Фильтрация и многократное использование воды рыбоводными хозяйствами. Часть 2. Отходы рыбоводства. Фильтрация частиц

Отходы рыбоводства

Источником всех отходов является рыба, присутствующая в системе. Современный сухой корм изготавливается специально для конкретных видов рыб, но, в целом, весь корм, производимый сегодня, является высокоэнергичным.

Для правильного расчета последующих очистных сооружений и водоподготовки необходимо знать, какие отходы вырабатываются и в каких количествах.

Один килограмм сухого корма для, например, лосося, имеет приблизительно следующий состав:

Таблица 1. Состав сухого корма.

* 9,45 ккал/г, указанные на большинстве этикеток упаковок рыбного корма, слишком много; из-за высокого содержания рыбьего жира (ненасыщенные жировые кислоты) эта величина будет ниже.

В белке содержится азот, приблизительно 16% по весу. Нагрузка по органическим соединениям получается за счет белка, жиров и углеводов и обычно дается в косвенном выражении, поскольку провести химический анализ достаточно трудно. Ее можно оценить по биохимическому потреблению кислорода (БПК) или по химическому потреблению кислорода (ХПК).

Нагрузка по загрязнениям при производстве одного килограмма рыбы может быть рассчитана для разных кормовых коэффициентов; предполагается, что тип корма и содержание белка, жиров и фосфора в рыбе и корме не меняется.

Полученную нагрузку можно выразить, как линейную функцию от кормового коэффициента:

Максимальная нагрузка, всего N(г. N на кг корма) = 80 * кормовой коэффициент – 30

Уравнение 1.

Азот: содержание в корме то же, что и выше, содержание белка в небольшой форели составит около 19%. Это не физиологический термин. Его можно применять только в стандартном диапазоне кормовых коэффициентов перевода. Однако его можно использовать, как руководство для расчета нагрузки по азоту и, следовательно, расчета биологических фильтров.

Нагрузка по органическим соединениям:

Респирация, т.е. потребление кислорода, вырабатывает энергию для организма. Органический материал расщепляется и энергия передается в АТФ – в этой форме энергия хранится в клетках. При окислении каждого грамма белка, жира и углевода вырабатывается разное количество энергии, но в среднем, при диете хищника расчеты дают величину преобразования 3,24 калории на 1 мг кислорода.

ХПК: химическое потребление кислорода (исходя из вышесказанного) можно рассчитать по следующей формуле:

1 кг корма: 5392 ккал / 3,24 = 1664 г. О2

Рассчитать конечный выход органики из бассейнов трудно, поскольку часть корма используется для респирации. Используя энергетическое уравнение, энергию можно описать следующей формулой:

C = G + R + U + F

C = потребление, G = рост, R = респирация, U = выделение, F = экскременты

Это энергетическое уравнение основано на физиологических измеряемых величинах и, как видно из нижеприведенного уравнения, потерю корма и, следовательно, расчет фактического потребления корма, очень трудно определить точно.

ХПК, в 1 кг рыбы (небольшая форель), 19% белка и 8% жира.

Таблица 2.

Рыба очень эффективно преобразует энергию. Около 30% потребляемой энергии преобразуется в увеличение массы. Разница между приростом массы и потребляемым кормом получается за счет расхода энергии на респирацию, непосредственно связанную с потреблением энергии на увеличение массы. На респирацию приходится около 70% потенциальной нагрузки по кислороду.

Расход корма, выраженный через ХПК от 1 кг корма:

Корм:                                          1.664 г. О2

Респирация:                                 790 г. О2

Рост:                                              536 г. О2

Экскременты и потеря корма: 338 г. О2

(эти цифры могут меняться в зависимости от вида рыб и типа корма)

Несъеденный корм и экскременты образуют нагрузку по органическим соединениям на микрофильтр и биологические фильтры. Для органического материала чаще всего используется количественный термин – биохимическое потребление кислорода (БПК), но это не точная величина, так как потребление кислорода описывает интенсивность микробиологического процесса. Некоторые исследования показали, что около 50-70% рыбного корма и отходов эффективно поддается биологическому разложению и, поэтому, измеряется, как БПК. Неразлагаемый органический материал в некоторой степени скапливается в системе, образуя коричневый «чайный» цвет.

Исходя из вышеуказанных предположений, с килограмма корма, используемого в рыбоводстве, можно ожидать следующую потенциальную нагрузку:

Потенциальная нагрузка с 1 кг корма в системе: 169 – 237 г. БПК

В таблице ниже приводится расчет эффективности микрофильтра, выраженной через баланс масс в РСА

Таблица 3. Расчет эффективности микрофильтра

Эффективность фильтрации для разного размера ячеи микрофильтраHydrotech, как процент частиц, выделенных при кормлении. Проект “Blue label”, Fair-CT-98-9158.

Вышеприведенные данные действительны только для угревых хозяйств, для других видов цифры могут отличаться. Из таблицы видно, что фильтр на 30 микрон намного более эффективен, чем фильтры с большим размером ячеи.

Фильтрация частиц

Частицы – это нерастворенные остатки корма, поступающего в систему. Эти частицы обычно измеряются, как взвешенные частицы (ВЧ). В рыбоводном хозяйстве с рециркуляцией воды источником частиц являются остатки корма и экскременты. На хозяйствах с притоком от поверхностных вод также присутствуют органические и неорганические частицы.

Как было сказано в разделе о бассейнах, функции самоочистки очень важны для систем последовательной фильтрации, частицы должны перемещаться быстро и осторожно удаляться из системы.

В таблице ниже приведены данные по средней эффективности фильтрации для различных видов рыбоводных хозяйств:

Таблица 4. Средняя эффективность фильтрации.

Вышеуказанные значения эффективности приведены для барабанных фильтров Hydrotech Drumfilter с фильтровальной тканью 60 микрон.

Микрофильтры можно устанавливать на выпуске рыбоводного хозяйства для уменьшения количества твердых частиц, попадающих в водоемы. Иногда микрофильтры устанавливаются на впускных каналах для повышения качества поступающей воды.

Пример: Ферма Lickey Bridge в Ирландии.

Периодические паводки вызывали проблемы из-за большой концентрации глины и песка в поступающей воде:

Таблица 5. Распределение размеров частиц, поступающая с водой на ферме Lickey Bridge.

Основываясь на этих данных, была выбрана фильтровальная ткань с размером 20 микрон. Она дает очень тонкую очистку для гравитационных фильтров.

Фильтрация в рециркулируемых системах:

Барабанные и дисковые фильтры Hydrotech широко распространены в рециркуляционных системах по всему миру. Уникальная конструкция фильтровальной ткани обеспечивает мягкое удаление частиц: (см. прилагаемые информационные материалы по фильтрам).

Функция барабанных и дисковых фильтров:

1. Фильтруемая вода поступает внутрь барабана.
2. Вода фильтруется при проходе через фильтрующие элементы барабана. Движущая сила для воды создается за счет разницы между уровнями воды внутри и снаружи барабана.
3. Твердые частицы улавливаются фильтровальными элементами и вращением барабана поднимаются в зону противоточной промывки. В зависимости от выбранного режима работы барабан вращается прерывисто или постоянно.
4. Через промывочную форсунку вода подается на наружную поверхность фильтровальных элементов. Отфильтрованный материал вымывается из фильтровального элемента в поддон для осадка.
5. Осадок вместе с водой самотеком подается из фильтра.

В рециркуляционной системе микрофильтрация является интегрированной частью всей системы очистки.

Преимущества микрофильтрации: