Виды бассейнов для выращивания рыбы

D i f I n f o

Разведение рыб в бассейнах

Бассейны для выращивания рыбы могут быть круглой, квадратной или прямоугольной формы и располагаться на открытом воздухе или под крышей. Материал для изготовления — дерево, металл, стекловолокно, пластмасса, бетон. Бассейны могут быть также силосного типа (вертикальные) или вырыты в земле. Выращивание рыбы осуществляется при высокой плотности посадки и кормлении полноценными гранулированными комбикормами.

Разведение рыб в бассейнах характеризуется высокой управляемостью условиями содержания рыб (можно регулировать проточность, температурный и гидрохимический режим). В бассейнах можно выращивать рыбу круглый год, особенно в закрытых помещениях.

К преимуществам можно еще отнести возможность полной механизации и автоматизации процессов выращивания. К недостаткам относятся необходимость в насосной станции и очистных сооружениях для воды. Поэтому себестоимость выращенной в бассейновых хозяйствах рыбы выше, чем даже в садковых примерно в 1,5 раза, не говоря уже о прудовой рыбе. Поэтому в бассейнах лучше выращивать дорогую деликатесную рыбу: осетровых, лососевых.

Расчет плотности посадки рыб производится с учетом интенсивности водообмена и степени очистки воды и составляет от 15 до более 100 кг с 1 м3 (с 1 м3 для осетровых).

Например, молодь карпа массой до 50 г выращивают в пластиковых бассейнах площадью 1- 4 м? с водообменом за 15 — 20 минут при выращивании молоди до 1 г и за 20 — 30 минут при выращивании от 1 до 50 г. Слой воды для личинок массой 15 мг должен быть > 20 см, для 50 мг >30 см, для мальков до 1 г > 50 см и для сеголеток до 50 г > 1 м. Плотность посадки личинок до 15 мг — 100 тыс./м3, до 50 мг — 50 тыс./м3, до 1 г — 25 тыс./м3 и от 1 до 50 г — 1 тыс./м3. Выживаемость личинок массой до 15 мг составляет 80%, до 50 мг — 70%, до 1 г — 85% и до 50 г — 95%. Продолжительность выращивания до 15 мг составляет 6 — 7 сут., от 15 до 50 мг — 7 — 8 сут, от 50 до 300 мг — 15 сут., от 300 мг до 1 г — 15 сут. и от 1 г до 50 г — 90 — 120 суток.

Товарного карпа выращивают в прямоугольных бассейнах объемом от 10 до 200 тыс./м3ы при глубине не менее 1 м. Удельный расход воды на 1 кг рыбы составляет 0,04 л/сек при массе рыбы 100 г, 0,03 л/сек — при 300 г и 0,02 л/сек — при 500 г. Полный водообмен в бассейнах должен осуществляться за 15 — 20 мин. Плотность посадки годовиков массой >50 г должна быть 250 — 300 экз./м3. Выход — 90%. Средняя масса товарной рыбы должна составлять 0,5 к г. Конечная рыбопродукция составляет от 100 до 130 кг/м3. Приведенные цифры — ориентир для определения плотностей выращивания других видов рыб, исходя из их потребностей в кислороде и условий бассейнового хозяйства.

Разведение рыбы в установках замкнутого водообеспечения (УЗВ) и системах оборотного водоснабжения (СОВ)

Все, сказанное выше относится к бассейновым хозяйствам с прямоточной системой использования воды — вода в бассейны подается из водоисточника и сбрасывается в водоприемник либо напрямую, либо через отстойник. Источником и приемником воды может служить одна и та же река или канал, но забор воды осуществляют выше, по течению, а сброс — ниже.

Существуют и другие схемы. При использовании способа оборотного водоснабжения (СОВ) часть осветленной после отстаивания воды из отстойника, направляется обратно в рыбоводные емкости. Таким образом, расход воды сокращается в несколько раз и водные ресурсы используются более рационально. Полностью замкнутая система, с пополнением испаряющейся воды только в отстойнике, называется замкнутой.

В современных УЗВ доля ежесуточной подпитки составляет 3 — 5% свежей воды в сутки от всего объема воды в системе, в СОВ — более 30%.

Применение замкнутых систем уменьшает или полностью прекращает сброс загрязненных сточных вод; упрощает утилизацию продуктов жизнедеятельности рыб; дает возможность создания безотходной технологии выращивания рыбы путем дополнительного выращивания в системе овощей или другим путем; позволяет полностью управлять режимами выращивания рыбы: температурным, солевым, газовым, световым и т. д., тем самым ускорять темпа роста рыб и повышать эффективность выращивания.

В конечном результате все это позволяет рационально использовать водные, земельные и людские ресурсы.

Недостаток УЗВ: высокая себестоимость выращиваемой рыбы, самая высокая среди всех форм рыбоводства. Себестоимость товарного карпа в таких установках примерно в 4 — 5 раз выше стоимости карпа, выращенного в прудах и почти в 2 раза в садковых хозяйствах. Поэтому рыбоводные установки такого типа должны быть ориентированы на выращивание деликатесной дорогостоящей продукции, в основном осетровых рыб. В будущем к ним, возможно, добавятся такие объекты, как угорь, речные раки, пресноводные креветки и некоторые другие.

Хороший вариант использования УЗВ — выращивание посадочного материала различных видов рыб, поставка их в рыбоводные хозяйства в ранние сроки. За счет уменьшения периода выращивания возможно получение товарной продукции в прудовых хозяйствах за один год. Существует технология выращивания товарного карпа за 1 год из посадочного материала массой около 1 г, зарыбляемого в начале мая.

При эксплуатации УЗВ на первом плане стоит процесс очистки воды. Токсичные продукты жизнедеятельности рыб — проблема, которую решают разными способами. Способы очистки воды бывают: физические (механические), химические, физико-химические и биологические. Физикo-химические и химические методы очистки воды (адсорбция органических веществ с помощью активированного угля, пеноотделительных колонок-флотаторов, ультрафиолетовое облучение, озонирование, ионообмен и др.) чаще всего применяют при инкубации икры. Самым распространенным способом является озонирование, но озон даже в небольших концентрациях губителен для рыб, особенно молоди, поэтому озонированную воду нужно дополнительно отстаивать.

Наибольшее распространение в промышленных УЗВ получили физические и биологические методы очистки воды. Для механической очистки воды используют горизонтальные, вертикальные, полочные отстойники, в которых вода отстаивается и осветляется, освобождаясь от большей части твердых взвешенных частиц, и фильтры грубой и тонкой очистки (гравийные, песчаные и другие), в которых взвешенные частицы отфильтровывают и удаляют. Для этой цели используют также центрифуги и гидроциклоны.

Использование отстойников малоэффективно вследствие длительности процесса отстаивания, необходимости в больших объемах емкостей для этого, занимающих значительные площади. Кроме того, в отстойниках имеют место потери тепла, что увеличивает расход электроэнергии, и возможно вторичное загрязнение воды из-за разложения скапливающегося осадка. В настоящее время наиболее перспективными для использования в УЗВ считаются механические самопромывающиеся фильтры (например, НСФ-20, НСФ-50 с пропускной способностью 20 и 50 м3 в час соответственно и др.), а также фильтры с регенерирующейся загрузкой из полиэтиленовых гранул. В самопромывающихся фильтрах осадок удаляется обратным током воды в специальный промывной короб. Одним из основных условий эффективной работы фильтров является то, чтобы их рабочая поверхность была не меньше площади рыбоводных емкостей.

Биологическая очистка воды является обязательным процессом в УЗВ, без которого невозможна эффективная их эксплуатация. Она основана на способности микроорганизмов разлагать органические и неорганические вещества, скапливающиеся в воде при выращивании рыбы, и направлена на удаление из оборотной воды, прежде всего соединений азота и фосфора, являющихся основными источниками загрязнений. Биологическая очистка может происходить в специальных устройствах — биофильтрах, интеграторах, аэротенках, а также в биопрудах, с особой микрофлорой — активным илом. Активный ил — это сообщество микроорганизмов-бактерий, окисляющих органические вещества.

Аэротенки — это емкости, заполненные активным илом и оборудованные устройствами для насыщения воды кислородом. Бывают без загрузки и с загрузкой, представляющей собой гравий, керамзит, керамические или стеклянные элементы, полиэтиленовые гранулы и позволяющей увеличить концентрацию бактерий и удельную производительность. Аэротенки имеют сравнительно невысокую стоимость, просты в обслуживании, но имеют довольно низкую производительность. Соотношение объема рыбоводных емкостей к объему аэротенков составляет 1:8 — 1:10. Совместно с аэротенками обычно применяют для механической очистки воды не фильтры, а отстойники, так как большое количество взвешенного активного ила затрудняет работу фильтров. Все это делает затруднительным поддержание необходимого температурного режима и повышает затраты электроэнергии на подогрев воды.

Интеграторы представляют собой конические емкости, в нижней части которых создается слой активного ила. Верхняя часть работает как отстойник. Соотношение объема рыбоводных емкостей к объему интеграторов составляет 1:5 — 1:10. При использовании интеграторов отпадает необходимость в балансе механической очистки, однако требуется точное поддержание скорости водообмена, чтобы не происходило осаждение активного ила и выноса его за пределы зоны отстаивания.

Биофильтры в последнее время получили наиболее широкое применение в системах биологической очистки. Это емкости, заполненные загрузкой различного типа (объемной, как в аэротенках), пленочной (в виде отдельных листов или кассет), сотовой и трубчатой. Объемная и пленочная листовая загрузки применяются достаточно редко в промышленных установках. Чаще используют регенерирующуюся загрузку из полиэтиленовых гранул, а также кассетную и сотовую загрузки. Биофильтры имеют удельную производительность в 8 — 10 раз выше, чем азротенки и интеграторы, но и стоимость их в 5 — 10 раз больше. Соотношение объема рыбоводных емкостей и биофильтров от 1:0,5 до 1:4. К недостаткам биофильтров помимо высокой стоимости относится необходимость иметь в составе очистного сооружения отдельный биофильтр — денитрификатор, в котором нитраты из очищаемой воды восстанавливаются до свободного азота.

Биофильтры подразделяются на пять типов: погружные, орошаемые (капельные), комбинированные, вращающиеся, с «псевдосжиженным слоем». В погружных биофильтрах в качестве загрузки используют пластиковые кассеты, соты, пучки из ПВХ — трубок, располагающихся ниже поверхности воды в емкости. Объемную загрузку применяют редко, так как она нуждается в периодической промывке, в процессе которой уничтожается бактериальная пленка. Из всех типов биофильтров имеют самую низкую удельную производительность по окислению соединений азота. В орошаемых биофильтрах слой загрузки располагают выше уровня воды в емкости. Биоочистка происходит в тонком слое воды стекающей по загрузке, что обеспечивает лучшее окисление соединений азота. Наиболее часто в таких биофильтрах применяют кассетную и сотовую загрузки. Производительность их в 1,5 раза выше, чем у погружных. К недостаткам относят возможную гибель бактериальной пленки из-за быстрого высыхания при остановке насосов, хотя у некоторых биофильтров такого типа предусмотрено автоматическое затопление в случае остановки рециркуляционных насосов.

Комбинированные биофильтры состоят из двух частей. Верхняя представляет собой орошаемый биофильтр, нижняя — погружной. Совмещают достоинства и недостатки обоих типов биофильтров. Вращающиеся биофильтры имеют вращающуюся часть с загрузкой, представляющую собой барабан или систему пластиковых перфорированных труб, заполненных гофрированными дисками. Загрузка, вращаясь, то заходит в воду, то выходит из нее. В результате для биопленки создастся благоприятный кислородный режим как в орошаемых биофильтрах, к которым по удельной производительности близки вращающиеся. Наиболее перспективным типом считается биофильтр с «псевдосжиженным слоем» (биореактор с движущейся мелкозернистой загрузкой из полиэтиленовых гранул диаметром 2,7 мм и удельной массой 960 — 980 кг/м3). Регенерация загрузки обеспечивается постоянным её перемешиванием внутри очистного блока с помощью эрлифтов или гидроэлеватора. Данный тип биофильтра имеет максимальную удельную площадь активной поверхности (750 м), а также наименьшее соотношение объема рыбоводных емкостей и объема блока биоочистки 1:0,5 — 1:1. Такое соотношение практически недостижимо для других типов биофильтров. Недостатком биофильтра является высокая стоимость, главным образом за счет высокой стоимости загрузки. Блок биологической очистки начинает работать на полную мощность через 2 — 3 недели после запуска установки по мере нарастания слоя бактериальной пленки.

Установку с замкнутым циклом водоснабжения для выращивания рыбы может сделать любой желающий как у себя дома так, и на приусадебном участке. Для этого необходимо иметь емкость для выращивания, насос, аэратор или компрессор, изготовить простейший механический фильтр, например, песчано-гравийный и биологический фильтр с загрузкой из гравия, керамзита или полиэтилена, установить в рыбоводной емкости автокормушку, приобрести полноценные сбалансированные корма и можно начинать выращивание. В средней полосе России за лето вполне возможно, как показала практика, вырастить 50 — 100 кг карпа в 1 м3 воды.

Источник

Выращивание в бассейне

Данный обзор посвящен рассмотрению современных цилиндрических бассейнов для выращивания рыбы с точки зрения улучшения их эксплуатации, снижения стоимости и повышения продуктивности. Приводятся возможные механизмы и проектировочные решения для создания узлов поступления и оттока воды, систем контроля органических загрязнений, зарыбления и сортировки для крупных цилиндрических бассейнов. Хотя обсуждение ограничено проектированием бассейна, оно касается любой проточной системы или УЗВ.

Проектирование емкости культивирования

При использовании объемных бассейнов в совокупности с совершенной стратегией управления УЗВ можно добиться существенного снижения затрат и повышения продуктивности рыбоводческого хозяйства. Значительному снижению денежных и трудозатрат также способствует выращивание рыб в небольшом количестве крупных бассейнов. Согласно практическому опыту, усилия по обслуживанию емкости не зависят от её объема. Бассейны объемом 1 м 3 или 100 м 3 требуют равное время на мониторинг качества воды, внесение корма и очистку. Кроме того, капитальные затраты на каждую единицу бассейна снижаются, тогда как его размер возрастает. Эти преимущества, в некоторой степени, уравновешиваются со сложностями, сопряженными с крупными бассейнами:

1. Создание водного потока для равномерного перемешивания и быстрого осаждения осадка;
2. Сортировка и сбор рыбы;
3. Удаление погибших особей;
4. Отключение биофильтра при проведении химиотерапии;
5. Возникает риск больших экономических потерь в случае нарушения целостности бассейна, либо биологических проблем.

Главной проблемой является риск разрушения бассейна, что ведет к потере одной емкости культивирования. В данном случае наблюдаются очень большие потери рыбы. Тем не менее, с возрастанием опыта управления и проектирования систем у команды рыбоводов снижается риск потери емкости.

Крупные бассейны в большей степени зависят от гидравлического расчёта, чем мелкие. У емкости небольшого объема ( 3 ) общая скорость водного обмена очень высокая. Быстрый гидравлический обмен приводит к повышению качества воды, потому что в емкость приносится больше кислорода и быстро удаляются загрязнения. В объемных бассейнах, напротив, время обмена низкое, поэтому поступление и отток воды становятся ключевыми факторами, влияющими на однородность качества воды (независимо от количества вносимого корма). В свою очередь, на вместимость водоема влияют скорость водного обмена, количество вносимого корма, потребление кислорода и количество образующихся загрязнений (Losordo and Westers, 1994).

Емкости, используемые в рыбоводстве, различаются по форме и особенностям водного обмена (Wheaton, 1977; Piper et al., 1982; Klapsis and Burley, 1984; Cripps and Poxton, 1992). Они проектируются с учетом затрат на строительство, площади занимаемого места, удобства контроля за качеством воды и рыбой. В настоящее время наметилась тенденция использовать цилиндрические бассейны (>10 м) для выращивания рыб. Они привлекают к себе внимание по следующим причинам:

1. Простота обслуживания;
2. Обеспечение однородности качества воды;
3. Позволяет работать с различными скоростями водного обмена для оптимизации условий содержания и поддержания здоровья рыб;
4. Осаждаемые частицы могут быстро удаляться через центральный донный дренаж;
5. Форма емкости удобна для визуализации и автоматизации наблюдения за излишками корма и, таким образом, позволяет контролировать насыщение рыб.

Для того, чтобы снизить трудозатраты на сортировку и отлов рыбы, очистку воды необходимо создать соответствующие системы подвода и отвода воды, дренаж и сборник.

Ключевой особенностью цилиндрического бассейна является его способность к самоочистке. Рекомендуется отношение диаметра к глубине бассейна от 5:1 до 10:1 (Burrows and Chenoweth, 1955; Chenoweth et al., 1973; Larmoyeux et al., 1973); тем не менее, во многих хозяйствах используются бассейны с соотношением диаметр: глубина 3:1 и цилинтрические силосные емкости с соотношением 1:3. Недавние исследования Норвежской гидротехнической лаборатории SINTEF (Skybakmoen, 1989; Tvinnereim and Skybakmoen, 1989) показали, что механизм поступления воды может быть спроектирован так, чтобы минимизировать гидравлические проблемы в бассейне. Выбор соотношения «диаметр: глубина» сильно влияет на размер выгула, напор воды, плотность посадки, виды рыб, режим кормления и используемые методы. Глубина емкости также должна выбираться для удобства и безопасности работы с рыбой и водой.

В цилиндрическом бассейне можно добиться сравнительно равномерного перемешивания, т.е. концентрация растворенных компонентов в воде, поступающей в емкость, мгновенно выравнивается до концентрации, которая существует по всему объему. Поэтому при адекватном перемешивании вся рыба располагается в воде с одинаковым составом. Хорошее качество воды можно поддерживать за счет оптимизации узла её поступления и выбора скорости поступления так, чтобы лимитирующие водные параметры не снижали производство, когда система будет заполнена рыбой.

Скорость вращения в емкости культивирования должна быть по возможности равномерной, от стенок к центру и от поверхности ко дну, и достаточно сильной для реализации самоочистки. Тем не менее, она не должна превышать скоростей, которые могут выдержать рыбы. Её оптимальные значения порядка 0,5-2,0 длины тела рыбы в секунду способствуют поддержанию здоровья, тонуса мышц и дыхательной функции рыб (Losordo and Westers, 1994). Скорости, необходимые для направления осаждаемых частиц в донный центральный дренаж, должны составлять более 15-30 см/с (Burrows and Chenoweth, 1970; Ma¨kinen et al., 1988). Для тиляпии были предложены значения 20-30 см/с (Balarin and Haller, 1982). Тиммонс и Янг (Timmons and Youngs, 1991) разработали формулу расчета скорости вращения воды: V_safe Конструкция узла поступления воды в цилиндрический бассейн

В цилиндрическом бассейне вода поступает по касательной к его стенкам (по внешнему радиусу) так, чтобы угловая скорость воды создавала вращательный ток к центру. Однако в ряде работ (Burrows and Chenoweth, 1955; Larmoyeux et al., 1973; Wheaton, 1977; Skybakmoen, 1989; Tvinnereim and Skybakmoen, 1989; Paul et al., 1991; Goldsmith and Wang, 1993) отмечается, что прилипание, которое существуют между первичным потоком и дном, и стенками емкости приводит к образованию вторичного радиального потока, направленного от стенок к центру дна, и от центра дна к поверхности. Этот поток несет осаждаемые частицы к донному дренажу и, таким образом, порождает желаемый эффект самоочистки бассейна. К сожалению, в цилиндрической емкости с таким течением валиковидная область около центрального дренажа приобретает очень низкую скорость вращения и плохо перемешивается. Размеры этой «мертвой» зоны зависят от особенностей узла поступления воды (по касательной к стенкам), соотношения «диаметр: глубина» и общей скорости потока, покидающего центральный дренаж. Так как мертвая зона имеет низкую скорость движения воды и плохо перемешивается, она может снизить эффективность использования емкости культивирования за счет образования коротких замкнутых потоков, локальных градиентов с различными показателями воды (в особенности, концентрации растворенного кислорода) и неподвижных областей, где может скапливаться осадок.

В бассейне показано направление вторичного радиального течения, а также специфические области водной массы

Эффект самоочистки связан с общей скоростью потока, покидающего центральный дренаж. Кроме того, удаление осажденных частиц также зависит от способности рыбы взмучивать осадок. Это объясняет тот факт, что в бассейне с более высокой плотностью посадки рыб самоочистка проходит лучше, чем в емкости с низкой плотностью посадки. Так как осаждаемые частицы в рыбоводстве имеют специфическую плотность, которая относительно близка к плотности воды (1,05-1,2 против 1,0 у воды; Chen et al., 1993; Potter, 1997) наклон плоскости дна по направлению к центральному дренажу не улучшает способность к самоочистке. Наклонное дно удобно лишь в случаях осушения бассейна при его очистке.

Скоростью вращения можно управлять с помощью создания специфических узлов подвода воды. Это позволяет создавать адекватное для рыб течение (Klapsis and Burley, 1984; Skybakmoen, 1989; Tvinnereim and Skybakmoen, 1989). Твиннерайм и Скайбакмон (Tvinnereim and Skybakmoen, 1989) докладывали о том, что скорость течения в бассейне можно контролировать путем изменения импульса силы (F_i):

F_i = ρ • Q • (ν_orif — ν_rota), где ρ – плотность воды (кг/м 3 ), Q – скорость входящего потока (м 3 /с), ν_orif – скорость через узел выхода воды в емкость (отверстия или щели) (м/с), ν_rota – скорость вращения в бассейне (м/с). Импульс на входе воды по большей части рассеивается, потому что создается турбулентность и вращение в зоне вращения. Импульс силы, и, соответственно, скорость вращения в емкости можно регулировать путем подстройки скорости входящего потока воды или размера/числа отверстий в узле поступления воды (Tvinnereim and Skybakmoen, 1989). В своей работе Пауль (Paul et al., 1991) отметил, что скорость вращения в емкости грубо пропорциональна скорости воды через отверстия узла её поступления, особенно, около стенок:

ν_rota ≈ α • ν_orif, где α – константа пропорциональности, в основном равная 0,15-0,20 (личные наблюдения A. Skybakmoen, AGA AB, Лидингё, Швеция), зависящая от конструкции узла поступления воды. На характер потока влияют: 1. однородность скорости воды по всей емкости, 2. сила вторичного радиального потока вдоль дна емкости навстречу центральному дренажу (т.е. способность перемещать осадок в дренаж) и 3. однородность перемешивания воды. Скайбакмон (Skybakmoen, 1989) и Твиннерайм и Скайбакмон (Tvinnereim and Skybakmoen, 1989) сравнивали гидравлику в емкости, которая возникает при поступлении воды по касательной по внешнему радиусу бассейна с такими системами как:

1. традиционный открытый патрубок;
2. короткая, горизонтальная, погруженная под воду труба, ось которой направлена к центру бассейна. На удалении от конца трубы по всей её длине располагаются отверстия (на 60 см ниже поверхности воды);
3. вертикальная, погруженная в воду распределительная труба с отверстиями вдоль всей её длины;
4. труба, совмещающая в себе вертикальную и горизонтальную ветви.

Труба для поступления воды, совмещающая в себе вертикальную и горизонтальную ветви

Авторы отметили, что труба с открытым концом создает неоднородную скорость по всей емкости (т.е. более высокая скорость у стенок); обеспечивает плохое перемешивание в мертвой зоне, что вызвано образованием коротких замкнутых потоков; на протяжении всей глубины бассейна происходит взмучивание осадка, который плохо смывается со дна. В отношении горизонтальной ориентации погруженной трубы они отметили хорошее перемешивание и обмен воды по всему объему, но слабое и менее стабильное течение на дне (для смывания осадка). Вертикальная ориентация погруженной трубы давало лучшее качество самоочистки, чем в случае открытого патрубка или горизонтальной ориентации, но образующееся сильное течение на дне (ответственное за удаление осадка) также приводило к плохому перемешиванию в мертвой зоне и малым круговоротам, которые ухудшали время полного водного обмена. Авторы предложили организовать комбинированную конструкцию с горизонтальной и вертикальной погруженной трубами. Вертикальная ветвь располагается на некотором удалении от стенки так, чтобы рыба могла проходить между трубой и стенкой. Этот способ обеспечивает несколько преимуществ: 1. достигается однородное перемешивание; 2. предотвращается образование малых круговоротов воды; 3. создается одинаковая скорость на глубине и по периметру бассейна; 4. эффективно переносятся осаждаемые частицы со дна в центральный дренаж.

В для крупных цилиндрических бассейнах, диаметром >6 метров, по периметру устанавливаются многочисленные распределительные трубы. Это позволяет улучшить удаление осадка, однородность скорости перемешивания и качества воды (Klapsis and Burley, 1985). Однако трубы для подвода воды затрудняют работу с рыбой. Данная проблема может быть решена включением отверстий в стенку бассейна как в случае емкостей с пересекающимися потоками (Watten and Johnson, 1990). К сожалению, с точки зрения экономических соображений это «элегантное» решение может оказаться нецелесообразным. Кроме того, подобная вставка отверстий и щелей предполагает создание потоков, параллельных стенке, и может не обеспечивать такого хорошего распределения потока, которое возможно при установке вертикальной трубы на удалении от стенки. Необходимо создать такую систему подачи воды, которая бы убиралась во время сбора рыбы или зарыбления, либо устройство для сбора должно работать в присутствии труб.

Структура оттока воды в цилиндрическом бассейне

В цилиндрических бассейнах для культивирования рыб осаждаемые частицы, т.е. фекалии, вносимый и несъеденный корм оседают на дне. Осадок непрерывно удаляется через центральную трубу. Чтобы также контролировался уровень воды необходимо иметь две концентрические трубы. Перфорации (Larmoyeux et al., 1973) или щели (Surber, 1933) в основании внешней трубы позволяют осадку уходить со дна, а внутренняя труба используется для установки уровня воды. Сурбер (Surber, 1933, 1936) разработал центральный стояк водостока для самоочистки бассейна рекомендовал создавать регулируемый просвет щели между дном внешней трубы и дном емкости для того, чтобы усиливать всасывание, в то время как водный поток покидает дно бассейна, где скапливается осадок. Расстояние между двумя трубами, т.е. кольцеобразное пространство должно подбираться для создания достаточной скорости водного потока (0,3-1,0 м/с, в зависимости от размера и плотности частиц) для того, чтобы он увлекал за собой осадок вплоть до вершины внутренней трубы. Витон (Wheaton, 1977) докладывал о том, что использование центрального стояка водостока в больших цилиндрических бассейнах с сильным радиальным потоком может привести к быстрому подъему воды, которая увлечет за собой осадок в центральную трубу. Данную проблему можно решить использованием водного стока и внешнего стояка водостока.

Когда уровень воды контролируется внешней водонапорной трубой, донный центральный дренаж может быть прикрыт перфорированной пластиной или сеткой. Это позволит осаждаемым частицам, но не рыбам покидать бассейн (Piper et al., 1982; Skybakmoen, 1989; Tvinnereim and Skybakmoen, 1989). В другом запатентованном методе для повышения захвата частиц используется кольцевидные приближенные пластинки (Lunde et al., 1997). Подобным образом твердые частицы удаляются из емкости культивирования через кольцевидную щель, образованную дном бассейна и вертикальной трубой (схема аналогична Surber, 1933, 1936), при этом уровень воды контролируется внешним стояком водостока (Josse et al., 1989).

Донный дренаж прикрыт жесткой пластиной. Показан механизм поступления воды (A), внешний центробежный сепаратор (B), второй донный дренаж (чуть выше первого донного дренажа, C), внешний стояк водостока (D) (AquaOptima AS)

Размер отверстий (мм)	Размер рыбы (г)
1.6 х 3.2	мальки — 0.45
3.2 х 6.4	0.45–2.3
6.4 х 12.7	2.3–15
12.7 х 19.1	>15

Для покрытия донного дренажа используется устойчивый к коррозии материал, например, перфорированные листы алюминия, нержавеющей стали, стекловолокна или пластика (Piper et al., 1982; Sedgwick, 1985). В некоторых работах вместо отверстий рекомендуются горизонтальные щели в покровных пластинах, которые имеют большую открытую площадь, меньше забиваются и легче чистятся (Piper et al., 1982; Pankratz, 1995). В частности Пайпер (Piper et al., 1982) советовал подбирать размер щелей, исходя из длины разводимой рыбы. Идеальным вариантом является такой размер щелей, который препятствует засасыванию рыб, но позволяет легко проходить осадку. Застревание рыбы обычно происходит при слишком больших скоростях в области центрального дренажа. Эти случаи можно минимизировать, если сделать скорость оттока через дренаж Донный дренаж без защитной сетки соединяется с внешней камерой стояка водостока, которая включает водослив для контроля уровня воды в бассейне и решетку для задерживания погибшей рыбы. Емкость может оборудоваться пристенным дренажом и, таким образом, очищаться по принципу центробежного разделения.

Конструкция двойного дренажа для сбора осадка

Цилиндрические бассейны могут оборудоваться центробежными сепараторами и бассейнами остойниками с двумя потоками воды. Тогда незначительное количество осаждаемым частиц будет удаляться как через центральный дренаж, в то время как большинство их профильтруется пристенным центробежным дренажом. Впервые, возможность использования двойной дренажной системы в цилиндрических бассейнах была предложена в 30-х годах (Cobb and Titcomb, 1930; Surber, 1936). Маквейн (MacVane (1979) и Слон (Slone et al., 1981) также докладывали об использовании донного дренажа для удаления осадка, тогда как масса воды, переполняющая края высокого цилиндрического бассейна (диаметр: высота = 3:1), вода также увлекала за собой осаждаемые частицы. Эту емкость также называют силосным бассейном.

Позднее появились емкости, в которых осаждаемые частицы концентрировались в 5-20% всего водного потока, покидающего донный дренаж, а оставшаяся часть воды (80-95%) проходила через пристенный сборник рыбы (Ma¨kinen et al., 1988; Eikebrokk and Ulgenes, 1993; Lunde et al., 1997), либо переполняющиеся края бассейна (Timmons, 1997). Вскоре, Лунд (Lunde et al., 1997) разработал жесткую кольцевую покровную пластину, фиксируемую над донным дренажом, который мог связываться с боковым дренажом. Очень интересную конструкцию двойной дренажной системы предложил Ван Товер (Van Toever, 1997).
Двойная дренажная система имеет важное экономическое значение, потому что в рыбоводстве затраты на удаление осаждаемых частиц контролируются объемом потока, который необходимо задействовать на фильтрацию осадка. Затрачивая меньше сил, пространства, снижая потери тепла, в цилиндрическом аквариуме удается отфильтровать основную часть твердых частиц. используя лишь 5-20% всего водного оттока через центральный дренаж. Снижение скорости водного оттока позволяет более эффективно использовать обработку озоном и, соответственно, более эффективно удалять твердые частицы (Summerfelt et al., 1997).

Двойная дренажная система, предложенная Ван Товером (Van Toever, 1997)

Баланс осаждаемых частиц

Эффективность бассейна с двойной дренажной системы в отношении концентрации твердых частиц при их прохождении через донный дренаж можно проиллюстрировать следующим уравнением баланса:

in> + TSS> = out1 • TSS_out1> + out2 • TSS_out2>, где Q – скорость водного потока (м 3 /сутки); Q_out1 – скорость водного потока, покидающего донный дренаж (м 3 /сутки); TSS_in – концентрация твердых частиц в бассейне (кг/м 3 ); TSS_out1 – концентрация твердых частиц, покидающих боковой дренаж (кг/м 3 ); TSS_out2 – концентрация твердых частиц, покидающих донный дренаж (кг/м 3 ) и P_TSS – уровень образования твердых частиц (кг/сутки).

P_TSS = a_TSS • r_feed • ρ_fish • V_tank, где ρ_fish – плотность рыб в емкости культивирования (кг/м 3 ); V_tank – объем бассейна (м 3 ); r_feed – частота кормления (кг корма/(кг рыбы*сутки)), a_TSS — количество образующихся твердых частиц (кг_TSS/кг корма).

Доля удаляемых через центральный дренаж твердых частиц (f_rem) может быть определена по следующему уравнению (1).
Преобразуя уравнение, можно следующим образом рассчитать TSS_out2 (2):

Использование двойной дренажной системы существенно повышает концентрацию твердых частиц, удаляемых посредством слабого потока через донный дренаж. Концентрация этих частиц может в 10 раз превышать концентрацию частиц в составе основного потока воды, покидающего дренаж. Например, в бассейнах с двойной дренажной системе, в которых выращивалась тиляпия (Timmons, 1997), центральный дренаж удалял до 100% твердых частиц (при использовании 2-3% всего потока воды). В том же исследовании концентрация частиц, проходящих через боковой дренаж (взвешенные в толще воды) составляла 6,4 мг/л (стандартное отклонение 3,6). В этой работе рыбе ежедневно давали 80 кг/сутки корма, объем бассейна составлял 53 м 3 , поток через центральный дренаж – 110 л/мин, а общий водный обмен через биофильтр – 3,6-5.5 м 3 /мин. Все захваченные в донный дренаж частицы затем фильтруются механическим сетчатым фильтром, либо отстойником (осушается ежедневно, объем 3 м 3 ).

Работа с рыбой в бассейне

Механизмы удаления мертвой рыбы

Особое значение имеет ежедневный мониторинг и, при необходимости, удаление мертвой рыбы. Тушки погибших особей влияют на: 1. прибыль; 2. здоровье всего поголовья; 3. качество воды; 4. уровень воды в бассейне. Рыбоводы стремятся упростить процесс сбора погибшей рыбы. При использовании открытого донного дренажа мертвые тушки засасываются в него и скапливаются во внешнем стояке водостока.

Методы сбора погибшей рыбы, а также загрязнений со дна разработаны для больших плавучих садков (Braaten, 1991; Skjervold, 1993), которые по конструкции ближе к бочкам, чем к сетям (Solaas et al., 1993) и очень похожи на цилиндрические бассейны. Эти методы можно адаптировать к использованию в УЗВ.

Сборник мертвой рыбы может связываться в захватывающий механизм двойной дренажной системы. На рисунке не показаны детали удаления рыбы, но она проходит через большую дренажную трубу до внешнего стояка водостока, откуда удаляется.

Система концентрических труб для фильтрации осаждаемых частиц и удаления мертвой рыбы. Помимо донного дренажа представлен боковой дренаж, предназначенный для контроля уровня воды и дополнительной очистки бассейна.

Другой метод предполагает помещение сетки центрального дренажа во внутреннюю трубу двухтрубного центрального стояка водостока. Внешняя труба состоит из стальной стойки, закрепленной на дне бассейна так, что большое отверстие в трубу располагается чуть выше дна бассейна, поэтому мертвая рыба проходит через внешнюю трубу, а вход во внутреннюю трубу приподнят. Размер внешней и внутренней концентрических труб выбираются так, чтобы они располагались близко друг к другу, но были свободно подогнаны. Для удобства вымывания тушек, попавших в донный дренаж, внутренняя труба по необходимости приподнимается внутри фиксированной центральной подпорки, отдаляясь от внешней водонапорной трубы в области выхода тушек; это усиливает течение и вынос мертвой рыбы из емкости. Эффективные механизмы удаления погибшей рыбы все ещё изучаются.

Бассейн, представленный на иллюстрации, может оборудоваться двумя системами отвода осаждаемых частиц. К их числу относится переполнение воды через борт (изображен справа) и через центральный донный дренаж (отток идет налево). Он также может иметь только один донный дренаж. В обоих случаях мертвая рыба может периодически вымываться через дренажную систему на дне (навстречу стояку, на иллюстрации расположенному справа). Следует проявлять осторожность во время манипуляции с потоком, в особенности, в местах оттока или приостановки течения может наблюдаться недостаток кислорода.

Работа с рыбой и системы мониторинга загрязнений

Способов и режимов кормления может быть очень много, и часто этому не придают большого значения (Hankins et al., 1995). одним из способов повышения общей продуктивности выращивания является использование высококачественным рационом (Storebakken and Austreng, 1987; Seymour and Bergheim, 1991; Mayer and McLean, 1995; Thorpe and Cho, 1995) и/или улучшение потребления корма за счет систем контроля насыщения (Summerfelt et al., 1995). Тип корма и технология кормления очень важны для успешного выращивания рыбы, потому что он влияют на биотрансформацию корма и скорость роста, а также на количество образующихся загрязнений. Улучшение потребления корма ведет к улучшению ростовых и экономических показателей. Для максимизации роста необходимо стремиться к насыщению рыбы высококачественным рационом. В свою очередь, неиспользуемый корм слишком дорого обходится и повышает затраты на очистку воды.

Особое значение приобретает слежение за степенью насыщения рыбы. Мониторинг может быть организован таким образом, чтобы несъеденные частицы, проходя через стояк водостока, позволяли рыбоводу или программе отслеживать их количество. Диаметр труб для поддержания скорости потока 0,3-1,0 м/с обеспечивает быстрое всплытие загрязнений.

Частицы корма можно отслеживать в вытекающей через центральный дренаж воды. Они будут скапливаться в центробежном сепараторе, принимающем большинство осаждаемых частиц. Во всех этих методах корм должен определяться отдельно от фекалий так, чтобы можно было рассчитать частоту кормления. Если рыба кормится медленно (в течение 30-60 минут) до насыщения, то небольшое количество несъеденных частиц ан выходе из бассейна свидетельствуют о прекращении подачи корма.

Другой метод кормления до насыщения предполагает использование автоматических устройств контроля, в которых с помощью ультразвука определяются несъеденные частицы. Изначально, эта технология разрабатывалась для контроля кормления лосося в морских садковых устройствах (Juell, 1991; Blyth et al., 1993; Juell et al., 1993). Для цилиндрических бассейнов уже созданы ультразвуковые устройства, которые определяют частицы корма по пробе воды в стояке и отключают кормушку, когда значение несъеденного остатка достигает установленного порога. Они также позволяют отфильтровать шум, возникающий от слабого загрязнения фекалиями.

Зарыбление бассейна и сортировка рыбы в УЗВ

Продуктивность производства можно повысить, используя стратегию непрерывного выращивания, чем стратегию выращивания партиями (Watten, 1992; Summerfelt et al., 1993; Heinen et al., 1996). Преимуществом непрерывного зарыбления и сбора рыбы является система постоянно работает на пределе своей вместимости, частота кормления поддерживается на максимальном уровне, и бассейн имеет максимальную экономическую эффективность. Этот принцип успешно реализуется на примере выращивания форели (Heinen et al., 1996) и тиляпии (Timmons, 1997).

Непрерывное поддержание плотности посадки и режима сбора рыбы требуют частого выполнения рутинной работы, которая может быть сложна и/или сопряжена со стрессом для рыб (зависит от вида и методов сбора). Кроме того, когда когорты рыбы смешиваются в единой емкости и особи товарного размера вылавливаются через частые интервалы, управляющий может потерять норму вносимого корма. В конечном счете, в непрерывной культуре рыбовод ведет статистику общего расхода корма и роста, но из года в год может наблюдаться отставание от полученных ранее данных. Это небольшая проблема для старых хозяйств и экспертов, однако серьезная проблема для неопытных рыбоводов.

Эффективность реализации непрерывной стратегии выращивания зависит, по большей части, от методов работы с рыбой и конструкции емкости культивирования. В рыбоводстве можно использовать удобные способы сортировки рыбы и её сбора. Простейшим способом вылова рыбы является работа сетью, либо её использование для скучивания особей с целью сбора или сортировки. После скучивания рыбу можно выловить с помощью насоса, сетей или садка. Другим устройством отлова являются ворота, которые поворачиваются вокруг центра бассейна для разделеия различных размерных групп рыб (Larmoyeux et al., 1973; Piper et al., 1982). В крупном хозяйстве сортировочные ворота включают подвижные панели с равномерно расположенными стержнями для избирательного отбора особей одного размера. При неиспользовании они могут располагаться над бассейном. Иногда особенности конструкции бассейна позволяют устанавливать сортировочные панели на несколько часов или дней для того, чтобы рыба сама распределилась по размеру. При разделении емкости на сортировочные объемы необходимо использовать пищевое поведение и характер перемещения рыб для их самостоятельной сортировки.

В данной статье слегка упоминается о важности оборудования для сортировки и скучивания рыб. Тем не менее, они имеют важное значение на продуктивность всего предприятия.
——
Timmons M.B., Summerfelt S.T., Vinci B.J. Review of circular tank technology and management. Aquacultural Engineering. 18 (1998) 51–69

Здесь находится скрытый текст. Для его просмотра необходимо зарегистрироваться.

Источник