2.7.5. рн технологической воды в процессе эксплуатации 

Известно, что в процессе нитрификации происходит закисление воды (см. уравнения нитрификации), а при денитрификации среда защелачивается.

Таким образом, в установке, оснащенной блоком дeнитрификации, можно ожидать равновесия эффектов закисления и защелачивания. При работе рыбоводной установки без блока денитрификации равновесие нарушается, хотя процесс денитрификации будет иметь место и в аэробных условиях [Умпелев и др., 1985]. Большинство денитрифицирующих бактерий являются факультативными анаэробами, использующими в качестве акцепторов электронов кислород и нитраты. При переходе от анаэробиза к аэробизу полного подавления восстановления нитратов не происходит. Размеры “остаточной денитри фикации” в условиях аэробиза определяются прежде всего сродством у микроорганизмов соответствующих энзимов к NO, и О, а отсюда следует, что интенсивность процесса будет определяться в существенной степени соотношением NO, и 02.

Исследование биопленки, полученной из различных мест в рыбоводной установке, на предмет накопления нитритов (Умпелев и др., 1985] показало, что источником Нитритов в опытах с биопленкой из фильтра отстойника является процесс денитрификации. Реакция процесса, вызванного действием биопленки из фильтра отстойника, защелачивание среды [Умелев, 1985].

В ходе эксплуатации установки наблюдается ситуация, когда фильтр-отстойник начинает продуцировать нитраты. Обнаружено, что это совпадает с моментом загнивания бномассы на отдельных участках загрузки.

Наблюдение за активностью бнеленки дискового фильтра показало закисление среды [Умпелев, 1985]. Максимальная активность биопленки совпадает с максимальной скоростью роста рыбы. Хотя закисление среды происходит по причине дыхания гетеротрофных организмов, обнаружена хорошая сопряженность изменений рН и No2, коэффициент корреляции 0,84. Нитрификация является основной причиной изменения рН.

Исследования биопленки из различных частей системы (Умтелев, 1985; Умпелев и др., 1985] приводят к выводу о том, что это качественно отличные образования. Пленка, соскобленная с дисков фильтра, играет роль нитрификатора, а пленка, полученная из фильтра-отстойника, расположенного по ходу циркуляцин воды за дисковым фильтром, выполняет роль деннтрификатора. Очевидно, что такое распределение определено концентрацией и формой продуктов азота на входе каждого элемента системы н концентра цией кислородя в воде, сыывающей биопленку.

Распределение биопленки по элементам рыбоводной установки, отмеченное в работах Умпелева [Умпелев, 1985, Умпелев и др., 1985], не является закрепленным, а зависит от нагрузки установки рыбой и кормом. О величине нагрузки можно с уверенностью судить по величине pH технологической воды. При запуске установки рН подпиточной и технологической воды совпадает. Обычно это значение лежит в пределах 7-8 pH. По мере роста рыбы и увеличения количества скармливаемого корма pH технологической Воды снижается и при перегрузке установки может достигнуть значения менее 5,0. Peзультаты наблюдения за ходом изменения pH технологической воды на всем возможном диапазоне нагрузок установки приведены в работе Умпелева (Умпелев и др., 1988]. Результаты представлены графически (рис.8). Вывод авторов работы: “Если рН более 6,3, то на биофильтре происходит защелачивание воды, а после рыбы – закисление. Если pH ниже 5,8, то происходит обратный процесс: биофильтр воду закисляет, а рыба защелачивает”.

Поскольку процессы закисления и защелачивания напрямую связаны с процессами нитрификации и дeнитрификации, то становится очевидным перераспределение в системе азотных продуктов и, соответственно, качественно различных биопленок. Так, при работе установки при малых и нормальных нагрузках при рН до 6,0 биофильтри отстойник справляются с задачей фильтрации органических загрязнений.

Процессы нитрификации и дeнитрификации завершаются в пределах биологического фильтра. При этом следует отметить, что при этих значениях рН активность биоценоза максимальная.

При дальнейшем увеличении нагрузок pH технологической воды падает, активность биоценоза снижается, растет концентрация нитрата, увеличивается концентрация не прикрепленного ила, снижается концентрация кислорода. Весь процесс переработки азотных продуктов смещается по ходу циркуляции воды и выходит за пределы биофильтра. Биопленка в фильтре-отстойнике под воздействием качественно изменившейся нагрузки начинает играть роль нитрификатора, а биопленка, выросшая на отложениях бассейна, работает как денитрификатор.

Результаты исследований, выполненных в работах [Умпелев, 1985; Умпелев и др., 1985, 1988], позволяют сделать выводы для руководства практическими действиями при рыбоводстве в замкнутых рыбоводных установках.

Вывод 1. Наблюдение за ходом изменения рН в различных частях рыбоводной уста новки позволяет судить об уровне загруженности оборудования для очистки в целом. Приборное оснащение для измерения рН достаточно надежно и долговечно для использования в практическом рыбоводстве

 Результаты наблюдения за изменением рН (Умпелев и др., 1988)

Рис. 8. Результаты наблюдения за изменением рН (Умпелев и др., 1988)

Вывод 2. При низких нагрузках на оборудование очистки возможно нежелательное защелачивание воды. Этот эффект наиболее ярко будет проявляться в том случае, когда будет иметь место накопление биопленки без ее принудительного отлущивания и удаления из системы, как это случается в биофильтре-отстойнике установки типа “Stahlermatic”. При низких нагрузках установки кормом и рыбой эффект закисления воды вследствие нитрификации ниже эффекта защелачивания вследствие денитрификации отложений, накопившихся в установке за длительный период эксплуатации. Эффект защелачивания может принять нежелательные масштабы при резком снижении нагрузок рыбой и кормом.