Подробности: Категория: Разведение и выращивание рыбы; Просмотров: 1288

Проектирование каскадного модуля для карпового пруда (опыт Польши)

Целевая группа и основные технологические требования

Предложенное решение предназначено главным образом для малых животноводческих хозяйств, ведущих экологическое производство и/или желающих повысить свою устойчивость и имеющих возможность сотрудничать с прудовыми рыбными хозяйствами. Предпочтение должно отдаваться скотоводческим и/или свиноводческим хозяйствам, собирающим и ферментирующим свой навоз.

Хозяйство, желающее применить данную технологию, должно иметь пруды или быть способным построить прудовую систему и обеспечить ее водоснабжение. Потребность системы в земле высока, поскольку она требует около 1 га прудовой площади на каждые 150 кг органического углерода, полученного из навоза. В то же время для системы необходим проток воды, позволяющий поддерживать время гидравлического задержания на уровне около 45 дней.

Проектные параметры каскада

• Исследованная система была спроектирована с целью объединить преимущества прудового рыбоводства и потребность животноводческих хозяйств в утилизации лишнего навоза.
• Модуль основан на системе из четырех прудов, соединенных последовательно и снабженных пресной водой, обеспечивающей транспорт питательных веществ.
• Единственными источниками питательных и органических веществ являются жидкий навоз и поступающая в систему вода. Данные вещества, в зависимости от их формы (минеральной или органической), ответственны за развитие биомассы в соответствующих частях каскада.
• Каждая часть прудовой системы ответственна за различные процессы, ведущие к использованию отходов питательных веществ на различных трофических уровнях.
• Развитие биомассы планктона в соответствующих частях каскада позволяет производство биомассы рыб, что может стать дополнительным источником доходов.

Для оптимальной эффективности, каскадная система должна состоять из четырех блоков с различной площадью и различной ролью в системе. Относительные площади всех блоков, указанные здесь, должны соблюдаться. Разрешены лишь небольшие отклонения. Относительно размеров отдельных блоков нет особых ограничений, хотя предпочтительной является продолговатая форма, поддерживающая течение воды в системе. Система может состоять из двух или трех прудов, но первые два блока должны находиться в одном пруде и быть отделены

Рисунок 17: Возможное построение каскадной системы: A – система из двух прудов; B – система из трех прудов друг от друга сеткой, пропускающей только зоопланктон.
Предложенное построение каскада представлено на Рисунок 17. Остальные части системы не обязательно должны располагаться по прямой линии. Возможно использование труб между блоками B-C и C-D.
Каждый блок системы использует различные ресурсы и играет особую роль в каскаде.
Блок A – Блок зоопланктона: Вода и навоз поступают непосредственно в этот блок. Время гидравлического задержания в данном блоке должно составлять две недели. Этот период обеспечивает достаточно времени для развития зоопланктона. Зоопланктон и бактериопланктон питаются непосредственно органическими веществами, внесенными с навозом. Биогенные соединения из навоза, воды, поступающей в систему, или донных отложений поддерживают первичную продукцию, однако большая плотность зоопланктона препятствует развитию фитопланктона. Поэтому чистая первичная продукция минимальна или имеет отрицательную величину. Для поддержания в пруде аэробных условий, кислород, поступающий с водой, выраженный в молях, должен, как минимум, в два раза превышать количество органического углерода, поступающего с навозом. Блок зоопланктона не должен зарыбляться, хотя малое количество (до нескольких десятков кг/га) рыб, питающихся на дне, возможно. Не должно допускаться взмучивания донных отложений рыбами, поэтому карповые виды должны избегаться, в противоположность молодым экземплярам осетровых рыб (<50 кг/га, рекомендуются рыбы возрастом 1-3 лет).
Желательна также посадка <100 кг/га белого амура для контроля роста высших растений.
Блок B – Блок фильтраторов: Данный блок зарыбляется, в основном, видами-фильтраторами.
Рыбы-планктофаги используют планктон, развившийся в Блоке A и принесенный оттуда течением воды. Предлагается зарыбление веслоносом и/или карповыми фильтраторами. Для использования планктона достаточна плотность посадки 150 кг/га веслоноса или пестрого толстолобика и 150 кг/га белого толстолобика (рекомендованный индивидуальный вес рыб: 0,5–3 кг). Блок должен быть отделен от Блока A только сеткой, чтобы позволить эффективное перемещение планктона.

Использование труб снижает эффективность транспортировки.

Таблица 37. Описание отдельных блоков каскадной системы

Часть системы Описание

A - Блок зоопланктона
• Блок снабжается навозом
• Органические вещества из навоза являются основным источником энергии для
развития зоо- и бактериопланктона
• Зарыбления нет
• 33% общей площади системы
B - Блок фильтраторов
• Зарыблен рыбами-фильтраторами для использования планктона,
произведенного в блоке A
• 17% общей площади каскада
C - Блок поликультуры
• Зарыблен поликультурой карпа, пестрого и белого толстолобиков и белого амура
• Рыба использует питательные вещества и планктон, произведенные в блоке A
• 25% общей площади каскада
D - Блок седиментации
• Функционирует как отстойник для взвешенных твердых веществ из блока C
• 25% общей площади каскада

Блок C – Блок поликультуры: Данная часть системы ответственна за использование биогенных соединений из предыдущих блоков, являющихся единственным внешним источником азота и фосфора. Присутствие карпа, как основного вида, улучшает оборот питательных веществ и первичную продукцию. Поэтому объем данного блока должен быть достаточным для обеспечения времени гидравлического задержания около 12 дней. Этот блок отвечает за большую часть выхода биомассы каскада. Состав рыб позволяет использовать широкий спектр естественных кормов, производимых в блоке. Рекомендуется зарыбление карповыми видами, однако вместо пестрого толстолобика предлагается использовать веслоноса (Таблица 38).
Блок D – Блок седиментации: Последняя часть блока действует как отстойник. Рыбы, посаженные в Блок B, сильно взмучивают донные отложения, что приводит к высокой мутности и большой концентрации взвешенных твердых частиц. Поскольку взвешенное вещество содержит как питательные вещества, так и органический углерод, оно не должно выпускаться в окружающую среду.
Блок седиментации каскада, благодаря долгому времени задержания и отсутствию рыб, обеспечивает хорошие условия для отложения взвешенных твердых частиц. Водная площадь может использоваться для производства дополнительных растительных культур или в целях рекреации.
Отсутствие рыб и высокая прозрачность воды содействуют росту водных растений, использующих растворенные питательные вещества из воды. В случае целенаправленного выращивания растений, необходима разработка подходящих оборудования и технологий.

Таблица 38. Рекомендуемый видовой состав рыб в Блоке C

* предлагаемый для замены пестрого толстолобика

Параметры функционирования

Есть два основных фактора, влияющие на проектирование каскада: проточность и снабжение навозом. Необходимо уравновесить потребность хозяйства в использовании навоза с имеющимися водой и землей. Однако экономические расчеты должны также учитывать экологическую ценность и пользу устойчивости системы.

Проточность

Эффективность водоснабжения может иногда быть ограничивающим фактором. В такой ситуации общая площадь и, соответственно, способность к переработке навоза будут зависеть от водоснабжения. Предполагая среднюю глубину прудов 1 м, общий объем (и соответственно, площадь) системы, At, определяется путем умножения времени задержания, RT (15 дней = 360 ч), на потенциальную проточность, q [м3/ч]): At=RT·q [м3=~м2]

Снабжение навозом

Если водоснабжение не является ограничивающим фактором, размер системы должен определяться согласно количеству органического вещества, внесенного с навозом. Имеется сильная зависимость между проточностью и снабжением органическим углеродом. Поскольку первичная продукция в Блоке зоопланктона очень ограничена или имеет отрицательную величину из-за развития зоопланктона, в худшем случае единственным источником кислорода является вода, поступающая в систему. Каждый грамм органического углерода, внесенного с навозом, требует ~2,7 г кислорода. Если поступающая вода содержит ~7 г O2/м3, поддержание аэробных условий в Блоке А возможно только если количество внесенного органического углерода не превышает 2,5 г на кубометр воды. Поэтому для проектировки каскада необходимо определить содержание органического углерода в навозе. Если использованный навоз содержит 5 кг C/м3 (в среднем), то на 1 м3 жидкого навоза требуется около 2000 м3 воды. Однако эта величина может зависеть от светового режима и температуры. В разгар лета можно использовать меньше (на ~20%) воды (или на ~20% больше навоза), но с уменьшением интенсивности солнечного излучения необходимо придерживаться установленных значений.
В случае навоза соотношение концентраций C, N и P остается в определенных пределах.
Проведенные исследования не выявили никаких ограничений, связанных с N и P. Поэтому количество азота и фосфора, внесенных с навозом, редко является ограничивающим фактором в спроектированной системе.

Ожидаемые результаты

Использование навоза для удобрения карповых прудов имеет долгую историю, однако, со временем, оно пришло в упадок и было заменено более удобными сельскохозяйственными удобрениями. Кроме того, интенсификация продукции привела к снижению потребности в первичной продукции прудов, вследствие чего, предпочтение стало отдаваться кормлению. Недавно возникшая тенденция экстенсификации возвращается к использованию органических отходов и закрытых циклов производства. Проведенные исследования привели к разработке экологически приемлемой технологии, использующей органические отходы других отраслей сельского хозяйства (скотоводческих и свиноводческих хозяйств).
Установка из четырех блоков работала очень хорошо, позволяя использовать 25 м3 коровьего навоза на гектар площади всего каскада. Однако главным ограничивающим фактором системы является потребность в воде. Для обеспечения движения питательных веществ по каскаду требуются значительные объемы воды. Размер и способности системы сильно зависят от эффективности водоснабжения, которая представляется ограничивающим фактором. Особенно в тех случаях, когда забор воды и ее выпуск в естественные водоемы ограничивается, как в некоторых странах.
Подходящее функционирование спроектированной системы ограничивается периодом продолжительностью приблизительно 7 месяцев, от весны до осени, когда температура воды и солнечное излучение достаточно велики для поддержания гидробиологических процессов на достаточном уровне.