Вы здесь

В Советском Союзе работы по проектированию и созданию УЗВ были начаты в начале 80-х годов. Перед разработчиками стояли следующие задачи:
-    разработать отечественную установку с замкнутым циклом водообеспечения;
-    разработать технологические основы и принципы эксплуатации рециркуляционных систем;
-    разработать биотехнологии культивирования и выращивания различных объектов аквакультуры.

Первая установка с замкнутым циклом водообеспечения была создана на базе Всесоюзного научно-исследовательского института прудового рыбного хозяйства (ВНИИПХ) и введена в опытно-промышленную эксплуатацию в 1975 году.

На основании комплекса выполненных исследований представлена математическая модель УЗВ, которая позволяет рассчитывать и создавать установки любого объема и типа для выращивания всего известного перечня объектов аквакультуры.

Установка представлена системой блоков (рисунок 1), позволяющих обеспечить механическую и биологическую очистку воды, с целью создания оптимальных условий выращивания объектов аквакультуры и состоит из:
- рыбоводных бассейнов;
- фильтров механической и биологический очистки;
- насосной группы;
- бойлерной станции с терморегуляцией воды или других систем обогрева;
- напорных и безнапорных оксигенаторов;
- системы подачи свежей воды (подпитка от 3 до 5% в сутки);
- стерилизатора (ультрафиолетовые лампы или озонатор);
- системы трубопроводов (для оборотной воды, сбросной воды и осадков, подпиточной воды, кислорода).

Рисунок 1.  Принципиальная схема УЗВ

1 - источник воды; 2 - регулятор температуры исходной воды;
3 - биологический фильтр ФБ; 4 - оксигенатор;
5 - подача чистой воды в бассейн; 6 - рыбоводные бассейны;
7 - лоток сброса воды от бассейнов в фильтр;
8 - насос подачи воды из фильтра ФО в биологический фильтр.

Описание и принцип работы системы очистки

Процессы удаления из воды органических загрязнений и соединений азота происходит на биофильтрах комбинированного назначения. В оптимальном режиме работы объем биофильтров рассчитан на часовую смену подаваемой воды.

Корпус биофильтра выполнен в виде цилиндра с конической нижней частью, внутри которого расположена загрузка из гранулированного полиэтилена низкого давления с плотностью 0,94-0,97 г/см³. Размер гранул - 2,5-3,5 мм, насыпная плотность - 0,60-0,65 г/см³ - марка 277-73 ГОСТ 16338-85. В спокойном состоянии загрузка образует плотный слой плавающих гранул. Для увеличения интенсивности очистки необходимо обеспечить максимальную площадь контакта загрузки и очищаемой воды. Это достигается посредством постоянного перемешивания гранул посредством гидроэлеватора. Размер гидроэлеватора также рассчитан на часовой обмен воды в биофильтре. Однако он способен работать и в режиме получасового обмена. В ходе эксплуатации и регулировки гидроэлеватор можно перемещать по вертикали.

В верхней части биофильтра установлена ограничивающая сетка из нержавеющей стали с размером ячеи 2 мм, выполненная в виде боковой поверхности усеченного конуса. Для регенерации загрузки биофильтр оснащен перфорированным кольцом для подачи в ее толщу сжатого воздуха.

Исходная вода, собираемая в приямке, насосом подается сверху в гидроэлеватор. При прохождении воды через его сопло в приемной камере создается разряжение и происходит подсос гранул загрузки. Далее загрузка увлекается потоком воды в трубу гидроэлеватора и выбрасывается в его нижней части. Отбойник, расположенный внизу, способствует гашению скорости и рассеиванию гранул по всему объему биофильтра. Затем гранулы поднимаются наверх, образуя плотный плавающий слой. В процессе засасывания, прохождения по трубе элеватора, поднимания наверх биомасса, покрывающая гранулы активно работает на очищение воды, а ее излишняя масса слетает с поверхности гранул в виде хлопьев ила. Проходя через плавающий фильтр, вода очищается от взвешенных веществ и собирается в сборный лоток по периметру фильтра, откуда самотеком подается в отводящий трубопровод к оксигенатору.

Сверху гранулы орошаются водой для препятствия их застаивания и улучшения условий для их перемешивания.

Плавающий фильтр одновременно играет роль механического фильтра и препятствует выносу взвешенной биомассы. Гранулы, поднимаясь наверх, постоянно подсасываются гидроэлеватором, смешиваются с исходной водой и вновь поступают в нижнюю часть. Гранулы загрузки при своем движении вниз, встрече с отбойником и перемещении вверх теряют излишек прикрепленной биомассы, что приводит к постоянному обновлению (омоложению) поверхности пленочной биомассы микроорганизмов.

Таким образом, плотный слой загрузки биофильтра задерживает основную часть образующейся взвеси, а очистка воды ведется биомассой, прикрепленной на поверхности гранул и взвешенной биомассой.

 Процесс насыщения воды кислородом происходит автоматически в оксигенаторе и зависит от температуры воды и количества подаваемого в него кислорода посредством дозирующего устройства.

При длительной эксплуатации возникает необходимость периодической промывки биофильтра. Для этого в перфорированное кольцо биофильтра подается сжатый воздух, загрузка хорошо перемешивается и после отстаивания отделяется от грязи, которая оседает на конической части биофильтра. После этого осадок сбрасывается в канализацию.

Высокая концентрация прикрепленной и взвешенной биомассы повышает производительность биофильтра, а постоянная регенерация и самоочищение загрузки обеспечивает эффективность его работы.

Далее, очищенная и обогащенная кислородом вода подается на рыбоводные емкости.
На этой основе был разработан модуль рыбоводной установки (рисунок 2).

Рис. 2. Рыбоводный модуль в бассейновом зале

Состав модуля:
1 – Бассейн рыбоводный – S = 5 м²; V = 5 м³ ; n = 11 шт.
2 – Фильтр осадочный – V = 12 м³ , n  = 1 шт.
3 – Фильтр биологический –  V = 37 м³,  n = 1 шт.
4 – Оксигенатор –  Q = 140 кг/час по О₂ n = 1 шт.
5 – Подача чистой воды -  DN = 80
6 – Сброс осадка на утилизацию DN 100
7 – Подача воды от осадочного фильтра в биологический
8 – Подача воды из биологического фильтра в оксигенатор
9 – Возврат воды на регенерацию
10 – Заливка холодной воды
11 – Разводка кислорода и сжатого воздуха - цеховая
Параметры модуля:
1. Объем воды в бассейнах 55 м³
2. Общий объем воды в модуле – 104 м³
3. Ежесуточный сброс осадка – 3 м³
4. Занимаемая площадь – 12 м³
5. Мощность насоса – 2,7 квт
6. Расход сжатого воздуха – 5 м³ /см
7. Расход кислорода – 30 м³ /час.

Принцип работы установки с замкнутым циклом водообеспечения

Установка с замкнутым циклом водообеспечения используется для получения молоди и товарной продукции из собственного посадочного материала.

Бассейны для выращивания рыбы, размер 2х2 м, глубиной до 1 м, объёмом 4 м³ оборудуются сетками для осуществления нижнего слива загрязненной воды. Сброс осадка из них осуществляется через патрубок, которым заканчивается специальное углубление в днище. Патрубок врезается в трубу, которая с обеих сторон оборудована запорной арматурой - задвижка служит для сброса осадка и воды при осушении бассейна.

Загрязненная вода из бассейна через сливной патрубок переливается в лоток загрязненной воды в промежуточный бассейн. Далее забирается оттуда насосами и подается на обогрев. Для подогрева используется водоподогреватель водо-водяной скоростной разъемный четырехсекционный S=0,65 м², d=76 мм, секции 2000 мм, ОСТ 34-588-68. завод сантехоборудования, Моссантехпром. Регулировка температуры осуществляется одним из двух способов: уменьшением подачи теплоносителя при помощи соответствующих вентилей; изменением расхода воды, проходящей через водоподогреватель и питающей его. Предпочтительным является последний способ. Предусмотрены вентили для отключения водо-подогревателя от системы. После этого вода поступает в систему очистки воды, состоящую из двух ступеней.

Первая - биологический фильтр, состоящий из орошаемой и затопляемой частей. Орошаемая часть призвана для окисления органики в потоке воды, подаваемой на кассеты при помощи реактивного оросителя. Принцип действия погружной части заключается в поддержании в постоянном движении плавающей загрузки мелкозернистого типа при помощи гидроэлеватора. Предусмотрен вентиль, служащий для подачи сжатого воздуха при промывке гранул, задвижка - для сброса осадка в канализацию после промывки и для полного опорожнения биофильтра. Раздельные вентиля служат для разделения потока подаваемой на очистку воды в затопленную и орошаемую части. Регулировкой вентилей и достигается соотношение, соответственно 60-70% и 30-40%.

Из биологического фильтра вода самотеком поступает в фильтр-отстойник: восходящий фильтр с плавающей загрузкой. В фильтре одновременно происходит отстой осадка и фильтрация воды через слой полиэтиленовых гранул. Поддержание гранул в движении осуществляется постоянной подачей воды в нижней части фильтра. Полная очистка гранул в процессе эксплуатации осуществляется более интенсивной продувкой сжатым воздухом, осадок после отстоя удаляется в канализацию через задвижку.

Из фильтра-отстойника очищенная вода поступает в бак водоподготовки, где барботируется воздухом до 100% насыщения и самотеком поступает в рыбоводные бассейны.

Для введения в воду кислорода используется оксигенератор безнапорного типа, соединённый в систему байпаса с основным трубопроводом. Расходом воды достигается нужная степень насыщения.

Насыщенная кислородом вода подается в бассейны. На этом участке системы целесообразно установить установку для обеззараживания воды - озонатор ОВЭ-0,1 по желанию заказчика.

Кормление рыбы осуществляется автоматическими кормораздатчиками типа ИКХ (или их аналогами).

Для заполнения системы водой используется подпиточный водоподогреватель (бойлер).

Как показали теоретические и практические исследования, а также имеющийся мировой опыт, использование установок с замкнутым циклом водообеспечения (УЗВ) позволяет успешно решать большинство проблем, с которыми сталкивается современная аквакультура.

Применение замкнутых систем водообеспечения в аквакультуре позволяет:
- создавать оптимальные условия для максимального роста наполнения продукции разводимых видов;
- обеспечивать полный контроль и управление производственным процессом независимо от внешних условий при сохранении ихтиопатологической и экологической чистоты производства за счёт выращивания рыбы в одном и том же объёме воды с применением системы полной очистки и регенерации качества воды до исходного уровня;
- производить продукцию требуемого качества, в наиболее удобные сроки для пересадки в водоёмы при создании необходимого ассортимента.

В свою очередь использование УЗВ в традиционной системе аквакультуры за счёт указанных преимуществ на практике позволяет:
- форсировать рост разводимых объектов, сокращать сроки получения товарной продукции и увеличивать показатели рыбопродуктивности при дальнейшем выращивании;
- освобождать рыбоводные площади, занимаемые ранее под выращивание посадочного материала и его зимовку, их дальнейшее использование для получения дополнительной товарной продукции;
- способствовать повышению устойчивости и снижению заболеваемости выращиваемых объектов за счёт выращивания посадочного материала высокого качества в контролируемых условиях замкнутых систем, его пересадки в нагульные водоёмы в сроки оптимальные для роста и использования естественной кормовой базы пр.