У меня часто спрашивают, какие требования к воде для разведения рыбы. Есть такой ГОСТ "Вода для рыбных хозяйств". Выкладываю требования для осетра и форели.

Водообмен - совокупность физических процессов, приводящих к смене воды в водном объекте , замещению одних водных масс, находящихся в нем, другими водными массами (с иными свойствами), поступающими в него из сопредельных объектов.

Водообменом в установках замкнутого цикла (далее УЗВ) принято считать скорость прохождения полного цикла воды в системе жизнеобеспечения обитателей системы, т.е. за какой промежуток времени насос (помпа) произведет полную откачку воды из области содержания гидробионтов через систему фильтрации. То есть если суммарное количество воды в системе составляет 2000 литров (включая трубопроводы, систему фильтрации и непосредственно емкость содержания) а производительность насоса составляет 4000 литров в час, то принято принимать скорость такого водообмена равную двукратному обмену воды в час.
Скорость водообмена в УЗВ при расчетах стараются обеспечить в диапазоне от 1 до 4, связано это с гидрохимией воды и экономическими показателями. При скорости водообмена менее единицы, вредные элементы (аммоний, нитраты, нитриты и др.) имеют высокую скорость накопления в системе, что вызывает гибель обитателей УЗВ, при высоких значения величины водообмена в системе замкнутого цикла вода циркулирует в системе вызывая только негативные явления: течение, повышенный удельный расход электроэнергии и перемешивание взвешенных частиц. Расход электроэнергии и перемешивание взвешенных частиц не выпадающих в осадок сказываются на себестоимости продукции. Поэтому при проектировании и эксплуатации УЗВ стоит придерживаться правила разумной экономии.
Рассмотрим негативные явления, связанные с высоким течением воды в емкостях с гидробионтами. Высокая скорость протекания жидкости негативно отражается как в аквариуме с рыбками так, например и с крабами или лангустами в промышленных УЗВ. Повышенный поток заставляет обитателей сопротивляться потоку жидкости, а как следствие биохимические реакции в тканях ускоряются, что приводит к повышенному расходу энергии. При недостатке белкового корма происходит истощение и как следствие гибель обитателей. В системах промышленной передержки в течении длительного времени происходит уменьшение веса, но наиболее негативный фактор связан с ослабленностью гидробионтов, что приводит к сокращению времени выживания в неестественной для них среде.
Высокая величина водообмена в системе фильтрации также оказывает негативное влияние на протекание процессов очистки:  в механическом фильтре высокая скорость протекания жидкости снижает эффективность за счет турбулентности потока, взвешенные частицы перемешиваются и требуется фильтр механической очистки с меньшим по диаметру проходным сечением. В химическом фильтре сокращается время контакта очищающего субстрата с нежелательными элементами, в биологическом фильтре скорость потока жидкости наиболее важная величина она составляет 4 литра в секунду на 1 квадратный метр поверхности субстрата очистки. Выведенная в 1966 году японским исследователем К. Хироямой для гравийных аквариумных фильтров в которой в левой части неравенства окислительная способность фильтра (ОСФ) определяется мг  О2/мин;  в правой части выражается нагрузка на фильтр со стороны водных организмов,  мг О2/мин.  

      где:  
Wi- площадь поверхности фильтра, м3;
Vi - скорость тока воды через фильтр, см/мин;
Gi - коэффициент размера гравия;
Di - толщина слоя гравия, см;
р - количество фильтров, обслуживающих аквариум;
В i - масса отдельного животного, г;
Fi - средняя масса пищи, потребляемая ежедневно одним животным, г;
g - число животных в аквариуме.
Gi - коэффициент размера гравия - определяется по формуле:

где:
Rk - средний размер каждой фракции гравия, мм;
Хk - процентное соотношение массы каждой фракции.

При высоких скоростях омывания поверхности субстрата поток воды не позволяет закрепиться колонии бактерий, как следствие скудная колония бактерий на достаточно большой площади поверхности.
Низкая скорость водообмена еще более негативно сказывается на протекании жизнеобеспечивающих процессов: отсутствие движения потока непосредственно в области обитания гидробионтов приводит к образованию застойных зон, в которых накапливаются вредные элементы, в таких участках отсутствует растворенный кислород и концентрация аммония нитратов и нитритов превышает допустимую концентрацию,  невысокая скорость омывания поверхности субстрата приводит отсутствию питания для аэробных бактерий и как следствие минимальная популяция, снижение растворенного в воде кислорода, одновременно при дыхании рыб в воде растет содержание диоксида углерода, изменяя при этом водородный показатель (рН) воды в сторону кислотности.
В промышленных установках замкнутого водоснабжения для разведения рыб показатель водообмена рассчитывается индивидуально на основании заданных условий. Основная цель водообмена поддержание концентрации веществ, влияющих на жизнедеятельность рыбы,  в заданном диапазоне значений. Во время расчета УЗВ определяют предельные допустимые концентрации кислорода, аммонийного азота, углекислого газа, нитратов и нитритов, а также взвешенных веществ и оценивают рабочие параметры системы подготовки воды. Затем для всех предельных допустимых концентраций отдельно рассчитывают значение водообмена, которое позволит поддерживать предельную концентрацию. В итоге расчета выбирают предельно допустимое значение, относительно которого будут рассчитываться остальные параметры. Водообмен рассчитывают для каждого отдельного вещества на основании уравнения баланса масс, смысл которого сводится к равенству покидающих  бассейны веществ и сумму поступивших, произведенных и потребленных веществ за единицу времени. Расчет по кислороду при заданной минимальной концентрации  и подготовке воды в оксигенаторе  при содержании рыбы c выбранным максимальным удельным потреблением (для каждого вида рыб выбирается по справочнику) с использованием уравнения баланса масс будет выглядеть в формульном представлении следующим образом:

 О2’ * V – N * NO2   = О2 * V

где:
О2 – минимальная концентрация кислорода в воде, мг/л;
О2’ – концентрация кислорода в блоке водоподготовки (оксигенаторе) мг/л;
N – масса рыбы в системе жизнеобеспечения кг;
NО2 – максимальное удельное потребление кислорода г/час;
V – скорость водообмена л/час;

Выбирая по справочнику предельные концентрации по аммонийному азоту, определяем выбранные значения. Исходя из расчетов поверхности биофильтра, принимаем  значение эффективности работы  блока биологической очистки. Подставим данные в уравнения баланса масс которое примет вид:

NNOx” * V + NNOx‘ * N = NNOx * V

где:
NNOx – предельно-допустимая концентрация аммонийного азота в воде, мг/л;
NNOx’ – предельное значение выделение аммонийного азота рыбой г/ч;
N – масса рыбы в системе жизнеобеспечения кг;
V – скорость водообмена л/час;

NNOx”= W” * NNOx

где:
W” – эффективность работы биологического фильтра;
NNOx – предельно-допустимая концентрация аммонийного азота в воде, мг/л;
NNOx” – значение концентрации аммония в системе после биологического фильтра  г/час;

Проведя расчет по всем основным показателям выбираем определяющий минимальный расход воды в системе оборотного водоснабжения и проводим пересчет других показателей приводя к полученному значению минимального расхода воды.

Рыба для сильного иммунитета

Помимо занятий спортом и соблюдения правил гигиены, особенно важно употреблять продукты питания, богатые необходимыми питательными веществами и витаминами.

В сложившейся ситуации пандемии рекомендуется есть жирные сорта рыбы: скумбрию, сельдь и др.
При регулярном употреблении рыбы улучшится работа иммунной системы.

Морепродукты содержат колоссальное количество цинка и селена.
Цинк способствует повышению числа клеток Т-звена иммунной системы, а также натуральных киллеров. В результате повышается способность организма к фагоцитозу любых чужеродных агентов (бактерий и вирусов). Известно, что отличным источником цинка являются креветки, мидии, кальмары, раки, устрицы, крабы.
Селен необходим для стимуляции выработки в красном костном мозге молодых клеток лейкоцитарного звена, что подтверждено научно. Селеном богаты мидии, осьминоги, морская капуста, крабы, устрицы, омары, тунец.
Одно из исследований, проведённых в 2008 году, доказало, что сочетание цинка и селена способствует усилению эффекта каждого из микроэлементов.

Также результаты других исследований показывают, что питание с достаточным содержанием белков укрепляет иммунитет, поэтому сейчас важно ежедневно потреблять богатую данным элементом рыбу.

Подготовка морской воды -  процесс приготовления раствора для заданных нужд.

Химический состав морской воды

Подготовка Морской воды

Морская вода -  химическое вещество в виде прозрачной жидкости, не имеющей цвета (в малом объёме) и запаха. Состав морской воды насчитывает более 75 элементов таблицы Менделеева. Основные элементы: кислород - 857000  Мг/л, водород – 108000 Мг/л, хлор  - 19000 Мг/л, натрий 10721 Мг/л, магний – 1350 Мг/л, сера – 901 Мг/л, кальций – 410 Мг/л, калий – 398 Мг/л, бром – 67.
Соленость мирового океана составляет 35‰, с колебаниями от 12-13‰ в Каспийском море,  17-18‰ на поверхности и 22-23‰  на дне Черного моря и 40‰ в водах Красного моря. Плотность морской воды колеблется в пределах от 1020 до 1030 кг/м?. Показатель кислотности pH лежит в пределах от 7,5 до 8,4. Скорость звука — около 1500 м/с.
Научное обоснование появлению солёной воды в море было положено работами Эдмунда Галлея в 1715 году.

Подготовка морской воды заключается в нескольких простых этапах: механическая очистка (очистка воды в зависимости от применяемой системы очистки от твердых  частиц   диаметром от 50-100 микрон). Наличие в воде твердых частиц подразумевает химическую реакцию элементов входящих в состав морской соли с этими частицами. Для этого используют разного рода фильтры, которые могут быть: песочными, сетчатыми, картриджными и другими.

Химическая очистка заключается в удалении из подготавливаемой воды химических элементов, например хлора, для этого воду пропускают через слой активированного угля, поскольку он является отличным абсорбентом. Ресурс таких картриджей существенно ограничен и требует регенерации активированного угля или его замены.

Обратноосмотическая фильтрация заключительный этап в подготовке при приготовлении соляного раствора морской воды. Суть методы очистки заключается в  прохождении воды через мембрану из более концентрированного в менее концентрированный раствор в результате воздействия давления, превышающего разницу осмотических давлений обоих растворов. Диаметр ячеек мембраны  сопоставим по размерам с размерами молекулы воды, поэтому степень очистки таких фильтров очень высока. Качественные фильтрующие мембраны, способны освободить воду от 99% примесей. Диаметр пор составляет около 0,0001 микрона.

Рассмотренные методы очистки являются основными необходимыми при подготовке воды, хотя в некоторых случаях этого может оказаться недостаточно. Качество исходной воды существенно влияет на систему водоподготовки, в отдельных случаях могут потребоваться фильтры на основе ионообменных смол, УФ-стерилизации, озонирования и др.

При приготовлении морской воды руководствуются правилом 1  грамм морской соли на 1 литр пресной воды для достижения солености 1‰ промилле.  Важно учитывать способность морской воды к расслоению, поэтому для сохранности своих качеств морская вода всегда должна находиться в движении.

• Теплообмен – самопроизвольный необратимый процесс переноса теплоты в пространстве, обусловленный неоднородным полем температуры. В общем случае перенос теплоты может также вызываться неоднородностью полей других физически величин, например разностью концентраций (диффузионный термоэффект). Различают 3 вида теплообмена: теплопроводность, конвекция и лучистый теплообмен (на практике теплообмен обычно осуществляется всеми 3 видами сразу). Теплообмен определяет или сопровождает многие процессы в природе (например, ход эволюции звёзд и планет, метеорологические процессы на поверхности Земли и т. д.), в технике и в быту. Во многих случаях, например при исследовании процессов сушки, испарительного охлаждения, диффузии, теплообмен рассматривается совместно с массообменом. Теплообмен между двумя теплоносителями через разделяющую их твёрдую стенку или через поверхность раздела между ними называется теплопередачей.      
• Теплопередача - самопроизвольный необратимый процесс переноса энергии от более нагретых тел или участков тела к менее нагретым.

Теплообмен в УЗВ

В системах УЗВ теплообмен играет  важную роль в биосистемах разного уровня. В небольших системах жизнеобеспечения, например в небольших аквариумах домашнего типа ключевой фактор производительность энергосберегающей установки не влияет особенно на карман потребителя если говорить о нагреве за счет нагревательных элементов, поставил обогреватель и никаких проблем. Современные обогреватели снабжены датчиком температуры, который можно установить на заданную величину, при этом на текущем уровне развития цивилизации такие обогреватели стоят буквально копейки. В отличии от средних и больших проектов УЗВ теплообмен по степени рентабельности играет чуть ли не ключевую роль. Нагреть «акулятник» на три тысячи литров задача более чем простая, даже при поддержании температурного режима плюс минус 0,5 градуса. Другое дело охладить три тысячи литров воды в техническом помещении скажем до 6 градусов Цельсия плюс минус один градус.

     Рассмотрим маленькие системы аквариумного типа, нагрев (или охлаждение в зависимости от температурной константы помещения)  воды происходит в основном от взаимодействия с воздухом, стекло является не плохим теплопередающим  материалом, если конечно стенки аквариума не двойные, работающий элемент насосов, помп, ламп освещения, да и непосредственный контакт воды с воздухом нагревают систему, даже если аквариум с холодноводными гидробионтами зачастую охладители намного производительнее чем потребности небольшого аквариума. В таких системах эстетическое восприятие биосистемы намного важнее, чем, если рассматривать УЗВ промышленного объема в которых каждый градус воды достигается за счет вложения в производственные средства не одну тысячу условных единиц.   

     В отличии от домашних аквариумов в промышленных системах теплообмен является важной составляющей в общей сметы рентабельности проекта направленного на конечную цель. В условиях промышленного содержания или воспроизведение гидробионтов борьба идет за каждый отмотанный киловатт на счетчике.

     Рассмотрим пример производственного цеха в котором среднегодовая температура 18 градусов Цельсия, емкости представляют из себя бетонную кладку  выложенную на фундаменте цеха, почти идеальные условия при которых вложения в производственные чиллеры будет минимальной. Теплопередачу в таких условиях считаем лишь только от поверхности воды контактирующем с воздухом, и системы трубопроводов плюс незначительный нагрев от перекачивающих помп и других элементов УЗВ в которых принцип действия основан на электрическом токе. В такой идеальной системе поддержание скажем 10 градусов Цельсия не представляется особой сложностью, достаточно средний охладитель за весьма не высокие вложения запросто справиться с поставленной задачей. Но не все так просто позвольте заметить, идеальность встречается крайне редко (при проектировании этот фактор нужно учитывать в составе ключевых)  а зачастую мы сталкиваемся с колебаниями температуры в помещении, в основном играет роль фактор сезонности, зимой холодно летом жарко, и это важный фактор в выборе расположения УЗВ. Теперь рассмотрим пример когда УЗВ расположена в помещении температура в котором колеблется от +16 до +25, емкости выполнены из пластмассы или стекла, в таких условиях затраты на производственный охладитель резко возрастают, увеличивается его мощность а как следствие среднесуточный расход электроэнергии и т.д. При проектировании цеха и выборе охладителя следует учитывать вышеизложенные параметры системы. Прием при котором можно существенно сэкономить затраты заключается в изоляции теплопередающих конструктивных элементов УЗВ. Теплоизоляция непосредственно емкостей, трубопроводов и других конструктивных элементов. Понижении суточной температуры воздуха непосредственно в помещении где расположена УЗВ. А также действиями направленными на сохранении тепла в производственном цехе за счет исключения поступления тепла или холода в цех (ограничение доступа персонала или расположение необходимых средств труда непосредственно в цехе УЗВ).  В небольших помещениях с резкими колебаниями среднесуточной температуры существенное сокращение затрат на охладитель можно достичь за счет установки  кондиционирования воздуха.

Гидрохимия - раздел геохимии, рассматривающий химический. состав естественных вод (морских, озёрных, речных, подземных и атмосферных), свойства этих вод при различном составе растворённых веществ, происхождение растворов, характер и режим происходящих в них реакций.

Важными показателями воды с точки зрения рыбоводства являются:
- солевой состав;
- растворённый кислород;
- рН;
- аммонийный азот в связи с рН;
- нитриты и нитраты;
- БПК и органические загрязнения;
- железо и тяжёлые металлы.

Солевой состав морской воды рассмотрен в соответствующем разделе по морской воде.  Однако, пресная вода также содержит соли, которые имеют значение для использования этой воды в рыбоводстве. Соли натрия и хлора, в пресной воде, значения не имеют, но соли кальция и магния важны. Прежде всего, следует отметить, что слабоминерализованная вода или вода, обессоленная обратным осмосом, не пригодна для питания УЗВ. Это связано с тем, что такая вода не обладает свойством т.н. буферности, т.е. свойством сохранять свой водородный показатель рН при добавление незначительных количеств кислоты. В УЗВ постоянно происходит процесс окисления аммонийного азота, выделяемого рыбой, в нитрат, что эквивалентно добавлению в воду небольших количеств азотной кислоты. Если вода содержит достаточное количество гидрокарбонатов и других подобных ионов, то они будут нейтрализовать эту кислоту и рН воды заметно не изменится. В случае слабоминерализованной воды рН быстро упадёт, вода станет кислой и непригодной для рыбоводства, кроме того скорость биологического окисления иона аммония в нитрат-ион начнёт замедляться.
С другой стороны, слишком жёсткая вода вредна для рыбы и создаёт повышенную нагрузку на её органы выведения (почки). Кроме того, применение слишком жесткой воды может вызвать засорение осадками солей кальция микроэкранов барабанных фильтров, вентилей и т.п. Подходящая жёсткость воды для питания УЗВ или СОВ находится в переделах 2 – 8 мг-экв./л, тогда как для питания систем, более близких к прямоточным, подходит вода и с меньшей жёсткостью. Вода с жёсткостью более 10 мг-экв./л потребует дополнительного умягчения.

2.  Растворённый кислород.

В артезианской воде, используемой для питания УЗВ или СОВ растворённого кислорода нет и он вводится в неё искусственно при помощи аэрации и/или оксигенации. Однако, внутри самой УЗВ или СОВ, также как и в любой системе, использующей природную прямоточную воду (сетчатые садки, пруды, бассейны и т.п.), растворённый кислород является важнейшим показателем, обуславливающим успех производства. Для успешного выращивания практически любой рыбы (кроме рыб, способных дышать кислородом воздуха, таких как клариевые сомы) концентрация кислорода должна находится в т.н. «зоне неограниченного роста», т.е. когда рыба не затрачивает никакой дополнительной энергии на обеспечение своего тела кислородом. Для большинства видов рыб нижний предел «зоны неограниченного роста» составляет 50 – 70% от насыщения (равновесия с атмосферным воздухом), причём если для карповых рыб ближе к 50%, то для лососевых 70%.  Если концентрация кислорода падает ниже, то рост рыбы замедляется, кормовой коэффициент (затраты корма на 1 кг прироста рыбы) увеличивается, и рыбоводство становится менее рентабельным. При повышении температуры выше оптимальных значений нижний предел сдвигается вверх, это связано как с уменьшением растворимости кислорода в воде, так и с увеличением его потребления при повышении температуры. Так, например, считается, что радужная форель может выдерживать до 230 С, тогда как выше, даже при близком к 100% насыщении воды растворённым кислородом, расход кислорода не компенсируется и начинается гибель. Применение оксигенации и насыщения выше 100% позволяет форели выдерживать эту и даже ещё немного более высокие температуры. С другой стороны, слишком высокие концентрации растворённого кислорода также нежелательны (см. Оксигенация)
Даже рыб, способных дышать атмосферным воздухом, например, клариевого сома, необходимо растить при минимальной концентрации растворённого кислорода, равной 2 мг/л. Это связано как с наличием т.н. «кожного дыхания», т.е. близкие к поверхности ткани снабжаются кислородом, поступающим снаружи, так и с тем, чтобы избежать каких-либо анаэробных процессов внутри рыбоводных емкостей и трубопроводов, при которых могут образовываться токсичные для рыб загрязнения воды.

Водородный показатель – это обратный десятичный логарифм концентрации в воде водородных ионов. Полностью нейтральной воде соответствует рН = 7, если рН>7, то вода имеет щелочную среду, если рН<7, то кислую. Рыба может жить только в узком диапазоне рН в пределах 6 – 9.

Морская вода содержит много солей, в том числе и гидрокарбонаты и имеет рН 8,2 – 8,3. Благодаря высокому значению рН и большой буферности (см. выше) морская вода не подвержена «закислению» при работе в УЗВ. Но из-за её высокого рН морские гидробионты более чувствительны к иону аммония (см. ниже).

Если понятно, что высокие значения рН непригодны из-за выделения рыбой аммиака (см. ниже), то низкие значения делают воду непригодной из-за выделения рыбой свободной углекислоты СО2. В воде постоянно существует химическое равновесие

СО2+Н2СО3 o Н+ + НСО3- o 2Н+ + СО32-

Равновесие в щелочной среде смещается в правую сторону – связываются ионы водорода, а в кислой среде смещается в левую – концентрация ионов водорода повышается.
Зависимость соотношения свободной СО2 и связанной от рН отражена в таблице

Организм рыбы постоянно выделяет свободную углекислоту и при росте концентрации её в воде такое выделение осложняется. До какой-то концентрации свободной СО2 это может компенсироваться специальными механизмами организма рыбы, что потребует дополнительной энергии (и как следствие, увеличения кормового коэффициента), выше какой-то рыба начинает отравляться не выведенным из организма СО2.  В сооружениях очистки УЗВ значительная часть свободной СО2 удаляется  за счёт аэрации (уходит с прошедшим через воду воздухом в атмосферу). Тем не менее, часто в УЗВ, особенно высокотехнологичном, за счёт работы биофильтра рН падает. В этом случае приходится для его поддержания добавлять в воду вещества, имеющие щелочную природу (чаще всего соду NaHCO3  или известь Ca(OH)2)  или поддерживать воду в постоянном контакте с известняком для поддержания рН.

4. Аммонийный азот в связи с рН.

 Сам по себе ион аммония NH4+ не ядовит для рыб, как и случае с СО2, организм рыбы выделяет свободный аммиак NH3 через жабры. Выделение аммиака, как правило, прямо пропорционально количеству съеденного корма, обратно пропорционально  кормовому коэффициенту и зависит сильно от состава корма.
Аммиак и ион аммония находятся в химическом равновесии NH3 + H+ o NH4+, которое в  щелочной среде смещается влево – связывание ионов водорода, а в кислой вправо. Кроме рН сильно влияет температура. Зависимость соотношения свободного и связанного аммиака приведена в таблице. 

Концентрация свободного аммиака, с которой начинается угнетение большинства видов рыб составляет 0,05 мг/л. Исходя из этого, в типичном УЗВ-осетровнике при температуре 200 С и рН = 7,5 доля свободного аммиака от общего составит 1,2%, т.е. 0,012. Отсюда максимальная общая концентрация аммония может составлять 0,05/0,012 = 4 мг/л. Очевидно, что при большем рН или более высокой температуре меньше, да и держать постоянно вблизи критических значений нельзя, поэтому в УЗВ-осетровнике обычная концентрация общего аммония поддерживается в пределах 1 – 2 мг/л.

В морской воде при рН = 8,2 и той же температуре доля свободного аммиака составит примерно 5,8% или 0,058. В этих условиях максимальная концентрация аммония может составить  0,05/0,058 = 0,86 мг/л. Именно этот факт является причиной того, что биофильтры, созданные для работы на морской воде, всегда работают на пресной, тогда как биофильтры, созданные для работы на пресной воде, не обязательно смогут работать на морской. 

5. Нитраты и нитриты.

Считается, что нитраты NO3- для рыбы нетоксичны и она может выдерживать до1000 мг/л. Также считается, что нитраты не проникают в ткани рыбы и рыба, выращенная при высоких концентрациях нитратов не накапливает их в своих тканях. В типичных УЗВ такая концентрация нитрата обычно не достигается. В первую очередь за счёт их вымывания из системы, но в некоторых случаях значительное поглощение нитратов может происходить и на биофильтре (при определенной конструкции и режиме работы биофильтра) несмотря на высокое содержание кислорода там в воде. Тем не менее, в случае, если необходимо свети к минимум  (почти к нулю) водопотребление, необходимо предусматривать денитрификацию.

В отличие от нитратов, нитриты NO2- сильно токсичны для рыб. Часто нитриты называют «ядом крови», потому что они взаимодействуя с гемоглобином крови нарушают перенос кислорода к тканям. Признак длительного воздействия повышенных концентраций нитритов на рыб – изменения цвета жабр с ярко красных но почти коричневые. Предельно допустимой концентрацией нитритов считается 0,25 мг/л.

В УЗВ небольшие концентрации нитрита всегда присутствуют, это связано с двухступенчатым механизмом работы нитрифицирующей микрофлоры. При запуске биофильтров, как правило, на какой-то стадии случается «всплеск» нитритов. Это связано с тем что химическая реакция окисления  аммония в нитрит имеет значительно больший энергетический выход, чем химическая реакция окисления нитрита в нитрат, поэтому микрофлора, осуществляющая первую стадию нитрификации растёт намного быстрее.  В какой-то момент складывается ситуация, когда микрофлора, производящая нитриты уже выросла, а микрофлора, преобразующая нитрит в нитрат ещё нет. Бороться с первоначальным всплеском можно тем, чтобы нагрузка на биофильтр росла медленно, желательно, вместе с рыбой.

Нитриты легко окисляются в нитраты озоном, по этой причине озонирование является надёжным методом снижения концентрации нитритов.

5. БПК и органические загрязнения.

БПК – биологическое потребление кислорода. Обычно применяется показатель БПК5 – биологическое потребление кислорода за 5 суток. Этот показатель показывает, сколько кислорода нужно для биологического окисления органических загрязнений воды. Т.о. БПК показывает не просто сколько органических загрязнений содержится в воде, но и насколько они легко биохимически разрушаемы.  Само по себе БПК воды никак не влияет на рыбоводство, за исключением того что может потребоваться несколько больше кислорода, так как некоторая (незначительная) его часть может пойти на окисление загрязнений, а не только на  дыхание рыб.

Некоторые органические загрязнения могут быть токсичными для рыб. Это в основном те, которые образуются при анаэробном (в отсутствии кислорода) разложении органических веществ и осадков. Такие процессы могут происходить как в биофильтре так и в самих рыбоводных бассейнах, если их конструкция не обеспечивает вымывание осадков и/или если проток воды через них слишком низкая.

7. Железо и тяжёлые металлы.

Железо, содержащее в артезианской воде, иногда не позволяет использовать её для рыбоводных целей.  Для подпитки УЗВ с незначительной подменой воды достаточно чтобы концентрация общего железа не превышала 2-3 мг/л. Для выращивания форели требования более жёсткие: железа не должно быть более 0,5 мг/л. Для приготовления морской воды железа вообще не должно быть более 0,1 мг/л. Особенно вредно оказывается для рыбоводства закисное железо, которое при контакте с растворённым в воде кислородом быстро превращается в окисное, которое начинает медленно коагулировать и выпадать в осадок, забивая рыбе, особенно мальку, жабры и затрудняя газообменные процессы.  Помимо железа в природных водах иногда встречается марганец. В общем случае он ведёт себя подобно железу, т.е. также выпадает в осадок в нейтральной среде при контакте с растворённым в воде кислородом. Но к концентрации марганца требования жестче чем к железу, вода для рыбоводства не должна содержать его выше 0,3 мг/л. 

Наличие в воде других металлов, таких как медь, хром, никель и т.п.не допускается, потому что такие металлы могут накапливаться в тканях тела рыбы и делать её фактически несъедобной. Такие металлы редко встречаются в природных водах, если они присутствуют, то чаще всего они вызваны антропогенным загрязнением воды.

Важные аквакультурные поправки…

Госдума приняла в первом чтении поправки, позволяющие рыбоводам получать земельные участки в аренду без дополнительных торгов. Предприятия аквакультуры смогут размещать на них объекты производственной инфраструктуры.

Должностная инструкция оператора УЗВ

В стандартных технологических проектах, в том числе хозяйств на основе УЗВ, имеется такой раздел как "Штатное расписание предприятия". Данный раздел содержит информацию о численности персонала, требуемых профессиях, количества смен.

Однако при вводе объекта в эксплуатацию, при комплектовании штата специалистами, возникает необходимость различных эксплуатационных документов, по которым новое предприятие будет в дальнейшем функционировать. 

Мы хотим поделиться одним из примеров наших работ - должностной инструкцией оператора УЗВ.

Должностная инструкция оператора по обслуживанию установок замкнутого водоснабжения (УЗВ)

1. Дежурный оператор, заступивший на дежурство, обязан:

1.1. Проверить работу установок, а также работу всех агрегатов и механизмов, обслуживающих установки, путем осмотра всех работающих механизмов и агрегатов.

1.2. Проверить параметры по показаниям соответствующих приборов.
1.3. Получить от сдающего дежурство сведения о работе установок и поступивших распоряжениях, после этого произвести соответствующие записи в журнале приема и сдачи дежурства. С этого времени оператор, принявший дежурство, несет полную ответственность за работу установок, а также агрегатов и механизмов, обслуживающих их.

2. 
   В обязанности дежурного оператора входит:
   2.1. Поддержание в чистоте и надежном эксплуатационном режиме всех механизмов и оборудования, входящих в состав установок, путем постоянного контроля работы механизмов, оборудования, систем трубопроводов, арматуры.

2.2. Устранение всех возникших неисправностей за время своего дежурства. Все проводимые работы по поддержанию механизмов и оборудования в надлежащем техническом состоянии должны отражаться в журнале. В случае выхода из строя механизма перейти на дублирующий вариант, принять все меры по его восстановлению, если возможно, восстановить своими силами, доложить в срочном порядке администрации. Во всех случаях произвести записи в журнале.

2.3. Участие в ремонтных работах.
2.4. Обеспечение поддержания всех параметров, влияющих на рост и жизнестойкость выращиваемого объекта, а именно: температурный режим, содержание кислорода в рыбоводных емкостях, водообмен, нормы и режим кормления, режим очистки рабочей воды, сброс загрязнений, подпитки.

3. Водообмен. Кроме специально оговоренных случаев, количество подаваемой воды в бассейны должно быть в соответствии с установленными на предприятии нормами. Нужно помнить, что водообмен имеет важное значение, а именно: вода является носителем кислорода и средой выноса загрязнений. Учитывая это, необходимо поддерживать указанный водообмен и периодически вести контроль, особенно после промывки бассейнов, биофильтров и остановок насосов.

4. 
   Кислородный режим. В бассейнах необходимо поддерживать содержание кислорода в пределах, соответствующих принятых на предприятии нормам. Замер кислорода проводится непосредственно в бассейнах, датчик прибора должен находиться вне зоны поступления воды. При низком содержании кислорода в бассейне следует принять меры. Контрольные замеры кислорода производить каждые 4 ч и записывать показания в журнал.
5. 
   Нормы и режим кормления Дежурный оператор должен следить за дозировкой и интервалами выдачи корма, рекомендованными главным рыбоводом. Необходимо помнить: бессистемная выдача корма приводит к снижению КПД использования корма, загрязнению воды, снижению концентрации кислорода и к проблемам печени.
6. 
   Очистка, сбросы, подпитка. Очистка фильтрующего наполнителя биофильтра производится продувкой по мере загрязнения, но не реже двух раз в месяц. Сбросы с механического фильтра производятся в автоматическом режиме. Подпитка проводится для восстановления первоначального объема воды после сбросов и не должна превышать 10-12 % общего объема.
7. 
   Дежурный оператор несет полную ответственность за:
   7.1. Выполнение данной инструкции, инструкций предприятия-проектировщикаданного завода, инструкций по эксплуатации оборудования.

7.2. Объективность данных по параметрам, вносимых в журнал.
7.3. Санитарно-гигиеническое состояние, как самой установки, так и помещения.

7.4. Соблюдение санитарно-пропускного режима.
7.5. Соблюдение техники безопасности и пожарной безопасности.

8. Категорически запрещается:
8.1. Во время работы установок отлучаться с рабочего места даже кратковременно и допускать на рабочее место посторонних лиц.

8.2. Пользоваться промасленной ветошью и рукавицами при работе с кислородом и озоном.

8.3. Нарушать санитарно-пропускной режим.

8.4. Нарушать технику безопасности и пожарную безопасность.

9. Сдача дежурства
9.1. Дежурный должен закончить все работы по обслуживанию механизмов и установок. Установки должны работать в заданном режиме с соблюдением всех параметров. Установки и помещения должны быть чистыми.

9.2. Обо всех нарушениях в работе установок и механизмов, а также о поступивших распоряжениях сделать соответствующие записи в журнале и сообщить принимающему дежурство.

Налог на скважину в частном доме

Налог на скважину в частном доме регламентируется нормами нескольких правовых актов – Налоговым кодексом в части, касающейся водного налога (глава 25.2), законом «О недрах» от 21.02.1992 г. № 2395-1, законом о садоводстве от 29.07.2017 № 217-ФЗ. Необходимость налогообложения использования подземных водных ресурсов обусловлена стремлением государства к сохранению запасов чистой пресной воды и получению материальной компенсации в случае расходования такого природного ресурса.

Налог на артезианскую скважину в частном доме в 2019 году

В соответствии со ст. 333.8 НК РФ плательщиками водного налога могут быть и юридические, и физические лица. Налог начисляется по каждому факту забора воды или по случаям использования акваторий водных объектов. Не является предметом налогообложения вода, используемая для тушения пожаров, не учитывается в составе налоговой базы минеральная или термальная вода из подземных источников (полный перечень исключений предусмотрен п. 2 ст. 333.9 НК РФ).

Налог на скважины в частных домах РФ взимается, если пользование таким водным объектом подлежит обязательному лицензированию.

Получать лицензию и платить налог не придется, если вода из подземных источников добывается на поверхностных слоях грунта и используется для личных и бытовых нужд (ст. 19 и 19.2 Закона № 2395-1):

• правом пользования подземными водами обладают землевладельцы, землепользователи, на чьих участках пробурена скважина;

• суммарный объем добычи подземных вод не должен превышать 100 куб. м ежесуточно;

• добываемая вода не используется в предпринимательской деятельности и не является источником получения физическим лицом материальной выгоды в любых формах;

• скважина или колодец не пересекаются с системой централизованного водоснабжения.

Садоводческие организации и объединения могут пользоваться подземными водами для своего хозяйственно-бытового водоснабжения без получения лицензии до 01.01.2020 г. (ст. 5 закона от 29.12.2014 № 459-ФЗ).

Налог на колодец в частном доме не взимается, так как колодезная вода не является ценным ресурсом, она предназначена для удовлетворения сельскохозяйственных и бытовых потребностей (ею можно напоить скот, полить приусадебный участок, но она не пригодна без дополнительной очистки для употребления человеком).

Налог на скважину в частном доме 2019 необходимо платить, только если вода забирается из глубинных слоев грунта. В этом случае в разы возрастает качество добываемой воды по сравнению с ресурсами, находящимися на поверхностных слоях горизонта. Артезианская вода представляет собой один из ценнейших природных ресурсов, поэтому ее расходование не может быть бесплатным и бесконтрольным. Если пробуренная на участке скважина будет затрагивать известняковые слои грунта, залегающие глубоко под землей, такой источник подлежит лицензированию, так как он позволяет добывать чистую артезианскую воду.

Налог на артезианскую скважину в частном доме начисляется по дифференцированным ставкам с привязкой к месту нахождения такого источника водоснабжения. Артезианские источники должны быть лицензированными, для этого необходимо провести анализ добываемой воды, получить паспорт на скважину с результатами гидрогеологических исследований и кадастровыми документами. Скважина должна быть оснащена прибором учета объема забираемой из источника воды.

Какой налог на скважину в частном доме следует уплачивать? Сумма платежа зависит от региона и объема потребляемой из артезианской скважины воды. В лицензии указывается предельный лимит водозабора, при превышении этого показателя налог начисляется в пятикратном размере за все кубометры откачанной воды сверх нормы. Налог на скважину в частном доме, стоимость налогового бремени определяется с учетом ставок, указанных в НК РФ в ст. 333.12. Зафиксированные в законе тарифы необходимо ежегодно актуализировать путем умножения на коэффициент индексации и округления результата до целого рубля (п. 1.1 ст. 333.12 НК РФ).

Сумма налога не зависит от глубины пробуренной скважины, на расчетную величину влияет тип источника воды и объем потребления природного ресурса, так как ставка налогообложения утверждена в твердой сумме за каждую тысячу кубометров забранной воды. Наибольшее значение налогового тарифа утверждено для бассейна озера Байкал, которое относится к Восточно-Сибирской экономической зоне (678 руб. за тысячу кубометров). Самая низкая ставка налогообложения предусмотрена для подземных вод, добываемых вблизи реки Печора (300 руб. за тысячу кубометров).

При расчете налога на скважину в частном доме, в 2019 году нужно учитывать коэффициент индексации, равный 2,01. Например, при использовании воды из скважины вблизи озера Байкал базовый тариф налога составляет 678 руб. за тысячу кубов откачанной воды. В 2019 году ставка с учетом коэффициента будет иметь значение 1363 руб. (678 х 2,01). Если из скважины ежедневно отбирать по 120 кубов воды, за квартал придется заплатить 14 720 руб. (120 кубов х 90 дней х 1363 / 1000).

Налог на подземные воды для частных домов, садовых товариществ, субъектов предпринимательской деятельности налоговый орган не рассчитывает, все налогоплательщики обязаны самостоятельно исчислять обязательства по водному налогу и погасить их в срок до 20 числа в месяце, который следует за истекшим налоговым периодом. Применительно к водному налогу налоговый период равен кварталу. Если объектов налогообложения несколько, налог суммируется и уплачивается единой суммой.

Гидрохимия. Жесткость воды. Азбука настоящего Рыбовода

Жесткость - этим понятием пользуются при оценке воды в пресноводной аквакультуре. Первоначально под жесткостью понимали способность воды осаждать мыло.
В процессе обычно участвуют ионы Ca, Mg , Al, Fe, Mn, Sr, Zn, Н. Для практических целей достаточно оценки жесткости по Ca и Mg. Оценка ведется в мг-экв/л. Различают два вида жесткости: КАРБОНАТНАЯ и НЕКАРБОНАТНАЯ.
Общая жесткость равна сумме карбонатной и некарбонатной жесткости.
В литературе по рыбоводству жесткость иногда приводят в немецких градусах Но . Жесткость, создаваемая 10 мг/л CaO в воде соответствует 1 Hо . Жесткость в 1 мг-экв/л = 2,8 Но . Жесткость, создаваемая 50 мг/л CaCO3 соответствует 1 мг-экв/л.
КАРБОНАТНАЯ ЖЕСТКОСТЬ определяется по количеству кальция и магния, эквивалентному количеству карбонатов и гидрокарбонатов.
НЕКАРБОНАТНАЯ ЖЕСТКОСТЬ показывает количество катионов щелочно-земельных металлов, соответствующих анионам минеральных кислот: хлорид, сульфат, нитрат-ионам и др.
Жесткость - важный показатель качества воды в аквакультуре. Слишком мягкая вода не может удовлетворить потребности водных организмов в кальции и магнии. Необходима вода с жесткостью, как минимум, 5 Но или 1,8 мг-экв/л. Рекомендуемые рыбоводам оптимальные значения жесткости для хозяйств, например для для форелевых, 3,6 - 7,1 мг-экв/л.
Увеличение жесткости воды блокирует губительное влияние на гидробионтов других ионов, находящихся в воде (цинка, кадмия, меди, водорода).

Вредны ли нитраты в УЗВ?

Эксперимент проводился The Conservation Fund’s Freshwater Institute (USA) (1). В ходе эксперимента было установлено что концентрация нитратов до 100 мг/л не опасна для выращивания лосося в пресной воде. НО, важно отметить, что выводы который может сделать рыбовод из данного эксперимента — могут быть катастрофически ошибочны!
Дело в том, что в эксперименте анализировалось влияние только чистого нитрата, без учета интерферентных влияний фосфатов, нитритов, аммиака, MIB, геосимина и т.д. Для этого воду подменивали в огромном объеме, для достижения абсолютной чистоты по всем показателям. А потом в воду добавляли искусственно нитрат натрия, доводя концентрацию нитрата до 100 мг/л.
Таким образом, исследовалось влияние только чистого нитрата на здоровье, скорость роста и продуктивность лосося. В реальной же УЗВ таких условий быть не может, и на здоровье рыбы одновременно влияют множество различных растворенных веществ, усиливая свое влияние друг на друга. Нитрат в присутствие других веществ может оказывать неблагоприятное воздействие на индустриальную аквакультуру или же усиливать патогенное влияние других веществ. Таким образов, постановка цели эксперимента: «выявление влияние чистого нитрата на аквакультуру» нам кажется несколько сомнительной.
Рыбоводы могут посчитать что нитраты не вредны, и не учесть при этом наличие в реальной УЗВ прочей растворенной органики. К тому же, эксперимент определяет «безопасную» концентрацию нитратов до 100, мг/л, то есть концентрация выше — может быть опасна, и в любом случае требуется постоянный мониторинг данного показателя в УЗВ.
Гораздо важнее чем безопасность нитратов для здоровья лосося, его безопасность для человека. ПДК нитратов для питьевой воды составляет 45 мг/л , для рыбохозяйственных водоемов — 40 мг/л по нитратам или 9,1 мг/л по азоту.
Нитраты по сравнению с другими азотными соединениями наименее токсичны, однако в значительных концентрациях вызывают вредные последствия для организмов. Основная опасность нитратов — в их способности накапливаться в организме и окисляться там до нитритов и нитрозаминов, которые значительно более токсичны и способны вызывать так называемое вторичное и третичное нитратное отравление.
Накопление больших количеств нитратов в организме способствует развитию метгемоглобинемии. Нитраты вступают в реакцию с гемоглобином крови и образуют метгемоглобин, которые не переносит кислород и, таким образом, вызывает кислородное голодание тканей и органов.
Следовательно, важно учитывать концентрацию нитратов в самом мясе рыбы, а не только в воде для ее выращивание. Нужно стремится к минимизации нитратов в воде УЗВ, как в прочим и прочих растворенных веществ, для повышения качества рыбы и здоровья людей.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0144860917301231

Методы очистки природной и оборотной воды

Вода природных источников, особенно поверхностных, часто не отвечает требованиям, предъявляемым в рыбоводстве к качеству воды. Обычно она замутнена взвесями и загрязнена. Употреблять ее без предварительной очистки, как правило, нельзя. Подземные воды, особенно глубокие, прозрачны, чисты и не требуют очистки. Однако нередко имеют повышенную минерализацию, содержат много железа, сероводорода, фтора. В таких случаях подземные воды также нуждаются в улучшении. При заборе подземных вод с неглубоких горизонтов в них могут попадать загрязнения, для ликвидации которых воду приходится подвергать обеззараживанию (дезинфекции).

Изменением состава примесей, находящихся в воде, можно улучшить ее качество в нужном для потребителя направлении. С этой целью вода подвергается переработке на специальных устройствах по улучшению ее качества.

Очистка воды заключается в ее осветлении, обесцвечивании, дезодорации (устранении запахов и привкусов) и обеззараживании.

Удаление из воды взвешенных веществ, т. е. уменьшение ее мутности, называется осветлением.

Устранение коллоидных частиц, обусловливающих цветность воды, называется обесцвечиванием.

Устранение различных запахов и привкусов воды объединяется процессом дезодорации.

Устранение солей, обусловливающих жесткость воды, называется ее умягчением.

Удаление из воды избытка солей железа называется обезжелезиванием.

Уничтожение в воде бактерий носит название обеззараживания воды.

Сырая, т. е. еще не очищенная вода из источника водоснабжения поступает на очистную станцию, где проходит через ряд устройств, в которых протекают различные производственные операции по превращению ее в чистую воду.

Существуют два метода осветления природной воды: естественный (безреагентный) и искусственный (реагентный). При первом методе сырая вода в естественном виде очищается без применения каких-либо химикатов, сохраняя при этом химический состав осветляемой природной воды. Безреагентное осветление воды может осуществляться двумя способами: пленочного фильтрования и объемного фильтрования. При большой мутности осветляемой воды иногда возникает необходимость предварительного грубого осветления воды в отстойниках, гидроциклонах. При искусственном методе осветления сырая вода подвергается химической обработке, которая в определенной степени изменяет ее химический состав, а также форму и размеры суспензий. Осветление воды искусственным методом осуществляется тремя этапами. На первом, подготовительном этапе сырая вода подвергается обработке различными химическими реагентами. Подготовка воды увеличивает эффективность последующих приемов осветления. Второй этап осветления заключается в осаждении из воды взвешенных частиц. На последнем этапе фильтрацией удаляются из воды мелкие суспензии, не задерживаемые осаждением.

В рыбоводных установках с оборотным использованием воды используют интенсивные и эффективные методы очистки, обеспечивающие требуемое количество оборотной воды с ее минимальными потерями. Технологическая схема очистки воды в них должна обладать надежностью и стабильностью в работе при возможных изменениях ее внешних параметров. Методы очистки воды в рыбоводных установках с оборотным использованием воды подразделяют на четыре группы: физические, химические, физико-химические и биологические. В зависимости от назначения блока очистки в нем может присутствовать тот или иной метод или их комбинация.

Физический метод подразумевает отстаивание, осаждение, фильтрацию и флотацию для удаления твердых отходов из воды. Очистка воды осуществляется в отстойниках различных типов (горизонтальных, вертикальных, радиальных), а также полочных и тонкослойных отстойниках, снабженных какими-либо скребковыми устройствами. Эффективность процесса отстаивания в целом определяется соотношением объема емкости отстойника и скорости протока воды через него. Принцип осаждения присутствует в случае применения центрифуги и гидроциклонов. Они способны не только осветлять воду, но и способствовать удалению некоторого количества азотных соединений из оборотной воды.

Химические методы включают окисление и коагуляцию органических загрязнений с помощью соединений хлора, озона, гидроокисей железа или алюминия, квасцов. Из химических методов все большая роль отводится озону, использование которого основывается исключительно на его стерилизующих свойствах, поскольку озон не разлагает малых концентраций азотистых соединений в воде.

В качестве физико-химических методов применяют метод адсорбции. В качестве сорбентов используются активированный уголь, цеолиты или искусственные смолы.

Биологический метод является наиболее распространенным способом очистки воды и заключается в утилизации загрязнений с помощью микроорганизмов в процессе минерализации, нитрификации и денитрификации.