Особенности циркуляционных установок для ракообразных
В основном в мировой аквакультуре ракообразных циркуляционные установки используются для содержания производителей и подращивания молоди в целях искусственного воспроизводства их естественных запасов, либо дальнейшего товарного выращивания в условиях прудов. Исследования по разработке технологий культивирования некоторых видов десятиногих ракообразных ведутся и в России.
Чаще всего для содержания ракообразных используют обычные рыбоводные установки. Примером могут служить установки для получения и подращивания личинок рыб и ракообразных, разработанные в АзНИИРХ (Коханов, Маркин, Строганов, Болдырев, 1986; Никитин, Телесин, Коханов и др., 1987; Коханов, Маркин, Строганов, 1988) или использовавшиеся для товарного культивирования креветок установки ВНИИПРХ (Киселев, Пронин, Воропаев, Сергеева, 1991; Киселев, Илясов, Филатов, Богданова, 1994; Киселев, Новосельцев, Филатов и др., 1995) и ТЭЦ-22 АО «Мосэнерго» (Жигин, Калинин, 2000).
Как правило, установки для ракообразных содержат стандартный набор оборудования: емкости для культивирования, циркуляционные насосы, биофильтр, блок механический очистки, терморегулятор и аэрационные (оксигенаторное) устройство. Иногда установки дополняются устройствами для осуществления физико-химических методов водоподготовки (озонаторы, флотаторы, ультрафиолетовые облучатели, ионообменники и т.д.) (Супрунович, 1988; Федотов, 1993 и др.).
В частности, установка с рециркуляцией воды для выращивания личинок ракообразных, используемая в Тихоокеанском океанологическом центре на Таити (Владовская, Мирзоева, Федорова, 1989), состояла из длинного бассейна объемом 5 м3 с U-образным дном, механического фильтра и биофильтра. Механический фильтр – фанерный ящик объемом 0,455 м3, заполнен слоем песка в 10 см. Фильтр снабжен системой подачи воды напором. Биофильтр представляет собой ящик объемом 0,5 м3, который разделен на отсеки, заполненные кусочками кораллов диаметром 3-5 см.
Вода из бассейнов самотеком поступает в механический фильтр, а затем насосом подается в биофильтр. Аэрация и перемешивание воды в бассейне осуществляют за счет подачи воздуха через распылители.
Другая установка с замкнутым циклом водоиспользования для подращивания молоди и содержания маточного стада креветки разработана в Астрахани (Сальников, Суханова, 2000, 2000а). Она состоит из лотков, соединенных системами труб водоподачи и водовыпуска, механического фильтра, гравийного биологического фильтра с размером фракции 5-7 мм, циркуляционного насоса, водонагревателя с терморегулятором. Аэрация оборотной воды осуществляется в каждом лотке за счет водоподающих флейт и с помощью компрессоров. В качестве укрытий для линяющих особей использовали пучки дели, конструкции из вертикальных и горизонтальных полок.
На протяжении нескольких лет в КаспНИРХ для содержания производителей, получения посадочного материала раков и проведения с ними экспериментальных работ использовали ряд циркуляционных модульных установок, включающих рыбоводные бассейны, отстойник, механический фильтр, биологический фильтр погружного типа из керамзита разных фракций, циркуляционные насосы (Колмыков, 1999, 2004). Данные установки имели ограниченный срок непрерывной работы из-за периодического засорения используемого в биофильтре субстрата и необходимости его промывки.
Использование для содержания ракообразных обычных рыбоводных бассейнов можно объяснить отсутствием специализированного оборудования для ракообразных. Вместе с тем, биологические и биотехнические основы их культивирования имеют свою ярко выраженную специфику по сравнению с выращиванием рыбы и, при создании циркуляционных систем, ее следует учитывать.
В отличие от рыб и некоторых других гидробионтов, рост тела ракообразных носит скачкообразный характер. Это связано с тем, что они имеют наружный скелет – панцирь. По мере роста тело ракообразных увеличивается, панцирь становится тесен и особь его сбрасывает.
Происходит так называемая линька – критический период в жизни особи, в момент которого, в организме животного протекают сложные гормональные и биохимические изменения, связанные с повышенными энергетическими затратами. При этом в межлиночный период их размеры остаются неизменными, а меняются во время периодических линек. После линьки в течение нескольких часов ракообразные не обладают жестким панцирем и абсолютно беззащитны, являясь легкой добычей своих сородичей. Ситуация усугубляется тем, что линьки у особей происходят индивидуально и не синхронно, повышая вероятность каннибализма, особенно при повышенных плотностях посадки ракообразных в индустриальных производственных условиях.
Каннибализм является главным принципиальным отличием, из которого вытекают все последующие технологические особенности культивирования ракообразных в УЗВ. Если основными факторами, лимитирующими плотность посадки (а, следовательно, и продуктивность) при искусственным выращивании рыбы могут быть кислородный режим и уровень накопления выделяемых загрязняющих веществ, то при содержании ракообразных проблема каннибализма выходит на первый план и, в конечном счете, определяет биопродукцию емкостей (Жигин, 2005, 2011).
В этой связи плотности посадки ракообразных (и, соответственно, биопродукция) ниже, чем в рыбоводных емкостях на два порядка (0,5-2 кг/м3 против 100 кг/м3) даже при условии осуществления специальных мероприятий, направленных на снижение каннибализма.
Одной из особенностей создания замкнутых систем для ракообразных является необходимость применения емкостей с большой площадью дна при их минимальной глубине. Это позволяет наиболее рационально и продуктивно использовать не только площадь, но и объем бассейнов. Однако при соблюдении этого правила, создание хозяйства индустриального типа с промышленно значимым объемом производства ракообразных требует больших производственных площадей для их размещения в отапливаемом помещении. С целью сокращения и эффективного использования объема производственных помещений, емкости для содержания ракообразных целесообразно размещать друг над другом, соответственно используя гидравлическую систему циркуляции воды вертикального типа.
Второй особенностью установок для содержания ракообразных является относительно небольшой расход циркулирующей воды, так как максимально возможная биомасса гидробионтов в бассейнах относительно велика. Соответственно, не требуется поддерживать высокий водообмен для обеспечения выращиваемых особей достаточным количеством кислорода и выноса накапливающихся загрязнений. Это позволяет применять циркуляционные насосы малой производительности, и трубопроводы меньшего диаметра, сокращая эксплуатационные и капитальные затраты.
Третьей особенностью является отсутствие необходимости оксигенации циркулирующей воды, т.е. использования специального кислородного оборудования, так как для ее насыщения кислородом вполне достаточно обычных средств аэрации до уровня 100% насыщения от нормального.
Четвертая особенность – невысокое количество выделяемых загрязнений в общем потоке очищаемой оборотной воды, что позволяет в совокупности с небольшим расходом циркулирующей воды значительно (в 100 раз) сократить объем аппаратов водоподготовки относительно объема бассейнов. В свою очередь это ведет к снижению расхода подпиточной воды и затрат на поддержание в системе заданного температурного режима (Жигин, 2005).
С целью снижения влияния каннибализма на результаты выращивания, в бассейнах размещают различные типы укрытий в виде сеток, обрезков труб, других предметов, которые позволяют прятаться полинявшим особям от своих сородичей.
Исследованиями установлено, что поверхность укрытий, помещенных в выростные емкости, интенсивно обрастает биологической пленкой, которая начинает выполнять функцию очистки воды (Жигин, Калинин, 2000).
Учитывая невысокие, по сравнению с рыбой, плотности посадки ракообразных, появляется реальная возможность создания замкнутой системы циркуляции воды без биологического фильтра. Биологическая очистка воды может осуществляться на поверхности укрытий для ракообразных непосредственно в бассейнах.
При создании подобный установки следует иметь в виду, что в процессе выращивания ракообразных, в результате жизнедеятельности активного ила, в емкостях идет интенсивное накопления осадков. В основном это отмирающая биопленка, которая не выносится из емкости, загнивает и начинает выделять вторичные загрязнения в оборотную воду, ухудшая кислородный и гидрохимический режим в целом. В связи с этим емкости для выращивания ракообразных и укрытия в них должны иметь специальную конструкцию и отвечать определенным требованиям: обеспечивать необходимую удельную площадь поверхности укрытий, достаточный и равномерный водообмен и свободное удаление накапливающихся осадков как внутри укрытий, так и на дне емкости.
Основываясь на проведенном анализе технологических особенностей индустриальных методов выращивания ракообразных, удалось разработать специальную циркуляционную установку для их товарного выращивания, схема которой представлена на рисунке 8 (Ковачева, Жигин, Калинин, Лебедев, 2005; Жигин и др., 2006).
Рисунок 8. - Схема установки для ракообразных: 1 - бассейн; 2 - наклонное дно; 3 - камера отстаивания; 4 - камера очищенной воды; 5 - насос; 6 - терморегулятор; 7 - эжекторное устройство; 8 - трубопровод водоподачи; 9 - трубопровод водоотведения; 10 - трубопровод сброса осадка; 11 - сетчатое фальшдно; 12 - зона содержания ракообразных; 13 - зона сбора осадка; 14 - укрытия; 15, 16, 17 - запорная арматура Совмещение двух функций размещенным в выростной емкости субстратом позволяет отказаться от использования специального биологического фильтра, что снижает общий объем установки не менее чем на 20%. Такое снижение объема дает возможность соответственно сократить расходы подпиточной воды и энергии на ее подогрев, снизить капитальные затраты. Частично эти особенности создания УЗВ для ракообразных были использованы в конструкции установки для разведения креветок (Shrimp progress..., 1999). В бассейне в качестве укрытий применяют искусственные водоросли, которые вместе со специальным конвейером, установленным в самой глубокой его части, способствуют удалению осадка перед подачей оборотной воды в биологический фильтр.
Аналогичные подходы к проектированию циркуляционных систем для ракообразных использованы в Израиле, где для их выращивания начали применять специальные фильтры-укрытия из пучков искусственных инертных водорослей (Федорова, 2002).