Все узлы системы считаются не от объема бассейна, а от суточного корма. Разбираем формулы по шагам и считаем сквозной пример на 5 тонн форели в год.
Проект УЗВ на бумаге начинается не с бассейнов и не с фильтров, а с одной цифры: сколько тонн товарной рыбы вы хотите получать в год. Все остальное: объем воды, расход через биофильтр, площадь загрузки, мощность аэрации и производительность насоса, выводится из этой цифры через корм, а не наоборот. Ниже пошаговый расчет с формулами и сквозной пример на 5 тонн форели в год.
Самая частая ошибка на старте: купить бассейн нужного объема и на глаз прикинуть, сколько туда влезет рыбы. Так проект считается задом наперед. Правильный порядок другой: тонна в год определяет целевую биомассу на конец цикла, биомасса и температура определяют суточную норму корма, а корм это единственное число, из которого выводится нагрузка на все узлы системы: аммиак, кислород, взвесь. Логика "кормит корм, а не объем воды" подробно разобрана в калькуляторе плотности посадки, здесь мы проходим ту же цепочку целиком, шаг за шагом, под конкретный годовой план.
Для одного годового цикла (посадили малька, вырастили, продали) проектная нагрузка на оборудование определяется не годовым объемом продаж, а максимальной биомассой рыбы, которая одновременно находится в системе: обычно это последние недели перед товарным выловом, когда рыба уже крупная, а количество еще не начали снижать частичным отловом. Именно на этот пик, а не на среднегодовое значение, нужно закладывать биофильтр, кислород и насосы: система, рассчитанная "в среднем за год", захлебнется как раз в пиковые недели.
Для простого расчета без ступенчатой досадки (один запуск малька, один цикл роста, один вылов) пиковая биомасса примерно равна плановому объему продаж. Отход в основном приходится на первые недели, когда рыба мелкая и на общий вес системы почти не влияет, поэтому запас на падеж закладывают не в биомассу, а в количество посаженного малька: обычно 10-20% штук сверху к расчетному, чтобы к вылову выйти на нужную тонну, а не на меньше. Если же по вашему опыту заметный отход идет уже на крупной рыбе, тогда те же 10-20% надо переносить и в пиковую биомассу, иначе оборудование окажется подобрано впритык.
Суточная норма кормления форели зависит от навески рыбы и температуры воды: подробная таблица и калькулятор есть в отдельном материале про расчет суточной нормы корма. Для товарной форели весом 250-450 г при рабочей температуре 12-15 °C норма обычно лежит в диапазоне 1,1-1,6% от массы тела в сутки: по таблице SRAC рыба 450 г при 12-15 °C ест около 1,2-1,4%, рыба 250 г, около 1,4-1,6%. Дальше в сквозном примере мы берем конкретное значение из этого диапазона и показываем весь расчет с ним.
Каждый килограмм скормленного протеина отдает в воду часть азота в виде общего аммонийного азота (TAN): неизбежная химия белкового обмена. Отраслевая формула раскладывает это по шагам: TAN (кг/сутки) = корм (кг/сутки) × доля протеина в корме × доля азота, теряемого рыбой (обычно берут 50%) × 0,16 г азота на грамм протеина × 1,2 г TAN на грамм азота. Пример из того же источника: 60 кг корма в сутки с протеином 40% дают около 2,3 кг TAN в сутки. На круг для типичного форелевого корма с протеином 40-42% это дает грубый ориентир около 3-5% от массы скормленного корма в пересчете на TAN: удобная прикидка, когда точной формулой считать некогда. Подробный разбор, что дальше происходит с этим TAN и как считать долю токсичного NH3 по pH и температуре: в калькуляторе свободного аммиака.
Кислород в УЗВ съедают три статьи сразу: сама рыба, взвешенные и осевшие бактерии, и биопленка биофильтра. Отраслевой ориентир: 0,6-0,95 кг кислорода на килограмм скормленного корма (в среднем 0,75), если загрузка биофильтра работает без принудительной аэрации, тогда бактерии на загрузке забирают кислород из общей воды системы, отбирая его у рыбы. Если биофильтр аэрируется отдельно (типично для подвижной загрузки MBBR, которую взвешивает как раз воздух), суммарный расход падает до 0,4-0,65 кг на килограмм корма (в среднем 0,5), потому что часть бактериального дыхания закрывается своим отдельным воздухом, а не общим кислородным бюджетом системы. Разбивка по источникам потребления из того же расчета: сама рыба, 0,3-0,5 кг O2/кг корма, взвешенные и осадочные бактерии, 0,1-0,15, неаэрируемый биофильтр, еще 0,2-0,3 кг O2/кг корма сверху.
Это суточное среднее, а не пиковая нагрузка. Через 10-15 минут после кормления расход кислорода у рыбы подскакивает в полтора-два раза: подробнее в статье про нормы кислорода для форели и карпа. При подборе компрессора или подачи чистого кислорода имеет смысл закладывать не среднесуточную цифру, а пиковую, иначе система будет проседать по кислороду каждый раз сразу после кормежки, даже если среднесуточный баланс сходится на бумаге.
На каждый килограмм скормленного корма приходится около 200-250 граммов взвешенных веществ: остатки непереваренного корма и кал. Это то, что должен снимать барабанный фильтр или другая механическая ступень, а не биофильтр: смешивать эти два узла, частая ошибка, разобрана отдельно в статье про барабанный фильтр. Если механика не справляется или ячейка сетки слишком крупная, взвесь оседает на дне бассейна и в загрузке биофильтра, сама начинает разлагаться и ест кислород сверх той нагрузки, что уже посчитана в шаге 4.
Объем биозагрузки считается напрямую от суточного TAN и от объемной скорости снятия TAN конкретного типа загрузки (VTR, г TAN на м³ загрузки в сутки): объем загрузки (м³) = суточный TAN (г/сутки) ÷ VTR. Ориентиры VTR из отраслевого расчета даны для конкретных условий, около 25 °C, pH 7,2, щелочность около 100 мг/л, целевой TAN в воде около 2 мг/л: капельная (стационарная) загрузка, около 90 г TAN/м³/сутки, подвижная MBBR, около 350 г TAN/м³/сутки. Разница в объеме самой загрузки между двумя типами при одинаковой нагрузке: почти в 4 раза (350 ÷ 90 = 3,9). Подробный разбор типов загрузки, удельной площади и того, почему площадь на бумаге не равна реальной скорости снятия аммиака, в статье биозагрузка: какая и сколько. Для подвижной загрузки полученный объем нужно дополнительно делить на 0,6-0,7, потому что сама загрузка занимает не весь реактор: остальное свободное пространство нужно для движения элементов в потоке.
Объем бассейнов считается от целевой биомассы и предельной плотности посадки вида с запасом на аварию: объем (м³) = биомасса (кг) ÷ (плотность посадки (кг/м³) × коэффициент запаса). Для товарной форели рабочая плотность обычно 60-90 кг/м³, запас на аварию берут порядка 20% (коэффициент 0,8): подробный разбор плотностей по видам и трех ограничений (объем, биофильтр, кислород) есть в калькуляторе плотности посадки.
Отдельно от общего объема бассейнов считается кратность циркуляции: сколько раз в час вода в бассейне проходит через контур очистки. Отраслевая практика для холодноводных видов вроде форели закладывает оборот бассейна за 30 минут или быстрее, то есть 2 и более раз в час, для тепловодных видов обычно хватает часового цикла. Это не жесткий норматив, а компромисс: выше кратность, чище вода и ниже пиковый TAN в бассейне, но крупнее и дороже насос и труба. В одном из отраслевых примеров расчет показывает: если допустить в бассейне TAN до 3 мг/л вместо 1,5 мг/л, требуемый расход через контур падает вдвое, кратность циркуляции можно снизить почти в два раза ценой чуть более грязной, но все еще безопасной воды.
Кратность циркуляции это оборот воды внутри замкнутого контура, а не приток новой воды снаружи. Для систем без развитой денитрификации отраслевой ориентир на приток свежей воды: 400-600 литров на килограмм скормленного корма в сутки. Это отдельная статья расхода: даже хорошо спроектированная УЗВ с малой подменой все равно требует постоянного небольшого притока, который разбавляет то, что биофильтр и дегазатор не убирают полностью, нитраты, часть органики, растворенные соли. Про то, почему при высокой плотности без дегазатора не обойтись даже при нормальном кислороде, отдельный разбор в статье углекислота в УЗВ.
Насос подбирается не по паспортным литрам в минуту, а по требуемому напору на нужном расходе: труба, колена, задвижки и высота подъема съедают напор, и на длинной или узкой трассе реальная производительность оказывается заметно ниже, чем на этикетке. Формула расчета потерь напора (Дарси-Вейсбах, плюс местные сопротивления по коленам и задвижкам) и готовый калькулятор, в статье насос не тянет: калькулятор потерь напора. Механическая ступень (барабанный фильтр или его более дешевая замена) подбирается по расчетной взвеси из шага 5, а не по объему бассейна: фильтр на 30 м³/ч воды не спасет, если реальный поток через него рассчитан на 60 м³/ч.
Мы делаем сторожа, который следит за питанием, насосом и аэрацией и пишет вам в Telegram, пока рыба еще дышит. Сообщение приходит со звуком, даже если телефон в беззвучном. Базовый прибор стоит от 7 900 рублей, комплект считаем индивидуально под ваши бассейны. Напишите, что у вас за хозяйство, и подберем. Если увидим, что вам наш прибор не нужен, так и скажем.
Оставить заявкуСчитаем весь путь на одном хозяйстве: цель, 5 тонн товарной форели в год, одна партия в цикле, без ступенчатой досадки. Цифры внутри примера согласованы между собой и служат демонстрацией метода, а не готовым проектом под копирование: плотность, температуру и тип загрузки нужно подставлять свои. Откуда взяты базовые цифры по температуре, кислороду и плотности именно для форели: в ее паспорте вида радужная форель.
| Шаг | Вход | Результат |
|---|---|---|
| Целевая масса на выходе | 5000 кг/год, запас на отход заложен в количество малька | Пиковая биомасса ~5000 кг |
| Суточная норма на пике | навеска ~300 г, температура 13 °C, норма 1,3% массы | 65 кг корма/сутки |
| TAN в сутки | протеин корма 42%, ~4% от массы корма | ~2,6 кг TAN/сутки |
| Кислород в сутки | 0,5 кг/кг корма с аэрацией биофильтра | ~32,5 кг O2/сутки, в среднем ~1,35 кг/час, пик после кормления ~2-2,7 кг/час |
| Взвесь на механику | 0,2-0,25 кг/кг корма | 13-16 кг ВВ/сутки |
| Объем загрузки биофильтра | MBBR, VTR 350 г/м³/сутки (условия 25 °C) | ~7,4 м³ загрузки, ~10,5-12,5 м³ реактора при заполнении 60-70%. Нижняя граница, см. оговорку в шаге 6 |
| Объем загрузки, альтернатива | капельная, VTR 90 г/м³/сутки (условия 25 °C) | ~29 м³ загрузки. Тоже нижняя граница |
| Объем бассейнов | плотность 75 кг/м³, запас 20% | ~83 м³ суммарно |
| Кратность циркуляции | форель, оборот 30 минут (2 раза/час) | ~166 м³/час через контур |
| Приток свежей воды | 400-600 л/кг корма/сутки | 26-39 м³/сутки |
Чтобы можно было пересчитать под себя, а не поверить на слово, вот каждая строка с раскрытым действием.
Несколько выводов из этой таблицы, которые обычно не видны, пока не посчитаешь на своих цифрах. Первое: разница в объеме биофильтра между капельной загрузкой и MBBR, почти четырехкратная (29 м³ против 7,4 м³ самой загрузки), и это прямо переводится в разницу в цене и в занимаемой площади помещения. Второе: требуемая циркуляция в 166 м³/час на объем всего в 83 м³ бассейнов, не опечатка, а следствие того, что для холодноводной рыбы отраслевая практика закладывает быстрый оборот именно ради стабильно низкого TAN в бассейне; на практике часть хозяйств снижает эту кратность, соглашаясь на более высокий, но все еще безопасный TAN, и тогда насос и труба выходят заметно дешевле, вопрос, где именно провести эту границу, каждое хозяйство решает под свой бюджет. Третье: 65 кг корма в сутки на пике это не средняя цифра за год, в начале цикла с мальком расход будет в разы меньше, а закладывать оборудование нужно именно под пиковые недели перед выловом, а не под среднее.
Четвертое, про кислород, и это место, где чаще всего покупают не то оборудование. 32,5 кг в сутки звучит как одно число, но подавать его придется неравномерно: в среднем 1,35 кг в час, а сразу после раздачи корма система просит ближе к 2-2,7 кг в час. Если подобрать подачу строго по среднесуточной цифре, кислород будет проседать каждый раз после кормежки, хотя суточный баланс на бумаге сойдется. И еще одна ловушка ровно тут же: 32,5 кг в сутки это масса кислорода, а не мощность компрессора и не киловатт-часы. Перевод одного в другое зависит от того, чем подаете: воздушный компрессор с распылителями, конус или чистый кислород из баллона или концентратора дают разное количество растворенного кислорода на киловатт, и разбор этой развилки, в статье про аэрацию против оксигенации. Конкретные модели самого оборудования: в статье оборудование для оксигенации.
Пятое: объем биофильтра в таблице посчитан по VTR, замеренному при 25 °C, а пример идет на 13 °C. Это значит, что 7,4 м³ загрузки: нижняя граница, а не проектное число, и на холодной воде реактор надо брать крупнее. Насколько именно: смотрите оговорку в шаге 6 и спрашивайте поставщика загрузки под свою температуру.
Открытая поверхность воды в бассейнах постоянно испаряет влагу, и в закрытом помещении УЗВ влажность воздуха стабильно выше, чем в жилом или складском здании того же объема. Без принудительной вентиляции это оборачивается конденсатом на холодных поверхностях, ускоренной коррозией металла, щитов автоматики, крепежа, арматуры, и риском плесени на стенах и потолке. Вентиляция в помещении УЗВ решает две задачи разом: убирает избыточную влагу и обновляет воздух, который иначе застаивается над водной поверхностью. Отдельная практическая деталь: щиты автоматики и электрику стоит выносить из зоны прямого испарения и брызг, а не ставить над бассейном ради экономии места.
Пол в рыбоводном помещении делают с уклоном к трапам и дренажным лоткам: без этого разлив при аварии насоса, промывке фильтра или переполнении бассейна остается стоять лужей на полу, а не уходит организованно в канализацию или в приемный колодец. Дренаж считают не по среднему расходу, а по максимальному: тому объему, который может единовременно пойти самотеком при полном опорожнении самого крупного бассейна или при отказе задвижки, иначе именно в аварийный момент, когда пол нужнее всего, он и не справляется.
Материалы отделки и оборудования подбирают под постоянный контакт с влажным воздухом и брызгами: некрашеный черный металл, необработанное дерево и обычная штукатурка на потолке в помещении УЗВ живут заметно меньше, чем в сухом складе. Это не про эстетику, а про то, что переделка отсыревшего потолка или проржавевшего щита обходится дороже, чем изначально заложить нержавейку, пластик и влагостойкую отделку.
Источник воды определяет, что придется добавить в проект до того, как в бассейн пойдет первая рыба. Скважинная вода почти всегда требует проверки на железо, марганец, сероводород и растворенные газы: список параметров, пороги и схема очистки под каждый разобраны в статье вода из скважины под рыбу. Городской водопровод обычно чище по этим параметрам, но почти всегда хлорирован, и перед подачей на рыбу хлор нужно снять: отстаиванием, углем или дегазацией, в зависимости от концентрации.
Сброс воды: вторая часть того же вопроса, и от него напрямую зависит, какие документы вообще касаются хозяйства. Если сброс идет в канализацию или на собственные очистные, а вода берется из скважины или водопровода в границах своего участка, то часть требований закона об аквакультуре, завязанных на использование водных объектов, обычно не применяется вообще: подробная карта того, какая ветка документов актуальна именно для УЗВ в помещении, а какая нет, разобрана в статье документы рыбовода. Если же сброс планируется напрямую в реку, озеро или на рельеф это уже другой разговор с точки зрения разрешений, и его стоит закрыть на этапе проекта, а не после того, как система построена и работает.
Формула расчета суточного TAN по корму и протеину, пример расчета (60 кг корма, 40% протеина, 2,3 кг TAN/сутки), VTR для капельной (90 г/м³/сутки) и MBBR (350 г/м³/сутки) загрузки, формула объема биофильтра: globalseafood.org, Estimating biofilter size for RAS systems. Условия, при которых получены обе цифры VTR, там же: 25 °C, pH 7,2, щелочность 100 мг/л, целевой TAN около 2 мг/л. Источник отдельно оговаривает, что эти условия надо сравнивать с условиями своей системы и что при более низком TAN на входе VTR будет ниже, но переводных коэффициентов не приводит.
Кратность циркуляции для холодноводных (оборот 30 минут) и тепловодных (60 минут) видов, пример влияния целевого TAN в бассейне на требуемый расход: globalseafood.org, Flow rate estimation for RAS.
Расход кислорода на килограмм корма с аэрацией биофильтра и без нее (0,4-0,65 и 0,6-0,95 кг O2/кг корма), разбивка по источникам потребления: alekseev-aquatec.com, расчет потребления кислорода различными видами рыб.
Приток свежей воды 400-600 л/кг корма/сутки для систем без денитрификации, формула потерь напора и подбор насоса, в нашей статье насос не тянет: калькулятор потерь напора, там же первоисточники.
Суточная норма кормления форели по навеске и температуре, кормовой коэффициент: в нашей статье калькулятор кормления рыбы, там же первоисточники (SRAC, arktikfish.com).
Плотность посадки товарной форели (60-90 кг/м³, рабочий дефолт 75), взвесь на килограмм корма (200-250 г/кг), три ограничения плотности: в нашей статье плотность посадки в УЗВ, там же первоисточники.
Рост потребления кислорода в полтора-два раза на первые 10-15 минут после кормления, по которому в примере посчитан часовой пик: в нашей статье нормы кислорода для форели и карпа, там же первоисточники.
Все цифры: отраслевые ориентиры, а не жесткие нормативы. Где источники расходятся, в тексте указан диапазон, а не одна округленная цифра.