Особенности эксплуатации биофильтра в установках замкнутого водоснабжения

АЛЬХАМАДАНИ АББАС, КГЭУ, г. Казань

Науч. рук. д-р биол. наук, профессор КАЛАЙДА М.Л.;

канд. хим. наук, доцент ЧУГУНОВ Ю.В.

Аквакультура в установках замкнутого водоснабжения (УЗВ) является технологией для выращивания рыб или других водных организмов с повторным использованием воды для целей производства. Данная технология основана на применении механических и биологических фильтров и, в сущности, может использоваться для выращивания любых объектов аквакультуры.

Одним из основных факторов, ограничивающих рост рыбы в УЗВ, является наличие растворенного в воде кислорода. Растворенный кислород входит в воду различными способами. В природных системах, таких как озера и реки, кислород обеспечивается в основном за счет поглощения кислорода из воздуха. Кислород также может быть добавлен в значительных количествах растениями и водорослями в процессе фотосинтеза. Однако во время ночных часов водоросли и растения потребляют кислород. Поскольку общий вес рыбы со временем увеличивается, приводя к большему расходованию кислорода, необходимо постоянное поддержание уровня последнего. Без постоянного пополнения количество растворенного в воде кислорода понижается, создавая высокую степень стресса или даже удушья рыбы.

В случае применения установок с замкнутым циклом водоснабжения УЗВ для выращивания рыбы главным процессом биологической регенерации химического состава воды является освобождение оборотной воды от основного лимитирующего компонента – соединений азота, поступающих в систему в результате жизнедеятельности выращиваемой рыбы.

Аммиак, вероятно, является наиболее важным параметром качества воды, которые необходимо контролировать в системе УЗВ. Аммиак накапливается в системе в качестве побочного продукта метаболизма рыбы. Белок, входящий в корм для рыб превращается как в мясо рыбы, так и в аммиак. В естественном водоеме, таком как пруд, с относительно небольшой плотностью посадки рыбы аммиак разбавляют водой и, в конечном счете, он потребляется водорослями и другими растениями. При более плотной посадке рыбы аммиак может частично удаляться водорослями, но при выращивании рыбы в УЗВ требуется наличие биологического фильтра для получения безопасного уровня аммиака в воде. При этом необходимо постоянно измерять рН водной среды, так как токсичность аммиака напрямую связана с этим параметром. Чем выше рН, тем более токсичное воздействие аммиака. Аммиак в воде находится в двух состояниях: в ионизированной форме (NH₄₊) и неионизованной (NH₃). Неионизованная форма аммиака является наиболее токсичной для рыб. Доля неионизованного аммиака в воде непосредственно связана с рН и температурой воды. Чем выше рН, тем выше доля токсичного NH₃.

Анализ литературы показал важность определения эффективности работы биофильтров в зависимости от различных параметров функционирования УЗВ: скорости рециркуляции воды, концентрации растворенного кислорода, концентрации растворенного в воде аммония, условий кормления рыб, плотности посадки рыб.

В условиях функционирования лабораторной установки УЗВ изучена эффективность работы биофильтров в зависимости от температуры, скорости подачи воды, содержания в воде аммония, содержания в бассейнах органических веществ.

В качестве модели для определения эффективности работы биофильтра был использован сам биофильтр в режиме отключения подачи воды из основного бассейна с рыбой. В данном режиме измерялось изменение количества растворенного кислорода в воде биофильтра в зависимости от времени выдержки биофильтра, температуры и условий кормления рыбы. На основании полученных результатов определялось удельное потребление биофильтром кислорода (г О₂/сутки), рассчитывалось количество оксида азота исходя из количества кислорода. Количество оксида азота давало возможность оценить количество выделенного в среду аммония, аминокислот, протеина, корма. После определения количества корма, приводящего к потреблению данного количества кислорода, можно было оценить плотность посадки рыбы в данном конкретном случае.

В результате исследований рассчитаны параметры биофильтра, найдена максимальная нагрузка лабораторной установки УЗВ в зависимости от условий эксплуатации.

УДК 639.3