Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
Wprowadzenie do nowej, przyjaznej środowisku, hodowli ryb w systemach zamkniętego obiegu wody
An introduction to the new environmentally friendly and highly productive closed fish farming systems
An introduction to the new environmentally friendly and highly productive closed fish farming systems
Jacob Bregnballe
Jacob Bregnballe
Jacob Bregnballe
Wprowadzenie do nowej, przyjaznej środowisku, hodowli ryb w systemach zamkniętego obiegu wody
Opublikowane przez: Organizację Narodów Zjednoczonych do spraw Wyżywienia i Rolnictwa (FAO) i Międzynarodową Organizację Eurofish
Cytat obowiązkowy: Bregnballe, J. 2025. Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacy jnych. Wprowadzenie do nowej, przyjaznej środowisku hodowli ryb w syste mach zamkniętego obiegu wody. Rzym, FAO i Międzynarodowa Organizacja Eurofish.
Tytuł oryginału: Bregnballe, J. 2022. A guide to recirculation aquaculture – An introduction to the new environmentally friendly and highly productive closed fish farming systems. Rome. FAO and Eurofish International Organisation. https://doi.org/10.4060/cc2390en
The designations employed and the presentation of material in this information product do not imply the expression of any opinion whatsoever on the part of the Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) or Eurofish International Organisation concerning the legal or development status of any country, territory, city or area or of its authorities, or concerning the delimitation of its frontiers or boundaries. The mention of specific companies or products of manufacturers, whether or not these have been patented, does not imply that these have been endorsed or recommended by FAO or Eurofish International Organisation in preference to others of a similar nature that are not mentioned. For images where no references are mentioned, AKVA group is the source.
The views expressed in this information product are those of the author(s) and do not necessarily reflect the views or policies of FAO or Eurofish International Organisation.
ISBN 978-92-5-139534-9 [FAO]
ISBN 978-87-9-926015-7 [EUROFISH]
© FAO and Eurofish International Organisation, 2025
Some rights reserved. This work is made available under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 IGO licence (CC BY-NC-SA 3.0 IGO; https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/igo/legalcode).
Under the terms of this licence, this work may be copied, redistributed and adapted for non-commercial purposes, provided that the work is appropriately cited. In any use of this work, there should be no suggestion that FAO endorses any specific organization, products or services. The use of the FAO logo is not permitted. If the work is adapted, then it must be licensed under the same or equivalent Creative Commons license. If a translation of this work is created, it must include the following disclaimer along with the required citation: “This translation was not created by the Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO). FAO is not responsible for the content or accuracy of this translation. The original English edition shall be the authoritative edition.”
Disputes arising under the licence that cannot be settled amicably will be resolved by mediation and arbitration as described in Article 8 of the licence except as otherwise provided herein. The applicable mediation rules will be the mediation rules of the World Intellectual Property Organization http://www.wipo.int/amc/en/mediation/rules and any arbitration will be in accordance with the Arbitration Rules of the United Nations Commission on International Trade Law (UNCITRAL)
Third-party materials. Users wishing to reuse material from this work that is attributed to a third party, such as tables, figures or images, are responsible for determining whether permission is needed for that reuse and for obtaining permission from the copyright holder. The risk of claims resulting from infringement of any third-party-owned component in the work rests solely with the user.
Sales, rights and licensing. FAO information products are available on the FAO website (www.fao. org/publications) and can be purchased through publications-sales@fao.org. Requests for commercial use should be submitted via: www.fao.org/contact-us/licence-request. Queries regarding rights and licensing should be submitted to: copyright@fao.org.
Rozdział 1: Wprowadzenie do akwakultury w systemach recyrkulacyjnych.
Rozdział 2: System recyrkulacyjny, krok po kroku. ................................................
Rozdział
Rozdział
Rozdział
Przedmowa
Zaostrzanie restrykcji środowiskowych, mające na celu minimalizację obciążenia środowiska zanieczyszczeniami, pochodzącymi z wylęgarni i lądowych hodowli ryb w krajach północnej Europy, wymusiły szybki rozwój technologiczny, inwestycje i innowacje w dziedzinie systemów recyrkulacji wody w wielu miejscach na świecie. Hodowla ryb w systemach zamkniętych pozwala również na uzyskanie wyższej i bardziej stabilnej produkcji akwakultury z mniejszą liczbą chorób oraz lepszą kontrolą parametrów w wylęgarniach, co wpływa na rozwój produkcji ryb w takich systemach akwakultury. Ten rozwój jest mile widziany i w pełni zgodny z Kodeksem Odpowiedzialnego Rybołówstwa FAO. Niniejszy przewodnik dotyczący akwakultury w systemach zamkniętych uzupełnia prace Regionalnego Biura ds. Europy i Azji Środkowej FAO w odniesieniu do zrównoważonego środowiskowo rozwoju akwakultury. Technika recyrkulacji wody oznacza również, że wylęgarnie ryb nie muszą być już umieszczane w dziewiczych obszarach rzek. Teraz mogą być one budowane praktycznie w dowolnym miejscu, przy dostępie do źródła czystej wody wolnej od mikroorganizmów chorobotwórczych, które nie musi mieć już dużej wydajności. Dlatego też FAO z przyjemnością wsparło wydanie tego przewodnika, który mam nadzieję, że będzie inspiracją i pomoże hodowcom w coraz lepszym i coraz szerszym wdrażaniu systemów recyrkulacyjnych w przyszłości.
Haydar Fersoy
Starszy Oficer ds. Rybołówstwa i Akwakultury FAO Regionalne Biuro ds. Europy i Azji Środkowej
Już teraz akwakultura jest jednym z najszybciej rozwijających się sektorów rolno-spożywczych na świecie, i ma potencjał do dalszego wzrostu oraz zapewnienia światowej populacji zdrowych i wysokiej jakości produktów rybnych i owoców morza. Podczas gdy światowa produkcja z połowów ryb dzikich była dość stabilna przez ostatnią dekadę, osiągając 92 miliony ton w 2019 roku, produkcja akwakultury wyniosła już 85 milionów ton, co stanowi wzrost o 48 procent od 2010 roku.
Zwiększone skupienie się na zrównoważonym rozwoju, oczekiwaniach konsumentów oraz na kwestiach bezpieczeństwa żywności i zapewniania opłacalności w produkcji akwakultury, wymaga ciągłego opracowywania nowych technologii produkcyjnych. Produkcja akwakultury, jak każda inna, ma określony wpływ na środowisko, ale nowoczesne metody recyrkulacji znacznie ograniczają negatywny wpływ w porównaniu do tradycyjnych metod hodowli ryb, zwłaszcza w obiektach przepływowych. Systemy recyrkulacji oferują więc dwie natychmiastowe korzyści: opłacalność i zmniejszenie wpływu na środowisko. Niniejszy przewodnik skupia się na transformacji tradycyjnych hodowli na akwakulturę z recyrkulacją wody i doradza rybakom, na jakie pułapki należy uważać w trakcie tego procesu.
Przewodnik opiera się na doświadczeniach jednego z czołowych ekspertów w tej dziedzinie, Jacoba Bregnballe’a z Grupy AKVA. Mamy nadzieję, że przewodnik ten będzie przydatnym narzędziem dla hodowców, którzy rozważają przejście na systemy recyrkulacji.
Marco Frederiksen Dyrektor
Międzynarodowa Organizacja Eurofish
Jacob Bregnballe z Grupy AKVA pracuje z akwakulturą w systemach recyrkulacji od ponad 40 lat. Prowadzi własną hodowlę ryb w Danii od 25 lat i uczestniczył w wielu innowacjach technologicznych mających na celu poprawę systemów recyrkulacyjnych dla różnych gatunków akwakultury. Był również międzynarodowym konsultantem ds. akwakultury i posiada tytuł magistra na Uniwersytecie w Kopenhadze. Obecnie pełni funkcję Dyrektora ds. Sprzedaży w dziale obiektów lądowych Grupy AKVA, jednej z największych firm technologicznych w dziedzinie akwakultury na świecie, obejmującej wszystkie aspekty produkcji akwakultury zarówno na lądzie, jak i na morzu. Firma ma ponad 40 lat doświadczenia w projektowaniu i produkcji sadzy morskich, barek z karmą, systemów karmienia, czujników i oprogramowania dla hodowli ryb. W dziale obiektów lądowych firma oferuje kompleksowe rozwiązania dla projektów akwakultury w systemach recyrkulacyjnych.
Jacob Bregnballe AKVA group Land Based A/S Venusvej 24, 7000 Fredericia Dania
jbregnballe@akvagroup.com www.akvagroup.com
Rozdział 1: Wprowadzenie do akwakultury w systemach recyrkulacyjnych
Akwakultura w systemach recyrkulacyjnych (RAS, od ang. recirculating aquaculture systems) jest technologią hodowli ryb lub innych organizmów wodnych z zastosowaniem ponownego (wielokrotnego) wykorzystania wody w produkcji. Technologia opiera się na zastosowaniu systemu filtrów mechanicznych i biologicznych, i teoretycznie może być stosowana dla każdego gatunku hodowanego w akwakulturze: ryb, skorupiaków, mięczaków itp. Systemy recyrkulacyjne są jednak głównie wykorzystywane w hodowli ryb, a niniejszy przewodnik jest skierowany do osób pracujących właśnie przy hodowli ryb.
Stosowanie systemów akwakultury recyrkulacyjnej (RAS) szybko rozwija się, a powstające obiekty są bardzo zróżnicowane i obejmują zarówno ogromne instalacje produkujące setki ton ryb konsumpcyjnych rocznie, jak i małe zaawansowane systemy używane do produkcji materiału obsadowego lub reprodukcji i produkcji materiału zarybieniowego zagrożonych gatunków.
Recyrkulacja wody może być przeprowadzana z różną intensywnością w zależności od tego, ile wody cyrkuluje i jest ponownie wykorzystywane. Wiele systemów recyrkulacyjnych (RAS) dzisiaj, to intensywne systemy hodowli, zainstalowane w zamkniętych, izolowanych termicznie budynkach, zużywające zaledwie 300 litrów nowej wody na wyprodukowanie 1 kilograma ryb. Zużycie wody można nawet dalej zmniejszyć do zaledwie 30-40 litrów na kilogram ryb, jeśli w systemie RAS zostaną zainstalowane procesy denitryfikacji i usuwania fosforu. Inne systemy to tradycyjne hodowle na zewnątrz, które często zostały przekształcone w systemy recyrkulacyjne, i które zużywające około 3 metrów sześciennych nowej wody na kilogram wyprodukowanej ryby. Tradycyjny system przepływowy dla pstrąga, w którym woda przepływa przez hodowlę tylko raz przed wypuszczeniem, typowo
Fot. 1.1 Przykład halowego obiektu recyrkulacyjnego akwakultury
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
zużywa około 30 metrów sześciennych na kilogram wyprodukowanej ryby, to jest około 100 razy więcej wody niż typowy system RAS.
Stopień recyrkulacji można wyrazić, poprzez użycie wzoru:
(cyrkulacja wody wewnątrz obiektu/[cyrkulacja wody wewnątrz obiektu + nowy pobór wody]) x 100
Wzór, który został użyty na rys. 1.2 do obliczenia stopnia recyrkulacji pozwala porównać różne intensywności systemu, a także zestawić go z innymi sposobami pomiaru wskaźnika recyrkulacji, jak przedstawiono to w tab. 1.1.
Tab. 1.1 Porównanie stopnia recyrkulacji przy różnych poziomach intensywności oraz wyrażenie go innymi współczynnikami recyrkulacji
Rodzaj systemu Zużycie nowej wody na 1 kg wyprodukowanych ryb
Zużycie nowej wody na godzinę Zużycie nowej wody dziennie w relacji do objętości systemu
Stopień recyrkulacji przy zastosowaniu formuły
RAS z usuwaniem N i P
Powyższe kalkulacje opierają się na teoretycznym przykładzie produkcji 500 ton ryb rocznie, w systemie o objętości 4 000 m3 z czego 3 000 m3 wynosi objętość wody w basenach tuczowych; w którym pełen recykling wody następuje w ciągu godziny, przy współczynniku pokarmowym 1.0.
Z perspektywy środowiskowej, ograniczona ilość wody używanej w recyrkulacji jest oczywiście korzystna, ponieważ woda stała się ograniczonym zasobem w wielu regionach. Ponadto, ograniczone zużycie wody ułatwia i obniża koszty usuwania odchodów ryby, ponieważ ilość odprowadzonej wody jest znacznie niższa niż w tradycyjnej hodowli rybnej. Akwakultura recyrkulacyjna może zatem być uważana za najbardziej przyjazny dla środowiska sposób produkcji ryb na poziomie komercyjnie opłacalnym. Składniki odchodów pochodzących z hodowli ryb mogą być ponadto używane jako nawóz na polach uprawnych lub do produkcji biogazu.
Terminy: “zerowe zużycie wody” lub “zerowy zrzut” są czasami używane wobec akwakultury recyrkulacyjnej, jednak nie są one ścisłe. Choć technicznie możliwe jest uniknięcie odprowadzania osadów i wody z hodowli ryb, to jednak takie oczyszczanie ścieków jest bardzo kosztowną sprawą. Zaleca się więc na etapie planowania inwestycji ubieganie się o zezwolenie na odprowadzanie ścieków do środowiska w parametrach zrzutu zawiesiny i biogenów na takim poziomie, który sprawia, że projekt jest opłacalny finansowo, jednocześnie minimalizując negatywny wpływ na środowisko.
Najbardziej interesujący jest jednak fakt, że ograniczone użycie wody przynosi ogromne korzyści produkcji wewnątrz hodowli ryb. W tradycyjnej akwakulturze zależność od warunków zewnętrznych, takich jak temperatura wody w rzece, czystość wody, poziomy tlenu czy dryfujące w dół rzeki chwasty i liście blokujące kraty wlotowe, jest całkowita. W systemie recyrkulacyjnym te czynniki zewnętrzne są eliminowane całkowicie lub częściowo, w zależności od stopnia recyrkulacji i konstrukcji obiektu.
Recyrkulacja umożliwia hodowcy ryb całkowitą kontrolę wszystkich parametrów w produkcji, a umiejętności hodowcy w zakresie obsługi systemu recyrkulacji stają się równie ważne jak jego umiejętność opieki nad rybami.
Kontrolowanie parametrów takich jak temperatura wody, poziomy tlenu czy nawet światło, zapewnia stabilne i optymalne warunki dla ryb, co z kolei powoduje mniejszy stres u ryb i lepszy wzrost. Te stabilne warunki prowadzą
Temperatura
Rys. 1.3 Wybrane parametry warunkujące tempo wzrostu i dobrostan ryb pH
Światło
Przepływ wody
Tlen
Zasolenie
Gęstość obsady
Materia organiczna
Współczynnik karmienia
do stałego i przewidywalnego wzorca wzrostu, co umożliwia hodowcy dokładne przewidywanie momentu, kiedy ryby osiągną określony etap lub rozmiar. Główną zaletą tego rozwiązania jest możliwość sporządzenia precyzyjnego planu produkcji i dokładnego przewidzenia czasu, kiedy ryby będą gotowe do sprzedaży. To sprzyja ogólnemu lepszemu zarządzaniu hodowlą i zwiększa zdolność do sprzedaży ryb w konkurencyjny sposób.
Istnieje wiele innych zalet stosowania technologii recyrkulacji w akwakulturze, a niniejszy przewodnik będzie omawiał te aspekty w kolejnych rozdziałach. Jednakże, jeden istotny aspekt wymaga natychmiastowego wspomnieniato kwestia chorób. Wpływ patogenów jest znacząco ograniczony w systemie recyrkulacji, ponieważ możliwość dostania się inwazyjnych chorób ze środowiska zewnętrznego jest zminimalizowana, dzięki ograniczonemu poborowi wody. W tradycyjnej akwakulturze woda pobierana jest z rzeki, jeziora lub morza, co naturalnie zwiększa ryzyko przenoszenia chorób. Ze względu na ograniczone użycie wody w systemie recyrkulacji, woda często jest pobierana z odwiertu lub źródła, gdzie ryzyko chorób jest minimalne. Ponadto, wiele systemów RAS traktuje wodę pobraną na wejściu promieniowaniem ultrafioletowym lub ozonem, aby zabić niepożądane organizmy. W rzeczywistości wiele systemów recyrkulacji nie ma żadnych problemów z chorobami, a stosowanie leków zostaje znacznie ograniczone, co daje korzyści produkcyjne i środowiskowe. Aby osiągnąć taki poziom praktyk w hodowli, oczywiście niezwykle ważne jest, aby hodowca ryb bardzo dbał o ikrę lub
Rozdział 1: Wprowadzenie do akwakultury w systemach recyrkulacyjnych
narybek, który wchodzi na hodowlę. Wiele chorób może być przenoszonych do systemów poprzez przyjmowanie zarażonego materiału obsadowego. Najlepszym sposobem uniknięcia przenoszenia chorób w ten sposób jest nie wprowadzanie ryb z zewnątrz, a jedynie kupowanie zaoczkowanej ikry, którą można w pełni zdezynfekować wobec większości chorób.
Projektowanie kompletnego systemu recyrkulacji RAS powinno uwzględniać różne wymagania ryb w zależności od ich stadium życia i rozmiaru. Ważne jest, aby hodowla została zaprojektowana jako niezależne moduły, działające jako izolowane podsystemy, które odpowiadają konkretnym potrzebom na różnych etapach wzrostu. Rozdzielenie hodowli na różne moduły zapewnia prawidłowy rozmiar ryb w odpowiednich zbiornikach, dostępną odpowiednie możliwości karmienia, odpowiedni reżim oświetleniowy itp. Posiadanie różnych modułów nie tylko odpowiada na biologiczne potrzeby ryb i poprawia efektywność zarządzania hodowlą, ale również zwiększa bioasekurację w hodowli w trakcie produkcji i zapobiega rozprzestrzenianiu się chorób.
Akwakultura wymaga wiedzy, dobrej praktyki, wytrwałości i czasami... nerwów ze stali. Przejście z tradycyjnej hodowli ryb na recyrkulację ułatwia wiele rzeczy, jednak jednocześnie wymaga zdobycia nowych umiejętności. By stać się skutecznym operatorem tych wysoko zaawansowanych systemów akwakultury, konieczne jest przeszkolenie i edukacja; w tym celu napisano ten przewodnik.
Rys. 1.4 Nowoczesny system RAS podzielony na różne moduły, w celu zapewnienia optymalnych warunków dla ryb na różnych stadiach rozwoju i wzrostu
W systemie recyrkulacji konieczne jest ciągłe oczyszczanie wody, aby usunąć produkty odpadowe wydzielane przez ryby, oraz dodawanie tlenu, aby utrzymać ryby w odpowiednich warunkach. System recyrkulacji jest w rzeczywistości dość prosty: z odpływu zbiorników tuczowych woda przepływa przez filtr mechaniczny, a następnie przez filtr biologiczny, po czym jest odgazowywana i oczyszczana z dwutlenku węgla, następnie wraca do zbiorników rybnych. To jest podstawowa zasada recyrkulacji.
Wiele innych urządzeń i systemów może zostać dodanych, takich jak natlenianie czystym tlenem, promieniowanie ultrafioletowe (UV) lub ozonowanie, automatyczna regulacja pH, wymiana ciepła, denitryfikacja itp., w zależności od konkretnych wymagań.
Rys. 2.1 Najprostszy schematyczny systemu recyrkulacyjnego
Zbiornik
Filtracja mechaniczna Odgazowywanie
Biofiltracja
Dezynfekcja UV Natlenianie
Podstawowy system obejmuje: filtrację mechaniczną, filtrację biologiczną oraz odgazowywanie. Dalsze instalacje, takie jak natlenianie, dezynfekcja UV mogą być dodane w zależności od potrzeb.
Ryby w hodowli wymagają karmienia kilka razy dziennie. Pokarm jest spożywany i trawiony przez ryby, dostarczając energii i substancji odżywczych do wzrostu oraz innych procesów fizjologicznych. Tlen (O2) dostaje się przez skrzela, aby wytwarzać energię i rozkładać białka, co prowadzi do produkcji dwutlenku węgla (CO2) i amoniaku (NH3) jako produktów ubocznych. Niestrawiona część pokarmu jest wydalana do wody w postaci odchodów, który tworzy zawiesinę ogólną stałą
Rys. 2.2 Ryby zużywają tlen i pokarm, a woda w systemie jest zanieczyszczana odchodami, dwutlenkiem węgla i amoniakiem
(ZOS) oraz rozpuszczone substancje organiczne. Dwutlenek węgla i amoniak są wydzielane przez skrzela do wody. W ten sposób ryby zużywają tlen i pokarm, a woda w systemie jest zanieczyszczana odchodami, dwutlenkiem węgla i amoniakiem.
W systemie RAS zalecane jest stosowanie wyłącznie suchej karmy. Należy unikać karmienia rybami paszowymi w jakiejkolwiek postaci, ponieważ takie karmienie bardzo silnie zanieczyści system, a prawdopodobieństwo zakażenia chorobami jest bardzo duże. Użycie suchej, ekstrudowanej karmy jest bezpieczne i ma tą zaletę, że jest ona zaprojektowana tak, aby spełniać dokładne biologiczne potrzeby danych gatunków ryb. Sucha karma jest dostarczana w różnych rozmiarach granulek odpowiednich dla różnych rozmiarów ryb, a składniki w suchej karmie dla ryb mogą być łączone w celu opracowania specjalnych karm, np. dla narybku, tarlaków itp.
W systemie recyrkulacji wysoki wskaźnik wykorzystania karmy jest korzystny, ponieważ minimalizuje ilość wydalin, zmniejszając w ten sposób negatywny wpływ na system oczyszczania wody. W profesjonalnie zarządzanym systemie cała podana karma zostanie zjedzona, minimalizując do niemal zera ilość niespożytej karmy. Wskaźnik konwersji karmy (FCR) opisuje masę karmy potrzebną do wyprodukowania jednego kilograma ryb. Poprawa tego wskaźnika oznacza wyższe wydajności produkcji przy mniejszym wpływie na system filtracyjny. Niespożytą karmą marnujemy zasoby i pieniądze oraz obciążamy niepotrzebnie system filtracyjny. Dostępne są specjalne karmy dedykowane do stosowania w systemach recyrkulacji. Skład takich karm ma na celu maksymalne wykorzystanie białka w rybach, minimalizując wydzielanie amoniaku do wody. Korzystne jest także, jeśli odchody są stałe, a nie rozdrobnione/rozpuszczone, ponieważ większa część produktów odpadowych zostanie usunięta już na etapie filtracji mechanicznej. Stałe odchody również zmniejszają ilość drobnej zawiesiny w wodzie, co przekłada się na czystszą i klarowniejszą wodę w systemie.
Rozdział 2: System RAS, krok po kroku
Table 2.1 Typowe parametry paszy pstrągowej w systemach recyrkulacyjnych
Źródło: BioMar.
Elementy systemu recyrkulacyjnego
Zbiorniki hodowlane
Table 2.2 Różne rodzaje zbiorników mają różne właściwości i różne zalety
Właściwości zbiornika
Okrągły zbiornik
Tor wodny z zaokrągleniami typu D Tor wodny
Ocena od 1 do 5, gdzie 5 to najlepsza ocena.
Środowisko w zbiorniku do hodowli ryb musi spełniać potrzeby ryb, zarówno pod względem jakości wody, jak i projektu zbiornika. Wybór odpowiedniego projektu zbiornika, takiego jak rozmiar i kształt, głębokość wody, zdolność do samooczyszczania, itp., może mieć znaczący wpływ na wydajność hodowanej ryby.
Jeśli ryby żyją na dnie (np. turbot, sola lub inne płaskie ryby), decydująca jest potrzeba powierzchni zbiornika, a głębokość wody i prędkość przepływu wody mogą być zmniejszone. Gatunki żyjące w pelagicznej strefie, takie jak łososie, będą korzystać z większych objętości wody i wykazywać lepszą wydajność przy wyższych prędkościach przepływu wody.
W okrągłym zbiorniku - lub zbiorniku o kształcie kwadratu - woda porusza się dookoła, powodując ruch całej kolumny wody wokół centrum. Cząstki organiczne mają stosunkowo krótki czas przebywania w zbiorniku, zaledwie kilka minut, w zależności od rozmiaru zbiornika, dzięki temu wzorcowi hydraulicznemu, który zapewnia efekt samooczyszczania. Pionowy wlot z regulacją poziomą jest efektywnym sposobem kontroli przepływu w takich zbiornikach.
W torach wodnych (ang. raceways) hydraulika nie ma pozytywnego wpływu na usuwanie cząstek. Z drugiej strony, jeśli zbiornik jest odpowiednio wypełniony rybami, efekt samooczyszczania zależy bardziej od aktywności ryb niż od
Rys. 2.3 Przykład projektu zbiornika o kształcie ośmiokątnym w systemie recyrkulacji, który oszczędza miejsce, jednocześnie dając korzystne efekty hydrauliczne charakterystyczne dla zbiornika okrągłego
Źródło: AKVA group.
projektu zbiornika. Nachylenie dna zbiornika ma niewielki lub żaden wpływ na efekt samooczyszczania, ale ułatwia całkowite opróżnienie zbiornika przy jego okresowym osuszaniu.
Zbiorniki okrągłe zajmują więcej miejsca w porównaniu z torami wodnymi, co zwiększa koszty budowy. Poprzez wycinanie narożników zbiornika kwadratowego można uzyskać zbiornik o kształcie ośmiokąta, co zapewni lepsze wykorzystanie przestrzeni niż zbiorniki okrągłe, a jednocześnie osiągnięte zostaną pozytywne efekty hydrauliki charakterystyczne dla zbiorników okrągłych (patrz rys. 2.3). Warto zauważyć zauważenie, że budowa dużych zbiorników zawsze będzie faworyzować zbiorniki okrągłe, ponieważ są one najbardziej wytrzymałym i najtańszym sposobem wykonania dużego zbiornika.
Jest także dostępny rodzaj hybrydowego zbiornika, pomiędzy zbiornikiem okrągłym a korytem wodnym, nazywanym “torem wodnym z zakończeniem typu D” (patrz rys. 2.4), który łączy efekt samooczyszczania zbiornika okrągłego z efektywnym wykorzystaniem przestrzeni typowym dla koryta wodnego. Jednak w praktyce ten rodzaj zbiornika jest rzadko używany, przypuszczalnie z powodu bardziej skomplikowanego projektu i instalacji dopływów i odpływów.
Rys. 2.4 Okrągły zbiornik, tor wodny z zakończeniem typu D i klasyczny tor wodny
Wystarczający poziom tlenu jest ważny dla dobrostanu ryb i zazwyczaj jest utrzymywany na odpowiednio wysokim poziomie poprzez natlenianie wody doprowadzanej do zbiornika. Większość hodowli posiada zainstalowane systemy rozpuszczania czystego tlenu w wodzie produkcyjnej, aby zapewnić dostępność wystarczającego poziomu tlenu. Systemy te działają za pomocą komory, takiej jak stożek tlenowy, w której woda i tlen są mieszane pod ciśnieniem, aby osiągnąć wysokie nasycenie tlenu. Bezpośrednie wstrzyknięcie czystego tlenu do zbiornika za pomocą dyfuzorów jest również możliwe, ale wydajność jest niższa, a sprzęt bardziej kosztowny. Bezpośrednie wstrzyknięcie tlenu do zbiorników jest stosowane głównie w sytuacjach awaryjnych i często jest połączone z zaworem magnetycznym, który uwalnia tlen w razie braku zasilania.
Kontrola i regulacja poziomu tlenu w zbiornikach okrągłych lub podobnych jest stosunkowo łatwa, ponieważ kolumna wody jest stale mieszana, co sprawia, że zawartość tlenu jest prawie jednolita w całym zbiorniku. Oznacza to, że jest dość łatwo utrzymać pożądany poziom tlenu w zbiorniku. Czujnik tlenu umieszczony blisko odpływu ze zbiornika dostarczy dobrej informacji o dostępności tlenu. Czas, jaki potrzeba na zarejestrowanie efektu dodawania tlenu do zbiornika okrągłego, będzie stosunkowo krótki. Czujnik nie powinien być umieszczony w pobliżu miejsca, w którym wstrzykuje się czysty tlen lub w którym dodawana jest woda bogata w tlen. W torze wodnym zawartość tlenu będzie zawsze wyższa przy dopływie i niższa przy odpływie, co również powoduje, że środowisko nie jest homogeniczne. Czujnik tlenu do pomiaru zawartości tlenu w wodzie powinien zawsze być umieszczony w obszarze o najniższej zawartości tlenu, czyli w pobliżu odpływu. Ten gradient tlenu w dół koryta utrudni regulację tlenu, ponieważ opóźnienie czasowe od regulacji tlenu do momentu pomiaru przy wlocie może wynosić nawet godzinę. Sytuacja ta może powodować, że poziom tlenu będzie cały czas się zmieniać zamiast oscylować wokół wybranego poziomu. Jednak instalacja nowoczesnych systemów kontroli tlenu za pomocą algorytmów i stałych czasowych zapobiegnie tym niepożądanym fluktuacjom.
Rozdział 2: System RAS, krok po kroku
Odpływy zbiorników muszą być skonstruowane w sposób optymalny w celu usunięcia cząstek odpadów i wyposażone w kratki/sita o odpowiedniej wielkości oczek, które zapobiegają ucieczce ryb, ale przepuszczają brud. Ponadto, wyjścia zbiorników powinny być zaprojektowane w taki sposób, aby umożliwiać łatwe usunięcie martwych ryb w trakcie codziennych rutynowych prac.
Wszystkie zbiorniki powinny być wyposażone w czujnik tlenu, aby zapewnić stałą informację o dostępności tlenu i uruchomić alarm w przypadku spadku natlenienia do niebezpiecznych wartości. W sytuacjach awaryjnych powinno być możliwe bezpośrednie wstrzyknięcie tlenu do każdego zbiornika za pomocą dyfuzora umieszczonego na dnie zbiornika.
Temperatura wody jest najczęściej monitorowana za pomocą czujnika tlenu, ponieważ zazwyczaj jest on wyposażony w wbudowany czujnik temperatury. Ze względu na wysoką szybkość cyrkulacji wody w systemach RAS, temperatura wody jest mniej więcej taka sama we wszystkich zbiornikach.
Zbiorniki z rybami mogą być także wyposażone w czujnik poziomu wody, aby wskazać, czy na przykład poziomy nie są zbyt niskie. Czujniki poziomu wody są dostępne w zaawansowanych wersjach do monitorowania dokładnych poziomów wody. Urządzenia te są używane podczas manipulacji rybami w celu sortowania, szczepień lub odłowów, gdy poziom wody musi być stopniowo obniżany. Wybierany jest punkt zadanego poziomu, a system pompowy dostosuje poziom wody do wymaganego poziomu.
Rys. 2.5 Filtr bębnowy
Woda jest filtrowana przez obracający się bęben wyposażony w mikrosiatkę pokrytą materiałem filtracyjnym (o rozmiarach oczek od 20 do 100 mikronów). Źródło: CM Aqua.
po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
Filtracja mechaniczna
Filtracja mechaniczna wody wypływającej z zbiorników rybnych okazała się najbardziej praktycznym rozwiązaniem do usuwania odpadów organicznych. Obecnie prawie wszystkie przepływowe hodowle ryb stosują filtrację wody wypływającej z zbiorników za pomocą tzw. mikrosita wyposażonego w materiał filtracyjny o oczkach typowo od 20 do 100 mikronów. Bębnowy filtr jest zdecydowanie najczęściej stosowanym rodzajem mikrosita, a jego konstrukcja zapewnia delikatne usunięcie cząstek.
Zasada działania bębnowego filtra:
1. Woda do oczyszczenia wchodzi do bębna.
2. Woda jest filtrowana przez materiał bębna mikrosita. Różnica poziomów wody wewnątrz i na zewnątrz bębna stanowi siłę napędową dla filtracji.
3. Cząstki stałe zostają zatrzymane na materiale filtracyjnym i są przemieszczane do obszaru spłukiwania przez obrót bębna.
4. Woda ze spryskiwaczy spłukujących jest rozpylana z zewnątrz materiału filtracyjnego. Odrzucone odpady organiczne są wypłukiwane z materiału do pojemnika na osad.
5. Osad płynie razem z wodą pod wpływem grawitacji na zewnątrz filtra, do dalszego przetwarzania (patrz Rozdział 6).
Filtracja za pomocą mikrosita ma następujące zalety:
• Redukuje obciążenie organiczne na biofiltrze.
• Poprawia klarowność wody, ponieważ usuwa cząstki organiczne z wody.
• Ułatwia proces nitrifikacji w biofiltrze, ponieważ nie doprowadza do jego zatkania.
• Stabilizuje procesy biofiltracji.
Filtracja biologiczna
Nie cała nierozpuszczona materia organiczna jest usuwana w filtrze mechanicznym; najdrobniejsze cząstki przechodzą przez filtr razem z związkami rozpuszczonymi, w tym związkami fosforu i azotu. Fosforan jest substancją obojętną dla ryb, nie wywiera na nie szkodliwego działania, ale azot w postaci amoniaku (NH3) jest toksyczny i musi zostać przekształcony w biofiltrze w nieszkodliwy azotan. Rozkład substancji organicznej i amoniaku to proces biologiczny, prowadzony przez bakterie w biofiltrze. Bakterie heterotroficzne utleniają substancje organiczne, pobierając tlen i produkując dwutlenek węgla, amoniak i osad. Bakterie nitryfikacyjne przekształcają amoniak w azotyny (NO2-) a ostatecznie w azotany (NO3-).
Rozdział 2: System RAS, krok po kroku
Wydajność biofiltracji zależy przede wszystkim od:
• Temperatury wody w systemie, • pH w systemie.
Aby osiągnąć akceptowalną prędkość nitryfikacji, temperatura wody powinna być utrzymywana w zakresie od 10°C do 35°C (optymalnie około 30°C), a poziom pH między 7 a 8. Temperatura wody w RAS najczęściej zależy od hodowanych gatunków i nie jest dostosowywana do osiągnięcia optymalnej prędkości nitryfikacji w biofiltrze, lecz w celu zapewnienia optymalnych warunków wzrostu ryb. Regulacja pH w odniesieniu do efektywności biofiltra jest jednak ważna, ponieważ niższy poziom pH zmniejsza wydajność biofiltra. pH powinno więc być utrzymywane powyżej 7, aby osiągnąć wysoki poziom bakteryjnego procesu nitryfikacji. Z drugiej strony, zwiększenie pH spowoduje zwiększenie ilości amoniaku (NH3), co zwiększa efekt toksyczny. Celem jest więc znalezienie równowagi między tymi dwoma przeciwnymi kierunkami regulacji pH. Rekomendowany punkt regulacji mieści się między pH 7.0 a pH 7.5.
Dwa główne czynniki wpływają na pH w systemie recyrkulacji wody:
• Produkcja CO2 przez ryby i aktywność biologiczną biofiltra.
• Kwas powstający podczas procesu nitryfikacji.
CO2 jest usuwane poprzez napowietrzanie wody, w wyniku czego zachodzi odgazowanie. Ten proces można osiągnąć na kilka sposobów, jak opisano później w niniejszym rozdziale.
Proces nitryfikacji powoduje powstanie kwasu (H+), a poziom pH spada. Aby ustabilizować pH, konieczne jest dodanie zasady. W tym celu do wody musi być dodawany wapno lub wodorotlenek sodu (NaOH) lub inna zasada.
Ryby wydalają mieszaninę amoniaku i amonu (Całkowity Azot Amonowy (TAN) = jony amonowe (NH4+) + amoniak (NH3)), przy czym amoniak stanowi główną część wydzieliny. Jednak ilość amoniaku w wodzie zależy od poziomu pH, jak można zobaczyć na rys. 2.6, który przedstawia równowagę między amoniakiem (NH3) a jonami amonowymi (NH4+)
Rys. 2.6 Równowaga między amoniakiem (NH3) a amonem (NH4+) przy 20°C
Toksyczny amoniak jest nieobecny przy pH poniżej 7, ale wzrasta szybko w miarę wzrostu pH.
Rys. 2.7 Związek między zmierzonym pH a ilością dostępnego azotu amonowego (TAN) do rozkładu w biofiltrze, bazujący na toksycznej zawartości amoniaku wynoszącej 0,02 mg/L przy 15°C
Poziomy
Rozdział 2: System RAS, krok po kroku
Na ogół amoniak jest toksyczny dla ryb przy poziomach powyżej 0,02 mg/L. Rys. 2.7 przedstawia maksymalne dopuszczalne stężenie Całkowitego Azotu Amonowego (TAN) przy różnych poziomach pH, jeśli ma być zapewniony poziom poniżej 0.02 mg/L amoniaku. Niższe poziomy pH minimalizują ryzyko przekroczenia toksycznego limitu amoniaku wynoszącego 0.02 mg/L, ale hodowcom ryb zaleca się, aby osiągnąć poziom pH nie niższy niż 7, aby uzyskać wyższą wydajność biofiltra. Niestety, całkowite stężenie TAN, które jest dozwolone, zostaje znacząco zmniejszone, jak można zobaczyć na rys. 2.7. W związku z tym hodowca ryb musi wziąć pod uwagę dwa przeciwstawne wektory działania pH podczas regulowania swojego biofiltra.
Azotyny (NO2-) są tworzone w pośrednim etapie procesu nitryfikacji i są toksyczne dla ryb przy poziomach powyżej 2.0 mg/L. Jeśli ryby w zamkniętym systemie akwakultury z recyrkulacją wody (RAS) duszą się, pomimo odpowiedniego stężenia tlenu, wysokie stężenie azotynów może być przyczyną. Wysokie stężenie azotynów jest transportowane przez skrzela do krwi ryby, gdzie utrudnia pobieranie tlenu. Dodając sól do wody, nawet w ilości zaledwie 0.3‰ (ppt), można zahamować pobieranie azotynów.
Azotany (NO3-) są końcowym produktem procesu nitryfikacji i chociaż uważa się je za nieszkodliwe, wysokie poziomy (powyżej 100 mg/L) wydają się mieć negatywny wpływ na wzrost i przemianę paszy. Jeśli wymiana nowej wody w systemie jest utrzymywana na bardzo niskim poziomie, azotany będą się kumulowały do nieakceptowalnych poziomów. Jednym ze sposobów uniknięcia gromadzenia się azotanów jest zwiększenie wymiany nowej wody, dzięki czemu wysokie stężenie zostanie rozcieńczone do niższego i bezpiecznego poziomu.
Z drugiej strony, głównym celem recyrkulacji jest oszczędzanie wody, a w niektórych przypadkach oszczędność wody stanowi główny cel. W takich warunkach stężenia azotanów można zmniejszyć poprzez denitryfikację. W normalnych warunkach zużycie wody wynoszące ponad 300 litrów nowej wody na 1 kg paszy użytej w RAS jest wystarczające do rozcieńczenia stężenia azotanu. Użycie mniejszej ilości wody niż 300 litrów na 1 kg paszy sprawia, że warto rozważyć zastosowanie denitryfikacji.
Najczęściej denitryfikator jest wyposażony w nośnik biologiczny o czasie zatrzymania wynoszącym 2-4 godziny. Przepływ musi być kontrolowany, aby utrzymać stężenie tlenu na wylocie na poziomie około 1 mg/L. Jeśli tlen zostanie całkowicie zużyty, proces denitryfikacji jest mniej skuteczny, a pojawia się dodatkowe ryzyko znacznego wytwarzania siarkowodoru (H2S), który pachnie jak zgniłe jaja. Siarkowodór jest niezwykle toksyczny dla ryb i należy unikać jego pojawienia się w systemie RAS. Produkcja osadu w komorze denitryfikacyjnej może być dość wysoka, a jednostka musi być często poddawana regeneracji.
Rys. 2.8 Przykład ruchomego złoża biologicznego (po lewej) i nieruchomego złoża biologicznego (po prawej)
Ruchome złoże biologiczne może być również stosowane w kombinacji z nieruchomym łóżkiem biologicznym.
Biofiltry są zwykle konstruowane z użyciem plastikowych nośników o dużej powierzchni na metr sześcienny (m3) biofiltra. Bakterie tworzą cienką warstwę na nośnikach, zajmując tym samym niezwykle dużą powierzchnię (w porównaniu do rozmiaru nośników). Celem dobrze zaprojektowanego biofiltra jest osiągnięcie jak największej powierzchni na m3 bez zatkania biofiltra zbyt gęsto organicznymi zanieczyszczeniami w trakcie działania. W przypadku biofiltrów na stałym podłożu (fixed bed) jest zatem istotne, aby miały wysoki odsetek przestrzeni swobodnej dla przepływającej wody, a także odpowiedni przepływ przez biofiltr oraz odpowiednią procedurę płukania zwrotnego. Takie procedury płukania zwrotnego muszą być przeprowadzane w odpowiednich odstępach czasuraz w tygodniu lub miesiącu, w zależności od obciążenia i konstrukcji filtra. Do stworzenia turbulencji w filtrze i oderwania organicznych zanieczyszczeń używa się sprężonego powietrza. Podczas procedury płukania biofiltru, woda produkcyjna omija biofiltr. A brudna woda z płukania w filtra jest odprowadzana zanim biofiltr zostanie ponownie podłączony do systemu.
Wiele biofiltrów używanych obecnie w systemach recyrkulacji działa w zanurzeniu (pod wodą przez cały czas). W przypadku filtra na stałym podłożu, plastikowy nośnik jest nieruchomy. Woda przepływa przez nośnik w postaci przepływu laminarnego, aby nawiązać kontakt z filmem bakteryjnym. W przypadku filtra na ruchomym złożu, plastikowy nośnik porusza się w wodzie wewnątrz biofiltra za sprawą strumienia powietrza wytwarzanego przez pompowanie powietrza. Nie ma istotnej różnicy w wydajności obrotowej obliczonej na metr kwadratowy (m2)
Rozdział 2: System RAS, krok po kroku
(powierzchnia filtra) między filtrem na stałym podłożu a filtrem na ruchomym podłożu, ponieważ wydajność filmu bakteryjnego w obu rodzajach filtrów jest mniej więcej taka sama. W filtrze na stałym podłożu jednak usuwane są również drobne cząsteczki organiczne, ponieważ te substancje przylegają do filmu bakteryjnego. Filtr na stałym podłożu działa więc również jako jednostka mikromechanicznego oczyszczania, zwana również filtracją mikrocząstek, usuwając mikroskopijne zanieczyszczenia organiczne i pozostawiając wodę bardzo czystą. Filtr na złożu ruchomym nie wywołuje tego samego efektu, ponieważ ciągłe zamieszanie wody uniemożliwia jakiekolwiek przyleganie. Z drugiej strony, filtry na ruchomym podłożu są samoczyszczące i nie wymagają płukania zwrotnego.
Rys. 2.9 Biologiczne filtry ruchomego złoża (na górze) i filtry z nieruchomym złożem (na dole)
Doprowadzenie wody
Powietrze
Doprowadzenie wody
Odpływ wody
Odpływ wody
Powietrze
Oba rodzaje biofiltrów mogą być używane w tym samym systemie, gdzie filtr z ruchomym złożem jest wykorzystywany w celu uniknięcia konieczności płukania wstecznego, a filtr z nieruchomym złożem pozwala skorzystać z efektu usuwania mikrocząstek. W rezultacie istnieje wiele rozwiązań dotyczących ostatecznego projektu systemów biofiltracyjnych, które zależą od wielkości gospodarstwa, hodowanych gatunków, rozmiarów ryb itp.
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
Odgazowywanie i napowietrzanie
Przed powrotem wody do zbiorników ryb, muszą zostać usunięte nagromadzone gazy, aby zapewnić optymalne warunki dla ryb. Proces ten jest przeprowadzany przez napowietrzanie recyrkulowanej wody i najczęściej nazywany jest odgazowywaniem. Woda w systemie RAS zawiera podwyższone stężenia dwutlenku węgla (CO2) pochodzącego z oddychania ryb oraz z aktywności bakteryjnej w biofiltrze. Wolny azot (N2) w nadnasyceniu (powyżej 100 procent) może również występować z powodu różnych ciśnień w procesie recyrkulacji. Niekontrolowane gromadzenie się dwutlenku węgla i azotu gazowego będzie miało szkodliwy wpływ na dobrostan i wzrost ryb.
Siarkowodór (H2S) to także gaz, który musi być usunięty z wody. Jak wcześniej wspomniano, siarkowodór może być wytwarzany w warunkach beztlenowych. Jest to szczególnie ryzykowne w systemach morskich, ponieważ woda morska zawiera znacznie więcej siarczanów niż woda słodka. Jeśli siarkowodór zostanie wytworzony i rozprowadzony w systemie, ryby prawdopodobnie zginą. Dlatego też system RAS musi być zaprojektowany tak, aby unikać gromadzenia się osadu i zapobiegać powstawaniu siarkowodoru.
Odgazowywanie można osiągnąć przez napowietrzanie, przedmuchując wodę powietrzem, gdzie burzliwy kontakt między bąbelkami powietrza a wodą wypycha z niej gazy. To podwodne napowietrzanie umożliwia jednoczesne przesuwanie wody, na przykład jeśli używany jest system studni napowietrzania (patrz rys. 2.10).
Zamiast prostego napowietrzania wody, można użyć systemu kaskadowego. W
Rys. 2.10 System studni napowietrzającej wykorzystujący zasadę podnoszenia powietrzem
Powietrze podawane na dnie studni przesuwa wodę przez hodowlę. Jednocześnie woda jest napowietrzana i odgazowywana.
Rys. 2.11 Zdjęcie i rysunek filtra kaskadowego owiniętego niebieskim plastikiem w celu wyeliminowania rozbryzgiwania się wody na podłogę
Proces napowietrzania/odgazowywania nazywany jest również usuwaniem CO2 (ang. CO2-stripping).
Źródło: Billund Aquaculture, Denmark.
filtrze kaskadowym gazy są usuwane poprzez fizyczny kontakt między wodą a plastikowymi elementami umieszczonymi w kolumnie. Woda jest kierowana na górę filtra przez płytę dystrybucyjną z otworami i spłukiwana w dół przez plastikowe elementy, aby zwiększyć turbulencję i kontakt - taki proces nazywa się odgazowywaniem (ang. stripping).
Usuwanie gazów za pomocą technologii próżniowej może uzupełniać wspomniane wcześniej metody usuwania gazów. Niektóre gatunki ryb są mniej tolerancyjne na wysoki poziom CO2, a zwłaszcza małe ryby lub larwy ryb mogą być bardzo wrażliwe na przesycenie wody azotem. Odgazowywanie próżniowe jest używane do obniżenia poziomu dwutlenku węgla i azotu do niższych wartości niż te osiągane przez prostą aerację lub system kaskadowy, gdzie usunięcie gazu poniżej poziomu 100% nasycenia jest niemożliwe. Użycie próżni pozwala na obniżenie poziomu gazu poniżej 100% nasycenia. Zazwyczaj instaluje się degazer próżniowy w celu pobrania mniejszej części głównego przepływu systemu RAS, dzięki czemu woda pozbawiona gazów zostaje wymieszana z głównym przepływem, co prowadzi do ogólnego obniżenia nasycenia gazów.
Natlenianie
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
Rys. 2.12 Zastosowanie odgazowywacza próżniowego polega na wyciąganiu gazów z wody w celu osiągnięcia niższego nasycenia gazowego niż za pomocą tradycyjnej technologii odgazowywania. Odgazowywanie próżniowe jest głównie stosowane dla młodych ryb, które często są bardziej wrażliwe na przesycenie wody gazami. W wodzie przesyconej gazami ryby zapadają na tzw. chorobę bąbelkową
Proces napowietrzania wody jest pod względem fizycznym tym samym procesem co odgazowywanie lub stripping, i polega na dodaniu tlenu do wody poprzez prostą wymianę między gazami w wodzie a gazami w powietrzu. Stan równowagi tlenu w wodzie wynosi 100% nasycenia. Po przejściu przez zbiorniki z rybami, zawartość tlenu zostaje obniżona ze względu na oddychanie ryb, typowo do około 70-80% i spada dalej w biofiltrach. Proces napowietrzania tego typu wody zazwyczaj podnosi nasycenie tlenu do około 90%, a w wyjątkowych sytuacjach, do 100%. Jednakże, często preferuje się nasycenie tlenu wyższe niż 100% w wodzie dopływającej do zbiorników rybnych, aby zapewnić wystarczającą ilość tlenu dla wysokiego i stabilnego wzrostu ryb. Jeśli chcemy uzyskać poziomy nasycenia powyżej 100%, konieczne jest zastosowanie systemu z czystym tlenem (natlenianie).
Czysty tlen jest często dostarczany cysterną i przechowywany na miejscu w
Rys. 2.13 Stożki (koncentratory) do tlenu, do rozpuszczania czystego tlenu pod wysokim ciśnieniem. Na drugim zdjęciu zbliżenie na czujnik (sondę) do pomiaru nasycenia wody tlenem
Źródło: Oxyguard International.
Rozdział 2: System RAS, krok po kroku
zbiorniku w postaci ciekłego tlenu (LOX, od ang. liquid oxygen), ale może także być produkowany na miejscu w hodowli za pomocą generatora tlenu. Istnieje kilka sposobów wytwarzania przesyconej wody z zawartością tlenu dochodzącą do 200-300%. Zazwyczaj stosuje się systemy stożków (koncentratorów) do tlenu o wysokim ciśnieniu lub systemy niskiego ciśnienia, takie jak platformy tlenowe. Zasada jest taka sama: woda i czysty tlen są mieszane pod ciśnieniem, gdzie tlen jest wtłaczany do wody. W stożku do tlenu ciśnienie jest osiągane za pomocą pompy wodnej, tworząc wysokie ciśnienie, zazwyczaj około 1.4 bara w stożku. Jednak pompowanie wody pod ciśnieniem do stożka do tlenu zużywa dużo energii elektrycznej. W platformie tlenowej ciśnienie jest znacznie niższe, zazwyczaj około 0.1 bara, a woda jest po prostu pompowana przez skrzynkę, mieszając wodę z tlenem. Rozwiązanie o wysokim ciśnieniu wykorzystuje część krążącej wody w osobnym obiegu do wzbogacania tlenu, podczas gdy rozwiązanie o niskim ciśnieniu wykorzystuje całą krążącą wodę w systemie RAS.
Jakiekolwiek metody natleniania stosowane, proces powinien być kontrolowany za pomocą pomiaru tlenu. Najczęściej sonda tlenowa jest umieszczana w zbiorniku z rybami, aby przekazywać sygnał zwrotny do systemu kontroli natleniania, czy zwiększyć czy zmniejszyć ilość wtłaczanego tlenu.
Rys. 2.14 Platforma tlenowa do rozpuszczania czystego tlenu pod niskim ciśnieniem podczas pompowania wody w hodowli. System zazwyczaj zwiększa poziom rozpuszczonego tlenu nieco powyżej 100%, w zależności od przepływów i projektu systemu Źródło: FREA Aquaculture Solutions.
Promieniowanie ultrafioletowe
Potraktowanie wody promieniowaniem ultrafioletowym (UV) pozwala na jej dezynfekcję, gdyż światło o takiej długości fal uszkadza DNA organizmów żywych. W hodowli w ten sposób zwalczane są patogenne bakterie oraz inne jednokomórkowe i wielokomórkowe organizmy. Metoda ta jest stosowana w celach dezynfekcji od dziesięcioleci i nie wpływa negatywnie na ryby, ponieważ odbywa się poza obszarem produkcji ryb, w zamkniętym pomieszczeniu. Najlepszą skuteczność wysokiej radiacji UV w systemie RAS uzyskuje się przy wysokich wskaźnikach transmisji UV (UVT). Im bardziej przezroczysta woda, tym wyższa transmisja UV. Rekomenduje się wskaźnik transmisji UVT wynoszący 90% lub więcej, aby osiągnąć wysoki wskaźnik zabijania mikroorganizmów, chociaż dezynfekcja UV będzie miała również pewien efekt także przy niższych wskaźnikach UVT. Wystarczającą klarowność wody (niską mętność), wystarczającą
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
do skutecznej dezynfekcji UV uzyskamy poprzez wcześniejsze poddanie wody mikrofiltracji (filtry bębnowe) oraz biofiltracji.
Dawka UV może być wyrażana w różnych jednostkach. Jedną z najczęściej stosowanych jest milidżul na centymetr kwadratowy (mJ/cm2). Aby zniszczyć większość rodzajów bakterii patogennych względem ryb, wymagana będzie dawka do 20 mJ/cm2 przy 90% skuteczności likwidacji. Niszczenie najczęściej występujących w systemie RAS grzybów chorobotwórczych (z rodzaju Saprolegnia), będzie wymagać 40 mJ/cm2, jeśli grzyby znajdują się w wodzie jako strzępki lub zarodniki (zoospory), i aż 230 mJ/ cm2, jeśli są w stadium grzyba (plechy). Aby zabić pasożyty, takie jak Ich, Trichodina lub Costia, wymagane będą dawki nawet powyżej 300 mJ/cm2.
Generator UV używany w hodowli musi działać pod wodą, aby uzyskać maksymalną skuteczność. Lampy umieszczone poza wodą będą miały niewielki lub żaden efekt ze względu na odbicie światła od powierzchni wody. Należy zachować wysoką ostrożność, aby zapewnić, że żadne światło UV nie pada bezpośrednio na ludzi.
Rys. 2.15 Zamknięte i otwarte systemy promieniowania UV
Do instalacji w zamkniętym systemie rurociągu i odpowiednio w otwartym systemie kanałowym. Źrodło: ULTRAAQUA
Ozon
Użycie ozonu (O3) w hodowli ryb spotyka się z krytyką, ponieważ nadmierna dawka może powodować poważne obrażenia ryb. W hodowlach umieszczonych w budynkach, ozon może także być szkodliwy dla ludzi pracujących w tej strefie, ponieważ mogą oni wdychać zbyt dużo ozonu. Dlatego właściwe dawkowanie i monitorowanie stężenia ozonu, wraz z odpowiednim projektem i właściwą wentylacją, są kluczowe dla osiągnięcia pozytywnego i bezpiecznego efektu.
Ozonowanie jest skuteczną metodą niszczenia niechcianych organizmów poprzez silne utlenianie substancji organicznych i organizmów żywych. W technologii ozonowania, mikrocząsteczki są rozkładane na struktury molekularne, które później
Rozdział 2: System RAS, krok po kroku
łączą się ponownie i tworzą większe cząsteczki - jest to forma koagulacji. Te większe cząsteczki są następnie zatrzymywane w systemach filtracyjnych, zamiast przechodzić przez nie jako mikroskopijne cząstki. Ta technologia jest również nazywana klarowaniem wody, ponieważ poprawia przejrzystość wody i zmniejsza zawieszone substancje stałe i bakterie osadzające się na powierzchni. Jest to szczególnie odpowiednie dla systemów inkubacyjnych i systemów narybku, w których małe ryby są wrażliwe na mikroskopijne cząstki i bakterie w wodzie. Ten rodzaj poprawy jakości wody staje się również coraz bardziej popularny w systemach hodowli dojrzałych ryb. Rys. 2.16 Generator ozonu
Źródło: Wedeco/Xylem
Regulacja pH
Proces nitryfikacji w biofiltrze powoduje produkcję kwasu, co powoduje stopniowe obniżanie poziomu pH. Aby utrzymać stabilne pH w systemie RAS, do wody musi być dodana substancja zasadowa. W większości systemów RAS, pH mieści się w zakresie od 6.5 do 7.5, często balansując wokół pH 7.0, ponieważ wyższe pH od tego średniego wartości będzie sprzyjać procesowi nitryfikacji w biofiltrze, a niższe pH ułatwi usuwanie CO2 w degazerach. Najczęściej do regulacji pH używa się wodorotlenku sodu (NaOH), nazywanego również ługiem lub sodą kaustyczną. Alternatywnie można użyć wodorotlenku wapnia (Ca(OH)2), powszechnie znanego jako wapno gaszone. Jeśli używa się wapna gaszonego, należy zainstalować stację mieszania, aby uzyskać wodę wapienną, która może być dodawana za pomocą automatycznego systemu dawkowania regulowanego przez miernik pH z impulsami zwrotnymi do pompy dawkującej. Także wodorotlenek sodu może być nabywany w postaci roztworu w zbiornikach paletowych, co ułatwia jego logistykę i stosowanie (ponieważ nie ma potrzeby instalacji stacji mieszania). Wapno i soda kaustyczna są substancjami silnie alkalicznymi, które mogą poważnie poparzyć oczy i skórę, przypadku niewłaściwego użytkowania.
Rys. 2.17 Pompa dozująca do regulacji pH poprzez ustalanie dawki NaOH. Pompa może być podłączona do czujnika pH w celu w pełni automatycznej regulacji poziomu pH
W związku z tym konieczne jest zachowanie środków ostrożności, a podczas używania jakichkolwiek kwasów i zasad należy nosić okulary ochronne i rękawice.
Alkaliczność a twardość wody
Alkaliczność i twardość wody są często mylone ze względu na pewne podobieństwa, które dzielą, np. oba parametry są mierzone w mg/L węglanu wapnia (CaCO3), stąd pomiar zasadowości i twardości w próbce wody czasami może być prawie identyczne. Jednak twardość wyraża sumę jonów metali w wodzie, podczas gdy alkaliczność jest miarą zdolności buforowej pH lub zdolności do neutralizacji kwasu.
W niektórych regionach woda używana w systemach RAS jest bardzo twarda (> 300 mg/L), co powoduje problemy z zakamienianiem się zaworów, rur i wymienników ciepła. W innych regionach woda jest bardzo miękka (0-75 mg/L) i musi być zmineralizowana podczas używania w systemach RAS, ponieważ niska alkaliczność może wpływać na stabilność pH, tempo nitryfikacji i efektywność usuwania CO2. Twardość w systemach RAS powinna wynosić od 70 do 200 mg/L CaCO3, aby hodowca ryb miał wystarczającą i bezpieczną kontrolę nad wodą. Twardość można zwiększyć i kontrolować przez dodawanie wapnia do systemu za pomocą np. wodorowęglanu sodu (NaHCO3), znanego jako soda oczyszczona, lub wodorotlenku wapnia (Ca(OH)2), znanego jako wapno gaszone.
Warto wspomnieć, że nitryfikacja dokonująca się w biofiltrze zużywa alkaliczność, a konkretnie 7 g alkaliczności jest zużywane na każdy gram amoniaku przekształconego w azotany. W przeciwieństwie do tego, proces denitryfikacji produkuje około 3.5 g wapnia w postaci CaCO3 na każdy gram azotanu przekształconego w gaz azotowy (N2).
Usuwając CO2 w degazerach, także zużywa się alkaliczność, ponieważ węgiel jest ciągle usuwany z systemu w tym procesie.
Rys. 2.18 Skuteczne i bezpieczne obchodzenie się z chemikaliami do regulacji pH jest kluczowe dla efektywnej działalności w hodowli. Zalecane jest zastosowanie rozwiązania umożliwiającego bezpyłowe opróżnianie worków z dużymi ilościami substancji zasadowych, takimi jak wapno gaszone, soda oczyszczona lub soda kaustyczna źródło: Tekfa A/S.
Staranne monitorowanie i dostosowywanie odczynu oraz buforowanie zasadowości jest ważne, aby utrzymać stabilne środowisko wodne. Niektórzy zarządcy systemów hodowli RAS preferują stosowanie wodorotlenku wapnia (Ca(OH)2) do regulacji pH i buforowania alkaliczności, używając jednej i tej samej substancji chemicznej, podczas gdy inni wolą używać wodorotlenku sodu (NaOH) do regulacji pH i dodawać wodorowęglan sodu (NaHCO3) lub wodorotlenek wapnia jako bufor alkaliczności, jeśli jest to konieczne.
Regulacja temperatury wody
Utrzymywanie optymalnej temperatury wody w systemie hodowli jest bardzo ważne, ponieważ tempo wzrostu ryb jest bezpośrednio związane z temperaturą wody. Regulacja ilości wody dopływającej jest stosunkowo prostym sposobem dostosowywania temperatury z dnia na dzień. Jednak systemy grzewcze i chłodzące stały się coraz bardziej popularne w użyciu. Wewnątrz zamkniętego (halowego) systemu recyrkulacji ciepło będzie stopniowo narastać, ponieważ energia w postaci ciepła jest uwalniana z metabolizmu ryb i aktywności bakteryjnej w biofiltrze. Ciepło powstaje także w wyniku tarcia w pompach i używaniu innych urządzeń elektrycznych. Dlatego zbyt wysoka temperatura wody jest częstszym problemem w intensywnym systemie recyrkulacji niż zbyt niska temperatura.
Projektowanie i wymiarowanie systemu grzewczego / chłodzącego zależy od lokalnych warunków pogodowych, a przede wszystkim od minimalnej i maksymalnej temperatury powietrza oraz wilgotności. Dodatkowo warto zbadać,
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
czy istnieją lokalne zasoby w postaci ciepła odpadowego, energii geotermalnej, chłodnej wody morskiej lub wody gruntowej, które można wykorzystać. Użycie takich źródeł, jeśli to możliwe, może znacznie obniżyć koszty procesu grzewczego / chłodzącego. Jeśli takie zasoby nie są dostępne, konieczne będzie użycie chłodnic, pomp ciepła lub kotłów.
W wielu przypadkach poszukiwania rozwiązania chłodzącego kończą się instalacją typowej chłodnicy powietrze-woda, która używa energii elektrycznej do produkcji zimnej wody dla RAS. Chłodnica dostarcza chłodną wodę do wymiennika ciepła podłączonego do obiegu RAS.
W chłodniejszych klimatach ogrzewanie wody RAS może być konieczne, zwłaszcza w systemach rozpoczynających działanie z małą masą ryb, produkujących niewielką ilość energii metabolicznej. Ciepło dla RAS może być produkowane za pomocą kotła olejowego lub gazowego podłączonego do wymiennika ciepła, aby podgrzać krążącą wodę. Pompy ciepła są przyjaznym dla środowiska alternatywnym rozwiązaniem grzewczym, te pompy mogą wykorzystywać energię do ogrzewania za pomocą zasobu wody lub powietrza otoczenia.
Innym sposobem obniżenia kosztów ogrzewania może być odzyskiwanie energii z wody wypływającej z RAS za pomocą wymiennika ciepła. Energia jest przekazywana do zimnej przychodzącej wody dopływającej. Osiąga się to, przepuszczając obie strumienie przez wymiennik ciepła, gdzie ciepła woda wypływająca podgrzewa zimną wodę dopływającą, bez mieszania obu strumieni.
Rys. 2.19 Schemat regulacji wody w systemie RAS
Odwracalna chłodnica/nagrzewnica powietrze-woda jest podłączona do wymiennika ciepła, który przenosi ciepło lub chłód do wody procesowej w systemie RAS. Dodatkowo, wymiennik ciepła może być podłączony do wody wypływającej, aby odzyskać ciepło lub chłód i przekazać je do wody napływającej
Rozdział 2: System RAS, krok po kroku
Pompy
Różne rodzaje pomp stosuje się do wymuszenia obiegu wody w systemie. Pompowanie zazwyczaj wymaga znacznej ilości energii elektrycznej. Dlatego niskie wysokości podnoszenia oraz efektywne i poprawnie zainstalowane pompy są ważne, aby utrzymać koszty eksploatacji na minimum.
Podnoszenie wody powinno najlepiej wystąpić tylko raz w systemie, dzięki czemu woda spływa grawitacyjnie przez cały system z powrotem do studni pompowej. Pompy powinny być umieszczone po filtracji mechanicznej, aby uniknąć rozbijania zawiesiny pochodzącej ze zbiorników z rybami. Najczęściej pompy umieszcza się przed lub po obszarze biofiltracji i odgazowywania, aby zbudować ciśnienie przed wprowadzeniem wody do zbiorników rybnych.
Obliczenie całkowitej wysokości podnoszenia do pompowania jest sumą rzeczywistej wysokości podnoszenia i strat ciśnienia w przewodach, zakrętach przewodów i innych elementach. Nazywa się to również wysokością dynamiczną. Jeśli woda jest pompowana przez zanurzony biofiltr, przed spływem przez odgazowywacz, trzeba także uwzględnić ciśnienie pochodzące z biofiltra. Szczegóły dotyczące mechaniki płynów i pomp wykraczają poza zakres tego przewodnika.
Rys. 2.20 Pompy podnoszące typu KPL do efektywnego podnoszenia dużych ilości wody
Wysokość podnoszenia
NB, NBE, NK, NKE
Fig. 3 Performance range, KPL
3. Performance range
Objętość podnoszonej wody
Pompy podnoszące często są używane do pompowania głównego przepływu w systemie recyrkulacji. Poprawny wybór pompy ma duże znaczenie, aby utrzymać niskie koszty eksploatacyjne. Sterowanie częstotliwością stanowi opcję umożliwiającą regulację dokładnego przepływu wymaganego w zależności od produkcji ryb. H oznacza wysokość podnoszenia, a Q to objętość uniesionej wody. Źródło: Grundfos.
NB, 2-pole
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
NB, NBE, NK, NKE 3
Rys. 2.21 Pompy odśrodkowe typu NB do pompowania wody w przypadku potrzeby dużego ciśnienia lub znacznych wysokości podnoszenia.
Wysokość podnoszenia
NB, 4-pole
Typ NB, 4-biegunowy.
NB, NBE, NK, NKE 3
Objętość podnoszonej wody
NB, 6-pole
Zakres pomp odśrodkowych jest szeroki, dlatego te pompy są także skutecznie wykorzystywane do pompowania przy niższych wysokościach podnoszenia. Pompy odśrodkowe często są używane w systemach recyrkulacji do pompowania przepływów wtórnych, takich jak przepływy przez systemy UV oraz do generowania wysokiego ciśnienia w stożkach tlenowych. H oznacza wysokość podnoszenia, a Q to objętość uniesionej wody.
Źródło: Grundfos.
Obecnie całkowita wysokość podnoszenia w wielu intensywnych systemach recyrkulacji wynosi około 2-3 metry. Dlatego też stosowanie pomp niskociśnieniowych, jako najbardziej wydajnego typu, jest powszechne - w obiegu głównym.
Rys. 2.22 Przykład suchego ustawienia dla głównej pompy wodnej. Źródło: Lykkegaard
Rozdział 2: System RAS, krok po kroku
Jednak proces rozpuszczania czystego tlenu w wodzie procesowej często wymaga pomp odśrodkowych, ponieważ to właśnie te pompy generują wymagane duże ciśnienie w stożku tlenowym. W niektórych systemach, gdzie wysokość podnoszenia dla głównego przepływu jest bardzo niska, woda jest napędzana bez użycia pomp, a zamiast tego do studni napowietrzających jest dostarczane powietrze. W tych systemach proces odgazowywania i ruchu wody odbywa się w jednym procesie, co umożliwia niskie wysokości podnoszenia. Taki sposób odgazowywania i ruchu wody w jednym procesie niekoniecznie jest jednak bardziej wydajny niż oddzielne pompowanie wody i oddzielne odgazowywanie wody, ponieważ efektywność każdego z tych procesów zazwyczaj jest projektowana i optymalizowana osobno, na ogół bardzo skutecznie.
Monitoring, kontrola i alarmy
Intensywna hodowla ryb wymaga ciągłego monitorowania i kontroli produkcji, aby zachować optymalne warunki dla ryb przez cały czas. Awarie techniczne mogą łatwo prowadzić do znacznych strat. Dlatego alarmy są kluczowymi instalacjami mającymi na celu zabezpieczenie działania.
W wielu nowoczesnych hodowlach centralny system kontroli może monitorować i kontrolować poziomy tlenu, temperaturę, pH, poziom wody oraz funkcje pomp. Jeśli którykolwiek z parametrów wykracza poza pożądane wartości histerezy, określony proces start/stop rozwiąże problem. Jeśli problem nie zostanie rozwiązany automatycznie, uruchomiony zostanie alarm. Automatyczne karmienie może również być zintegrowaną częścią centralnego systemu
Rys. 2.23 Zasada działania sondy tlenowej (OxyGuard) polega na jej kalibracji na powietrzu przed opuszczeniem jej do wody w celu dokonywania pomiarów online zawartości tlenu w wodzie (po lewej stronie)
Typowe biurko współczesnego hodowcy ryb, gdzie nadzór może być skomputeryzowany przy użyciu dużej liczby punktów pomiarowych oraz kontrolek alarmowych (po prawej).
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
kontroli. Pozwala to na precyzyjne zsynchronizowanie czasu karmienia z wyższą dawką tlenu, ponieważ konsumpcja tlenu wzrasta podczas karmienia. W mniej zaawansowanych systemach monitorowanie i kontrola nie jest w pełni automatyczna, co wymaga ręcznych regulacji przez personel.
Niezależnie od stopnia automatyzacji, żaden system nie będzie działać bez nadzoru personelu pracującego w hodowli. Dlatego system kontroli musi być wyposażony w system alarmowy, który powiadomi personel, jeśli zbliża się większa awaria. Zaleca się czas reakcji poniżej 20 minut, nawet w sytuacjach, gdy zainstalowane są automatyczne systemy zapasowe.
Systemy awaryjne
Wykorzystanie czystego tlenu jako zapasu jest najważniejszą środkiem ostrożności w zakresie bezpieczeństwa. Instalacja jest prosta i składa się ze zbiornika na czysty tlen oraz systemu dystrybucji z dyfuzorami zamontowanymi we wszystkich zbiornikach. Jeśli dostawa prądu zostanie przerwana, zawór magnetyczny się otwiera, a sprężony tlen dostaje się do każdego zbiornika, utrzymując ryby przy życiu. Przepływ kierowany do dyfuzorów powinien być wcześniej wyregulowany, aby tlen w zbiorniku magazynowym w sytuacji awaryjnej starczył na tyle długo, aby awarię można było naprawić na czas.
Dla zabezpieczenia dostawy prądu elektrycznego, konieczny jest generator prądu napędzany paliwem. Bardzo istotne jest szybkie uruchomienie głównych pomp, ponieważ amoniak wydalany przez ryby będzie gromadził się do toksycznych poziomów, gdy woda nie krąży przez biofiltr. Dlatego ważne jest, aby doprowadzić przepływ wody do działania w ciągu około godziny.
Rys. 2.24 Zbiornik ciekłego tlenu (LOX) oraz awaryjny generator elektryczny napędzany olejem napędowym (diesel)
Rozdział 2: System RAS, krok po kroku
Pobór wody
Woda używana do recyrkulacji powinna być zdezynfekowana przed wprowadzeniem do systemu, aby uniknąć wszelkiego rodzaju chorób i ich rozprzestrzeniania się. Jeśli choroba dostanie się do systemu RAS, proces recyrkulacji będzie rozprzestrzeniał ją do wszystkich zbiorników, często skutkując katastrofalnym wzrostem śmiertelności ryb. Choroba może być najczęściej leczona, ale z dużym prawdopodobieństwem, że nadal będzie obecna w systemie, z potencjałem do późniejszego wybuchu epidemii. Jedynym sposobem, aby całkowicie pozbyć się choroby, będzie usunięcie wszystkich ryb i zdezynfekowanie całego systemu przed ponownym zasiedleniem.
Z tych samych powodów woda pobierana ze źródła lub studni jest preferowana nad wodą pochodzącą z rzeki, jeziora lub morza, gdzie ryzyko występowania chorób jest znacznie większe. Większość wody z podziemnych źródeł jest wolna od chorób, a także łatwiej jest ją poddać obróbce, ponieważ zazwyczaj jest przejrzysta i może być skutecznie zdezynfekowana za pomocą promieniowania ultrafioletowego (UV). Woda pochodząca z rzek, jezior lub morza będzie wymagała dokładniejszych procesów oczyszczania i dezynfekcji, ponieważ jest zazwyczaj zabrudzona i zawiera materiał organiczny oraz inne substancje. Wykorzystanie filtracji mechanicznej i/lub filtracji piaskowej, a następnie oczyszczania za pomocą UV i/lub ozonu, to typowe sposoby zapewnienia czystej i zdezynfekowanej wody w systemie RAS.
Rys. 2.25 Przykład dezynfekcji wody pobieranej na potrzeby obróbki przed użyciem w systemie RAS
Woda jest filtrowana w mechanicznym filtrze po lewej stronie przed ozonowaniem w komorze na środku. Woda przechodzi przez dwa systemy UV i ostatecznie trafia do czarnego zbiornika.
System recyrkulacji jest kosztownym przedsięwzięciem pod względem budowy i eksploatacji. Na wszystkich rynkach rybnych istnieje konkurencja, a produkcja musi być efektywna, aby osiągnąć zysk. Wybór odpowiednich gatunków do produkcji i skonstruowanie efektywnego systemu ma więc najwyższe znaczenie. W gruncie rzeczy celem jest sprzedawanie ryb po wysokiej cenie i jednocześnie utrzymanie kosztów produkcji na możliwie najniższym poziomie.
Temperatura wody to jeden z najważniejszych parametrów przy ocenie wykonalności hodowli ryb. Powód tego jest taki, że ryby są zwierzętami zimnokrwistymi Oznacza to, że ryby mają tę samą temperaturę ciała co temperatura wody, w której pływają. Ryby nie regulują swojej temperatury ciała tak jak świnie, krowy czy inne zwierzęta ciepłokrwiste.
Różne gatunki ryb mają różne optymalne temperatury wzrostu. Ryby żyjące w klimacie umiarkowanym, takie jak pstrąg i łosoś, osiągają optymalne wskaźniki wzrostu w okolicach 15-20°C, podczas gdy ryby żyjące w strefach tropikalnych, takie jak tilapia i sum afrykański, osiągają optymalne wskaźniki wzrostu w okolicach 30°C. Ryby mają również górne i dolne graniczne temperatury
Rys. 3.1 Przykład wskaźnika wzrostu u łososia atlantyckiego przy 8°C i przy 14°C w zależności od rozmiaru ryby.
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
śmiertelne, więc hodowca musi zadbać, aby utrzymywać hodowane ryby w tych granicach, w przeciwnym razie ryby umrą.
Koszty osiągania i utrzymywania optymalnej temperatury wody przez cały rok w systemie recyrkulacji to dobrze wydane pieniądze. Utrzymywanie ryb w optymalnych warunkach hodowlanych pozwoli uzyskać znacznie wyższą szybkość wzrostu w porównaniu do często nieoptymalnych warunków w naturze. Ponadto ważne jest zauważenie, że wszystkie zalety czystej wody, wystarczającego poziomu tlenu itp. w systemie recyrkulacji mają pozytywny wpływ na wskaźnik przeżycia, zdrowie ryb, itp., co w końcu przekłada się na produkt wysokiej jakości.
Tempo wzrostu ryb zależy od ich rozmiaru. Przy danej temperaturze, mniejsze ryby mają wyższe wskaźniki wzrostu niż większe ryby. Oznacza to, że małe ryby przybiorą więcej wagi w tym samym okresie czasu niż duże ryby - patrz rys. 3.1.
Małe ryby również lepiej wykorzystują pokarm niż duże ryby (tj. mają niższy wskaźnik konwersji paszy (FCR) i są więc bardziej wydajne niż większe ryby - patrz Rysunek 3.2). Szybszy wzrost i efektywniejsze wykorzystanie paszy będą oczywiście miały pozytywny wpływ na koszty produkcji, ponieważ są one obniżane, gdy są obliczane na kilogram wyprodukowanej ryby. Niemniej jednak produkcja małych ryb to tylko jeden krok w całym procesie produkcji aż do uzyskania ryb gotowych do sprzedaży. Oczywiście nie wszystkie ryby hodowane w akwakulturze mogą być małymi rybami, dlatego potencjał hodowli małych ryb jest ograniczony. Niemniej jednak, gdy omawia się, jakie gatunki ryb hodować w systemach recyrkulacji, przede wszystkim będą to małe ryby. Warto zainwestować w produkcję narybku, ponieważ uzyskuje się większą wartość za wydane pieniądze, hodując małe ryby. Dobrym przykładem jest sektor łososiowy, gdzie hodowla w sadzach polega na wprowadzeniu małych łososi (smoltów) do sadzy na morzu, aby hodować ryby do rozmiaru rynkowego (około 5 kg). Wielkość smoltów, które były wprowadzane, wynosiła kiedyś około 100 g, ale obecnie smolty są często produkowane w rozmiarach 400 g - lub więcej - aby w pełni wykorzystać potencjał wzrostu w systemie RAS.
Hodowla dużych ryb w systemach recyrkulacji, zwana również tuczem, czy dalszą hodowlą, jest ogólnie droższą produkcją na kilogram niż hodowla małych ryb. Chociaż większe ryby zużywają mniej tlenu na kilogram wzrostu, zużywają więcej paszy ze względu na swoją niską zdolność wykorzystania substancji odżywczych. Pasza stanowi zdecydowanie najwyższy koszt operacyjny w akwakulturze. Dlatego pasza jest najważniejszym czynnikiem kosztotwórczym do monitorowania i kontrolowania.
Im większe ryby, tym wolniej rosną i tym mniej efektywnie wykorzystują pokarm w porównaniu do małych ryb, jednocześnie zajmując bardzo dużą część objętości systemu. Liczba ryb może być taka sama jak w przypadku małych ryb, ale teraz ryby są znacznie większe i wymagają więcej przestrzeni w zbiornikach, tlenu i paszy. Hodowla dużych ryb w porównaniu do małych ryb staje się kwestią
Rys. 3.2 Przykład współczynnika konwersji paszy (FCR) u łososia atlantyckiego w systemie RAS w zależności od wagi ryby przy 14°C. 1,6 1,4 1,2 1,0
utrzymania dużej biomasy wolno rosnących ryb w systemie przez długi czas, zanim będą gotowe do odłowu. Dlatego koszty inwestycji oraz koszty bieżące są znacznie większe przy hodowli ryb o rozmiarze rynkowym.
W porównaniu do innych hodowanych zwierząt, takich jak świnie, bydło i kurczaki, w hodowli ryb istnieje duża różnorodność gatunków. Rynek trzody chlewnej, bydła lub kurczaków nie jest zdywersyfikowany w ten sam sposób jak ryby. Konsumenci nie pytają o różne gatunki świń, bydła czy kurczaków, pytają tylko o różne kawałki mięsa lub różne rozmiary kawałków. Jeśli chodzi o ryby, wybór gatunków jest szeroki, i wielu konsumentów jest przyzwyczajonych do wyboru spośród dużej gamy różnych ryb, co sprawia, że wiele różnych gatunków ryb jest interesujących dla każdego hodowcy ryb. W ciągu ostatnich kilku dziesięcioleci do akwakultury wprowadzono kilkaset gatunków wodnych. Tempo udomowienia gatunków wodnych jest znacznie szybsze niż udomowienia roślin i innych zwierząt.
Patrząc na światową wielkość produkcji ryb hodowlanych, nie widać tejże różnorodności. Z rys. 3.3 wynika, że wśród gatunków ryb chrzęstnoszkieletowych, karpie, tilapie i inne gatunki słodkowodne stanowią 47 procent hodowanych ryb. Łosoś i pstrąg stanowią następną największą grupę hodowlanych ryb chrzęstnoszkieletowych, ale ta kategoria składa się tylko z dwóch gatunków. Reszta, pod kategorią “inne”, stanowi około dziesięciu gatunków. Dlatego trzeba zdawać sobie sprawę, że chociaż jest wiele gatunków, które można hodować, tylko nieliczne z nich odnoszą rzeczywiste sukcesy na skalę światową. Jednak to nie oznacza, że wszystkie próby wprowadzenia nowych gatunków ryb do akwakultury były nieudane. Należy po prostu zdawać sobie sprawę, że światowy potencjał produkcji nowych gatunków ryb jest ograniczony, a sukcesy i porażki w hodowli tych gatunków zależą w dużym stopniu od warunków rynkowych.
Rys. 3.3 Struktura światowej produkcji hodowli ryb i owoców morza w 2018 roku
Źródło: FAO
Produkowanie niewielkiej ilości prestiżowego gatunku ryb może być opłacalne, ponieważ przynosi wysoką cenę. Niemniej jednak, ponieważ rynek dla prestiżowych gatunków jest ograniczony, cena może szybko spaść, jeśli produkcja i dostępność produktu wzrastają. Bycie pierwszym i jedynym na rynku z nowym gatunkiem w akwakulturze może być bardzo opłacalne. Z drugiej strony jest to również ryzykowny biznes o dużym stopniu niepewności zarówno w produkcji, jak i w rozwoju rynku.
Przy wprowadzaniu nowych gatunków do akwakultury należy również pamiętać, że wprowadzamy dzikie gatunki z natury. Te gatunki są odławiane i rozmnażane w akwakulturze, aby sprawdzić, czy dobrze się rozwijają i nadają się do udomowienia. Istnieje wiele czynników, które wpłyną na sukces udomowienia, takich jak zachowanie (behawior), wydajność wzrostu, zmienność genetyczna, wskaźnik konwersji paszy, wskaźnik przeżycia, wczesne dojrzewanie i podatność na choroby. Dlatego bardzo prawdopodobne jest, że wyniki ryb pochodzących z natury nie odpowiadają oczekiwaniom hodowcy ryb. Ponadto wirusy z ryb dzikich mogą zostać wprowadzone do hodowli, a uaktywnić się nawet po kilku latach, co będzie bardzo depresyjnym doświadczeniem dla hodowcy.
Podanie ogólnych zaleceń dotyczących doboru gatunków do hodowli w systemach recyrkulacyjnych nie jest łatwym zadaniem. Wiele czynników wpływa na sukces w biznesie hodowli ryb. Na przykład lokalne koszty budowy, koszty i stabilność dostaw energii elektrycznej, dostępność wykwalifikowanego personelu, itp.
Rozdział 3: Gatunki ryb w systemach recyrkulacyjnych
Niemniej jednak przed dyskusją o czymkolwiek innym, należy zadać dwa ważne pytania: Czy rozważany gatunek ryb ma zdolność do dobrego funkcjonowania w systemie recyrkulacyjnym, i po drugie, czy istnieje rynek dla tego gatunku, który osiągnie cenę wystarczająco wysoką i w wystarczająco dużych ilościach, aby projekt stał się opłacalny?
Pierwsze pytanie można odpowiedzieć stosunkowo prostym sposobem. Z biologicznego punktu widzenia każdy rodzaj ryb hodowany z powodzeniem w tradycyjnej akwakulturze można równie łatwo hodować w recyrkulacji. Jak wspomniano wcześniej, środowisko wewnątrz obiegu w hodowli rybnej może być dostosowane do dokładnych potrzeb hodowanego gatunku. Technologia recyrkulacji sama w sobie nie jest przeszkodą dla wprowadzenia nowego gatunku. Ryby będą rosły równie dobrze, a często nawet lepiej, w systemie recyrkulacyjnym. Czy będą się zachowywać dobrze z punktu widzenia ekonomicznego, jest bardziej niepewne, ponieważ zależy to od warunków rynkowych, inwestycji, kosztów produkcji i zdolności gatunku do szybkiego wzrostu. Hodowla ryb o ogólnie niskich wskaźnikach wzrostu, takich jak gatunki ekstremalnie zimnowodne, utrudnia uzyskanie rocznego wyniku uzasadniającego inwestycję w obiekty.
Czy warunki rynkowe są korzystne dla danego gatunku hodowanego w systemie recyrkulacyjnym zależy w dużej mierze od konkurencji innych producentów. Nie jest to ograniczone do lokalnych producentów; handel rybami to globalny biznes, a konkurencja jest globalna. Pstrąg hodowany w Polsce musi konkurować z wietnamską pangą lub łososiem z hodowli w Norwegii, ponieważ ryby są łatwo dystrybuowane na całym świecie przy stosunkowo niskich kosztach.
Zawsze zalecano stosowanie systemów recyrkulacji do produkcji drogich gatunków ryb, ponieważ wysoka cena sprzedaży pozostawia pole do podwyższenia kosztów produkcji. Z drugiej strony istnieje tendencja do stosowania systemów recyrkulacyjnych również do gatunków ryb o niższych cenach, takich jak porcyjne pstrągi, tilapia czy sum afrykański.
Duński koncept farm pstrąga w systemach recyrkulacyjnych jest dobrym przykładem technologii recyrkulacji wchodzącej w stosunkowo niski segment cenowy, jakim jak produkcja pstrągów porcyjnych. Niemniej jednak, aby być konkurencyjnym, konieczne jest, aby takie systemy produkcyjne były ogromne; działały w ilościach od 1000 ton wzwyż. W branży łososiowej obecnie istnieje bardzo duże zainteresowanie rozwojem ogromnych lądowych hodowli łososiowych o produkcji rocznej około 10 000 ton jako alternatywy dla tradycyjnej technologii hodowli w marikulturze. Większość tych projektów lądowych opiera się na technologii RAS, nie tylko w celu oszczędzania wody i ograniczenia zrzutu ścieków, ale także w celu przeniesienia produkcji blisko konsumentów. Systemy produkcji łososi w RAS, w pobliżu dużych miast, dostarczą świeże ryby i zaoszczędzą emisji CO2 w stosunku do przywozu świeżych łososi z zagranicy.
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
Prawidłowy dobór konkretnych gatunków ryb w systemach recyrkulacyjnych zależy od wielu różnych czynników, takich jak opłacalność, troska o środowisko i dopasowanie biologiczne. W poniższych tabelach gatunki ryb zostały pogrupowane w różne kategorie w zależności od komercyjnej wykonalności ich hodowli w systemie recyrkulacji.
Warto wspomnieć, że dla małych ryb zawsze zaleca się stosowanie systemu recyrkulacji, ponieważ małe ryby rosną szybciej i dlatego szczególnie nadają się do kontrolowanego środowiska, dopóki nie osiągną rozmiaru do dalszego wzrostu.
Dobra wydajność biologiczna i akceptowalne warunki rynkowe sprawiają, że następujące gatunki ryb są interesujące pod względem produkcji na rynek w akwakulturze w systemie recyrkulacji:
Gatunek Obecny stan
Palia (Salvelinus alpinus) 14°C
Mały łosoś atlantycki (smolty) (Salmo salar)
14°C
Węgorz (Anguilla anguilla)
24°C
Graniki (Epinephelus spp.)
28°C
Pstrąg tęczowy (Oncorhynchus mykiss) 16°C
Palia lub jej hybrydy z pstrągiem potokowym mają długą już historię osiągania dobrych wyników w akwakulturze w zimnowodnej.
Młode łososie nazywane są smoltami. Są one hodowane w wodzie słodkiej, zanim zostaną przeniesione do wody słonej, gdzie odbywa się ich dalsza hodowla. Smolty są z powodzeniem hodowane w systemach recyrkulacyjnych.
Udowodniono udaną hodowlę w obiektach recyrkulacyjnych. Nie można ich jednak rozmnażać w niewoli. Konieczne jest łowienie dzikich młodocianych osobników (montee). To gatunek zagrożony i należy rozważyć, czy hodowla jest etycznie uzasadniona.
Ryby morskie hodowane głównie w Azji. Wiele różnych gatunków graników. Wymagają wiedzy w zakresie rozrodu i hodowli larw. Proces dalszego rozwoju jest stosunkowo prosty.
Łatwy w hodowli. Obieg zamknięty w wodzie słodkiej szeroko stosowany od odchowu narybku po ryby handlowe. Większe pstrągi mogą być również hodowane w systemach recyrkulacyjnych, zarówno w wodzie słodkiej, jak i słonej.
Sprzedawane na określonych rynkach po uczciwych lub dobrych cenach.
Rynek na smolty łososia zazwyczaj jest bardzo dobry.
Popyt na nie stale rośnie, a rynek na większe smolty również się rozwija.
Niektórzy nabywcy mogą odmówić zakupu ze względu na status gatunku zagrożonego.
Sprzedawane głównie na lokalnych rynkach po dobrych cenach w regionach, gdzie produkcja pochodzi od wielu małych producentów.
Relatywnie duża konkurencja na większości rynków. Produkty muszą być zróżnicowane.
Dorada i labraks (Dicentrarchus labrax / Sparus aurata) 24°C
Jesiotry (Acipenser spp.)
22°C
Turbot (Scophthalmus maximus) 17°C
Krewetka biała (Penaeus vannamei) 30°C
Seriola lalanda (Seriola lalandi) 22°C
Ryby marikultury w rozwiniętym sektorze hodowli sadzowej. Fazy larwalne wymagają dobrych umiejętności hodowlanych. Udowodniono, że dobrze rosną w obiektach z recyrkulacją wody.
Grupa słodkowodnych ryb wielu gatunków, stosunkowo łatwa do hodowli. Wymagane umiejętności w różnych fazach biologicznych. Hodowla w systemach recyrkulacyjnych jest coraz popularniejsza.
Wymagane są dobre umiejętności w zarządzaniu stadami tarlaków i wylęgarnictwem.
Bardzo dobrze rośnie w systemach recyrkulacyjnych.
Najczęstszy gatunek krewetek w akwakulturze. Hodowla w systemach recyrkulacyjnych odniosła sukces. Technologia produkcji rozwija się.
Seriola lalanda to gatunek morski, który udowodnił swoją wysoką produktywność zarówno w hodowli sadzowej, jak i w systemach RAS.
Zazwyczaj trudne warunki na rynku, ale w niektórych lokalnych obszarach można uzyskać dobre ceny za świeże ryby.
Sprzyjające warunki rynkowe dla mięsa. Biznes z kawiorem wydaje się rozwijać w górnych segmentach rynku.
Ogólnie trudne warunki na międzynarodowym rynku. Ceny na lokalnych rynkach mogą być wyższe.
Ceny krewetek są ogólnie dobre i wysokie w porównaniu do cen ryb.
Dobre ceny na rynku. Sprzedawane na określonych rynkach.
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
Niskie ceny na rynku sprawiają, że następujące gatunki ryb są trudne do opłacalnej produkcji w akwakulturze w systemie recyrkulacji, a odpowiednio duże wysiłki w zakresie marketingu i sprzedaży są kluczowe:
Gatunek Obecny stan
Sum afrykański [stawada, klarias] (Clarias gariepinus)
28°C
Barramundi (Lates calcarifer)
28°C
Karp (Cyprinus carpio)
26°C
Panga (Pangasius bocourti)
28°C
Okoń
(Perca fluviatilis) 17°C
Tilapia (Oreochromis niloticus)
28°C
Sieja (Coregonus lavaretus) 15°C
Jest to słodkowodna ryba, która jest bardzo łatwa w hodowli. Jest to wytrzymała i szybko rosnąca ryba, która świetnie radzi sobie w systemach recyrkulacyjnych. Produkcja musi być bardzo efektywna pod względem kosztów, jeśli hodowla ma być opłacalna.
Nazywana także azjatyckim okoniem morskim. Żyje zarówno w słodkiej, jak i słonej wodzie. Wymaga wiedzy w zakresie rozwoju larw. Relatywnie prosta w hodowli.
Wszystkie gatunki karpia będą rosnąć bardzo dobrze w systemach akwakultury o obiegu zamkniętym. Głównym wyzwaniem jest utrzymanie minimalnych kosztów produkcji.
Ten sum jest hodowany w dużych stawach ziemnych głównie w Wietnamie. Imponująca zdolność do przetrwania i wzrostu w warunkach suboptymalnych.
Świetnie rosnący w recyrkulatach gatunek ryby słodkowodnej, choć rzadko spotykanych w obiektach RAS.
Średnie lub niskie ceny. Większość ryb jest sprzedawana w niskich formach przetworzenia na lokalnych rynkach. Wymagany jest silny wysiłek marketingowy.
Sprzedawany głównie na lokalnych rynkach po uczciwych cenach. Oczekuje się, że rynek międzynarodowy będzie rosnąć w miarę wzrostu globalnego marketingu.
Karpie są uważane za gatunek o niskiej cenie na większości rynków, ale mogą osiągnąć wyższe ceny na niektórych rynkach podczas świąt.
Produkt niskiego segmentu na światowym rynku rybnym; opłacalny tylko przy bardzo niskich kosztach produkcji.
Ograniczony rynek z wahającymi się cenami.
Jedna z dominujących ryb akwakultury, która jest odporna i szybko rośnie. Koszty produkcji muszą być minimalizowane, aby pozostać konkurencyjnym.
Koregonidy to grupa słodkowodnych ryb, które można hodować w akwakulturze i w systemach recyrkulacyjnych
Sprzedawane na światowym rynku po niskich do umiarkowanych cenach. Lokalnie może osiągać wyższe ceny.
Ceny są stosunkowo niskie ze względu na silną konkurencję ze strony ryb z połowów dzikich.
Bardzo trudno jest hodować te ryby w skali komercyjnie opłacalnej w akwakulturze w systemie recyrkulacji lub ogólnie w akwakulturze, ponieważ jest to albo trudne do zarządzania biologicznie, albo/i z powodu trudnych warunków rynkowych:
Dorsz atlantycki (Gadus morhua)
12°C
Łosoś atlantycki, duży (Salmo salar) 14°C
Tuńczyk błękitnopłetwy (Thunnus thynnus) 24°C
Kobia (Rachycentron canadum)
28°C
Złocica europejska, sola lemon (Microstomus kitt) 17°C
Sandacz (Sander lucioperca) 20°C
Hodowla narybku okazała się być skuteczna w zamkniętych systemach recyrkulacyjnych. Hodowla większych dorszy wymaga dalszego rozwoju i nie jest zbyt odpowiednia do systemów recyrkulacyjnych.
Większy łosoś jest tradycyjnie hodowany w sadzach morskich, aby osiągnąć rozmiar rynkowy wynoszący 5 kg lub więcej. Hodowla w ogromnych systemach na lądzie przy użyciu recyrkulacji rozwija się jednak szybko.
Tucz dzikich ryb jest obecnie jedyną opłacalną technologią hodowli. Kontrola pełnego cyklu na poziomie komercyjnym w akwakulturze nadal jest w fazie rozwoju.
Relatywnie nowy gatunek ryb morskich hodowanych w akwakulturze, charakteryzujący się dobrą jakością mięsa. Upowszechniona hodowla w sadzach. Wydajność wydaje się rosnąć, choć nadal istnieją przeszkody w hodowli.
Nie jest to jeszcze w pełni rozwinięty nowy gatunek w akwakulturze ze względu na różne przeszkody, takie jak genetyka, biologia, żywienie, itp.
Ceny wahają się, ponieważ rynek jest silnie uzależniony od połowów ryb dzikich.
Globalny rynek jest zdominowany przez norweską produkcję i marketing. Obserwuje się wzrost zainteresowania produktami certyfikowanymi.
Może osiągnąć bardzo wysokie ceny na burzliwym światowym rynku tuńczyka.
Rynek nie jest dobrze rozwinięty, a ryba jest nieznana w większości rynków.
Produkt wysokiej jakości osiągający stabilne i wysokie ceny.
Słodkowodna ryba trudna do hodowli. Stadium larwalne stanowi problem, natomiast faza hodowli wydaje się nieco łatwiejsza. Istnieje tylko kilka udanych systemów recyrkulacji dla okonia.
Dobre, uczciwe ceny. Oczekuje się, że popyt będzie rosnąć w miarę spadku zasobów ryb dzikich i zwiększania się konsumpcji.
Koncepcja budowy hodowli ryb w układzie recyrkulacyjnym często opiera się na bardzo zróżnicowanych poglądach na to, co jest ważne i interesujące. Ludzie mają niestety tendencję do skupiania się na rzeczach, które już znają lub na rzeczach, które uważają za najbardziej ekscytujące, a w procesie planowania zapominają o innych ważnych aspektach projektu.
Przed rozpoczęciem projektu należy uwzględnić pięć głównych kwestii:
• Ceny sprzedaży i rynek dla danej ryby
• Wybór miejsca, w tym uzyskanie licencji od władz
• Projekt systemu i technologia produkcji
• Zespół pracowniczy, w tym zaangażowany kierownik
• Finansowanie całego projektu aż do funkcjonującego przedsiębiorstwa.
Ceny zbytu i rynek
Pierwszą rzeczą jest ustalenie, czy ryby można sprzedać po akceptowalnych cenach i w wystarczających ilościach. Dlatego ważne jest przeprowadzenie właściwej analizy rynku przed podjęciem dalszych kroków. Błędem jest bazowanie na cenach detalicznych ryb i elementów z ryb. Ceny detaliczne ryb bardzo różnią się od ceny, jaką otrzymasz jako producent. Droga ryb z hodowli na półkę w supermarkecie to skomplikowany proces, obejmujący: transport ryb żywych, ubój, wstępne i właściwe przetwórstwo, pakowaniem i transport do sklepów. Koszty tych operacji są znaczące i należy je uwzględnić we wszystkich obliczeniach. Supermarket oraz pośrednicy wezmą swoją część zysku, a współczynnik konwersji wagi ryby całej do wagi produktu (np. filetu) będzie miał kluczowe znaczenie dla ceny zbytu, którą otrzymasz jako hodowla.
Wybór lokalizacji i uzyskanie pozwoleń
Wybór odpowiedniego miejsca jest niezwykle ważny. Choć technologia recyrkulacji oszczędza wodę, zapotrzebowanie na wodę w akwakulturze jest oczywiste. Woda głębinowa i gruntowa są zdecydowanie najbardziej preferowanymi źródłami wody ze względu na jej czystość i stosunkowo niską temperaturę. Woda pobierana bezpośrednio z rzek, jezior lub morza nie jest zalecana, chyba że jest dokładnie oczyszczona, aby uniknąć chorób. Jeśli używana jest woda morska, najczęściej zaleca się budowę filtrów piaskowych lub wykorzystanie słonych wód artezyjskich.
Rys. 4.1 Przepływ od pomysłu projektu do gotowego produktu
Idea i wstępny projekt
Projekt wykonawczy
Biznesplan
Wybór miejsca jest również związany ze skomplikowanym i często długotrwałym procesem starania się o zgody od władz lokalnych, regionalnych lub krajowych na budowę hodowli ryb. Zbyt często niedoszacowuje się, jak długo i jak trudno jest uzyskać zgodę na odprowadzanie ścieków (wody poprodukcyjnej) z hodowli ryb. Chociaż woda odpadowa jest dokładnie oczyszczana i usuwane są wszystkie cząstki, to zawsze budzi obawy administracji. Warto zaplanować więc etap wstępnego projektu, aby odpowiednio wcześniej można było zwrócić się do administracji o uzyskanie zezwoleń pozwolenia na budowę i pozwolenie wodno-prawne na pobór i odprowadzanie wody (co zazwyczaj poprzedzone jest przygotowaniem raportu oddziaływania na środowisko).
Projekt systemu i technologia
Wielu hodowców ma tendencję do projektowania i budowania systemów samodzielnie, co z pozoru jest zrozumiałe, ponieważ chcą obniżyć koszty i włączyć własne pomysły. Historycznie jednak wiele systemów RAS było niedopasowanych do rzeczywistych wymagań, na przykład dotyczących tlenu, przepływu wody i przestrzeni do hodowli określonej ilości ryb. Zrozumienie biologicznych potrzeb ryb i zrozumienie skali potrzebnej do przetwarzania produktów odpadowych w procesie recyrkulacji często było pomijane, co skutkowało niewłaściwym wymiarowaniem i niedopasowaniem systemów. Takie projekty są niefortunne, nie tylko dla właściciela, ale także dla reputacji całej branży. Najlepszym podejściem jest zatrudnienie profesjonalnego dostawcy systemu, aby omówić pomysły na projekt i technologię oraz znaleźć optymalne rozwiązanie dla budowy hodowli we współpracy. Hodowca powinien poświęcić swój czas na prowadzenie i optymalizację operacji w hodowli rybnej, zamiast zaangażowania się w szczegółowe techniczne rozwiązania i prace projektowe. Współpraca między hodowcą a dostawcą technologii jest cenna dla sukcesu rozwoju projektu, ale podział obowiązków musi być jasny. Dostawcy systemów najczęściej pracują w bardzo systematyczny sposób, prowadząc projekt od podstawowego projektu do budowy, a następnie do uruchomienia hodowli. Niektórzy dostawcy systemów nawet wspierają codzienne zarządzanie hodowlą
Rozdział 4: Planowanie i wdrożenie projektu
i procedury operacyjne, aby zapewnić właściwe przekazanie swojej wiedzy i długoterminowy sukces.
Znalezienie wykwalifikowanych pracowników jest kluczowe dla zapewnienia profesjonalnego zarządzania hodowlą przez cały rok, włącznie z weekendami i nocami. Bardzo ważne jest znalezienie kierownika operacyjnego hodowli, który jest w pełni zaangażowany w pracę i pragnie osiągnąć sukces tak samo jak właściciele. Ryby to istoty żywe i wymagają ścisłego zarządzania, aby rosły w zdrowym i odpowiednim środowisku. Błędy lub złe zarządzanie będą miały natychmiastowy ogromny negatywny wpływ na dobrostan ryb i produkcję. W miarę jak akwakultura rozwija się i staje się bardziej profesjonalna, potrzeba pozyskania dobrze wykształconych pracowników staje się oczywista. Szkolenie i edukacja stają się coraz ważniejszą częścią nowoczesnej akwakultury.
Wymaganie finansowania całego projektu jest często niedoszacowane. Koszty kapitałowe są bardzo wysokie podczas budowy i uruchamiania nowej fermy ryb, zwłaszcza gdy mamy do czynienia z technologią RAS. Inwestorzy także wydają się zapominać, że hodowla ryb do osiągnięcia rozmiaru rynkowego wymaga cierpliwości. Czas od rozpoczęcia budowy do uzyskania pierwszych wpływów z sprzedaży ryb wynosi od dwóch do czterech lat, w zależności od wielkości projektu i długości cyklu produkcyjnego. Aby rozpocząć przepływ gotówki możliwie wcześnie, zaleca się zarybianie większej liczby ryb do systemu we wczesnej fazie i sprzedaż tych nadmiernych ilości ryb w mniejszym rozmiarze w pierwszym roku, dopóki logistyka produkcji nie osiągnie planowanego dziennego wyniku wolumenów i rozmiarów. Inną istotną kwestią jest uwzględnienie wszystkich kosztów podczas szacowania całkowitego zapotrzebowania na inwestycje i kapitał obrotowy oraz dostęp do awaryjnej puli środków finansowych na nieoczekiwane awarie lub potrzeby. W systemie recyrkulacji technologia i funkcjonowanie biologiczne są ze sobą wzajemnie powiązane. Oznacza to, że jeśli któreś z rozwiązań technologicznych nie zostało zainstalowane lub jest niedostateczne lub nie działa, funkcjonowanie systemu biologicznego będzie znacząco cierpiało. W rezultacie wpłynie to na dobrostan i wydajność wzrostu ryb, co spowoduje niższą jakość ryb i niższy wynik niż planowany. Innymi słowy, w rybactwie nie można oszczędzać na drodze do sukcesu.
Aby uzyskać systematyczny przegląd całego projektu, powinien zostać opracowany plan biznesowy. Wykracza to poza zakres tego przewodnika, aby omawiać szczegóły dotyczące pisania planu biznesowego lub przeprowadzania badania rynku. Szczegółowe informacje na te tematy należy szukać gdzie indziej. Niemniej jednak, w celu zaprowadzenia przyszłego inwestora na właściwą ścieżkę w zakładaniu projektu hodowli ryb, przedstawiono wstępny plan biznesowy oraz przykłady budżetów i obliczeń finansowych.
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
Wprowadzenie do rozpoczęcia działalności gospodarczej oraz przykłady planów biznesowych są dostępne online poprzez prosty wyszukiwacz lub za pośrednictwem zasobów takich jak: www.bplans.com
Rysunek 4.2 Główne punkty planu biznesowego (zmodyfikowane; na podstawie Palo Alto Software Ltd.)
1. Streszczenie
Cel, misja i klucze do sukcesu
2. O firmie
Forma własności firmy, partnerzy
3. Produkty
Analiza produktów
4. Podsumowanie analizy otoczenia rynkowego
Jak jest segmentacja na rynku?
Jaki będzie docelowy rynek?
Czego potrzebuje rynek?
Konkurenci?
5. Strategia i podsumowanie wdrożenia
Przewaga konkurencyjna, strategia sprzedaży, prognoza sprzedaży
6. Podsumowanie zarządzania
Plan kadrowy i struktura firmy
7. Plan finansowy:
Ważne założenia
Analiza progu rentowności
Prognoza zysku i strat
Przepływ gotówki i bilans
Rozdział 4: Planowanie i wdrożenie projektu
Podsumowanie dotyczące budżetów wymaganych w planie biznesowym, obejmuje:
• Budżet inwestycyjny (CAPEX) (Koszty kapitałowe, całkowite koszty kapitałowe)
• Budżet wydatków operacyjnych (OPEX) (Wydatki operacyjne, prowadzenie działalności)
• Budżet gotówkowy (Płynność finansowa, działalność biznesowa w toku)
Zawsze zaleca się skonsultowanie się z profesjonalnym księgowym, aby sporządzić dokładne budżety w celu uwzględnienia wszystkich wydatków. Dokładnie udokumentowany budżet jest również niezbędny, aby przekonać inwestorów, uzyskać kredyt bankowy i starać się o dofinansowanie ze środków publicznych.
Planowanie produkcji
Ważne jest również dokładne zaplanowanie biologicznej produkcji ryb i staranne wkomponowanie tego planu w budżety. Plan produkcji jest podstawowym narzędziem do obliczenia, ile ton ryb będzie gotowych do odłowu w określonym czasie. Hodowca najczęściej obsadzi hodowlę kilkoma partiami ikry lub narybku w ciągu roku, aby zapewnić możliwość równomiernych odłowów ryb handlowych do sprzedaży przez cały rok. Ryby zostaną podzielone na różne klasy rozmiarów w miarę wzrostu do ostatecznego rozmiaru. Plan produkcji opiera się na wydajności wzrostu badanych ryb i może być opisany jako krzywa wzrostu.
Rys. 4.3 Oczekiwana krzywa wzrostu łososia atlantyckiego hodowanego w systemie RAS przy 14°C
Waga (g)
Dni od rozpoczęcia karmienia
Krzywa opiera się na danych z tabel żywieniowych i jest opracowana na podstawie doświadczeń hodowców łososia w systemach RAS.
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
Plan produkcji powinien być rewidowany w trakcie produkcji, ponieważ hodowane ryby najczęściej zachowują się lepiej − lub gorzej − w praktyce niż planowano. Opracowanie planu produkcji polega przede wszystkim na obliczaniu wzrostu stada ryb, zwykle z miesiąca na miesiąc. Niemniej jednak doświadczenie praktyczne i dyskusje z innymi hodowcami powinny zostać wzięte pod uwagę przy finalizacji planu.
Dostępne są różne programy komputerowe do obliczania i planowania produkcji. Wszystkie one opierają się na obliczeniach opartych na stopie wzrostu w procentach dziennie ryb. Tempo wzrostu zależy od gatunku ryb, rozmiaru ryb i temperatury wody. Różne gatunki ryb mają różne optymalne temperatury hodowlane zależne od ich naturalnego siedliska, a mniejsze ryby mają wyższe tempo wzrostu niż większe ryby.
Spożycie paszy i wskaźnik konwersji paszy (FCR) są oczywiście integralną częścią tych obliczeń. Sposób podejścia do planu produkcji polega na uzyskaniu tabeli żywienia dla badanych ryb. Takie tabele są dostępne u producentów pasz, a uwzględniają one gatunek ryb, rozmiar ryb i temperaturę wody (patrz rys. 4.3).
Tab. 4.1 Przykład zalecanego tempa karmienia dla różnych rozmiarów jesiotra podawanych jako procent masy ryby przy różnych temperaturach wody
Karmienie powinno być dostosowane do strategii produkcji i warunków hodowli, podobnie jak wybór rodzaju paszy. Karmienie zgodnie z zalecanym poziomem pozwoli osiągnąć najlepszy wskaźnik konwersji paszy (FCR), co pozwoli zaoszczędzić koszty paszy i zmniejszyć wydzielanie. Zwiększenie ilości podawanej paszy może zwiększyć wzrost kosztem poprzez wyższy FCR. Źródło: BioMar.
Podzielenie ilości karmienia przez wskaźnik konwersji paszy (FCR) da ci tempo wzrostu ryb. Wzrost masy z dnia na dzień można następnie obliczyć, używając obliczeń procentowych wyrażonych jako:
Kn = K0(1+r)n
Rozdział 4: Planowanie i wdrożenie projektu
gdzie “n” to liczba dni, “K0” to masa ryby w dniu 0, “Kn” to masa ryby w “n”-tym dniu, a “r” to wskaźnik wzrostu. Ryba o masie 100 g, rosnąca o 1,2 procenta dziennie, po 28 dniach będzie ważyć:
K28 dni = K100 g (1+0.012)28 dni = 100 (1.012)28 = 139.7 g
Bez względu na rozmiar lub liczbę ryb, to równanie można wykorzystać do obliczania wzrostu stada ryb, tworzenia precyzyjnego planu produkcji oraz uwzględnienia momentu sortowania ryb i dzielenia biomasy na więcej zbiorników. Należy również pamiętać o odjęciu strat w biomasie podczas opracowywania planu produkcji. Zaleca się dokonywanie obliczeń na podstawie miesiąca oraz uwzględnienie współczynnika śmiertelności wynoszącego około 1 procent na miesiąc w zależności od doświadczenia. Miesiąc nie powinien być obliczany jako 30 pełnych dni, ponieważ zazwyczaj występują dni w miesiącu, w których ryby nie są karmione z powodu procedur zarządczych, dlatego w powyższym przykładzie użyto 28 dni.
Koszty inwestycyjne
Koszty inwestycyjne silnie zależą od budowy instalacji recyrkulacyjnej, która z kolei zależy od kraju i lokalnych warunków w obszarze budowy. Przykład budżetu inwestycyjnego z przybliżonymi wartościami procentowymi przedstawiono w tab. 4.2. Zakup ziemi nie jest tu jednak uwzględniony.
Tab. 4.2 Przykład budżetu inwestycyjnego dla pełnego systemu halowego RAS z przybliżonymi kwotami wyrażonymi w procentach. Koszty dystrybucji będą się różnić w zależności od rodzaju systemu, gatunku ryb i lokalizacji.
Prace budowlane: zagospodarowanie terenu, budynki, prace betoniarskie i budowlane, główna instalacja rur, prace elektryczne, chodniki 46%
RAS: Projekt i wyposażenie, transport i instalacja 33%
Zbiorniki na ryby, włącznie z wlotami i wylotami 12%
Systemy karmienia i oświetlenia 2%
Ogrzewanie, chłodzenie, wentylacja 3%
Postępowanie z rybami, ich transport, sortowanie, odłowy, włączając w to orurowanie 3%
Wyposażenie operacyjne 1%
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
Koszty są również w dużym stopniu uzależnione od tego, czy system hodowli ma obejmować wszystkie etapy rozwoju ryb czy tylko fazę tuczu, oraz czy system ma być zainstalowany wewnątrz budynku czy nie. Takie decyzje zależą od warunków klimatycznych, gatunku ryb, celu produkcji itp. Oczywiste jest, że im wyższa jest stopa recyrkulacji, tym większa potrzeba instalowania systemu wewnątrz budynku.
Dla kompletnych, halowych hodowli RAS, obejmujących wszystkie udogodnienia, takie jak wylęgarnictwo, systemy odchowu narybku, wyposażenie w systemy karmienia, sortowania, systemu uzdatniania wody na poborze i oczyszczanie ścieków, koszty inwestycji łącznie (CAPEX) wyniosą między 12.00 a 20.00 euro (lub więcej) za 1 kg rocznej produkcji obiektu.
Rys. 4.4 Przykład podziału kosztów dla pojedynczego obiektu w systemie RAS dla pstrąga porcyjnego (2 000 ton/rok), produkowanego od narybku do 300–500 g
Pasza (bez pigmentów)
Amortyzacja
Sprzedaż
Materiał obsadowy
Energia
Administracja
Tlen
Konserwacja, ubezpieczenia
Środki chemiczne
Całkowity koszt produkcji na jeden kilogram żywej ryby wynosi trochę ponad 2 EUR za kg.
Im większy jest docelowy rozmiar ryb hodowlanych, tym wyższy koszt inwestycji, ponieważ hodowla większych ryb wymaga większej przestrzeni systemu i zbiorników, aby wyprodukować ten sam tonaż w porównaniu do mniejszych ryb. Dlatego też systemy do produkcji dużych ryb, takich jak łososie o masie 4-5 kg, będą na górnym końcu skali, kosztując około 20 EUR za kg wyprodukowany w ciągu roku, uwzględniając cały kompletny system. Natomiast na drugim końcu skali, kompletny projekt RAS do produkcji pstrąga porcyjnego będzie mniej kosztowny, ponieważ efektywność produkcji na
4: Planowanie i wdrożenie projektu
jednostkę objętości zbiornika będzie znacznie wyższa ze względu na wysoką szybkość wzrostu mniejszych ryb.
Najniższe inwestycje będą potrzebne w modułach hodowli ryb na zewnątrz, produkujące ryby o małym rozmiarze handlowym w mniej zaawansowanych systemach recyrkulacji używanych tylko do końcowego etapu wzrostu, np. tilapii, sumów afrykańskich lub pstrąga. Szacowany koszt inwestycji w takie proste moduły wzrostu RAS, bez uwzględniania kosztów budynków, uzdatniania wody itp., przeznaczone tylko do hodowli ryb od etapu narybku do rozmiaru nadającego się do sprzedaży, wynosi około 6 EUR za 1 kg rocznej produkcji, gdy jest zaprojektowany na 1000 ton lub więcej.
Ekonomia skali musi być uwzględniana przy zaangażowaniu się w nowoczesną hodowlę ryb. Tworząc budżety, można zauważyć, że budowa większej farmy zmniejszy koszty inwestycyjne i koszty operacyjne w przeliczeniu na 1 kg wyprodukowanej ryby w porównaniu do zakładania mniejszej hodowli. Ogólnie projekty RAS dla ryb o rozmiarze rynkowym oscylują w zakresie od około 500 ton do 10 000 ton produkcji rocznie. Mniejsze projekty dotyczą zwykle bardziej wartościowych ryb, takich jak sandacz lub turbot, a większe projekty dotyczą ryb o niższej cenie, takich jak tilapia i sum afrykański. Wyjątkiem od tej reguły są duże RAS na lądzie, gdzie hodowane są łososie, choć ceny rynkowe są stosunkowo dobre. Jednakże jest to także związane z faktem, że te RAS hodują duże, wolno rosnące ryby w porównaniu do mniejszych i szybciej rosnących ryb, takich jak sumy czy tilapie.
Jeśli chodzi o zakup ziemi, powierzchnia recyrkulacyjnej instalacji zależy również od gatunku ryb i intensywności produkcji. Ogólnie rzecz biorąc, powierzchnia recyrkulacyjnego obiektu wynosi około 1 000 m2 na 100 ton ryb. Im większa całkowita produkcja, tym mniejszy obszar potrzebny na wyprodukowanie 100 ton, ponieważ zbiorniki są większe i mogą być budowane głębiej. Dlatego też hodowla dużych ryb, o rocznej produkcji 1 000 ton będzie wymagać tylko około 7 000 m2. Często więcej ziemi będzie potrzebne na procesy dodatkowe, takie jak pobór wody, oczyszczanie wody, załadunek ryb, drogi itp.
Jak wynika z przykładu na rys. 4.4, interesujące jest, że zużycie energii stanowi 7 procent kosztów. Skupienie się na zużyciu energii zawsze jest ważne, chociaż nie jest to dominujący koszt. W rzeczywistości koszt energii w wielu typach RAS nie jest znacznie wyższy niż w wielu tradycyjnych hodowlach, gdzie użycie kół łopatkowych, pomp zwrotnych, stożków tlenowych i innych instalacji zużywa dość znaczną ilość energii.
Jak widać na rys. 4.4, koszt paszy jest zdecydowanie dominującym kosztem, co oznacza również, że dobre zarządzanie żywieniem ryb jest najważniejszym czynnikiem sukcesu. Poprawa wskaźnika konwersji paszy (FCR) będzie miała istotny pozytywny wpływ na efektywność produkcji, ponieważ ryby przybiorą
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
na wadze za pomocą mniejszej ilości paszy na kg a obciążenie mechanicznych i biologicznych filtrów będzie mniejsze.
W załączniku znajduje się lista kontrolna kwestii biologicznych i technicznych, które mogą wpłynąć na wdrożenie systemu recyrkulacji. Ta lista kontrolna jest najbardziej odpowiednia do identyfikowania szczegółów i możliwych przeszkód, gdy projekt jest bliski realizacji.
Przechodzenie z tradycyjnej hodowli ryb do recyrkulacji znacząco zmienia codzienną rutynę i zapotrzebowanie na umiejętności niezbędne do zarządzania hodowlą. Rybak hodujący ryby stał się teraz zarządcą zarówno ryb, jak i wody (wraz z mikroorganizmami tam żyjącymi).
Zarządzanie wodą i utrzymanie jej jakości stało się równie istotne, jeśli nie bardziej istotne, niż opieka nad rybami.
Tradycyjny schemat wykonywania codziennych zadań na tradycyjnej hodowli przepływowej zmienił się w precyzyjne dostrojenie maszyny, która działa nieprzerwanie przez 24 godziny na dobę. Automatyczna kontrola całego systemu zapewnia, że hodowca ma ciągły dostęp do informacji o hodowli, a system alarmowy zadzwoni w przypadku nagłego wypadku.
Rys. 5.1 Jakość wody i przepływ w filtrach oraz zbiornikach ryb muszą być często obserwowane
Na przykład wzorzec napowietrzania układu filtracji z biologicznym filtrem na stałym podłożu, widoczny na pierwszym planie, musi być stabilny i jednolity.
Rutyna i procedury
Poniżej przedstawiono najważniejsze rutyny i procedury pracy. W praktyce może pojawić się znacznie więcej szczegółów, ale ogólny schemat powinien być zrozumiały. Istotne jest stworzenie listy ze wszystkimi czynnościami rutynowymi, do sprawdzania każdego dnia oraz listy kontrolnej do sprawdzania w dłuższych odstępach czasu.
Codziennie lub co tydzień:
• Wizualnie oceń zachowanie ryb.
• Wizualnie sprawdź jakość wody (przezroczystość/mętność).
• Sprawdź hydrodynamikę (przepływ) w zbiornikach.
• Sprawdź dystrybucję paszy z maszyn do karmienia.
• Usuń i zarejestruj martwe ryby.
• Spłucz odpływy z zbiorników, jeśli wyposażone są w rurki oporowe.
• Wyczyść membrany sond tlenowych.
• Zarejestruj rzeczywiste stężenie tlenu w zbiornikach.
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
• Sprawdź poziom wody w pompach zbiornikowych.
• Sprawdź dysze rozpylające na filtrach mechanicznych.
• Zarejestruj temperaturę.
• Przeprowadź testy amoniaku, azotynów, azotanów, pH.
• Zarejestruj ilość zużytej nowej wody.
• Sprawdź ciśnienie w stożkach tlenowych.
• Sprawdź NaOH lub wapno do regulacji pH.
• Kontroluj, czy dozowanie ozonu i/lub światła UV działa.
• Zarejestruj zużycie energii elektrycznej (kWh).
• Przeczytaj informacje od kolegów na tablicy ogłoszeń.
• Upewnij się, że system alarmowy jest włączony przed opuszczeniem obiektu.
Co tydzień lub co miesiąc:
• Wyczyść filtry biologiczne zgodnie z instrukcją i własnymi obserwacjami.
• Sprawdź studnie itp. pod kątem osadzenia brudu (kamera może być przydatna).
• Wylej kondensującą się wodę z kompresora.
• Sprawdź poziom wody i funkcję alarmową w zbiorniku buforowym.
• Sprawdź ilość pozostałego O2 w zbiorniku tlenowym.
• Kalibracja pH-metru.
• Kalibracja karmników.
• Kalibracja sond tlenowych w zbiornikach rybnych i systemie.
• Sprawdzaj alarmy – przeprowadzaj testy alarmowe.
• Sprawdź, czy awaryjny tlen działa we wszystkich zbiornikach.
• Sprawdź wszystkie pompy i silniki pod kątem awarii lub odstępstw.
• Sprawdź generatory i przeprowadź testowy start.
• Sprawdź, czy wentylatory do filtrów kaskadowych działają.
• Smaruj łożyska filtrów mechanicznych.
• Spłucz dysze listw rozpylających na filtrach mechanicznych.
• Szukaj “martwej wody” w systemie i podejmij odpowiednie środki ostrożności.
• Sprawdź studnie filtracyjne - nie można zaobserwować osadów.
Co 6-12 miesięcy:
• Wyczyść sterylizator UV, wymień lampy co rok.
• Zmień olej i filtry olejowe oraz filtr powietrza w kompresorze.
• Sprawdź, czy wieże chłodzące są czyste od wewnątrz.
• Sprawdź, czy odgazowywacz jest brudny i w razie potrzeby go wyczyść.
• Gruntownie oczyść filtr biologiczny, jeśli jest to konieczne.
• Serwisuj sondy tlenowe.
• Zmień dysze listw rozpylających w filtrach mechanicznych.
• Zmień płyty filtracyjne w filtrach mechanicznych.
Rys. 5.2 Generator tlenu. Kontrola i serwisowanie specjalnych instalacji muszą być odpowiednio nadzorowane. Zazwyczaj jest to zapewnione poprzez umowę serwisową z wyspecjalizowaną firmą
Jakość wody
Zarządzanie systemem recyrkulacji wymaga ciągłego rejestrowania i dostosowywania się, aby osiągnąć doskonałe środowisko dla hodowanych ryb. Dla każdego zainteresowanego parametru istnieją pewne marginesy akceptowalne biologicznie. Przez cały cykl produkcji każda sekcja hodowli powinna być, jeśli to możliwe, wyłączana i ponownie uruchamiana dla nowej partii ryb. Zmiany w produkcji wpływają na cały system, ale zwłaszcza biofiltr jest wrażliwy na przesuszenia lub inne zmiany. Na rys. 5.3 można zaobserwować stężenie związków azotu opuszczających nowo uruchomiony biofiltr (tzw. dojrzewanie filtra). Wahania występują również w przypadku wielu innych parametrów, z których najważniejsze można zobaczyć na rys. 5.4. W niektórych sytuacjach parametry mogą wzrosnąć do poziomów niekorzystnych lub nawet toksycznych dla ryb. Niemniej jednak niemożliwe jest podanie dokładnych danych na temat tych poziomów, ponieważ toksyczność zależy od różnych czynników, takich jak gatunek ryb, temperatura i pH. Ryby najczęściej dostosowują się do warunków środowiskowych systemu i tolerują wyższe poziomy pewnych parametrów, takich jak dwutlenek węgla, azotany i/lub azotyny. Najważniejsze jest unikanie nagłych zmian w parametrach fizycznych i chemicznych wody.
Rys. 5.3 Fluktuacje w stężeniu różnych związków azotu podczas uruchamiania i dojrzewania biofiltra Ryzyko azotynów Amoniak Azotyny A Azotany
Czas S t ę ż e n i e
Tab. 5.1 Preferowane i niekorzystne poziomy różnych parametrów fizycznych i chemicznych jakości wody w systemie recyrkulacji wody słodkiej Parametr
Azot N2 % nasycenia 80−100 > 101
Dwutlenek węgla CO2 mg/L 10−15 > 20
Jony amonowe-N
Amoniak-N
Alkaliczność
Fosforany PO4 3- mg/L 1−20 Nieznany
Zawiesina SS mg/L 10−25 > 100
ChZT (chemiczne zapotrzebowanie na tlen) COD mg/L 25−100 Nieznany
BZT (biologiczne zapotrzebowanie na tlen) BOD mg/L 5−20 > 20
Mętność NTU 1−3 > 4
Siarkowodór H2S μg < 5 (zależne od pH) > 5
Wapno zjonizowane Ca++ mg/L 5−50 Nieznany
Środowisko słonowodne zmieni niektóre z podanych poziomów. Lista jest ogólnym przeglądem w celach informacyjnych. Niektóre gatunki potrzebują czystszej wody niż inne. Narybek i małe ryby zawsze będą wymagały czystszej wody niż większe ryby.
Rozdział 5: Zarządzanie systemem recyrkulacyjnym
Toksyczność szczytu azotanów można wyeliminować poprzez dodanie soli do systemu. Stężenie soli w wodzie wynoszące zaledwie 0,3‰ (ppt) wystarcza, aby zahamować toksyczność azotanów. Sugerowane poziomy różnych parametrów fizycznych i chemicznych jakości wody w systemie recyrkulacji są przedstawione w tab. 5.1.
Konserwacja biofiltra
Biofiltr musi działać optymalnie przez cały czas, aby zapewnić wysoką i stabilną jakość wody w systemie. Poniżej przedstawiono przykład procedur konserwacji biofiltra.
Rys. 5.4 Schemat zasady działania prefabrykowanego biofiltra wykonanego z polietylenu (PE)
Komora biofiltra/ miktrofiltra
Wejście wody
Górna płyta
Skrzynka / rura wylotowa
Kolektor napowietrzający
Powietrze do napowietrzania i oczyszczania
Wylot osadu
Zazwyczaj biofiltry z polietylenu (PE) są umieszczane nad poziomem gruntu i wyposażone w zawór do spuszczania osadu, co ułatwia spłukiwanie i czyszczenie. Woda z osadem jest kierowana do systemu oczyszczania ścieków poza systemem recyrkulacji akwakultury. Zdjęcie po prawej stronie ukazuje rozmiar dużego biofiltra PE. Źródło: Grupa AKVA.
Konserwacja biofiltra obejmuje:
• Czyszczenie górnej płyty co drugi tydzień, aby zapobiec rozwijaniu się bakterii i glonów, które mogą w końcu zablokować otwory w perforowanej górnej płycie.
• Czyszczenie dyfuzorów mikropęcherzyków w rurze wody procesowej od ostatniej komory biofiltra do mikrocząstkowego filtra co drugi tydzień.
• Regularny harmonogram monitorowania i czyszczenia.
Rys. 5.5 Schemat przepływu w przedstawionym biofiltrze wielokomorowym z polietylenu (PE) idzie od lewej do prawej strony oraz w górę w każdej komorze
Większość materii organicznej jest usuwana przez bakterie heterotroficzne w pierwszej komorze. Następnie niska zawartość materii organicznej w późniejszych komorach zapewnia cienką warstwę biofilmu nitrifikacyjnego do przekształcania amoniaku w azotany. Ostatnia komora nazywana jest filtrem mikrocząstkowym i jest przeznaczona do usuwania bardzo drobnych cząstek, które nie zostały usunięte przez filtr mechaniczny. Ten rodzaj filtra może również być wykonany z betonu.
Następujące parametry powinny być regularnie sprawdzane:
• Sprawdź rozkład bąbelków powietrza we wszystkich komorach biofiltra. Z czasem biofiltr będzie gromadził materię organiczną, co wpłynie na rozkład bąbelków powietrza i zwiększy ich rozmiar.
• Sprawdź różnicę wysokości między poziomem wody w biofiltrze a górnym brzegiem ścianki cylindra z polietylenu (PE), aby zidentyfikować zmiany przepływu przez biofiltr i filtr mikrocząstkowy.
• Regularnie mierz parametry jakości wody, które mają największe znaczenie dla biofiltra.
• Dokładnie monitoruj pozostałą objętość używanego zasadowego lub kwasowego roztworu dozowanego.
Rozdział 5: Zarządzanie systemem recyrkulacyjnym
Czyszczenie i płukanie w celu usunięcia osadu z biofiltra.
Mieszanka materiałów nieorganicznych, oderwanych biofilmów i innej trudno rozkładającej się materii organicznej może gromadzić się poniżej mediów biologicznych w biofiltrze. Należy to usunąć za pomocą systemu usuwania osadów umieszczonego w komorach.
Do usuwania osadów postępuj zgodnie z poniższym protokołem:
• Stwórz bypass, aby obieg wody omijał biofiltr PE, który ma być oczyszczony.
• Otwórz zawór odpływu osadów na kilka sekund (około 10 sekund).
• Jeśli zainstalowano pompę do osadów: wypompuj osady z biofiltra PE i sprawdź, czy woda ma brązowe zabarwienie.
• Postępuj zgodnie z tą procedurą dla wszystkich biofiltrów i filtrów mikrocząstkowych (a po zakończeniu wyłącz pompę do osadów). Upewnij się, że nie zachodzi zasysanie z komór biofiltra przez pompę do osadów. Jeśli istnieje możliwość utraty wody w ten sposób, zamknij wszystkie zawory odpływu osadów.
Proste oczyszczanie biofiltra za pomocą powietrza.
Dwa razy w tygodniu zaleca się zastosowanie prostego protokołu czyszczenia. W tej procedurze biofiltry PE są czyszczone za pomocą powietrza.
Aby przeprowadzić prosty proces czyszczenia biofiltra, postępuj zgodnie z poniższym protokołem:
• Nie zmieniaj przepływu do biofiltra.
• Otwórz zawory czyszczenia powietrzem na pierwszym biofiltry PE.
• Sprawdź, czy dmuchawa do czyszczenia jest gotowa do pracy. Włącz tę dmuchawę.
• Kieruj całe powietrze czyszczące do biofiltra przez 10−15 minut. Przepływ wody procesowej przez biofiltr przeniesie rozluźnione materiały organiczne do następnej komory.
• Kieruj całe powietrze czyszczące do następnego biofiltra PE przez 10−15 minut. Kontynuuj procedurę aż do ostatniego biofiltra. Wyklucz filtr mikrocząstkowy.
• Wszystkie rozluźnione materiały organiczne trafiają do filtru mikrocząstkowego.
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
Czyszczenie filtru mikrocząstkowego.
Aby przeprowadzić proste czyszczenie filtra mikrocząstkowego, postępuj zgodnie z poniższym protokołem:
• Zatrzymaj przepływ przez biofiltry PE.
• Zmniejsz poziom wody o 100 mm poniżej górnej płyty filtra mikrocząstkowego za pomocą zaworu odpływu osadów (użyj pompy do osadów, jeśli jest dostępna).
• Zamknij zawory czyszczenia powietrzem we wszystkich komorach biofiltra PE. Otwórz zawór czyszczenia powietrzem w komorze filtra mikrocząstkowego.
• Sprawdź, czy dmuchawa do czyszczenia jest gotowa do pracy. Włącz tę dmuchawę.
• Skieruj całe powietrze czyszczące do filtra mikrocząstkowego przez 30 minut. Ten wolumen powietrza podnosi poziom wody do okolic skrzynek wypływowych. Brudna woda nie powinna wypływać ze skrzynki wypływowej.
• Po zakończeniu czyszczenia wylej cały wolumen filtra mikrocząstkowego, stosując protokół opisany dla płukania osadów.
Głębokie czyszczenie biofiltra.
Jeśli różnica ciśnień między komorami biofiltra lub filtra mikrocząstkowego wzrasta, a normalna różnica ciśnień nie może zostać przywrócona przez standardowe czyszczenie, konieczne jest przeprowadzenie procedury głębokiego czyszczenia biofiltra. Użyj regularnych pomiarów w każdej komorze biofiltra, między poziomem wody a górnym brzegiem cylindra PE, aby zidentyfikować problemy z przepływem przez biofiltr i filtr mikrocząstkowy.
Przed przystąpieniem do głębokiego płukania, wyłącz napowietrzanie w danej komorze na dwie godziny przed czyszczeniem. W tym okresie dana komora będzie działać jak filtr mikrocząstkowy, zbierając dodatkowe zanieczyszczenia, które zostaną usunięte podczas procesu czyszczenia. Wytyczne sugerują głębokie czyszczenie wszystkich obszarów biofiltrów co miesiąc.
5: Zarządzanie systemem recyrkulacyjnym
Aby przeprowadzić głębokie czyszczenie biofiltra, postępuj zgodnie z poniższym protokołem:
• Zatrzymaj przepływ przez biofiltry PE.
• Zastosuj intensywne napowietrzanie przez 30 minut w filtrze/filtrach do oczyszczenia. Następnie całkowicie opróżnij dany filtr/filtry, stosując protokół opisany dla spłukiwania osadów.
Czyszczenie za pomocą wodorotlenku sodu (NaOH)
Jeśli zidentyfikowane zostaną poważne blokady w systemie biofiltra, przeprowadź pełne czyszczenie za pomocą wodorotleneku sodu. Poważne blokady mogą być zidentyfikowane poprzez ciągłe problemy z różnicą ciśnień między komorami, oznaki nierównomiernego napowietrzania na górze komory i/lub obniżoną wydajność biofiltra.
Aby przeprowadzić czyszczenie za pomocą wodorotlenku sodu, postępuj zgodnie z poniższym protokołem:
• Opróżnij sekcję filtra.
• Napełnij świeżą wodą z roztworem wodorotlenku sodu (NaOH), o odczynie pH 12.
• Pozostaw to na godzinę z napowietrzaniem, a następnie ponownie opróżnij filtr, stosując protokół opisany dla spłukiwania osadów.
Ta kuracja powinna być stosowana tylko wtedy, gdy biofiltr nie był regularnie konserwowany. Minie od 20 do 40 dni, zanim komora oczyszczona za pomocą wodorotlenku sodu wróci do pełnej wydajności.
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
Rozwiązywanie problemów z biofiltem:
Tab. 5.2 Lista problemów z ich przyczynami i możliwymi rozwiązaniami w przypadku biofiltra
Problem Powód
Wzrost mętności Nadmierne napowietrzanie.
Zmniejszony przepływ do biologicznego filtru.
Wzrost poziomu TAN (całkowitego azotu amonowego)
Zwiększające się poziomy azotanów i TAN
Zbyt dużo napowietrzania, obniżona wydajność nitrifikacji z powodu uszkodzenia biofilmu.
Zbyt wysokie obciążenie organiczne.
Rozwiązanie
Zmniejsz napowietrzanie.
Otwórz zawór między odgazowywaczem a biologicznym filtrem, zwiększ przepływ.
Zmniejsz napowietrzanie.
Zmniejszanie poziomu azotanów.
Wytwarzanie się siarkowodoru (H2S) (zapach zgniłych jaj)
Wzrost alkaliczności
Zmniejszony przepływ do biologicznego filtra.
Aktywność bakterii beztlenowych.
Aktywność bakterii beztlenowych.
Aktywność bakterii beztlenowych.
Częściowo zamknięte zawory dopływowe.
Blokada biologicznego filtra, niewystarczające czyszczenie biologicznego filtra.
Upewnij się, że ilość karmienia nie przekracza parametrów systemu. Sprawdź działanie filtra mechanicznego.
Zwiększ napowietrzanie, wyczyść biofiltr.
Zwiększ napowietrzanie, wyczyść biofiltr.
Zwiększ napowietrzanie, wyczyść biofiltr.
Otwórz zawór między odgazowywaczem a biologicznym filtrem, zwiększ przepływ.
Czyść biologiczny filtr zgodnie z harmonogramem i specyficznymi wymaganiami produkcyjnymi.
Zmniejszone lub brak napowietrzania.
Awaria wentylatora. Sprawdź wentylator, filtr powietrza dolotowego, bezpiecznik i zasilanie.
Rozdział 5: Zarządzanie systemem recyrkulacyjnym
Środki ostrożności
Woda poddawana napowietrzaniu ma niższą gęstość niż normalna woda, co uniemożliwia pływanie!
Operator powinien chodzić tylko po górnych płytach biologicznego filtra, nosząc uprząż bezpieczeństwa! Należy nosić odpowiednie obuwie i zachować ostrożność na wyjątkowo śliskiej powierzchni!
Ścisłe przestrzeganie wszystkich instrukcji dotyczących procedur bezpieczeństwa przy użyciu narzędzi, substancji chemicznych, maszyn i innych urządzeń!
Kontrola natlenienia
Rozpuszczony tlen (z ang. DO - dissolved oxygen) to jeden z najważniejszych parametrów w akwakulturze, i istotne jest zrozumienie związku między procentowym natlenieniem (nasyceniem) a mg/l. Kiedy woda jest nasycona powietrzem, jej zawartość DO wynosi 100% nasycenie. Prawidłowe monitorowanie poziomów tlenu w hodowli jest kluczowe dla całości działalności gospodarstwa rybackiego.
Zawartość tlenu w miligramach tlenu na litr wody zależy od temperatury, zasolenia i ciśnienia atmosferycznego. Przy ciśnieniu atmosferycznym 1013 hPa, 100% nasycenie w słodkiej wodzie wynosi 12,8 mg/l przy 5°C, ale tylko 7,5 mg/l przy 30°C. Oznacza to, że w zimnej wodzie jest znacznie więcej tlenu dostępnego dla ryb do pobrania niż w ciepłej wodzie. Dlatego hodowla ryb w ciepłej wodzie wymaga jeszcze intensywniejszego monitorowania i kontroli poziomu tlenu niż w przypadku hodowli w zimnej wodzie. W przypadku wody morskiej nasycenie jest niższe niż w przypadku wody słodkiej.
Rys. 5.6 Stężenie w mg/l przy 100% nasyceniu rozpuszczonego tlenu (DO) w wodzie słodkiej i w wodzie morskiej
Stężenie jest wyższe w zimnej wodzie niż w ciepłej wodzie.
Table 5.3 Rozpuszczony tlen w wodzie słodkiej w mg/l przy 100-procentowej nasyconości tlenem
Rozpuszczony tlen w wodzie słodkiej
Wpływ zasolenia na zawartość tlenu w wyróżnionej kolumnie możesz zobaczyć w tab. 5.4 poniżej.
Tab. 5.4 Rozpuszczony tlen w wodzie morskiej w mg/l przy 100-procentowej nasyconości tlenem
Zasolenie w częściach na tysiąc (promilach, ppt)
Istnieje także różnica w dostępności rozpuszczonego tlenu w wodzie słodkiej w porównaniu do wody morskiej. W wodzie słodkiej dostępność tlenu jest wyższa niż w wodzie morskiej (patrz tab. 5.3 i 5.4).
Rozdział 5: Zarządzanie systemem recyrkulacyjnym
Nowoczesny sprzęt jest wyposażony w sensory temperatury i ciśnienia atmosferycznego, aby zapewnić poprawne wartości w każdym momencie. Przy pomiarach tlenu w wodzie morskiej wystarczy wpisać poziom zasolenia w menu miernika tlenu, a miernik dostosuje się automatycznie.
Oznacza to, że kalibracja np. przenośnego miernika tlenu jest dość prosta.
Dokładne pomiary wymagają dokładnej kalibracji, która z kolei potrzebuje stabilnych warunków.
Rys. 5.7 Przenośny miernik tlenu Handy Polaris do pomiaru zawartości tlenu w wodzie w mg/l i% nasycenia
Źródło: Oxyguard International.
Edukacja i szkolenie.
Zarządzanie hodowlą ryb jest równie istotne jak posiadanie odpowiedniej technologii. Bez odpowiednio wykształconych i przeszkolonych pracowników efektywność hodowli nigdy nie będzie zadowalająca. Ogólnie hodowla ryb wymaga szerokiego zakresu kompetencji, od zarządzania stadem tarłowym i wylęgarnią, poprzez podchów i pielęgnację larw ryb, narybku i młodocianych osobników, aż po hodowlę ryb osiągających rozmiar rynkowy.
Szkolenia i edukacja są dostępne w wielu formach, od praktycznych kursów do studiów akademickich na uniwersytetach. Połączenie teorii i praktyki to najlepsza kombinacja do zdobycia wszechstronnego zrozumienia, jak prowadzić system akwakultury z recyrkulacją wody.
Poniżej znajduje się lista obszarów, które powinny być uwzględnione podczas tworzenia programu edukacyjnego:
Podstawy chemii wody
Zrozumienie podstawowych parametrów chemicznych i fizycznych wody istotnych dla działalności gospodarstwa, takich jak jony amonowe, amoniak, azotyn, azotan, pH, alkaliczność, fosfor, żelazo, tlen, dwutlenek węgla i zasolenie.
Technologia i zarządzanie systemem ogólnie
Zrozumienie różnych projektów systemów, głównych i wtórnych przepływów wody. Planowanie produkcji, reżimy karmienia, wskaźniki przyswajania paszy, relacje między wskaźnikiem specyficznego wzrostu a tempem wzrostu.
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
Rejestracja i obliczenia wielkości ryb, ich ilości i biomasy. Znajomość instalacji awaryjnych oraz procedur awaryjnych.
Artykuły eksploatacyjne
Zrozumienie składu pasz dla ryb, systemu karmienia, poziomów i źródeł zużycia wody, zużycia energii elektrycznej i tlenu, regulacji pH za pomocą wodorotlenku sodu i wapna.
Odczyty parametrów i kalibracja
Zrozumienie odczytów z czujników tlenu, dwutlenku węgla, pH, temperatury, zasolenia, ciśnienia, itp. Umiejętność testowania i obliczania poziomów amoniaku, azotynu, azotanów, TAN oraz zrozumienie cyklu azotu. Kalibracja urządzeń do pomiaru tlenu, pH, temperatury, dwutlenku węgla, zasolenia, przepływu wody, itp. Ustawienia PLC i PC dla alarmów, poziomów awaryjnych, itp.
Maszyny i instalacje techniczne
Zrozumienie mechaniki i koniecznej konserwacji systemu, takiej jak filtr mechaniczny, system biofiltracji obejmujący filtr stacjonarny i ruchomy, odgazowywacze, filtry kaskadowe i denitryfikacyjne. Wiedza operacyjna na temat systemów UV, pomp, kompresorów, kontroli temperatury, ogrzewania, chłodzenia, wentylacji, systemów wstrzykiwania tlenu, awaryjnych systemów tlenu, generatora tlenu i awaryjnych systemów tlenu, systemów regulacji pH, przetworników częstotliwości pomp, systemów generatorów elektrycznych, systemów PLC i PC, automatycznych systemów karmienia.
Wiedza operacyjna
Praktyczna wiedza zdobyta podczas pracy w hodowli rybnej, obejmująca obsługę tarlaków, ikry, larw ryb, narybku, kroczków i chowu większych ryb na rynek. Doświadczenie praktyczne w obszarze obchodzenia się z rybami, klasyfikacji, szczepień, liczenia i ważenia, postępowania z rybami śniętymi, planowania produkcji oraz innych codziennych prac na poziomie gospodarstwa. Zrozumienie jak ważne są środki ostrożności w zakresie bioasekuracji, higieny, dobrostanu ryb, chorób ryb i właściwego ich leczenia.
Wsparcie zarządzania
Przy rozpoczynaniu pracy z systemem recyrkulacji wiele rzeczy wymaga uwagi, co może sprawić trudność w ustaleniu priorytetów i skupieniu się na właściwych kwestiach. Doprowadzenie systemu do optymalnego poziomu działania i pełnej produkcji zwykle jest niezwykle wymagające.
Rozdział 5: Zarządzanie systemem recyrkulacyjnym
Nadzór lub wsparcie zarządzania codzienną produkcją prowadzone przez doświadczonego i profesjonalnego hodowcę ryb może pomóc w pokonaniu fazy początkowej i uniknięciu błędów zarządzania. Ponadto, ciągła edukacja i szkolenie personelu na miejscu gospodarstwa mogą stanowić część wsparcia.
Hodowca ryb powinien zbudować zespół wykwalifikowanego personelu, który będzie prowadził gospodarstwo rybne 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu. Członkowie zespołu będą najczęściej pracować na zmiany, aby zapewnić dyżury nocne oraz pracę w weekendy i święta.
Personel zespołu powinien składać się z:
• Jednego kierownika z ogólną odpowiedzialnością za codzienne praktyczne zarządzanie w hodowli rybnej.
• Asystentów podlegających kierownikowi z odpowiedzialnością za praktyczną pracę w hodowli, ze szczególnym naciskiem na hodowlę ryb.
• Jednego lub więcej techników odpowiedzialnych za konserwację i naprawy instalacji technicznych.
• Innych pracowników do różnych zadań.
Ważne jest, aby upewnić się, że zespół ma faktycznie czas na przeprowadzenie szkoleń na miejscu, aby zoptymalizować swoje umiejętności. Często szkolenia są zaniedbywane, ponieważ codzienna praca ma wyższy priorytet, a nauka zdaje się nie mieć miejsca w harmonogramie. Jednak to nie jest właściwy sposób na budowanie nowego biznesu. Każda szansa zwiększenia wiedzy i pracy w sposób bardziej efektywny i profesjonalny powinna mieć najwyższy priorytet.
Serwis i naprawa
Program serwisowy i konserwacyjny powinien być opracowany dla systemu recyrkulacji, aby zapewnić, że wszystkie części działają w każdym momencie. Na początku tego rozdziału wymieniono rutyny, a uwaga powinna być zwrócona na to, w jaki sposób rozwiązywać ewentualne awarie. Zaleca się zawarcie umów serwisowych z dostawcami różnych urządzeń, aby mieć dostęp do profesjonalnego serwisu w regularnych odstępach czasu.
Ważne jest również zapewnienie sprawnych dostaw części zamiennych wraz z planami serwisowymi. Komplet części zamiennych dla najważniejszych elementów wraz z zapasowymi maszynami, takimi jak pompy wodne i dmuchawy, powinien być przechowywany w hodowli w celu natychmiastowego użycia.
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
Karmienie stanowi jedno z najważniejszych zadań w każdej hodowli ryb, ponieważ pasza jest zdecydowanie największym kosztem w produkcji ryb, dlatego umiejętne karmienie ma ogromne znaczenie dla osiągnięcia sukcesu. W systemach RAS karmienie wymaga dodatkowej uwagi w porównaniu do innych systemów hodowli ryb. Powód tkwi w tym, że rozrzucona pasza lub niska skuteczność przyswajania będzie miała bezpośredni wpływ na rzeczywistą wydajność biofiltra. Nieskarmiona pasza lub źle strawiona pasza zwiększy obciążenie biofiltra, a hodowca pozostanie z mniejszą zdolnością produkcyjną. Niska skuteczność przyswajania paszy lub nieskarmiona pasza również zwiększa ilość zanieczyszczeń produkowanych przez ryby, co zwiększa ryzyko niechcianego osadzania się w różnych częściach systemu.
Rys. 5.8 Szkic automatycznego systemu karmienia
Różne rozmiary granulatów paszowych są przechowywane w silosach (górny prawy róg) i rozprowadzane za pomocą systemu rur przewodowych do napełniania zbiorników po stronie. Z zasobnika pasza o określonym rozmiarze jest równomiernie rozprowadzana po zbiorniku rybnym za pomocą wrzeciona. Oprogramowanie kontroluje interwały dawek karmienia i całkowitą ilość paszy dziennie.
Rys. 5.9 Przykład zautomatyzowanego systemu karmienia
Źródło: FREA Aquaculture Solutions.
W większości systemów RAS karmienie odbywa się obecnie automatycznie za pomocą maszyn do karmienia (karmników automatycznych), które składają się najczęściej z zasobników umieszczonych przy każdym zbiorniku, które są codziennie napełniane ręcznie lub za pomocą automatycznego systemu napełniania. Dobra dystrybucja paszy na całej powierzchni wody poprawia wydajność karmienia i zapewnia, że wszystkie ryby mają łatwy dostęp do paszy w ciągu dnia. Tradycyjny karmnik w którym ruch wahadłowy jest aktywowany przez ryby uderzające w wiszący zasobnik to proste i niezawodne rozwiązanie, jednak niekoniecznie sprawdzi się w systemie RAS, gdyż najsilniejsze ryby mogą być zbyt uprzywilejowane w dostępie do paszy. W pełni automatyczne systemy karmienia rozprowadzają paszę za pomocą krążącego koła lub sprężonego powietrza, a niektóre systemy są wyposażone w wrzeciono rozciągające się wzdłuż całego zbiornika, aby zapewnić najbardziej efektywną dystrybucję.
Specjalne pasze do systemów RAS zostały opracowane zarówno pod względem składu (wartości odżywczej), jak i struktury fizycznej granulatu. Unikanie tworzenia się kurzu lub kruszenia się granulatów podczas rozprowadzania paszy jest kluczowe. Kurz to po prostu strata paszy, a pokruszone granulaty są niewydajne w użyciu. Dlatego warto zadbać o niezawodny system karmienia zaprojektowany i zainstalowany na miejscu.
Rys. 5.10 Poniższa pompa próżniowa przepompowuje żywe ryby z zbiornika rybnego do sortownika znajdującego się powyżej
Ryby są klasyfikowane na różne kategorie rozmiarowe, a następnie są zliczane za pomocą światła podczerwonego i powracają do zbiorników pod wpływem grawitacji. Źródło: IRAS A/S.
Obchodzenie się z rybami
Hodowane ryby są przenoszone między zbiornikami kilkakrotnie podczas okresu produkcji, począwszy od stadium narybku aż po gotowe ryby towarowe. Skuteczność w rybactwie polega na jak najlepszym wykorzystaniu zbiorników i ich objętości. Oznacza to, że ryby, w miarę jak rosną, muszą być przenoszone do nowych i najczęściej większych zbiorników, aby zapewnić im więcej miejsca do wzrostu. Podczas przenoszenia ryby są najczęściej klasyfikowane według różnych kategorii rozmiarowych (sortowane). Sortowanie ryb zapobiega również agresji, a stado rośnie lepiej, jeśli ryby są jednolite pod względem wielkości.
Ryby muszą być zliczane podczas manipulacji (w tym sortowania), aby śledzić, ile ryb znajduje się w każdym zbiorniku i jaka jest biomasa. Ryby są zliczane automatycznie za pomocą licznika zamontowanego na sortowniku lub umieszczonego na końcu rury transportowej przed wprowadzeniem ryb do zbiornika. Większość liczników ryb działa za pomocą światła podczerwonego, które wykrywa, kiedy ryba przechodzi. Aby obliczyć masę ciała ryb w zbiorniku, liczbę zliczonych ryb mnoży się przez średnią wagę ryb. Oznacza to, że próbka ryb musi zostać odłowiona, aby obliczyć średnią wagę ryb. Mniejsze ryby można zliczyć w wiadrze z wodą i zważyć, aby obliczyć średnią wagę, podczas gdy próbki większych ryb wymagają innych metod, na przykład zliczania próbki ryb w większej sieci odłowowej umieszczonej w wodzie, która jest podnoszona i ważona.
Rozdział 5: Zarządzanie systemem recyrkulacyjnym
Obchodzenie się ze śniętymi rybami
Hodowla ryb zawsze będzie wiązać się ze śnięciami. Nawet w idealnym środowisku RAS zawsze będą pewne ilości martwych ryb, do zebrania z zbiorników rybnych. Aby utrzymać obiekt w czystości i higieniczny, codzienne zbieranie śniętych ryb jest kluczowe. Pozostawione martwe ryby będą tworzyć niepożądane środowisko bakterii i grzybów, które zwiększy ryzyko zakażenia zdrowych ryb. W dobrze zarządzanym systemie RAS śnięcia nie będą problemem, ale jeśli wybuchnie choroba lub wystąpi wypadek, ilość martwych ryb może być znaczna, a metody i sposoby ich usuwania muszą zostać zaplanowane z wyprzedzeniem.
Hodowla narybku wiąże się z większą liczbą martwych ryb niż hodowla większych ryb. Kiedy ryby wylęgną się, a narybek zacznie pływać i żywić się, jest on bardzo podatny na infekcje i często konieczne jest codzienne dwukrotne oczyszczanie i usuwanie martwych osobników, aby utrzymać wysokie standardy higieny. Martwy narybek jest usuwany za pomocą sieci ręcznych lub za pomocą ssawki ręcznej lub za pomocą trwale zainstalowanej rurki odprowadzającej martwe ryby zamontowanej w zbiorniku.
Rys. 5.11 Usuwanie martwych ryb poprzez rurkę odprowadzającą z dna zbiornika do skrzynki odpływowej na boku zbiornika
Skrzynka jest wyposażona w sitko zatrzymujące martwe ryby do usunięcia. Pokazana rurka odpływowa może być dostosowana do dna w celu osiągnięcia najlepszego możliwego zasysania.
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
Usuwanie martwych ryb ze zbiorników staje się coraz trudniejsze w miarę jak ryby rosną, podobnie jak rozmiary zbiorników, które mogą osiągać średnice 20 m lub więcej, o głębokości 6 m lub więcej. Zamiast zbierania śniętych ryb za pomocą sieci, wynaleziono system usuwania martwych ryb poprzez otwór lub rurkę w centrum zbiornika. Niektóre systemy wykorzystują powietrze, aby chwilowo stworzyć szybszy prąd, a inne wykorzystują grawitację, aby zasysać ryby.
W miarę jak ryby rosną, stają się one ogólnie bardziej odporne na infekcje, ale martwe ryby wciąż stanowią część prowadzenia hodowli ryb. W miarę jak ryby rosną, koszty związane z martwymi rybami wzrastają ze względu na większe rozmiary. Strata ryby o wadze 2 kg oczywiście stanowi większy koszt niż utrata sztuki narybku o wadze 2 g. Bez względu na to, czy koszty są wysokie czy niskie, podstawową zasadą w rybactwie jest: nie tracisz ryb. Włożyłeś wszystko w te żywe ryby pływające na twojej hodowli: pasza, tlen, praca, energia elektryczna, oprocentowanie kredytu itp. Dlatego zapobieganie śnięciom ryb jest kluczowe w zarządzaniu hodowlą rybną.
W przeszłości martwe ryby były spalane lub usuwane na wysypiska lub wartościowe odpady mogły być wykorzystywane do produkcji mączki rybnej lub jako składnik karmy dla zwierząt domowych. Jednak przepisy i inne obawy sprawiły, że konieczne stało się poszukiwanie innych kierunków, takich jak fermentacja beztlenowa, znana również jako produkcja biogazu. W zależności od lokalizacji hodowli ryb, martwe ryby zostaną po prostu odebrane z gospodarstwa, jednak w niektórych lokalizacjach wymagane może być ich schłodzenie, rozdrobnienie lub przetworzenie przed odebraniem.
Hodowla ryb w systemie recyrkulacji, w którym woda jest ciągle ponownie używana, nie sprawia, że odpady z produkcji ryb znikają. Zanieczyszczenia i wydzieliny z ryb muszą wciąż trafić gdzieś. W celu oczyszczenia ścieków (wód poprodukcyjnych) konieczne jest ustanowienie systemu oczyszczania ścieków (WWT - ang. wastewater treatment).
Rys. 6.1 Wydzielanie azotu (N) i fosforu (P) przez hodowlane ryby. Zauważ dużą ilość azotu wydalanej w postaci rozpuszczonej substancji
Pasza
Zawartość na 100 kg paszy dla ryb (45% białka, 1.1%1 fosforu)
N: 7.2 kg
P: 1.0 kg
Produkty odpadowe
Rozpuszczone
N: 3.90 kg
P: 0.18 kg
Zawiesina
N: 0.60 kg
P: 0.37 kg
Wzrost
Obliczenie przy współczynniku konwersji paszy (FCR) 1.1
Waga: 91 kg
w rybach: 2.7 kg N
w rybach: 0.45 kg P
Źródło: Biomar i Agencja Ochrony Środowiska, Dania
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
Wewnątrz systemu RAS odchody powinny przepływać bezpośrednio z zbiorników z rybami do filtra mechanicznego, nie będąc rozbijanymi w trakcie przepływu. Im bardziej nienaruszone i stałe są odchody, tym wyższy poziom usuniętych stałych substancji i innych związków, a mniejsza ilość odpływu z systemu RAS. Tabela 6.1 przedstawia szacunkową eliminację azotu, fosforu i zawiesin (materii organicznej) w filtrze mechanicznym o wielkości oczek 50 mikronów.
Table 6.1 Usunięcie azotu (N), fosforu (P) i zawiesin (SS) z filtrów mechanicznych o różnych wielkościach oczek i kształtach zbiorników
Wskaźnik Tory wodne Tory wodne Tory wodne Zbiornik samooczyszczający
Efektywność, % Efektywność, % Efektywność, % Efektywność, % Efektywność, % Efektywność, %
Łącznie P 50−75 40−70 35−65 65−84 50−80 45−75
Łącznie N 20−25 15−25 10−20 25−32 20−27 15−22
Łącznie zawiesina 50−80 45−75 35−70 60−91 55−85 50−80 Źródło: Stacja Badań Rybackich Badenii-Wirtembergii, Niemcy.
Im wyższa stopa retencji, tym mniej nowej wody zostanie zużytej, a mniej odprowadzenia wody będzie wymagało obróbki. W niektórych przypadkach żadna woda (w ogóle) nie wróci do otoczenia. Jednak tego rodzaju hodowla o “zerowym odpływie” jest kosztowna w budowie, a koszty eksploatacji oczyszczalni mogą być znaczące. Ponadto codzienna eksploatacja oczyszczalni będzie wymagać znaczącej uwagi, aby działała efektywnie. Administracja i hodowca powinni uzgodnić taką zgodę na odprowadzanie, która pozwoli chronić środowisko, jednocześnie prowadząc rentowne rybactwo.
Procesy biologiczne wewnątrz systemu RAS zmniejszą ilość związków organicznych do pewnego stopnia, ze względu na aktywność bakteryjną i biologiczny rozkład w systemie. Niemniej jednak znaczny ładunek osadów organicznych z RAS będzie nadal musiał być przetwarzany.
Rys. 6.2 Szkic przepływów do i z systemu akwakultury o obiegu zamkniętym
Osady z biofiltra
Osady z filtra mechanicznego
System hodowli w obiegu zamkniętym (RAS)
Przelew wody (Woda poprocesowa)
Zbiornik buforowy
Oczyszczanie ścieków (WWT)
Woda odrzutowa
Pobór wody
Lustro wody
Woda odpływowa (czysta frakcja)
Osady do celów rolniczych lub produkcji biogazu
Większość systemów akwakultury o obiegu zamkniętym będzie miała nadmiar wody procesowej w celu zrównoważenia ilości wody wpływającej i wypływającej z systemu. Ta woda jest tą samą wodą, w której pływają ryby, i jest ograniczonym źródłem zanieczyszczeń, chyba że ilość odprowadzonej wody z nadmiaru jest zbyt duża, a roczny odpływ przez ten punkt rośnie. Im intensywniejszy jest proces retencji, tym mniej wody zostanie odprowadzone przez nadmiar. Jeśli wymagają tego władze, nadmiarowa woda może być kierowana do oczyszczalni ścieków przed jej odprowadzeniem.
Woda odprowadzana z procesu retencji typowo pochodzi z filtra mechanicznego, gdzie odchody i inne substancje organiczne są “oczyszczane” i odprowadzane do odpływu osadowego filtra. Czyszczenie i przepłukiwanie biofiltrów także zwiększa całkowitą ilość odpływającej wody z cyklu retencji.
Oczyszczanie wód opuszczających system RAS można przeprowadzić różnymi sposobami. Często instalowany jest zbiornik buforowy przed oczyszczalnią ścieków, zwany także systemem obróbki osadów, gdzie osady są oddzielane od wody odpływowej. Osady trafiają do zakładu akumulacyjnego w celu sedymentacji lub dalszego mechanicznego osuszania, zanim zostaną rozprowadzone na ziemi, zazwyczaj jako nawóz i poprawa jakości gleby na gospodarstwach rolnych, lub mogą być wykorzystywane w produkcji biogazu do wytwarzania ciepła lub energii elektrycznej. Mechaniczne osuszanie ułatwia również obsługę osadów i zmniejsza objętość, co może zmniejszyć koszty utylizacji lub opłaty regulacyjne.
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
Rys. 6.3 Ścieżki osadów i wody wewnątrz i na zewnątrz systemu recyrkulacji
System RAS
Pobór nowej wody
Woda
Biofiltr
Zbiorniki z rybami
Woda Ścieki
Filtr mechaniczny
Oczyszczanie ścieków (WWT):
Laguna, akwaponika
Strumień rzeka,
Sedymentacja lub
odwodnienie Pole uprawne, akwaponika
Flokulacja
Filtr taśmowy
Im wyższa jest szybkość recyrkulacji, tym mniejsza ilość wody wydostaje się z systemu (linia przerywana), a tym samym mniejsza ilość ścieków do oczyszczenia. Źródło: Hydrotech
Rys. 6.4 Filtr taśmowy Hydrotech używany jako wtórne uzdatnianie wody do odwadniania osadu
Oczyszczona woda po obróbce osadu będzie zazwyczaj miała wysoką koncentrację azotu, podczas gdy fosfor można usunąć prawie całkowicie w procesie obróbki osadu. Ta woda oczyszczona jest nazywana wodą odrzutową i jest najczęściej odprowadzana do otoczenia, rzeki, morza, itp., razem z wodą nadmiarową z systemu reaktywacji osadu (RAS). Zawartość składników odżywczych w wodzie
Rys. 6.5 Woda odrzutowa z hodowli pstrąga z recyrkulacją (w tle) jest kierowana do stawu z roślinnością (tzw. laguna) w celu dalszego oczyszczenia jej przed wypuszczeniem do rzeki
Staw ten został utworzony przez wykorzystanie starych stawów z dawnej hodowli przepływowej. Źródło: Lisbeth Plesner, Duńska Akwakultura.
odrzutowej oraz w wodzie nadmiarowej może być usuwana poprzez kierowanie jej do stawu roślinnego, strefy korzeniowej lub systemu przesiąkania, gdzie pozostały fosfor i związki azotowe mogą być dalej redukowane.
Jako alternatywa, wodę odrzutową i w pewnym stopniu także osad, można wykorzystać jako nawóz w systemach akwaponicznych. Akwaponika to systemy, w których odpady z ryb są wykorzystywane do uprawy warzyw i innych roślin (np. ziół), i zazwyczaj znajdują się wewnątrz szklarni. W innych systemach akwaponicznych, hodowla ryb i szklarnia są oddzielnymi jednostkami, stanowiąc
Rys. 6.6 W projekcie EcoFutura badano możliwość uprawy pomidorów przy jednoczesnym hodowaniu tilapii nilowej (Oreochromis niloticus)
Źródło: Priva (Niderlandy).
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
połączenie ogrodnictwa i akwakultury, gdzie następuje przepływ składników odżywczych z hodowli ryb do szklarni.
Należy zauważyć, że ryby wydalają odpady w inny sposób niż inne zwierzęta, takie jak świnie czy krowy. Azot jest głównie wydalany jako mocz przez skrzela, podczas gdy mniejsza część jest wydalana z odchodami przez odbyt. Fosfor jest wydalany wyłącznie z kałem. Główna część azotu jest więc całkowicie rozpuszczona w wodzie i nie można jej usunąć w filtrze mechanicznym. Usunięcie odchodów w filtrze mechanicznym wyłapie mniejszą część azotu związanego w odchodach, a w większym stopniu fosfor. Pozostały rozpuszczony azot w wodzie zostanie przekształcony głównie w azotany w biofiltrze. W tej formie azot jest łatwo pobierany przez rośliny i może być wykorzystywany jako nawóz lub usuwany przez roślinność na lagunach lub w systemach strefy korzeniowej.
Usunięcie azotanów stanowi znaczne wyzwanie w oczyszczaniu ścieków i staje się coraz bardziej istotne w miarę zaostrzania się ram regulacyjnych dotyczących odprowadzanych wód. To spowodowało rosnące zainteresowanie efektywnym usuwaniem azotanów i rozwojem technologii w kierunku koncepcji akwakultury zero-emisyjnej.
Usunięcie azotanów można osiągnąć zarówno w obrębie obiegu RAS, jak i na zewnątrz, w procesie oczyszczania ścieków. Metody te można połączyć, aby uzyskać bardziej efektywny proces ogólny. Oba procesy usuwania opierają się na technologii
Rys. 6.7 Technologia bioreaktora z wiórami drewna używana do usuwania azotanów z wody odpływowej z otwartego systemu akwakultury z recyrkulacją dla pstrąga.
Pokazany filtr zawiera 6 000 m³ wiórów drewnianych do oczyszczania 100 L/s wody odrzutowej. Drewno wiórów działa jako źródło węgla dla bakterii denitryfikacyjnych, przekształcając azotany w wolny azot w środowisku beztlenowym.
Źródło: Mathis von Ahnen, DTU Aqua
Chapter 6: Oczyszczanie ścieków
denitryfikacji beztlenowej przy użyciu źródła węgla, takiego jak metanol. Jednak denitryfikacja wewnątrz RAS koncentruje się przede wszystkim na zmniejszeniu zużycia nowej wody, podczas gdy denitryfikacja w procesie oczyszczania ścieków skupia się na usuwaniu azotanów przed wypuszczeniem. Wynikiem połączenia tych procesów jest mniejsza ilość wody wypuszczana z RAS, co ułatwia jej przetwarzanie w procesie oczyszczania ścieków. Ponadto denitryfikacja wewnątrz RAS przyczynia się do ogólnej efektywności usuwania azotanów.
Denitryfikacja w systemie RAS jest często nazywana “systemem z zerowym zużyciem wody”, chociaż zużycie nowej wody nie jest oczywiście zerowe. Proces ten jednak redukuje zapotrzebowanie na nową wodę o około 10 razy w porównaniu do normalnej technologii intensywnego RAS. W praktyce oznacza to redukcję z około 300 litrów na kilogram paszy do około 30–40 litrów.
W tradycyjnym systemie RAS nowa woda jest używana do rozcieńczania poziomu azotanów w wodzie procesowej do poziomu umożliwiającego rybom rozwijanie się i wzrost. Redukcja poziomu azotanów bez rozcieńczania wymaga pętli denitryfikacyjnej, w której azotany są przekształcane w wolny azot (N2) i uwalniane do powietrza. Niestety zmniejszone zużycie wody zwiększa ryzyko gromadzenia się innych związków, takich jak związki fosfor i rozpuszczone metale, w systemie. Dlatego etap usuwania fosforu za pomocą chemicznego wytrącania składników jonowych powinien być częścią tej pętli (patrz rys. 6.8).
Rys. 6.8 Pętla denitryfikacji w systemie RAS, która kieruje wodę osadową z filtru mechanicznego przez układ osadzania, zanim trafi do komory denitryfikacyjnej
Proces ten powinien być poprzedzony etapem wytrącania przed ponownym wykorzystaniem w systemie RAS, aby zapobiec gromadzeniu się fosforu i rozpuszczonych metali. Ta technologia znacznie redukuje zużycie wody.
Połączenie intensywnej hodowli ryb, czy to w systemie recyrkulacyjnym, czy tradycyjnym, z ekstensywnymi systemami akwakultury, takimi jak na przykład tradycyjna hodowla karpia, może być prostym sposobem na zarządzanie odpadami biologicznymi. Składniki odżywcze z systemu intensywnego są
Table 6.2 Porównanie wydzielania azotu przy różnych intensywnościach recyrkulacji
Typ hodowli i rodzaj postępowania ze ściekami
Obiekt przepływowy z odstojnikiem
RAS z oczyszczaniem osadów i laguną
Intensywny RAS z oczyszczaniem osadów i denitryfikacją w oczyszczalni ścieków
Zero-emisyjny RAS z usuwaniem N i P oraz denitryfikacją w oczyszczalni ścieków
Zużycie nowej wody na każdy kilogram wyprodukowanej ryby w ciągu roku
Zużycie nowej wody w m3 na godzinę
Zużycie nowej wody dziennie w stosunku do objętości systemu
Odprowadzanie azotu, rocznie
Obliczenia opierają się na teoretycznym przykładzie systemu o wydajności 500 ton rocznie, z całkowitą objętością wody wynoszącą 4 000 m³, gdzie 3 000 m³ stanowi objętość zbiorników na ryby. To nie sama intensywność recyrkulacji jest odpowiedzialna za zmniejszenie emisji azotu, ale zastosowana technologia oczyszczania wody. Im mniejsze jest zużycie wody w systemie RAS, tym mniej wody wymaga oczyszczenia w procesie oczyszczania ścieków.
Rys. 6.9 Zintegrowane systemy intensywnej i ekstensywnej hodowli ryb na Węgrzech. Liczba możliwości wydaje się nieograniczona
Źródło: Laszlo Varadi, Instytut Badawczy Rybactwa, Akwakultury i Irygacji (HAKI), Szarvas, Węgry.
wykorzystywane jako nawóz w stawach ekstensywnych, gdy nadmiar wody z farmy intensywnej przepływa do obszaru stawów karpia. Woda z obszaru stawów ekstensywnych może być ponownie wykorzystywana jako woda procesowa w farmie intensywnej. Rozwój glonów i roślin wodnych w stawach ekstensywnych będzie pożywieniem dla roślinożernych karpi, które w końcu są zbierane i wykorzystywane do spożycia. Efektywne warunki hodowli są uzyskiwane w systemie intensywnym, a wpływ na środowisko jest uwzględniany w połączeniu z obszarem stawów ekstensywnych.
Dla przedsiębiorczych inwestorów istnieje wiele możliwości w zakresie tego rodzaju akwakultury o zrównoważonym charakterze. Przykład łączenia różnych systemów hodowli może być rozwijany dalej w kierunku działalności rekreacyjnej, gdzie wędkarstwo sportowe na karpie lub wędkarstwo “złów i wypuść” na pstrągi mogą stanowić część większej atrakcji turystycznej, obejmującej hotele, restauracje rybne i inne udogodnienia.
Istnieje wiele przykładów systemów RAS, które działają bez żadnych problemów związanych z chorobami, ponieważ możliwe jest całkowite odizolowanie recyrkulacyjnej hodowli ryb od niepożądanych patogenów rybich. Najważniejsze jest upewnienie się, że ikra lub ryby wprowadzone do obiektu są absolutnie wolne od chorób, najlepiej pochodzące z certyfikowanego szczepu wolnego od chorób. Należy także upewnić się, że używana woda jest wolna od chorób lub poddana sterylizacji przed wejściem do systemu; znacznie lepiej jest korzystać z wody z odwiertu, studni lub podobnego źródła niż z wody bezpośrednio z morza, rzeki czy jeziora. Dodatkowo, należy zagwarantować, że nikt wchodzący na farmę nie wnosi żadnych chorób, czy to odwiedzający, czy personel. Szczególnie osoby pracujące z rybami w innych miejscach (jeśli wkrótce potem wchodzą do obiektu) powinny być dokładnie zdezynfekowane, aby zapobiec potencjalnemu rozprzestrzenianiu się chorób w obiekcie.
Jeśli tylko to możliwe, należy przeprowadzić dokładne dezynfekcje systemu. Dotyczy to zarówno nowego obiektu przygotowującego się do pierwszego uruchomienia, jak i istniejącego systemu, który został opróżniony z ryb i jest gotowy do nowego cyklu produkcji. Należy pamiętać, że choroba w jednym zbiorniku w systemie recyrkulacyjnym z pewnością rozprzestrzeni się na wszystkie inne zbiorniki w systemie i jest to możliwe pomimo stosowania UV i ozonu w obiekcie, dlatego tak ważne są środki zapobiegawcze.
Rys. 7.1 Dezynfekcja butów w roztworze środka dezynfekującego w celu zapobiegania rozprzestrzenianiu się chorób
Źródło: Virkon Aquatic / Syndel.
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
W systemach recyrkulacyjnych, w których używa się ikry pochodzącej od dzikich ryb, na przykład w celu zarybiania, nie jest możliwe pozyskanie ikry z certyfikowanych ryb i lokalizacji wolnych od chorób. W takich przypadkach zawsze istnieje ryzyko wprowadzenia chorób obecnych w ikrze, takich jak IPN (zakaźna martwica trzustki), BKD (bakteryjna choroba nerek) i być może wirus KHV (koi herpeswirus), które mogą nie być wyeliminowane poprzez dezynfekcję ikry. Przykład schematu zapobiegania jest przedstawiony w tab. 7.1.
Dobrym sposobem zapobiegania zanieczyszczeniu patogenami wewnątrz systemu jest fizyczne oddzielenie różnych etapów produkcji. Wylęgarnia powinna działać jako izolowany zamknięty system, podobnie jak moduł do hodowli narybku i moduł do hodowli dorosłych ryb. Jeśli istnieje jakakolwiek grupa reprodukcyjna (stado tarłowe), również powinna być izolowana w module przeznaczonym tylko dla niej. W ten sposób likwidacja choroby staje się łatwiejsza do przeprowadzenia w praktyce.
Niektóre farmy są budowane zgodnie z zasadą “wszystko na raz”, co oznacza, że każda jednostka jest całkowicie opróżniana i dezynfekowana, zanim zostanie wprowadzona nowa ikra lub narybek. Dla ikry i mniejszych ryb, które są hodowane przez krótszy okres przed przeniesieniem ich dalej, jest to z pewnością dobre zarządzanie i zawsze powinno być wdrożone w praktyce. Dla większych ryb
Tab. 7.1 Przykład procedury bioasekuracji
O czym pamiętać?
Czyste źródło nowej wody
Dezynfekcja systemu
Jak to zrobić?
Postaraj się używać wody gruntowej. Dezynfekuj wodę za pomocą promieniowania UV. W niektórych przypadkach stosuj filtr piaskowy i ozon.
Uzupełnij system wodą i podnieś pH do poziomu 11-12, używając wodorotlenku sodu (NaOH) - w przybliżeniu 1 kg na 1 m3 objętości wody, w zależności od zdolności buforowej. Zneutralizuj wodę przed odprowadzeniem, używając kwasu solnego (HCl).
Dezynfekcja sprzętu i powierzchni Zanurz lub rozpyl środek dezynfekcyjny, np. Virkon S, zgodnie z instrukcjami. Zwróć uwagę, że sól może hamować działanie.
Dezynfekcja ikry
Pracownicy
Goście
Pozostaw partię ikry w roztworze wykonanym z 300 ml 1% jodu na każde 50 litrów wody przez 10 minut. Zmień roztwór po każdych 50 kilogramach zdezynfekowanej ikry.
Zmień odzież i obuwie przy wejściu do obiektu. Umyj lub zdezynfekuj ręce.
Zmień obuwie lub skorzystaj z basenu do dezynfekcji obuwia (środek dezynfekujący). Umyj lub zdezynfekuj ręce. Zasada ‘nie dotykać’ obowiązuje wszystkich odwiedzających obiekt. Osoby, które odwiedzały inne hodowle rybne, w tym weterynarze, powinny podlegać specjalnym, restrykcyjnym procedurom dezynfekcji.
Rys. 7.2 Sekcja pstrąga tęczowego tęczowej cierpiącego na nadmiernie wypełniony pęcherz pławny. Objaw prawdopodobnie spowodowany nadmiernym nasyceniem gazów w wodzie
jest to również dobra praktyka, jednak tego rodzaju zarządzanie łatwo staje się niewydajne. Odłów wszystkich ryb z modułu przed zasiedleniem nowej partii jest trudny logistycznie, zwłaszcza gdy pracuje się z dużymi ilościami ryb. Łatwo staje się to niewydajne z ekonomicznego punktu widzenia.
Leczenie chorób ryb w systemie recyrkulacyjnym różni się od leczenia ich w tradycyjnej hodowli ryb. W tradycyjnej hodowli ryb woda jest używana tylko raz przed opuszczeniem fermy. W systemie recyrkulacyjnym, zastosowanie biofiltrów i ciągłe przetwarzanie wody wymaga innego podejścia. Wprowadzenie leków wpłynie na cały system, nie tylko na ryby, ale także na biofiltr. Trzeba bardzo uważać podczas przeprowadzania leczenia, ponieważ bardzo trudno jest podać dokładne dawki potrzebne do wyleczenia choroby w systemie recyrkulacyjnym, ponieważ efekt leku zależy od wielu różnych parametrów, takich jak twardość wody, zawartość substancji organicznych, temperatura wody i przepływy. Nic nie zastąpi stopniowego nabierania praktycznego doświadczenia. Stężenia muszą być stopniowo zwiększane od jednego leczenia do drugiego, aby uniknąć zabicia ryb i/lub biofiltra. Zawsze pamiętaj o zasadzie “lepiej dmuchać na zimne”. W przypadku wybuchu choroby lekarz weterynarii musi przepisać lek i wyjaśnić, jak go używać. Należy również dokładnie przeczytać instrukcje dotyczące bezpieczeństwa, ponieważ niektóre leki mogą powodować poważne obrażenia u ludzi w przypadku niewłaściwego użycia.
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
Leczenie przeciwko ektopasożytom, czyli pasożytom osiadłym na zewnętrznej stronie ryb na skórze i w skrzelach, można przeprowadzić przez dodawanie substancji chemicznych do wody. W przypadku infekcji grzybiczych należy postępować w ten sam sposób, co w przypadku inwazji ektopasożytów. W systemach słodkowodnych stosowanie zwykłej soli (NaCl) jest skutecznym sposobem na zabicie większości pasożytów, w tym bakteryjnej choroby skrzelowej. Jeśli leczenie solą nie przynosi efektu, zwykle wystarcza zastosowanie formaliny (HCHO) lub wody utlenionej (H2O2), aby wyleczyć pozostałe infekcje pasożytnicze. Kąpiele ryb w roztworze prazykwantelu (handlowa nazwa Biltricide) i flubendazolu również okazały się bardzo skuteczne przeciwko ektopasożytom.
Filtracja mechaniczna jest również dość skuteczna w zapobieganiu rozprzestrzenianiu się ektopasożytów. Użycie filtra o oczkach o średnicy 70 mikronów usunie pewne stadia pasożyta Gyrodactylus, a filtr o oczkach o średnicy 40 mikronów usunie jaja większości rodzajów pasożytów.
Rys. 7.3 Ikra pstrąga tęczowego
Najbezpieczniejszym sposobem przeprowadzenia leczenia jest zanurzenie ryb w kąpieli w roztworze substancji chemicznej. Jednakże w praktyce nie jest to wykonalna metoda, ponieważ często ilość ryb, która musi być obsłużona, jest zbyt duża. Zamiast tego ryby są trzymane w zbiorniku, gdy dopływ wody jest wyłączany, a natlenienie lub napowietrzanie zbiornika odbywa się za pomocą dyfuzorów. Do zbiornika dodaje się roztwór chemiczny, a ryby pozostawia się w mieszaninie przez określony okres czasu. Później otwiera się dopływ wody, a mieszanka stopniowo rozcieńcza się w miarę wymiany wody w zbiorniku. Woda wypływająca z zbiornika zostanie rozcieńczona przez resztę systemu recyrkulacyjnego, więc stężenie trafiające do biofiltra będzie znacznie niższe niż w zbiorniku poddanym obróbce. W ten sposób można uzyskać stosunkowo wysokie stężenie substancji chemicznej w konkretnym zbiorniku w celu zabicia pasożyta, Zaleca się dezynfekować ikrę ryb przed wprowadzeniem jej do systemu recyrkulacyjnego, aby zapobiec chorobom. Źródło: Torben Nielsen, AquaSearch Ova.
a jednocześnie ograniczyć potencjalny negatywny wpływ substancji chemicznej na biofiltr. Zarówno ryby, jak i biofiltry mogą się dostosować do leczenia solą, formaliną i nadtlenkiem wodoru, stopniowo zwiększając stężenia od jednego leczenia do drugiego. Po przeprowadzeniu leczenia w zbiorniku pełnym ryb tę wodę można również odpompować z systemu do osobnego zbiornika w celu rozłożenia się substancji aktywnej, zamiast poddawać ją recyrkulacji w systemie.
Stosowanie techniki zanurzania ikry to łatwy sposób na leczenie milionów sztuk ikry w krótkim czasie, na przykład podczas dezynfekcji ikry pstrąga jodem (tab. 7.1). Tę metodę można również zastosować do leczenia ikry zakażonej grzybem (Saprolegnia), po prostu zanurzając je w roztworze soli (7‰) przez 20 minut.
W wylęgarniach, z których narybek jest przenoszony do innych zbiorników, gdy tylko jest gotowy do karmienia, wydajność biofiltra jest mniej istotna, ponieważ ilość amoniaku wydalana przez ikrę i narybek jest bardzo niewielka. Dlatego leczenie jest łatwiejsze do przeprowadzenia, ponieważ należy skupić się tylko na przeżyciu ikry i narybku. Warto również zauważyć, że całkowita objętość wody w inkubatorze jest stosunkowo niewielka, a całkowita wymiana wody na nową wodę może być szybko przeprowadzona. Dlatego w wylęgarni cały system można bezpiecznie leczyć jednorazowo.
Leczenie całego systemu w większych obiektach recyrkulacyjnych musi być bardziej delikatnym działaniem. Podstawową zasadą jest utrzymanie niskich stężeń podczas leczenia i przeprowadzenie leczenia przez dłuższy okres czasu. Wymaga to ostrożności i doświadczenia. Stężenie powinno być stopniowo zwiększane od jednego leczenia do drugiego, pozostawiając kilka dni
Rys. 7.4 Sól może być używana profilaktycznie do zapobiegania pewnym chorobom w systemie recyrkulacyjnym, a także do leczenia, gdy wystąpiła infekcja. Sól może również być używana do zapobiegania nagłemu toksycznemu działaniu azotynów, jeśli biofiltr nie jest w pełni dojrzały (patrz rozdz. 5). Wiele systemów RAS stosuje automatyczną dawkę soli do głównego przepływu w celu utrzymania zasolenia systemu
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
między leczeniami, aby dokładnie monitorować wpływ na śmiertelność ryb, zachowanie i jakość wody. Typowo zarówno ryby, jak i biofiltr dostosowują się, więc stężenie może być zwiększane bez negatywnych skutków, co zwiększa prawdopodobieństwo zabicia pasożyta. Sól jest doskonała do dłuższych okresów leczenia, ale formalina również odniosła sukces w przypadku interwałów 4-6 godzin. Biofiltr po prostu dostosowuje się do formaliny i trawi substancję, jak każdy inny węgiel pochodzący z związków organicznych w systemie.
Jak wcześniej zaznaczono, niemożliwe jest podanie dokładnych stężeń i zaleceń dotyczących stosowania substancji chemicznych w systemie recyrkulacyjnym. Należy wziąć pod uwagę gatunek ryb, rozmiar ryb, temperaturę wody, twardość wody, ilość substancji organicznych, wymianę wody, adaptację, zasolenie itp. Poniższe wytyczne są więc bardzo przybliżone.
Sól (NaCl): Sól jest stosunkowo bezpieczna w użyciu i może być używana w wodzie słodkiej do leczenia Ich (choroba białych plam, wywoływana przez Ichthyophthirius multifilis) oraz częstego grzyba Saprolegnia. Ichthyophthirius w fazie pelagicznej może zostać zabity przy 10‰ stężeniu soli, a nowe wyniki sugerują zabijanie stadiów żyjących na dnie przy 15‰ stężenia soli. Ryby zawierają około 8‰ soli w płynach ustrojowych, a większość słodkowodnych ryb będzie tolerować zasolenie w wodzie na poziomie około tej wartości przez nawet kilka kilka tygodni. W wylęgarniach stężenie 3-5‰ soli zapobiega zakażeniom grzybiczym. Należy zauważyć, że wzrost stężenia soli w systemie recyrkulacyjnym może doprowadzić do niekorzystnego poziomu nasycenia gazem, np. skłonność do przesycenia azotem w systemie może nagle stać się problemem.
Formalina - formaldehyd (HCHO): Niskie stężenia formaliny (15 mg/L) przez długi okres czasu (4-6 godzin) wykazało dobre wyniki w leczeniu Ichthyobodo necator (Costia), Trichodina sp., Gyrodactylus sp., bezruchowców i Ichthyophthirius. Formalina ulega stosunkowo szybkiemu rozkładowi w biofiltrze, na poziomie około 8 mg/h/m2 powierzchni biofiltra w temperaturze 15°C. Jednak formalina może obniżyć tempo przemiany azotu bakteryjnego w biofiltrze.
Nadtlenek wodoru - woda utleniona (H2O2): Nie jest powszechnie używany, ale eksperymenty wykazały obiecujące wyniki jako zamiennik formaliny w stężeniach między 8 a 15 mg/L przez 4–6 godzin. Wydajność biofiltra może być hamowana w trakcie leczenia i przez co najmniej 24 godziny po leczeniu, ale efektywność powróci do normy w ciągu kilku dni.
Stosowanie innych substancji chemicznych, takich jak siarczan miedzi czy chloramina-T, nie jest zalecane. Są one bardzo skuteczne w leczeniu np. bakteryjnej choroby skrzelowej. Jednak biofiltr prawdopodobnie ucierpi. Cały proces recyrkulacji i produkcja mogą łatwo zostać dotknięte.
W przypadku infekcji bakteryjnych, takich jak furunkuloza, wibrioza lub BKD (bakteryjna choroba nerek), stosowanie antybiotyków jest jedynym sposobem na
Rodział 7: Choroby
wyleczenie ryb. W niektórych przypadkach ryby mogą być zakażone pasożytami żyjącymi wewnątrz ryb, także wówczas stosuje się antybiotyki.
Antybiotyki są dodawane do paszy dla ryb i podawane rybom kilka razy dziennie przez, na przykład, 7 lub 10 dni. Stężenie antybiotyków musi być wystarczające, aby zabić bakterie, a przepisane stężenie leku i długość leczenia muszą być dokładnie przestrzegane, nawet jeśli ryby przestaną umierać podczas leczenia. Jeśli leczenie zostanie przerwane przed przepisanym okresem leczenia, istnieje duże ryzyko, że infekcja rozpocznie się od nowa.
Leczenie antybiotykami w systemie recyrkulacyjnym będzie miało niewielki wpływ na bakterie w biofiltrze – stężenie antybiotyków w wodzie, w porównaniu do tego wewnątrz ryb leczonych karmą leczniczą, jest stosunkowo niskie, a wpływ na bakterie w biofiltrze będzie znacznie mniejszy. W każdym przypadku należy dokładnie monitorować parametry jakości wody w celu wykrycia ewentualnych zmian, ponieważ mogą one wskazywać na negatywny wpływ na biofiltr. Konieczne może być dostosowanie tempa karmienia, użycie większej ilości nowej wody lub zmiana przepływu wody w systemie.
Można stosować kilka rodzajów antybiotyków, takich jak sulfadiazyna, trimetoprim lub kwas oksoliny, zgodnie z zaleceniami miejscowego lekarza weterynarii.
Leczenie przeciwko IPN (zakaźnej martwicy trzustki), VHS (wirusowej posocznicy krwotocznej) lub innym chorobom wirusowym nie jest możliwe. Jednak wirusy
Rys. 7.5 Szczepienie młodych ryb jest powszechnie stosowane, gdy ryby opuszczają system recyrkulacyjny, aby zapobiec chorobom, gdy ryby są hodowane w sadzach na morzu lub systemach przepływowych
Szczepienia przez iniekcję mogą być wykonywane ręcznie, jak pokazano na zdjeciu, ale też automatycznie, za pomocą urządzenia do szczepienia.
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
mają optymalną temperaturę, i można złagodzić wpływ mniej patogennych wirusów, takich jak IPN, poprzez podniesienie temperatury wody. Dla wysoce patogennych wirusów, takich jak VHS, utratę ryb można zmniejszyć poprzez obniżenie tempa karmienia. Niemniej jednak prowadzenie farmy ryb zarażonej wirusem nie jest rozwiązaniem, a jedynym sposobem pozbycia się wirusów jest opróżnienie całej farmy ryb, dokładna dezynfekcja systemu i rozpoczęcie od nowa.
Pionierska hodowla sandaczy
Firma AquaPri produkuje sandacza w nowoczesnym systemie recyrkulacyjnym (RAS), produkując 400–600 ton wysokiej jakości produktu rocznie, na rynek europejski. Ten słodkowodny gatunek ryby jest znany ze swojego czystego białego mięsa i łagodnego smaku. Sandacz tradycyjnie znajdował się na menu wielu restauracji rybnych i teraz trafił dodatkowo do restauracji sushi ze względu na swój bardzo wyjątkowy i delikatny smak. Jednak hodowla sandacza jest przeznaczona tylko dla nielicznych firm o umiejętnościach zarządzania wrażliwymi stadiami larwalnymi i młodych ryb w celu rozpoczęcia procesu odchowu. Niewielu odważyło się zainwestować w tego rodzaju działalność, ale duńska rodzinna hodowla Aquapri, która zdobyła wiedzę w zakresie hodowli ryb przez wiele pokoleń, udowodniła, że hodowla sandacza w systemie RAS jest możliwa.
Rys. 8.1 System recyrkulacyjny (RAS) do hodowli sandacza, zbudowany przez firmę AquaPri w 2016 roku, produkuje do 600 ton rocznie
Źródło: AquaPri A/S.
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
Seriola
Seriola lalanda, inaczej seriolanda albo seriola (Seriola lalandi), znana na rynkach międzynarodowych jako ricciola (wł.) lub hiramasa (jap.), to gatunek ryby morskiej, o wysokiej jakości mięsie, który został wprowadzony do systemów recyrkulacyjnych (RAS) około 20 lat temu. Wtedy już seriola lalanda była znana jako gatunek hodowlany w sadzach na morzu, i okazało się szybko, że nadaje się do hodowli w systemach RAS, wykazując dobrą produktywność. Jednak komercyjna produkcja rozwijała się powoli.
Zmieniło się to, gdy firma The Kingfish Company rozpoczęła produkcję w swoim zakładzie Kingfish Zeeland w Holandii. Firma ta stała się liderem w wielkoskalowej i zrównoważonej hodowli serioli w systemach RAS, a obecna roczna zdolność produkcyjna wynosi 1500 ton wysokiej jakości serioli. W 2021 roku odłowy i ilość sprzedanych ryb wyniosły ponad 900 ton. Trwa dalszy rozwój firmy, a zdolność zakładu w Holandii ma wzrosnąć do 3500 ton. W Stanach Zjednoczonych planowane jest utworzenie siostrzanej hodowli o zdolności produkcyjnej do 8500 ton.
Rys. 8.2 Hodowla The Kingfish Zeeland jest certyfikowana i zatwierdzona jako zrównoważona i przyjazna dla środowiska, a także posiada certyfikaty dotyczące bezpieczeństwa żywności i jakości, przyznane przez Aquaculture Stewardship Council (ASC), Best Aquaculture Practices (BAP) oraz British Retail Consortium (BRC)
Hodowla The Kingfish Zeeland została laureatem nagrody Seafood Excellence Award w 2019 roku i jest rekomendowana jako ekologiczny wybór przez Good Fish Foundation. Źródło: Kingfish Zeeland.
8: Studia przypadków
Produkcja smoltów łososi atlantyckich w Norwegii
Sektor hodowli łososia ciągle doskonali efektywność, skracając czas produkcji i minimalizując ryzyko, na przykład hodując młode łososie (smolty) w większych rozmiarach niż zwykle przed wypuszczeniem ich do sadzy morskich. To skraca czas spędzony na morzu i zmniejsza ryzyko infekcji w otwartym środowisku.
Firma Tytlandsvik AQUA z Hjelmeland w Norwegii zainwestowała znaczne środki w systemy recyrkulacyjne (RAS) do produkcji nadzwyczaj dużych młodych łososi (smoltów). W hodowli smoltów ryby tradycyjnie osiągały masę około 100 g przed przeniesieniem ich do sadzy morskich, ale teraz większe smolty o masie 200-400 g (po smoltyzacji) stają się coraz bardziej popularne. Tytlandsvik AQUA poszła o krok dalej i hoduje duże smolty o masie 800-1000 g, aby jeszcze bardziej skorzystać z wysokich temp wzrostu w środowisku RAS.
Rys. 8.3 Widok na pierwsze dwa systemy recyrkulacyjne (RAS) zbudowane w Tytlandsvik w Norwegii do produkcji dużych smoltów o masie 800-1 000 g przed wypuszczeniem ryb do sadzy morskich, gdzie kończy się proces odchowu, przy wadze handlowej 5-6 kg
Źródło: Tytlandsvik AQUA.
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
Dodatkowo, firma poprawia logistykę hodowli ryb, lepiej wykorzystując zdolność produkcyjną swoich sadzy. Wskaźnik śmiertelności wynosił około 0.5 procenta od momentu, gdy ryby rosły od 100 g do 800–1 000 g. Obecnie firma obsługuje trzy systemy recyrkulacyjne (RAS), każdy o zdolności około 6 500 kg paszy dziennie, co daje dzienny przyrost biomasy wynoszący około 8 000 kg przy wskaźniku FCR wynoszącym około 0.8.
Objętość produkcyjna każdego RAS wynosi 8 000 m3, podzielona na cztery zbiorniki po 2 000 m3 każdy. Czwarty moduł zostanie wkrótce dodany, co da łączną zdolność wynoszącą 26 000 ton paszy i objętość produkcyjną wynoszącą 32 000 m3 na tym obszarze. Produkcja dużych smoltów wyniesie wówczas około 8 000 ton rocznie.
Obecne zużycie energii wynosi obecnie około 4–5 kWh na kg wyprodukowanej ryby i spodziewane jest, że spadnie do 3 kWh, gdy osiągnięta zostanie pełna zdolność produkcyjna w hodowli.
Hodowla krewetek w systemach RAS
Rys. 8.4 Firma SwissShrimp AG od 2018 roku z sukcesem zbudowała i prowadzi tę zamkniętą hodowlę krewetek
Przez dziesięciolecia krewetki były hodowane na zewnątrz w dużych systemach wodnych lub stawach, często z dobrymi wynikami ze względu na technologię niskokosztową i dobre plony zbiórki. Niestety hodowla krewetek jest również znana jako niestabilna branża z wieloma ryzykami, takimi jak powodzie, zanieczyszczenie, wybuchy chorób itp. Metody produkcji były krytykowane, a rosnąca świadomość wśród konsumentów zmusiła producentów krewetek do Krewetki są hodowane do rozmiarów od 10 g do 50 g i sprzedawane po cenie od 80 EUR do 150 EUR za kg. Źródło: SwissShrimp AG.
8: Studia przypadków
przemyślenia sposobu działania. Hodowla krewetek w zamkniętych obiektach przy użyciu technologii RAS stała się ekscytującym nowym elementem ery hodowli krewetek. Krewetki produkowane w RAS są wolne od chorób i rosną wyjątkowo dobrze w czystych, optymalnych warunkach, dając doskonały produkt na rynku premium. Popyt na tak produkowane, zrównoważone krewetki rośnie, a ceny pozostają wysokie.
Duński model hodowli pstrągów
Dania jest niewątpliwie pionierem w ekologicznej hodowli pstrąga. Ścisłe regulacje środowiskowe zmusiły hodowców pstrąga do wprowadzenia nowych technologii w celu minimalizacji odpływu wody poprodukcyjnej z ich hodowli. System recyrkulacji został wprowadzony poprzez rozwijanie tzw. modelowych hodowli rybnych, aby zwiększyć produkcję, jednocześnie zmniejszając wpływ na środowisko. Zamiast używać ogromnych ilości wody z rzeki, ograniczona ilość wód gruntowych z wyższych warstw jest pompowana do hodowli i poddawana recyrkulacji. Efekt jest znaczący: stała temperatura wody przez cały rok, w połączeniu z nowoczesnym i łatwiejszym do zarządzania obiektem, prowadzi do wyższych wskaźników wzrostu i większej wydajności przy niższych kosztach produkcji, w tym amortyzacji inwestycji. Pozytywny wpływ na środowisko można zobaczyć w rozdz. 6.
Rys. 8.5 Modelowa hodowla pstragów w Danii
Źródło: Kaare Michelsen, Danish Aquaculture.
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
Halowa nisko-kosztowa akwakultura RAS
Podstawowy duński model gospodarstw pstrągowych to gospodarstwa na otwartym powietrzu, co oznacza, że są one w pewnym stopniu narażone na zmiany pogodowe, choroby i drapieżniki. Budowa zamkniętych obiektów RAS zazwyczaj zwiększają koszty i są stosowane głównie dla najdroższych ryb, a nie znajdują uznania wśród hodowców ryb o niższej cenie. Poszukiwane są więc rozwiązania techniczne, tańsze w budowie i oferujące niższe koszty eksploatacji. Przykładem takiego systemu RAS zbudowanego w Danii przez firmę FREA Solutions jest produkcja pstrąga tęczowego, częściowo jako narybku i młodocianych ryb do dalszego tuczu, a częściowo jako ryb handlowych 300-400 g, odpowiednich dla przetwórstwa. Zastosowano minimalistyczną technologię, która obejmuje: niskociśnieniowe pompy śmigłowe dla głównego przepływu wody, wentylatory o niskim ciśnieniu do usuwania gazów oraz dmuchawy Rootsa do wzruszania biofiltrów z ruchomym złożem. Czysty tlen jest rozpuszczany za pomocą pasywnego systemu opartego na grawitacji (patrz platforma tlenowa opisana w rozdz. 2), a usuwanie cząstek opiera się na sedymentacji i filtracji na stałym złożu. Oprócz stosunkowo niskich nakładów inwestycyjnych, udokumentowano, że w hodowli tej zużycie energii wynosi mniej niż 2 kWh na 1 kg wyprodukowanej ryby.
Rys. 8.6 Hodowla rybna FREA Solutions produkuje rocznie 25 milionów pstrągów tęczowych, które są sprzedawane w rozmiarach od 4 g do 400 g do dalszej hodowli lub przetwórstwa
Nowa woda używana w systemie, nazywana również wodą uzupełniającą, jest pompowana z odwodnień znajdujących się pod piaskowym terenem, a woda odpływowa jest uwalniana do przesiąkania w tym samym obszarze. Hodowla nie ma bezpośredniego połączenia z rzekami. Źródło: FREA Solutions.
Akwakultura RAS w służbie zarybiania
Czyste rzeki, jeziora i naturalne, dzikie zasoby rybne to istotny cel środowiskowy w wieku krajach. Obserwowane są liczne inicjatywy ochrony przyrody poprzez zarybianie naturalnych siedlisk oraz re-introdukcję zagrożonych gatunków lub odmian ryb.
Troć morska jest popularną rybą wędkarską, występującą w wielu rzekach w Danii, gdzie prawie każda rzeka ma swoją własną odmianę. Mapowanie genetyczne przeprowadzone przez naukowców umożliwiło odróżnienie między różnymi odmianami. Kiedy troć morska dojrzewa, migruje z powrotem z morza do swojej rodzimej rzeki, na tarło. W regionie Danii zwanym Funen, przywrócono drożność rzek, a ocalałe dzikie odmiany troci zostały uratowane dzięki programowi hodowli w akwakulturze recyrkulacyjnej. Tarlaki są łapane za pomocą połowów elektrycznych, a pozyskana od nich ikra trafia do hodowli RAS. Około roku później potomstwo zostaje wprowadzone z powrotem do tej samej rzeki, z której pochodzili ich rodzice.
Różne odmiany zostały uratowane w przyszłości, miejmy nadzieję, że i troć morska będzie w stanie przetrwać samodzielnie w tym środowisku.
Ważne jest także to, że ten program znacznie poprawił szansę na złowienie troci morskich przez wędkarzy u wybrzeży Danii. Dzięki temu turystyka wędkarska stała się dochodowym źródłem dla lokalnych przedsiębiorstw, takich jak hotele, kempingi, restauracje, itp. Ogólnie rzecz biorąc, jest to sytuacja, w której wszyscy zyskują - zarówno przyroda, jak i lokalni przedsiębiorcy.
Rys. 8.7 Dojrzałe trocie morskie, które wędrują w górę rzeki na tarło, są łowione za pomocą połowów elektrycznych i transportowane do obiektu RAS, gdzie ikra zostaje zaoczkowana. Około roku później, narybek troci jest wprowadzane do tej samej rzeki, z której jego rodzice zostali złowieni.
Ten proces pomaga w ochronie populacji troci morskich i utrzymaniu różnorodności genetycznej różnych odmian w rzece. Dzięki wykorzystaniu obiektu recyrkulacyjnego, naukowcy i działacze zajmujący się ochroną przyrody mogą dokładnie monitorować i chronić proces wylęgu a następnie rozwoju larw i narybku, zapewniając większą szansę na przetrwanie i skuteczną adaptację do naturalnego środowiska, po uwolnieniu z powrotem do rzeki. Ta metoda przyczynia się do zachowania i zrównoważonego rozwoju populacji troci morskich w regionie Laksefisk, Dania.
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
Hodowanie roślin i ryb razem było znane już tysiące lat temu w starożytnych Chinach. Rośliny rosną dzięki składnikom odżywczym wydzielanym przez ryby, i zarówno ryby, jak i rośliny można odławiać/zbierać do spożycia. W nowoczesnej akwakulturze połączenie hodowli ryb w systemie recyrkulacji i uprawy roślin w hydroponice przy użyciu wody odżywczej, bez gleby nazywa się “akwaponiką”. Technologia ta została już skomercjalizowana w krajach takich jak Stany Zjednoczone, ale nie jest jeszcze ekonomicznie opłacalna w chłodniejszych regionach, takich jak północna Europa.
Rys. 8.8 Badania nad akwaponiką w Institute of Global Food and Farming koło Kopenhagi, Dania
System został stworzony w istniejących już szklarniach i obejmuje: zbiorniki hodowli ryb oraz stoły do uprawy sałaty, a wszystko to w systemie recyrkulacyjny z dwoma niezależnymi obiegami wody. Jeden z obiegów przechodzi przez system filtracji wody i może być skierowany na stoły do uprawy roślin lub z powrotem do zbiorników na ryby. Drugi obieg dostarcza wodę bezpośrednio na stoły do uprawy roślin, na których można hodować sałatę lub zioła takie jak szałwia, bazylia i tymianek.
Source: Paul Rye Kledal, Institute for Global Food and Farming.
Lądowa hodowla łososi
Rozmiar hodowli rybnych stale rośnie w miarę wzrostu produkcji w akwakulturze na całym świecie. Obecnie przeciętna farma morska (sadzowa) w Norwegii produkuje około 5 000 ton łososia na jednej lokalziacji. Systemy na lądzie o takiej skali doganiają tę produkcję, a nowe projekty recyrkulacyjne o takich rozmiarach pojawiają się coraz częściej.
Połączenie hodowli na lądzie z hodowlą w sadzach morskich jest bardzo efektywnym sposobem produkcji i obecnie prawdopodobnie najbardziej konkurencyjnym rozwiązaniem dla gatunków łososia. Małe ryby są produkowane na lądzie w efektywnych i kontrolowanych systemach, zanim są wypuszczane do dużych sadzy na morzu do dalszego rozwoju. W niektórych obszarach hodowla w sadzach nie jest popularna, a hodowle na lądzie w postaci zakładów recyrkulacyjnych są postrzegane jako przyszłość produkcji ryb. Mają one niski wpływ na środowisko i niskie zużycie wody. Chociaż koszty produkcji są nadal wyższe niż w sadzach, systemy te zapewniają wysoki poziom bezpieczeństwa żywności, pełną kontrolę wszystkich parametrów (tlen, amoniak, azotany, dwutlenek węgla, zawieszone ciała stałe, temperatura, pH, sól itp.), a produkcja jest stała i przewidywalna. Ponadto takie hodowle mogą być budowane blisko dużych miast, co umożliwia lokalną produkcję i dostawę, oszczędzając koszty transportu i redukując emisję CO2.
Przyszłość recyrkulacji
Liczba systemów recyrkulacyjnych (RAS) do produkcji młodych osobników wielu różnych gatunków ryb będzie nadal rosnąć, ponieważ zapotrzebowanie na
Rys. 8.9 Przedsiębiorstwo Danish Salmon było jednym z pionierów lądowej hodowli łososi w RAS
Ta, produkująca rocznie 2000 ton łososi, hodowla w Hirtshals (Dania) została wybudowana w 2013 r. System bazuje na recyrkulacji wody i został umieszczony po dachem, aby kontrolować temperature i zapewnić bioasekurację. Łososie są hodowane tutaj od ikry do rozmiaru handlowego 4−5 kg w cyklu 2-letnim w olbrzymich zbiornikach o objętości 1 000 m3 każdy. Białe worki big-bag na zdjęciu zawierają wypełnienie do komór biofiltracyjnych.
Źródło: Axel Søgaard/AKVA group.
Przewodnik po akwakulturze w systemach recyrkulacyjnych
zdrowe i silne potomstwo dostarczane przez cały rok stanowi podstawę poprawy efektywności w hodowli ryb. Nie ma perspektyw zwiększenia dostaw z ryb z rybołówstwa komercyjnego i już teraz więcej niż połowa spożycia ryb i owoców morza pochodzi z akwakultury. Różnicę między podażą a popytem na ryby i owoce morza na rynku może wypełnić tylko produkcja z akwakultury.
W sektorze łososiowym będziemy świadkami znaczącego wzrostu dużych zakładów hodowli narybku, które przeniosą pierwszą część okresu hodowli w sadzach na ląd, aby szybciej hodować ryby w bardziej bezpiecznym środowisku. Na całym świecie powstawać będą ogromne hodowle łososiowe na lądzie, na których ryby będą hodowane do rozmiarów rynkowych.
Produkcja ryb w systemach RAS tuż obok konsumentów w dużych miastach dostarczy świeże ryby o wysokiej jakości, zmniejszy ślad węglowy poprzez eliminację długich tras transportowych i zwiększy samowystarczalność w zainteresowanych krajach. Projekty tego rodzaju dążą do osiągnięcia poziomów produkcji wynoszących 5 000 ton rocznie i więcej, i nie wszystkie z nich dotyczą łososia. Seriola to kolejny gatunek, który może dołączyć do tego trendu, podobnie jak krewetki.
Projekty przyszłości będą również korzystać z większej automatyzacji, takiej jak czyszczenie biofiltrów i stała kontrola pomp i innych maszyn w celu oszczędzania energii. Wykorzystanie digitalizacji, wizyjnego monitoringu komputerowego oraz uczenia maszynowego będzie rosnąć, a sztuczna inteligencja będzie częścią procesu poprawy wydajności, na przykład monitorowania zachowań ryb w celu wczesnego ostrzegania lub prognozowania apetytu z wyprzedzeniem.
Rys. 8.10 Budowanie ogromnych obiektów RAS w bezpośrednim sąsiedztwie dużych aglomeracji na całym świecie to ważny trend rozwojowy, który może zapewnić konsumentom świeże ryby I poprawić samowystarczalność wielu krajów
Źródło: Nordic Aqua Ningbo.
Aquaetreat, 2007. Manual on Effluent Treatment in Aquaculture: Science and Practise (Raport). Wyniki projektu Aquatreat.org wspieranego ze środków UE
Avault J. W. Jr., 1996. Fundamentals of Aquaculture, A Step-by-Step Guide to Commercial Aquaculture, Baton Rouge, USA, AVA Publishing Company Inc., 1996, ISBN 0-9649549-0-7
Barnabé, G., eds., 1990. Aquaculture, Volume 1 & 2, Chichester, England, Ellis Horwood Limited, ISBN 0-13-044108-2
Brock, T., D., Smith, D., W. & Madigan M., T., 1984. Biology of Microorganisms, USA, Prentice-Hall International, ISBN 0-13-078338-2
Brown, L., 1993. Aquaculture for Veterinarians: Fish Husbandry and Medicine, Oxford, UK, Pergamon Press Ltd., ISBN 008-040835
FAO. 2020. The State of World Fisheries and Aquaculture 2020. Sustainability in action. Rome. FAO. https://doi.org/10.4060/ca9229en
Jokumsen, A. & Svendsen, L. M., 2010. Farming of Freshwater Rainbow Trout in Denmark, DTU Aqua, National Institute of Aquatic Resources. DTU Report no. 219-2010. ISBN 978-87-7481-114-5
Lekang, O., 2020. Aquaculture Engineering, Norwegian University of Life Sciences, Drobakveien, Norway. Third edition, John Wiley & Sons Ltd, 2020, ISBN 9781119489016
Remmerswaal, R.A.M., 1997. Recirculating Aquaculture Systems, INFOFISH Technical Handbook 8, ISBN 983-9816-10-1
Timmons, M.B., & Ebeling, J.M., 2002. Recirculation Aquaculture, NRAC Publication No. 01-007, USA, Cayuga Aqua Ventures, ISBN 978-0-9712646-2-5
Wheaton, F. W., 1993. Aquacultural Engineering, Malabar, Florida, USA, Krieger Publishing Company, 1993, ISBN 0-89464-786-5
Lista kontrolna do wykorzystania podczas wdrażania systemu recyrkulacji
1.0
Informacje o projekcie
1.01 Opis misji, przeznaczenia i celu projektu
1.02 Gatunki, które będą hodowane
1.03 Produkcja roczna, w tonach, w sztukach
1.04 Rozmiar ryb obsadowych/handlowych − plan produkcji
1.05 Liczba partii (obsad) rocznie
1.06 Szacowany współczynnik konwersji paszy (FCR)
1.07 Dostępność schematów lub innych informacji
1.08 Czy udzielono zgody na odprowadzanie (wody poprodukcyjnej)? Ograniczenia, poziomy, wymagane zgody itp.
1.09 Dostępność kierownika gospodarstwa lub ichtiologa
1.10 Inne istotne informacje, specjalne problemy, itp.
2.0
Informacje o lokalizacji
2.01 Czy to woda słona czy słodka? Zawartość soli w wodzie morskiej
2.02 Dostępne źródło wody. Woda morska, rzeka, studnia, woda gruntowa, odwiert.
2.03 Ile wody jest dostępnej? Litry na sekundę.
2.04 Temperatura wody. Lato / zima Fluktuacje dzień / noc
2.05 Wyniki analizy wody pH
2.06 Warunki pogodowe, maksymalna/ minimalna temperatura powietrza Mroźne zimy, ekstremalne upały latem, itp..
2.07 Warunki gruntowe pod budowę
2.08 Temperatura gruntu, maksymalna / minimalna
2.09 Dostępna powierzchnia gruntu
Kształt obszaru budowlanego
2.10 Dostępna przestrzeń na oczyszczanie ścieków: stawy osadnikowe, obszar filtracyjny, itp.
2.11 Wyznaczenie poziomu zero (zero reference) gruntu.
2.12 Lokalne źródło zasilania, proszę określić.
3.0 Zawartość obiektu
3.01 Wylęgarnia
3.02 Podchowalnia / Pierwsze karmienie
3.03 Przed wzrostem / Narybek
3.04 Tucz
3.05 Stado tarłowe
3.06 Produkcja żywego pokarmu
3.07 Filtracja
3.08 Jednostka kwarantanny – wejście; Jednostka aklimatyzacji – wyjście
3.09 Oczyszczanie wody na wejściu
3.10 Oczyszczanie ścieków
3.11 Sortowanie / Odłowy / Dostawa na żywo
3.12 Przetwarzanie / Pakowanie Chłodnia / Maszyna do lodu
3.13 Laboratorium / Warsztat Biuro / Stołówka
3.14 Generator awaryjny
3.15 Generator tlenu / Awaryjna butla z tlenem
3.16 Ogrzewanie wody / Chłodzenie wody
3.17 Wymagania dotyczące budynku, izolacja
3.18 Architektura, otoczenie
• Pomaga hodowcom w przejściu na akwakulturę w obiegu zamkniętym
• Wprowadza do tematyki technologii i metod zarządzania hodowlą
• Doradza w zakresie dobrych praktyk związanych z akwakulturą w obiegu zamkniętym
• Doradza w zakresie wprowadzania systemu w obiegu zamkniętym, edukacji i szkolenia personelu
• Przedstawia studia przypadków różnych projektów związanych z akwakulturą w obiegu zamkniętym
Autor, Jacob Bregnballe, z firmy AKVA, pracował na całym świecie nad akwakulturą w obiegu zamkniętym, zarówno w badaniach, jak i praktyce, przez ponad 40 lat. Prowadził własną hodowlę ryb w Danii przez 25 lat i był zaangażowany w wiele innowacji technologicznych mających na celu poprawę systemów w obiegu zamkniętym dla różnych gatunków hodowlanych.
Eurofish International Organisation
H.C. Andersens Boulevard 44-46
DK-1553 Copenhagen V Denmark
Tel.: (+45) 333 777 55 info@eurofish.dk www.eurofish.dk
FAO Regional Office for Europe and Central Asia
FAO-RO-Europe@fao.org
Tel.: (+36) 1 4612000 www.fao.org/europe
Food and Agriculture Organization of the United Nations Budapest, Hungary