+7 (495) 223-06-08
Заказать звонок



Luxsol - рыбоводство аквакультура и биоресурсы в России

Аквакультура и форелеводство Дании.

Аквакультура и форелеводство Дании. ООО «Люксол» Аквакультура и форелеводство Дании. Новые методы в форелеводстве для уменьшения количества сточных вод на хозяйствах – Пример Дании.

Новые методы в форелеводстве для уменьшения количества сточных вод на хозяйствах – Пример Дании.

Введение – Общее описание приведенного примера

Радужная форель (Onchorhynchus mykiss) выращивается в Дании в течение более чем 100 лет и является преобладающим видом в датской аквакультуре. Общая годовая продукция достигает около 33 000 тонн в пресных водах и около 7 000 тонн в морях, что составляет около 20 % пищевой продукции датского сектора рыбного хозяйства. Ценность аквакультурной продукции равна приблизительно 25 % общей ценности продукции сектора рыбного хозяйства в Дании.

Пресноводным производством радужной форели в Дании занимаются около 250 хозяйств. Из них приблизительно 200 хозяйств работают как традиционные проточные хозяйства, так же как работали десятилетиями, получая воду через водозабор и используя относительно мало энергопотребляющего оборудования (насосов и т.д.). Вода проходит через хозяйство самотеком и попадает в отстойник (для отложения твердых частиц), прежде чем вернуться в реку. До 1980-х годов в пресноводном производстве радужной форели в Дании сточные воды, как правило, не очищались.

Вследствие растущего беспокойства общественности по поводу вопросов охраны окружающей среды, таких как выпуск питательных веществ с форелевых хозяйств или затрудненное передвижение животных по рекам из-за плотин, в 1989 г. в Дании было принято новое законодательство об охране окружающей среды. В соответствии с ним, для каждого форелевода были определены ограниченные квоты на использование комбикормов, а качество кормов должно было соответствовать определенным параметрам. Все форелевые хозяйства были обязаны построить отстойники для удаления твердых частиц и питательных веществ перед выпуском воды обратно в реку. Рыбоводы также должны были осуществлять программу сбора проб воды для обеспечения данных по приблизительному выпуску питательных веществ с хозяйств.

Адаптируясь к данным правилам, часть традиционных хозяйств была преобразована в высокотехнологичные хозяйства, использующие в различной степени технологии очистки и повторного использования воды, аэрации, оксигенации и т.д.

Кроме того, были достигнуты большие успехи в разработке эффективных кормов с высокой усвояемостью, технологии кормления, очистке воды, снижении потребности в воде и управлении хозяйством. Поэтому объем производства рыбы на килограмм расхода корма значительно вырос, а выпуск загрязнителей снизился.

За этими правилами по охране окружающей среды последовали и другие правила, ограничивающие максимальный объем водозабора из реки. Согласно этим нормативам, в реке должно оставаться не менее половины ее объема. Если рыбоводы желают продолжить производство, данное законодательство заставит их стать более независимыми от реки, т.е. уменьшить потребление свежей пресной воды путем очистки и повторного использования воды.

Вследствие ограничений квот на корма и водозабор из рек, экологического законодательства и Рамочной директивы ЕС по водной среде, устанавливающей стандарты качества воды в принимающих водоемах, возникла срочная необходимость в определении будущих условий форелеводства в Дании. Идея создания «опытных рыбных хозяйств» (Model Fish Farms) возникла приблизительно в 2000 году в процессе последовавших дискуссий между аквакультурными организациями, властями по охране окружающей среды и НПО.

Таблица 39: Показатели датских опытных рыбных хозяйств

Показатель Опытное форелевое хозяйство
Материал прудов Бетон
Водооборот (мин. %) 95
Использование воды (макс. л • с-1) 15
Сбор прудовых осадков Да
Фильтры для удаления частиц Да
Биофильтр Да
Водоочистные пруды с растениями Да

Концепция опытных рыбных хозяйств направлена на снижение потребления свежей воды и увеличение задержания питательных веществ путем использования рециркуляционных технологий. Некоторые из важнейших показателей опытных рыбных хозяйств суммированы в Таблица 39. Все данные относятся к хозяйствам, использующим 100 тонн корма в год.

Форелевое хозяйство

Опытное форелевое хозяйство (Айструпхольм Дамбруг): На заднем плане слева видны водоочистные пруды с растениями, состоящие из бывших земляных прудов, водоподающих и водосливных каналов (Фотография: DTU-Aqua)

Стратегия опытных форелевых хозяйств имеет значительные экологические преимущества и перспективы:

  • Опытные хозяйства достигли независимости от водозабора из рек, добывая воду из дренажных труб, расположенных под хозяйством, и/или близлежащих скважин и повторно используя ее (степень водооборота до 97%)
  • Потребление воды снизилось приблизительно до 0,15 л/с/т корма или 3 900 л/кг произведенной рыбы, что в 13 раз меньше, чем в традиционных проточных форелевых хозяйствах
  • Свободное движение дикой фауны вдоль всей реки
  • Значительное количество легкоокисляющихся органических веществ (БПК5), общих органических веществ (ХПК), фосфора, аммонийного и общего N было удалено очистными сооружениями внутри хозяйства и водоочистными прудами с растениями
  • Использование водоочистных прудов с растениями с целью товарного выращивания растений для садовых прудов, съедобных культур, как, например, водяной кресс, или других видов может принести выгоду как интегрированный элемент опытного форелевого хозяйства
  • Стабильные условия выращивания (качество воды и т.п.)
  • Потенциальное увеличение продукции форели без увеличения экологических эффектов 

Однако внедрение технологии опытных хозяйств в практику требует:

  • Обширных знаний и опыта относительно биологических потребностей выращиваемого вида
  • Обширных знаний о построении и функционировании всего оборудования хозяйства, например, механической фильтрации, биофильтра, аэрации, насосов и т.д.
  • Обширных знаний о последствиях выращивания рыбы с использованием рециркуляционных технологий
  • Квалифицированного опыта в области рыбоводства и эксплуатации систем, использующих рециркуляционные технологии
  • Подходящего качества воды
  • Качественных рыбных комбикормов и стратегий кормления

Опытные рыбные хозяйства являются успешными с экологической и коммерческой точки зрения. Часть рыбоводов отмечает более короткие циклы производства. Кроме значительного снижения выпуска питательных веществ, данные хозяйства также облегчают миграцию животных по ближним рекам. Однако эти системы требуют оптимизации, в частности, в отношении снижения выпуска азота.

Поэтому в датском примере «SustainAqua» изучались различные аспекты/модули опытных форелевых хозяйств с целью их дальнейшей оптимизации:

  1. Корма и кормление – Воздействие опытных форелевых хозяйств на окружающую среду
  2. Расход энергии опытных форелевых хозяйств
  3. Выращивание прудовых растений в водоочистных прудах опытных хозяйств
  4. Выращивание альтернативных видов рыб в водоочистных прудах опытных хозяйств

Корма и кормление – Воздействие опытных форелевых хозяйств на окружающую среду

Корма являются важнейшим фактором, определяющим рост рыб и воздействия на окружающую среду, а также себестоимость продукции. Для оценки экологической эффективности опытных хозяйств необходимо точное количественное определение воздействия кормов на качество используемой в производстве воды (так называемого «вклада производства») перед подачей воды в очистные сооружения хозяйства.

Различные очистные сооружения, применяющиеся на опытных хозяйствах, имеют различную эффективность очистки согласно количеству и составу компонентов отходов, поступающих с хозяйства. Поэтому требуется разработать общую модель для расчетов, которая могла бы прогнозировать экологическую эффективность системы в отношении компонентов отходов – азота (N), фосфора (P) и органического вещества – выпущенных в реки. Модель должна учитывать релевантные производственные (тип и количество корма, продукция рыбы и т.д.) и эксплуатационные параметры (температура, содержание кислорода и т.д.), а также построение системы (компоненты, проточность и размеры).

Общее описание инновации

Физическая форма (растворенная, взвешенная, твердая) и химическая структура (N, P, БПК5 [биохимическое потребление кислорода], ХПК [химическое потребление кислорода]) компонентов отходов могут быть определены в лабораторных экспериментах. На их основе возможно разработать модель для прогнозирования, опирающуюся на лабораторные данные (составляющую один из модулей общей модели для расчетов) о непосредственном вкладе в отходы важнейших типов коммерческих комбикормов, используемых в интенсивных системах аквакультуры. Лабораторная модель является важным элементом, обеспечивающим точность общей модели для расчетов.

Принципы модуля

Модель для расчетов основана, главным образом, на данных, полученных в ходе программы документации и измерений, проведенной в 2005-2007 гг. на восьми «опытных форелевых хозяйствах» в Дании. Все эти хозяйства имели шламоуловители, биофильтры и искусственные водно-болотные угодья, а на некоторых из них были также установлены микрофильтры. Со всех хозяйств собирались данные о водопользовании, концентрации питательных веществ в воде в ряде мест внутри хозяйства, количестве использованных кормов и их ингредиентов, приросте биомассы и т.д. Основные результаты были включены в общую модель для расчетов.

Кроме того, в модели использовались данные с традиционных форелевых хозяйств Дании (данные из By- og Landskabsstyrelsen, 2007). Как правило, эти хозяйства не имеют такого оборудования, как опытные форелевые хозяйства, но, согласно датскому законодательству (Bekendtgørelse om Ferskvandsdambrug), они также обязаны установить отстойник непосредственно после производственных единиц.

Благодаря включению в модель для расчетов данных как с опытных, так и с менее технологичных форелевых хозяйств, она позволяет прогнозировать выпуск веществ с форелевых хозяйств различного технологического уровня. После интеграции данных модель была проверена и адаптирована, чтобы она максимально совпадала с реально измеренными выпусками. Таким образом, была сделана попытка оптимизировать ее настолько, насколько это сейчас возможно.

Система для оценки

Рисунок 18: Система для оценки физической формы и химической структуры компонентов отходов и их прямого вклада в отходы главных видов коммерческих комбикормов, используемых в интенсивных системах аквакультуры. (Digestibility - Усвояемость; SGR - УСР; FCR - КК; Feed intake - Ввод кормов; Undigested feed - Непереваренные корма; Nutrient digestibility - Усвояемость питательных веществ; Protein - Белки; Lipid - Липиды; NFE - БЭ; Ash - Зола; DM - СВ; Waste production - Производство отходов; Whole body analyses - Анализ всего тела; Retained N & P - Задержанные N и P; Water sample analyses - Анализ проб воды; Dissolved waste - Растворенные отходы; BOD - БПК5; COD - ХПК; Faecal analyses - Анализ экскрементов; Solid waste - Твердые отходы; N & P budgets - Баланс N и P).

Лабораторные опыты проводились в 18 проточных бассейнах из термопластика, объемом 189 л, изготовленных по видоизмененной гуэлфской системе (Guelph system) – нижняя треть бассейнов была конической и была отделена от остальной части бассейна сеткой. Данная система делает возможным быстрое оседание и сбор нетронутых частиц экскрементов в охлажденных, частично изолированных седиментационных колоннах.

Радужная форель весом приблизительно по 50 г была приобретена от местных датских рыбных хозяйств и привезена на научно-исследовательскую станцию «DTU Aqua» в Хирстхальсе (Дания).

Потребление корма регистрировалось на всем протяжении опытов, а экскременты собирались с помощью седиментационных колонн. Седиментационные колонны опорожнялись ежедневно до кормления, пробы хранились на температуре -20 °C до проведения анализов на протеины, липиды, безазотный экстракт (БЭ), золу, сырую клетчатку и P.

Три использованных вида кормов имели средний состав, указанный справа, в таблице 40.

Таблица 40: Состав кормов
Состав кормов Состав кормов
Белки: Белки:
Липиды: 27,50%
БЭ: 12,60%
Зола: 6,90%
Сырая клетчатка: 1,40%
Сухое вещество: \94,60%
Фосфор: 0,98%
Содержание энергии: 23,8 кДж/г корма

Собирались пробы для определения относительного вклада твердых и растворенных/взвешенных отходов N и P. Задержание N и P в рыбах определялось путем анализа концентраций в них в начале и конце всего эксперимента.

Был поставлен отдельный опыт для определения относительного вклада растворенных и твердых отходов БПК5 и ХПК.

Видимый коэффициент усвояемости (ВКУ) питательных веществ и минералов кормов рассчитывался по уравнению:

ВКУ = [(потребление i − экскреция i )/ потребление i ]×100 Уравнение

где i означает процент протеинов, липидов, БЭ, P, золы или СВ.

Удельная скорость роста (УСР, % сут.-1) была рассчитана на основе прироста биомассы в бассейнах, предполагая, что в течение относительно короткого срока эксперимента рост молоди был экспоненциальным:

УСР = Ln (W (ti) /W (t0))/ (ti-t0) *100 Уравнение 2

где W(ti) и W(t0) – биомасса в конце (ti) и начале (t0) опыта, а (ti - t0) – длительность опыта в днях.

Кормовой коэффициент (КК, г г-1) был рассчитан на основе прироста биомассы в бассейнах, внесенного количества и зарегистрированных отходов кормов за 9 суток кормления по формуле:

КК = потребленный корм (ti-t0) / прирост биомассы (ti-t0) Уравнение 3

Данные были анализированы с помощью однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) с использованием программы Sigma Stat 3.10 для Windows. В случаях, когда режимы кормления значимо различались, для попарного сравнения использовался метод Хольма-Сидака. Во всех анализах значимой считалась вероятность P 0,05.

Оценка избранных показателей устойчивости «SustainAqua»

Меньший выпуск питательных веществ

Измеренная усвояемость (ВКУ) в среднем составляла: Белки: 93,5%; липиды: 91,2%; БЭ: 66,9%; зола: 51,9%; фосфор: 64,2%. Зарегистрированная удельная скорость роста (УСР) в среднем равнялась 1,97% . сут.-1, а средний кормовой коэффициент (КК) – 0,76 (кг корма . кг прироста веса). Задержание азота и фосфора в рыбах составляло в среднем 49,1% и 57,6%, соответственно (Таблица 41).

Таблица 41: Видимый коэффициент усвояемости (ВКУ) белков, липидов, БЭ, золы, фосфора и сухого вещества (СВ) (%, ср. ± S.D., n = 3) в кормах, а также рассчитанная усвояемость сухого вещества.

  1. Значения в строках, не отмеченные одинаковой надстрочной буквой, значимо различались (ANOVA, ДЗР Тьюки, P < 0,05).
  2. Усвояемость сухого вещества была рассчитана как сумма измеренных усвояемостей белков, липидов, БЭ и золы.

Расчеты вклада БПК5 и ХПК показали, что в среднем 55% всех отходов БПК5 находились в форме растворенных/взвешенных отходов, а твердые отходы БПК5 составляли в среднем 45%. В среднем, 71% всех отходов ХПК находились в форме твердых отходов, а 29% – как растворенные/взвешенные отходы ХПК. Соотношение растворенного/взвешенного БПК5/ХПК составляло 0,51.

Большая часть отходов общего N находилась в форме растворенных/взвешенных отходов TN (88%), тогда как в среднем 12% было в твердой фракции. Почти все отходы фосфора были в форме твердых отходов (в среднем, 98%), и только очень малая их часть (в среднем, 2%) находилась в форме растворенных/взвешенных отходов P.

Факторы успеха и ограничивающие факторы

Результаты лабораторных экспериментов были важным элементом, обеспечивающим точность общей модели для расчетов. Благодаря включению в модель данных как с опытных, так и с менее технологичных форелевых хозяйств, она позволяет прогнозировать выпуск веществ с форелевых хозяйств различного технологического уровня. Однако необходимо заметить, что, для получения достоверных прогнозов при использовании данной модели для расчетов, необходимо выполнение следующих условий:

  1. Объектом выращивания должна быть радужная форель (Oncorhynchus mykiss Walbaum)
  2. Использованные корма должны быть хорошего качества, т.e. содержать достаточные уровни витаминов и минералов для поддержания хорошего роста и здоровья. Усвояемость белков и липидов не должна быть ниже 85%.
  3. Если вода используется повторно, то она должна находиться в производственных единицах не менее 18,5 часов, а в искусственных очистных прудах – не менее 20 часов.
  4. Если хозяйство имеет механические фильтры (барабанные или подобные) и/или биофильтры, то их размер должен быть подходящим для обеспечения оптимальной очистки воды.
  5. Суточная норма кормов не должна превышать 800 кг.
  6. Если эти условия выполнены, общая модель для расчетов может быть подходящим средством для оценки выпуска основных питательных веществ с форелевых хозяйств.

Однако необходимо подчеркнуть, что модель для расчетов служит исключительно для оценки выпуска питательных веществ с форелевых хозяйств, т.e. она не может быть использована для документального подтверждения выпуска.

Расход энергии на опытных форелевых хозяйствах

Из-за малого потребления свежей пресной воды, опытные форелевые хозяйства зависят от транспорта воды внутри хозяйства (рециркуляции), а также ее аэрации/оксигенации. Другие газообразные отходы, такие как CO2 и N2, должны удаляться из воды, используемой в производстве

Важнейшей задачей на опытных форелевых хозяйствах является применение рециркуляционных технологий, т.e. перекачивание воды и ее очистка для минимизации потребления воды и воздействий на окружающую среду. Данная технология требует энергии, из-за чего энергия является важным фактором, которую необходимо принимать во внимание для достижения устойчивости продукции.

Общее описание инновации

Перекачивание воды на опытных форелевых хозяйствах, а также ее аэрация/оксигенация, требуют энергии. Поэтому важно оценить потребность в кислороде во время производственного процесса и регулировать соответственно степень нагнетания/потребление энергии. Потребность в воздухе/кислороде является наиболее высокой во время кормления и переваривания корма, т.е. во время процессов обмена. Потребность в кислороде также зависит от размера рыбы и поголовья.

Принципы модуля

Современными технологиями аэрации воды являются:

  • Бассейновый аэратор
  • Низконапорный распылитель
  • Поверхностный аэратор
  • Капельный фильтр
  • Эрлифт

Для эффективной оксигенации/дегазации необходимо учитывать следующее:

  • Растворимость газов/насыщенность воды увеличивается с давлением, т.e. вода под давлением может содержать больше кислорода или углекислого газа, чем на поверхности.
  • Чем больше поверхность контакта между газообразной и водной фазой, тем быстрее газ растворяется в воде (т.e. пузырьки воздуха из распылителей с различным размером отверстий, что, в свою очередь, влияет на величину противодавления).

Бассейновый аэратор

Бассейновые аэраторы могут состоять из простого распылителя, расположенного приблизительно в 50 см над дном производственной единицы. Для обеспечения подходящей циркуляции необходимо соблюдать подходящее соотношение между длиной и глубиной бассейна.

Низконапорный распылитель

В низконапорном распылителе несколько труб-диффузоров могут быть укреплены на стальной раме. На умеренной глубине воды, т.е. около 80 см, противодавление распылителя является относительно низким. В условиях низкой насыщенности кислородом, эффективность оксигенации является неплохой. Низконапорные распылители могут использоваться для дегазации из-за малой глубины нагнетания воздуха.

Поверхностный аэратор

Поверхностные аэраторы часто используются на традиционных хозяйствах. Брызги воды поднимаются в воздух, что создает хорошую контактную поверхность с воздухом, а потом смешиваются с водой пруда. Поверхностные аэраторы могут с успехом препятствовать замору рыбы при низких концентрациях кислорода, а также эффективно используются для дегазации.

Капельный фильтр

В капельном фильтре вода подается через распределительную решетку на поверхность фильтра. Оттуда вода протекает через наполнитель (например, биоблоки), обеспечивающий большую контактную поверхность для аэрации (O2) и дегазации (N2/CO2). Однако, из-за большой высоты подачи воды (часто не менее 1 м), капельный фильтр потребляет много энергии (насос).

Эрлифт (воздушный подъемник) Наиболее распространенным методом циркуляции и аэрации воды на опытных форелевых хозяйствах являются эрлифты.

Схема эрлифта

Рисунок 19: Схема эрлифта (по Lokalenergi, 2008). (Air injection - Нагнетание воздуха; Air - Воздух; Water - Вода)<

Они перекачивают и аэрируют воду, и состоят из колодца/полости с поперечной стенкой (Рисунок 19). С одной стороны (на Рисунок 19 слева) размещено несколько распылителей (нагнетание сжатого воздуха с помощью компрессоров). Движущей силой в эрлифте является разница между удельным весом воды, с одной стороны, и водовоздушной смеси, с другой.

Устройство эрлифта также предопределяет его способность к поддержанию воздушного потока (избежанию прорыва воздуха) при максимальной высоте подачи насоса. При глубине воды 2 м оптимальная высота подачи может быть около 10 см.

Оценка избранных показателей устойчивости «SustainAqua»

Расход энергии

Нагнетание воздуха в рыбоводные системы требует энергии, поэтому важно оценить потребность в кислороде во время производственного процесса и регулировать соответственно уровень инжекции/потребление энергии. Потребность в воздухе/кислороде является наиболее высокой во время кормления и переваривания корма, т.е. во время процессов обмена. Кроме того, потребность в кислороде зависит от размера и количества рыб. Однако, для оптимального использования нагнетаемого воздуха, необходимо принять во внимание взаимоотношения между воздушным потоком, принципом аэрации, выбором распылителя и глубиной воды, чтобы достичь:

  • Наибольшей контактной поверхности между пузырьками воздуха и водой
  • Максимально возможного времени пребывания пузырьков воздуха в водяном столбе, прежде чем они достигнут поверхности
  • Наименьшего возможного противодавления/потери давления в системе.

Важнейшим фактором, ответственным за оптимальную эффективность эрлифта, является подходящее взаимоотношение между скоростью течения воды и воздуха. Если подача воздуха по сравнению с водой слишком велика, эрлифт может потерять эффективность (прорыв сжатого воздуха). Эксперименты показали прямую зависимость между расходом энергии и эффективностью аэрации воды. Однако для оптимизации расхода энергии необходимо принять во внимание соотношение между потреблением энергии эрлифтом и давлением в воздухоподающей системе. В среднем, расход энергии оценивался в 1,7 кВт.ч/кг произведенной рыбы.

Аэрация требует энергии для сжатия воздуха, но одновременное увеличение температуры указывает также на потерю энергии, т.e. дальнейшие расходы на энергию. По измерениям, во время эксперимента расход энергии эрлифта на сжатие воздуха составляет 5 802 Вт; если учесть также расход энергии на нагревание воздуха, общее потребление энергии равно 10 199 Вт.

Для сравнения, соответствующее потребление энергии типичным погружным осевым насосом, поднимающим воду на 0,4 м и имеющим общую эффективность ηtotal = 0,4, может быть рассчитана по формуле: Q x dp / ηtotal, где Q = 1 300 м3/ч = 0,362 м3/с; dp = 0,25 мВс = 2 500 Па, т.e. = 0,362 x 2 500 / 0,4 = 2 260 Вт.

Расчеты показывают, что погружной осевой насос может перекачивать воду, используя в 4 раза меньше энергии, чем эрлифт. С другой стороны, если пользоваться осевым насосом, то аэрация каким-либо альтернативным методом также потребует энергию.

Факторы успеха и ограничивающие факторы

Суммируя результаты исследований по потреблению энергии на трех различных опытных форелевых хозяйствах, можно заключить следующее:

  • Подходящее функционирование эрлифта сильно зависит от сбалансированного соотношения между скоростью течения воды и воздуха, т.e. скорость подачи воздуха должна быть с соответствии со скоростью течения воды.
  • Между расходом энергии эрлифта и концентрацией кислорода в воде, полученной в итоге после ее аэрации в эрлифте, была линейная зависимость.
  • При внутренней транспортировке воды с помощью погружного осевого насоса расходы на энергию были в 4 раза ниже, чем при использовании эрлифта.
  • Несмотря на то, что перекачивание воды с помощью осевого насоса стоит меньше, чем с помощью эрлифта, к данным расходам необходимо добавить расходы на энергию при каком-либо другом методе аэрации (например, бассейновых аэраторах).
  • Малая скорость подачи воздуха обеспечивает большую эффективность аэрации на единицу стоимости, чем большая.
  • Добавление малых пузырьков воздуха в зависимости от желаемого содержания кислорода, т.e. скорость нагнетания и длина времени контакта между воздухом и водой, являются важными факторами экономической эффективности аэрации.
  • Чем больше степень нагнетания воздуха в водяной столб, тем выше должна быть скорость течения воздуха для достижения данного объема кислорода на единицу времени.
  • Расходы на энергию при аэрации сильно зависят от способа аэрации, т.е. формы распылителя.
  • Необходимо учесть потери энергии из-за значительного увеличения температуры при использовании смесительных воздуходувок.
  • Экономически эффективный процесс аэрации должен контролироваться и управляться согласно актуальным рыбоводным условиям (суточные изменения, время года и т.д.).
  • При использовании осевых насосов вместо эрлифтов необходимо учитывать инвестиционные расходы установки насосов и резервных решений, для обеспечения надежности эксплуатации.
  • По-видимому, легче уменьшить расходы на перекачивание воды, чем на аэрацию.

Выращивание прудовых растений в водоочистных прудах опытных хозяйств

Бывшие земляные пруды опытных форелевых хозяйств часто остаются взаимосвязанными друг с другом и с хозяйством через старые каналы, таким образом создавая пруды с дикорастущими растениями для очистки воды.

После очистки в водоочистных сооружениях хозяйства (шламоуловителях, биофильтрах), вода медленно протекает через водоочистные пруды, где растения продолжают удаление питательных веществ, обеспечивая конечную очистку сбросных вод перед их возвратом в реку. Водоочистные пруды с растениями играют важную роль в преобразовании нитрата и БПК5, а также в выпадении органического вещества и фосфора в осадок. Однако преобразование аммиака в нитрат в этих прудах проходит неэффективно. Из-за трансформации органического вещества на дне прудов могут возникнуть анаэробные условия, благоприятные для денитрификации, т.е. преобразования нитрата в газообразный азот. Таким образом, анаэробные условия в водоочистных прудах с растениями могут содействовать удалению органического вещества и нитрата.

Общее описание инновации

Растительность водоочистных прудов играет важную роль в процессе очистки и, поэтому, изучалась в Айструпхольме. Важнейшими видами растений, отмеченными в водоочистных прудах опытного форелевого хозяйства «Айструпхольм» и покрывающими до 80% их поверхности, были манник, ряска малая, гидрилла мутовчатая, нитчатые водоросли и болотник.

Растения интересны с точки зрения как удаления питательных веществ, так и их трансформации/преобразования. Они обеспечивают субстрат для микроорганизмов (биопленки) и играют роль в трансформации аммиака, а также преобразовании растворенных азота и фосфора в растительную биомассу. Наконец, они влияют на течение воды и содействуют оседанию частиц.

Кроме роли водоочистных прудов с растениями в снижении воздействий форелеводства на окружающую среду, они также могут использоваться для вторичного производства коммерчески ценных видов растений, обеспечивающих дополнительный доход форелеводам. Рыночный потенциал различных товарных растений, как побочных продуктов рыбоводства, уже изучался.

Принципы модуля

Главными изучаемыми видами были многолетние растения для садовых прудов, которые имеют не только большой потенциал для удаления питательных веществ, но и потенциально высокие рыночные цены. Были изучены девять видов, четыре из которых принадлежат к семейству Iridacеае, один – к Butomaceae, один – к Nymphaeаceaе, а также водяной кресс (Nasturtium officinale), вахта трехлистная (Menyanthes trifoliatа) и калужница болотная (Caltha palustris). Исследования проводились в различных местах водоочистных прудов опытного хозяйства «Айструпхольм» (Дания).

Выбранные места характеризовались различными показателями качества воды, проточностью и нагрузкой питательных веществ.

Из-за густой собственной растительности, вытесняющей прудовые растения на берегах и в прудах, последние выращивались в особых конструкциях, т.e. плавучих рамках из полистирола.

Метод плавучего сада

Метод «плавучего сада», используемый на вышедших из употребления прудах опытных форелевых хозяйств (Фотография: DTU-Aqua)

Факторы успеха и ограничивающие факторы

Пруды с растениями (искусственные водно-болотные угодья) имеют хороший потенциал для снижения выпуска питательных веществ с рыбных хозяйств. Например, суточное удаление общего содержания азота превышает 1 г/м2. Продолжительность пребывания воды в водоочистных прудах играет важную роль в эффективном удалении питательных веществ.

Однако исследования показали, что естественная растительность устоявшегося водоочистного пруда не позволяет подопытным растениям прижиться ни в прудах и каналах, ни на берегах. Поэтому, для того, чтобы растения укоренились, в начале эксперимента требуется тщательная ручная прополка.

Болотные растения рода Iris довольно выносливы, крепки, и выращиваются легко, но и они были вначале вытеснены со склонов и берегов водоочистных прудов более быстрорастущими видами.

Кроме того, значительная часть растений (корневища) поедалась водяными крысами. Водяной кресс (Nasturtium officinale), вахта трехлистная (Menyanthes trifoliata) и калужница болотная (Caltha palustris), способные быстро распространяться, выращивались в одном старом земляном пруде в средней части водоочистной системы. Некоторые из этих видов остались в живых и даже росли. Однако скорость роста была ниже ожидаемой, что может быть связано с анаэробными условиями в земляных прудах. Кроме того, один вид был полностью съеден водяными крысами.

Исследованные растения легко распространяются, либо натуральным путем, с помощью корневищ, либо искусственно, путем деления корневищ/саженцев.

Кроме вегетативного размножения, ирисы также производят семена. Однако растения, выращенные из семян, могут иметь генетические свойства, отличающиеся от растений, размножающихся путем деления или корневых отпрысков, что может иметь отрицательные последствия при их продаже из-за фенотипических различий (например, гибриды, окраска цветов и т.д.)

Концепция плавучих садов была относительно успешна. Плавучие рамки могут быть объединены в более крупные блоки, покрывающие площадь в несколько сот квадратных метров. С другой стороны, форелевые хозяйства в Дании отличаются большим количеством заброшенных земляных прудов относительно малого размера и продолговатой формы. Соответственно, водоемы в этих местах полностью заросли естественной растительностью, что может быть преимуществом с точки зрения задержания питательных веществ, но затрудняет применение более крупных плавучих блоков.

Для оптимизации коммерческого производства прудовых растений в водоочистных прудах опытного форелевого хозяйства «Айструпхольм» может оказаться полезным реструктурирование некоторых частей водоочистных прудов. Это подразумевает создание относительно больших и неглубоких площадей, очищенных от существующей растительности, где потом, в зависимости от видов, можно либо внедрять концепцию плавучих садов, либо выращивать растения непосредственно в прудах.

Некоторые аспекты проектирования прудов с растениями должны учитываться и при будущем создании новых хозяйств. Желательно комбинированное использование водоочистных прудов для выращивания как растений для садовых прудов, так и более густой и посаженной непосредственно в грунт растительности, такой как тростник (Phragmites australis) или другие аккумулирующие растения.

Эти растения могут усугубить недостаток кислорода в прудах. В настоящее время условия в большинстве водоочистных прудов в Айструпхольме являются определенно анаэробными, что может отрицательно повлиять на рост различных товарных растений. Кроме того, необходимо отметить, что более крупные блоки плавучих рамок могут препятствовать транспорту/диффузии кислорода, тем самым приводя к возникновению анаэробных условий в корневой зоне.

Исследования показали, что некоторые виды прудовых растений, особенно принадлежащие к семейству Iridacеае, растут хорошо, но на потенциальный доход от их продажи могут отрицательно повлиять трудоемкие периоды в начале (прополка) и конце производственного цикла (сбор).

Выращивание альтернативных видов рыб в водоочистных прудах опытных хозяйств

После очистки в водоочистных сооружениях хозяйства (шламоуловителях, биофильтрах), вода медленно протекает через водоочистные пруды, где растения продолжают удаление питательных веществ, обеспечивая конечную очистку сбросных вод перед их возвратом в реку.

Общее описание инновации

Помимо роли водоочистных прудов с растениями в снижении воздействий форелеводства на окружающую среду, они также могут использоваться для вторичного производства коммерчески ценного посадочного материала рыб, обеспечивающего дополнительный доход форелеводам.

Основная идея направлена на увеличение рентабельности хозяйства путем оптимизации его производства таким образом, чтобы это не имело отрицательных последствий на основное производство форели и общее функционирование системы. Кроме того, подразумевается, что производство должно опираться исключительно на ресурсы водоочистных прудов, не прибегая к внешним ресурсам (например, кормам).

Принципы модуля, представленного в рассмотренном примере

Экстенсивное производство личинок и мальков рыб должно опираться на естественную продукцию зоопланктона в водоочистных прудах. Поэтому сначала изучалось, достаточна ли продукция зоопланктона в разных местах пруда для обеспечения пищей личинок рыб, например, окуня и судака.

На основе проб зоопланктона было заключено, что водоочистные пруды относительно малопригодны для подращивания личинок рыб. Однако производство мальков рыб, например, в сетчатых садках (в том числе, на подходящих местах водоочистных прудов) может быть привлекательной методологией для производства различных видов рыб с целью их последующей продажи для нагула, рыболовных прудов, аквариумов и т.д.

Для изучения эффективности сетчатых садков эксперименты проводились как в водоочистных прудах опытного хозяйства «Айструпхольм», так и в двух рыболовных прудах, где качество воды и продукция зоопланктона казались относительно более подходящими для личинок. В экспериментах использовались личинки окуня и судака.

Оценка избранных показателей устойчивости «SustainAqua»: Эффективность использования питательных веществ, воды и пространства

Результаты сбора проб зоопланктона в весенний (личиночный) период показали, что концентрации планктона сильно варьируют и, как правило, не достигают уровней, считающихся необходимыми для выживания и роста личинок рыб. Кроме того, качество воды было непостоянным, попадались периоды с низкими уровнями кислорода или образованием токсичного сероводорода. Поэтому водоочистные пруды были признаны относительно менее пригодными для подращивания личинок.

В последовавших экспериментах с сетчатыми садками, садки зарыблялись личинками окуня и судака.

Результаты показали, что производство молоди рыб в водоочистных прудах опытного форелевого хозяйства «Айструпхольм» нецелесообразно из-за низкого уровня кислорода и высокой продукции нитчатых водорослей в прудах. Аэрация воды в сетчатых садках была недостаточной для повышения содержания кислорода до приемлемого уровня.

С другой стороны, опыты на рыболовных прудах показали, что личинки рыб могут подращиваться от выклева до размера 2-3 см (один месяц) в сетчатых садках без человеческого вмешательства.

Итоги – Факторы успеха и ограничивающие факторы

Суммируя итоги, результаты рассмотренного примера датских опытных форелевых хозяйств обеспечили ценную информацию и руководство по:

  • Снижению потерь питательных и органических веществ, т.e. уменьшению воздействий на окружающую среду
  • Оптимизации затрат на энергию
  • Устойчивости выращивания прудовых растений и подращивания молоди дополнительных, альтернативных видов рыб в водоочистных прудах опытных хозяйств.

Можно отметить следующие конкретные факторы успеха и ограничивающие факторы:

  • Использование водоочистных прудов опытного хозяйства «Айструпхольм» для подращивания молоди рыб было нецелесообразным из-за низкого уровня кислорода и высокой продукции нитчатых водорослей в прудах. С другой стороны, опыты на рыболовных прудах показали, что личинки рыб могут подращиваться от выклева до размера 2-3 см в сетчатых садках без человеческого вмешательства.
  • Подходящее функционирование эрлифта сильно зависит от сбалансированного соотношения между скоростью течения воды и воздуха, т.e. скорость подачи воздуха должна быть с соответствии со скоростью течения воды
  • Расходы на энергию при аэрации зависят от способа аэрации, т.е. формы распылителя
  • Необходимо учесть потери энергии из-за значительного увеличения температуры при использовании смесительных воздуходувок
  • Экономически эффективный процесс аэрации должен контролироваться и управляться согласно актуальным рыбоводным условиям (суточные изменения, время года и т.д.)
  • Повышенный выброс CO2

Как правило, принципы концепции опытных форелевых хозяйств, использующих рециркуляционную технологию, могут быть адаптированы к европейскому сектору аквакультуры.

От примера до рыбного хозяйства: Как управлять опытным форелевым хозяйством, производящим 500 т рыбы в год (Опытное форелевое хозяйство «Айструпхольм»).Описание опытного хозяйства.

Опытное рыбное хозяйство «Айструпхольм» находится на реке Хольтум О в Средней Ютландии (Дания). Хозяйство состоит из двух одинаковых производственных единиц, каждая из которых делится на 8 частей. На Рисунок 20 показана схема опытного хозяйства.

Рыбное хозяйство

Рисунок 20: Схема опытного рыбного хозяйства «Айструпхольм». Стрелки показывают направление течения.

Рециркуляция и аэрация воды осуществляются с помощью эрлифтов. Эрлифты служат как для перекачивания, так и для аэрации воды. Они состоят из колодца/полости с поперечной стенкой. С одной стороны стенки размещено несколько распылителей (нагнетание сжатого воздуха с помощью компрессоров). Движущей силой в эрлифте является разница в удельном весе между водой, с одной стороны, и водовоздушной смесью, с другой. Комбинация нагнетания воздуха и аэрации поднимает воду на несколько сантиметров и, таким образом, создает течение, необходимое для рециркуляции.

Твердые отходы производства скапливаются в конусообразных шламоуловителях (sludge cone), расположенных на дне производственных единиц, и оттуда поступают в иловый отстойник для седиментации. Повторно используемая вода проходит через биофильтр, где аммиак преобразовывается в нитрит/нитрат.

Сточная вода из производственных единиц и очищенная вода из илового отстойника поступают в водоочистные пруды с растениями, т.e. бывшие земляные пруды, которые часто остаются взаимосвязанными друг с другом и с хозяйством через старые каналы, создавая, таким образом, пруды с дикорастущими растениями для очистки воды. После очистки в водоочистных сооружениях хозяйства (шламоуловителях, биофильтрах), вода медленно протекает через водоочистные пруды, где растения продолжают удаление питательных веществ, обеспечивая конечную очистку сбросных вод перед их возвратом в реку.

Описание сточных вод хозяйства

В следующей таблице удельный вклад производства, чистый выпуск и эффективность водоочистных сооружений опытного форелевого хозяйства «Айструпхольм» сравниваются со средним удельным выпуском (г питательных веществ на кг произведенной рыбы) датских форелевых хозяйств.

Результаты подтверждают чрезвычайно высокую эффективность удаления питательных веществ из воды, используемой в производстве опытного форелевого хозяйства. В частности, удельный выпуск фосфора и органического вещества был значительно ниже, чем средний выпуск с датских форелевых хозяйств. Аммиак, фосфор и органическое вещество удаляются шламоуловителями и биофильтрами, тогда как водоочистные пруды эффективно удаляют органическое вещество, фосфор (особенно взвешенный) и общий N (особенно нитрат).

Таблица 42: Удельный вклад производства, чистый выпуск (г питательных веществ на кг произведенной рыбы, в среднем) и эффективность очистки на опытном форелевом хозяйстве «Айструпхольм» по сравнению со средним удельным выпуском с датских форелевых хозяйств.

Расчеты вклада БПК5 и ХПК показали, что в среднем 55% всех отходов БПК5 находились в форме растворенных/взвешенных отходов, а твердые отходы БПК5 составляли в среднем 45%

В среднем, 71% всех отходов ХПК были в твердой форме, а 29% – как растворенные/взвешенные отходы ХПК. Соотношение растворенного/взвешенного БПК5/ХПК составляло 0,51.

Большая часть отходов общего N находилась в форме растворенных/взвешенных отходов TN (88%), тогда как в среднем 12% было в твердой фракции. Почти все отходы фосфора были в форме твердых отходов (в среднем, 98%), и только очень малая их часть (в среднем, 2%) находилась в форме растворенных/взвешенных отходов P.

Водный баланс хозяйства

Вода для производства добывается из дренажных труб, расположенных под производственными единицами, и/или близлежащих скважин. Забор воды составлял около 45 л/с, а продолжительность ее пребывания на хозяйстве – около 35 часов. Расход энергии на перекачивание и аэрацию (оксигенацию) воды составлял около 1,7 кВт.ч/кг произведенной рыбы.

Преимущества и недостатки традиционных и опытных форелевых хозяйств

По сравнению с традиционным рыбоводством, концепция опытных хозяйств имеет следующие:

Преимущества:

  • Потребление воды составляет не ~50 000 л/кг рыбы, а только около 3 900 л/кг рыбы
  • Независимость от реки
  • Стабильные производственные условия
  • Меньшие колебания в качестве воды
  • Большая эффективность очистки
  • Меньшие экологические воздействия
  • Меньшие сезонные колебания температуры вследствие использования воды из скважин
  • Лучший контроль управления и производства
  • Меньший риск попадания патогенов извне
  • Меньшая потребность в медикаментах и терапевтических средствах
  • Лучшие производственные условия

Недостатки:

  • Большая потребность в инфраструктуре: электричестве, кислороде, насосах и т.д.
  • Больший выброс CO2
  • Риск аккумуляции аммиака
  • Большая потребность в контроле и управлении
  • Больший расход энергии на кг рыбы

Видео: Разведение форели (бизнес план)

Садки капроновые (пластиковые)

Садки капроновые (пластиковые)

Основной спектр применения капроновых садков это водоёмы с суровыми климатическими условиями (Карелия, Белое море). Пластиковые садки «экологичны» и имеют более высокий срок эксплуатации.

Сетка для садков и садкового рыбоводства

Сетка для садков и садкового рыбоводства

Сетка для садков производства Люксол® отличается по размеру ячеи, толщине и используемому материалу: полиамид (капрон, нейлон) или полиэфир.
Конструкции рыбоводных садков

Конструкции рыбоводных садков

Формы садков, особенности конструкций, а так же эксплуатации
Закажите звонок

и наши менеджеры свяжутся с Вами

ОТПРАВИТЬ