Тваринництво та технології харчових продуктів

Ефективність використання спіненого скла для біофільтру рециркуляційної системи аквакультури

Дмитро Шарило, Василь Коваленко
Завантажити статтю
Анотація

Сучасні технології культивування гідробіонтів у рециркуляційних системах аквакультури потребують значних об'ємів біологічних фільтрів (близько 10 % від загального об'єму рибницької системи), що робить актуальним пошук нових наповнювачів, які матимуть більшу, ніж у традиційного полімерного завантаження, питому поверхню для заселення мікроорганізмами, що дозволить зменшити розміри біофільтру і, відповідно, витрати води та електроенергії на виробництво продукції аквакультури. Метою дослідження була оцінка ефективності використання високопористого спіненого скла в якості наповнювача для біофільтру, у порівнянні з традиційним плаваючим полімерним завантаженням. Для досягнення мети використано системний підхід до визначеної проблеми і загально-наукові методи дослідження: експеримент, моделювання, порівняння, аналіз, синтез та узагальнення. Модельний експеримент проведено у навчально-науковій лабораторії Центру водних біоресурсів та аквакультури НУБіП України. На підставі результатів експерименту було встановлено, що досліджуваний матеріал має значно вищий біоочищувальний потенціал, ніж полімерне завантаження для біофільтрів. Визначено максимальну концентрацію аміак-амонію у воді рециркуляційної аквасистеми для вирощування осетрових риб, яку протягом доби окислює біофільтр із 1 дм3 спіненого скла у якості наповнювача (32 мг/дм3). Проведено розрахунки потенційно можливого біологічного навантаження при культивуванні гідробіонтів в аквасистемі, та встановлено, що 10 дм3 зазначеного наповнювача підтримують на оптимальному рівні вміст азотних речовин при вирощувані рибопосадкового матеріалу стерляді за щільністю посадки 41,6 кг/м3 або 84,8 кг/м3 товарної риби. Визначено, що необхідний об’єм біофільтра зменшується у 4,55 разів, пропорційно скоротяться й витрати на водо- та енергозабезпечення роботи рециркуляційної аквасистеми. Таким чином використання спіненого скла в якості наповнювача для біофільтрів рециркуляційних аквасистем підвищить рентабельність виробництва рибної продукції на підприємствах аквакультури

Ключові слова

рибництво, стерлядь, технологічна вода, бактерії-нітрифікатори, окислення TAN

ЦИТУВАТИ
Sharylo, D., & Kovalenko, V. (2022). Efficiency of using foamed glass for biofilter of an aquaculture recycling system. Animal Science and Food Technology, 13(3), 53-58. https://doi.org/10.31548/animal.13(3).2022.53-58
Використані джерела

[1] Timmons, M.B., Guerdat, T., & Vinci, B.J. (2018). Recirculating aquaculture (4th ed.). Ithaca:  Ithaca Publishing Company LLC.

[2] Steffens, W. (1997). Fish feeding and water protection. Fisherman and pond owner, Nuremberg: Heft.

[3] Olesen, J.O. (1998). Environmental impact of aquaculture. EASTFISH, 5-6, 45-47.

[4] Timmons, M.B., & Ebeling, J.M. (2002). Recirculating aquaculture. New York: Cayuga Aqua Ventures.

[5] Heinen, J.M., Hankins, J.A., & Adler, P.R. (1996). Water quality and waste production in a recirculating trout culture system with feeding of a higher-energy or a lower-energy diet. Aquaculture Research, 27(9), 699-710. doi: 10.1046/j.1365-2109.1996.t01-1-00778.x.

[6] Mudrak, V.A. (1981). Guidelines for economical commercial fish hatchery wastewater treatment systems. In L.J. Allen, & E.C. Kinney (Eds.), Proceedings of the bio-engineering symposium for fish culture (pp. 174-182). Bethesda: American Fisheries Society, Fish Culture Section.

[7] Summerfelt, S.T. (1996). Engineering design of a water reuse system. In R.C. Summerfelt (Ed.), Walleye culture manual (pp. 277-309). Ames: North Central Regional Aquaculture Center Publication Office, Iowa State University.

[8] Timmons, M.B., Summerfelt, S.T., & Vinci, B.J. (1998). Review of circular tank technology and management. Aquacultural Engineering, 18(1), 51-69. doi: 10.1016/S0144-8609(98)00023-5.

[9] Summerfelt, S.T. (1999). Waste-handling systems. In F.  Wheaton (Ed.), CIGR handbook of agricultural engineering: Aquacultural engineering (pp. 309-350). St. Joseph: American Society of Agricultural Engineers. 

[10] Summerfelt, S.T., Davidson, J., Waldrop, T., & Tsukuda, S. (2000). A partial-reuse system for coldwater aquaculture. In G.S. Libey, & M.B. Timmons (Eds.), Proceedings of the third international conference on recirculating aquaculture (pp. 167-175). Blacksburg: Virginia Polytechnic Institute and State University.

[11] Summerfelt, S.T., Davidson, J., & Timmons, M.B. (2000). Hydrodynamics in the “Cornell-type” dual-drain tank. In G.S. Libey, & M.B. Timmons (Eds.), Proceedings of the third international conference on recirculating aquaculture (pp. 160-166). Blacksburg: Virginia Polytechnic Institute and State University.

[12] Malone, R.F., & Beecher, L.E. (2000). Use of floating bead filters to recondition recirculating waters in warmwater aquaculture production systems. Aquaculture Engineering, 22(1-2), 57-73. doi: 10.1016/S0144-8609(00)00032-7.

[13] Van Gorder, S.D., & Jug-Dujakovic, J. (2005). Performance characteristics of rotating biological contactors within two commercial recirculating aquaculture systems. Aquaculture, 6, 23-38.

[14] Eding, E.H., Kamstra, A., Verreth, J.A.J., Huisman, E.A., & Klapwijk, A. (2006). Design and operation of nitrifying trickling filters in recirculating aquaculture: A review. Aquacultural Engineering, 34, 234-260.

[15] Colt, J., Lamoureux, J., Paterson, R., & Rogers, G. (2006). Reporting standards for biofilter performance studies. Aquacultural Engineering, 34(3), 377-388. doi: 10.1016/j.aquaeng.2005.09.002.

[16] Malone, R.F., & Pfeiffer, T.J. (2006). Rating fixed film nitrifying biofilters used in recirculating aquaculture systems. Aquaculture Engineering, 34(3), 389-402. doi: 10.1016/j.aquaeng.2005.08.007.

[17] Malone, R.F., Chitta, B.S., & Drennan, D.G. (1993). Optimizing nitrification in bead filters for warmwater recirculating aquaculture systems. In J. Wang (Ed.), Techniques for modern aquaculture (pp. 315-325). St. Joseph: American Society of Agricultural Engineers.

[18] Van Rijn, J., & Rivera, G. (1990). Aerobic and anaerobic biofiltration in an aquaculture unit – Nitrite accumulation as a result of nitrification and denitrification. Aquaculture Engineering, 9(4), 217-234. doi:10.1016/0144-8609(90)90017-T.

[19] Nijhof, M. (1995). Bacterial stratification and hydraulic loading effects in a plug-flow model for nitrifying trickling filters applied in recirculating fish culture systems. Aquaculture, 134(1-2), 49-64. doi: 10.1016/0044-8486(95)00030-6.

[20] Kamstra, A., van der Heul, J., & Nijhof, M. (1998). Performance and optimisation of trickling filters on eel farms. Aquaculture Engineering, 17(3), 175-192. doi: 10.1016/S0144-8609(98)00014-4.

[21] Greiner, A.D., & Timmons, M.B. (1998). Evaluation of the nitrification rates of microbead and trickling filters in an intensive recirculating tilapia production facility. Aquaculture Engineering, 18(3), 189-200. doi: 10.1016/S0144- 8609(98)00030-2.

[22] Watten, B.J., & Sibrell, P.L. (2006). Comparative performance of fixed-film biological filters: Application of reactor theory. Aquaculture Engineering, 34(3), 198-213. doi: 10.1016/j.aquaeng.2005.03.006.

[23] Pedersen, L.F., & Pedersen, P.B. (2012). Hydrogen peroxide application to a commercial recirculating aquaculture system. Aquaculture Engineering, 46, 40-46. doi: 10.1016/j.aquaeng.2011.11.001.

[24] Sharylo, D.Yu., Kovalenko, V.O., & Kovalenko, B.Yu. (2021). Features of sodium hypochlorite application for regeneration of highly porous fillers after their use in biofiltration systems of closed water supply installations. Fisheries Science of Ukraine, 3(57), 5-22. doi: 10.15407/fsu2021.03.005.

[25] Martseniuk, V.P., & Martseniuk, N.O. (2020). Methods of fishery research. Kyiv: Komprynt.