4.5.2. Установки с растительным биофильтром

Использование корневой системы растений для очистки воды было первоначально апробировано на коммунальных стоках и успешно себя зарекомендовало.

В разветвленной сети корневой системы развиваются микроорганизмы, представляющие собой чрезвычайно производительную реакционную зону для разрушения и трансформации органических загрязнений, где эффективно протекают нитрификационные процессы. Нитраты, образующиеся в результате окисления аммония, поглощаются водной растительностью. Для биофильтрации чаще всего используется тростник, стебель которого хорошо проводит воздух к корневой системе, способствуя аэрации корней и развитию аэробных бактерий, а также другие болотные растения – ситник, циперус. Хорошо зарекомендовали себя плавающие растения – водный гиацинт, имеющий разветвленные корни, быстро растущий и размножающийся.

Наиболее простой по устройству из установок второго типа является установка, предложенная для использования в небольших теплицах на приусадебных участках (Neef, 1984]. В этой системе имеется только две емкости: одна для содержания рыбы, другая выполняет функцию биофильтра и засажена тростником, укорененным в субстрат. На поверхности бассейна с рыбами дополнительно высажен водный гиацинт, который не поедается рыбой. Сообщение воды между емкостями осуществляется с помощью эрх

Практически аналогичной по конструкции является УЗВ, предложенная Onken [1982), которая также состоит лишь из 2-х емкостей. Некоторое отличие заключается лишь в том, что здесь емкость, засаженная растениями, полностью заполнена керамзитом, который обеспечивает лучшую механическую фильтрацию, а также в определенной мере

выполняет функцию загрузки биофильтра. Перемещение воды осуществляется также с помощью эрлифта.

Система, использованная в опыте Кухлинга [Kuchling, 1984), однотипна с УЗв, разработанными Неефом и Онкером Nef, 1984; Onken, 1982). Дополнительно здесь введен только узел для выращивания фто- и зоопланктона (последний используется в качестве стартового корма для личинок каран сма). В работе Вебера [Weber, 1984] описывают ся три установки, имеющне только растительный биофильтр, а третья УЗВ была более сложной по конструкции и включала мимо этого блок механической очистки и отстойник. Подогрев воды осуществлялся с помощью солнечного коллектора, то способствовало экономии затрачиваемой энергии.

Оригинальная установка описана в работе Бендера [Bender, 1984]. В ней вместо бассейна для выращивания рыбы использовался пруд объемом около 5 м, вырытый внутри Teплицы размером 17,1х2,4 м. Нагреванию воды в пруду способствовало применение отражающего солнце экрана из алюминиевой фольги, установленной под углом 50° к поверхности Воды. Для очистки воды в пруду ее прокачивают 3 раза в неделю Kro 4 мин. Через отстойник емкостью 0,25 м“, из которого вода самотеком вытекала в меньший отстойник, а из него через лоток, заполненный гравием и раковинами устриц, поступала Вновь в пруд. Из нижней части основного отстойника воду силом сливали и использовали в качестве удобрения для овощных культур, посаженных в теплице.

димел уклон в сторону погружного насоса. Вода в нем аэрировалась сжатым Воздухом. В качестве биофильтра выступал водный гиацинт, который был высажен прямо на поверхности пруда. В теплице рыбу выращивали в основном с ноября по май, в дальнейшем ее пересаживали в пруд на открытом воздухе. Теплица в зимнее время дополнительно отапливалась дровами, т. к. уличная температура колебалась от -9 до +7°C и под держивалась в пределах от +14 до +21°С.

Прообразом индустриального интегрированного хозяйства является установка, созданная в США [Rakocy et al., 1997, Bailey et al, 1997]. Она включала в себя следующие элементы:

  • бассейн с рыбой объемом 4,4 м2
  • емкость для гидропоники (11,5 м, площадь 38,5 м?) 6 шт.
  • механический фильтр (0,7 м)

4 шт.

  • отстойник (1,8 м3)

2 шт.

  • зумпф (0,6 м3)

1 шт. Производительность насоса составляла 24 мг/ч. Рыбоводные и гидропонные емкости аэрировались сжатым воздухом.

Авторы подчеркнули, что в системе отсутствовал биологический фильтр, характерный для УЗВ, в которых выращивают только рыбу. Его функцию выполняла обширная корневая система салата, выращиваемого из рассады на технологической воде рыбоводной установки. По мнению исследователей, проводивших свои наблюдения на протяжении 2,5 лет, высокое качество воды в системе обеспечивалось прямым изыманием аммония корнями салата. А также вследствие эффективно протекающей реакции нитрификации по всей поверхности бассейнов с растениями. В работе сделан вывод о том, что при аквапонном способе выращивания овощей и рыбы отпадает потребность в использовании дорогих отдельных биофильтров.

Анализ особенностей аквапонных установок, описанных в литературе, позволяет сделать вывод о том, что данные установки строились с различными целями:

  • Экспериментальные поиски эффективных безотходных систем, улучшающих экологические параметры рыбоводства; для этих систем характерно использование растений, не приносящих дохода (тростник, циперус и т. д.);

4 шт.

  • Экспериментальные поиски путей повышения экономической эффективности ры боводства путем выращивания доходных растений (овощи, зелень и проч.).

Следует отметить ряд особенностей построения установок второй группы:

  • Биологический фильтр присутствует в тех установках, в которых выращивание растений не обеспечивает достаточной очистки воды из-за периодичности их выращивания, связанной со сменой времен года. В тропической зоне имеется возможность организации непрерывного выращивания растений с посадкой саженцев после сбора части урожая.
  • Во всех установках аквапоники имеет место механическая очистка воды (отстойники, фильтры и проч., удаляющие взвесь перед подачей воды для питания растений). Отложение взвеси на корнях растений отрицательно сказывается на их развитии.
  • Во всех установках применяются меры по затенению технологической воды, как средство борьбы с развитием микроводорослей. Бурно развивающиеся микроводоросли Вступают в конкуренцию с культивируемыми растениями из-за питания. Кроме того, отмирающие водоросли становятся источником вторичного загрязнения воды.
  • При выращивании растений большое внимание уделяется аэрации воды, поступающей к корневой системе.

• При размещении установок в средних широтах значительное внимание уделяется температурному регулированию и экономии энергетических ресурсов. Для размещения растений используются теплицы. Для лучшего использования солнечной энергии применяются отражатели света, нагреватели воды за счет инсоляции, емкости для аккумуляции тепла, регуляторы температуры. При выращивании в тропической зоне растения размещают под открытым небом.