Установки замкнутого водоснабжения (УЗВ): руководство
Как работают установки замкнутого водоснабжения: замкнутый цикл воды, фильтрация и биофильтрация, азотный цикл, оксигенация и компромиссы наземного рыбоводства.
Обзор
Установка замкнутого водоснабжения (УЗВ) — это наземный метод с замкнутым циклом, при котором рыбу выращивают в бассейнах, вода в которых непрерывно очищается и используется повторно, а не сбрасывается. NOAA описывает УЗВ как системы замкнутого цикла, которые непрерывно фильтруют и повторно используют воду и отходы, при этом обычно более 99 % потока возвращается в оборот после очистки. Поскольку водообмен ограничен, для удержания аммиака ниже токсичного уровня необходима биофильтрация.
Зачем нужны УЗВ
- Повторное использование воды: основная часть воды очищается и возвращается, резко снижая забор пресной воды.
- Гибкость размещения: производство можно разместить вдали от природных водоёмов, в том числе вблизи рынков.
- Биобезопасность: замкнутая контролируемая среда ограничивает занос патогенов и побеги.
- Контроль среды: температура, кислород и химия воды регулируются независимо от погоды.
Основные компоненты
Вода покидает бассейн, унося взвеси и растворённые отходы, и проходит цепочку очистки перед возвратом. Основные стадии — механическая фильтрация, биологическая фильтрация, управление газами и обеззараживание, приводимые насосами и зумпфом.
- Механическая фильтрация: барабанные, дисковые или песчаные фильтры и отстойники удаляют несъеденный корм и фекалии.
- Биофильтр: даёт поверхность, на которой нитрифицирующие бактерии превращают аммиак в нитрат.
- Оксигенация: обычно добавляют чистый кислород, а не воздух, так как при высокой плотности это эффективнее.
- Дегазация / отдувка CO2: насадочные колонны или аэраторы удаляют углекислый газ и помогают стабилизировать pH.
- Обеззараживание: УФ и/или озон снижают количество свободноплавающих бактерий и вирусов.
- Зумпфы и насосы: прогоняют воду через стадии очистки и обратно в бассейны.
Азотный цикл в УЗВ
Рыба выделяет аммиак как основной азотистый отход, токсичный уже при низких концентрациях. В биофильтре аммиак-окисляющие бактерии превращают аммиак в нитрит, а нитрит-окисляющие бактерии, такие как Nitrospira и Nitrobacter, превращают нитрит в нитрат — наименее токсичный из трёх. Нитрат накапливается и контролируется ограниченным водообменом или, в некоторых системах, анаэробной денитрификацией, переводящей нитрат в газообразный азот.
Преимущества и недостатки
| Преимущества | Недостатки |
|---|---|
| Высокое повторное использование воды и низкий забор | Высокие капитальные затраты на строительство |
| Гибкое размещение вблизи рынков | Высокое энергопотребление на перекачку и оксигенацию |
| Сильная биобезопасность и контроль | Нужны обученные операторы и надёжное электроснабжение |
| Круглогодичное производство, независимое от погоды | Отказ системы может вызвать быстрые потери |
Виды, подходящие для УЗВ
УЗВ применяют для теплолюбивых видов, таких как тиляпия (Oreochromis niloticus) и баррамунди, предпочитающих более тёплую воду, и для холодноводных лососёвых, таких как радужная форель (Oncorhynchus mykiss) и атлантический лосось (Salmo salar). Широко распространено выращивание смолтов лосося на суше в пресноводных УЗВ перед переводом в морские садки, а также полное выращивание таких видов, как форель и тиляпия, в замкнутых системах.