Очищення води у замкнутому циклі водопостачання
При експлуатації установок із замкнутим циклом водопостачання очищення води від токсичних продуктів життєдіяльності риб, що накопичуються, — головне завдання, яке вирішується різними способами.
Усі методи очищення води поділяються на 4 групи: фізичні, хімічні, фізико-хімічні та біологічні.
Фізико-хімічні та хімічні методи очищення води (адсорбція органічних речовин за допомогою активованого вугілля, піновидільних колонок (флотаторів), ультрафіолетове опромінення, озонування, іонообмін та ін.) найчастіше застосовують при інкубації ікри. При цьому найпоширенішим способом є озонування. Озон - сильний окислювач органічної речовини і водночас дезінфікуючий засіб. Озоновану воду слід додатково відстоювати, щоб уникнути ушкоджень риби.
Найбільшого поширення у промислових УЗВ набули фізичні (механічні) та біологічні методи очищення води. Для механічного очищення води використовують горизонтальні, вертикальні, поличкові відстійники, в яких вода відстоюється і освітлюється, звільняючись від більшої частини твердих зважених частинок, і фільтри грубої та тонкої очищення (гравійні, піщані та інші), в яких зважені частинки відфільтровують та видаляють. Для цієї мети використовують також центрифуги та гідроциклони.
Використання відстійників, як показала практика, є малоефективним внаслідок тривалості процесу відстоювання, необхідності у великих обсягах ємностей для цього, що займають значні площі. Крім того, у відстійниках мають місце втрати тепла, що збільшує витрату електроенергії, і можливе вторинне забруднення води через розкладання осаду, що накопичується.
В даний час найбільш перспективними для використання в УЗВ вважаються механічнісамопромивні фільтри (наприклад, НСФ-20, НСФ-50 з пропускною здатністю 20 і 50 м? год відповідно), а також фільтри з регенерується завантаженням з поліетиленових гранул. У фільтрах, що самопромиваються, осад видаляється зворотним струмом води в спеціальний промивний короб. Однією з основних умов ефективної роботи фільтрів є те, щоб їхня робоча поверхня була не меншою за площу рибоводних ємностей.
Біологічна очистка води є обов'язковим процесом в УЗВ, без якого неможлива ефективна їх експлуатація. Вона спрямована в основному на видалення з оборотної води насамперед сполук азоту та фосфору, що є основними джерелами забруднень. Біологічне очищення може відбуватися у спеціальних пристроях - біофільтрах, аеротенках, а також у біологічних ставках, де є особлива мікрофлора або так званий активний мул (спільнота мікроорганізмів-бактерій, здатних окислювати органічні речовини).
Пристрої для біологічної очистки води поділяються на 3 типи, кожен з яких використовується в даний час у промислових установках: аеротенки, інтегратори, біофільтри. Аеротенки являють собою ємності, заповнені активним мулом та обладнані пристроями для аерації або оксигенації (насичення рідким киснем) води. Можуть бути без завантаження та із завантаженням, що представляє собою гравій, керамзит, керамічні або скляні елементи, поліетиленові гранули, що дозволяє збільшити концентрацію бактерій та питому продуктивність.
Аеротенки мають порівняно невисоку вартість, прості в обслуговуванні. Однак вони мають досить низьку продуктивність. Співвідношення обсягу рибоводних ємностей до обсягу аеротенків становить 1:8-1:10. Крім того, з аеротенками зазвичай застосовують для механічного очищенняводи не фільтри, а відстійники, оскільки велика кількість зваженого активного мулу ускладнює роботу фільтрів. Все це утруднює підтримку необхідного температурного режиму і підвищує витрати електроенергії на підігрів води.
Інтегратори є конічні ємності, в нижній частині яких створюється шар активного мулу. Верхня частина працює як відстійник. Співвідношення обсягу риболовних ємностей до обсягу інтеграторів становить 1:5-1:10. При використанні інтеграторів відпадає необхідність у балансі механічного очищення, проте потрібна точна підтримка швидкості водообміну, щоб не відбувалося осадження активного мулу та винесення його за межі зони відстоювання.
Біофільтри останнім часом отримали найбільш широке застосування в системах біологічного очищення. Вони являють собою ємності, заповнені завантаженням різного типу (об'ємною, як в аеротенках), плівковою (у вигляді окремих листів або касет), стільникової та трубчастої. Об'ємне та плівкове листове завантаження застосовуються досить рідко в промислових установках. Чаші використовують завантаження, що регенерується, з поліетиленових гранул, а також касетне і стільникове завантаження.
У порівнянні з азротенками та інтеграторами біофільтри мають питому продуктивність у 8-10 разів вище. Однак і вартість їх у 5—10 разів більша. Співвідношення обсягу рибоводних ємностей та біофільтрів від 1:0,5 до 1:4. До недоліків біофільтрів крім високої вартості відноситься необхідність мати в складі очисної споруди окремий біофільтр - денітрифікатор, в якому нітрати з води, що очищається, відновлюються до вільного азоту.
Біофільтри поділяються на п'ять типів: занурювальні, зрошувані (крапельні), комбіновані, що обертаються, з псевдозрідженим шаром.
У занурювальнихБіофільтри як завантаження використовують пластикові касети, стільники, пучки з ПВХ - трубок, що розташовуються нижче поверхні води в ємності.
Об'ємне завантаження застосовують рідко, оскільки вона потребує періодичного промивання, в процесі якого знищується бактеріальна плівка. У зрошуваних біофільтрах шар завантаження мають вище рівня води в ємності. Біоочищення відбувається в тонкому шарі води, що стікає по завантаженню, що забезпечує краще окислення сполук азоту. Найчастіше в таких біофільтрах застосовують касетне та стільникове завантаження. Продуктивність їх у 1,5 рази вище, ніж у занурювальних. До недоліків відносять можливу загибель бактеріальної плівки через швидке висихання при зупинці насосів, хоча у деяких біофільтрів такого типу передбачено автоматичне затоплення у разі зупинки рециркуляційних насосів.
Комбіновані біофільтри складаються із двох частин. Верхня є зрошуваний біофільтр, нижня - занурювальний. Поєднують переваги та недоліки обох типів біофільтрів. Біофільтри, що обертаються, мають обертову частину із завантаженням, що являє собою барабан або систему пластикових перфорованих труб, заповнених гофрованими дисками. Завантаження, обертаючись, заходить у воду, то виходить з неї.
Найбільш перспективним типом вважається біофільтр з «псевдозрідженим шаром» (біореактор з дрібнозернистим завантаженням, що рухається, з поліетиленових гранул діаметром 2,7 мм і питомою масою 960—980 кг/м?). Регенерація завантаження забезпечується постійним перемішуванням всередині очисного блоку за допомогою ерліфтів або гідроелеватора. Даний тип біофільтра має максимальну питому площу активної поверхні (750 м?/м?), а також найменше співвідношення об'єму рибоводних ємностей та об'єму блоку біоочищення: 1:0,5-1:1. Такеспіввідношення практично недосяжне для інших типів біофільтрів.
Недоліком є висока вартість, головним чином за рахунок високої вартості завантаження. Блок біологічної очистки починає працювати на повну потужність через 2-3 тижні після запуску установки в міру наростання шару бактеріальної плівки.