Способ обработки воды в процессе совместного выращивания рыбы и растений

 

Использование: при совместном выращивании рыбы и растений в системах с оборотным водоснабжением. Сущность изобретения: из рыбоводного бассейна воду направляют на механическую и биологическую очистки, после чего разделяют на два потока. Один возвращают в бассейн с рыбой, а другой (с повышенной концентрацией взвешенных веществ) аккумулируют и разделяют на надосадную воду и сгущенный осадок, из осадка получают компостную землю, а надосадочную воду пропускают через корневую систему растений. В период роста рассады часть надосадочной воды подают на биологическую очистку. В период вегетационного роста растений в эту воду вносят питательные вещества и добавляют в нее воду после механической очистки. Перед возвратом воды в бассейн с рыбой ее насыщают кислородом, смешивают со свежей водой и доводят до определенной температуры. Способ позволяет утилизировать осадки и надосадочную воду без сброса их во внешнюю среду, обеспечить требуемое количество и качество воды для выращивания рыбы и растений. 1 ил.

Изобретение относится к безотходным способам обработки воды при выращивании рыбы и растений в системах с оборотным водоснабжением, с регулируемыми условиями среды обитания рыбы и гидропонного выращивания растений, исключающим сброс воды и осадков, а также обеспечивающим утилизацию биогенных веществ, содержащихся в воде и осадках.

Известен способ очистки оборотной воды при выращивании рыбы (1), заключающийся в том, что вся вода из рыбоводной емкости проходит механическую очистку от взвешенных частиц, затем часть воды проходит нитрификацию, а другая часть воды и половина воды после нитрификации совместно проходят денитрификацию, обе воды после отстаивания смешиваются, после смешения очищенная вода подпитывается свежей водой, затем осуществляется подогрев и насыщение ее кислородом, после чего она подается в рыбоводную емкость.

Недостатком его является необходимость сброса осадков вместе с транспортирующей водой после механической и биологической очистки воды, поступившей из рыбоводной емкости, что вызывает загрязнение окружающей среды, безвозвратные потери ценных, экологически чистых биогенных веществ.

Известен способ обработки воды в процессе совместного выращивания растений и рыб (2), по которому вся вода из рыбоводного бассейна направляется для гидропонного выращивания растений, после чего возвращается обратно в рыбоводный бассейн.

Недостатками этого способа являются невозможность регулирования качества как воды, возвращаемой в рыбоводный бассейн, так и воды, предназначенной для выращивания растений, в зависимости от возраста рыбы (физиологической фазы роста) и растений, кроме того, из рыбоводного бассейна необходимо удалять осадки во избежание загрязнения находящейся в нем воды, в результате теряются ценные биогенные вещества, происходит загрязнение окружающей среды. Кроме того, снижается рыбопродуктивность из-за невозможности обеспечить высокую плотность посадки рыбы.

Известен способ, реализованный в устройстве для разведения растений и рыб (3), по которому вода из рыбоводного бассейна принудительно подается на орошение растений, при этом она профильтровывается через пористый слой, где размещаются корни растений, собирается и сливается в рыбоводный бассейн. Способ предусматривает очистку воды из рыбоводного бассейна путем фильтрации через пористый слой, расположенный на дне рыбоводного бассейна, и последующую принудительную подачу воды на орошение растений и слив ее по лотку, где расположены корни растений, в рыбоводный бассейн.

Недостатками этого способа являются накопление осадка в пористом слое, через который профильтровывается вода, загрязнение воды в рыбоводном бассейне продуктами деструкции осадков, а также невозможность обеспечения высокой плотности посадки рыбы и соответственно снижение рыбопродуктивности. Другим недостатком этого способа является невозможность регулирования качества воды, как возвращаемой в рыбоводный бассейн, так и используемой для выращивания растений. Кроме того, в ходе удаления задержанных осадков теряются ценные биогенные вещества.

Известен способ, реализованный в установке для выращивания рыбы [4] Согласно этому способу вода из резервуара для выращивания рыбы подается в аэротенк -отстойник, разделенный на денитрификатор и аэробный нитрификатор, в котором в верхней его части размещены контейнеры с высшими водными растениями для очистки воды от нитратов, и затем в напорные фильтры из крупнозернистых материалов для биологической доочистки. Очищенная вода возвращается в рабочий резервуар, а избыточный активный ил периодически удаляется в канализацию.

Недостатками этого способа являются невозможность регулирования качества воды, как подаваемой растениям, так и получаемой после контакта с растениями, в зависимости от возраста рыбы и растений (физиологической фазой роста), а также необходимость удаления и сброса осадков в канализацию после биологической очистки, что приводит к потере ценных биогенных веществ и загрязнению окружающей среды.

Известен способ обработки воды в процессе комбинированного гидропонного выращивания растений и интенсивного рыбоводства в емкостях [5] который является наиболее близким аналогом к изобретению. Согласно этому способу воду из рыбоводной емкости подвергают механической и биологической очистке, затем направляют в емкость, откуда часть воды принудительно возвращают в рыбоводную емкость, а часть воды направляют для гидропонного выращивания растений, после контакта с которыми ее возвращают в емкость, где она смешивается с водой из рыбоводной емкости, уже прошедшей механическую и биологическую очистки. По другому варианту вода из рыбоводной емкости после механической очистки в полном объеме направляется для гидропонного выращивания растений, затем направляется в емкость, из которой принудительно возвращается в рыбоводную емкость. В обоих вариантах находящаяся к емкости вода подвергается температурному воздействию и одновременно смешивается с поступающей в нее свежей водой и питательным раствором.

Недостатком данного способа обработки воды является то, что вода, поступающая в емкость после механической и биологической очисток, содержит осадки, что приводит к дополнительному загрязнению воды, находящейся в рыбоводной емкости, а также к безвозвратным потерям ценных экологически чистых биогенных веществ. Способ не позволяет обеспечить регулирование качества воды, как подаваемой для гидропонного выращивания растений, так и возвращаемой в рыбоводную емкость в зависимости от возраста рыбы и физиологической фазы роста растений.

Техническим результатом использования заявленного изобретения является создание способа обработки воды в процессе выращивания рыбы и растений в замкнутой системе, при котором обеспечивается удаление осадков после механической и биологической очистки и одновременная утилизация осадков и надосадочной воды без сброса их во внешнюю среду.

При этом предлагаемый способ позволяет обеспечить требуемое количество и качество воды для выращивания рыбы и требуемое количество и качество воды для выращивания растений при утилизации биогенных веществ, содержащихся в надосадочной воде (транспортирующей осадки в виде пульпы после механической и биологической очистки), а также утилизировать осадки после механической и биологической очисток с получением компостной земли, повысить рыбопродуктивность за счет высокой плотности посадки рыбы и рентабельность за счет создания оптимальных условий выращивания рыбы, растений и приготовления компостной земли.

Указанный технический результат достигается за счет того, что после механической и биологической очисток воды, поступившей из рыбоводного бассейна, часть ее с повышенной концентрацией взвешенных частиц (в виде пульпы) разделяют на надосадочную воду и сгущенный осадок. Надосадочную воду используют многократно в обороте в ходе ее циркуляционного пропуска через корневую систему растений и в зависимости от физиологической фазы роста растений добавляют воду из рыбоводного бассейна, прошедшую механическую очистку, и питательные вещества. При избытке полученной воды часть ее направляют на биологическую очистку совместно с водой, прошедшей механическую очистку. Сгущенный осадок после механической и биологической очисток воды из рыбоводного бассейна направляют на получение компостной земли. Другую часть воды из рыбоводного бассейна подпитывают свежей водой, подвергают температурному воздействию и перед подачей в рыбоводный бассейн насыщают кислородом.

На чертеже приведена схема осуществления предлагаемого способа.

Способ осуществляют следующим образом.

Из рыбоводного бассейна 1 воду подают в резервуар грязной воды 2, откуда ее принудительно направляют на механическую очистку от взвеси в фильтр 3. Отфильтрованную воду из фильтра 3 направляют на биологическую очистку в аппарат 4, в зависимости от физиологической фазы роста растений (в сутки до 20% от часового расхода воды) в циркуляционный бак 5.

После биологической очистки в аппарате 4, куда для интенсивной биологической очистки вводят кислород, в очищенную воду добавляют свежую воду, осуществляют необходимое температурное воздействие в аппарате 6 и направляют в аппарат 7, где насыщают кислородом и затем подают в рыбоводный бассейн 1. В случае отсутствия кислорода в рыбоводный бассейн вводят воздух. Накапливаемые в фильтре 3 и аппарате биологической очистки 4 взвешенные вещества в виде пульпы направляют в сборник осадка 8, где пульпу разделяют на надосадочную воду и сгущенный осадок. Надосадочную воду из сборника осадка 8 направляют в циркуляционный бак 5, из которого принудительно подают в лотки 9 для гидропонного выращивания растений 10, после чего воду возвращают в бак 5. Часть надосадочной воды до (50%) из циркуляционного бака 5 в зависимости от физиологической фазы роста растений подают на биологическую очистку в аппарат 4. При недостатке надосадочной воды и/или/ биогенных элементов в зависимости от физиологической фазы роста растений в циркуляционный бак 5 подают часть воды (в сутки до 20% от часового расхода воды) после механической очистки в фильтре 3 и /или/ питательные вещества.

Сгущенный осадок из сборника осадка 8 направляют на приготовление компостной земли в аппарате или бурте 11, смешивая его с добавками.

Осуществление способа характеризуется следующим примером.

Рыбоводный бассейн 1 зарыбляется 5000 шт. мальков карпа весом 30 г. Вода из рыбоводного бассейна 1 в количестве 28 м³/ч подается в резервуар грязной воды 2, из которой насосом подается на механическую очистку в фильтр 3, где освобождается от взвешенных веществ (остатков корма и экскрементов рыбы), фильтрованная вода после фильтра 3 направляется в аппараты биологической очистки 4: окситенк -отстойник, где с помощью аэробных микроорганизмов, использующих подаваемый в аэрационную зону кислород, осуществляется очистка от органических загрязнений, и динитрификатор-отстойник, где с помощью микроорганизмов денитрификаторов осуществляется очистка от нитратов и нитритов, одновременно в аппаратах биологической очистки увеличивается количество микроорганизмов (активного ила), избыточное количество которых выпадает в осадок. Вода после биологической очистки подпитывается свежей водой, доводится в аппарате 6 до температуры 25 ± 1^oC и направляется в аппарат 7, где насыщается кислородом до 25 г/м³ и при расходе 28 м³/ч поступает в рыбоводный бассейн 1. Задержанные в фильтре 3 взвешенные вещества периодически при его автоматической промывке вместе с промывной водой в виде пульпы подают в сборник осадка 8.

В сборник осадка 8 также периодически в виде пульпы направляют осадки из аппаратов биологической очистки 4. Всего за сутки в сборник осадка 8 поступает 1,5 м³ пульпы. После отстаивания в течение суток в сборнике осадка 8 образуется 1 м³ надосадочной воды, обогащенной биогенными веществами, и 0,5 м³ сгущенного осадка. В циркуляционный бак 5 из сборника осадка 8 ежесуточно поступает 1 м³ надосадочной воды. В лотки для гидропонного выращивания растений 9 высаживается 8000 шт. рассады помидоров. В лотки 9 подают воду из циркуляционного бака 5, которую затем возвращают в указанный бак, обеспечивая ее непрерывную циркуляцию. В период роста рассады часть воды (до 50%) из циркуляционного бака 5 подается в аппараты биологической очистки 4, а из сборника осадка 8 надосадочную воду в количестве 1 м³/сут. подают в циркуляционный бак 5. После наступления вегетационного периода, когда 8000 шт. помидоров начнут потреблять более 1 м³/сут. надосадочной воды, в циркуляционный бак 5 дополнительно начинают подавать часть фильтрованной воды, после фильтра 3 постепенно увеличивая расход до 5,6 м³/сут. полностью компенсируя потребляемую помидорами воду. Одновременно потери воды, циркулярующей в установке, восполняют свежей водой, подавая ее в воду, прошедшую механическую очистку. За 75 сут. помидоры от рассады вырастают до вегетационной фазы плодоношения. К 90 сут. снимают 12,5 т помидоров, при этом за этот же период мальки карпа вырастают с 30 до 300 г. За следующие 90 сут. из новой рассады (8000 шт.) выращивают плодоносящие помидоры и собирают еще 12,5 т помидоров, при этом карпы достигают среднего товарного веса 750 г штука и общая масса составляет 2,5 т во всех рыбоводных бассейнах 1. На этом заканчивается 1 цикл (180 дней) выращивания товарного карпа и одновременно два цикла выращивания помидоров. За год (360 дней) выход товарной продукции составил: карпа 5 т и 50 т помидоров. Сгущенный осадок из сборника осадка 8 в количестве 0,5 м³/сут. или 91 м³ за один цикл выращивания карпа (180 сут.) используется для приготовления компостной земли, для чего он смешивается в бурте с 1000 кг соломы, 1500 кг бройлерного помета и 2000 кг конского навоза с подстилкой. После созревания получили 5 т компостной земли. За два цикла выращивания рыбы получили 10 т компостной земли, пригодной для выращивания растений.

Формула изобретения

Способ обработки воды в процессе совместного выращивания рыбы и растений, включающий отвод воды из рыбоводного бассейна, ее механическую и биологическую очистку, доведение до определенной температуры, смешение со свежей водой и питательными веществами, циркуляционный пропуск воды через корневую систему растений и возврат в рыбоводный бассейн, отличающийся тем, что воду после механической и биологической очистки разделяют на два потока, в рыбоводный бассейн возвращают один поток, другой поток с повышенной концентрацией взвешенных частиц аккумулируют и разделяют на надосадочную воду и сгущенный осадок, и последний направляют для получения компостной земли, а для циркуляционного пропуска через корневую систему растений используют надосадочную воду, при этом в период роста рассады часть надосадочной воды подают на биологическую очистку, питательные вещества вносят в надосадочную воду в период вегетационного роста растений и в этот же период в нее добавляют воду, прошедшую механическую очистку, смешению со свежей водой и доведению до определенной температуры подвергают поток воды, возвращаемый в рыбоводный бассейн, и его же перед подачей в бассейн насыщают кислородом.

РИСУНКИ

Рисунок 1