Один контур, который вода проходит снова и снова: бассейн, механическая очистка, биофильтр, дегазация, насос, оксигенация, УФ, подогрев и обратно в бассейн. Ниже схема целиком, три варианта обвязки и точки, где стоят датчики.
Схема УЗВ это один контур, который вода проходит снова и снова: из бассейна на механическую очистку, дальше на биофильтр, через дегазацию и насос на оксигенацию, УФ и подогрев, и обратно в бассейн. Ниже эта схема нарисована целиком, с точками, куда ставят датчики кислорода, уровня, температуры и тока насоса, и с тремя вариантами обвязки под разный размер хозяйства.
На бумаге схема УЗВ выглядит как замкнутая петля из прямоугольников со стрелками. За каждым прямоугольником свой узел, свой прибор и своя типичная поломка, но принцип один: вода уходит из бассейна грязной и возвращается в него же чистой, насыщенной кислородом и нужной температуры. Ниже эта петля нарисована схематично, без привязки к маркам оборудования.
По схеме вода идет так. Из бассейна вода уходит на механическую очистку, где с нее снимают взвесь и остатки корма. Дальше очищенная от твердой грязи вода идет на биофильтр, где бактерии обезвреживают аммиак. После биофильтра вода обычно перенасыщена углекислым газом от дыхания бактерий и рыбы, поэтому следующий узел, дегазация, выдувает лишний CO2, прежде чем воду погонят дальше. Дальше стоит насос, который поднимает воду на верхние узлы обвязки: оксигенацию, где вода насыщается кислородом, УФ, где подавляется часть возбудителей, и подогрев, который держит нужную температуру под конкретный вид рыбы. После подогрева вода возвращается в бассейн, и круг замыкается.
Схема без точек контроля почти бесполезна: авария между двумя обходами хозяина без датчика оборачивается мертвой рыбой, а не вовремя замеченной проблемой. Четыре величины стоит снимать датчиками, а не проверять раз в сутки руками.
Кислород. Датчик ставят в самом бассейне, а не сразу после оксигенации: рыбе важно, сколько кислорода в воде, где она плавает, а не сколько его закачали в контур. Если оксигенация и бассейн разнесены далеко по трубе, ставят второй датчик на выходе из оксигенации, чтобы отдельно видеть, работает ли сам узел. Про то, как эта величина вообще меряется и чем, в статье как определить кислород в воде.
Уровень воды. Две точки. Первая, сам бассейн: падение уровня почти всегда значит утечку или забитый слив. Вторая, зумпф или любая емкость перед насосом: если уровень там падает ниже забора насоса, насос идет на сухой ход и сгорает за минуты. Разбор самодельного варианта в статье датчик уровня своими руками.
Температура. Обычно достаточно одной точки, в бассейне или на подающей трубе после подогрева: резкий уход температуры в любую сторону для рыбы почти всегда опаснее, чем медленный дрейф в пределах диапазона.
Ток насоса. Косвенный, но самый быстрый способ понять, что насос встал, не по падению уровня через десять минут, а по проседанию тока сразу. Тот же принцип защищает и компрессор, разбор в статье электрощит фермы и резервирование.
Все четыре точки снимает прибор Аквастраж: отключение электричества и температура воды в базе, кислород, уровень и ток насоса добавляются отдельными датчиками. Оповещение об аварии уходит в телеграм-бот и в ntfy. Под конкретное хозяйство, форель и осетра, карпа или декоративный пруд, есть готовые сборки с нужным набором датчиков.
Схема на бумаге не показывает, что произойдет, если один из узлов встанет. На практике первым делом дублируют не самый дорогой узел, а тот, без которого рыба гибнет быстрее всего: обычно это подача воздуха или кислорода и питание насоса. Полная карта того, что дублировать в первую очередь при ограниченном бюджете, в статье что ломается в УЗВ на самом деле. Схема ввод-резерв с автоматическим вводом резерва и то, какие узлы сажают на отдельную линию, разобраны в статье электрощит фермы и резервирование узлов.
Принцип из первого раздела один для любого размера хозяйства, но конкретная обвязка на практике сильно отличается в зависимости от объема. Три частых варианта ниже.
Домашняя или гаражная установка совсем небольшого объема: обычно все узлы, кроме бассейна и насоса, собраны в одну емкость или в одну колонну. Механическая очистка, биофильтр и иногда дегазация совмещены физически, отдельного зумпфа чаще всего нет, насос стоит прямо в баке или сразу после него. Схема остается той же петлей, просто часть прямоугольников на ней это один и тот же корпус.
Хозяйство с товарной биомассой порядка тонны на пике уже разносит узлы физически: отдельный барабанный или сетчатый фильтр, отдельный биофильтр, отдельная оксигенация. Считать объем каждого узла под такую нагрузку нужно не на глаз, а от суточного корма, весь порядок расчета с формулами и сквозным примером в статье проект УЗВ с нуля.
Зумпф это сборная емкость перед насосом, ниже остальных узлов по высоте: вода из бассейна и фильтров стекает в него самотеком, а насос забирает воду уже из зумпфа и поднимает на верхние узлы обвязки. Такая схема разгружает насос от подъема воды через каждый узел по отдельности и дает запас объема на случай, если приток из бассейна ненадолго превысит откачку. Расплата это лишняя емкость и лишняя точка, где нужно следить за уровнем: датчик уровня в зумпфе тут не опция, а обязательное условие, без него насос рано или поздно уйдет на сухой ход.
Схема на бумаге не говорит, с какой скоростью вода вообще должна бежать по этому контуру, а от этого напрямую зависит производительность каждого узла. Ориентир, принятый в промышленных УЗВ: холодноводные виды, форель и другие лососевые, обычно держат полный оборот воды в бассейне за 30 минут или быстрее, тепловодные виды работают на более медленном обороте, около 60 минут на полный круг. Чем быстрее оборот, тем меньше времени аммиак и углекислый газ накапливаются между двумя проходами через биофильтр и дегазацию, но тем больше нагрузка на насос и на все узлы по пути.
Отдельно считается время, которое вода проводит именно в биофильтре, это время контакта с биопленкой, а не время полного оборота по контуру. В колумбийском опыте на мальках форели шесть небольших биофильтров с песчаной загрузкой работали при времени контакта 11 минут. Аммоний они снимали в среднем всего на 4,78 процента, при этом вода осталась пригодной для форели. Так что 11 минут это условие того опыта, а не готовая норма: нужное время контакта зависит от загрузки, нагрузки по корму и целевого аммиака. Чем короче контакт, тем плотнее и активнее должна быть загрузка биофильтра, разбор типов загрузки в статье биофильтр: принцип работы.
Расход воды через биофильтр не берется произвольно, он считается от того, сколько аммиака рыба выделяет за сутки и до какой концентрации вы готовы позволить ему подняться в бассейне между проходами через биофильтр. Логика простая: чем ниже допустимая концентрация аммиака, тем больше воды в час нужно прогнать через биофильтр, чтобы успевать снимать выделяемый рыбой азот.
На практике эта зависимость нелинейная и довольно резкая. В одном разобранном примере (бассейн 50 кубометров, 4 тонны рыбы, суточный корм 60 кг, биофильтр снимает половину аммиака за проход) при целевой концентрации аммиака 1,5 мг/л потребовался расход через биофильтр порядка 102 кубометров в час, это больше двух полных оборотов объема бассейна за час. Если допустить более высокую концентрацию, 3 мг/л, требуемый расход падает примерно вдвое, до одного оборота в час. Отсюда вывод для схемы: узел биофильтра и труба к нему это не место для экономии на диаметре и производительности насоса, если вы хотите держать низкий аммиак, а вопрос допустимой концентрации это в первую очередь вопрос энергозатрат на прокачку, а не только биологии.
| Целевая концентрация аммиака | Ориентировочный расход через биофильтр | Что это значит для насоса |
|---|---|---|
| 1,5 мг/л | около двух полных оборотов бассейна в час | Насос и труба к биофильтру рассчитываются на больший расход, выше энергозатраты |
| 3 мг/л | около одного полного оборота бассейна в час | Вдвое ниже расход и энергозатраты на прокачку через тот же узел |
Диаметр труб между узлами схемы редко считают по учебнику рыбовода, чаще берут по общим правилам гидравлики, принятым в водоснабжении, и они вполне применимы к обвязке УЗВ. Ориентир по скорости потока для всасывающей линии перед насосом, по таблице СНиП 2.04.02-84 для насосных станций наружных водопроводов: во всасывающих коллекторах диаметром до 250 мм скорость держат в диапазоне 0,6-1,0 м/с, для диаметров от 250 до 800 мм это 0,8-1,5 м/с. Это нормы для городского водопровода, для обвязки УЗВ они остаются ориентиром, а не требованием. Занижать скорость ниже этого диапазона тоже плохо: на слишком медленном участке взвесь может оседать в самой трубе, а не доходить до механического фильтра.
Заниженный диаметр трубы на любом участке схемы работает как скрытое узкое место: насос вроде бы исправен и достаточно мощный, а фактический расход через контур ниже расчетного, потому что труба физически не пропускает нужный объем воды в единицу времени. Если после монтажа реальная производительность контура ощутимо ниже паспортной производительности насоса, в первую очередь стоит проверить не насос, а диаметр труб и число поворотов и сужений по пути, а не сразу менять оборудование.
Схема на бумаге выглядит логично, но реальный монтаж часто подводит не в день запуска, а спустя недели или месяцы, когда накапливается эффект мелких просчетов.
Да, на мини УЗВ так делают почти всегда, механическая очистка и биофильтр в одной емкости или колонне, разбор этого варианта выше в разделе про мини УЗВ. На объемах ближе к тонне товарной биомассы совмещение узлов уже мешает обслуживанию: чистка одного узла требует остановки соседнего, если они физически одно и то же.
Вода с избытком растворенного углекислого газа хуже принимает дополнительный кислород, и рыба в бассейне будет испытывать проблемы с дыханием даже при формально достаточном уровне кислорода по прибору, потому что высокий CO2 мешает газообмену в жабрах независимо от концентрации кислорода. Разбор механизма в статье углекислота и дегазация.
Если бассейнов несколько и они запитаны из общего контура, но с разной плотностью посадки, да: кислород в разных бассейнах одного контура может ощутимо отличаться, и датчик на общей трубе после оксигенации не покажет, что происходит в конкретном самом нагруженном бассейне.
На практике самый нагруженный бассейн обычно тот, где рыба крупнее и плотность посадки выше, туда и ставят первый дополнительный датчик, если бюджет позволяет только один сверх базового набора, а не размазывают один датчик на несколько бассейнов по очереди вручную.
Три варианта из предыдущего раздела отличаются не только размером, но и тем, что именно чаще всего идет не так на каждом из них.
| Вариант | Типичный слабый узел | На что смотреть при монтаже |
|---|---|---|
| Мини УЗВ на одном контуре | Совмещенная емкость перегружается быстрее отдельных узлов, механика и биофильтр мешают друг другу при чистке | Оставить доступ для чистки механической части, не заваривая корпус наглухо |
| УЗВ на тонну, узлы разнесены | Труба между разнесенными узлами становится узким местом, если диаметр посчитан на глаз | Считать диаметр от целевого расхода через биофильтр, а не от диаметра патрубка на самом оборудовании |
| УЗВ с зумпфом | Уровень в зумпфе не контролируется отдельно, насос уходит на сухой ход при подряд идущих сбоях в подаче из бассейна | Отдельный датчик уровня именно в зумпфе, не полагаться на датчик уровня в самом бассейне |
На большинстве хозяйств основную долю электричества в контуре забирает не подогрев, как многие ожидают, а прокачка воды насосом и подача воздуха или кислорода. Именно поэтому расчет насоса не по паспортной мощности, а по фактически нужному расходу через биофильтр из раздела выше напрямую влияет на счет за электричество, а не только на биологию контура. Узел, который недооценивают чаще всего: постоянно работающий воздушный компрессор для аэрации, он на многих хозяйствах молотит круглые сутки без регулировки под фактическую потребность рыбы, тогда как ночью, при более низкой температуре и меньшей активности рыбы, потребность в кислороде обычно ниже дневной.
Отсюда практический вывод для схемы с точки зрения энергозатрат: там, где позволяет бюджет, имеет смысл ставить не просто датчик кислорода на аварию, а управление подачей воздуха или кислорода по факту показаний датчика, а не постоянную максимальную подачу с запасом на все случаи. Это снижает счет за электричество без потери в безопасности рыбы, потому что защита от аварии все равно остается на отдельном контуре питания и оповещения.
Это разные параметры, и путать их не стоит. Скорость полного оборота отвечает за то, как быстро в принципе обновляется вода в бассейне, а время контакта с биофильтром отвечает за то, успевает ли конкретный объем загрузки переработать аммиак в этой воде за один проход. Можно иметь быстрый оборот и слишком короткое время контакта с биофильтром одновременно, если биофильтр физически маленький для такого расхода, тогда аммиак не успевает перерабатываться несмотря на быстрый оборот.
Разумный запас имеет смысл, потому что перекладка труб при расширении дороже, чем изначально взять диаметр на один типоразмер больше расчетного. Но избыточный запас на несколько лет вперед означает, что на текущем объеме скорость потока в трубе будет ниже расчетной, вода будет застаиваться на локальных участках, а взвесь будет оседать в трубе, а не доходить до механического фильтра.
Если схему обвязки готовит поставщик или монтажник, а не вы сами с нуля, полезно уметь проверить несколько вещей, не вдаваясь в расчеты формулами. Первое: найти на схеме все точки, где стоит запорная арматура, и убедиться, что каждый узел можно отсечь отдельно. Если на чертеже узлы просто соединены трубой без единого крана между ними, это повод спросить монтажника, как планируется чистка биофильтра или замена лампы УФ без слива всего контура.
Второе: найти на схеме, куда именно физически подключено оповещение и датчики. Нередко поставщик оборудования рисует красивую схему потока воды, но точки контроля на ней не отмечены вовсе, и вопрос, где стоит датчик кислорода, температуры и уровня, приходится решать отдельно уже после монтажа. Разбор точек контроля из раздела выше стоит держать перед глазами именно на этом этапе, до подписания сметы, а не после.
Третье: сравнить производительность насоса и биофильтра в спецификации с расчетным расходом, который получается из суточной дачи корма и допустимой концентрации аммиака. Если поставщик подобрал оборудование по объему бассейна в кубометрах, а не по фактической плотности посадки и планируемому кормлению, велик шанс, что на пике роста рыбы контур окажется недостаточным, хотя формально все узлы на месте и работают исправно.
Одна и та же обвязка не одинаково подходит холодноводным и тепловодным видам, и при смене вида рыбы на уже построенном хозяйстве в схеме обычно приходится пересматривать три вещи. Скорость оборота воды: холодноводные виды держат более быстрый оборот, около получаса на полный круг, тепловодные обходятся оборотом около часа, и если хозяйство построено под форель, а вы переходите на тепловодный вид, узел прокачки формально избыточен, а не недостаточен, это не проблема, но лишний расход электричества стоит учитывать. Подогрев и его мощность: у видов с разным температурным оптимумом разная нагрузка на узел подогрева, и мощность, достаточную для одного вида, для другого вида в другом климатическом поясе может не хватить в холодный сезон. Плотность посадки и, соответственно, расход через биофильтр: смена вида почти всегда означает смену суточной дачи корма на объем, а значит и пересчет расхода через биофильтр по той же методике, что и при первоначальном проекте, а не перенос старых цифр без проверки. Дополнительно стоит свериться с диапазоном кислотности и жесткости, комфортным для нового вида, разбор по видам в статье кислотность и жесткость воды по видам рыб.
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
Из каких узлов состоит замкнутый контур УЗВ: механическая очистка, биофильтр, дегазация CO2 и оксигенация перед возвратом воды в бассейн: agmrc.org.
Общая схема замкнутого водооборота УЗВ и назначение основных узлов контура: wikipedia.org.
Время полного оборота воды 30 минут и быстрее для лососевых и около 60 минут для тепловодных, расчет расхода через биофильтр на примере бассейна 50 м3 (4 т рыбы, корм 60 кг в сутки, 1,5 и 3 мг/л, снятие 50 процентов за проход, 102 м3 в час): globalseafood.org.
Опыт на мальках форели: шесть песчаных биофильтров, время контакта 11 минут, среднее снятие аммония 4,78 процента: redalyc.org.
Скорость воды во всасывающих коллекторах насосных станций наружных водопроводов, СНиП 2.04.02-84: 0,6-1,0 м/с до 250 мм и 0,8-1,5 м/с от 250 до 800 мм: dpva.ru.