Ефективність модульної системи очищення оборотної води в установці замкнутого водопостачання

D. O. Shablii; І. V. Hnoievyi; V. V. Kukoba; M. D. Bezuhlyi

doi:10.31890/vttp.2025.12.02

D. O. Shablii Державний біотехнологічний університет, м. Харків, Україна https://orcid.org/0009-0009-3572-6999
І. V. Hnoievyi Державний біотехнологічний університет, м. Харків, Україна https://orcid.org/0000-0003-1350-6898
V. V. Kukoba ТОВ «СІ ЕФ ПІ», Кіровоградська обл., Україна https://orcid.org/0009-0007-1089-9741
M. D. Bezuhlyi Державний біотехнологічний університет, м. Харків, Україна https://orcid.org/0000-0002-1659-3029

DOI: https://doi.org/10.31890/vttp.2025.12.02

Ключові слова: аквакультура, модульні системи очистки, приватні рибні господарства, економічна та екологічна ефективність

Анотація

Установки замкнутого водопостачання (УЗВ) з модульними системами очистки оборотної води є перспективним рішенням для розвитку аквакультури в Україні, в тому числі приватних господарств. Виробництво високоякісних рибних продуктів досягається за умови використання аквакультурних виробничих систем, які мінімально впливають на навколишнє середовище. УЗВ надають можливості зменшити споживання води за рахунок багаторазового її використання, тому сприяє інтенсивному виробництву дієтичної риби, одночасно не забруднюючи природне середовище. Майбутнє удосконалення УЗВ має дві тенденції: (1) технічні удосконалення у циклі рециркуляції води та (2) у фільтрації та інактивації продуктів метаболізму. Обидва конструктивні напрями сприяють покращенню екологічної характеристики УЗВ. В огляді визначено ключові пріоритети досліджень, які сприятимуть майбутньому зменшенню екологічного впливу УЗВ на зовнішнє середовище. Можливі нові авторські розробки, наприклад ультрафіолетовий стерилізатор води, що можуть підвищити ефективність роботи УЗВ та подальший розвиток аквакультури. У даній статті досліджено ефективність такої системи щодо видалення механічних та хімічних забруднень води, та економічна ефективність використання модульної системи її очистки. На основі досліджень було встановлено, що модульні системи очистки мають високий коефіцієнт ефективності. Такі системи очистки видаляють до 98% всіх твердих забруднюючих речовин та до 70% аміаку та нітритів за один прохід через систему фільтрації. Для приватних рибних господарств з продуктивністю від 5 до 20 тонн на рік економічна ефективність даних модульних систем очистки дозволяє знизити собівартість на 10-15%. Даний тип фільтраційного модуля простий в монтажу та підключенні, що особливо важливо для невеликих фермерських господарств.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

Ahmed, N., & Turchini, G. M. (2021). Recirculating aquaculture systems (RAS): Environmental solution and climate change adaptation. Journal of Cleaner Production. 297, 126604. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.126604.

Areerachakul N. A. (2018). Biofilters in recirculation aquaculture system. In96th The IRES International Conference, 16-19

Badiola, M., Mendiola, D., & Bostock, J. (2012). Recirculating Aquaculture Systems (RAS) analysis: Main issues on management and future challenges. Aquacultural Engineering, 51, 26-35. https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2012.07.004.

Chen, F., Du, Y., Qiu, T., Xu, Z., Zhou, L., Xu, J., Sun, M., Li, Y., & Sun, J. (2021). Design of an intelligent variable-flow recirculating aquaculture system based on machine learning methods. Applied Sciences, 11(14), 6546. https://doi.org/10.3390/app11146546.

Chen, Z., Chang, Z., Qiao, L., Wang, J., Yang, L., Liu, Y., Song, X., & Li, J. (2021). Nitrogen removal performance and microbial diversity of bioreactor packed with cellulosic carriers in recirculating aquaculture system. International Biodeterioration & Biodegradation, 157: Article 105157. https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2020.105157.

Cheruiyot, J. K., & Adhiaya, M. (2023). Adoption of aquaculture technologies and management practices, challenges and productivity of fish-ponds in kakamega County, Kenya. Asian Journal of Fisheries and Aquatic Research, 22(1), 25-36. https://doi.org/10.9734/ajfar/2023/v22i1563.

Davidson, J., Good, C., Welsh, C., Brazil, B., & Summerfelt, S. (2009). Heavy metal and waste metabolite accumulation and their potential effect on rainbow trout performance in a replicated water reuse system operated at low or high system flushing rates. Aquaculture Engineering, 41, 136-145. https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2009.04.001.

Davidson, S., Summerfelt, K. K., & Schrader, C. (2019). Good Integrating activated sludge membrane biological reactors with freshwater RAS: preliminary evaluation of water use, water quality, and rainbow trout Oncorhynchus mykiss performance. Aquacultural Engineering, 87, 102022. https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2019.102022

Ebeling, J. M., Sibrell, P. L., Ogden, S., & Summerfelt, S. T. (2003). Evaluation of chemical coagulation-flocculation aids for the removal of phosphorus from recirculating aquaculture effluent. Aquacultural Engineering, 29, 23-42. https://doi.org/10.1016/S0144-8609(03)00029-3

Føre, M., Frank, K., Norton, T., Svendsen, E., Alfredsen, J. A., Dempster, T., Eguiraun, H., Watson, W., Stahl, A., Sunde, L. M., & Schellewald, C. (2018). Precision fish farming: A new framework to improve production in aquaculture. Biosystems Engineering, 173, 176-93. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2017.10.014.

Good, C., Davidson, J., Welsh, C., Brazil, B., Snekvik, K., & Summerfelt, S. (2009). The impact of water exchange rate on the health and performance of rainbow trout Oncorhynchus mykiss in water recirculation aquaculture systems. Aquaculture, 294, 80-85. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2009.05.014

Holan, A. B., Good, C., & Powell, M. D. (2020). Health management in recirculating aquaculture systems (RAS). Aquaculture Health Management. Academic Press, 281-318. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-813359-0.00009-9.

Interdonato, F. (2012). Recirculating aquaculture system (RAS) biofilters: focusing on bacterial communities’ complexity and activity (Doctoral dissertation, Università degli studi di Messina), 1-124.

Kim, E. W., & Bae, J. H. (2000). Alkalinity requirements and the possibility of simultaneous heterotrophic denitrification during sulfur-utilizing autotrophic denitrification. Water Science & Technology, 42, 233-238. https://doi.org/10.2166/wst.2000.0385.

Martins, C. I. M., Eding, E. H., Schneider, O., Rasmussen, R., Olesen, B., Plesner L., & Verreth, J. A. J. (2005). Recirculation aquaculture systems in Europe. Position Paper. Aquaculture and Fisheries WIAS.

Martins, C. I. M., Eding, E. H., & Verreth, J. A. J. (2011). The effect of recirculating aquaculture systems on the concentration of heavy metals in culture water and tissues of Nile tilapia Oreochromis niloticus. Food Chemistry, 126(3), 1001-1005. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2010.11.108.

Martins, C. I. M., Ochola, D., Ende, S. S. W., Eding, E. H., & Verreth, J. A. J. (2009). Is growth retardation present in Nile tilapia Oreochromis niloticus cultured in low water exchange recirculating aquaculture systems? Aquaculture, 298, 43-50. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2009.09.030.

Narsale, S. A., Prakash, P., Mohale, H. P., Baraiya, R., Sheikh, S., Kirtikumar, P. B., Mansukhbhai, C. R., Kadam, R. V., & Tekam, I. (2024). Precision aquaculture: A way forward for sustainable agriculture. Journal of Experimental Agriculture International, 46(5), 83-97. https://doi.org/10.9734/jeai/2024/v46i52360.

Naylor, R. L., Goldburg, R. J., Primavera, J. H., Kautsky, N., Beveridge, M. C. M., Clay, J., Folke, C., Lubchenco, J., Mooney, H., & Troell, M. (2000). Effect of aquaculture on world fish supplies. Nature, 405, 1017-1024. https://doi.org/10.1038/35016500.

Naylor, S., Brisson, J., Labelle, M. A., Drizo, A., & Comeau, Y. (2003). Treatment of freshwater fish farm effluent using constructed wetlands: The role of plants and substrate. Water Science & Technology, 48, 215-222. https://doi.org/10.2166/wst.2003.0324.

Potnis, A., Ghanekar, K., & Sinnarkar, A. (2022). Design and development of Recirculating Aquaculture System (RAS) for sustainable production and water quality research. CC BY 4.0, October 2022: 22. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-2191606/v1.

Roque d’Orbcastel E., Person-Le-Ruyet, J., Le Bayon, N., & Blancheton J. P. (2009). Comparative growth and welfare in rainbow trout reared in re-circulating and flow through rearing systems. Aquacultural Engineering, 40, 79-86.

Sauthier, N., Grasmick, A., & Blancheton, J. P. (1998). Biological denitrification applied to a marine closed aquaculture system. Water Research, 32, 1932-1938. https://doi.org/10.1016/S0043-1354(97)00406-5.

Schneider, O., Blancheton, J. P., Varadi, L., Eding, E. H., & Verreth, J. A. J. (2006). Cost price and production strategies in european recirculation systems. Linking Tradition & Technology Highest Quality for the Consumer, Firenze, Italy, WAS.

Sharrer, M. J., Rishel, K., & Summerfelt, S. (2009. Evaluation of geotextile filtration applying coagulant and flocculant amendments for aquaculture biosolids dewatering and phosphorus removal. Aquacultural Engineering, 40, 1-10. https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2008.10.001.

Vasdravanidis, C., Alvanou, M. V., Lattos, A., Papadopoulos, D. K., Chatzigeorgiou, I., Ravani, M., Liantas, G., Georgoulis, I., Feidantsis, K., Ntinas, G. K., & Giantsis, I. A. (2022). Aquaponics as a promising strategy to mitigate impacts of climate change on rainbow trout culture. Animals, 12(19), 2523. https://doi.org/10.3390/ani12192523.

Wang, C., Li, Z., Wang, T., Xu, X., Zhang, X., & Li, D. (2021). Intelligent fish farm – the future of aquaculture. Aquaculture International, 1, 1-31.https://doi.org/10.1007/s10499-021-00773-8.

Zhang, S. Y., Li G., Wu, H. B., Liu, X. G., Yao, Y. H., Tao, L., & Liu, H. (2011). An integrated recirculating aquaculture system (RAS) for land-based fish farming: The effects on water quality and fish production. Aquacultural Engineering, 45(3), 93-102. https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2011.08.001.