Вирощування риби в системах оборотного водопостачання (СОВ) та установках замкнутого водозабезпечення

Говорячи у попередньому розділі про басейнові господарства, ми мали на увазі прямоточну систему водовикористання. Це означає, що вода в рибоводні ємності, де вирощують рибу, подається з вододжерела, а потім скидається з них у водоприймач або безпосередньо, або через водоймище або ємність, що слугують відстійниками і очищають воду, що скидається. Вододжерело і водоприймач можуть бути однією і тією ж річкою або каналом. Тільки водозабір здійснюють вище, але течією, а водоскид нижче.

Однак можлива інша схема водовикористання. Воду з відстійника можна не скидати у водоприймач відразу, а частину її, освітлену після відстоювання, спрямовувати назад у рибоводні ємності. Такий спосіб називається системою оборотного водопостачання (ЗРВ). Він дозволяє скоротити витрати води у кілька разів і більш раціонально використовувати водні ресурси. Якщо ж систему замкнути повністю і поповнювати запаси води тільки у відстійнику, що зменшуються внаслідок випаровування, така система водопостачання називається замкненою. Установки замкнутого водопостачання (УЗВ) відрізняються від установок із системою оборотного водопостачання (СОВ) лише часткою щодобового підживлення. У ПЗВ вона становить менше 30% на добу від усього об'єму води, яка перебуває в системі, в СОР — понад 30%. У сучасних УЗВ на добу додають трохи більше 3 — 5% свіжої води.

Переваги замкнутих систем є очевидними. Це:

зменшення чи повне припинення скидання забруднених стічних вод;
спрощення утилізації продуктів життєдіяльності риб;
можливість створення безвідходної технології вирощування риби шляхом додаткового вирощування у системі овочів чи іншим шляхом;
раціональне використання водних, земельних та людських ресурсів;
повна керованість режимами вирощування риби: температурним, сольовим, газовим, світловим тощо. буд., прискорення цим темпу зростання риб та підвищення ефективності вирощування.

До недоліків УЗВ можна віднести, мабуть, тільки одне: висока собівартість риби, що вирощується, найвища серед усіх форм рибництва. Так, собівартість товарного коропа таких установках становила близько 50 крб. за 1 кг у цінах 1999 року, або близько двох американських доларів, що приблизно в 4 — 5 разів вище за вартість коропа, вирощеного в ставках і майже в 2 рази в садових господарствах. Тому існуючі зараз в Україні рибоводні установки такого типу орієнтовані на вирощування Делікатесної дорогої продукції, в основному осетрових риб. У майбутньому до них, можливо, додадуться такі об'єкти, як вугор. Річкові раки, прісноводні креветки та деякі інші.

Інший шлях використання УЗВ - вирощування посадкового матеріалу різних видів риб, постачання їх до рибоводних господарств у ранні терміни. За рахунок збільшення періоду вирощування можливе отримання товарної продукції в ставкових господарствах за рік. Так, розроблено та успішно апробовано технологію вирощування товарного коропа за 1 рік із посадкового матеріалу масою близько 1 г, що зарибляється на початку травня.

При експлуатації установок із замкнутим циклом водовикористання першому плані виходить процес очищення води. Токсичні продукти життєдіяльності риб, що накопичуються, — головна загроза, з якою борються різними способами. Всі способи очищення води поділяються на 4 групи: фізичні, хімічні та біологічні. 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 та дезінфікуючий засіб. Слід пам'ятати, що озон навіть у невеликих концентраціях згубний для риб, особливо молоді, тому озоновану воду потрібно додатково відстоювати.

Найбільшого поширення у промислових УЗВ набули фізичні (які ще називають механічними) 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 розкладання осаду, що накопичується. В даний час найбільш перспективними для використання в УЗВ вважаються механічні фільтри, що самопромиваються (наприклад, з пропускною здатністю 20 і 50 м³ год відповідно і ін.), 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 заснована на здатності мікроорганізмів розкладати органічні та неорганічні речовини, що накопичуються у воді при вирощуванні риби, і спрямована на видалення з оборотної води, насамперед сполук азоту та фосфору, які 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. Активний мул - це спільнота, здатна 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 мають досить низьку продуктивність, тому виникає потреба у великих обсягах блоків очищення. Співвідношення обсягу рибоводних ємностей до обсягу аеротенків становить 1:8 - 1:10. Крім того, з аеротенками зазвичай застосовують для механічного очищення води 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 підігрівводи.

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 тину (об'ємним, 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.

Порівняно 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 занурювальних біофільтрах як завантаження використовують пластикові касети, стільники, пучки з ПВХ — трубок, що знаходяться нижче поверхні води в ємності.

Об'ємне завантаження застосовують рідко, так як вона потребує періодичного промивання,У процесі якої знищується бактеріальна плівка. З усіх типів біофільтрів мають найнижчу питому продуктивність по окисленню сполук азоту, В 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 швидкого висихання при зупинці насосів, хоча деякі біофільтри 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.

В результаті для біоплівки створиться сприятливий кисневий режим як в біофільтрах, що зрошуються, до яких по питомій продуктивності близькі обертаються. 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/м³). Регенерація завантаження забезпечується постійним перемішуванням всередині очисного блоку за допомогою ерліфтів або гідроелеватора. Цей тип біофільтра має максимальну питому площу активної поверхні (750 м²/м³), а також найменше співвідношення об'єму рибоводних ємностей та об'єму блоку біоочищення:1:0,5 - 1:1. Таке співвідношення 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. Робочі характеристики деяких сучасних установок із замкнутим циклом водопостачання наведено у табл. 24.

Як видно з цієї таблиці, розроблені в Україні УЗВ відповідають кращим зразкам відомого у світі аналогічного обладнання. У нашій країні існує два сучасні типові модульні проекти і потужністю по коропу відповідно 10 і 40 т на рік. Параметри цих установок наведено у табл. 25.

Дані установки дозволяють цілодобово вирощувати різні види риб, а також креветок та раків. Коропа системи очищення води, розроблені технології вирощування для десятків видів риб та інших гідробіонтів, як прісноводних, так і морських. В принципі установку із замкнутим циклом водопостачання для вирощування риби може зробити будь-який бажаючий як у себе вдома, так і на присадибній ділянці. Для цього необхідно мати ємність для вирощування, насос, аератор або компресор, виготовити найпростіший механічний фільтр, наприклад, і біологічний фільтр із завантаженням з гравію, керамзиту або поліетилену, встановити риболовну ємність автогодівницю, придбати повноцінні збалансовані корми і можна починати вирощування. У середній смузі України за літо цілком можливо, як показала практика, виростити не менше 5 — 10 кг коропа в 1 м 3 води.