH = 7. Как видно по иллюстрации, в таком случае общая допустимая концентрация TAN значительно снижается. Нитрит (NO₂^–) образуется на промежуточном этапе процесса нитрификации и токсичен для рыб в концентрациях выше 2 мг/л.

Рис. 1.6. Равновесие между аммиаком (NH₃) и аммонием (NH₄⁺) при температуре 20°С. При знаниях ниже 7 токсичный аммиак отсутствует, но, по мере увеличения рН, его уровень быстро растет.

 

Если рыбы, содержащиеся в УЗВ, хватают воздух, не смотря на подходящую концентрацию кислорода, причиной может быть высокая концентрация нитрита. При высоких концентрациях нитрит попадает через жабры в кровь рыб, где препятствует поглощению кислорода. Если добавить вводу соль, даже при такой низкой концентрации, как 0, 3‰, поглощение нитрита блокируется. Нитрат является конечным продуктом процесса нитрификации и, хотя и считается безвредным, кажется, что его высокие уровни (выше чем 100 мг/л) отрицательно сказываются на росте и эффективности кормления. Если подпитка свежей водой в системе минимальна, нитрат накапливается и может достичь непозволительно высоких уровней. Одним из методов предотвращения его аккумуляции является увеличение обмена свежей воды, посредством которого высокая концентрация разбавляется до более низкого и безвредного уровня. С другой стороны, основной идеей в рециркуляции является экономия воды. В некоторых случаях она является важнейшей целью. В таких условиях концентрация нитрата может быть снижена путем денитрификации. В нормальных условиях потребление воды, превышающее 300 литров на килограмм использованного корма, является достаточным, чтобы разбавить нитрат. Если используется меньше чем 300 литров воды на килограмм внесенного корма, стоит рассмотреть возможность использования денитрификации. Наиболее распространенные денитрифицирующие бактерии – Pseudomonas. Денитрификация – это анаэробный (протекающий без кислорода) процесс, восстанавливающий нитрат до атмосферного азота. По сути, этот процесс удаляет азот из воды в атмосферу, тем самым снижая нагрузку азота на окружающую среду. Для процесса необходим источник органики (углерода), например, древесный спирт (метанол), который может быть добавлен в денитрификационную камеру. На практике денитрификация каждого килограмма нитрата (NO₃–N) требует 2, 5 кг метанола.

Денитрификационная камера чаще всего бывает снабжена заполнителем для биофильтрации с проектным временем пребывания 2 – 4 часа. Расход воды должен контролироваться так, чтобы концентрация кислорода у водостока составляла около 1мг/л. Если содержание кислорода полностью истощается, начинает производиться в больших количествах сероводород (H₂S), являющийся исключительно токсичным для рыб, а также дурнопахнущим (запах тухлых яиц). В итоге производятся большие объемы шлама, ввиду чего необходима обратная промывка блока, которая производится, как правило, раз в неделю. В биофильтрах обычно используется пластмассовый заполнитель с большой площадью поверхности на единицу объема биофильтра. Бактерии растут на заполнителе, образуя тонкую пленку и, таким образом, занимая очень большую площадь. В хорошо спроектированном биофильтре площадь поверхности на единицу объема должна быть как можно больше, однако биофильтр не должен быть наполнен слишком плотно, чтобы не забиться органическим веществом в процессе эксплуатации. Поэтому важно иметь высокий процент свободного пространства, через которое может протекать вода, а также хорошее течение через биофильтр и подходящую процедуру обратной промывки. Подобные процедуры обратной промывки должны применяться через подходящие промежутки времени – раз в неделю или месяц, в зависимости от нагрузки на фильтр. Сжатый воздух используется для создания в фильтре турбуленции, отрывающей органический материал от наполнителя. Во время промывки вода отключается от биофильтра. Грязная вода сливается из биофильтра и удаляется перед его повторным подключением к системе. Биофильтры УЗВ могут быть спроектированы как фильтры с плавающей или неподвижной загрузкой. Все биофильтры, используемые сегодня в рециркуляции, при эксплуатации полностью погружены в воду. В фильтрах с неподвижной загрузкой пластмассовый заполнитель закреплен и не движется. Вода протекает через него ламинарным потоком и соприкасается с бактериальной пленкой.

В фильтрах с плавающей загрузкой пластмассовый заполнитель движется в воде, находящейся внутри биофильтра, за счет течения, созданного нагнетаемым внутрь воздухом. Из-за постоянного движения заполнителя фильтры с плавающей загрузкой могут быть наполнены плотнее, чем фильтры с неподвижной загрузкой, благодаря чему достигается более высокая скорость оборота воды на единицу объема биофильтра.

Однако в скорости оборота воды на единицу площади фильтра нет существенных различий, так как эффективность бактериальной пленки в двух типах фильтра более или менее одинакова. С другой стороны, фильтры с неподвижной загрузкой удаляют также мелкие органические частицы, поскольку те пристают к бактериальной пленке. Поэтому фильтры с неподвижной загрузкой также функционируют как блоки для тонкой механической фильтрации, удаляющие органический материал микроскопического размера и очищающие воду очень эффективно. В фильтрах с плавающей загрузкой невозможно достичь подобного эффекта, поскольку постоянная турбуленция воды не позволяет частицам задерживаться на поверхности. В любой системе могут использоваться обе системы фильтрации. Они также могут комбинироваться, используя плавающую загрузку для экономии места, а неподвижную – для использования эффекта задерживания частиц на поверхности. Существуют различные решения конечной конструкции систем биофильтрации, в зависимости от размера хозяйства, объектов рыбоводства, размера рыб и т.д.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: