В статье представлен опыт компании Hydrotech в использовании микроосетчатых фильтров. Hydrotech работает в аквакультуре с 1984 года и имеет большой теоретический и практический опыт в области производства механичских фильтров тонкой очистки. Более 3000 её аппаратов очищает воду хозяйств по всему миру.
Микросетчатые фильтры имеют диаметр ячеек от 10 до 100 мкм. Аппараты компании Hydrotech работают на принципе гравитации, которая аккуратно и эффективно удаляет частицы из циркулирующей воды. В аквакультурных хозяйствах часто требуется обрабатывать большие объемы воды, поэтому компания разработала фильтры с производительностью 1500 л/сек.
Hydrotech производит, главным образом, барабанные и ленточные фильтры. Каждая линейка продуктов разрабатывается под специфические задачи, начиная от тонкой очистки с помощью микросит 10 мкм, до фильтров, концентрирующих осадок.
Существует три основных точки приложения фильтров: 1. Обработка поступающей в хозяйство воды; 2. Обработка сточной воды; 3. Обработка циркулирующей воды в УЗВ.
Эффективность аппарата зависит от многих факторов. Некоторые из них устанавливаются для защиты рыбоводческой фермы от попадания паразитов и взвешенных частиц. Другие, для обработки сточных вод, выходящих из фермы. В рециркуляционной системе микросетчатые фильтры являются важной деталью в узле обработки воды.
В статье речь пойдет об установках с рециркуляцией воды, где используется вода для промывки ткани микросита. В этих системах имеют важное значение концентрация осадка и эффективная комбинация механической и биологической фильтрации.
Hydrotech имеет собственный исследовательский центр, который участвует в международных проектах. Эти проекты направлены на создание дружественных окружающей среде рыбоводческих хозяйств, где осадок обрабатывается.
Эффективность фильтров
В данной главе рассмотрены рекомендации относительно типа фильтра и размера ячеек микросита.
Загрязнения на ферме растворены в большом объеме воды, поэтому сложно точно измерить количество взвешенных частиц, концентрацию фосфора, аммония и уровень биохимического потребления кислорода. Зачастую значения показателей в различных точках хозяйства колеблются в диапазоне 0.1 — 15 мг/л. Это затрудняет сбор и оценку данных на предприятии. Для обеспечения эффективной работы любого типа фильтра необходим сбор большого массива данных. В таблице 2 в процентном выражении обобщены данные, собранные со многих ферм.
| Свойства | Цилиндрический бассейн | С прямыми и скругленными углами | Каналы |
| Эффект самоочищения | 5 | 4 | 3 |
| Время удержания частиц | 5 | 4 | 3 |
| Распределение кислорода | 5 | 5 | 3 |
| Занимаемое пространство | 2 | 4 | 5 |
Таблица 1. Эффективность работы резервуаров. Градация от 1 до 5: 5 самый высокий.
На эффективность фильтрации влияют различные факторы, такие как тип корма, физические условия, включая конструкцию пруда или бассейна.
В рециркуляционных системах очень важно иметь высокое и однородное качество воды. Компании Hydrotech и Water Management Technologies (WMT) изучили несколько проектов и осведомлены о связи между собой этих факторов. Состав корма определяет остальные биологические и физико-химические параметры. С объемом вносимого корма и его структурой коррелируют рост рыб, размер биофильтра, потребление кислорода и т.д..
| Компоненты | Цилиндрический бассейн | Канал | Пруд |
| Общий фосфор | 70-80% | 50-70% | 30-50% |
| BOD | 70-80% | 60-70% | 40-60% |
| взвешенные частицы | 80-90% | 60-70% | 40-60% |
| Общий азот | 20-50% | 20-40% | 20-40% |
| NH4+/NH3 | — | — | — |
Таблица 2. Эффективность микросетчатого фильтра Hydrotech с ячейкой 60 мкм. Значения являются средним по данным нескольких хозяйств.
Если при выборе резервуара для культивирования полагаться только на требования к пространству, каналы будут предпочтительным типом. Однако, если рассматриваются свойства самоочистки, становится очевидно, что физические свойства пруда или канала влияют на эффективность, расположенного ниже по течению, фильтра.
Время удержания частиц в цилиндрическом бассейне намного меньше, чем в пруду или канале. Эксперименты продемонстрировали, что разложение твердого вещества начинается вскоре после того, как в воде появляются фекалии или гранулы корма. Специфический эффект «чайной чашки» обеспечивает аккуратный транспорт частиц из системы (подробнее о цилиндрических бассейнах).
Системы с рециркуляцией воды
Технологии вторичного использования воды используются во многих странах. Существует необходимость в общей терминологии, особенно в отношении определения степени рециркуляции. Высокая степень рециркуляции не является адекватным критерием вместимости любой УЗВ. Если большой объем воды вторично используется в условиях относительно низкой плотности посадки, система может работать вообще без очистки. По крайней мере, это ошибочное утверждение согласуется с традиционным определением рециркуляции: Степень рециркуляции: % рециркуляции = (1 — A/(A+C))x100. (A — объем свежей воды, вносимой в систему (м3/час); C — объем циркулирующей воды (м3/час)). Т.е. в уравнении абсолютно не учитывается биологическая нагрузка на систему.
В своих оценках замкнутой установки водоснабжения лучше опираться на инновационные конструктивные решения и факторы, связанные с затратами.
О техническом уровне системы гораздо больше скажет критерий — м3 свежей воды на 1 килограмм вносимого корма. Обычно объем свежей воды на 1 кг корма в УЗВ составляет 20-500 литров.
Использование воды и концентрирование осадка
Микросетчатые фильтры являются частью процесса обработки циркулирующей воды. Некоторые системы работают с 99.9% вторичного использования, при этом вносится всего 20-30 литров воды на 1 кг корма. В некоторых установках в осадок из микросетчатого фильтра (все ещё растворенный) вводится полимер и он осушается на ленточном фильтре. Благодаря этому удается сконцентрировать твердые частицы с 0.05-0.1% до 8-12%.
| Размер ячейки, мкм | Объем промывочной воды на килограмм вносимого корма |
| 100 | 50 |
| 60 | 100 |
| 30 | 200 |
Таблица 3. Данные из Европейской комиссии, программы развития рынка CT98-9158. Разработка экомаркировки (синей метки) для рыбных хозяйств.
Отфильтрованная вода возвращается в систему обычно через узел денитрификации, который снижает концентрацию нитрита до приемлимого уровня. В некоторых системах этот узел отсутствует, и вода возвращается в биологический фильтр.
Снижение объема осадка обычно приходится на долю промывочной воды фильтра. Осадок после промывки биологических фильтров можно обрабатывать также, как и после механических фильтров. В большинстве случае он используется в качестве удобрения сельскохозяйственных угодий.
Биологические фильтры
Растворенные загрязнения не удаляются с помощью микросит. Они включают, преимущественно, фракцию органических веществ (BOD/COD — биологическое и химическое потребление кислорода), аммоний (NH4+/NH3) и углекислый газ (CO2). Первые два параметра должны разлагаться и трансформироваться в биологическом фильтре в менее токсичные соединения. Углекисый газ удаляется путем вентиляции в капельном фильтре или путем дегазации при проведении аэрации.
Основная часть загрязнений удаляется с помощью механической фильтрации. В рециркуляционной системе преобладают специфические процессы, которые разлагают органический материал и перводят его в «биологические пленки». Это вносит существенный вклад в продукцию взвешенных частиц.
| Параметр | 30 мкм | 60 мкм | 100 мкм |
| Взвешенные частицы | 75% | 36% | 16% |
| Общий азот | 62% | 29% | 14% |
| Общий фосфор | 43% | 39% | 20% |
В таблице 4 Эффективность удаления при прохождении микросит Hydrotech с ячейкой различного размера. Представлено как процент твердого вещества, непосредственно образующегося после кормления. Проект разработки экомаркировки “Голубой метки” Fair-CT-98-9158. Показана эффективность микросетчатого фильтра с позиции баланса масс.
Данные получены при выращивании угрей и могут отличаться при культивировании других видов. Видно, что размер ячейки 30 мкм значительно лучше остальных.
Эти данные согласуются с исследованием разработчиков распределения частиц в УЗВ. Если микросетчатый фильтр является частью системы, то турбулентность будет низкой, также как и общее количество взвешенных частиц. Однако относительное распределение по размеру будет смещено в сторону частиц, размер которых менее 20 мкм. Если требуется очень низкая турбулентность, необходимы механический фильтр с тонким микроситом или погружаемые биофильтры. Погружаемые фильтры аккумулируют тонкую фракцию взвешенных частиц, и при правильном уходе образующийся осадок можно удалить из системы. В качестве альтернативы можно установить микросита с ячейкой 10 мкм.
Технология, адаптированная для выращивания различных видов рыб Каждая комбинация технологий принимает во внимание качество воды, необходимое конкретному виду рыб. Например, тиляпия будет более чем счастлива в мутной воде, тогда как лосось очень чувствителен к высокому содержанию взвешенных частиц.
Ключевыми параметрами в УЗВ выступают: уровень биохимического потребления кислорода (BOD), взвешенные частицы (SS), нитрат (NO3), аммоний (NH4/NH3) и углекислый газ (CO2).
| Тип биофильтра | Органика, BOD | Взвесь, SS | Нитрат, NO3 | Аммоний, NH3/NH4 | Углекислый газ, CO2 |
| Песочный фильтр: | |||||
| + микросита 60 мкм | низкое | низкое | высокое | низкое | высокое |
| — микросита | изменчивое | изменчивое | высокое | изменчивое | высокое |
| Барабанный биофильтр: | |||||
| + микросита 60 мкм | низкое | среднее | высокое | низкое | среднее |
| — микросита | высокое | высокое | высокое | изменчивое | среднее |
| Капельный+погружное биофильтр: | |||||
| + микросита 60 мкм | низкое | среднее | высокое | низкое | низкое |
| — микросита | высокое | высокое | высокое | изменчивое | низкое |
| Погружной биофильтр: | |||||
| + микросита 60 мкм | низкое | низкое | среднее | низкое | низкое |
| — микросита | изменчивое | изменчивое | среднее | изменчивое | низкое |
| Биофильтр с подвижным слоем: | |||||
| Микрофильтрация перед биофильтром | среднее | среднее | высокое | низкое | среднее |
| Биофильтр с подвижным слоем: | |||||
| Микрофильтрация перед и после биофильтра | низкое | низкое | высокое | низкое | среднее |
Таблица 5. Качество воды в различных модификациях УЗВ в присутствии или отсутствии микросит (+/-). Под словом «вариабельный» понимаются флуктуации, которые неприемлимы на ферме. Низкий, средний и высокий рассматривается как относительные показатели. Если вы хотите выращивать Тиляпию, будет достаточно высоких значений взвешенных частиц, но не аммония. Микросетчатые фильтры обычно являются частью интегрированной системы с участием биологического фильтра с подвижным слоем наполнителя. Микросита 60-80 мкм ставятся перед биологическим фильтром и 20 мкм — после него.
Технические решения должны удовлетворять запросам культивируемого вида. Таблица 5 может использоваться в качестве руководства для комбинирования механического и биологического фильтра. Каждый тип биофильтра имеет свои преимущества и недостатки, поэтому часто можно встретить комбинированный тип фильтрации. Чаще всего используется комбинация погружных биофильтров с капельными фильтрами. Погружной биофильтр эффективен для биологического разложения расстворенных загрязнений, однако углекислый газ не выводится. Поэтому дополнительно устанавливается капельный фильтр.
Выбор технологии очистки устанавливает стандарт качества воды в хозяйстве, но только, если размер каждой операционной единицы адекватен производственным показателям. Это следующий важный этап в планировании успешного аквакультурного предприятия.
——
www.atlantech.ca/public/articles/Solids%20Control.pdf
Похожие статьи: