Փակ հանգույց համակարգ – 4րդ քայլ
Կենսաբանական մաքրում
Ոչ բոլոր մասնիկները և ձկան կեղտերը հեռացվում են մեխանիկական ֆիլտրումի միջոցով, քանի որ որոշ մասնիկներ դրա միջով անցնում են որպես լուծվող միացություններ, ինչպիսիք են ֆոսֆատը և ազոտը: Ֆոսֆատը իներտ նյութ է, առանց թունավոր ազդեցության, բայց ազոտը որպես ազատ ամոնիակ թունավոր է և այն պետք է վերածվի անվնաս նիտրատի: Օրգանական նյութի և ամոնիակի քայքայումը կենսաբանական գործընթաց է, որը կատարվում է մանրէների միջոցով: Հետերոտրոֆիկ բակտերիաները օրգանական նյութեր են առաջացնում ՝ սպառելով թթվածինը և արտադրելով ածխածնի երկօքսիդ, ամոնիակ և նիտրիտ նյութերը: Բակտերիաները ամոնիակը վերածում են նիտրիտի և ի վերջո նիտրատների:
Այս մոտեցման մեջ երկու կետ շատ կարևոր են՝
- Համակարգի ջրի ջերմաստիճանը
- Համակարգի pH-ի մակարդակը
Ազոտի ֆիքսման ընդունելի սահմանին հասնելու համար ջրի ջերմաստիճանը պետք է 10-35 °C ընկած սահմաններում (մոտավորապես 20-30 °C) և pH-ը 7-8-ի սահմաններում պահպանվի: Ջրի ջերմաստիճանը հաճախ կախված է վերոնշյալ գործոններից և չի ճշգրտվում ազոտի ֆիքսման առավելագույն մակարդակին հասնելու համար, բայց ձկների աճի օպտիմալ կարգավիճակին հասնելու համար` օպտիմալ մակարդակներին հասնելը անհրաժեշտ է: Կենսաչափական ֆիլտրի արդյունավետության նկատմամբ pH- ի կարգավորումը կարևոր է, քանի որ ցածր pH-ը նվազեցնում է արտադրողականությունը: Հետևաբար, pH- ն պետք է պահպանվի 7-ից բարձր` բակտերիալ ազոտացման բարձր մակարդակի հասնելու համար: Մյուս կողմից, pH- ի բարձրացումը հանգեցնում է ազատ ամոնիակի (NH3) քանակի աճը, ինչը կբարձրացնի թունավոր ազդեցությունը: Այսպիսով, նպատակը pH- ի և ջերմաստիճանի միջև ճշգրիտ հավասարակշռության հաստատումն է: Այս նպատակի համար, առաջարկվում է 7-7.5 սահմանում pH- ի համար:
Շրջանառվող ակվատիկ համակարգի pH- ի վրա ազդում են երկու հիմնական գործոններ՝
- ձկներից և կենսաբանական ֆիլտրի կենսաբանական ակտիվությունից առաջացած CO2– ի ծավալը
- Ազոտի ֆիքսման գործընթացից առաջացած թթուն
Ազոտի ֆիքսման արդյունքը
CO2– ն արտազատվում է ջրի օդարկման արդյունքում, ինչը հանգեցնում է ապագազացման: Այս գործընթացը կարող է իրականացվել տարբեր ձևերով, որը ընթացքում կնկարագրվի այս բաժնում:
Նիտրացման գործընթացը առաջացնում է թթու (+ H), իսկ pH- ի մակարդակը իջնում է: PH- ն կայունացնելու համար հարկավոր է ավելացնել հիմնային նյութ: Այդ նպատակով ջրի մեջ պետք է ավելացվի նատրիումի հիդրօքսիդ (NaOH) կամ այլ հիմնային նյութ:
Ամոնիակը բաղկացած է ամոնիումից (NH4+) և ամոնիակից (NH3), որտեղ ամոնիակը կազմում է ձկան մնացորդների գլխավոր մասը, չնայած որ ջրի մեջ ամոնիակի քանակը կախված է այս աղյուսակից՝
Տվյալ պատկերում, դուք կարող եք տեսնել հավասարակշռությունը ամոնիակի (NH3) և ամոնիումի (NH4 +) միջև 0 °C ջերմաստիճանում: Ոչ մի թունավոր ամոնիակ առկա չէ ցածր pH- ում, բայց ավելանում է pH- ի աճի զուգահեռ: PH- ի մակարդակը կարելի է նշմարել պատկերում, ինչը ցույց է տալիս հավասարակշռությունը ամոնիակի (NH3+) և ամոնիումի (NH4+) միջև:
Ընդհանուր առմամբ, թունավոր ամոնիակը թունավոր է ձկների համար`ավելի քան 0,02 մգ/լ խտությամբ: Հետևյալ նկարը ցույց է տալիս թունավոր ամոնիակի առավելագույն կոնցենտրացիան, որը թույլատրելի է տարբեր pH մակարդակներում, եթե երաշխավորված է 0.02 մգ/լ եզրից ցածր մակարդակը: PH- ի ցածր մակարդակը նվազեցնում է ամոնիակի գերազանցելու ռիսկը թույլատրելի 0.02 մգ/լ սահմանից, բայց ձկնաբուծ տնտեսվարողին խորհուրդ է տրվում ապահովել PH- ը 7-ի վրա որպեսզի կենսա ֆիլտրացման համակարգը առավելագույն գործունեությունը ծավալի:
Վերևի պատկերում ստուգաչափված pH- ի և TAN- ի քանակի միջև փոխհարաբերությունը կենսաֆիլտրման համակարգի զատորոշման նպատակով արտահայտված է հիմնվելով թունավոր ամոնիակի կոնցենտրացիայի վրա, որը կազմում է 0.02 մգ/լ:
Ազոտը (ազոտի երկօքսիդ) ձևավորվում է ազոտի ամրացման գործընթացում միջանկյալ փուլում և թունավոր է ձկների համար 1 լ/մգ-ից բարձր մակարդակներում: Եթե ձկների շնչառությունը խափանվում է շրջանառության համակարգում, չնայած բավարար թթվածնի մակարդակի պայմաններում, նիտրիտի բարձր կոնցենտրացիաները կարող են պատճառ հանդիսանալ: Բարձր կոնցենտրացիաներում նիտրիտը ջրաղացների միջով մուտք է գործում ձկան արյան մեջ՝ կանխելով թթվածնի կլանումը: Ավելացնելով աղը ջրին, որը կլանվում է մինչև 0.5% ՝ արգելակում է նիտրիտի կլանումը:
Նիտրատը ազոտի ֆիքսման գործընթացում վերջնական արտադրանքն է, և չնայած հաշվի է առվում, բարձր մակարդա կները (20-50 մգ/լ-ից բարձր) բացասաբար են ազդում սննդի աճի և նութափոխանակության վրա: Եթե ջրի նոր փոխանակումը համակարգում շատ ցածր պահվի, նիտրատի կուտակում կկատարվի, և արդյունքները անընդունելի կլինեն: Նիտրատների կուտակումը կանխելու միջոցներից մեկը նոր ջրի փոխանակման ավելացնելն է, որտեղ բարձր խտանյութերը նոսրանում են առանց բարդույթների:
Մյուս կողմից, փակ հանգույցի ձկնաբուծության ամբողջ գաղափարը ջրի պահեստավորումն է, և որոշ դեպքերում ջրի խնայողությունը մեծ նպատակ է հանդիսանում: Նման պայմաններում նիտրատների կոնցենտրացիան կարող է նվազեցնել ազոտի կլանումը: Նորմալ պայմաններում, մեկ կիլոգրամ սննդանյութի դիմաց ավելի քան 3000 լիտր ջրի կիրառումը լիովին բավարար է նիտրատի կոնցենտրացիան նոսրացնելու համար:
Գերիշխող մանրեների մեծ մասը հանդիսանում են Սուդոմոնասները: Սա անօդակյաց գործընթաց է (առանց թթվածնի)`նիտրատի մակարդակի նվազեցումը և վերածելով դա ազատ ազոտի: Փաստորեն, այս գործընթացը ազոտը ջրից անջատում է ու փոխանցում է օդի միջավայրին, որտեղ ազոտի բեռը կրճատվում է շրջակա ակվատիկ միջավայրում: Այս գործընթացը պահանջում է օրգանական աղբյուր (ածխածին), օրինակ՝ փայտի ալկոհոլ (մեթանոլ), որը կարելի է ավելացվել նիտրատների միջավայրի մեջ: Գործնական առումով, 2.5 կգ մետանոլ է հարկավոր յուրաքանչյուր կիլոգրամ ազոտազերծված նիտրիտի (NO – N) համար:
Ազոտազերծման սենյակների մեծ մասը հագեցած են բիոֆիլմով կամ հատուկ մակերեսներով, որոնք նախատեսված են 1-ից 2 ժամ տեղակայման ժամկետվ: Հոսքը պետք է վերահսկվի՝ ելքային թթվածնի կոնցենտրացիան ապահովելու համար ըստ ծրագրին: Եթե թթվածինը արտադրվում է ավելի քան մեկ միլիգրամ մեկ լիտրի դիմաց, ապա զարգանալու է ջրածնի սուլֆիդ (H2S), որը ձկների համար շատ թունավոր է և ունի նաև տհաճ հոտ (նեխած ձվի): Ի դեպ, նիտրացման գործընթացի արդյունքում ստացված տիղմի ծավալը նույնպես շատ մեծ է և ազոտազերծման մասը պետք է լվացվի շաբաթը մեկ անգամ:
Կենսաժապավենի նմուշներ կենսաֆիլտրման համակարգում օգտագործման համար
Կենսաֆիլտրերը սովորաբար պատրաստվում են պլաստիկ հաղորդիչներից, որոնք ապահովում են բարձր մակարդակ մեկ խորանարդ մետրի համար: Բակտերիա բջիջները բարակ շերտի տեսքով աճում են հաղորդիչների վրա՝ այդպիսով գրավելով շատ մեծ մակերեսային տարածք: Լավ մշակված կենսաֆիլտրի նպատակն է հասնել մեկ խորանարդ մետրի բարձր մակարդակի`առանց օրգանական նյութերի միջոցով խցանման ենթարկվելն է: Հետևաբար անհրաժեշտ է բավարար ազատ տարածք, որպեսզի ջուրը անցնի կենսա ֆիլտրի մեջով և ունենա ընդհանուր ազատ հոսք՝ ու համապատասխան լվացման միջոցով: Նման քայլերը պետք են իրականացվել երեք շաբաթ կամ մեկ ամսվա ընդմիջումներով, կախված կենսաֆիլտրի ծանրաբեռնավորվածությունից: Սեղմված օդը օգտագործվում է ֆիլտրման շարունակողական հոսք ստեղծելու համար, որում օրգանական նյութը անջատվում է: Երբ լվացման գործընթացը տեղի է ունենում, այն մաքրվելու է, և կեղտոտ ջուրը լցվում է ֆիլտրի մեջ և հեռացվում է, նախքան այն որ ֆիլտերը կրկին միացնել համակարգին:
Փակ հանգույց ձկնաբուծական համակարգում օգտագործվող կենսաֆիլտրերը կարող են նախագծվել որպես անշարժ հարթակ ֆիլտր կամ որպես շարժական հարթակ ֆիլտրեր: Փակ հանգույց տնտեսություններում օգտագործվող բոլոր կենսա զտիչները այսօր կիրառվում են որպես ընկղմված միավորներ: Անշարժ հարթակ ֆիլտրի տարբերակում, պլաստիկ հաղորդիչը կայուն է և չի շարժվում: Ջուրը հոսում է հաղորդիչների արանքով, որպեսզի դիպչի կենսաժապավենին: Շարժական հարթակ ֆիլտրի դեպքում, պլաստիկ հաղորդիչը օդային պոմպի կողմից ստեղծված հոսքի միջոցով ջրի մեջ շարժվում է: Հաղորդիչի մշտական տեղաշարժի շնորհիվ, շարժական հարթակ ֆիլտրերը կարող են ավելի դժվար լինել, քան անշարժ հարթակ ֆիլտրերտը ինչը հանգեցնում է մեկ խորանարդ մետրի ավելի բարձր տեղաշարժման տեմպերի: Այնուամենայնիվ, մեկ քառակուսի մետրի (ֆիլտրի մակերեսի) հաշվարկված շրջանառության փոխարժեքի մեջ էական տարբերություն չկա, քանի որ բակտերիալ ժապավենի դեպքում առկա է նաև կենսաբազմազանությունն։
Առկա են նաև տարբեր տեսակի զտիչներ տարբեր չափսերում: Այնուամենայնիվ, անշարժ հարթակ ֆիլտրման դեպքում, օրգանական մասնիկները նույնպես բավարար կերպով հեռացվում են, քանի որ դրանք կցվում են կենսաժապավեններին: Հետևաբար, անշարժ հարթակ զտիչը նույնպես գործում է որպես լավ մեխանիկական մաքրման միավոր, որը վերացնում է մանրադիտակային օրգանական նյութը և ջուրը դարձնում է շատ թափանցիկ: Շարժական հարթակ զտիչը չի ներկայացնում նույն ազդեցությունը, քանի որ ջրի անընդհատ խառնաշփոթ կարգավիճակը չի ապահովեւմ համապատասխան կպչունությունը:
Երկու զտիչ համակարգերն էլ կարելի է օգտագործվել բուծման համակարգում կամ կարող են համատեղ կիրառվեն՝ օգտագործելով շարժական հարթակ՝ տարածքի խնայողության համար և կրկնակի հատուկ էֆեկտ ստանալ՝ կիրառելով ֆիքսված հարթակը: “Ֆարդ” ձկնաբուծական բաժնում առկա են մի քանի լուծումներ՝ կենսաֆիլտրման համակարգերի վերջնական ձևավորման համար, որոնց նախագծումը կախված է ֆերմայի տարածքի չափից, բուծման համար նածատեսված ձկան տեսակից, ձկան չափից և այլ գործոններից:
Բեհրուզ Ֆարդ
Ձկնաբուծության վերլուծաբան և խնդիրների լուծման փորձագետ