ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1 7
ЭКСКРЕЦИЯ АММОНИЯ 7
АЗОТНЫЙ ЦИКЛ 8
БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФИЛТР 13
АЗОТНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ 15
АКВАПОНИКА 17
ОПИСАНИЕ УЧЕБНОЙ АКВАПОННОЙ УСТАНОВКИ 23
Глава 2 27
ОБЪЕКТ АКВАКУЛЬТУРЫ: АФРИКАНСКИЙ КЛАРИЕВЫЙ СОМ 27
КОРМЛЕНИЕ СОМОВ И ПРИРОСТ БИОМАССЫ 33
ОБЪЕКТ ГИДРОПОНИКИ: САЛАТ ЛАТУК 36
ПРИРОСТ БИОМАССЫ САЛАТА 41
Глава 3 43
Эксплуатация спектрофотометра 44
МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ МАССОВОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ИОНОВ АММОНИЯ В ВОДЕ ФОТОМЕРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ С РЕАКТИВОМ НЕССЛЕРА 46
Установление градуировочной характеристики для определения концентрации нитрит-иона 46
Определение концентрации ионов аммония в пробе 49
Результаты измерений и расчёт массовой концентрации ионов аммония .... 50
МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ МАССОВОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ НИТРИТ- ИОНОВ В ВОДЕ ФОТОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ 53
Установление градуировочной характеристики для определения концентрации ионов аммония 53
Определение концентрации ионов аммония в пробе 56
Результаты измерений и расчёт массовой концентрации нитрит-ионов 57
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ И ИХ ОБРАБОТКА 59
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 65
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 67
Технология выращивания гидробионтов в установках замкнутого
водоснабжения успешно используется на протяжении десятков лет.
Ведение аквакультуры в открытых или полузамкнутых системах (например, садковое или прудовое рыбоводство) предполагает под собой ограничения в выборе объекта аквакультуры в виду невозможности контролировать условия среды, тогда как в УЗВ все параметры важные при выращивании гидробионтов (температура, количество растворенного кислорода, свет, водородный показатель и др.) контролируются человеком и значительно расширяют возможности для получения продукции гидробионтов. Особенно это ценно для регионов, климатические условия которых неблагоприятны для выращивания выбранного объекта аквакультуры в естественных водоемах или открытых прудах.
В замкнутых системах значительно облегчен процесс профилактики и лечения заболеваний гидробионтов, в совокупности с контролем параметров среды это дает еще одно преимущество установок замкнутого водоснабжения - возможность выращивать большой объёма продукции в сравнительно небольших объёмах.
УЗВ выгодны как с экономической, так и с экологической точки зрения: благодаря рециркуляции воды в системе минимизируется сброс загрязненных сточных вод.
Одним из перспективных направлений развития сельского хозяйства являются интегрированные системы.
Интегрированные системы - это системы, в которых за счёт отходов выращивания первичной продукции выращивается вторичная продукция. При этом продукция, получение которой в данной системе приоритетно называется основной.
Создание таких систем возможно на основе УЗВ - совместное выращивание гидробионтов и наземных или водных растений, называется аквапоникой. Растения в таких системах выращиваются методом гидропоники.
Гидропоника - метод выращивания растений без почвы, в воде с добавлением питательных веществ. В случае аквапоники в качестве питательных веществ выступают растворенные в воде отходы жизнедеятельности гидробионтов.
Чаще всего в качестве основной продукции в аквапонике выступают гидробионты. Реже аквапонные установки создаются в первую очередь для получения растительной продукции.
Актуальность выбранной темы обуславливается усугубляющейся с каждым годом экологической обстановкой, связанной с растущим загрязнением земельных и водных ресурсов отходами сельскохозяйственной деятельности. Население Земли непрерывно растет, в связи с чем, растут и потребности в продуктах питания. Следствием этого является увеличение объёмов производства рыбной и растительной продукции, а в месте с этим , и нагрузки на природные системы в которые попадают отходы производства, приводящие к первичному и вторичному загрязнению среды.
Цель работы: оценить эффективность биологической очистки в учебной аквапонной установке замкнутого водоснабжения с использованием аквапоники.
Для достижения цели дипломной работы были поставлены следующие задачи:
• Рассмотреть процессы биофильтрации в УЗВ с использованием технологии аквапоники.
• Выявить условия эффективного функционирования аквапонных установок.
• Оценить способность растительного фильтра извлекать из воды ионы аммония и нитрит-ионы.
• Определить способность учебной аквапонной установки обеспечить стабильный рост выбранных объектов.
Объектом исследования является учебная аквапонная установка.
Предмет исследования: процессы биологической очистки в условиях аквапонной установки замкнутого водоснабжения.
Структура дипломной работы: выпускная квалификационная работа представлена на 74 страницах и состоит из введения, 3 глав, выводов по написанной работе. Работа содержит 14 таблиц, 25 рисунков, список использованной литературы в количестве 38 источников и терминологический словарь.
В рамках данной работы в период с 10.03.22 по 17.06.22 проводился эксперимент по совместному выращиванию африканского клариевого сома (Clarias gariepinus) и салат латук (Lactuca sativa) в учебной аквапонной установке для оценки эффективности процессов биологической очистки. По итогам проведенной работы можно сделать следующие выводы:
• Биологическая очистка в аквапонике осуществляется двумя способами: в гидропонном модуле в результате всасывания корнями растений метаболических отходов жизнедеятельности рыб и в биофильтре, в ходе процессов нитрификации, осуществляемых бактериями родов Nitrosomonas и Nitrobacter.
• Эффективное функционирование аквапоники определяет соблюдение баланса, выражающиеся в равновесии между количеством рыбы, площадью для выращивания растений и объемом биофильтра (количеством бактерий), а также в создании в установке условий компромисса между требованиями к качеству и параметрам воды предъявляемыми живыми компонентами системы.
• Гидрохимические условия аквапонной установки не позволяют растениям эффективно удалять из воды аммоний и нитриты, поскольку для обеспечения аммонийного питания в воде должно содержаться достаточное количество ионов калия, кальция и магния, дефицит которых характерен для аквапонных установок. Высокое содержание в воде фосфатов способствует нитратному питанию, а аммонийное и нитритное подавляются.
• Толерантность клариевого сома к содержанию в воде токсичных соединений азота и низкие требования салата к содержанию в воде питательных веществ, обеспечили их значительный рост в учебной аквапонной установке. В условиях недостаточной биофильтрации на виды рыб, менее устойчивые к высоким концентрациям нитритов и нитратов оказывалось бы значительное токсическое действие, замедляющее их рост и угнетающее жизненно важные процессы. На рост салата латук, как листового растения не повлиял дефицит калия в системе, а высокие концентрации нитритов обеспечили значительный вегетативный рост.
