Расчет УЗВ: от годового выпуска рыбы к бассейну, биофильтру и кислороду

Расчет УЗВ переводит один параметр, годовой выпуск рыбы, в объем бассейнов, суточный корм, биофильтр, кислород и расход насоса. Введите вид рыбы и цифру, дальше калькулятор посчитает остальное по формулам из наших разборов.

Расчет УЗВ на бумаге начинается с одной цифры: сколько тонн рыбы вы хотите получать в год. Калькулятор ниже берет эту цифру и вид рыбы и переводит их в объем бассейнов, суточный корм, объем загрузки биофильтра, расход насоса и потребность в кислороде. Формулы и коэффициенты те же, что в наших разборах по каждому узлу, ссылки на источник под каждой строкой результата.

Биомасса рыбы в системе на пике
-
Объем бассейнов
-
Суточный корм на пике
-
Объем загрузки биофильтра
-
Оборот воды через контур (расход насоса)
-
Потребность в кислороде
-
Оценка порядка величины для проектной прикидки, не замена инженерного расчета под конкретное железо. Норму кормления, белок корма и плотность посадки уточняйте по своему корму и опыту: калькулятор ставит средние отраслевые дефолты, а не универсальный норматив.

Подберем контроль под ваше хозяйство

В Аквастраже проверен канал температуры. Контроль питания, насоса и аэрации обсуждаем отдельно: сначала выбираем датчик и проверяем канал на площадке. Опишите один бассейн или узел, предложим состав бета-комплекта и смету.

Обсудить бета-комплект

Как калькулятор считает каждую строку

Калькулятор проходит ту же цепочку расчета, что описана в статье проект УЗВ с нуля: от годового выпуска к суточному корму, а от корма уже к аммиаку, кислороду и объему биозагрузки. Каждый коэффициент ниже взят из статей базы знаний, а не выдуман для этой страницы.

Биомасса на пике

Для простого расчета без ступенчатой досадки пиковая биомасса в системе примерно равна плановому годовому выпуску: отход закладывают не в вес рыбы на конец цикла, а в количество посаженного малька, обычно 10-20% штук сверху к расчетному. Методика и оговорка про ступенчатую досадку разобраны в проекте УЗВ с нуля, шаг 1.

Объем бассейнов

Объем считается по формуле: биомасса, деленная на плотность посадки вида и умноженная на запас на аварию. Плотность посадки по умолчанию берется товарная, по видам, и запас 80% от теоретического максимума, оба значения можно поправить руками. Полный разбор трех ограничений, объем, биофильтр, кислород, и таблица плотностей по видам: в калькуляторе плотности посадки, оттуда же взяты дефолты плотности для всех пяти видов.

Суточный корм

Корм на пике это биомасса, умноженная на суточную норму кормления в процентах от массы тела. Дефолты нормы по видам те же, что в калькуляторе плотности посадки, а таблица кормовых коэффициентов и норм по навеске и температуре форели: в статьях корма и FCR и калькулятор суточной нормы кормления. Норму стоит поправить под паспорт своего корма: у разных производителей энергетическая ценность гранул отличается в разы.

Объем загрузки биофильтра

Сначала корм переводится в общий аммонийный азот (TAN) по отраслевой формуле: корм в кг умножается на долю протеина, на долю азота, теряемого рыбой (обычно 50%), на 0,16 г азота на грамм протеина и на 1,2 г TAN на грамм азота. В сумме это дает множитель около 0,096 на долю протеина в формуле калькулятора. Дальше суточный TAN в граммах делится на объемную скорость снятия TAN конкретной загрузки (VTR): около 90 г на м³ в сутки для капельной и 350 г на м³ в сутки для подвижной (MBBR), обе цифры для условий 25°C. Разбор формулы и оговорка про холодную воду: в проекте УЗВ с нуля, шаг 6, и в статьях как работает биофильтр и биозагрузка: какая и сколько.

Оборот воды и расход насоса

Расход через контур это объем бассейнов, умноженный на кратность циркуляции: сколько раз в час вода проходит через очистку. Для холодноводных видов, форели и осетра, отраслевая практика закладывает оборот за 30 минут, то есть 2 и более раз в час, для тепловодных видов, сома, тиляпии и карпа, обычно хватает часового цикла. Это не жесткий норматив, а компромисс между чистотой воды и ценой насоса и трубы, подробно в проекте УЗВ с нуля, шаг 7. Сам насос подбирают уже не по этому расходу напрямую, а по напору на нем: как это делать, в калькуляторе подбора насоса.

Кислород в сутки и в час

Расход кислорода на килограмм скормленного корма зависит от того, аэрируется ли сама загрузка биофильтра: около 0,5 кг О2 на кг корма с аэрацией и около 0,75 кг О2 на кг корма без нее, это средние значения диапазонов 0,4-0,65 и 0,6-0,95. Часовой расход это суточный, деленный на 24, а пиковый расход после кормления калькулятор показывает с коэффициентом 1,75 от среднего: через 10-15 минут после раздачи корма потребление кислорода у рыбы растет в полтора-два раза. Источник цифр и разбивка по статьям потребления, сама рыба, взвешенные бактерии, биопленка биофильтра: в нормах кислорода для форели и карпа и в проекте УЗВ с нуля, шаг 4. Полная сводка порогов по всем видам: в нормах по видам.

Строку биофильтра калькулятор строит по формуле от суточного корма через TAN и VTR загрузки, а разбор этой формулы на трех числовых примерах для разных видов рыбы и типов загрузки, с переводом объема в площадь поверхности, приведен в статье расчет биофильтра для УЗВ.

Дефолты калькулятора по видам

При выборе вида калькулятор сам подставляет типичные значения, взятые из калькулятора плотности посадки и сводной таблицы норм. Их можно и нужно поправить под свои цифры, это отправная точка, а не норматив.

ВидБелок корма, %Норма кормления, % массыПлотность, кг/м³Циркуляция, раз/час
Форель421,5752
Осетр451,2602
Клариевый сом3831301
Тиляпия323701
Карп322321

Циркуляция 2 раза в час стоит по умолчанию у холодноводных форели и осетра, 1 раз в час, у тепловодных сома, тиляпии и карпа: логика разобрана в шаге 7 статьи проект УЗВ с нуля. По карпу в УЗВ данных мало и экономика обычно не сходится, дорогая биофильтрация плюс дешевая рыба на выходе, поэтому дефолт плотности взят по нижней границе диапазона, подробная оговорка в калькуляторе плотности посадки.

Сами дефолты не показывают, сколько партий в год реально пройдет через один бассейн при такой плотности: расчет оборота бассейнов и график посадок разобран в статье производственный цикл УЗВ.

Строка биофильтра в калькуляторе берет усредненный дефолт, а если нужен ручной расчет под конкретную суточную норму корма и тип загрузки, движущуюся или капельную, порядок с формулой и примером на цифрах разобран отдельно в статье расчет биофильтра по биомассе.

Как эти дефолты плотности и корма превращаются в конкретный список оборудования на небольшую ферму, с расчетом объема бассейна, биофильтра и насоса по шагам, разобрано в статье комплект оборудования УЗВ на 1-3 тонны рыбы.

Типичные ошибки при расчете УЗВ

  1. Считают биофильтр и кислород от объема бассейна, а не от суточного корма. Литраж воды почти никогда не определяет реальный потолок биомассы, первым сдается либо биофильтр, либо кислород.
  2. Закладывают среднегодовую нагрузку вместо пиковой. Система, посчитанная под средний за год расход корма, начинает захлебываться именно в последние недели перед выловом, когда рыба крупная и корма идет больше всего.
  3. Берут VTR биофильтра без поправки на температуру. Цифры 90 и 350 г на м³ в сутки замерены при 25°C, а форелевая УЗВ обычно работает на 12-15°C, поэтому объем, посчитанный по этим цифрам, стоит считать нижней границей, а не проектным числом.
  4. Путают кратность циркуляции с притоком свежей воды. Это два разных параметра с разным назначением: один держит TAN в бассейне низким за счет быстрого прогона через биофильтр, другой разбавляет то, что вообще не снимается очисткой.
  5. Не закладывают запас на аварию отдельной строкой. Ни у объема, ни у биофильтра, ни у подачи кислорода не должно быть нулевого запаса: 15-20% сверху на каждое из ограничений типично дешевле, чем одна серьезная авария.

Отдельная частая ошибка именно по барабанному фильтру, подбирать модель по объему бассейна в кубах вместо реального расхода насоса с запасом на пик после кормления: разбор этой путаницы, таблица перевода кубов системы в кубы производительности и линейка моделей по цене собраны в статье подбор барабанного фильтра по производительности.

Похожая ошибка встречается и при расчете подмены воды: путают процент от объема водоема с нормой в литрах на килограмм корма, которая как раз и применяется для УЗВ. Формулу, таблицу на разные объемы и отдельно аварийный режим при скачке аммиака смотрите в материале калькулятор объема подмены воды.

Отдельная частая ошибка рядом с расчетом объема, это путать объем технической подпитки с объемом, который нужен для разбавления накопленных нитратов. Как посчитать именно свой процент и частоту подмены по приросту нитратов, а не по чужому ориентиру, разобрано в статье частота подмен воды в УЗВ.

Пример расчета вручную: проверяем калькулятор на цифрах форели

Чтобы понимать, что происходит внутри калькулятора, а не просто доверять цифрам на экране, полезно один раз пройти тот же путь вручную. Возьмем дефолты форели: годовой выпуск 1 тонна, белок корма 42%, суточная норма кормления 1,5% от массы, плотность посадки 75 кг на кубометр, запас на аварию 80%, загрузка MBBR с аэрацией, кратность циркуляции 2 раза в час.

Биомасса на пике равна плановому годовому выпуску: 1000 кг. Суточный корм это биомасса, умноженная на норму кормления: 1000 умножить на 1,5%, получается 15 кг корма в сутки. Объем бассейнов считается делением биомассы на плотность посадки и на запас: 1000, деленное на 75 и на 0,8, дает примерно 16,7 кубометра. Расход насоса это объем бассейнов, умноженный на кратность циркуляции: 16,7 умножить на 2, около 33,3 кубометра в час.

Для биофильтра сначала считают суточный TAN: корм умножается на долю протеина, на долю азота, теряемого рыбой, на 0,16 грамма азота на грамм протеина и на 1,2 грамма TAN на грамм азота, в сумме это множитель около 0,096 на долю протеина. Для 15 кг корма и 42% протеина: 15 умножить на 0,42 и на 0,096, умножить на 1000 для перевода в граммы, получается около 604 граммов TAN в сутки. Разделив на VTR подвижной загрузки 350 граммов на кубометр в сутки, получаем объем биозагрузки около 1,7 кубометра. Кислород: суточный расход это корм, умноженный на 0,5 кг О2 на кг корма при аэрации загрузки, 15 умножить на 0,5 равно 7,5 кг в сутки, или в среднем 0,31 кг в час, а на пике после кормления с коэффициентом 1,75 около 0,55 кг в час.

Если у вас получились те же порядки величины, что и у калькулятора при тех же входных данных, значит логика понятна и можно спокойно менять цифры под свое хозяйство, а не только под дефолтные значения.

Что тянет систему первым: сравнение ограничений по видам

У разных видов первым исчерпывается разное ограничение, и знание этого экономит деньги на проектировании: нет смысла закладывать избыточный запас там, где он не нужен, и нельзя экономить там, где узкое место.

ВидЧто обычно исчерпывается первым при росте плотностиПочему
Форель, осетрКислородХолодноводные виды чувствительны к дефициту кислорода, а растворимость кислорода в холодной воде хоть и выше, запас по насыщению узкий
Клариевый сомОбъем бассейна при высокой плотностиПереносит низкий кислород лучше многих видов за счет добавочного органа дыхания, поэтому чаще упирается в физическое место, а не в кислород
ТиляпияБиофильтр при высокой норме кормленияВысокая норма кормления в процентах от массы дает много TAN в пересчете на объем воды
КарпЭкономика, а не техническое ограничениеНизкая цена товарной рыбы редко окупает дорогую биофильтрацию УЗВ при этой плотности

Практический вывод: прежде чем спорить о размере бассейна, стоит сначала посчитать в калькуляторе кислород и биофильтр при плановой плотности, потому что для холодноводных видов именно они, а не литраж воды, обычно определяют реальный потолок фермы.

Как меняются цифры зимой и летом

Калькулятор считает по фиксированным коэффициентам, а на практике сезон меняет сразу несколько входных величин одновременно. Растворимость кислорода в воде растет при понижении температуры, поэтому холодной зимой запас по кислороду в бассейне при том же насыщении в процентах в абсолютных цифрах немного больше, чем летом. Одновременно скорость работы нитрифицирующих бактерий в биофильтре снижается с падением температуры, и разработчики методик прямо оговаривают: цифры VTR 90 и 350 граммов на кубометр в сутки замерены при 25 градусах, а типичная форелевая или осетровая УЗВ работает на 12-15 градусах, поэтому объем биозагрузки, посчитанный по этим цифрам без поправки, стоит считать нижней, а не проектной границей.

Второй сезонный эффект, аппетит рыбы: при понижении температуры ниже комфортного для вида диапазона суточная норма кормления в процентах от массы падает сама по себе, рыба просто ест меньше, и ввод в калькулятор летней нормы кормления для зимнего расчета одновременно завышает ожидаемую нагрузку на биофильтр и расход кислорода по сравнению с тем, что реально съест рыба зимой, если эти цифры вручную не поправить под сезон.

Разница между холодноводными и тепловодными видами в расчете

Кратность циркуляции 2 раза в час у форели и осетра против 1 раза у сома, тиляпии и карпа в таблице дефолтов не случайность. Холодноводные виды хуже переносят накопление аммиака и нитритов и требуют более быстрого прогона воды через очистку, тогда как тепловодные виды в целом выносливее к колебаниям параметров воды, и разработчики закладывают для них более экономичный по расходу насоса режим. Это не значит, что тепловодную систему можно проектировать небрежнее, скорее означает, что запас прочности у этих видов по воде шире, а по кислороду у некоторых из них, например у клариевого сома с добавочным органом дыхания, значительно шире, чем у форели или осетра.

Типичные ошибки при вводе данных в калькулятор

  • Перепутать единицы выпуска, тонны и килограммы. Ввод 1000 в поле годового выпуска с единицей тонны вместо килограммов дает результат в тысячу раз больше реального, и это не всегда заметно сразу по виду цифр.
  • Оставить дефолтный белок корма при смене вида корма. Переключение вида рыбы автоматически подставляет типичный процент протеина, но если по факту используется другой корм, процент нужно поправить вручную под паспорт конкретного корма, иначе строка биофильтра будет посчитана неверно.
  • Забыть про переключатель аэрации биофильтра. Разница между расходом кислорода 0,5 и 0,75 кг на килограмм корма в полтора раза, и если реальная схема без принудительной аэрации загрузки, а в калькуляторе стоит да по умолчанию, кислородная станция будет спроектирована заниженной.
  • Двигать ползунок запаса на аварию вниз просто чтобы получить бассейн поменьше. Запас существует не для украшения цифры, а для реального сценария, когда часть воды или мощности временно недоступна, занижение этого параметра ради красивого числа переносит риск на саму рыбу.
  • Считать плотность посадки универсальной для всех размеров рыбы одного вида. Дефолт калькулятора это товарная плотность на выходе, а не плотность для малька или подращенной молоди, для разных стадий цикла плотность и расчет стоит делать отдельно.

Частые вопросы

Почему при одинаковом весе рыбы разные виды дают разный объем бассейна

Объем считается делением биомассы на плотность посадки, а плотность посадки у видов разная по физиологическим причинам: клариевый сом с добавочным органом дыхания переносит гораздо более плотную посадку, чем осетр или форель, поэтому при равном весе рыбы объем бассейна для сома получается заметно меньше.

Можно ли доверять калькулятору для карпа так же, как для форели

Формулы одни и те же для всех пяти видов, но по карпу в УЗВ данных из практики меньше, чем по форели или осетру, и экономика чаще не сходится из-за низкой цены товарного карпа при дорогой биофильтрации закрытой системы. Результат по объему, корму и кислороду можно использовать как оценку, но экономическую целесообразность самой идеи стоит проверять отдельно.

Что делать, если калькулятор показывает нереалистично большой объем биофильтра

Сначала проверить единицы годового выпуска и процент протеина, это две самые частые причины завышенного результата. Если цифры введены верно, а объем все равно кажется большим, вероятная причина в высокой норме кормления относительно массы или в выборе капельной загрузки вместо более компактной подвижной, стоит пересчитать оба варианта загрузки и сравнить разницу в объеме напрямую.

Нужно ли считать запас на будущее расширение фермы сразу в этом калькуляторе

Да, если расширение планируется в обозримые сроки, разумнее один раз посчитать под целевой годовой выпуск с учетом будущего роста, чем перестраивать бассейны и биофильтр через год или два. Достаточно ввести не текущий, а плановый годовой выпуск и посмотреть, какие изменения в объеме и мощности это дает уже на этапе проектирования.

Почему две одинаковые по объему фермы могут держать разное количество рыбы

Литраж бассейнов это только один из трех параметров расчета, и сам по себе он ничего не говорит о реальном потолке фермы, если не смотреть на биофильтр и подачу кислорода рядом. Ферма с большим объемом воды, но слабым биофильтром или маломощной кислородной станцией упрется в одно из этих ограничений задолго до заполнения бассейнов до расчетной плотности, тогда как компактная ферма с запасом по биофильтру и кислороду способна держать плотность ближе к верхней границе диапазона для вида.

Разбор частного случая: расчет для смешанного хозяйства форель плюс осетр

Отдельная ситуация, когда на одной площадке планируют держать два холодноводных вида сразу, например форель и осетра в разных бассейнах на общем контуре очистки. Калькулятор считает по одному виду за раз, поэтому для смешанного хозяйства правильный подход это посчитать каждый вид отдельно по своему планируемому годовому выпуску, а потом сложить результаты по строкам корма, биофильтра, насоса и кислорода. Складывать напрямую только объем бассейнов и брать общий кислород по среднему проценту протеина двух видов некорректно: осетру и форели закладывают разный процент протеина корма и разную плотность посадки, и усреднение занижает реальную потребность в кислороде именно для того вида, у которого она выше.

Чеклист перед тем как заказывать оборудование по этим цифрам

  • Единицы годового выпуска и товарной навески введены верно, тонны не перепутаны с килограммами
  • Белок корма и норма кормления взяты из паспорта реального корма, а не оставлены дефолтом
  • Переключатель аэрации биофильтра соответствует реальной схеме, а не выбран наугад
  • Запас на аварию не занижен ради меньшего числа на экране
  • Строка биофильтра проверена также вручную по формуле или сверена с отдельным расчетом биофильтра по биомассе
  • Цифры кислорода и насоса сверены с реальным напором и подобранным оборудованием, а не взяты как готовое техническое задание поставщику

Источники

Формула суточного TAN по корму и протеину, VTR для капельной и подвижной загрузки, расход кислорода на килограмм корма с аэрацией и без нее, кратность циркуляции по видам: наша статья проект УЗВ с нуля, там же первоисточники (globalseafood.org, alekseev-aquatec.com).
Плотность посадки по видам, три ограничения, объем, биофильтр, кислород, дефолты белка корма и нормы кормления: наша статья плотность посадки в УЗВ, там же первоисточники.
Принцип работы биофильтра и формула TAN: как работает биофильтр. Типы загрузки и удельная площадь: биозагрузка: какая и сколько.
Нормы кислорода по видам и рост потребления после кормления: нормы кислорода для форели и карпа. Сводка порогов по всем видам: нормы по видам.
Кормовые коэффициенты и суточные нормы: корма и FCR, калькулятор суточной нормы кормления.
Подбор насоса по напору, а не по паспортному расходу: насос не тянет: калькулятор потерь напора.
Все цифры: отраслевые ориентиры, а не жесткие нормативы, где источники расходятся, в тексте указан диапазон, а не одна округленная цифра.

Рядом в разделе