Структура оттока воды в цилиндрическом бассейне

Структура оттока воды в цилиндрическом бассейне

В цилиндрических бассейнах для культивирования рыб осаждаемые частицы, т.е. фекалии, вносимый и несъеденный корм оседают на дне. Осадок непрерывно удаляется через центральную трубу. Чтобы также контролировался уровень воды необходимо иметь две концентрические трубы. Перфорации (Larmoyeux et al., 1973) или щели (Surber, 1933) в основании внешней трубы позволяют осадку уходить со дна, а внутренняя труба используется для установки уровня воды. Сурбер (Surber, 1933, 1936) разработал центральный стояк водостока для самоочистки бассейна рекомендовал создавать регулируемый просвет щели между дном внешней трубы и дном емкости для того, чтобы усиливать всасывание, в то время как водный поток покидает дно бассейна, где скапливается осадок. Расстояние между двумя трубами, т.е. кольцеобразное пространство должно подбираться для создания достаточной скорости водного потока (0,3-1,0 м/с, в зависимости от размера и плотности частиц) для того, чтобы он увлекал за собой осадок вплоть до вершины внутренней трубы. Витон (Wheaton, 1977) докладывал о том, что использование центрального стояка водостока в больших цилиндрических бассейнах с сильным радиальным потоком может привести к быстрому подъему воды, которая увлечет за собой осадок в центральную трубу. Данную проблему можно решить использованием водного стока и внешнего стояка водостока.

Когда уровень воды контролируется внешней водонапорной трубой, донный центральный дренаж может быть прикрыт перфорированной пластиной или сеткой. Это позволит осаждаемым частицам, но не рыбам покидать бассейн (Piper et al., 1982; Skybakmoen, 1989; Tvinnereim and Skybakmoen, 1989). В другом запатентованном методе для повышения захвата частиц используется кольцевидные приближенные пластинки (Lunde et al., 1997). Подобным образом твердые частицы удаляются из емкости культивирования через кольцевидную щель, образованную дном бассейна и вертикальной трубой (схема аналогична Surber, 1933, 1936), при этом уровень воды контролируется внешним стояком водостока (Josse et al., 1989).

Донный дренаж прикрыт жесткой пластиной. Показан механизм поступления воды (A), внешний центробежный сепаратор (B), второй донный дренаж (чуть выше первого донного дренажа, C), внешний стояк водостока (D) (AquaOptima AS)

 

Размер отверстий (мм)	Размер рыбы (г)
1.6 х 3.2	мальки — 0.45
3.2 х 6.4	0.45–2.3
6.4 х 12.7	2.3–15
12.7 х 19.1	>15

 

Для покрытия донного дренажа используется устойчивый к коррозии материал, например, перфорированные листы алюминия, нержавеющей стали, стекловолокна или пластика (Piper et al., 1982; Sedgwick, 1985). В некоторых работах вместо отверстий рекомендуются горизонтальные щели в покровных пластинах, которые имеют большую открытую площадь, меньше забиваются и легче чистятся (Piper et al., 1982; Pankratz, 1995). В частности Пайпер (Piper et al., 1982) советовал подбирать размер щелей, исходя из длины разводимой рыбы. Идеальным вариантом является такой размер щелей, который препятствует засасыванию рыб, но позволяет легко проходить осадку. Застревание рыбы обычно происходит при слишком больших скоростях в области центрального дренажа. Эти случаи можно минимизировать, если сделать скорость оттока через дренаж <30 см/с. В зависимости от вида и этапа жизненного цикла, в частности, на стадии мальков, необходимы небольшие скорости <15 см/с (Pankratz, 1995). Эти скорости не создают высокую силу всасывания, поэтому рыба не будет ударяться о дренаж.

Не все виды рыб нуждаются в решетке для предотвращения их засасывания. Так, лососевые, выращиваемые в бассейнах диаметром 4,9- 9.1 метр, никогда не проходят в водосток (S. Wilton, P.R.A. Manufacturing, Nanaimo, BC, личные наблюдения). В связи с этим конструкция может иметь не покрытый сеткой донный дренаж, внешний стояк водостока для контроля уровня воды, экран для захвата мертвой рыбы и внешний дренаж. Согласно Вильтону (Wilton, личные наблюдения), лососевые не засасываются в слив, потому что плавают сверху против течения.

Донный дренаж без защитной сетки соединяется с внешней камерой стояка водостока, которая включает водослив для контроля уровня воды в бассейне и решетку для задерживания погибшей рыбы. Емкость может оборудоваться пристенным дренажом и, таким образом, очищаться по принципу центробежного разделения.

 

 

Конструкция двойного дренажа для сбора осадка

Цилиндрические бассейны могут оборудоваться центробежными сепараторами и бассейнами остойниками с двумя потоками воды. Тогда незначительное количество осаждаемым частиц будет удаляться как через центральный дренаж, в то время как большинство их профильтруется пристенным центробежным дренажом. Впервые, возможность использования двойной дренажной системы в цилиндрических бассейнах была предложена в 30-х годах (Cobb and Titcomb, 1930; Surber, 1936). Маквейн (MacVane (1979) и Слон (Slone et al., 1981) также докладывали об использовании донного дренажа для удаления осадка, тогда как масса воды, переполняющая края высокого цилиндрического бассейна (диаметр: высота = 3:1), вода также увлекала за собой осаждаемые частицы. Эту емкость также называют силосным бассейном.

Позднее появились емкости, в которых осаждаемые частицы концентрировались в 5-20% всего водного потока, покидающего донный дренаж, а оставшаяся часть воды (80-95%) проходила через пристенный сборник рыбы (Ma¨kinen et al., 1988; Eikebrokk and Ulgenes, 1993; Lunde et al., 1997), либо переполняющиеся края бассейна (Timmons, 1997). Вскоре, Лунд (Lunde et al., 1997) разработал жесткую кольцевую покровную пластину, фиксируемую над донным дренажом, который мог связываться с боковым дренажом. Очень интересную конструкцию двойной дренажной системы предложил Ван Товер (Van Toever, 1997). Двойная дренажная система имеет важное экономическое значение, потому что в рыбоводстве затраты на удаление осаждаемых частиц контролируются объемом потока, который необходимо задействовать на фильтрацию осадка. Затрачивая меньше сил, пространства, снижая потери тепла, в цилиндрическом аквариуме удается отфильтровать основную часть твердых частиц. используя лишь 5-20% всего водного оттока через центральный дренаж. Снижение скорости водного оттока позволяет более эффективно использовать обработку озоном и, соответственно, более эффективно удалять твердые частицы (Summerfelt et al., 1997).

Двойная дренажная система, предложенная Ван Товером (Van Toever, 1997)

 

 

 Использование двойной дренажной системы существенно повышает концентрацию твердых частиц, удаляемых посредством слабого потока через донный дренаж. Концентрация этих частиц может в 10 раз превышать концентрацию частиц в составе основного потока воды, покидающего дренаж. Например, в бассейнах с двойной дренажной системе, в которых выращивалась тиляпия (Timmons, 1997), центральный дренаж удалял до 100% твердых частиц (при использовании 2-3% всего потока воды). В том же исследовании концентрация частиц, проходящих через боковой дренаж (взвешенные в толще воды) составляла 6,4 мг/л (стандартное отклонение 3,6). В этой работе рыбе ежедневно давали 80 кг/сутки корма, объем бассейна составлял 53 м3, поток через центральный дренаж – 110 л/мин, а общий водный обмен через биофильтр – 3,6-5.5 м3/мин. Все захваченные в донный дренаж частицы затем фильтруются механическим сетчатым фильтром, либо отстойником (осушается ежедневно, объем 3 м3).

Работа с рыбой в бассейне

Механизмы удаления мертвой рыбы

Особое значение имеет ежедневный мониторинг и, при необходимости, удаление мертвой рыбы. Тушки погибших особей влияют на: 1. прибыль; 2. здоровье всего поголовья; 3. качество воды; 4. уровень воды в бассейне. Рыбоводы стремятся упростить процесс сбора погибшей рыбы. При использовании открытого донного дренажа мертвые тушки засасываются в него и скапливаются во внешнем стояке водостока.

Методы сбора погибшей рыбы, а также загрязнений со дна разработаны для больших плавучих садков (Braaten, 1991; Skjervold, 1993), которые по конструкции ближе к бочкам, чем к сетям (Solaas et al., 1993) и очень похожи на цилиндрические бассейны. Эти методы можно адаптировать к использованию в УЗВ.

Сборник мертвой рыбы может связываться в захватывающий механизм двойной дренажной системы. На рисунке не показаны детали удаления рыбы, но она проходит через большую дренажную трубу до внешнего стояка водостока, откуда удаляется.

Система концентрических труб для фильтрации осаждаемых частиц и удаления мертвой рыбы. Помимо донного дренажа представлен боковой дренаж, предназначенный для контроля уровня воды и дополнительной очистки бассейна.

 

Другой метод предполагает помещение сетки центрального дренажа во внутреннюю трубу двухтрубного центрального стояка водостока. Внешняя труба состоит из стальной стойки, закрепленной на дне бассейна так, что большое отверстие в трубу располагается чуть выше дна бассейна, поэтому мертвая рыба проходит через внешнюю трубу, а вход во внутреннюю трубу приподнят. Размер внешней и внутренней концентрических труб выбираются так, чтобы они располагались близко друг к другу, но были свободно подогнаны. Для удобства вымывания тушек, попавших в донный дренаж, внутренняя труба по необходимости приподнимается внутри фиксированной центральной подпорки, отдаляясь от внешней водонапорной трубы в области выхода тушек; это усиливает течение и вынос мертвой рыбы из емкости. Эффективные механизмы удаления погибшей рыбы все ещё изучаются.

Бассейн, представленный на иллюстрации, может оборудоваться двумя системами отвода осаждаемых частиц. К их числу относится переполнение воды через борт (изображен справа) и через центральный донный дренаж (отток идет налево). Он также может иметь только один донный дренаж. В обоих случаях мертвая рыба может периодически вымываться через дренажную систему на дне (навстречу стояку, на иллюстрации расположенному справа). Следует проявлять осторожность во время манипуляции с потоком, в особенности, в местах оттока или приостановки течения может наблюдаться недостаток кислорода.

Работа с рыбой и системы мониторинга загрязнений

Способов и режимов кормления может быть очень много, и часто этому не придают большого значения (Hankins et al., 1995). одним из способов повышения общей продуктивности выращивания является использование высококачественным рационом (Storebakken and Austreng, 1987; Seymour and Bergheim, 1991; Mayer and McLean, 1995; Thorpe and Cho, 1995) и/или улучшение потребления корма за счет систем контроля насыщения (Summerfelt et al., 1995). Тип корма и технология кормления очень важны для успешного выращивания рыбы, потому что он влияют на биотрансформацию корма и скорость роста, а также на количество образующихся загрязнений. Улучшение потребления корма ведет к улучшению ростовых и экономических показателей. Для максимизации роста необходимо стремиться к насыщению рыбы высококачественным рационом. В свою очередь, неиспользуемый корм слишком дорого обходится и повышает затраты на очистку воды.

Особое значение приобретает слежение за степенью насыщения рыбы. Мониторинг может быть организован таким образом, чтобы несъеденные частицы, проходя через стояк водостока, позволяли рыбоводу или программе отслеживать их количество. Диаметр труб для поддержания скорости потока 0,3-1,0 м/с обеспечивает быстрое всплытие загрязнений.

Частицы корма можно отслеживать в вытекающей через центральный дренаж воды. Они будут скапливаться в центробежном сепараторе, принимающем большинство осаждаемых частиц. Во всех этих методах корм должен определяться отдельно от фекалий так, чтобы можно было рассчитать частоту кормления. Если рыба кормится медленно (в течение 30-60 минут) до насыщения, то небольшое количество несъеденных частиц ан выходе из бассейна свидетельствуют о прекращении подачи корма.

Другой метод кормления до насыщения предполагает использование автоматических устройств контроля, в которых с помощью ультразвука определяются несъеденные частицы. Изначально, эта технология разрабатывалась для контроля кормления лосося в морских садковых устройствах (Juell, 1991; Blyth et al., 1993; Juell et al., 1993). Для цилиндрических бассейнов уже созданы ультразвуковые устройства, которые определяют частицы корма по пробе воды в стояке и отключают кормушку, когда значение несъеденного остатка достигает установленного порога. Они также позволяют отфильтровать шум, возникающий от слабого загрязнения фекалиями.

Зарыбление бассейна и сортировка рыбы в УЗВ

Продуктивность производства можно повысить, используя стратегию непрерывного выращивания, чем стратегию выращивания партиями (Watten, 1992; Summerfelt et al., 1993; Heinen et al., 1996). Преимуществом непрерывного зарыбления и сбора рыбы является система постоянно работает на пределе своей вместимости, частота кормления поддерживается на максимальном уровне, и бассейн имеет максимальную экономическую эффективность. Этот принцип успешно реализуется на примере выращивания форели (Heinen et al., 1996) и тиляпии (Timmons, 1997).

Непрерывное поддержание плотности посадки и режима сбора рыбы требуют частого выполнения рутинной работы, которая может быть сложна и/или сопряжена со стрессом для рыб (зависит от вида и методов сбора). Кроме того, когда когорты рыбы смешиваются в единой емкости и особи рыночного размера вылавливаются через частые интервалы, управляющий может потерять норму вносимого корма. В конечном счете, в непрерывной культуре рыбовод ведет статистику общего расхода корма и роста, но из года в год может наблюдаться отставание от полученных ранее данных. Это небольшая проблема для старых хозяйств и экспертов, однако серьезная проблема для неопытных рыбоводов.

Эффективность реализации непрерывной стратегии выращивания зависит, по большей части, от методов работы с рыбой и конструкции емкости культивирования. В рыбоводстве можно использовать удобные способы сортировки рыбы и её сбора. Простейшим способом вылова рыбы является работа сетью, либо её использование для скучивания особей с целью сбора или сортировки. После скучивания рыбу можно выловить с помощью насоса, сетей или садка. Другим устройством отлова являются ворота, которые поворачиваются вокруг центра бассейна для разделеия различных размерных групп рыб (Larmoyeux et al., 1973; Piper et al., 1982). В крупном хозяйстве сортировочные ворота включают подвижные панели с равномерно расположенными стержнями для избирательного отбора особей одного размера. При неиспользовании они могут располагаться над бассейном. Иногда особенности конструкции бассейна позволяют устанавливать сортировочные панели на несколько часов или дней для того, чтобы рыба сама распределилась по размеру. При разделении емкости на сортировочные объемы необходимо использовать пищевое поведение и характер перемещения рыб для их самостоятельной сортировки.

В данной статье слегка упоминается о важности оборудования для сортировки и скучивания рыб. Тем не менее, они имеют важное значение на продуктивность всего предприятия.