Основы
Что такое УЗВ:
объясняем простыми словами
Разбираемся, что скрывается за тремя буквами, почему воду гоняют по кругу, чем УЗВ отличается от обычного аквариума и из каких процессов складывается система.
Так что же такое УЗВ?
УЗВ — установка замкнутого водоснабжения.
Если после этой расшифровки понятнее не стало — всё нормально. Само название довольно точно описывает технологию, но почти ничего не объясняет человеку, который впервые решил разобраться, как выращивают рыбу в бассейнах.
Если совсем просто, идея УЗВ выглядит так.
Рыба живёт в бассейне. Вода из бассейна постоянно забирается, проходит через несколько этапов обработки и возвращается обратно. Потом снова забирается, снова обрабатывается — и снова возвращается к рыбе.
Получается круг.
Но самое интересное начинается внутри этого круга. Потому что вернуть воду недостаточно. Нужно вернуть её в таком состоянии, чтобы рыба могла в ней нормально жить.
И вот для этого существует всё остальное, что обычно называют УЗВ.
Почему нельзя просто налить бассейн и запустить туда рыбу?
В принципе, можно.
И какое-то время всё даже будет выглядеть вполне убедительно.
Есть бассейн. Есть вода. Есть рыба. Рыба плавает. Человек доволен.
Потом человек приходит с кормом.
И с этого момента у воды начинается довольно насыщенная жизнь.
Рыба получает корм, переваривает его, растёт, потребляет кислород и выделяет продукты обмена. Часть корма может остаться несъеденной. Появляются фекалии и другие органические загрязнения. Меняется концентрация растворённых веществ. Рыба продолжает дышать, а значит — потреблять кислород и выделять углекислый газ.
И всё это происходит в одном и том же ограниченном объёме воды.
В реке, озере или большом пруду работает огромная природная система. Вода перемещается и перемешивается, органические вещества разлагаются, микроорганизмы участвуют в превращении соединений, происходит газообмен с атмосферой, вещества включаются в природные циклы.
Бассейн размером несколько метров такой роскоши не имеет.
Особенно если в нём находится не пять декоративных рыбок, а значительная масса рыбы, которую регулярно кормят.
Поэтому задача УЗВ состоит не просто в том, чтобы «фильтровать грязную воду».
Нужно постоянно поддерживать целый набор условий, от которых зависит состояние рыбы.
И здесь возникает первое важное правило.
Вода может выглядеть совершенно чистой и при этом быть плохой для рыбы.
Некоторые проблемы мы можем увидеть глазами: остатки корма, взвесь, загрязнение бассейна.
Другие не увидим вообще.
Видим глазами
Прозрачность, взвесь, остатки корма и другие видимые загрязнения бассейна.
Не видим глазами
Растворённый кислород, аммиак/аммоний, нитрит, CO₂ и другие растворённые вещества и параметры.
Прозрачность воды ничего не расскажет нам, например, о концентрации растворённых азотистых соединений или количестве растворённого кислорода.
Поэтому УЗВ — это гораздо больше, чем «поставили фильтр, и вода стала прозрачной».
Пойдём вслед за водой
Проще всего понять устройство УЗВ, если на несколько минут забыть о названиях оборудования и представить, что мы сами превратились в каплю воды.
Начинаем путешествие в бассейне с рыбой.
Старт
Бассейн
Здесь происходит то, ради чего вообще существует вся система: выращивается рыба.
Но с точки зрения воды бассейн — это место, где на неё постоянно создаётся нагрузка.
Рыбу кормят. Она дышит. Она выделяет продукты обмена. В воду попадают твёрдые загрязнения и растворённые вещества.
Чем больше рыбы находится в бассейне и чем интенсивнее её кормят, тем больше работы появляется у системы водоподготовки.
Поэтому сам бассейн — только видимая часть УЗВ.
Большая синяя ёмкость с красивой рыбой хорошо смотрится на фотографии. Но основная технологическая работа происходит за её пределами.
Вода отправляется дальше. ↓
Механическая очистка
Убираем то, что можно убрать физически
Первым делом разумно избавиться от твёрдых загрязнений.
Остатки корма, фекалии, частицы органики и другая взвесь не должны бесконечно путешествовать вместе с водой.
Для их удаления в УЗВ применяют различные решения механической очистки. Конкретное оборудование может отличаться: барабанные фильтры, отстойные устройства и другие системы разделения твёрдой и жидкой фаз.
Но сейчас нам важен не конкретный аппарат, а принцип:
если загрязнение можно физически удалить из воды — лучше сделать это как можно раньше.
Почему?
Потому что задержанные в системе органические вещества не исчезают. Они продолжают разрушаться и становятся дополнительной нагрузкой на качество воды и последующие процессы очистки.
Представьте, что вы подмели пол, но мусор не вынесли, а аккуратно сложили в углу.
Формально стало чище.
Но мусор всё ещё находится в комнате.
С механической очисткой похожая история: мало поймать загрязнение — его нужно вывести из системы.
Поймать≠Удалить из системы
И поэтому наша капля путешествует дальше.
Биофильтр
Биофильтр: место, где в работу вступают бактерии
Вот здесь УЗВ становится гораздо интереснее обычного представления о «фильтрации».
Потому что часть опасных для рыбы веществ нельзя просто поймать сеткой.
В результате обмена веществ рыбы в воде появляется аммиак/аммоний. Азотсодержащие соединения также образуются при разложении органического материала. Их накопление может стать опасным для рыбы.
И здесь в работу вступают микроорганизмы.
В биофильтре создаются условия для развития сообществ бактерий, участвующих в процессе нитрификации. Упрощённо цепочку можно представить так:
Упрощённая схема. Подробно этот процесс разберём в следующем материале.
Но здесь важно не попасть в ловушку чрезмерного упрощения.
Аммиак и аммоний — не просто два названия одного и того же вещества, а формы, соотношение которых зависит в том числе от pH и температуры. Нитрит тоже представляет опасность для рыбы. Нитрат обычно значительно менее токсичен, но это не означает, что его можно бесконечно накапливать.
Поэтому сейчас нам достаточно понять главное:
биофильтр не ловит грязь. В нём происходят биологические превращения растворённых соединений.
Именно поэтому название «биофильтр» иногда немного сбивает новичков с толку. Человек слышит слово «фильтр» и представляет что-то вроде губки, через которую пропускают грязную воду.
Но ключевая работа здесь выполняется живыми микроорганизмами.
Фактически внутри УЗВ существует собственная маленькая биологическая система, состояние которой тоже приходится учитывать.
Тему аммиака, аммония, нитрита, нитрата и работы биофильтра мы отдельно разберём в следующем материале. Там уже можно спокойно открыть эту «матрёшку» и посмотреть, что происходит внутри.
А пока возвращаемся к нашей капле воды.
Она прошла механическую очистку и биологическую обработку.
Можно обратно к рыбе?
Не торопимся.
Газовый режим
Рыбе ещё нужно дышать
Вода может быть прозрачной. В ней может нормально работать биофильтрация.
Но если рыбе не хватает кислорода, все наши предыдущие достижения быстро теряют смысл.
Рыба получает кислород из воды через жабры. Причём кислород нужен не только ей: его потребляют и микроорганизмы, участвующие в биологических процессах системы.
Поэтому кислород в УЗВ — один из ключевых параметров.
Но газовый режим — это не только вопрос «добавить кислорода».
В процессе дыхания рыбы и жизнедеятельности микроорганизмов образуется углекислый газ. В зависимости от устройства системы и интенсивности выращивания требуется управлять не только поступлением кислорода, но и удалением избыточных растворённых газов.
O₂ → в воду
CO₂ → из воды
И здесь появляется ещё одна полезная мысль:
водоподготовка — это не только удаление чего-то плохого. Иногда в воду, наоборот, необходимо что-то добавить.
Например, кислород.
Поэтому разные элементы УЗВ одновременно выполняют разные задачи: что-то удаляют, что-то преобразуют, что-то добавляют, а что-то просто перемещают.
Движение воды
Кто заставляет воду путешествовать?
Если вода должна постоянно обрабатываться, кто-то должен постоянно заставлять её двигаться.
Если мы хотим постоянно обрабатывать воду, она должна постоянно перемещаться между элементами системы.
Здесь появляются насосы, трубопроводы, перепады уровней и гидравлика.
И именно на этом месте простая картинка «бассейн → фильтр → бассейн» начинает превращаться в инженерную систему.
Нужно обеспечить требуемый расход воды.
Нужно понимать сопротивление трубопроводов и оборудования.
Нужно правильно распределять потоки.
Нужно учитывать уровни воды.
Нужно понимать, что произойдёт, если насос остановится.
И желательно знать ответ на последний вопрос до, а не после того, как он остановился.
Для первого знакомства с УЗВ нам пока не нужны формулы гидравлического расчёта. Важно другое:
все элементы системы связаны потоком воды.
Нельзя рассматривать бассейн, биофильтр, механическую очистку или насос как совершенно независимые устройства.
Изменение одного элемента может повлиять на работу остальных.
Возврат к рыбе
И снова обратно к рыбе
Итак, наша условная капля воды вышла из бассейна.
По дороге из воды удалили часть твёрдых загрязнений.
Растворённые азотистые соединения прошли биологические превращения.
Система работает с газовым режимом.
Оборудование обеспечивает движение воды.
И теперь вода возвращается обратно в бассейн.
На этом путешествие заканчивается примерно на несколько секунд.
Потому что дальше всё начинается снова.
Бассейн → обработка → бассейн → обработка → бассейн…
Именно постоянная циркуляция и повторное использование значительной части воды и создают тот принцип, который лежит в основе УЗВ.
Но здесь возникает вполне логичный вопрос.
УЗВ — это система, а не набор оборудования.
Два вопроса, которые возникают почти сразу
УЗВ — это просто большой аквариум?
И да.
С точки зрения базовых принципов сравнение с аквариумом вполне разумно.
В домашнем аквариуме тоже есть ограниченный объём воды. Рыба тоже получает корм и выделяет продукты обмена. Там тоже может использоваться механическая и биологическая фильтрация, аэрация, циркуляция и контроль параметров воды.
Поэтому аквариумист, который впервые знакомится с УЗВ, встретит много знакомых идей.
И нет.
Но затем начинаются различия.
В УЗВ речь может идти о значительно большей биомассе рыбы, высокой кормовой нагрузке и производственном цикле, от которого зависит экономика хозяйства.
Совсем другими становятся требования к производительности оборудования и устойчивости системы.
И главное — меняется цена ошибки.
Главное различие — цена ошибки.
Если в небольшом декоративном аквариуме остановился фильтр, у владельца обычно есть некоторое время заметить проблему и вмешаться.
В интенсивной системе с высокой плотностью посадки некоторые аварийные ситуации могут развиваться значительно быстрее.
Поэтому появляются резервирование, аварийные системы, сигнализация, автоматический контроль параметров и технологические регламенты.
То есть аналогия с аквариумом действительно помогает понять принцип.
Но плохо описывает масштаб задачи.
Аквариум и УЗВ могут использовать похожие биологические и физические принципы. Разница начинается там, где появляются производственные нагрузки, высокая биомасса, требования к надёжности и экономика.
Похожие принципы. Совсем другой масштаб задачи.
А почему тогда она называется «замкнутой»?
Вот здесь название технологии создаёт ещё одно популярное заблуждение.
Можно представить, что УЗВ — это полностью герметичная система, куда однажды налили воду, а потом она годами ездит по кругу.
Это не так.
В реальной УЗВ вода теряется и выводится из системы.
Часть уходит вместе с удаляемыми загрязнениями и технологическими операциями. Часть испаряется. Вода может добавляться для поддержания необходимого качества и компенсации потерь.
Кроме того, некоторые растворённые вещества не исчезают только потому, что вода прошла через основные элементы водоподготовки. Их концентрацией тоже приходится управлять.
Поэтому правильнее думать не так:
Не
«В УЗВ воду никогда не меняют».
Правильнее
«В УЗВ значительную часть воды многократно используют повторно».
Насколько «замкнутой» будет конкретная система и какой объём свежей воды ей потребуется, зависит от технологии, нагрузки, используемого оборудования, качества исходной воды и других условий.
И это важная оговорка.
Потому что фразы вроде «УЗВ практически не требует воды» хорошо выглядят в рекламных материалах, но без конкретных цифр и условий мало что говорят о реальной системе.
Значит, УЗВ позволяет выращивать рыбу где угодно?
Вот здесь стоит остановиться ещё на одном соблазнительном упрощении.
Технология действительно позволяет значительно меньше зависеть от естественного водоёма и в гораздо большей степени управлять средой выращивания.
Температура, кислород, качество воды, кормление, освещение, плотность посадки — многие параметры можно контролировать.
Поэтому УЗВ открывает возможности для выращивания рыбы там, где традиционное прудовое или садковое хозяйство было бы невозможно или неудобно.
Отсюда и появляются фермы в ангарах, цехах и других помещениях.
Но из этого совершенно не следует:
«Поставил УЗВ в любом сарае — и получил рыбную ферму».
Нужны вода подходящего качества, электроэнергия, вентиляция, отопление или охлаждение в зависимости от условий, канализация или решение по стокам, резервирование критического оборудования, корм, посадочный материал, персонал и ещё довольно длинный список вещей.
А если речь идёт о бизнесе — к этому списку добавляются себестоимость, рынок сбыта, логистика, финансирование и цена реализации продукции.
Сам факт существования УЗВ не отменяет ни биологию, ни инженерию, ни экономику.
Он просто даёт инструменты для более управляемого выращивания.
Что даёт УЗВ — и чего от неё не стоит ждать
УЗВ позволяет
Если убрать рекламные обещания и оставить суть, преимущества технологии достаточно серьёзные и без них.
УЗВ позволяет многократно использовать воду.
Позволяет управлять значительной частью параметров среды выращивания.
Даёт возможность организовать производство независимо от наличия большого проточного водоисточника — при условии, что доступной воды достаточно для подпитки и технологических нужд конкретной системы.
Позволяет размещать производство ближе к потребителю или необходимой инфраструктуре.
Даёт возможность поддерживать заданные условия выращивания и в определённых случаях вести производство в течение всего года.
Позволяет собирать и контролировать значительную часть отходов в более концентрированном виде по сравнению с прямым сбросом воды из проточной системы.
Но практически каждое из этих преимуществ имеет вторую сторону.
Чем больше мы управляем средой сами, тем больше зависим от оборудования, энергии, автоматики и правильных действий людей.
Природный водоём многое делает бесплатно.
В УЗВ за значительную часть этих процессов отвечает созданная человеком система.
И счёт за эту управляемость приходит в виде оборудования, электроэнергии, обслуживания и требований к квалификации.
УЗВ не умеет
УЗВ не умеет автоматически делать рыбоводный проект прибыльным.
Не гарантирует быстрый рост рыбы.
Не исправляет плохой посадочный материал.
Не превращает некачественный корм в хороший.
Не компенсирует ошибки в расчёте плотности посадки.
Не спасает от неправильного управления водой.
Не обеспечивает рынок сбыта.
Важно
И надпись «УЗВ на 10 тонн рыбы в год» сама по себе ещё не доказывает, что конкретная установка действительно произведёт эти 10 тонн в конкретных условиях.
Потому что производственный результат возникает не из одного параметра оборудования.
Он складывается из работы всей системы:
рыба + корм + вода + оборудование + технология + люди + время + экономика.
Если одно из звеньев выпадает, остальные не обязательно смогут его компенсировать.
И именно поэтому мы в проекте «УЗВ для чайников» стараемся рассматривать УЗВ не как чудо-аппарат для производства рыбы, а как взаимосвязанную систему.
Потому что рыбу выращивает вся система
рыба+корм+вода+оборудование+технология+люди+время+экономика
УЗВ бывают разными
Ещё одна вещь, которую полезно понять в самом начале: единственной правильной схемы УЗВ не существует.
На фотографиях разные установки могут выглядеть совершенно по-разному.
Где-то стоят круглые бассейны, где-то прямоугольные.
Где-то механическую очистку выполняет барабанный фильтр, где-то применяются другие решения.
Различаются конструкции биофильтров.
По-разному организуют насыщение воды кислородом и удаление газов.
Различается гидравлика.
Состав оборудования зависит от выращиваемого вида рыбы, размера хозяйства, плотности посадки, температуры, качества исходной воды, режима кормления, доступной площади и множества других факторов.
Вопрос, который обязательно появится
Сколько стоит УЗВ?
Это примерно как спросить:
«Сколько стоит дом?»
Поэтому вопрос:
Какой?На сколько человек?Где?Из чего?С отоплением?С участком?Для постоянного проживания или на лето?
С УЗВ ровно та же история.
Какую рыбу выращиваемКакой масштабКакая технологияКакая исходная водаКакая инфраструктураКакие условия эксплуатации
Сначала нужно понять задачу.
И только потом — выбирать техническое решение.
Если запомнить только три вещи
Если после первого знакомства с УЗВ в голове останутся только три мысли, пусть будут эти.
УЗВ — это не один аппарат
Это система взаимосвязанных процессов: выращивание рыбы, движение воды, механическая и биологическая очистка, газообмен, контроль параметров и множество вспомогательных процессов.
Вода используется многократно
Она выходит из бассейна, проходит обработку и возвращается обратно. Но «замкнутая» не означает «герметичная»: свежая вода системе всё равно нужна.
Оборудование само по себе рыбу не выращивает
Результат зависит от биологии рыбы, кормления, качества воды, правильности расчётов, надёжности оборудования, работы людей и множества других факторов.
Куда идти дальше
Мы прошли вместе с водой полный круг.
Теперь у нас есть общая карта.
Мы знаем, почему вода должна постоянно двигаться, зачем нужны разные этапы её обработки и почему УЗВ нельзя свести к бассейну и фильтру.
Но один кусок нашего путешествия мы пока намеренно оставили почти закрытым.
Что именно происходит с водой после того, как рыба поела?
Откуда появляется аммиак?
Почему рядом с ним постоянно упоминают аммоний?
Откуда берётся нитрит?
Почему биофильтр превращает одни соединения в другие?
И почему вода может выглядеть кристально чистой, когда с её химическим составом уже далеко не всё хорошо?
Это будет следующий материал:
Следующий материал
Аммиак, нитрит и нитратЧто происходит с водой после того, как рыба поела?
Откуда появляются азотистые соединения, зачем в системе бактерии и почему прозрачная вода ещё не означает хорошую воду.
Читать дальше →А дальше познакомимся с бактериями. Ничего страшного: они в УЗВ появились раньше нас.
Источники и материалы
Список источников будет добавлен после проверки материала.