Работа замкнутой системы исключительно с альгофильтром

Начало эксперимента было обусловлено отключением от опытных систем контура нитрифицирующего биофильтра, то есть очистка воды в опытной системе обеспечивалась исключительно барабанным альгофильтром.


Обобщённые результаты гидрохимических исследований показали, что в опытной системе с водорослями уровни кислорода и значению рН были достоверно выше, чем в контрольной системе циркуляции, что говорит о положительном влиянии водорослевой очистки на значение данных показателей (табл. 17).

Таблица 17. Результаты гидрохимических исследований при эксплуатации системы с альгофильтром и без него

Результаты гидрохимических исследований при эксплуатации системы с альгофильтром и без него
различия достоверны при: *уровне надежности 99,9%; ** уровне надежности 99%; ***уровне надежности 95%
Окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) опытной системы в среднем был на 17 мВ выше, чем в контрольной, однако эти различия оказались недостоверны. Наблюдалась сильная положительная корреляция между уровнем кислорода и значением ОВП в опытной системе с водорослями (74%) и средняя положительная корреляция между значениями рН и ОВП (63,9%). Аналогичная корреляции показателей кислорода и ОВП в контрольной системе оказалась близка к опытной с водорослями – 71,7%, а зависимость ОВП от рН в контрольной системе оказалась даже выше – 72%.
Динамика исследуемых гидрохимических показателей в опытной и контрольной системах также имела свои особенности.
Концентрация кислорода (рис. 34) являлась наиболее изменчивой величиной среди всех других контролируемых параметров гидрохимии. Первые несколько дней, уровень насыщения воды кислорода утром (перед кормлением) в опытной группе всегда превышал 100%. Однако в связи с ростом рыбы и увеличением норм кормления постепенно этот показатель снижался. При этом к концу месяца эксперимента уровень кислорода в контроле падал до критического значения (1,78-2,5 мг/л), рыба переставала питаться и плавала по поверхности воды. В связи с этим приходилось включать аэратор (400 мл/мин. воздуха), чтобы нормализовать кислородный режим. Благодаря этому уровень кислорода за два дня был поднят до приемлемых 5,8 мг/л, после чего аэрацию отключили, и уровень кислорода снова сразу упал.

Динамика уровеня кислорода в системе с водорослями (опыт) и без них (контроль)

Рис. 34. Динамика уровеня кислорода в системе с водорослями (опыт) и без них (контроль)
В опытной системе с водорослями за весь период описываемого эксперимента к дополнительной аэрации прибегать не приходилось. Содержание кислорода хоть и снижалось, но на протяжении всего опыта находилось на приемлемом уровне. Таким образом, однозначно можно утверждать, что с точки зрения насыщения воды кислородом достоверно лучший результат продемонстрировала экспериментальная система с альгофильтром, обеспечившая среднее его значение 7,27 мг/л. Средняя концентрация кислорода в системе контроля – 5,8 мг/л, и это при том, что на протяжении 5 дней в ней использовалась дополнительная аэрация.
Уровень pH воды для всех исследованных систем изначально был одинаков и составлял 7,7, однако в связи с постоянно включенным освещением и слабой рыбоводной нагрузкой значение этого показателя сразу стало расти и уже на следующий день достигло весьма различных величин (рис. 35). Через несколько дней, на которые пришёлся наибольший рост показателя, было достигнуто максимальное его значение (8,8) в опытной системе с альгофильтром и значительно меньшее значение (8,2) в системе контроля. На протяжении оставшихся дней эксперимента, по всей видимости, в связи с ростом массы тиляпий и увеличивающимися нормами кормления pH в обеих системах постепенно снижался, причём значения в опытной системе всегда были достоверно выше (достоверность 99%), по сравнению с контрольной. Достигнутый в конце эксперимента уровень рН в пределах 7,4-7,6 являлся уже низким для морских систем, поэтому дальнейшее продолжение эксперимента было прекращено.

Динамика величины рН в системе с водорослями (опыт) и без них (контроль)

Рис. 35. Динамика величины рН в системе с водорослями (опыт) и без них (контроль)
В целом за период эксперимента отмечена сильная положительная корреляция между уровнем кислорода и значением рН как в опытной (86,7%), так и в контрольной (75,4%) системах.
С величиной ихтиомассы и количеством вносимого корма связаны показатели воды по неорганическим азотным соединениям и фосфатам. Начиная с момента зарыбления и до начала активного внесения комбикормов, уровень аммонийного (NH3+NH4+) и нитритного (NO2-) азота оставался в опытной системе на минимальном уровне. В контрольной же системе зафиксирована крайне нестабильная картина. По аммонийному азоту отмечен скачок до 0,4 мг/л в начале опыта, постепенное снижение и новый рост концентрации до 0,4 мг/л к концу эксперимента (рис. 36). По нитритному азоту отмечен высокий уровень содержания еще до начала эксперимента с включенным биофильтром и резкий скачок сразу после отключения биофильтра с постепенным накоплением в дальнейшем до 0,6 мг/л (рис. 37).
Данные по нитратному азоту (NO3) также показывают преимущество опытной системы, снабженной водорослевым фильтром, по сравнению с контрольной (рис. 38). Уровень нитратов в контрольной системе резко вырос вначале (до 25 мг/л), какое-то время был стабилен, после чего, на 20-е сутки опыта, резко пошёл вверх. Анализы воды опытной системы, вплоть до 27 дня эксперимента, не выявляли в воде нитратов. Некоторое их количество появилось в конце эксперимента и начало довольно быстро расти (до 20 мг/л), что, по-видимому, связано с заметно возросшей нагрузкой на систему. Кроме того, последняя обрезка водорослевого барабана оказалась несколько неудачной, и в системе осталось меньше растительной массы, чем обычно. Возможно, этот фактор негативно повлиял на стабильную работу системы, что и послужило началом накопления азотистых веществ в воде опытной системы.

Динамика концентрации аммонийного азота (NH3+NH4+) в системе с водорослями (опыт) и без них

Рис. 36. Динамика концентрации аммонийного азота (NH3+NH4+) в системе с водорослями (опыт) и без них (контроль)
Рис. 37. Динамика концентрации нитритного азота (NO2-) в системе с водорослями (опыт) и без них (контроль)
Рис. 38. Динамика концентрации нитратного азота (NO3-) в системе с водорослями (опыт) и без них (контроль)
Увеличение концентрации фосфатов (PO43-) происходило достаточно медленно как в опытной, так и в контрольной системах (рис. 39). Максимальное значение на конец эксперимента составило 0,25 мг/л в контроле и 0,1 мг/л в опыте с водорослями. Достоверно установлен положительный эффект, оказываемый водорослями в экспериментальной системе (достоверность 95%). И так же, как в случае с динамикой концентраций азотистых соединений, можно констатировать резкий рост содержания фосфатов как в опытной, так и в контрольной системах, начиная с перехода на кормление тиляпий комбикормом. До этого момента молодь кормили смесью мидий, креветок и артемии.

Динамика концентрации фосфатов (PO43-) в системе с водорослями (опыт) и без них (контроль)

Рис. 39. Динамика концентрации фосфатов (PO43-) в системе с водорослями (опыт) и без них (контроль)

Показатели ихтиомассы

Общая масса рыб в начале эксперимента составляла 21-22 г на каждую систему (0,15 кг/м3при средней массе особей 1,5 г), в конце эксперимента она достигла 114,5 г (0,82 кг/м3) в опытной системе с альгофильтром и 107,9 г (0,77 кг/м3) в контрольной системе. Количество особей в каждой системе составило 15 штук, выживаемость - 100%. Наиболее стабильные гидрохимические показатели опытная система демонстрировала при ихтиомассе менее 67 г (0,47 кг/м3) при средней массе особей 4,6 г.
Таким образом, можно рассчитать, что стабильная работа системы продолжалась при увеличении количества вносимого в систему протеина корма до 2,7 г в сутки при соотношении массы рыб к массе водорослей равное 1:8. При дальнейшем увеличении нормы кормления (более 2,7 г протеина в сутки) при этом же соотношении массы рыб к массе водорослей система теряла стабильность допустимого гидрохимического режима по основным изучаемым показателям.