Обзор биофлоковых систем

Слыша о биофлоковых системах, рыбовод представляет себе обманчиво простую абстрактную установку в виде бассейна с рыбой или креветками, который интенсивно аэрируется. Как всегда реальность сложнее изложенных теорий.

Биофлок – это не какая-то одна технология с четкими протоколами работ, а скорее семейство различных концепций по водоподготовке и управлению микробными сообществами.

Если провести аналогию с установками замкнутого водоснабжению, биофлоковые системы могут отличаться одна от другой так же, как отличаются различные типы биофильтров в УЗВ – орошаемые или погружные, псевдосжиженные или с неподвижной загрузкой и так далее. Причём основная функция этих устройств неизменна – очистка воды бактериями от азотных загрязнений. Но реализовано она разными принципами. Так же различаются между собой и установки с флоками.

Единственно, что действительно объединяет BFT-системы, это присутствие в воде микроорганизмов, скооперированных во флоки, подробнее о которых Вы можете прочитать здесь.

Конкретнее рассмотрим, как следует различать биофлоковые системы.

Прежде всего начнём с расположения производства – уличное, затенённое или внутри помещения. Это играет ключевую роль в том, какая система будет у Вас сформирована.

Дело в количестве и качестве света, который попадает в ёмкость с флоками. Немаловажную роль так же играет объём вносим кормов на куб воды, но об этом ниже. Свет влияет на развитие водорослей в воде. Те, в свою очередь, являются основой биофлоковой системы, которую называют автотрофной (АТС).

Концепция автотрофных систем очень похожа на системы с зелёной водой (Green Water Aquacultere – GWA), но всё же есть отличия. Главное – в автотрофных системах присутствую сообщества микроорганизмов в виде флоков. В GWA биологическим фильтром являются отдельные планктонные клетки микроводорослей.

Фундаментом для флоков в АТС являются фотосинтезирующие водоросли – синезелёные и зелёные. В таких установках самое низкое соотношение вносимого углерода на кг корма – до 9 грамм C на грамм N, а иногда углерод не вносят вовсе – водоросли эффективно перерабатывают азот в собственную биомассу под действием солнечного света без дополнительного источника энергии. За подобные преимущества приходится платить – автотрофная система существует только в прозрачной воде (относительно других биофлоковых систем) с пониженными плотностями посадки (10-30 кг рыбы на кубометр воды).

Другая особенность АТС – гидробионтов можно кормить только утром, днём и вечером, причём неравными долями – соотношение вносимых порций примерно следующее 25% – 40% – 35%. Связанно это с тем, что водоросли только на свету могут эффективно перерабатывать загрязнения от животных и дополнительно выделять кислород.
Гидробионты, в свою очередь, при питании и переваривании пищи потребляют О2 больше, чем при голодании. Таким образом два этих процесса днём уравновешивают друг друга. В темное же время водоросли сами потребляют О2 из воды и выделяют углекислый газ, закисляя систему. Поэтому ночью кислород в АТС приходит только через аэрацию, при этом pH стремится вниз. Но так как гидробионты ночью не кормятся, заморных явлений можно без проблем избежать.

Последнее, что хотелось бы рассказать о АТС – в некоторых случаях такие установки работают даже без аэрации. Достигается это за счёт содержания рыб, которые не требовательны к высоким уровням О2 и своими перемещениями по ёмкости способны поддерживать флоки во взвешенном состоянии. Как правило это некоторые азиатские карповые, а так же сомы – птеригоплихт, клариевый и пангасиус. В некоторых случаях представленных выше рыб держат в разреженных посадках (2-15 кг на кубометр воды) без аэрации и кормят сырой рыбой – АТС удаётся переработать подобные загрязнения.

Далее рассмотрим переход от автотрофной системы к миксотрофной (МТС).

Флоки в таких установках содержат сбалансированное сообщество, фундаментом которого выступают как водоросли, так и гетеротрофные бактерии. При повышении плотностей посадки рыб возрастает количество корма, вносимого в систему. Вслед за этим растёт мутность воды и объёмы вносимого углерода до 10 до 15 грамм  C на каждый грамм N. В таких условиях водоросли в одиночку уже не способных перерабатывать повышенные загрязнения от гидробионтов, а углерод провоцирует развитие гетеротрофов. Таким образом и происходит запуск миксотрофной системы. Также миксотрофные системы применяют в местах с затенением – водоросли испытывают дефицит света и не могут образовать автотрофную систему. Затенение могут применять намеренно, чтобы избежать скачков pH при избыточном выделении/поглощении О2 водорослями или при предохранении установки от осадков и птиц, закрывая бассейны крышей. При разведении гидробионтов МТС необходимо аэрировать постоянно.

Если биофлоковый бассейн находится внутри помещения без доступа к солнечному освещению и с промышленными плотностями посадки рыб (тиляпия – 35-50 кг на кубометр воды, сомы – 120-180), то сообщество в хлопьях активного ила будет полностью основано на гетеротрофных бактериях (гетеротрофная система – ГТС). В таких случаях необходима аэрация, расход воздуха в которой доходит до 1 кубометр воздуха на кубометр рыбоводной ёмкости в час, чтобы перекрыть потребности микроорганизмов и гидробионтов в кислороде и отдуть углекислый газ. Соотношение вносимого углерода обычно доходит до 15-20 грамм на каждый грамм N.

Все 3 биофлоковых системы не имеют чётких границ, что очень хорошо показывает рисунок. Видно постепенный переход от водорослевого сообщества к бактериальному.

Рассмотрев 3 биофлоковые системы – автотрофную миксотрофную и гетеротрофную – хотелось бы отметить следующую деталь: при изменении условий – освещённости, плотностей посадки, количества кормов – АТС может стать как МТС, так и ГТС. Собственно, так и происходит обычно. В биофлоковый бассейн или пруд высаживается малое количество мальков рыбы или креветок, запускается автотрофная система, по мере набора веса животными растёт плотность посадки, равновесие в системе сдвигается сначала в миксотрофную систему. Конец сезона и сбор урожая может происходить из гетеротрофной системы. Миграция обратно так же возможна – при изъятии из ГТС основной биомассы водоросли могут начать замещать гетеротрофов во флоках. Это абсолютно нормальный процесс.

Для иллюстрации сказанного выше, можно привести таблицу описывающую связи между различными параметрами системы в различных биофлоковых прудах.