Стічні води та осад в УЗВ: поводження й утилізація

Звідки в УЗВ беруться стоки, скільки азоту й осаду виходить з господарства, як осад згущують і використовують повторно та які правила регулюють скидання.

Звідки беруться потоки відходів

Посібник FAO з рециркуляційної аквакультури описує три вихідні потоки установки замкнутого водопостачання (УЗВ). Переливна вода врівноважує надходження і втрати; це та сама вода, у якій живе риба, і забруднювачем вона не вважається, доки її об'єм не стає надмірним. Основні стічні води йдуть зі шламового випуску механічного фільтра, де відокремлюються фекалії та інша органіка, а також від чищення й промивання біофільтрів. Публікація SRAC 452 додає, що УЗВ утворюють багато осаду з дуже різким запахом, і його треба утилізувати екологічно безпечно, наприклад вносити на сільськогосподарські землі або компостувати.

Азот і фосфор залишають рибу різними шляхами. За даними FAO, більшу частину азоту риби виділяють у розчиненому вигляді через зябра і лише меншу — з фекаліями, а фосфор виходить тільки з фекаліями. Тому механічний фільтр уловлює значно більше фосфору, ніж азоту. Дані Рибогосподарської дослідної станції Баден-Вюртемберга, наведені FAO, показують таку ефективність видалення для самоочисного басейну з подальшим сітчастим фільтром.

• Сито 40 мкм: видаляється 60–91 % завислих речовин, 65–84 % загального фосфору, 25–32 % загального азоту.
• Сито 90 мкм: видаляється 50–80 % завислих речовин, 45–75 % загального фосфору, 15–22 % загального азоту.

Скільки виходить з господарства

FAO наводить теоретичний приклад форелевого господарства потужністю 500 тонн на рік із загальним об'ємом води 4000 м3, з яких 3000 м3 — об'єм басейнів. Прямотечійне господарство з відстійним ставом витрачає близько 30 м3 нової води на кг виробленої риби і скидає близько 20 тонн азоту на рік. УЗВ з обробкою осаду та біоставом із рослинами витрачає близько 3 м3 на кг і скидає близько 10 тонн азоту. Надінтенсивна УЗВ з обробкою осаду й денітрифікацією витрачає близько 0,3 м3 на кг і скидає близько 5 тонн. FAO наголошує, що зниження дає очищення стічних вод, а не сама рециркуляція; рециркуляція допомагає тим, що концентрує відходи в значно меншому об'ємі, який простіше очищати.

Виміряні властивості осаду дуже різняться. Осад із відстійника одного прісноводного господарства райдужної форелі в Кореї, просіяний перед аналізом, містив близько 87,6 г/л загальних завислих речовин, 36,7 г/л летких завислих речовин і 1,21 г/л загального азоту (Chun et al., 2024, Frontiers in Microbiology). У тій самій роботі наведено діапазон солоності аквакультурного осаду 0,2–44,0 psu, що важливо для будь-якої біологічної обробки.

Згущення та зневоднення

FAO описує типовий ланцюжок обробки: буферна ємність збирає стічну воду, осад відокремлюють від скидної води, і він надходить у накопичувач для відстоювання або подальшого механічного зневоднення. Серед варіантів, показаних FAO, — відстійники, флокуляція, стрічкові фільтри та геотекстильні контейнери. Механічне зневоднення полегшує поводження з осадом і зменшує його об'єм, що знижує витрати й збори за утилізацію.

Очищення фугату та переливної води

Вода, відокремлена від осаду, називається фугатом (reject water). FAO зазначає, що в ній зазвичай висока концентрація азоту, тоді як фосфор під час обробки осаду може видалятися майже повністю. Фугат найчастіше скидають разом із переливною водою. Залишковий азот і фосфор можна додатково знизити в біоставі з рослинами, кореневій зоні чи інфільтраційній системі або денітрифікацією, яка перетворює нітрат на газоподібний азот. Фугат може також удобрювати рослини в аквапоніці; для великих господарств FAO пропонує спрямовувати осад на поля та в біогаз, а фугат — в аквапоніку, де його простіше дозувати. Аквапоніці присвячено окремий посібник.

Шляхи повторного використання осаду

• Добриво: Brod et al. (2023, Science of the Total Environment) випробували висушені продукти з осаду та дигестати з норвезьких смолтових заводів. Сухі продукти містили 27–70 г азоту на кг сухої речовини, переважно у вигляді повільно доступного органічного азоту, і давали менший урожай зерна, ніж мінеральне добриво, тоді як рідкий дигестат діяв так само, як мінеральний азот. Кадмій і цинк були нижчими за ліміти ЄС для органічних добрив в усіх продуктах, крім одного, а досліджувані органічні забруднювачі виявлено в усіх.
• Біогаз: FAO, Nofima та дослідники Кембриджського університету, що писали для Global Seafood Alliance, називають анаеробне зброджування одним із головних шляхів. Ці дослідники повідомляють, що за низкою робіт біогаз з осаду міг би покрити близько 5 % енергоспоживання УЗВ.
• Корм для безхребетних: Sele et al. (2024, Journal of Environmental Management) проаналізували 47 проб осаду з берегових господарств атлантичного лосося (Salmo salar) у Норвегії. Осад був багатий на білок і жир, але арсен перевищував максимальні рівні ЄС для повнораціонних кормів у 43 % проб, кадмій — у 84 %. Ветеринарних препаратів, вірусів і бактерій лососевих не виявлено.

Межі «нульового скидання»

FAO зазначає, що в деяких випадках господарство може взагалі не повертати воду в довкілля, але такі господарства з нульовим скиданням дорогі в будівництві, мають значні експлуатаційні витрати на очищення й потребують пильної щоденної уваги. Певний водообмін потрібен завжди, щоб у системі не накопичувалися метали та сполуки фосфору. FAO підсумовує, що влада і рибовод мають погодити дозвіл на скидання, який захищає довкілля і зберігає господарство життєздатним.

Регулювання скидання

У США настанови EPA щодо стічних вод для концентрованого виробництва водних тварин (40 CFR Part 451), остаточно ухвалені 23 серпня 2004 року, охоплюють прямотечійні, рециркуляційні та садкові господарства, які безпосередньо скидають стічні води й виробляють щонайменше 100 000 фунтів риби, молюсків або ракоподібних на рік (близько 45 тонн, наш перерахунок). Вимоги включаються в дозволи NPDES; дрібнішим господарствам дозвіл NPDES на скидання теж потрібен, але ці настанови на них не поширюються. Для підкатегорії прямотечійних і рециркуляційних систем розділ 451.11 вимагає найкращих управлінських практик: контроль твердих відходів, безпечне зберігання препаратів, пестицидів і корму з порядком дій у разі розливів, техобслуговування, ведення обліку та навчання персоналу. У Європейському Союзі Водна рамкова директива (2000/60/EC) задає рамки охорони всіх водних об'єктів; дозвіл на скидання погоджується з компетентним органом, як описує FAO.