Жерде орналасқан айналымды балық шаруашылығы: су тұтынуын 95% қысқарту және жыл бойы балық өндірісін тұрақтандыру — заманауи балық шаруашылығындағы жасыл революция

1. Абстракт

Дәстүрлі топырақты көлшіктер мен торларда балық шаруашылығы су жетіспеушілігі, қоршаған ортаның ластануы және аурулардың жиі таралуы сияқты бірнеше қиындықтарға ұшырайды. Сондықтан жер үстіндегі циркуляциялық балық шаруашылығы жүйелері (RAS) балық шаруашылығы саласының трансформациясы мен жаңартылуының негізгі бағыты ретінде пайда болуда. Физикалық сүзгілеу, биологиялық тазарту, стерилизация мен дезинфекция, температураны реттеу және аэрация сияқты негізгі технологиялар арқылы бұл жүйе балық шаруашылығы суының 95 пайызынан астамын қайта өңдейді, сондықтан дәстүрлі балық шаруашылығы моделдерімен салыстырғанда су қолданысы 90–95 пайызға азаяды. Бұл жүйе маусымдық немесе климаттық жағдайлардан тәуелсіз жыл бойы тұрақты және бақыланатын өндірісті қамтамасыз етеді. Бұл мақала жер үстіндегі циркуляциялық балық шаруашылығы жүйелерінің техникалық принциптерін, негізгі артықшылықтарын және қолданыс сценарийлерін жүйелі түрде қарастырады.

2. Салалық артқы план: Неге жер үстіндегі циркуляциялық балық шаруашылығы қажет?

2.1 Әдеттегі акуакультура ұзақ уақыт бойы «ауа-райына тәуелді» кеңістіктік үлгіге сүйеніп келеді және төмендегі негізгі қиындықтарға ұшырайды:

(1). Су тұтынуының жоғары деңгейі: Әдеттегі топырақ су қоймаларында балық шаруашылығын жүргізу кезінде су алмасу көлемі үлкен болады; 1 килограмм балық өндіру үшін шамамен 5–10 тонна су қажет, бұл су ресурстарының аса ауыр шығынына әкеледі.

(2). Экологиялық қауптің жоғары деңгейі: Акуакультураның шығынды суларын тікелей төгудің нәтижесінде судың эвтрофикациясы пайда болады; кейбір аймақтарда қатаң шығынды суларды төгу стандарттары енгізілген, ол әдеттегі үлгілерді сақтауға қысым көрсетеді.

(3). Аурулардың алдын алу мен бақылау қиындығы: Ашық су ортасында патогенді микроорганизмдердің таралуы бақыланбайды; ауру эпидемиясы пайда болған кезде зияны өте ауыр болады. Антибиотиктердің артық қолданылуы тамақ қауіпсіздігіне де қауп төндіреді.

(4). Маусым мен ауа-райына байланысты шектеулер: Су температурасы маусымға байланысты өзгереді; суық аймақтарда балық шаруашылығы қыс мезгілінде мүмкін емес, сондықтан жылына тек 6–8 ай ғана тиімді өсіру уақыты қалады.

(5). Өнімнің тұрақсыздығы мен сапасының төмендігі: Бақыланбайтын балық тығыздығы мен судың сапасындағы үлкен тербелістер балықтардың әртүрлі өлшемдеріне әкеледі, бұл жоғары санатты нарықтың тұрақты өнім ұсынуға деген талабын қанағаттандыруды қиындатады.

Жерде орналасқан қайта айналымды балық шаруашылығы жүйелері (RAS) осы мәселелерді шешу үшін әзірленді, бұл балық шаруашылығында «ауа-райына тәуелділіктен» «дәлме-дәл өнеркәсіптік өсіруге» ауысуға негіз болды.

2.2 Техникалық қағидалар: Қайта айналымды балық шаруашылығы жүйелері қалай жұмыс істейді?

Жерде орналасқан айналмалы балық шаруашылығы жүйелерінің негізгі ұғымы — «су шығарылмайды, қайта өңделеді және дәл реттеледі». Балық шаруашылығы суы жүйенің ішінде үздіксіз айналып тұрады; көптеген сатыдан өткеннен кейін ол өсіру ыдыстарына қайтарылады, бұл тұйық цикл құрайды. Толық айналмалы балық шаруашылығы жүйесі әдетте келесі негізгі модульдардан тұрады:

(1). Өсіру ыдыстары: Балықтардың өсуі үшін негізгі кеңістік; әдетте дөңгелек немесе жарыс жолағы тәрізді темірбетон немесе полиэтилен ыдыстар, қалдық тамақ пен шырышты орталықтандырылған түрде шығаруға мүмкіндік беретін орталық су түрікісімен жабдықталған.

(2). Микро сүзгіш құрылғысы / айналмалы барабан сүзгісі: Судағы қатты тұнба заттарды (қалдық тамақ, шырыш, слизь және т.б.) алып тастау үшін алғашқы физикалық сүзгілеу сатысы. Сүзгілеу дәлдігі әдетте 40 —100 микрометр, бұл органикалық заттардың жүйенің ішінде жиналуын болдырмақ.

(3). Biologiyalıq süzgіsh (nitrifikatsiya zhүyesі): Zhүyenіñ negіzgі biokhimiyalıq modulı. Ol balıqlardıñ metabolizmіnen pайда bolatın zhatı ammiak azotı (NH₃/NH₄⁺) dı nitrifikatsiya bakteriyaları arqılı az toxik nitrattarğa (NO₃⁻) aylandıradı, sondaysha suq qualityn qauıpsız deñgeıde saqtaydı.

(4). UV sterilizatsiyasy/ozon dezinfektsiyasy: Suğa zararlı mikroorganizmder, viruslar men parasite jumırtqaların joıyatu üshin ultrabıqıq sūyqı ya da ozon qoldanıladı; bu auyruylardıñ shabuyl etu riskіn azaltadı, antibiogikterdі qoldanu qajettiğіn azartadı ya da tıqırmen joıyadı.

(5). Aeratorlıq zhүyesі: Tazha oksigen, mikro- —jane nano-köpterler ya da sıyıq oksigen arqılı suğa erіgen oksigen deñgeıin 5 mg/L nemese odan joğarı seviede saqtaydı; bu balıqlardıñ тығыzdyqta öndiriletın shartlarda tınıs qajettiğіn qanağatlandırady.

(6). Temperatura kontrolı zhүyesі: Jılıtqısh pompalar, koteldeler ya da jer astı jılısı arqılı su temperaturasın maqsatты balıq türlerі üshin optimal ösu diapazonında (meselen, 26°C —28 °C), бұл жыл бойы тұрақты температурада балық шаруашылығын жүргізуге мүмкіндік береді.

(7). Газдану және pH реттеу: Судан артық CO₂ алынып тасталады, ал pH 7,0 —8,5 аралығында ұстап тұрылады, бұл нитрификациялаушы бактериялар мен балықтар үшін тұрақты химиялық орта құрады.

(8). Ақылды бақылау жүйесі: Су температурасы, еріген оттегі, pH, аммиак азоты және нитрит сияқты негізгі параметрлерді нақты уақытта бақылайды; аномалиялар пайда болған кезде автоматтық хабарландыруларды іске қосады; сондай-ақ қашықтан басқаруды қолдайды.

Жоғарыда аталған модульдер тізбектеліп жұмыс істейді. Өсіру ыдыстарынан су фильтрацияға → биохимиялық өңдеуге → дезинфекцияға → аэрацияға → температураны реттеуге ұшырайды, содан кейін қайтадан өсіру ыдыстарына қайтып оралады және бір цикл аяқталады. Жүйе әдетте күніне 8–24 рет циклданады, бұл судың сапасының тұрақтылығын қамтамасыз етеді.

3. Негізгі артықшылықтар

3.1 Шектеулі су ресурстарын жеңу арқылы су ресурстарын үнемдеу

Жер үстіндегі циркуляциялық балық шаруашылығы жүйелері тек 5 —дәстүрлі әдістермен қажетті су көлемінің 10 пайызы. Әрбір килограмм балық өндіру үшін айналымды акульторлық жүйе тек шамамен 100 —200 литр су қажет, ал дәстүрлі топырақ қойма әдісі 5 000 —10 000 литр су қажет. Су ресурстарының барынша азаятын заманда бұл артықшылық аридті ішкі аймақтар мен қалалардың шетінде балық шаруашылығын жүргізуге мүмкіндік береді.

Деректердің қолдауы: Айналымды акульторлық жүйелерде күндік су толықтыру көлемі әдетте жалпы су көлемінің тек 1 %-5%-ін құрайды, ол су үнемдеуін 95 пайыздан асады %.

Жыл бойы тұрақты өндіріс, маусымға тәуелсіз

Температураны бақылау жүйесі мақсатты балық түрлерінің оптималды өсу ауқымында су температурасын сақтайды, осылайша маусым мен климат шектеулерін толығымен жояды. Салыстырмалы түрде суық солтүстік аймақтарда, мұнда дәстүрлі балық шаруашылығы қыс мезгілінде толығымен тоқтайды, циркуляциялық жүйелер жыл бойы, яғни 365 күн бойы үзіліссіз балық өсіруді қамтамасыз етеді; жылдық өнім көлемі дәстүрлі әдістермен тең аумақта алынатын өнімнен 5–10 есе жоғары.

Қолданылу сценарийлері: Шаньдун және Ляонин сияқты солтүстік аймақтарда RAS жүйелері Litopenaeus vannamei түрін жыл бойы өсіру үшін қолданылады; қыста бағасы жоғары болғандықтан, каридистерді қыста жинау пайдаңызды әлдеқайда арттырады.

3.2 Бақыланатын ауру жиілігі және қауіпсіз су өнімдерінің сапасы

Жабық аквакультура ортасы сыртқы патогендік агенттердің таралу жолдарын тоқтатады; ультракүлгін/озонды дезинфекциямен қосылғанда аурулардың жиілігі дәстүрлі әдістерге қарағанда 80 пайыздан асады. Балық шаруашылығы процесінде антибиотиктер қолданылмайды, сондықтан алынатын су өнімдері «Жасыл тамақ» немесе тіпті органикалық стандарттарға сай келеді, бұл жоғары сапалы нарықтар мен экспорт нарықтарының талаптарын қанағаттандырады.

Қолданылу сценарийлері: лосось, морской окунь және Калифорниялық бақа балығы сияқты жоғары құнды түрлерді антибиотиксіз өсіру, оларды Хэма және Сэмс Клаб сияқты жоғары сапалы ретейл каналдарына тікелей жеткізу мүмкіндігін береді.

3.3 Жоғары тығыздықта өсіру, бірлік аудандағы өнімді екі есе арттыру

Айналмалы аквакультура жүйесінің дәл ауа қосу және су сапасын бақылау мүмкіндіктері 50 —100 кг/м³ тығыздықта өсіруді қамтамасыз етеді, бұл дәстүрлі топырақ қоймаларына (1 —50 есе жоғары —3 кг/м³). Бұл жер учаскесінің қажетті ауданын әлдеқайда азайтады және жерді пайдалану тиімділігін белгілі дәрежеде жақсартады, сондықтан жер ресурстары шектеулі аймақтарға өте жарамды.

3.4 Таза су шығыны жоқ, экологиялық таза

Жүйе өндіретін аз мөлшердегі қатты қалдықтар орталықтандырылған түрде жиналады және органикалық тыңайтқыш немесе биогаздық электр энергиясын өндіруге пайдаланылады; ластанған су су объектілеріне шығарылмайды. Циркуляциялық балық шаруашылығы моделі ұлттық «Балық шаруашылығының су шығыны стандарттарына» және «Жасыл балық шаруашылығы» даму саясатына толық сай келеді. Қоршаған ортаға қойылатын тексеру талаптарының барынша қатаңдауына байланысты, бұл ірі масштабды балық шаруашылығы үшін жалғыз тұрақты шешім болып табылады.

3.5 Ақылды басқару, еңбекке тәуелділіктің азаюы

Заманауи RAS жүйелері Интернеттегі нәрселер (IoT) датчиктері мен автоматтандырылған басқару платформаларымен жабдықталған. Су сапасының көрсеткіштері нақты уақытта бұлтқа жүктейді, аномалиялар үшін автоматты хабарландырулар беріледі және жабдықтардың автоматты координациясы іске асады. 1 000 м³ көлемдегі балық шаруашылығы құрылысын басқару үшін тек 2 —3 оператор қажет, бұл еңбек шығындарын және басқарудың күрделілігін әлдеқайда азайтады.

4. Жерде орналасқан қайта айналымды балық шаруашылығы жүйелері мен дәстүрлі балық шаруашылығы моделдерінің салыстырмалы талдауы

Кесте 1: Әртүрлі агротехникалық жүйелердің толық салыстырмалы талдауы

5сәйкес балық шаруашылығы түрлері

Жерде орналасқан қайта өңделетін балық шаруашылығы жүйелері мыналарды қоса алғанда, көптеген бағалы су ағзаларына сай:

(1) Тұщы су түрлері: Калифорниялық бас, мандарин балығы, сары мысық балығы, осетр, көкжиек алабұғасы, карп, тилапия, линь

(2) Теңіз/тұзды су түрлері: ақ аяқ қылқаншабақ, групер, сары қылқаншабақ, Атланттық лосось, теңіз алабұғасы, фугу

(3) Арнайы су ағзалары: угорь, жұмсақ қабыршақты кесіртке, қытайлық үлкен саламандра, теңіз аттары, безендірілетін балықтар

6типтік қолданыс сценарийлері

(1) Қалалардың шетіндегі зауыттық балық шаруашылығы базалары: Пайдаланылмаған зауыт ғимараттарын немесе қоймаларды айналымды балық шаруашылығы жүйелері (RAS) объектілеріне айналдыру, тұтынушы нарықтарына жақын орналасуы арқасында тірі, тәзімді өнімдерді тікелей жеткізу мүмкіндігін береді, сондықтан көлік жоғалтулары азаяды және посредниктер болмайды. Типтік көлемі: 500 —5 000 м³ су көлемі, жылдық өнім құны 5 —50 миллион юань.

(2) Суық аймақтардағы маусымдық емес балық шаруашылығы: Биік таулы, жоғары ендікті, аязды аймақтарда RAS жүйелері қысқы жылытушы ауыл шаруашылығы үшін пайдаланылады, ол «қыста шампур жинауы мен маусымдық емес нарыққа ұсынуын» қамтамасыз етеді, бағалар 30 %-50%.

(3) Тұзды-сілтілі жерді комплексті түрде жаңарту мен балық шаруашылығын интеграциялау: Тұзды-сілтілі жерлерде айналымды балық шаруашылығы жүйелерін дамыту топырақты жаңартуды ғана емес, сонымен қатар экономикалық табыс әкеледі, сондықтан «балық шаруашылығы арқылы жаңарту» мақсатына жетеді.

(4). Teңіз бен ашық теңізде балық шаруашылығын жүргізу үшін жерде орналасқан қолдау көрсететін балық ұрығы базалары: Бұлар сапалы балық ұрығын үлкен теңіз бен ашық теңізде орналасқан торлы қағаздар мен балық шаруашылығы кемелеріне жеткізу үшін орташа өсіру кезеңін қамтамасыз етеді. Циркуляциялық балық шаруашылығы жүйелері балық ұрығының денсаулығын сақтай отырып, бақыланатын ортада қолайлы өсуін қамтамасыз етеді, сондықтан теңізге шығарылған кезде тіршілік сақтау деңгейі жоғарылайды.

7жиі қойылатын сұрақтар (FAQ)

Сұрақ: Жерде орналасқан циркуляциялық балық шаруашылығына бастапқы инвестиция қанша болады?

A:Өсірілетін балық түріне, өндіріс көлеміне және автоматтандыру деңгейіне байланысты су көлемінің әрбір кубометрі үшін құрылыс шығыны шамамен 400–1100 АҚШ долларын құрайды. 1000 м³ қуатты стандартталған циркуляциялық балық шаруашылығы жүйесін салу үшін жалпы инвестиция шамамен 415 000–1,1 млн АҚШ долларын құрайды. Бастапқы инвестиция жоғары болса да, жоғары өнімділік, төмен шығындар және ұзақ мерзімді табыс арқасында инвестиция әдетте 3 —5 жыл ішінде қайтарылады.

Сұрақ: Sudan suyqaytarыlatyn aquakul'tura zhasaғyndary үshin elektr energiyasyның qұny өte joғarы ma?

A:Elektr energiyasy qұny sudan suyqaytarыlatyn aquakul'tura zhasaғyndarynyң negizgi jұmys іsteу shығynдарыnyң biri bolыp tabыlady, jалпы jұmys іsteu shығyndarыnyң shama-men 30–40%-ыn qұraydy. Jоғarы tиімдіliktegi nasos, ayynymaly jиіlіkti bасқaru және жылу pompasy arqyly syrtқy jылуды қayta пайдалanu sekildi energiya үнемдейtіn tehnologiyalardy qoldanu arqyly balыqtyң kilogrammyna kететіn elektr energiyasy qұny US$0.3–US$0.5 aralyғynda ұstalady, ал jалпы iqtisadiy tiіmdіlіk dәstүrлі zhasaғyndardan jоғarы bolady.

Сұрақ: Qұrғaq jerde sudan suyqaytarыlatyn aquakul'turany dамytуғa qanday aymaқтар uyғyn?

A:Teoriyalыq tүrde kez kелген aymaq uyғyn, bіraқ төмендегі жағдайлarda артықшылықтары ең көрінетін болады: 1).suy qұshqyndyғy bar iшкі aymaқlar; 2). суық qışқa ие soltyq aymaқlar; 3).jer resursy qысқa qalalarдың шетіnde орналасқан aymaқlar; 4).қataytysy қатты ekologiyalyq qorғau talapтары bar özen basyndarynyң atyraulyғy; 5).жер құрылысы бойынша егілетін емес жер ресурстары мол aymaқlar, мысалы, tuzdy-sutelі jerler menen boş jerler.

Сұрақ: Айналмалы акульторлық жүйеден алынған балық пен дәстүрлі топырақ көлшіктерінен алынған балықтың дәмінде айырмашылық бар ма?

A:Қолайлы балықтардың тығыздығы мен қоректендіру құрамында айналмалы акульторлық жүйеден алынған балықтың еті тығыз болады және жер иісінен бос болады; кейбір түрлер үшін (мысалы, лосось пен Калифорниялық бақа), оның дәмі дәстүрлі жүйелерден алынған балыққа қарағанда тіпті жоғары болады. Негізгі нәрсе — таза су сапасы мен антибиотик қалдықтарының болмауы, бұл тұтынушылардың қабылдауын арттырып келеді.

Сұрақ: Жүйені ұстау қиын ба? Оған мамандар қажет пе?

A:Қазіргі заманғы RAS жүйелері өте автоматтандырылған. Күнделікті ұстау негізінен мыналарды қамтиды: құрылғылардың жұмысын күнделікті тексеру, микросептіріштерді ретті тазарту, су сапасы көрсеткіштерін бақылау және пробиотиктер мен қоректік заттарды толықтыру. Жай қызметкерлерді жүйені басқаруға 1 күн ішінде оқытуға болады. —2 апта, сонымен қатар жүйе тәміндеушілері әдетте техникалық оқыту мен кейінгі сатылымдық қолдау көрсетеді.

8. Бізге хабарласыңыз

Егер сіз жерде орналасқан қайта айналымды балық шаруашылығы жүйелері үшін техникалық шешімдер, жабдық конфигурациялары және инвестициялардың қайтарымдылығы талдаулары туралы көбірек білгіңіз келсе немесе көрсету объектісіне саяхат жасауға жазылғыңыз келсе, бізге хабарласудан қашықта болмаңыз.

1-сурет: Жерде орналасқан қайта айналымды балық шаруашылығы құрылысының суреті