Опыт Норвегии в применении УЗВ без биофильтра

Опыт Норвегии в применении УЗВ без биофильтра и возможности его использования в России и Беларуси

В рыбоводных хозяйствах на европейском пространстве такие гидротехнические сооружения, как УЗВ без биофильтра, до недавного времени не встречались. Но как утверждается в западных СМИ, в настоящее время в Норвегии морские УЗВ без биофильтра с кругооборотом воды 85% уже давно практикуются. Вначале они появились в Rognaldsvågen от компании Ecofarm в 2001 году, затем на исследовательской станции недалеко от Cork в Ирландии, потом в Machrihanish в Шотландии, а теперь последняя версия была построена в Barstadvik. Все они на начальных этапах использовались только для выращивания посадочного материала атлантического лосося, так называемого пост-смолта и для товарного лосося не предназначались. Считалось, что при низкой температуре воды, используемой для подращивания пост-смолта, достичь товарного веса лосося за короткое время практически невозможно.  И тем не менее, тестирование подобной УЗВ в компании OFS Måløy в Barstadvik на предмет выращивания лосося в холодной воде показало, что такой вариант может быть вполне успешным.

Описание системы

УЗВ в Barstadvik представляет собой резервуар, диаметром 10 м. Глубина не указывается, но, судя по фото, она составляет не менее 5 м, с объёмом оборотной воды около 400 м3. Вода, поступающая в установку, собирается с 70-метровой глубины из пролива, расположенного недалеко. Она фильтруется с помощью фильтра 20 мкм и обрабатывается УФ мощностью минимум 25 мегаджоулей. Вода не охлаждается и не нагревается и на протяжении всего производства имеет температуру от +5,7 до +9,1 градуса. Установка оборудована также системой оксигенации и дегазации.

Посадочный материал в виде пост-смолта, в количестве 5600 шт, со средним весом 328 г/шт поступил на объект в январе 2023 г и уже 6 июля был отловлено в количестве 5434 шт весом в 2 кг (потрошёный с головой). Производственная группа оценила качество выловленной рыбы как очень хорошее, с плотной текстурой и отличным вкусом и не было необходимости очищать рыбу от геосмина.

Смертность была минимальной. В общей сложности за всё производство в 162 дня откорма погибло всего пару сотен рыб. За тестированием внимательно следила служба здоровья рыб Stim. Её окончательный отчет свидетельствовало хорошем благополучии рыб и уже в сентябре была поставлена новая партия в количестве 31 000 шт. Корм, который рыба получала, был стандартным кормом для УЗВ от Skretting. Однако, как отмечают специалисты, что пошло не по плану, так это то, что лосось рос гораздо быстрее, чем предполагалось. Технический менеджер Ингве Хьертенес отмечает: «Мы убедились, что рыба фантастически растет при таких низких температурах, и установили режим работы, за которым было очень легко следить».

Отслеживались все связи между качеством воды, аппетитом и потреблением пищи на протяжении всего процесса. Постоянно измерялись уровни аммиака, pH, солености и температуры. Концентрация NH3 составляла 0,012 мг/л на выходе основного потока воды, сбрасываемого в море.  Нитриты для данной УЗВ - не тема. В морской воде возле OFS содержится 19 000 мг/л хлора, что в данном случае означает, что предельное значение нитрита составляет ок. 175, а не 0,1 мг/л. Это в 1750 раз больше ПДК в 0,1 мг/л, установленных в нормативах. Также по СО2 они установили хорошую маржу, намного ниже предела в 15 мг /л. Даже с очень хорошим запасом по аммиаку и очень хорошим запасом по CO2, у OFS все равно средняя рециркуляция составляла 85-90%, без биофильтра.

На конец 2023 г в УЗВ Barstadvik с одним резервуаром достигли уровня производительности в 25 тонн, что составляет чуть более 70 % годового производства. В будущем объект будет состоять из трех больших залов, по семь 22-метровых колец в каждом, с выходом на объём производства до 15 000 тонн к 2027 году.

Системы без биофильтра начали использовать для выращивания товарного лосося и такие крупные норвежские компании, как Andfjord Salmon и Bue Salmon. У первой продольные бассейны, во второй – круглые. Как сообщается в прессе, все они берут воду из большой глубины, которая самотёком поступает в бассейны, заглубленные на суше с верхним уровнем воды, совпадающим с уровнем моря либо несколько ниже его. Таким образом создаётся система сообщающихся сосудов, позволяющая существенно экономить энергию, затрачиваемую на перекачку воды. Система рециркуляции в бассейнах норвежцами пока не раскрывается, но она   известна по работам американских учёных М. Тиммонса & Дж. Эбелин и Ст. Саммерфельта.

Отмечается довольно высокая экономичность данных установок. Руководство фирмы OFS подсчитало, что при крупномасштабной эксплуатации УЗВ будет расходоваться приблизительно 3,55 кВт*ч на килограмм прироста, включая 1 кВт*ч на сушку осадка, сколько обычно используется при его сушке из УЗВ. А у Andfjord Salmon, у которой забор воды осуществляется даже с глубины 160 м, потребление электроэнергии составляет всего 1 кВтч на килограмм выращенного лосося.

Наши оценки норвежской УЗВ без биофильтра

Если учесть, что выращивание лосося с навести 328 г до 2+ кг достигается всего за 162 дня, можно считать, что расчётная производительность в 35 тонн в год достигается за 2 цикла. Тогда средняя плотность посадки лосося, достигшего 2+ кг будет составляет 43,8 кг/м3 (17500 кг : 400 м3). Это довольно распространённая плотность посадки товарной рыбы в УЗВ. Несомненно, что при 100% расчётной производительности она может составить даже более 60 кг/м3.  Такой плотности посадки при сквозном протоке достичь невозможно.

Не вызывает сомнений высокая эффективность энергетической составляющей. В любой УЗВ с одноуровневой системой перегон воды с одного резервуара в другой не требует больших затрат на энергию насосов.  В описанных выше установках нет подогрева воды, нет биофильтров, которые, как считают многие норвежские лососеводы, сложны в конструкциях и работают нестабильно. Все бассейны находятся под открытым небом, поэтому отпадают затраты на капитальное строительство. Не затрачиваются средства на борьбу с лососёвыми вшами, потому что в заборной воде из солидной глубины моря они отсутствуют. На всём этом экономятся солидные финансовые средства, что значительно снижает себестоимость продукции.

Вместе с тем возникает несколько вопросов. Во-первых, относительно темпов роста лосося. Практики-лососеводы сомневаются, что за 162 дня при температуре воды 5,7-9,1 гр. С можно поднять лосося от 328 г до 2+ кг. Даже, если использовать специальный комбикорм для холодной воды, типа Скреттинг Полар Экспресс. Известно, солёная вода положительно способствует росту морских гидробионтов, однако не в таких темпах, как указано.

Во-вторых, очень сомнительно, что в данной УЗВ без биофильтра идёт на подмену только 15% в сутки. Для этого есть следующий контраргумент. Если лосось, как пишут, «фантастически растёт», значит суточный рацион по итогам выращивания будет составлять не менее 0,6% в сутки, что в пересчёте на концентрацию выбросов воду NH4+ будет не ниже 9 мг/л. А допустимый уровень NH4+ при концентрации 0,012 мгNH3/л с рН 7,5 и температурой +9гр.С составляет только 2,2 мгNH4+/л. Чтобы держать такой уровень, одного оборота воды в сутки будет явно недостаточно, иначе токсический для лососей свободный аммиак, NH3, будет накапливаться и приведёт к гибели всей рыбы. Чтобы этого не произошло, полная замена воды должна осуществляться не менее 4 раз в сутки (9мг/л : 2,2 мг/л). Но при таком водообмене данная установка не подходит под стандарты УЗВ.  По американской классификации это уже система с частичным оборотом воды – PRS (partial reuse system). Но как бы она не называлась, высокая экономичность данной системы налицо.

УЗВ без биофильтра - на постсоветском пространстве?

Автору данной статьи они, к сожалению, не известны. Однако системы с частичным водооборотом или как их у нас называют СОВ, успешно используются на просторах СНГ. Особенно там, где есть самоизлив скважин, реки и ручьи со скоростным потоком в предгорьях. Можно было бы также использовать и норвежский опыт с заглубленными бассейнами с низкотемпературной водой.  Особенно в тех местах, где есть большие озёра, реки или морские побережья. Главный ограничивающий фактор для озёр - их потенциальные размеры, запасы воды и природная биосфера, способная переработать соответствующий объём сбрасываемой из УЗВ воды без ущерба экологии. С выращиванием лосося на побережье вопрос сброса стоков в море, очевидно, решается проще.

Разумеется, не все рыбы могут расти на холодной воде, но такие как атлантические лосось, озёрный лосось, радужная форель, лососевая форель, кумжа, ручьевая форель, арктический голец, сиговые и некоторые другие виды прохладную воду любят. Несмотря на то, что форель наиболее активно прирастает на стандартных комбикормах при температуре воды + 16 гр. С, с применением специализированных, так называемых зимних кормов, на холодной воде она будет давать хорошие привесы. Австрийская ферма Kärnten Fisch, по выращиванию радужной форели на прудах, кода температура воды падает восемь месяцев в году до 3-8°С, не знает проблем. Однако, успех пришёл только с переходом на корма для форели, которые особенно хорошо себя зарекомендовали в холодных условиях и являются легко усвояемыми. Это линейка кормов Coppens типа Supreme-22 , Supreme Astax , Ultra , Crystal, Crystal Astax  и Float-Star. С применением Coppens Float-Star на 8-градусной воде радужная форель за от 50 г может дорасти до 2х кг за 350-360 суток.

Температура +3-/+8 гр – это средняя температура воды во 2-й рыбоводной зоне за зимний период, за который можно вырастить товарную форель до 2 кг, зарыбляя  УЗВ рыбкой от 400-500 г/шт. А если использовать артезианскую воду, имеющую температуру +3-/+5 гр.  и смешивать её с более тёплой водой из озера, температуру от + 8 гр. можно иметь почти круглый год. Остаётся только выбрать место для предстоящего рыбоводного производства.

Как уже отмечалось выше, если есть решимость выращивать холодолюбивые виды рыб в СОВ по норвежской системе, таким местом могут быть прибрежная зона морей, больших озёр и рек.  На территории Беларуси – это озёра Нарочь, Минское море, ряд Браславских озёр, Вилейка, Свирь и др, а также реки Днепр, Двина, Неман, Припять и т.д. В России таких мест бесчисленное множество. Поскольку основной слив воды планируется производить в воду внутренних водоёмов, без особого разрешения государственных органов здесь не обойтись. В Беларуси на этот счет имеются определённые ограничения.

Планируя УЗВ без БФ, можно взять за основу её конструкцию в компании OFS Måløy с резервуаром  в диаметре 10 м, но с меньшей глубиной - 3,3м и объёмом 260 м3, установленном на берегу озера с полным заглублением в землю или с превышением верхнего уровня уводы над озером примерно на 1,5 м. При благоприятных условиях в данном резервуаре, выращивая форель форели от 50 г до 2 кг с плотностью посадки конечной навески до 60 кг/м3, можно получить через год урожай в объёме 15 тонн. Применяемый комбикорм - Coppens Float-Star, с долей протеина 38-41%, с суточным рационом на 2х-килограммовую рыбу – 0,67% при оптимальном кормлении. На конечном этапе выращивания расход корма составит 100 кг в сутки с выделение в воду 3,3 кг аммонийного азота, NH4-N, в размере 12,7 мг/л. Это запредельная концентрация аммония. Чтобы снизить её до ПДК – до 2,0 мг/л, безопасной для форели, водообмен в УЗВ должен быть 6,4 раза в сутки, а чтобы он ещё и  соответствовал требованиям строгих белорусских нормативов – не более 1 мгNH4-N/л, замену воды нужно осуществлять минимум 12 раз в сутки, с пропорциональной раздачей комбикорма соответственно. С пересчётом на скорость потока воды он будет составлять в первом случае 70 м3/ч, а во втором - 130 м3/ч.  Ровно столько воды в час должно заходить и выходить из СОВ, чтобы там не накапливались метаболиты, рыба чувствовала себя хорошо и имела высокие темпы роста.

Вторым важным фактором в проектировании любой интенсивной системы, будь то УЗВ или СОВ, является обеспечение рыбы кислородом для её дыхания. Если учесть, что для 2х килограммовой форели при средней скорости плавания 1,5 величины тела в секунду достаточно 160 мгО2/ч/кг, то для всей партии в объёме 15 000 кг, ежечасно в воде УЗВ должно тратиться на дыхание 2,4 кг кислорода. Поскольку в воде +8 гр С, концентрация кислорода может составлять максимум 11,8 мг/л, а его остаточная концентрация после потребления рыбой должна быть не менее 7 мг/л, то на потребление кислорода рыбой остаётся не более 1,2 кгО2/час (11,8 -7 = 4,8 х 260 000 л). Проблема решается добавлением в воду технического кислорода или кислорода их воздуха путём аэрации с помощью эрлифта, для которого нужно подать в воду воздух от воздуходувки, номинальной производительностью 80 м3/ч и с давлением не менее 130 мбар. Эрлифт одновременно отдувает до безопасной концентрации СО2, выделяемый рыбой. Конечно же, как и у норвегов, в УЗВ без бииофильтра, должна быть установлена система механической очистки воды и её обеззараживания с помощью УФ-излучения или путём озонирования.

Таким образом, ориентируясь на опыт использования УЗВ без биофильтра в Норвегии, можно сделать вывод о возможности применения подобной технологии и на постсоветском пространстве, с оговоркой, что ввиду многоразовой смены оборотной воды в сутки (6-12 раз) она будет представлять собой что-то среднее между сквозной проточной системой и СОВ, своего рода их гибридом. И у нас эти системы будут также очень экономичными.

К примеру, в предполагаемой выше форелевой СОВ для обеспечения потока в 130 м3/ч с подачей воды на высоту 1,5 м может потребоваться 2 осевых насоса, по 1,4 кВт, 1 воздуходувка на 0, 4 кВт и 2 УФ-лампы по 100 Вт. Всего не более 2х кВт на 1 кг выращенной рыбы. Это сегодня не выше европейских норм. Система выгодна ещё и тем, что в ней, как и в Норвегии, нет подогрева воды, нет биофильтров, а сложные системы оксигенации могут заменяться насыщением воды кислородом из воздуха от используемых воздуходувок. Все бассейны могут находятся под лёгкими панельными конструкциями, и не нужны большие инвестиции в строительство капитальных сооружений.

На всём этом экономятся солидные финансовые средства, что значительно снижает себестоимость производимой рыбной продукции и может явиться хорошей основой для успешного ведения рыбоводного бизнеса.

П. Аксиментьев, июнь 2024 г.