Russian
Главная Все проекты Строительство замкнутой биологической системы: осетр + клубника

Строительство замкнутой биологической системы: осетр + клубника

Основная цель проводимого эксперимента -  проверить точность математической модели, описывающей замкнутую экосистему по питательным элементам. Изложенный ниже материал дополнительно отредактирован для широкого круга читателей, исключены формулы и сложные описания.

Общий вид экспериментальной установки:

  • в белом пластиковом бассейне жила сотня сибирского осетра ("Ленский" осетр), слева была расположена гидропонная установка (с колеблющимся уровнем воды) для выращивания салатов, клубники или томатов, справа - система фильтров и баллон с сжатым кислородом;
  • в песочном фильтре вместо песка использовались пластиковые гранулы, основная цель которых заключалась в возможности заселения их нитрифицирующими бактериями, а также для задержки взвешенных частиц, нерастворенных в воде, размером более чем 100 микрон. Такой модифицированный фильтр является одновременно и биофильтром, и механическим фильтром. Во избежание образования застойных зон (анаэробных) и закупорки биофильтра, часто проводилась обратная промывка фильтра;
  • производилось отстаивание промывочной воды и использование твердого осадка для компоста;
  • была установлена система аварийной сигнализации (собрана из охранной сигнализации), которая передавала сигнал на сотовый телефон главного разработчика. Ко входным реле подключены три датчика: наличие электричества в офисе, концентрация кислорода в воде и уровень воды в бассейне с рыбой.

Схема рыбной фермы работающей по принципу аквапоники

Разработал и собрал установку Краснобородько В.В. в 1993 году.

Перед началом эксперимента были выбраны параметры воды, которые необходимо было поддерживать в течение опыта:

1. Для осетра:

- максимальная концентрация аммиака, мг/л;
- максимальная концентрация общего аммония (была вычислена, зная pH и температуру воды), мг/л;
- максимальная концентрация нитрита, мг/л;
- максимальная концентрация нитрата, мг/л;
- максимальная концентрация нерастворенных взвешенных частиц, мг/л;
- максимальная концентрация углекислого газа, мг/л;
- минимальная концентрация кислорода, мг/л;
- температура воды, С;
- диапазон pH воды (с учетом потребности растений);
- диапазон щелочности воды (был вычислен с учетом зависимости от pH и от CO2), мг/л как CaCO3;
- диапазон жесткости воды, мг/л как CaCO3.

2. Для клубники:

- максимальная концентрация растворенных веществ, мг/л;
- оптимальные концентрации макро и микроэлементов: Ca, Mg, K, N (как NO3), P (как PO4), S (как SO4), Cl, Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo.


3. Для корректировки pH воды применялись: KOH, CaO, Ca(OH)2  (как известно, продукты жизнедеятельности рыб понижают pH, а растения, наоборот, повышают. В данном случае окислительные процессы доминировали).

Первые опыты с интеграцией аквариума и клубники

Результаты эксперимента

Был накоплен большой экспериментальный материал, включающий в себя: динамику основных питательных элементов (NO3, PO4, SO4, K, Ca и Mg), поступающих с кормом для рыб и аккумулировавшихся в рыбе, растениях и твердых отходах. Вода в результате этого эксперимента никуда не выливалась, а повторно использовалась. Потери воды состояли только из испарения. Корректировка pH осуществлялась два раза в день (особенно в конце опыта, когда биомасса осетра значительно возросла),  корректировка же микроэлементов - раз в неделю. Макроэлементы не добавлялись, т.к. поступали с кормом для рыб, кроме калия и кальция, которые добавлялись в виде гидроксидов в зависимости от того, чего не хватало.


Математическая модель поведения такой биосистемы в конце опыта была доведена до совершенства. Удавалось даже без дорогостоящих тестов достаточно точно предсказывать текущие концентрации макроэлементов в воде, количество гидроксидов, необходимых для корректировки pH воды, а также некоторых микроэлементов.

Важность непрерывного контроля

Эксплуатация подобных замкнутых систем (с оборотным водоснабжением) требует обязательного присутствия обученного оператора в течение 24 часов. Это важно для быстрого устранения поломок в системе жизнеобеспечения рыб. Если плотность посадки рыб большая (автор доводил до 400 кг/м3) - для достижения максимального урожая и уменьшения расходов на отопление помещения, то возрастает  вероятность поломки узлов вашей установки. Например, при прекращении снабжения рыбы кислородом, вы рискуете через 20 минут лишиться всего поголовья рыбы!

Критичный интервал времени:

Счет идет на минуты

Отсутствие электричества, падение уровня воды в бассейнах, прекращение аэрации воздухом или чистым кислородом
Счет идет на часы Температура, CO2, pH
Счет идет на дни Щелочность воды, Аммоний - Аммиак, Нитрит, Нитрат

Взгляд на проектирование биосфер

Эксплуатация системы, в которой совместно выращивается рыба и сельскохозяйственные растения - очень сложное дело, требующее  знаний из трех совершенно разных, на первый взгляд, областей науки. Это аквакультура (рыбоводство),  гидропоника (тепличное хозяйство) и микробиология (культивирование бактерий в биофильтре). Животные, растения и бактерии - вот эти три действующих "лица" в любой замкнутой биологической системе, которые живут в симбиозе друг с другом. Первое описание такого совместного сосуществования дал в прошлом веке В. И. Вернадский и назвал его "Учение о Биосфере"!

Однако не все так сложно, как кажется на первый взгляд. Организмы, живущие на Земле, довольно трудно уничтожить, по крайне мере, простые формы жизни. Если описать поведение таких трех китов как: животные,  растения и бактерии или, назовем их по-другому, потребители, производители и деструкторы, то получиться дифференциальное уравнение 2-го порядка, которое не имеет прямого решения. Но мы то знаем, что жизненные формы живучи, более того, способны подстраиваться под изменяющиеся условия окружающей среды, поэтому незачем стараться учитывать все химические элементы, а достаточно сконцентрироваться на так называемых "маркерах". По остальным химическим элементам система сама себя приведет в равновесие. Поэтому уравнение упрощается и становится вполне решаемым. В этом и заключается основная идея математической модели Краснобородько Василия. Благодаря такому подходу, удалось довольно точно рассчитывать полностью замкнутые системы и разработать методику производства запаянных живых аквариумов.

Возможно посмотрев примеры живых аквариумов, вы спросите, почему производятся только такие маленькие аквариумы с креветками, а не с рыбками? Ответ простой, что бы создать полностью замкнутую систему для маленькой рыбки, то потребуется объем минимум 200 литров воды. Собирать придется в лабораторных условиях, а взять аквариум домой будет проблематично - весить будет 200 кг.

Пример с домашним аквариумом

Зачем нужна данная технология

Для выращивания теплолюбивых видов рыб важным критерием является температура воды. В нашей климатической зоне  (Латвия) при обычном способе (например, садковый) можно выращивать осетра только 4-5 месяцев в году. Все остальное время осетр не питается и, соответственно, не растет. Поэтому он вырастает от 3 граммового малька до товарного веса 1 кг за 2- 3 года. Оптимальной температурой для роста осетра является 20°С-24°С. Подогревать воду на осетровом заводе - это тупик. Невозможно подогреть 200 м3/ч воды с 10°С до 24°С - для этого не хватит и целой электростанции!

Единственный выход из этого положения: сделать высокую посадку осетров в бассейнах и не использовать воду из реки, а очищать и не выпускать теплую воду из системы (осетр + клубника). Тогда можно всю установку разместить в отапливаемом помещении и держать температуру 20°С-24°С. Предварительные результаты показали, что можно получать до 80 кг осетра с м2 бассейна глубиной 1 м в год и 10 кг клубники с этой же площади. Осётр -  хищник, поэтому  корни растений не представляют для него интереса.

Себестоимость осетра при таком способе падает в несколько раз! Значит можно создать производство рыб на основе такой технологии. При способе выращивания в установках замкнутого водоснабжения достигается малый расход комбикорма - на 1 кг осетра расходуется 1,5 кг комбикорма, против 3 кг комбикорма при прудовом выращивании. Почему это так, понять не сложно: при прудовом разведении рыб у вас есть период зимовки, когда температура воды становиться низкой. Рыба перестает питаться и, соответственно, не набирает вес, а худеет. Летом вы ее кормите, а зимой она худеет. В замкнутой системе вы можете держать температуру воды теплой, и у вас нет периода зимовки. Рыба ест, набирает вес, расход корма получается ниже в 2 раза! Ни один рыбхоз не сможет конкурировать.

Видеоролик на youtube.com

 

Комментарии  

 
0 #56 Василий 04.04.2016 22:09
Здравствуйте Сергей!

Надо использовать для охлаждение или артезианскую воду холодную или ставить дорогие чилеры для охлаждение воды.
Не знаю насколько это будет экономически оправдано.
А так для осетра это оправдано. Мы заканчиваем монтаж осетровника в Таиланде.

С уважением,
Василий
Цитировать
 
 
0 #55 Сергей 04.04.2016 18:23
Добрый день, подскажите, если строить УЗВ по разведению форели, которая растет при температуре 16-18, в регионе где пиковая теСпасибо.мпература 35-40 градусов,то как поддерживается температура в бассейнах?Не умрет ли рыба от перегрева?
И есть ли возможность совместить форель и клубнику, т.к. все ваши примеры на осетре который более теплолюбив?
Цитировать
 
 
0 #54 Василий 29.02.2016 17:26
Здравствуйте Валентин!

Самая маленькая УЗВ у нас, это контейнерная. На базе контейнера 20-ти футового.
http://catfish.lv/blog/2015/10/14/mobilnaya-uzv-dlya-vyrashhivaniya-osetra-na-baze-morskogo-20-ti-futovogo-kontejnera/
Или УЗВ 5 тонн, она помещается в помещение 150 м2.
Цены на УЗВ 5 тонн есть здесь: http://catfish.lv/test/uzv.htm
Теплицу можно пристраивать от 100 и до 500 м2. Цены на теплицы разные. От 100 евро до 300 евро/м2 в зависимости, что за культура выращивается и какое оснащение.

С уважением,
Василий
Цитировать
 
 
0 #53 Валентин 25.02.2016 23:58
Подскажите сколько стоит минимальный коммерческий УЗВ объединенный с теплицей?Помещение есть 450 м.кв.
Цитировать
 
 
0 #52 Василий 12.01.2016 18:22
Добрый вечер Алексей!

Звоните обсудим условия сотрудничества: +37126785118

С уважением, Василий
Цитировать
 
 
0 #51 Alexey 11.01.2016 11:30
Добрый день
Нахожусь в Украине(Киев). Собираемся поставить комплекс по выращиванию 10-20 т рыбы (осетр и форель)и совместить с теплицей. Нужна помощь в реализации. Есть свой участок и финансирование. Технические расчеты по рыбе есть. Если вы бываете в Украине можете проконсультиров ать и научить, помочь избежать ошибок?
С уважением, Алексей
Цитировать
 
 
0 #50 Василий 03.04.2015 12:52
Здравствуйте Мансур!

Это долгий разговор.
Позвоните мне или дайте свой телефон.

С уважением,
Василий
Цитировать
 
 
0 #49 03.04.2015 10:22
Здравствуйте!
Меня заинтересовало Ваше изобретение.Я в интернете нашел готовый проект
Возможно ли такое и на практике это есть.У меня есть помещение площадь 4.5м на 10.5 м отапливается и я хотел бы нарастиить и сделать в два этажа.На первом шампиньоны,на втором осетр + клубника.Вы можете ли помочь в этом сделать бизнес план,оборудован ие и запуск.Во сколько обойдется это?Жду на почту Ваши предложения.
Цитировать
 
 
-1 #48 Василий 11.12.2014 10:09
Здравствуйте Андрей!

1. Цены на УЗВ есть на этой странице: http://uzv.su/ru/building/price
В УЗВ 5 т входит 5 шт бассейнов по 8 м3 в каждом. Можно заменить на Ваши, но надо еще добавить кубатару бассейнов.
2. При покупке технологическог о проекта входит сопровождение до выхода на проектную мощность, 2 приезда к Вам и обучение операторов УЗВ.
3. Пришлите ссылку на Швейцарцев Троппенхаус. Я посмотрю и прокоментирую.

С уважением,
Василий
Цитировать
 
 
0 #47 10.12.2014 21:31
Вопрос в догонку:
1. В Троппенхаус в качестве гидропонного фильтра напрямую после рыбного бассейна используется керамзит с посаженными в него растениями. Если я правильно понял- дополнительной очистки там нет. Насколько это реалистично? Либо швейцарцы чего то не договаривают?
Цитировать
 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Russian Chinese (Traditional) Danish English Estonian Finnish French German Greek Hindi Italian Japanese Latvian Lithuanian Norwegian Polish Portuguese Spanish Swedish Ukrainian Yiddish

Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru Яндекс цитирования Valid XHTML 1.0 Transitional Valid CSS!