ЗАМКНУТЫЕ РЫБОВОДНЫЕ УСТАНОВКИ
Применение бассейнов для выращивания рыбы открыло перспективы совершенствования
рыбоводной техники. Рыбоводство в бассейнах - это шаг в сторону индустриализации. Бассей-
ны можно установить, не согласуясь с рельефом местности или внести в здание. Корм в бассей-
ны попадает только по воле рыбовода, естественная кормовая база отсутствует. Подача и слив
воды организуются и регулируются в соответствии с планом рыбовода. Селекция выращивае-
мого материала, облов, лечение и прочие технологические операции в бассейнах доступнее,
чем в пруду. Плата за пользование бассейнами выразилась в использовании более дорогих кор-
мов, содержащих белок животного происхождения, и в технически более насыщенной системе
водоподготовки.
Чтобы получить более высокую отдачу от рыбоводства в бассейнах, плотность посадки ры-
бы по сравнению с прудом увеличивается. В связи с высокой плотностью посадки рыбы возни-
кают две основные проблемы: первая - снабжения рыбы кислородом для дыхания, вторая - уда-
ления из бассейнов продуктов жизнедеятельности рыб. Обе эти проблемы решаются за счет
смены воды в бассейне. В бассейн подается чистая, насыщенная кислородом вода, а выпускает-
ся из бассейна вода, обедненная кислородом и загрязненная продуктами жизнедеятельности
рыбы.
Проблема создания источника кислорода для дыхания и способа понижения концентрации
продуктов жизнедеятельности присуща любой форме аквакультуры и для прудов, и для садков,
и для бассейнов. Но решается она различными способами. Проблема насыще воды в прудах и
других открытых водоемах решается за счет поглощения кислорода из воздуха и за счет про-
цессов жизнедеятельности водорослей. Для бассейнов эта проблема решается только за счет
подачи насыщенной кислородом воды.
Проблема снижения концентрации продуктов жизнедеятельности в открытых водоемах не
стоит так остро, как в бассейнах. Эти продукты, растворяясь в большом объеме воды, утилизи-
руются бактериями, превращаясь в нетоксичные вещества. В бассейнах за счет высокой плот-
ности содержания рыбы, продукты жизнедеятельности могут накапливаться до опасных преде-
лов, если они не выносятся с током воды.
Потребность в расходе воды через бассейн по двум лимитирующим факторам может быть
рассчитана. Расход воды для обеспечения кислородом рассчитывается по уравнению баланса
кислорода в бассейне
Qk x Cвх – Qk = qk x Gp, /8/
здесь Qк – расход воды через бассейн, л/с;
Свх, Свых - концентрации кислорода в воде на входе в бассейн и на его выходе, мг/л;
qk – удельное потребление кислорода рыбой, мг О2/сек на кг рыбы;
Gp – количество рыбы, содержащейся в бассейне, кг.
Решение относительно расхода воды
Qk x Gp
Qk = -------------, л/с. /9/
Свх - Свых
Аналогичным образом подсчитывается потребность в протоке для снижения концентрации
токсичных продуктов жизнедеятельности до приемлемого уровня
Qm x Gp
Qm = -------------- , л/с. /10/
См
Здесь qm – удельное количество токсичного вещества, выделяемого единицей массы рыбы в
единицу времени, мг/с на кг рыбы;
См – допустимая концентрация токсичного продукта, мг/л.
На практике оказывается, что потребность в расходе воды для обеспечения кислородом все-
гда больше потребности в расходе воды, необходимом для выноса токсичных продуктов
Qk > Qm . /11/
Это обстоятельство позволило сделать первый шаг в экономии воды за счет насыщения ки-
слородом воды в бассейне путем аэрации. Рыбоводные установки с аэрацией воды нашли ши-
рокое практическое применение. Дополнительный источник поступления кислорода в воду бас-
сейна позволяет на порядок снизить расход воды. Технически аэрация выполняется различны-
ми способами, описанными в разделе "Инженерное обеспечение".
Стремление к снижению расхода чистой воды определено рядом причин: дефицитом чистой
воды, затратами энергии на получение чистой воды, затратами тепловой энергии на подогрев
воды.
Рис.9. Выпуск воды из бассейнов: а) выпуск с регулированием уровня; б) с переливной тру-
бой в центре бассейна; в) с трубопроводом внутри бассейна; г) с вертикальным выпуском.
Обозначения: 1 - шандорный перелив; 2 - уровневая труба; 3 - защитная сетка; 4 - «фонарь»
из газа; 5 - вентиль выпуска грязи; 6 - манжетка.
21
Один из вариантов решения проблемы насыщения воды кислородом схематически изобра-
жен на рис.10. В соответствии со схемой на рис.10 насыщению кислородом подвергается часть
воды, сливающейся из бассейна. Насыщенная вода, предварительно смешиваясь с чистой во-
дой, вновь подается на вход в бассейн. Такие установки по праву стали называться замкнутыми.
Особенно широкое применение установки такого вида нашли при выращивании форели на ар-
тезианских водах. Дефицит артезианской воды, обладающей нужным для форели составом со-
лей и температурой, компенсируется техническими средствами насыщения воды кислородом,
как за счет аэрации, так и за счет использования технического кислорода.
Рис.10. Схема простейшей замкнутой по воде рыбоводной установки.
Эффект, получаемый от использования простейших систем замкнутого водоснабжения, по-
будил к дальнейшему совершенствованию рыбоводных установок. Путь совершенствования -
дальнейшее снижение потребления свежей воды с одновременным снижением расхода энергии
на ее подогрев, большая изолированность от влияния климатических факторов на результаты
рыбоводства. Так как снижению расхода свежей воды в замкнутой установке, изображенной на
рис.10, препятствует второй лимитирующий фактор - возрастающая концентрация токсичных
продуктов жизнедеятельности рыбы, то в цепь оборотной воды были включены устройства для
очистки воды. Схема рыбоводной установки усложнилась и приняла вид, изображенный на
рис.11. Установка включает в себя блок насыщения воды кислородом и очистное сооружение.
Степень замыкания, то есть соотношение свежей и оборотной воды, изменяется в зависимости
от эффективности очистного сооружения. Для замкнутых рыбоводных установок принято оце-
нивать степень замыкания системы по процентному отношению количества свежей воды, до-
бавляемой за сутки в установку, к объему воды в установке. При самой высокой степени замк-
нутости это соотношение равно 3 - 5%. Это количество воды компенсирует ее расход при уда-
лении из системы грязи, потери на испарение и протечки воды.
Замкнутые установки используются на всех этапах рыбоводного процесса: содержание про-
изводителей, инкубирование икры, подращивание личинок и молоди, выращивание товарной
рыбы. Особенную значимость эти установки приобретают в промышленных районах с доста-
точно суровым климатом. Во-первых, из-за дефицита чистой воды, во-вторых, из-за полной не-
зависимости результатов рыбоводства от погодных условий. Так при культивировании карпа в
замкнутых рыбоводных установках за период 280 суток получают из икринки товарную рыбу
массой 0,5 кг. В прудовых хозяйствах карп достигает массы 0,5 кг после трех лет выращивания.
Возможность регулирования температуры и насыщения ее кислородом в замкнутой рыбо-
водной установке дает рыбоводам способ управления рыбоводным процессом по времени. На-
22
пример, получать ранние или поздние нереста, проводить несколько нерестов в год вне зависи-
мости от времени года, ускорять или замедлять рост рыбы, культивировать несколько видов
рыб одновременно.
С точки зрения сохранения чистоты природных водоемов замкнутые установки выгодно от-
личаются от всех других форм рыбоводства. При облове прудов, например, приходится сливать
в реки и иные водоемы значительное количество воды, которая несет с собой продукты жизне-
деятельности рыб, иногда донный ил и водоросли. При садковом выращивание рыбы всю био-
логическую нагрузку принимают на себя водоемы, в которых размещены садки. При выращи-
вании рыбы в бассейнах с разомкнутым циклом водообеспечения нагрузки принимает тот
водоем, в который сливается отработанная вода.
Рис.11. Схема замкнутой рыбоводной установки с очисткой воды.
Если рыбоводное хозяйство работает на водоем с ограниченной проточностью (озеро, водохра-
нилище), то через несколько лет эксплуатации наступает перегрузка водоема, что выражается в
снижении показателей качества воды. В замкнутых по воде рыбоводных установках рыбовод-
ный осадок накапливается и удаляется для последующей утилизации. Осадок представляет со-
бой ценный биологический материал, пригодный для изготовления добавок к рыбным кормам,
для использования в качестве удобрения и для получения отопительного метана.
Применение замкнутых рыбоводных установок превратило рыбоводство в одну из отраслей
индустрии. Действительно, благополучие и высокие скорости роста рыбы обеспечиваются в
этих установках за счет технических средств. Применение технического кислорода дает воз-
можность насыщать воду, подаваемую в бассейны, до 500 - 600% равновесного насыщения, что
позволяет содержать рыбу с плотностью 100 кг/м3 и более. Этим определяется низкая потреб-
ность в земле и воде необходимых для создания хозяйства, оснащенного замкнутыми по воде
рыбоводными установками, что позволяет размещать производство рыбы в непосредственной
близости от больших городов и промышленных центров. По сравнению с прудовыми хозяйст-
вами потребность в земле и воде уменьшается в тысячи раз.
Использование замкнутых систем получило свое первоначальное развитие в США при ре-
шении национальной программы восстановления численности естественных популяций форели
в северо-западных штатах. Позднее этот опыт был освоен в США для культивирования широ-
кого спектра видов рыб и других водных объектов. Американский опыт был изучен и применен
в Западной Европе и СССР. Совершенствование замкнутых систем и методов рыбоводства в
них продолжается. В Западной Европе эти установки используются для выращивания угря,
осетровых, форели, сомов и тиляпии. В настоящее время производители рыбоводного оборудо-
вания в Западной Европе и СНГ предлагают широкий спектр рыбоводных установок различной
степени замкнутости. По степени замкнутости их условно можно разделить на две группы: ус-
тановки с использование очистных сооружений и без них, Установки с очистными сооруже-
23
ниями в свою очередь можно разбить на две группы: работающие с использованием сжатого
воздуха для насыщения воды кислородом и с использованием технического кислорода.
Установки, работающие на сжатом воздухе "Метц", "Силокс" используют сжатый воздух для
аэрации и перекачивания воды одновременно. Использование воздуха ограничивает предель-
ную плотность посадки рыбы до 40 - 50 кг/м3 в то время как в установках с использованием ки-
слорода в чистом виде плотность достигает 100 - 200 кг/м3. Схема циркуляции воды в установ-
ках с использованием сжатого воздуха представлена на рис.12
Рис.12. Схема циркулирования воды в рыбоводной установке фирмы «Метц»:
1 - бассейн; 2 - углубление; 3 - пластины субстрата биофильтра; 4 - трубы подачи воздуха; 5 -
камера сбора ила; 6 - дорожка обслуживания; 7 - садок.
Основной элемент рыбоводной установки фирмы "Метц" представляет собой прямоуголь-
ный бассейн 1, в центральной части которого имеется углубление для размещения биофильтра
2. В корпусе биофильтра устанавливается пластинчатый субстрат 3 для оседания биологиче-
ской пленки, без которой невозможна биологическая очистка воды, Непосредственно под био-
фильтром размещаются трубы с отверстиями 4 для распыления сжатого воздуха. В самой ниж-
ней части корпуса бассейна расположена камера для сбора ила 5. Над биофильтром устраивает-
ся дорожка для обслуживания бассейнов 6. Для разделения разновозрастных партий рыб ис-
пользуются садки 7.
Непрерывная циркуляция воды в бассейне осуществляется за счет сжатого воздуха, распы-
ленного в нижней части корпуса биофильтра. Вода, вспененная воздухом, проходит через тело
биофильтра, очищается, насыщается кислородом воздуха и изливается в части бассейна, распо-
ложенные по обе стороны от биофильтра. Проходя через биофильтр, вода отрывает со стенок
пластин частицы биологической пленки (избыточный ил) и подает их в бассейн. Частицы ила,
проходя через бассейн с рыбой, оседают в камере 5.
В СССР такой принцип построения замкнутой системы не нашел последователей по двум
причинам. Первая - поступление частиц биопленки в бассейн делает воду чрезвычайно мутной.
Вторая - в СССР не производились достаточно мощные и экономичные воздушные компрессо-
ры, пригодные для рыбоводных целей.
24
Обобщенная схема замкнутой рыбоводной установки с использованием технического кисло-
рода приведена на рис.13. В замкнутую цепь циркуляции воды последовательно включены бас-
сейн 1, механический фильтр 2, биологический фильтр 3, накопительный бак 4, насосная стан-
ция 5 и устройство для насыщения воды техническим кислородом (оксигенатор) 6. Свежая вода
подается в накопительный бак 4, стоящий перед оксигенатором и бассейном, избыток воды
удаляется из системы с осадком, собирающимся в придонной части механического и биологи-
ческого фильтров.
Над совершенствованием рыбоводных установок, обобщенных схемой на рис.13, и отдель-
ных элементов установок работали творческие коллективы научных и производ- ственных
предприятий СССР: Калининградрыбпром, ЛИСИ г.С.-Петербург, Латрыбпром г.Рига, ВИЗ
г.Верхне-Исетск, ЛНПО "Союз" г.Дзержинский и многие другие.
Рис.13. Обобщенная схема замкнутой системы с использованием кислорода.
Замкнутыми рыбоводными установками были оснащены десятки производственных предпри-
ятий страны, выращивающие рыбу на своих подсобных предприятиях.
Опыт эксплуатации замкнутых установок в условиях рыночного хозяйства вносит опреде-
ленные коррективы. Установки переориентируются на выращивание более ценных видов рыб:
осетровые, форель. Конструкторские разработки направлены на снижение материало- и энерго-
емкости установок.
Размер установки определяется по ее годовой производительности рыбы в т/год. В Западной
Европе и СНГ оптимальной считается мощность единичной установки около 20 т рыбы в год.
Установка с такой производительностью может обслуживаться одной семьей, а реализация ры-
бы осуществляться через сеть ресторанов, магазинов и частную розничную торговлю.
Увеличение производительности предприятия достигается за счет использования нескольких
установок в виде модулей, каждый из которых имеет производительность около 20 т/год. Мо-
дульный принцип построения дает рыбоводному предприятию ряд дополнительных преиму-
ществ: возможность ввода в действие и вывода в ремонт оборудования по частям, санитарную
изолированность групп рыбы, возможность параллельного культивирования различных видов
рыб. Замкнутая рыбоводная установка производительностью 20 т рыбы в год имеет объем воды
200 - 250 м3 и требует для своего размещения здание около 1500 м3. Годовое потребление кор-
мов (при затратах на производство 1 кг рыбы 1,5 кг кормов) составит 30 т. Реализация рыбы в
среднем на один рабочий день года составит 80 кг.
25
Для удовлетворения биологической потребности в живой рыбе семьи из пяти человек по
официальным нормам СССР потребуется 100 кг рыбы в год. Замкнутая установка для произ-
водства такого количества рыбы разместится в обычной жилой комнате (для размещения по-
требуется 5 - 6 м2). Содержание такой установки по обслуживанию и эстетическому воспри-
ятию можно приравнять к содержанию аквариума емкостью 1000 - 1500 л.
Замкнутые инкубационно-личиночные установки обеспечивают процессы инкубации икры,
развития личинок, переход личинок на внешнее питание, подращивание молоди. На этих этапах
развития рыбы закладывается основа будущего роста рыбы. Отклонения качества воды от оп-
тимальных значений определят отход рыбы, появление уродств или отклонений от нормального
развития сказывается на скорости роста рыбы в дальнейшем, на усвоении корма и сроках поло-
вого созревания рыбы. В природных условиях гибель части икры, личинок или молоди компен-
сируется избыточной плодовитостью видов. В искусственных условиях незапланированный от-
ход материала приводит к срыву хозяйственных планов. Получение качественной молоди в ус-
ловиях регулирования основных параметров воды в замкнутых инкубационно-личиночных ус-
тановках компенсирует затраты на их создание и эксплуатацию.
К обычным функциям замкнутой товарной установки (регулирование температуры, насы-
щение воды кислородом и очистка воды) в инкубационно-личиночных установках предусмат-
ривается дополнительно дегазация воды с целью избежания газопузырьковой болезни, а также
вносятся дополнительные элементы, обеспечивающие переключение и регулирование водопо-
дачи в инкубационные аппараты и бассейны. Инкубационные аппараты и личиночные бассей-
ны подбираются в соответствии с требованиями культивируемого вида.
