Source material

Проектирование аквапонических агрегатов

1. Сравнение аквапонических методов

   Original publication 2014 · Впервые опубликовано в FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations

   В таблице 4.2 ниже приводится краткое справочное и сравнительное резюме различных систем аквапонической культуры, описанных выше.

   ТАБЛИЦА 4.2

   Сильные и слабые стороны основных аквапонных техник

   • Источник: Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций, 2014 год, Кристофер Сомервилл, Моти Коэн, Эдоардо Пантанелла, Остин Станкус и Алессандро Лователли, мелкомасштабное производство продуктов питания аквапоники, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Воспроизводится с разрешения. *

2. Техника глубоководной культуры

   Original publication 2014 · Впервые опубликовано в FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations

   

   

   Метод DWC включает в себя подвешивание растений в полистирольных листах с их корнями в воду (рис. 4.68 и 4.69). Этот метод является наиболее распространенным для крупных коммерческих аквапоник, выращивающих один конкретный урожай (обычно салат, листья салата или базилик, рис. 4.70), и более подходит для механизации. В небольших масштабах этот метод является более сложным, чем медиа-кровати, и может быть непригодным для некоторых мест, особенно в тех случаях, когда доступ к материалам ограничен.

   

   Динамика потока воды

   Динамика потока воды в DWC почти идентична динамике, проходящей через NFT. Вода течет силой тяжести из аквариума, через механический фильтр, и в комбинированный биофильтр/отстойник. Из отстойника вода перекачивается в двух направлениях через соединитель «Y» и клапаны. Часть воды перекачивается непосредственно обратно в аквариум. Остальная вода закачивается в коллектор, который равномерно распределяет воду по каналам. Вода течет, опять же под действием гравитации, через растущие каналы, где расположены растения и выходит с дальней стороны. При выходе из каналов вода возвращается в биофильтер/отстойник, где снова ее закачивают либо в аквариум, либо в каналы. Вода, которая поступает в аквариум, заставляет аквариум переполняться через выход трубы и обратно в механический фильтр, тем самым завершая цикл.

   Эта конфигурация «Рисунок 8» описывает путь воды, наблюдаемый в системе DWC. Как и в NFT, вода проходит через механический фильтр и биофильтр перед откачкой обратно в аквариум и растительные каналы. Одним из недостатков этой конфигурации является то, что сочетание sump/biofilter возвращает часть сточных вод из растительных каналов обратно в растения. Однако, в отличие от NFT, где питательные вещества в небольшой пленке воды, протекающей на корневом уровне, быстро истощаются, большой объем воды, содержащейся в каналах DWC, позволяет растениям использовать значительное количество питательных веществ. Такое наличие питательных веществ также предполагает наличие различных систем. Серийное распределение воды по каналам DWC может быть построено просто с помощью «каскадной» конфигурации с одним входом, обслуживающим самый дальний резервуар. В этом случае выход одного резервуара будет входным отверстием последовательного, а увеличение потока воды поможет корням получить доступ к более высокому потоку питательных веществ.

   В системе DWC, показанной на рис. 4.68, вода перекачивается из баллона биофильтра в каналы, в которых имеются полистирольные листы, плавающие сверху, поддерживающие установку. Расход воды, поступающей в каждый канал, относительно невелик. Как правило, каждый канал имеет 1-4 часа времени удержания. Время удержания аналогично концепции скорости оборота и относится к количеству времени, которое требуется для замены всей воды в контейнере. Например, если объем воды одного канала составляет 600 литров, а расход воды, поступающей в контейнер, составляет 300 литров в час, время удержания составит 2 часа (600 литров ÷ 300 литров в час).

   Механическая и биологическая фильтрация

   Механическая и биологическая фильтрация в блоках DWC такая же, как и в блоках NFT, описанных в разделе 4.4.2.

   DWC выращивает каналы, строительство и посадка

   

   Каналы могут иметь переменную длину, от одного до десятков метров (рис. 4.71). В целом их длина не является проблемой, как видно из NFT, поскольку большой объем воды обеспечивает достаточное снабжение питательными веществами. Оптимальное питание растений в очень длинных каналах должно всегда обеспечивать достаточный приток воды и повторное оксигенацию для обеспечения того, чтобы питательные вещества не истощались и чтобы корни могли дышать. Что касается ширины, то, как правило, рекомендуется быть стандартной шириной листа полистирола, но она может быть кратной этой ширине. Тем не менее, более узкие и длинные каналы обеспечивают более высокую скорость воды, что может принести пользу корням с большими потоками питательных веществ. Выбор ширины также должен

   рассмотреть доступность оператора. Рекомендуемая глубина составляет 30 см, чтобы обеспечить достаточное пространство корня растений. Как и в резервуарах для рыбы, каналы могут быть изготовлены из любого сильного инертного материала, который может удерживать воду. Для небольших агрегатов популярными материалами являются изготовленные КСГМГ пластиковые контейнеры или стекловолокно. Гораздо большие каналы могут быть построены с использованием длины древесины или бетонных блоков, облицованных пищевым водонепроницаемым покрытием. При использовании бетона убедитесь, что он герметизирован нетоксичным, водонепроницаемым герметиком, чтобы избежать потенциального выщелачивания токсичных минералов из бетона в системную воду.

   Как упоминалось выше, время удержания для каждого канала в блоке составляет 1-4 часа, независимо от фактического размера канала. Это позволяет адекватно пополнять питательные вещества в каждом канале, хотя объем воды и количество питательных веществ в глубоких каналах достаточно для того, чтобы питать растения в течение более длительного периода времени. Рост растений, безусловно, выиграет от более быстрых темпов потока и турбулентной воды, поскольку корни будут поражены еще большим количеством ионов; в то время как более медленные потоки и почти застоя вода окажут негативное влияние на рост растений.

   Аэрация блоков DWC имеет жизненно важное значение. В плотно посаженном канале потребность в кислороде для растений может привести к падению уровня DO ниже минимума. Любые разлагающиеся твердые отходы, присутствующие в канале, усугубили бы эту проблему, еще больше уменьшив DO. Таким образом, аэрация необходима. Самый простой способ — разместить несколько небольших воздушных камней в каналах (рис. 4.72).

   

   Воздушные камни должны выпускать около 4 литров воздуха в минуту и располагаться каждые 2-4 м2 площади канала. Кроме того, сифоны Вентури (см. раздел 4.2.5) могут быть добавлены к трубам притока воды для аэрации воды при входе в канал. Наконец, можно использовать метод Кратки DWC (рис. 4.73). В этом методе между полистиролом и водоемом внутри канала остается пространство 3-4 см. Это позволяет воздуху циркулировать вокруг верхней части корней растений. Такой подход устраняет потребность в воздушных камнях в канале, так как достаточное количество кислорода в воздухе поступает в корни. Еще одним преимуществом данного метода является недопущение прямого контакта стеблей растений с водой, что снижает риск возникновения заболеваний растений в зоне воротника. Кроме того, повышенная вентиляция в результате увеличения воздушного пространства способствует рассеиванию тепла из воды, что идеально подходит для жаркого климата

   Не добавляйте в каналы рыбу, которая могла бы питаться корнями растений, например, травоядные рыбы, такие как тилапия и карп. Тем не менее, некоторые мелкие плотоядные виды рыб, такие как гуппи, молли или москитные рыбы, могут успешно использоваться для борьбы с личинками комаров, что может стать огромной неприятностью для рабочих и соседей в некоторых районах.

   

   Полистирольные листы должны иметь определенное количество отверстий, просверленных, чтобы соответствовать сетчатым чашкам (или губчатым кубам), используемым для поддержки каждого растения (рис. 4.74). Количество и расположение отверстий диктуется типом овощей и расстоянием между растениями, где меньшие растения могут быть расположены более близко. Приложение 8 содержит конкретные сведения и полезные советы о том, как сверлить отверстия.

   

   Саженцы могут быть запущены в специальном питомнике растений (см. раздел 8.3) в почвенных блоках или в среде, не содержащей почвы. После того, как эти саженцы станут достаточно большими для обработки, они могут быть перенесены в чистую чашку и посажены в блок DWC (рис. 4.75). Оставшееся пространство в чистом чашке должно быть заполнено гидропонными средами, такими как вулканический гравий, минеральная вата или LECA, для поддержки саженцев. Кроме того, можно просто посадить семена прямо в сетчатые чашки на верхней части среды. Этот метод иногда рекомендуется, если семена овощей доступны, потому что он позволяет избежать шока трансплантации во время посадки. При уборке урожая обязательно удалите из канала все растение, включая корни и мертвые листья. После сбора урожая плоты должны быть очищены, но не высушены, чтобы избежать уничтожения нитрифицирующих бактерий на погруженной поверхности плота. Крупномасштабные установки должны очищать плоты водой для удаления грязи и растительных остатков и немедленно перемещать их в каналы, чтобы избежать стресса для нитрифицирующих бактерий.

   Особый случай DWC: низкая плотность рыбы, без фильтров

   

   Блоки DWC Aquaponic могут быть сконструированы, не требующие внешней дополнительной фильтрации (рис. 4.76). Эти агрегаты имеют очень низкую плотность запасов рыбы (например, 1-1,5 кг рыбы на м3 аквариума), а затем полагаются главным образом на пространство корня растений и внутреннюю площадь каналов в качестве поверхности для размещения нитрифицирующих бактерий. Простые сетчатые экраны улавливают крупные твердые отходы, а каналы служат отстойниками для мелких отходов. Преимущество этого метода заключается в сокращении первоначальных экономических инвестиций и капитальных затрат при одновременном устранении необходимости в дополнительных фильтровальных контейнерах и материалах, которые могут быть сопряжены с трудностями и дорогостоящими затратами в некоторых местах. Однако более низкая плотность вылова приведет к снижению производства рыбы. В то же время многие аквапонные предприятия получают подавляющую часть прибыли от урожайности растений, а не от производства рыбы, главным образом используя рыбу в качестве источника питательных веществ. Часто этот метод требует добавления питательных веществ для обеспечения роста растений. Если рассматривать этот метод, то стоит оценить желаемую рыбную и растительную продукцию и учесть относительные затраты и выгоды.

   Динамика потока воды

   Основное различие между двумя конструкциями (с высоким запасом рыбы и низким запасом рыбы) заключается в том, что конструкция с низкой плотностью не использует ни одну из внешних фильтрационных контейнеров, ни механическую, ни биологическую. Вода течет силой тяжести из аквариума прямо в каналы DWC, проходя через очень простой сетчатый экран. Затем вода возвращается либо в отстойник и откачивается обратно в резервуары для рыбы, либо непосредственно в резервуары для рыбы без отстойника. Вода как в аквариумах, так и в каналах аэрируется с помощью воздушного насоса. Рыбные отходы разрушаются нитрифицирующими и минерализующими бактериями, живущими на поверхности корня растений и стенках канала.

   Плотность рыбных запасов представляет собой континуум, растянувшийся от очень низких плотностей, которые не нуждаются в фильтрах вплоть до очень высокой плотности, требующей специальных внешних фильтров. Одним из простых решений для получения дополнительной минерализации и биофильтрации и предотвращения накопления отходов твердых веществ в нижней части каналов является объединение простого сетчатого экрана с корзиной гравия гороха или глиняных шариков, расположенных чуть выше уровня воды, где вода выходит из аквариума. Корзина будет действовать как просачивающий фильтр с его средами улавливания и минерализации твердых веществ. Вода, падающая из корзины, также добавит кислород через эффект всплеска. Кроме того, использование гравия гороха будет оказывать буферное действие против подкисления воды после нитрификации. Другой вариант может включать внутренний биофильтр внутри аквариума, состоящий из простого сетчатого мешка биофильтра рядом с воздушным камнем. Это может помочь обеспечить адекватную биофильтрацию без увеличения стоимости внешних биофильтров. И наконец, увеличение общего объема воды без увеличения плотности залова рыбы, в основном с использованием больших емкостей для рыбы, может помочь смягчить проблемы качества воды путем разбавления отходов и обеспечения фермеру достаточного времени для реагирования на изменения до того, как рыба станет напряженной, хотя это может разбавляют доступные питательные вещества и препятствуют росту овощей.

   Более низкая плотность рыбы также означает, что расход воды может быть ниже. Можно использовать насос меньшего размера, снижая стоимость, но убедитесь, что не менее половины общего объема аквариума происходит обмен в час. На самом деле, некоторые исследователи добились успеха в удалении электрического насоса и использовании ручного труда для циклирования воды два раза в день. Однако эти системы полностью зависят от адекватной аэрации. Помимо этих различий, рекомендации по сооружению емкостей для рыбы и канала DWC применимы к этому методу с низкой плотностью залегания.

   Управление блоками с низкой плотностью хранения

   Основное отличие от управления другими агрегатами, более подробно рассмотренное в главе 8, заключается в меньшей плотности запасов. Предлагаемая плотность заготовки для этих типов систем составляет 1-5 кг/м3 (по сравнению с 10-20 кг/м3 для других систем в данном руководстве). Ранее высказывалось предположение, что баланс между рыбой и растениями следует коэффициенту корма, что позволяет рассчитать количество кормов для рыб, поступающих в систему, с учетом заданной площади выращивания растений. Эти единицы с низкой плотностью хранения по-прежнему следуют предлагаемому коэффициенту суточного корма 40-50 г/м2, но должны быть ближе к нижнему краю. Полезная методика заключается в том, чтобы позволить рыбе кормить в течение 30 минут, 2-3 раза в день, а затем удалить всю несъеденную пищу. Перекормление приведет к накоплению отходов в емкостях и каналах рыбы, что приведет к аноксическим зонам, плохим условиям выращивания, болезням и стрессу рыб и растений. Всегда, но особенно при использовании этого метода без фильтров, не забудьте внимательно следить за качеством воды и уменьшать подачу при обнаружении высокого уровня аммиака или нитрита.

   Преимущества и недостатки низкой плотности складирования

   Основным преимуществом является более простая единица. Эту систему легче построить и дешевле начать, имея более низкие капитальные затраты. Рыба менее напряжена, потому что выращивается в более просторных условиях. В целом, этот метод может быть очень полезен для начальных проектов с низким капиталом. Эти системы могут быть очень полезны для выращивания высокоценных рыб, таких как декоративная рыба, или специальных культур, таких как лекарственные травы, где более низкое производство компенсируется более высокой стоимостью.

   Однако серьезный недостаток заключается в том, что масштабы этих единиц трудно увеличить. В данном районе выращивается меньше растений и рыбы, поэтому они менее интенсивные, чем некоторые из систем, описанных ранее. Для того чтобы производить большое количество продуктов питания, эти системы стали бы непомерно большими. По сути, внешние механические и биофильтры позволяют аквапонике быть очень интенсивной на небольшой территории.

   Кроме того, рыбное производство не может функционировать независимо от гидропонного компонента; растения должны постоянно находиться в каналах. Корни растений обеспечивают зону для роста бактерий, и без этих корней биофильтрация не будет достаточной для поддержания чистоты воды для рыб. Если бы когда-либо было необходимо собрать все растения сразу, что может произойти во время вспышек заболеваний, сезонных изменений или крупных климатических явлений, снижение биофильтрации вызвало бы высокий стресс аммиака и рыбы. С другой стороны, с внешними механическими и биофильтрами производство рыбы может продолжаться без гидропоники как стандартной RAS.

   • Источник: Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций, 2014 год, Кристофер Сомервилл, Моти Коэн, Эдоардо Пантанелла, Остин Станкус и Алессандро Лователли, мелкомасштабное производство продуктов питания аквапоники, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Воспроизводится с разрешения. *

3. Основные компоненты аквапоника

   Original publication 2014 · Впервые опубликовано в FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations

   Все системы аквапоники имеют несколько общих и важных компонентов. К ним относятся: аквариум, механический фильтр, биофильтр и гидропонные контейнеры. Все системы используют энергию для циркуляции воды через трубы и водопровод во время аэрации воды. Как было указано выше, существует три основных проекта растениеводческих площадей, в том числе: выращивать клумбы, выращивать трубы и выращивать каналы. В этом разделе рассматриваются обязательные компоненты, включая резервуары для рыбы, механический фильтр, биофильтр, сантехнику и насосы. Следующие разделы посвящены отдельным гидропонным методам, и проводится сравнение, чтобы определить наиболее подходящее сочетание методов для различных обстоятельств.

   Рыбный бак

   Аквариаторы для рыб являются важным компонентом в каждой единице. Таким образом, рыбные емкости могут составлять до 20 процентов от всей стоимости аквапоника. Рыба требует определенных условий, чтобы выжить и процветать, и поэтому аквариум должен выбираться мудро. Необходимо учитывать несколько важных аспектов, включая форму, материал и цвет.

   Форма бака

   Хотя любая форма аквариума будет работать, рекомендуется круглая цистерна с плоскими днищами. Круглая форма позволяет воде равномерно циркулировать и транспортирует твердые отходы к центру резервуара с помощью центробежной силы. Квадратные резервуары с плоскими днищами вполне приемлемы, но требуют более активного удаления твердых отходов. Форма резервуара сильно влияет на циркуляцию воды, и довольно рискованно иметь резервуар с плохой циркуляцией. Танки художественной формы с негеометрическими формами со многими изгибами и изгибами могут создавать мертвые пятна в воде без циркуляции. Эти районы могут собирать отходы и создавать аноксичные, опасные условия для рыб. В случае использования цистерны нечетной формы может потребоваться добавление водяных или воздушных насосов для обеспечения надлежащей циркуляции и удаления твердых веществ. Важно выбрать резервуар, который соответствовал бы характеристикам выращиваемых водных видов, поскольку многие виды донных обитающих рыб демонстрируют лучший рост и меньше стресса при достаточном горизонтальном пространстве.

   Материал

   Рекомендуется использовать сильный инертный пластик или стекловолокно из-за их долговечности и длительного срока службы. Металл невозможен из-за ржавчины. Пластик и стекловолокно удобны в установке (также для сантехники) и достаточно легки и маневренны. Обычно используются желобы для полива животных, так как они, как правило, дешевы. При использовании пластиковых контейнеров убедитесь, что они устойчивы к УФ-излучению, потому что прямой солнечный свет может уничтожить пластик. В целом, резервуары из полиэтилена низкой плотности (ПВД) являются предпочтительными из-за их высокой стойкости и пищевых характеристик. Действительно, ЛДПЭ является наиболее часто используемым материалом для резервуаров для хранения воды в гражданских целях. Другой вариант — это подземный пруд. Природные пруды очень трудно управлять для аквапоники, потому что естественные биологические процессы, которые уже происходят в субстрате и грязи на дне, могут быть трудно манипулировать, и питательные вещества часто уже используются водными растениями. Цементные или пластиковые пруды гораздо более приемлемы и могут быть недорогим вариантом. Внутриземные пруды могут усложнить работу сантехники, и до того, как приступать к этому варианту, необходимо тщательно продумать конструкцию сантехники. Одним из простейших резервуаров для рыбы является отверстие, выкопанное в земле, выложенное кирпичом или шлакоблоков, а затем облицованное водонепроницаемым вкладышем, таким как полиэтиленовый пластик. Другие варианты включают бывшие в употреблении контейнеры, такие как ванны, бочки или контейнеры средней грузоподъемности для массовых грузов (КСГМГ). Очень важно убедиться, что контейнер не использовался ранее для хранения токсичного материала. Загрязняющие вещества, такие как химические вещества на основе растворителей, проникают в сам пористый пластик и их невозможно удалить с помощью промывки. Таким образом, тщательно выбирайте использованные контейнеры и знайте продавца, если это возможно.

   Цвет

   Настоятельно рекомендуется использовать белый или другие светлые цвета, поскольку они облегчают просмотр рыбы, с тем чтобы легко проверить поведение и количество отходов, расположенных на дне цистерны (рис. 4.22-4.24). Белые резервуары также будут отражать солнечный свет и держать воду прохладной. Кроме того, снаружи цистерн более темного цвета можно окрашивать в белый цвет. В очень жарких или холодных зонах может потребоваться дополнительная теплоизоляция цистерн.

   

   

   Обложки и затенение

   Все емкости для рыбы должны быть покрыты. Тени покрытия предотвращают рост водорослей. Кроме того, чехлы предотвращают выпрыгивание рыбы (часто встречается с вновь добавленной рыбой или если качество воды является неоптимальным), предотвращают попадание листьев и мусора и предотвращают нападения на рыбу хищников, таких как кошки и птицы. Часто используются сельскохозяйственные затенения сетки, блокирующие 80-90 процентов солнечного света. Ткань оттенка может быть прикреплена к простой деревянной раме, чтобы обеспечить вес и сделать крышку легко удалить.

   Отказоустойчивость и избыточность

   Не позволяйте аквариуму потерять воду; рыба погибнет, если аквариум случайно дренится. Хотя некоторые несчастные случаи неизбежны (например, дерево, падающее на резервуар), большинство катастрофических убийств рыб являются результатом человеческой ошибки. Убедиться, что резервуар не может сливаться без преднамеренного выбора со стороны оператора. Если водяной насос расположен в аквариуме, обязательно поднимите насос с дна, чтобы бак никогда не мог быть перекачивается. Используйте стоящую трубу внутри резервуара, чтобы гарантировать минимальный уровень воды. Этот вопрос рассматривается далее в разделе 4.2.6.

   Фильтрация - механическая и биологическая

   Механическая фильтрация

   Для RASs механическая фильтрация, пожалуй, является наиболее важным аспектом конструкции. Механическая фильтрация — это разделение и удаление твердых и взвешенных рыбных отходов из емкостей для рыб. Необходимо удалить эти отходы для здоровья системы, поскольку вредные газы высвобождаются анаэробными бактериями, если твердые отходы разлагаются внутри емкостей для рыбы. Кроме того, отходы могут засорять системы и нарушать поток воды, вызывая аноксические условия для корней растений. Маломасштабная аквапоника обычно имеет более низкую плотность заноса, чем интенсивные методы RAS, для которых изначально были разработаны эти механические фильтры, но некоторый уровень механической фильтрации необходим для здоровых аквапонных резервуаров, независимо от типа используемого гидропонного метода.

   Существует несколько типов механических фильтров. Самый простой способ - экран или фильтр, расположенный между аквариумом и растительным слоем. Этот экран улавливает твердые отходы, и его необходимо часто промывать. Точно так же вода, выходящая из аквариума, может проходить через небольшой контейнер с твердыми частицами, отделенный от слоя среды; этот контейнер легче промывать периодически. Эти методы применимы к некоторым мелкомасштабным аквапонным установкам, но недостаточны в более крупных системах с большим количеством рыбы, где большое количество твердых отходов имеет важное значение. Существует множество типов механических фильтров, включая отстойники, радиальные осветлители, фильтры для песка или буса и перегородки; каждый из них может использоваться в зависимости от количества твердых отходов, которые необходимо удалить. Однако, поскольку эта публикация посвящена мелкомасштабной аквапонике, наиболее подходящими фильтрами являются осветлители или механические сепараторы. Осветлители, как правило, могут удалять до 60 процентов от общего количества съемных твердых веществ. Дополнительную информацию о различных методах механической фильтрации можно найти в разделе, посвященном дальнейшему чтению в конце этой публикации.

   Механические сепараторы (осветлители)

   Осветлитель — это специальный сосуд, который использует свойства воды для разделения частиц. Как правило, вода, которая движется медленнее, не может нести столько частиц, сколько вода, которая течет быстрее. Поэтому осветлитель сконструирован таким образом, чтобы ускорить и замедлить воду, чтобы частицы концентрировались на дне и могли быть удалены. В вихревом осветлителе вода из аквариума попадает в нижнюю середину осветлителя через трубу. Эта труба размещается по касательной к емкости, тем самым заставляя воду закручиваться круговым движением внутри контейнера. Центростремительная сила, создаваемая круговым движением воды, заставляет твердые отходы в воде в центр и дно контейнера, потому что вода в центре вихря медленнее, чем снаружи. После того, как эти отходы собираются на дне, труба, прикрепленная к днищу контейнера, может периодически открываться, позволяя твердым отходам вымываться из контейнера.

   

   Оточненная вода выходит из осветлителя в верхней части через большую прорезную трубу, покрытую вторичным сетчатым фильтром, и впадает в биофильтр или в подложки среды. На рисунках 4.25-4.27 показаны примеры простых механических сепараторов для малых и крупных установок. Твердые отходы, попавшие в ловушку и удаленные, содержат питательные вещества и очень полезны для систем или садовых растений в целом; минерализация твердых отходов рассматривается в следующем разделе. Общее руководство для малых агрегатов заключается в том, чтобы размер контейнера механического сепаратора составлял примерно одну шестую от объема аквариума, но это зависит от плотности заготовки и точной конструкции. В приложении 8 содержится подробная пошаговая инструкция по изготовлению каждой части этих систем.

   

   Надлежащая предварительная механическая фильтрация особенно важна для установок NFT и DWC, используемых для улавливания и удаления твердых отходов. Без этого предварительного процесса твердые и взвешенные отходы будут накапливаться в растущих трубах и каналах и засорять поверхности корней. Накопление твердых отходов приводит к блокированию насосов и сантехнических компонентов. Наконец, нефильтрованные отходы также создадут опасные анаэробные пятна в системе. Эти анаэробные пятна могут содержать бактерии, которые производят сероводород, очень токсичный и смертоносный газ для рыб, получаемый в результате брожения твердых отходов, которые часто обнаруживаются как гнилой запах яиц.

   Биофильтрация

   Биофильтрация представляет собой превращение аммиака и нитрита в нитрат живыми бактериями. Большинство рыбных отходов не фильтруется с помощью механического фильтра, так как отходы растворяются непосредственно в воде, а размер этих частиц слишком мал, чтобы их можно было механически удалить. Поэтому для обработки этих микроскопических отходов аквапонная система использует микроскопические бактерии. Биофильтрат имеет важное значение для аквапоники, поскольку аммиак и нитрит токсичны даже при низких концентрациях, в то время как растения нуждаются в нитратах для роста. В аквапонике биофильтр является специально установленным компонентом для размещения большинства живых бактерий. Кроме того, динамическое движение воды в биофильтре приведет к разрушению очень тонких твердых частиц, не улавливаемых осветлителем, что еще больше предотвращает образование отходов на корнях растений в NFT и DWC. Однако некоторые крупные аквапонные установки, разработанные в Университете Виргинских островов, не используют отдельный биофильтр, поскольку они в основном зависят от влажных поверхностей установок, корней растений и непосредственного поглощения растений для переработки аммиака. Отдельная биофильтрация не нужна в технике медиа-постели, потому что сами растительные ложи являются идеальными биофильтрами.

   

   Биофильтр предназначен для того, чтобы иметь большую площадь поверхности, снабженной кислородом водой. Биофильтр устанавливается между механическим фильтром и гидропонной емкостью. Минимальный объем этого биофильтра должен составлять одну шестую меньше, чем у аквариума. На рис. 4.28 показан пример биофильтра для маломасштабных установок.

   

   Одним из широко используемых биофильтров является патентованный продукт Bioballs®, доступный в магазинах аквакультуры, хотя существуют аналогичные универсальные бренды (рис. 4.29). Они предназначены для идеального биофильтра, потому что это небольшие, специально формованные пластиковые изделия, которые имеют очень большую площадь поверхности для их объема (500-700 м2/м3). Могут использоваться и другие среды, включая вулканический гравий, пластиковые колпачки для бутылок, нейлоновые душевые пуфы, сетку, поливинилхлорид (ПВХ) стружку и нейлоновые скрабовые подушечки. Любой биофильтр должен иметь высокое соотношение площади поверхности к объему, быть инертным и легко смывать. Bioballs® имеет почти вдвое отношение площади поверхности к объему вулканического гравия, и оба имеют более высокое соотношение, чем пластиковые колпачки. При использовании субоптимального биофильтра важно как можно больше заполнять биофильтр, но даже при этом поверхность, обеспечиваемая средой, может быть недостаточной для обеспечения адекватной биофильтрации. Во время начальной конструкции всегда лучше увеличить размер биофильтра, но при необходимости можно добавить вторичные биофильтры. Биофильтры иногда нуждаются в перемешивании или перемешивании, чтобы предотвратить засорение, а иногда нуждаются в промывке, если твердые отходы засорили их, создавая аноксические зоны. Дополнительную информацию о требованиях к размерам биофильтрации для маломасштабных установок см. в главе 8 и добавлении 4.

   

   Другим необходимым компонентом для биофильтра является аэрация. Нитрифицирующие бактерии нуждаются в адекватном доступе к кислороду для окисления аммиака. Одним из простых решений является использование воздушного насоса, помещающего воздушные камни в нижней части контейнера. Это гарантирует, что бактерии имеют постоянно высокие и стабильные концентрации DO. Воздушные насосы также помогают разрушить любые твердые или взвешенные отходы, не улавливаемые механическим сепаратором, перемешивая и постоянно перемещая плавающие Bioballs®. Для дальнейшей улавливания твердых веществ в биофильтре также можно вставить небольшое цилиндрическое пластиковое ведро, полное нейлоновой сеткой (например, Perlon®), губки или сетчатый пакет с вулканическим гравием на входе биофильтра (рис. 4.30). Отходы улавливаются этим вторичным механическим фильтром, позволяя оставшуюся воду стекать вниз через небольшие отверстия, просверленные на дне ведра в контейнер биофильтра. Загрязненные отходы также подвержены минерализации и разложению бактерий.

   Минерализация

   Минерализация, с точки зрения аквапоники, относится к тому, как твердые отходы обрабатываются и метаболизируются бактериями в питательные вещества для растений. Твердые отходы, попадающие в ловушку механического фильтра, содержат питательные вещества; хотя обработка этих отходов отличается от биофильтрации и требует отдельного рассмотрения. Сохранение твердых веществ в общей системе приведет к добавлению в растения больше питательных веществ. Любые отходы, которые остаются на механических фильтрах, в биофильтрах или в растительных клубах, подвергаются некоторой минерализации. Оставление отходов на месте дольше позволяет больше минерализации; более длительное время пребывания отходов в фильтрах приведет к большей минерализации и сохранению большего количества питательных веществ в системе. Однако эти твердые отходы, если они не будут надлежащим образом управляться и минерализованы, будут блокировать поток воды, потреблять кислород и привести к аноксическим условиям, что, в свою очередь, приведет к опасному производству сероводорода и денитрификации. Поэтому некоторые крупные системы преднамеренно оставляют твердые отходы в фильтрах, обеспечивая достаточный поток воды и насыщение кислородом, чтобы высвободить максимум питательных веществ. Однако этот метод непрактичен для маломасштабных систем NFT и DWC.

   Если решено намеренно минерализовать эти твердые вещества, есть простые способы облегчить разлом бактерий в отдельном контейнере, просто сохраняя эти отходы в этом отдельном контейнере с адекватным оксигенацией с использованием воздушных камней. Через неограниченное время твердые отходы будут потребляться, метаболизироваться и преобразовываться гетеротрофными бактериями. В этот момент вода может быть декантирована и повторно добавлена в аквапонную систему, а оставшиеся отходы, которые уменьшились в объеме, могут быть добавлены в почву.

   Кроме того, эти твердые отходы могут быть отделены, удалены и добавлены в любое земледелие, садовое хозяйство или компост в качестве ценного удобрения. Однако потеря этих питательных веществ может привести к недостаткам в растениях, которые затем могут потребовать добавления питательных веществ (см. главу 6).

   Использование среды для сочетания механической и биологической фильтрации

   

   Кроме того, в установках NFT и DWC можно использовать заполненный средами слой для механической и биофильтрации (рис. 4.31 и 4.32). Это может иметь важное значение в тех случаях, когда невозможно получить материалы, необходимые для вихревого сепаратора и/или отдельного биофильтра. Хотя более подробно обсуждается в главе 8, здесь достаточно сказать, что на каждые 200 г корма для рыбы в день биофильтр должен составлять 300 литров в объеме. Этот небольшой гравий обеспечит адекватную биофильтрацию около 20 кг рыбы. Хотя этот слой среды обеспечит адекватную биофильтрацию для установки NFT или DWC, а также улавливает и удерживает твердые отходы, иногда рекомендуется установить дополнительное устройство улавливания твердых веществ, с тем чтобы предотвратить засорение слоя среды твердыми веществами рыб. Кровать нужно будет периодически промывать, чтобы удалить твердые отходы.

   Короче говоря, некоторый уровень фильтрации необходим для всех аквапоник, хотя плотность залова рыбы и конструкция системы определяют, насколько необходима фильтрация. Механические фильтры отделяют твердые отходы для предотвращения токсичного накопления, а биофильтрат преобразует растворенные азотные отходы в нитрат (рис. 4.33 и 4.34). При использовании этой техники сами подложки действуют как механические фильтры, так и биофильтры, но иногда требуется дополнительная механическая фильтрация для более высокой плотности рыб (15 кг/м3). Без сред, таких как в блоках NFT и DWC, необходима автономная фильтрация. Минерализация твердых отходов возвращает в систему больше питательных веществ. Минерализация происходит в средах, но в системах NFT и DWC необходимы отдельные аппараты.

   

   

   Гидропонные компоненты - медиа-кровати, NFT, DWC

   Гидропонный компонент — это термин для описания сечений растениеводства в блоке. Существует несколько конструкций, три из которых подробно обсуждаются в данной публикации, но каждый из них заслуживает отдельного раздела. Этими тремя конструкциями являются: блоки сред, иногда называемые сажевыми клубами, где растения растут в пределах субстрата (рис. 4.35 и 4.36); блоки технологии биогенной пленки (NFT), где растения растут с корнями в широкие трубы, снабженные струйкой культурной воды (рис. 4.37 и 4.38); и глубоководная культура ( DWC), которые также называются плотными аквапониками или системами плавучего слоя, где растения подвешиваются над резервуаром воды с помощью плавучего плота (рис. 4.39 и 4.40). Каждый метод имеет преимущества и недостатки, все с различными стилями компонентов в соответствии с потребностями каждого метода. Подробную информацию о каждом из них см. в разделах 4.3-4.6.

   

   

   

   Движение воды

   Движение воды имеет основополагающее значение для сохранения живых организмов в аквапонике. Проточная вода перемещается из емкостей для рыбы, через механический сепаратор и биофильтр и, наконец, к растениям в их средах, трубах или каналах, удаляя растворенные питательные вещества. Если движение воды прекратится, самым непосредственным эффектом будет сокращение DO и накопление отходов в аквариуме; без механического фильтра и биофильтра рыба может страдать и умереть в течение нескольких часов. Без потока воды вода в средах или блоках DWC будет застоя и превратиться в аноксию, а системы NFT высохнут.

   Обычно цитируемое руководство для водопроводных систем с плотным запасом состоит в том, чтобы циклировать воду два раза в час. Например, если аквапоник имеет общий объем воды 1 000 литров, расход воды должен составлять 2 000 л/ч, так что каждый час вода циклируется два раза. Однако при низкой плотности запасов такая скорость оборота не нужна, и воду нужно переводить только один раз в час. Существует три широко используемых метода перемещения воды через систему: погружные рабочие насосы, воздушные подъемники и человеческая сила.

   Погружной водяной насос рабочего колеса

   Чаще всего в качестве центра аквапоники используется погружной водяной насос с крыльчатым колесом, и рекомендуется использовать этот тип насоса (рис. 4.41).

   

   Можно использовать внешние насосы, но они требуют дополнительной сантехники и более подходят для более крупных конструкций. Лучше всего использовать высококачественные водяные насосы, чтобы гарантировать долгий срок службы и энергоэффективность. Высококачественные насосы сохранят свою производительность и эффективность в течение не менее 1-2 лет с общим сроком службы 3-5 лет, в то время как низшие продукты потеряют свою мощность насоса в более короткие сроки, что приведет к значительному сокращению потоков воды. Что касается расхода, то маломасштабные установки, описанные в настоящей публикации, нуждаются в скорости 2 000 л/ч на высоте головы 1,5 метра; погружной насос этой мощности будет потреблять 25-50 Вт/ч. Полезным приближением для расчета энергоэффективности погружных насосов является то, что насос может перемещать 40 литров воды в час за каждый потребляемый ватт в час, хотя некоторые модели утверждают, что эффективность в два раза выше.

   При проектировании сантехники для насоса важно понимать, что мощность насоса снижается на каждом трубопроводном фитинге; до 5 процентов общего расхода может быть потеряно при каждом соединении трубы при подаче воды. Таким образом, используйте минимальное количество соединений между насосом и емкостями для рыбы. Важно также отметить, что чем меньше диаметр труб, тем больше потеря потока воды. Труба диаметром 30 мм имеет вдвое больше, чем труба 20 мм, даже если она подается из насосов с одинаковой производительностью. Кроме того, более крупная труба не требует технического обслуживания для удаления накопления твердых веществ, накапливающихся внутри. В практическом плане это приводит к существенной экономии на электроэнергии и эксплуатационных расходах. При установке аквапоника не забудьте разместить погружной насос в доступном месте, так как необходима периодическая очистка. Действительно, внутренний фильтр будет нуждаться в чистке каждые 2-3 недели. Погружные водяные насосы сломаются, если они работают без воды; никогда не запускайте насос сухим.

   Воздушные перевозки

   

   Еще одним методом подъема воды являются воздушные перевозки (рис. 4.42). Они используют воздушный насос, а водяной насос. Воздух высасывается на дно трубы внутри аквариума, образуются и лопнут пузырьки, а во время их подъема на поверхность пузырьки транспортируют воду с ними. Одно из преимуществ заключается в том, что воздушные перевозки могут быть более эффективными, но только на небольших высотах головы (30-40 см). Воздушные подъемники накапливают мощность в более глубоких резервуарах и лучше всего выдерживают глубину более одного метра. Дополнительная ценность заключается в том, что воздушные подъемники не засоряют так, как это делают погружные насосы крыльчатого типа. Кроме того, вода также насыщается кислородом через вертикальное движение, управляемое пузырьками воздуха. Однако объем закачиваемого воздуха должен быть достаточным для перемещения воды по трубе. Воздушные насосы обычно имеют более длительный срок службы, чем погружные водяные насосы. Основным преимуществом является экономия масштаба - один воздушный насос может быть приобретен как для аэрации, так и для циркуляции воды, что снижает капитальные вложения в второй насос.

   Человеческая сила

   Некоторые аквапонные системы были разработаны для использования энергии человека для перемещения воды (рис. 4.43).

   

   Вода может быть поднята в ведрах или с помощью шкивов, модифицированных велосипедов или других средств. Резервуар может быть заполнен вручную и может медленно стекать в течение дня. Эти методы применимы только к небольшим системам, и их следует рассматривать только в тех случаях, когда электричество отсутствует или ненадежно. Зачастую эти системы будут иметь низкое содержание DO и недостаточное смешивание питательных веществ, хотя их можно успешно использовать в сочетании с некоторыми модифицированными методами, описанными в главе 9.

   Аэрация

   Воздушные насосы вводят воздух в воду через воздушные трубы и воздушные камни, которые лежат внутри резервуаров для воды, тем самым повышая уровень DO в воде (рис. 4.44).

   

   Дополнительный DO является жизненно важным компонентом подразделений NFT и DWC. Воздушные камни расположены в конце воздушной линии и служат для рассеивания воздуха на мелкие пузырьки (рис. 4.45). Мелкие пузырьки имеют большую площадь поверхности и, следовательно, высвобождают кислород в воду лучше, чем крупные пузырьки; это делает систему аэрации более эффективной и способствует экономии затрат. Рекомендуется использовать качественные воздушные камни для получения самых маленьких пузырьков воздуха. Будет происходить биообработка, и воздушные камни должны регулярно очищаться сначала раствором хлора для уничтожения бактериальных отложений, а затем, при необходимости, с очень мягкой кислотой для удаления минерализации, или заменить, когда поток пузырьков несовместим. Качественные воздушные насосы являются незаменимым компонентом аквапонных систем, и многие системы были спасены от катастрофического коллапса из-за обилия DO. По возможности предпочтительнее использовать комбинированный воздушный насос переменного/постоянного тока в случае нехватки электроэнергии, так как при отключении от переменного тока во время отключения питания заряженные батареи постоянного тока могут продолжать работать.

   Калибровка аэрационных систем

   В случае небольших установок с емкостями для рыбы объемом около 1 000 литров рекомендуется разместить в аквариуме не менее двух воздушных линий, также называемых инжекторами, с воздушными камнями, и один инжектор в контейнере для биофильтра. Чтобы понять объем воздуха, поступающего в систему, стоит измерить расход. Для этого просто инвертировать объемный измерительный прибор (2-литровый флакон, мерный стакан, градуированный стакан) в аквариум. С помощью ассистента начните секундомер в то же время, когда пузырьковый воздушный камень вставляется в измерительный прибор. Остановите секундомер, когда контейнер полон воздуха. Затем определите расход в литрах в минуту, используя соотношение. Цель для описанных здесь систем составляет 4-8 л/мин для всех воздушных камней вместе взятых. Всегда лучше иметь дополнительные DO, а не достаточно.

   Постарайтесь разместить воздушные камни таким образом, чтобы они не приостанавливали оседающие твердые частицы, тем самым предотвращая их удаление через центральный слив.

   Сифоны Вентури

   Низкотехнологичные и простые в построении сифоны Вентури являются еще одним методом повышения уровня DO в аквапонике. Эта техника особенно ценна в каналах DWC. Проще говоря, сифоны Вентури используют гидродинамический принцип, который тянет воздух извне (аспирация), когда вода под давлением протекает с более высокой скоростью через участок трубы меньшего диаметра. При постоянном потоке воды, если диаметр трубы уменьшается, скорость воды должна увеличиваться, и это более быстрая скорость создает отрицательное давление. Сифоны Вентури представляют собой короткие участки трубы (диаметр 20 мм, длина 5 см), вставленные внутри магистрального водопровода большего диаметра (25 мм). Поскольку вода в магистральной трубе проходит через более узкую секцию, она создает эффект струи (рис. 4.46). Этот эффект струи всасывает окружающий воздух в поток воды через небольшое отверстие, нарезанное во внешней сужающей трубе. Если сифон Вентури находится под водой, небольшое отверстие может быть соединено с длиной трубки, которая подвергается воздействию атмосферы. Сифоны Вентури могут быть интегрированы в каждую притоковую трубу в каналах DWC, что повысит содержание DO канала. Они также могут служить резервированием для аэрации аквариума при выходе из строя воздушного насоса. Дополнительные источники информации см. в разделе «Дальнейшее чтение».

   

   Бак отстойника

   Бак отстойника представляет собой резервуар для сбора воды в самой низкой точке системы; вода всегда идет вниз по склону к отстойнику (рис. 4.47).

   

   Это часто место расположения погружного насоса. Резервуары отстойников должны быть меньше, чем резервуары для рыбы, и они должны иметь возможность удерживать от одной четверти до одной трети объема аквариума. Для спальных мест типа «эбб и поток» картер должен быть достаточно большим, чтобы удерживать по крайней мере весь объем воды в растущих слоях (см. раздел 4.3). Внешние резервуары в основном используются в установках для сред, однако для блоков DWC фактический гидропонный канал может использоваться также в качестве резервуара для отстойника или насоса. Хотя это полезно, он не является важным компонентом системы, и во многих конструкциях не используется внешний резервуар для отстойников. Очень маленькие агрегаты, с емкостями для рыбы до 200 литров, могут просто перекачивать воду из аквариума в растущие клумбы, откуда вода проникает обратно в рыбный бак. Однако для больших агрегатов очень полезно иметь отстойник.

   Наиболее распространенным методом аквапоники, рекомендованным здесь, является размещение насоса в резервуаре для отстойника. Широко используемая аббревиатура описывает ключевые моменты данной конструкции, а именно: постоянная высота в аквариуме - насос в резервуаре для отстойника (CHIFT- PIST). Использование этого метода означает, что любые потери воды, включая как испарение, так и протекающие компоненты, проявляются только в резервуаре картера и не влияют на объем аквариума. Затем можно легко измерить обычные потери в результате испарения и рассчитать, как часто вода нуждается в пополнении, и сразу же определить, существует ли утечка. Возможно, что еще важнее, любые утечки в гидропонной системе не навредят рыбе. В разделе 9.2 рассматриваются различные способы обеспечения уровня воды.

   Сантехнические материалы

   

   Каждая система требует выбора труб из ПВХ, соединений из ПВХ и фитингов, шлангов и труб (рис. 4.48). Они обеспечивают каналы для потока воды в каждый компонент. Также необходимы клапаны переборки, Uniseals® (далее унисекс), силиконовый герметик и тефлоновая лента. Компоненты ПВХ соединены друг с другом постоянным способом с использованием ПВХ цемента, хотя силиконовый герметик может быть временно использован, если сантехника не является постоянной, а соединения не находятся под высоким давлением воды. Кроме того, необходимы некоторые общие инструменты, такие как молотки, сверла, ручные пилы, электрические пилы, измерительные ленты, плоскогубцы, блокирующие каналы плоскогубцы, отвертки, уровни и т.д. трубы в резервуары для рыбы и фильтры, а также для изготовления отверстий в местах выращивания ПВХ или полистирола в системах NFT и DWC. В добавлении 8 содержится подробный перечень материалов, необходимых для каждого блока, описанного в настоящей публикации.

   Убедитесь, что трубы и сантехника, используемые в системе, никогда ранее не использовались для хранения токсичных веществ. Также важно, чтобы водопроводная техника была пригодной для пищевых продуктов, чтобы предотвратить возможное проникновение химических веществ в воду системы. Также важно использовать трубы, которые являются черными и/или непрозрачными для света, что позволит остановить рост водорослей.

   Наборы для тестирования воды

   Простые испытания воды являются обязательным требованием для каждого устройства аквапоники. Комплекты для тестирования пресной воды с цветовой кодировкой легко доступны, достаточно экономичны и просты в использовании, и поэтому они рекомендуются. Их можно приобрести в аквариумных магазинах или онлайн. Эти комплекты включают испытания на pH, аммиак, нитрит, нитрат, GH и KH (рис. 4.49).

   

   Убедитесь, что производители надежны и что срок годности остается в силе. Другие методы включают цифровые счетчики или тестовые полоски. При использовании цифровых счетчиков для pH или нитрата обязательно калибруйте устройства в соответствии с указаниями производителя. Для измерения температуры воды необходим термометр. Кроме того, если есть риск засоления в исходной воде, стоит использовать дешевый гидрометр или более точный, но более дорогой рефрактометр. Более подробная информация об использовании колориметрических испытательных комплектов содержится в разделе 3.3.6.

   • Источник: Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций, 2014 год, Кристофер Сомервилл, Моти Коэн, Эдоардо Пантанелла, Остин Станкус и Алессандро Лователли, мелкомасштабное производство продуктов питания аквапоники, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Воспроизводится с разрешения. *

4. Техника питательной пленки (nft)

   Original publication 2014 · Впервые опубликовано в FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations

   NFT представляет собой гидропонный метод с использованием горизонтальных труб, каждая из которых проходит через него мелкий поток богатой питательными веществами аквапонной воды (рис. 4.60). Растения помещаются в отверстия в верхней части труб и могут использовать эту тонкую пленку богатой питательными веществами воды.

   

   Как NFT, так и DWC являются популярными методами для коммерческих операций, поскольку оба из них являются более жизнеспособными с финансовой точки зрения, чем в случае увеличения масштаба (рис. 4.61).

   

   Этот метод имеет очень низкое испарение, потому что вода полностью защищена от солнца. Этот метод является гораздо более сложным и дорогостоящим, чем «спальные места», и может оказаться неподходящим в местах с недостаточным доступом к поставщикам. Этот метод наиболее полезен в городских применениях, особенно при использовании вертикального пространства или ограничения веса являются соображениями.

   Хотя все методы имеют различный подход к фактическому выращиванию растений, наиболее важным отличием между ними является метод фильтрации, который используют как устройства NFT, так и блоки DWC по сравнению с методом средового слоя. Данный метод фильтрации объектов NFT и DWC подробно описан в следующем тексте. Затем методы NFT и DWC обсуждаются индивидуально. Общая схема этого раздела начинается с динамики потока воды или того, как вода перемещается через систему. Затем обсуждаются методы фильтрации, за которыми следуют конкретные рекомендации по посадке для систем NFT.

   Динамика потока воды

   Вода течет силой тяжести из аквариума, через механический фильтр и в комбинированный биофильтр/отстойник. Из отстойника вода перекачивается в двух направлениях через соединитель «Y» и клапаны. Часть воды перекачивается непосредственно обратно в аквариум. Остальная вода закачивается в коллектор, который равномерно распределяет воду по трубам NFT. Вода течет, опять же по гравитации, вниз по растущим трубам, где расположены растения. При выходе из растущих труб вода возвращается в биофильтер/отстойник, где снова она перекачивается либо в аквариум, либо в трубки растут. Вода, которая поступает в аквариум, заставляет аквариум переполняться через выход трубы и обратно в механический фильтр, тем самым завершая цикл.

   Этот дизайн, как описано в данной публикации, называется дизайном «Рисунок 8» из-за пути воды. Такая конструкция гарантирует, что фильтрованная вода поступает как в аквариум, так и в трубки для выращивания, при этом используется только один насос. Нет необходимости размещать отстойник ниже остальной части агрегата, что делает его возможным использование на существующих бетонных полах или на крышах. Все комплектующие находятся на удобном рабочем уровне для фермера без подъема или использования лестниц. Кроме того, конструкция полностью использует размер контейнера КСГМГ, чтобы обеспечить достаточное пространство для рыбы. Одним из недостатков является то, что сочетание sump/biofilter работает, чтобы разбавить концентрацию питательных веществ в воде, достигающей растущих труб, и в то же время возвращает воду рыбе до того, как вода была полностью очищена от питательных веществ. Однако небольшое разбавление управляется путем контроля двунаправленного потока, оставляющего sump/biofilter, и, в целом, это мало влияет на эффективность этой системы в свете предоставляемых преимуществ. Как правило, насос возвращает 80 процентов воды в резервуары для рыбы, а остальные 20 процентов в растущие плащи или каналы, и это можно контролировать с помощью клапана.

   Механическая и биологическая фильтрация

   Выделенная фильтрация имеет решающее значение как в блоках NFT, так и в блоках DWC. В то время как среда в технике медиапостели служит биофильтром и механическим фильтром, методы NFT и DWC не имеют такой роскоши. Поэтому оба типа фильтров должны быть специально сконструированы: сначала физическая ловушка для улавливания твердых отходов, а затем биологический фильтр для нитрификации. Как упоминалось в разделе 4.3, существует множество типов механических фильтров, и для установок NFT и DWC требуются те, которые находятся на высоком конце спектра, описанного в нем. В описанных в добавлении 8 конструкциях используется механический вихревой фильтр для улавливания твердых частиц с периодическим удалением улавливаемых твердых веществ. При выходе из вихревого фильтра вода проходит через дополнительный сетчатый экран, чтобы улавливать все оставшиеся твердые частицы, а затем попадает в биофильтр. Биофильтр хорошо насыщен кислородом воздушными камнями и содержит биофильтрационную среду, обычно Bioballs®, нейлоновую сетку или колпачки для бутылок, где нитрифицирующие бактерии преобразуют растворенные отходы. При недостаточной фильтрации как NFT, так и DWC блоки будут забиваться, становиться аноксичными и демонстрировать плохие условия выращивания растений и рыб.

   Питательная пленка техника выращивания труб, строительства и посадки

   Следуя описанным выше методам фильтрации, NFT затем использует пластиковые трубы, выложенные горизонтально, для выращивания овощей с помощью аквапонной воды (рис. 4.62). Там, где это возможно, используйте трубы прямоугольного сечения шириной больше, чем высота, что является стандартным для гидропонных производителей. Причина заключается в более крупной пленке воды, которая попадает в корни с целью увеличения поглощения питательных веществ и роста растений. Одним из преимуществ NFT является то, что трубы могут быть расположены во многих узорах, выходящих за рамки данной публикации, и могут использовать вертикальное пространство, стены и ограждения, а также висячие балконы (рис. 4.63).

   

   Вода перекачивается из биофильтра в каждую гидропонную трубу с небольшим равным потоком, создавая мелкий поток богатой питательными веществами аквапонной воды, протекающей вдоль дна. Растущие трубы содержат несколько отверстий вдоль верхней части трубы, в которую помещаются растения. По мере того, как растения начинают потреблять богатую питательными веществами воду из потока, они начинают развивать корневые системы внутри растущих труб. В то же время их стебли и листья растут и вокруг труб. Мелководная пленка воды на дне каждой трубы гарантирует, что корни получают большое количество кислорода в корневой зоне вместе с влажностью и питанием. Сохранение мелкого потока позволяет корням иметь большую поверхность воздушного обмена. Расход воды для каждой трубы должен быть не более 1-2 л/мин. Расход регулируется с Y-клапана, при этом весь избыточный расход воды возвращается в аквариум.

   Растут форму и размер трубы

   Разумно выбрать трубу с оптимальным диаметром для типов выращенных растений. Трубы с квадратным поперечным сечением лучше всего, но круглые трубы более распространены и полностью приемлемы. Для более крупных плодоносных овощей необходимы трубы диаметром 11 см, а быстрорастущие зеленые зелени и мелкие овощи с небольшой корневой массой требуют только труб диаметром 7,5 см. Для мелкомасштабной поликультуры (выращивание многих видов овощей) следует использовать трубы диаметром 11 см (рис. 4.64).

   

   Это позволяет избежать ограничений выбора растений, потому что небольшие растения всегда могут быть выращены в больших трубах, хотя в плотности посадки будет жертвоприношение. Растения с обширными корневыми системами, включая зрелые старые растения, могут засорять более мелкие трубы и вызывать переполнения и потери воды. Будьте особенно внимательны к помидорам и мяте, поскольку их массивные корневые системы могут легко засорять даже большие трубы.

   Длина растущей трубы может быть в любом месте от 1 до 12 м. В трубах длиной более 12 м. дефицит питательных веществ может возникнуть у растений к концу труб, потому что первые растения уже лишили питательных веществ. Для того, чтобы вода с легкостью протекала по всей трубе, необходим наклон длиной около 1 см/м. Склон контролируется с помощью прокладок (клинья) сбоку от аквариума.

   ПВХ трубы рекомендуется, потому что они, как правило, являются наиболее распространенными и недорогими. Белые трубы должны использоваться, так как цвет отражает солнечные лучи, тем самым сохраняя внутреннюю часть труб прохладной. В качестве альтернативы рекомендуется использовать квадратные или прямоугольные гидропонные трубы с размерами 10 см шириной × 7 см высотой. Профессиональные гидропонные трубы для коммерческих производителей, как правило, имеют такую форму, и некоторые производители используют виниловые ограждения.

   Посадка внутри растущих труб

   Отверстия, просверленные в гидропонной трубе, должны быть 7-9 см в диаметре, и должны соответствовать размеру имеющихся чашек сетки. Между центром каждой растительной дыры должно быть не менее 21 см, с тем чтобы обеспечить достаточное пространство для растений для листовой зелени и более крупных овощей (рис. 4.65 и 4.66).

   

   Каждая рассадка помещается в пластиковую сетчашку, которая затем, в свою очередь, помещается в растущую трубу. Это обеспечивает физическую поддержку завода. Чистые чашки заполнены гидропонной средой общего назначения (вулканический гравий, каменная вата или LECA) вокруг саженца. При желании, 5-10 см длиной 5 см ПВХ труба может быть помещена внутри сетки чашки в качестве дополнительного баланса и поддержки растения. Подробные инструкции по посадке приведены в Приложении 8.

   Если пластиковые сетчатые чашки недоступны или являются слишком дорогостоящими, можно использовать обычные пластиковые стаканчики для питья. Следуйте процедуре посадки, как описано в предыдущем абзаце, убедитесь, что добавить много отверстий в пластиковую чашку для напитка, чтобы корни имели большой доступ в растущую трубу. Другие производители добились успеха с гибкой пеной с открытыми ячейками для поддержки растений в трубе выращивания. Если ни один из этих вариантов не доступен или не желателен, можно трансплантировать саженцы непосредственно в трубы, особенно прямоугольные трубы (рис. 4.67).

   

   Саженцы могут быть пересажены с их прорастающей средой, которая будет смываться в систему, или корни могут быть тщательно промыты, что удерживает среднюю среду вне системы, но может увеличить стресс трансплантации. Тем не менее, предпочтительнее использовать сетчатые чашки, наполненные носителями.

   При первоначальной посадке саженцев в трубу убедитесь, что корни могут касаться потока воды в нижней части трубы. Это обеспечит, чтобы молодые саженцы не обезвоживались. В качестве альтернативы можно добавить фитиль в поток воды. Кроме того, рекомендуется поливать саженцы аквапонной водой за неделю до пересадки их в блок. Это поможет смягчить последствия трансплантационного шока для растений по мере того, как они привыкли к новой воде.

   • Источник: Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций, 2014 год, Кристофер Сомервилл, Моти Коэн, Эдоардо Пантанелла, Остин Станкус и Алессандро Лователли, мелкомасштабное производство продуктов питания аквапоники, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Воспроизводится с разрешения. *

5. Выбор сайта

   Original publication 2014 · Впервые опубликовано в FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations

   Выбор участка является важным аспектом, который необходимо учитывать перед установкой аквапоника. Этот раздел, как правило, относится к аквапонным блокам, построенным на открытом воздухе без теплицы. Тем не менее, имеются краткие замечания по теплицам и затеняющим сеткам для более крупных объектов. Важно помнить, что некоторые компоненты системы, особенно вода и каменная среда, тяжелы и трудны для перемещения, поэтому стоит построить систему в ее окончательном месте. Выбранные участки должны находиться на устойчивой и ровной поверхности в зоне, защищенной от суровых погодных условий, но подверженной воздействию сильного солнечного света.

   Стабильность

   Обязательно выберите сайт, который является стабильным и ровным. Некоторые из основных компонентов аквапонной системы являются тяжелыми, что приводит к потенциальному риску погружения ног системы в землю. Это может привести к нарушению потока воды, наводнениям или катастрофическому коллапсу. Найти наиболее уровень и твердые земли доступны. Бетонные плиты подходят, но не допускают захоронения каких-либо компонентов, что может привести к опасностям срабатывания. Если система построена на почве, то полезно сорвать почву и укладывать материал для уменьшения сорняков. Кроме того, поместите бетонные или цементные блоки под ногами растущих пластов для повышения стабильности. Каменная щепа часто используется для выравнивания и стабилизации почвенных участков. Кроме того, важно разместить аквариумы на базе, что поможет обеспечить устойчивость, защитить резервуар, обеспечить сантехнику и стоки на дне резервуара, а также термоизолировать его от земли.

   Воздействие ветра, дождя и снега

   Экстремальные условия окружающей среды могут привести к напряжению растений и разрушению структур (рис. 4.14). Сильные преобладающие ветры могут оказывать значительное негативное воздействие на растениеводство и нанести ущерб стеблям и репродуктивным частям. Кроме того, сильный дождь может нанести вред растениям и повредить незащищенные электрические розетки. Большое количество дождя может разбавить богатую питательными веществами воду и может затопить систему, если в устройство не встроен механизм переполнения. Снег вызывает те же проблемы, что и сильный дождь, с добавленной угрозой ущерба от холода. Рекомендуется, чтобы система находилась в защищенной от ветра зоне. Если проливные дожди являются обычными, возможно, стоит защитить систему с помощью обруча с пластиковой облицовкой, хотя это может быть не обязательно во всех местах.

   

   Воздействие солнечного света и тени

   Солнечный свет имеет решающее значение для растений, и поэтому растения должны получать оптимальное количество солнечного света в течение дня. Большинство распространенных растений для аквапоники хорошо растут в условиях полного солнечного света; однако, если солнечный свет слишком интенсивный, над растительными клубами можно установить простую структуру тени. Некоторые светочувствительные растения, в том числе салат, салатная зелень и капуста, завязывают слишком много солнца, пойдут к семенам и станут горькими и неприятными. Другие тропические растения, адаптированные к полу джунглей, такие как куркума и некоторые декоративные растения могут проявлять ожог листьев при чрезмерном солнце, и они лучше справляются с некоторым оттенком. С другой стороны, при недостаточном солнечном свете некоторые растения могут иметь медленные темпы роста. Эту ситуацию можно избежать, разместив аквапоник в солнечном месте. Если единственным доступным местом является тенистый участок, рекомендуется высаживать тенистые виды.

   Системы должны быть спроектированы таким образом, чтобы использовать солнце, движущееся с востока на запад по небу. Как правило, растущие слои должны располагаться в пространстве таким образом, чтобы самая длинная сторона находилась на оси севера и юга. Это делает наиболее эффективным использование солнца в течение дня. В качестве альтернативы, если предпочтительнее меньше света, сориентируйте кровати, трубы и каналы по оси восток-запад. Также рассмотрите, где и когда есть тени, которые пересекают выбранный участок. Будьте осторожны в расположении растений таким образом, чтобы они не случайно затеняли друг друга. Тем не менее, можно использовать высокие, любящие солнце растения, чтобы затенять низкие, светочувствительные растения от интенсивного дневного солнца, разместив высокие растения на западе или чередуя их в разрозненном распределении.

   

   В отличие от растений, рыбе не нужен прямой солнечный свет. На самом деле, важно, чтобы аквариумы были в тени. Как правило, резервуары для рыбы покрыты съемным затеняющим материалом, который помещается поверх цистерны (рис. 4.15). Однако, где это возможно, лучше изолировать резервуары для рыбы с помощью отдельной затененной структуры. Это предотвратит рост водорослей (см. главу 3) и поможет поддерживать стабильную температуру воды в течение дня. Также стоит предотвратить попадание листьев и органического мусора в резервуары для рыб, так как разлагающиеся листовые вещества могут запятнать воду, влиять на химию воды и засорять трубы. Либо найдите систему вдали от нависающей растительности, либо держите резервуар покрытым ширмой. Кроме того, рыбные резервуары уязвимы для хищников. Использование затенения, брезента или другого досмотра над рыбными резервуарами позволит предотвратить все эти угрозы.

   Утилиты, заборы и простота доступа

   При выборе сайта важно учитывать наличие коммунальных услуг. Электрические розетки необходимы для водяных и воздушных насосов. Эти розетки должны быть защищены от воды и оснащены устройством остаточного тока (КОД) для снижения риска поражения электрическим током; адаптеры КОД можно приобрести в стандартных магазинах оборудования. Кроме того, источник воды должен быть легко доступен, независимо от того, является ли он муниципальным водоснабжением или дождевыми установками. Аналогичным образом, рассмотреть вопрос о том, куда будут поступать любые стоки из системы. Хотя аквапонные системы чрезвычайно эффективны с водой, иногда требуют смены воды, а фильтры и осветлители должны быть промыты. Удобно иметь некоторые почвенные растения, расположенные поблизости, которые могли бы извлечь выгоду из этой воды. Система должна располагаться там, где она удобна для ежедневного доступа, поскольку требуется частое наблюдение и ежедневное кормление. Наконец, подумайте, нужно ли оградить весь участок. Заборы иногда требуются для предотвращения краж и вандализма, вредителей животных, а также для некоторых правил безопасности пищевых продуктов.

   Особые соображения: аквапоника на крыше

   

   Плоские крыши часто подходят для аквапоники, поскольку они ровны, устойчивы, подвержены воздействию солнечных лучей и еще не используются в сельском хозяйстве (рис. 4.16-4.18). Однако при построении системы на крыше важно учитывать вес системы, а также то, способна ли крыша поддерживать ее. Перед созданием системы крыши необходимо проконсультироваться с архитектором или инженером-строителем. Кроме того, убедитесь, что материалы можно безопасно и эффективно транспортировать на крышу.

   

   Теплицы и затенение сетки структуры

   Теплицы не являются необходимыми для мелкомасштабных аквапонных установок, однако они могут быть полезны для продления вегетационного сезона в некоторых регионах (рис. 4.19 и 4.20). Это особенно справедливо в умеренных и других холодных регионах по всему миру, так как теплицы могут использоваться для поддержания температуры теплой воды в холодные месяцы, тем самым обеспечивая круглогодичное производство.

   

   Теплица представляет собой металлическую, деревянную или пластиковую каркасную конструкцию, покрытую прозрачным нейлоном, пластиком или стеклом. Цель этой структуры состоит в том, чтобы позволить солнечному свету (солнечному излучению) войти в теплицу, а затем поймать его, чтобы он начал нагревать воздух внутри теплицы. По мере того, как солнце начинает заходить, тепло сохраняется в теплице за счет крыши и стен, что обеспечивает более теплую и стабильную температуру воздуха в течение 24 часов. Теплицы обеспечивают общую защиту окружающей среды от ветра, снега и сильного дождя. Теплицы продлевают вегетационный период, сохраняя солнечное тепло, но также могут нагреваться изнутри. Теплицы могут уберечь животных и других вредителей, а также служить некоторой защитой от краж. Теплицы удобны для работы в холодное время года и обеспечивают производителю защиту от погодных условий. Теплицы могут быть использованы для поддержки альпинистских растений или для подвешивания материала тени. В совокупности эти преимущества теплицы приводят к повышению урожайности и продлению вегетационного сезона.

   Однако эти преимущества необходимо сбалансировать с недостатками теплиц. Первоначальные капитальные затраты на теплицу могут быть высокими в зависимости от желаемой степени технологии и сложности. Теплицы также требуют дополнительных эксплуатационных затрат, поскольку вентиляторы необходимы для создания циркуляции воздуха для предотвращения перегрева и чрезмерно влажных условий. Некоторые заболевания и насекомые-вредители чаще встречаются в теплицах и требуют соответствующего регулирования (например, использование сетей насекомых на дверях и окнах), хотя ограниченная среда может способствовать применению определенных мер борьбы с вредителями.

   

   В некоторых тропических регионах чистые дома являются более подходящими по сравнению с обычными теплицами, покрытыми полиэтиленовым пластиком или стеклом (рис. 4.21). Это связано с тем, что жаркий климат в тропиках или субтропиках повышает потребность в лучшей вентиляции, чтобы избежать высоких температур и влажности. Чистые дома состоят из каркаса над растущими кроватями, покрытого сетчатой сеткой вдоль четырех стен и пластиковой крыши над вершиной. Пластиковая крыша особенно важна для предотвращения попадания дождя, особенно в районах с интенсивным сезоном дождей, поскольку блоки могут переполняться в течение нескольких дней. Сетевые дома используются для устранения угрозы многих вредных вредителей, связанных с тропиками, а также птиц и крупных животных. Идеальный размер сетки для четырех стен зависит от местных вредителей. Для крупных насекомых размер сетки должен быть 0,5 мм. Для более мелких, которые часто являются переносчиками вирусных заболеваний, размер сетки должен быть толще (т.е. Чистые дома могут обеспечить некоторую тень, если солнечный свет слишком интенсивный. Общие оттенки материалов варьируются от 25 до 60% солнцезащитного крема.

   • Источник: Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций, 2014 год, Кристофер Сомервилл, Моти Коэн, Эдоардо Пантанелла, Остин Станкус и Алессандро Лователли, мелкомасштабное производство продуктов питания аквапоники, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Воспроизводится с разрешения. *

6. Техника медиа-постели

   Original publication 2014 · Впервые опубликовано в FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations

   Кровати, наполненные носителями, являются самым популярным дизайном для мелкомасштабной аквапоники. Этот метод настоятельно рекомендуется для большинства развивающихся регионов. Эти конструкции эффективны с пространством, имеют относительно низкую первоначальную стоимость и подходят для новичков из-за их простоты. В средах, среда используется для поддержки корней растений, а также та же среда функционирует как фильтр, как механический, так и биологический. Эта двойная функция является основной причиной того, что блоки сред являются самыми простыми; в следующих разделах показано, как методы NFT и DWC требуют изолированных и более сложных компонентов для фильтрации. Тем не менее, техника медиа-ложе может стать громоздкой и относительно дорогой в больших масштабах. Среды могут засоряться, если плотность запасов рыбы превышает грузоподъемность ложек, и это может потребовать отдельной фильтрации. Выпаривание воды выше в средах с большей площадью поверхности, подверженной воздействию солнца. Некоторые средства массовой информации очень тяжелые.

   Существует много конструкций для медиа-кроватей, и это, вероятно, наиболее адаптируемая техника. Например, Бумина — это аквапонический метод, используемый в Индонезии, в котором используется множество небольших кроватей, соединенных с резервуаром для рыбы в грунте (раздел 9.4.3). Кроме того, переработанные материалы могут быть легко перенаправлены для хранения сред и рыбы.

   Динамика потока воды

   На рисунке 4.50 показаны основные компоненты аквапонной системы, использующей слюды, включая аквариум, слюды, резервуар для отстойника и водяной насос, а также бетонные блоки для опоры. Это проще всего понять, следуя потоку воды через систему. Вода течет силой тяжести из аквариума, через простой механический фильтр и в подложки среды. Эти кровати полны пористых биофильтраторов, которые служат как механическим, так и биологическим фильтром и местом для минерализации. Эти кровати размещают колонию нитрифицирующих бактерий, а также обеспечивают место для роста растений. Выйдя из спальных мест, вода спускается вниз в резервуар, опять же по гравитации. На данный момент вода относительно свободна от твердых и растворенных отходов. Наконец, эта чистая вода перекачивается обратно в аквариум, что приводит к повышению уровня воды и переливу из аквариума обратно в спальные места, завершая цикл. Некоторые медиа-площадки предназначены для затопления и дренажа, что означает, что уровень воды поднимается до определенной точки, а затем полностью сливается. Это добавляет кислород к корням растений и способствует биофильтрации аммиака. Другие методы орошения среды используют постоянный поток воды, либо входящей в одну сторону ложа и выходящей из другой, либо распределяемой через систему капельного орошения.

   

   Конструкция Медиа-кровати

   Материалы

   Кровати могут быть изготовлены из пластика, стекловолокна или деревянной рамы с водонепроницаемым резиновым или полиэтиленовым покрытием на основании и внутри стен. Самые популярные медиа-кровати «сделай сам» (DIY) изготавливаются из пластиковых контейнеров, модифицированных КСГМГ или даже старых ванн (Рисунок 4.51).

   

   Все вышеперечисленное можно использовать в качестве кроватей и других типов цистерн, если они отвечают следующим требованиям:

   • достаточно сильный, чтобы удерживать воду и растущую среду без разрушения;

   • способен выдерживать сложные погодные условия;

   • изготовлены из пищевого материала, безопасного для рыб, растений и бактерий;

   • может быть легко подключен к другим компонентам блока с помощью простых сантехнических деталей;

   и

   • могут быть размещены в непосредственной близости от других компонентов блока.

   Форма

   Стандартная форма для кроватей носителя представляет собой прямоугольник шириной около 1 м и длиной 1-3 м. Могут использоваться или изготавливаться большие кровати, но они требуют дополнительной опоры (например, бетонные блоки) для удержания своего веса. Кроме того, более длинные кровати могут иметь неравномерное распределение твердых веществ, которые, как правило, накапливаются на входе воды, повышая риск возникновения анаэробных пятен. Кровати не должны быть настолько широкими, чтобы фермер/оператор не мог добраться по крайней мере на полпути.

   Глубина

   Глубина слоя среды важна, так как она контролирует объем корневого пространства в блоке, который определяет типы овощей, которые могут быть выращены. Если выращивать крупные плодоовощные овощи, такие как помидоры, окра или капуста, среда должна иметь глубину 30 см, без которой более крупные овощи не имели бы достаточного пространства для корней, испытывали бы матирование корней и дефицит питательных веществ и, вероятно, перевалили бы (рис. 4.52).

   

   Мелкие листовые зеленые овощи требуют только 15-20 см глубины среды, что делает их хорошим выбором, если размер медиакровати ограничен. Несмотря на это, некоторые эксперименты показали, что даже более крупные культуры могут выращиваться в мелководье, если концентрация питательных веществ достаточна.

   Выбор носителя

   Все применимые растущие медиа будут иметь несколько общих и важных критериев. Средство должно иметь достаточную площадь поверхности, оставаясь проницаемой для воды и воздуха, позволяя тем самым бактериям расти, вода течь и корни растений дышать. Средство должно быть инертным, не пыльным и нетоксичным, и оно должно иметь нейтральный рН, чтобы не влиять на качество воды. Важно тщательно мыть среду перед тем, как поместить ее в кровати, особенно вулканический гравий, содержащий пыль и крошечные частицы. Эти частицы могут засорять систему и потенциально повредить жабры рыб. Наконец, важно работать с материалом, который удобен для фермера. Эти основные критерии перечислены ниже:

   • большая площадь поверхности для роста бактерий;

   • нейтральный рН и инертный (что означает, что среда не выщелачивает потенциально токсичные вещества);

   • хорошие дренажные свойства;

   • легко работать с;

   • достаточное пространство для течения воздуха и воды в пределах среды;

   • наличие и рентабельность;

   и

   • Легкий вес, если это возможно.

   Обсуждаются несколько общих средств массовой информации, отвечающих этим критериям:

   Вулканический гравий (туф)

   

   Вулканический гравий является наиболее популярным средством для использования в средствах массовой информации и рекомендуется там, где это возможно (рис. 4.53). Три лучших качества вулканического гравия заключаются в том, что он имеет очень высокое соотношение площади поверхности к объему, он может быть дешевым и легко получить, и он почти химически инертен. Вулканический гравий имеет отношение площади поверхности к объему около 300 м2/м3в зависимости от размера частиц, что обеспечивает достаточно места для колонизации бактерий. Вулканический гравий изобилует во многих местах по всему миру. После мытья пыли и грязи вулканический гравий практически полностью химически инертен, за исключением небольших выбросов микроэлементов, таких как железо и магний, а также поглощения фосфатов и ионов калия в течение первых нескольких месяцев с момента запуска установки установки. Рекомендуемый размер вулканического гравия 8-20 мм в диаметре. Меньший гравий, скорее всего, засоряет твердыми отходами, а более крупный гравий не обеспечивает поверхности или поддержки растений по мере необходимости.

   Известняк

   

   Известняк не рекомендуется использовать в качестве растущей среды, хотя он обычно используется (рис. 4.54). Известняк, осадочная порода, менее желателен, чем другие среды, поскольку он имеет меньшее соотношение площади поверхности к объему, тяжелый и не инертный. Известняк состоит в основном из карбоната кальция (CaCo3), который растворяется в воде и влияет на качество воды. Известняк увеличит KH воды, что также увеличит рН (см. раздел 3.3). Поэтому этот материал лучше использовать там, где источники воды очень низки по щелочности или кислотности, так как в случае щелочной воды это потребовало бы постоянной кислотной коррекции

   приходящие воды. Тем не менее, небольшое добавление известняка может помочь уравновесить подкисляющий эффект нитрифицирующих бактерий, что может компенсировать необходимость регулярной буферизации воды в хорошо сбалансированных системах. Известняк может быть не таким удобным для работы с точки зрения посадки и сбора урожая, и он может испытывать засорение, если не выбрана надлежащая гранулометрия. Тем не менее, это часто самая дешевая и наиболее распространенная форма гравия доступна. Известняк допустим в качестве среды только в том случае, если нет других сред, но имейте в виду его влияние на качество воды.

   Свет глинистый заполнитель

   

   Свет керамзированного глиняного заполнителя** (**LECA) состоит из керамзированной глиняной гальки (Рисунок 4.55) Первоначально он был изготовлен для теплоизоляции крыш зданий, но в последнее время используется в гидропонике. Эти гальки круглые по форме и очень легкие по сравнению с другими субстратами.

   Они очень удобны в работе и идеально подходят для производства на крыше. Площадь поверхности LECA составляет около 250-300 м2/м3, что находится в пределах целевого диапазона. Тем не менее, LECA является относительно дорогим и нешироко доступен во всем мире. Он поставляется в различных размерах; для аквапоники рекомендуются большие размеры с диаметрами 8-20 мм. Этот материал может дать дополнительные преимущества производителям в случае размещения медиа-кроватей непосредственно на крышах (в зависимости от дизайна). На самом деле, здание может извлечь выгоду из дополнительной изоляции, что может снизить затраты на охлаждение/отопление домов.

   Другие возможные варианты носителей

   Если вышеперечисленные носители недоступны, можно использовать другие носители. Альтернативы включают: щебень речного русла, который обычно является известняком, но может иметь низкое соотношение площади поверхности к объему в зависимости от гранулометрии; пемза (также каменная вата), бело-серый вулканический материал, также широко используемый в качестве растущей среды в гидропонике; переработанный пластик, хотя пластик плавает и должен быть удерживается под водой слоем гравия сверху; или органические субстраты, такие как кокосовое волокно, опилки, торфяный мх или рисовая оболочка, которые часто являются недорогими, но могут стать аноксичными, ухудшаясь со временем и засоряя систему. Тем не менее, органический субстрат может быть использован в течение некоторого времени в аквапонике, и как только он начнет ухудшаться, среда может быть удалена из системы, компостирована и использована в качестве ценного добавления почвы для почвенных культур. В таблице 4.1 обобщены основные характеристики всех упомянутых выше сред выращивания.

   ТАБЛИЦА 4.1

   Характеристика различных растительных сред

   Смещение воды по средам

   В зависимости от среды, он будет занимать примерно 30-60 процентов от общего объема медиа-ложа. Этот процент поможет определить размер резервуара для отстойника для каждого блока, потому что резервуар для отстойника, по крайней мере, должен содержать общий объем воды, содержащийся во всех подстилках. Резервуары отстойника должны быть немного негабаритными для обеспечения того, чтобы насос всегда располагал достаточным количеством воды, чтобы он мог работать без высыхания.

   Например, для медиаложа объемом 1 000 литров (размеры 2 м длиной × 2 м шириной × 0,25 м средней глубиной) растущая среда вытесняет 300-600 литров этого пространства, и поэтому объем воды слоя носителя составит 400-700 литров. Рекомендуется, чтобы объем отстойника составлял не менее 70 процентов от общего объема отстойника. Для этого примера резервуар отстойника должен быть примерно 700 литров.

   Фильтрация

   Кровати для сред служат очень эффективными фильтрами, как механическими, так и биологическими. В отличие от систем NFT и DWC (о которых говорится ниже), метод сред использует комбинированный фильтр и растениеводство. Кроме того, слой среды обеспечивает место для минерализации, которая отсутствует в системах NFT и DWC. Однако при высокой плотности чулок (\ >15 кг/м3) механическая фильтрация может быть перегружена и может столкнуться с риском засорения среды и создания опасных анаэробных пятен.

   Механический фильтр

   Среднезаполненный слой функционирует как большой физический фильтр, улавливающий и содержащий твердые и взвешенные рыбные отходы и другие плавучие органические мусор. Эффективность этого фильтра будет зависеть от размера частиц среды, поскольку мелкие частицы более плотно упакованы и улавливают больше твердых веществ. Кроме того, высокий расход воды может вытеснять частицы через слой среды и выйти из фильтра. Со временем улавливаемые твердые отходы будут разрушаться и минерализоваться. Надлежащим образом сбалансированная система будет обрабатывать все поступающие твердые отходы.

   При неправильном размере кроватей носителя в зависимости от плотности чулка, слой носителя может засоряться твердыми веществами. Это указывает на ошибку в исходной конструкции, когда коэффициент подачи использовался для балансировки системы. Такая ситуация приводит к засоренности твёрдых отходов, плохой циркуляции воды, аноксических зон и опасных условий. Когда это происходит, среда должна быть промыта, что является трудоемкой, нарушает цикл выращивания растений и может кратковременно нарушать нитрифицирующие бактерии.

   Чтобы избежать такой ситуации, убедитесь, что в оригинальной конструкции учитывалась плотность закормления, режим подачи, а для расчета требуемой площади слоя носителя использовался коэффициент подачи. Кроме того, в конструкцию устройства может быть интегрировано другое устройство улавливания твердых частиц. Это также рекомендуется в тех случаях, когда плотность закормления превышает 15 кг/м3 и/или если скорость кормления превышает 50 г/сут для каждого квадратного метра растительного слоя. Существует несколько вариантов для этого дополнительного механического фильтра. Рудиментарная и дешевая техника — прикрепить старый, сиротский носок к крану, куда вода из аквариума попадает в медиаложу. Этот простой фильтр может быть удален каждый день и промыт. Еще один более сложный метод заключается в том, чтобы поместить 3-5-литровое ведро внутри среды с несколькими маленькими отверстиями (6-8 мм), просверленными в боковых поверхностях (рис. 4.31). Губки, нейлоновая сетка или даже растущая среда (вулканический гравий, LECA) могут быть завязаны в пористой инертной сетке и помещены в это ведро. Этот фильтр будет улавливать твердые отходы, а затем фильтр может периодически удаляться для промывки и замены.

   Биологическая фильтрация

   Все растущие среды, описанные здесь, имеют большую площадь поверхности, где нитрифицирующие бактерии могут колонизироваться. Из всех аквапонных конструкций, медиа-кровати имеют самую биологическую фильтрацию из-за огромной площади сред, на которой могут расти бактерии. Способность биофильтрации может быть ограничена или потеряна в том случае, если пласты среды становятся аноксичными, при понижении температуры или при низком качестве воды, но, как правило, в клубах сред содержится более чем адекватная биологическая фильтрация.

   Минерализация

   Со временем твердые и взвешенные рыбные отходы и все другие отходы медленно разбиваются биологическими и физическими процессами на простые питательные вещества в виде простых молекул и ионов, которые растения могут легко поглощать. Если шлам накапливается в слое среды и не уходит, это может указывать на то, что процесс минерализации является недостаточным. В этом случае рекомендуется использовать более эффективную механическую фильтрацию и отдельно обрабатывать отфильтрованные отходы. Этот процесс более подробно описан в разделе 4.2.2 и главе 5.

   Три зоны медиа-пластов - характеристики и процессы

   Характер подтопления и стока среды создает три отдельные зоны, которые можно считать микроэкосистемами, различающимися по содержанию воды и кислорода. В каждой зоне находится разнообразная группа бактерий, грибов, микроорганизмов, червей, насекомых и ракообразных. Одним из наиболее важных является нитрифицирующие бактерии, используемые для биофильтрации, но есть много других видов, которые все играют роль в разрушении рыбных отходов. Не важно знать обо всех этих организмах, однако в данном разделе кратко описываются различия между этими тремя зонами и некоторыми экологическими процессами, происходящими в каждой из них.

   Сухая зона

   Верхняя 2-5 см кровати — сухая зона (Рисунок 4.56). Эта зона функционирует в качестве светового барьера, предотвращая попадание света в воду напрямую, что может привести к росту водорослей. Он также предотвращает рост грибка и вредных бактерий у основания стебля растений, что может вызвать воротниковую гниль и другие заболевания растений. Другая причина наличия сухой зоны заключается в том, чтобы минимизировать испарение из кроватей, покрывая влажную зону от прямого света. Кроме того, полезные бактерии чувствительны к прямому солнечному свету.

   

   Сухая и влажная зона

   Это зона, которая обладает как влажностью, так и высоким газообменом. В методах подтопления и дренажа (обсуждается ниже) это пространство 10-20 см, в котором периодически происходит наводнение и дренаж (рис. 4.57). Если не использовать методы наводнения и слива, то эта зона будет тем путем, по которому вода протекает через среду. Большая часть биологической активности будет происходить в этой зоне. В этой зоне активны развитие корней, колонии полезных бактерий и полезные микроорганизмы. Растения и животные получают воду, питательные вещества и кислород из-за границы между воздухом и водой.

   

   Одним из распространенных методов является добавление червей в медиа-ложе, которые будут жить в этой сухой и влажной зоне. Черви будут способствовать распаду твердых рыбных отходов, и они также будут потреблять любые мертвые листья или корни. Эта деятельность позволит предотвратить засорение системы отходами. Дополнительную информацию о червях и вермикомпосте см. в разделе 9.1.1.

   Влажная зона

   Эта зона, нижняя 3-5 см кровати, остается постоянно влажной. В этой зоне накапливаются мелкие твердые частицы, и поэтому здесь расположены организмы, которые наиболее активны в минерализации. К ним относятся гетеротрофные бактерии и другие микроорганизмы. Эти организмы отвечают за разрушение отходов на более мелкие фракции и молекулы, которые могут быть поглощены растениями в процессе минерализации.

   орошающие кровати

   Существуют различные методы доставки воды в спальные места, каждый из которых может быть релевантным в зависимости от местного наличия материалов, степени технологии желаемой или опыта операторов. Вода может просто просачиваться из труб, равномерно распределенных по среде; это вполне приемлемая конструкция. Некоторые эксперты доказали, что постоянные конструкции течения, при которых уровень воды в растительном слое всегда одинаков, поддерживают те же темпы роста растений, что и более сложные методы. Эти водораспределительные системы могут засоряться твердыми рыбными отходами и должны периодически очищаться.

   Метод под названием «наводнение и слив», также известный как «эбб-и-поток», может быть использован в тех случаях, когда система водопровода приводит к затоплению среды водой из аквариума, а затем дренажу обратно в резервуар отстойника. Это достигается с помощью автосифонов или временной откачки. Такое чередование между затоплением и сливом гарантирует, что растения имеют как свежие питательные вещества, так и достаточный поток воздуха в корневой зоне. Это тем самым пополняет уровень кислорода для растений и бактерий. Он также гарантирует, что достаточно влаги в постели всегда, чтобы бактерии могли процветать в их оптимальных условиях. Обычно эти системы проходят полный цикл 1-2 раза в час, но некоторые успешные системы работают только 3-4 раза в день. Конструкция систем подтопления и слива не является единственным методом для сред, и управление циклом потока воды может вызывать разочарование и отнимать много времени для начинающих операторов.

   В этой публикации кратко обсуждаются два популярных метода затопления и осушения слоя, хотя существуют и другие методы, такие как зацикливаемый сифон, и являются предметом текущих исследований.

   Сифон колокола

   Сифон колокола представляет собой тип автосифона, который использует несколько физических законов гидродинамики и позволяет плавать среды автоматически, периодически, без таймера (рис. 4.58). Действие, время и конечный успех сифона зависят от скорости потока воды в ложу, которая является постоянной. Колокольные сифоны, тем не менее, могут быть тонкими и требуют внимания.

   

   Динамика потока воды

   Вода течет в каждое растение с постоянным расходом. По мере того, как вода заполняет растущее русло, она достигает вершины стояка и начинает капать через стоячую трубу обратно в бак картера. Без колокольной части сифона колокола это создавало бы состояние постоянной высоты воды. Вместо этого, по мере того, как вода продолжает падать через водопровод, колокол, который сидит над трубой что-то вроде шляпы, действует как герметичный замок и производит эффект сифона. Это всасывание внутри колокола запускает сифон. После запуска, вся вода с кровати начинает быстро смывать вниз стояк, так как колокол держит его герметичное уплотнение. Слив через трубу быстрее, чем постоянный приток из аквариума. Когда вода в растущем слое стекает весь путь вниз вниз, воздух попадает в дно колокола и немедленно останавливает сифон. Затем вода медленно заполняется и повторяется весь цикл снова непрерывно. Дополнительную информацию о колокольных сифонах см. в разделе «Дальнейшее чтение» в конце этой публикации.

   Основные компоненты сифона колокола

   Три основных компонента сифона колокола описаны ниже. Обратите внимание, что подробные инструкции по пониманию, построению и оптимизации колокольных сифонов, а также фотографии этих компонентов приведены в Приложении 8. Размеры стояка, колокола и средства защиты полностью зависят от размера растущего слоя и расхода входящей воды. Эти размеры предусмотрены для аквапонных конструкций, описанных в настоящей публикации, для слоя среды размером 1-3 м2 с глубиной среды 30 см, с расходом воды 200-500 л/ч для каждого слоя. Для больших растущих кроватей все компоненты будут больше.

   Подпорная труба - Напорная труба изготовлена из ПВХ трубы диаметром 2,5 см, высотой 22 см. Трубка проходит через дно растущего слоя, подключаясь к отстойнику, и является тропинкой воды по мере ее стока.

   Колокольки - Колокольчик представляет собой ПВХ трубу диаметром 7,5 см, высотой 25 см. Труба закрывается концевой крышкой из ПВХ сверху и открыта на дне, где она помещается над водостойкой. Два прямоугольных зазора, 1 см × 4 см, расположены около дна колокола, 1,5 см вверх по противоположным сторонам, через которые вода втягивается в водопровод внутри колокола. Окончательное отверстие диаметром 1 см пробурено на расстоянии 5 см от дна, чтобы помочь сломать сифон после слива растущего слоя, позволяя воздуху войти.

   Средства массовой информации - Средства массовой информации - это труба из ПВХ диаметром 11 см, высотой 32 см с множеством небольших отверстий, просверленных по бокам. Защита средств массовой информации предотвращает проникновение гравия из растущего слоя и засорение водопровода, не препятствуя потоку воды.

   Механизм таймера

   Этот метод паводковочного орошения основан на таймере водяного насоса для управления периодическим затоплением и сливом (рис. 4.59). Преимущество этого метода

   

   заключается в том, что нет автосифона, который может быть трудоемким для калибровки. Однако снижение циркуляции воды и снижение аэрации в емкостях для рыб приводит к снижению общей фильтрации. Этот метод менее уместен в ситуациях с высокой плотностью хранения и требует тщательного внимания, чтобы обеспечить дополнительную аэрацию рыбы.

   Динамика потока воды

   Вода течет в растущее русло, затопляет кровать до тех пор, пока вода не достигнет вершины водопровода. Затем вода стекает через эту водопроводную трубу и опускается в бак отстойника. Большая труба имеет достаточный диаметр для слива всей приточной воды; верхняя часть большой трубки является самым глубоким потоком, который будет испытывать растущее русло. Существует также небольшой входной патрубок, диаметром 6-12 мм, в эту же трубу, расположенную рядом с дном. Этого небольшого отверстия недостаточно для слива всей поступающей воды, поэтому даже когда вода поступает на небольшой вход, растущее русло продолжает затопить до тех пор, пока оно не достигнет вершины. В какой-то момент после того, как кровать заполнена, таймер отключает питание водяного насоса. Вода в слое среды начинает течь через небольшое входное отверстие, продолжая сливать растущий слой до тех пор, пока вода не достигнет уровня нижнего отверстия. В этот момент мощность возвращается в водяной насос, и растущий слой пополняется пресной водой из бака. Очень важно, чтобы вода, текущая в слой среды, была больше, чем вода, протекающая через небольшой впускной трубе, так что слой снова полностью затопнет. Длина цикла затопления и дренажа и диаметр капельного отверстия определяются размером слоя среды и скоростью входящего потока.

   Для обеспечения адекватной фильтрации весь объем аквариума должен перекачиваться через растительные ложи каждый час. Наконец, убедитесь, что раз в неделю вымывайте кровати, временно удалив стоящую трубу и разрешая сливать оставшуюся воду.

   Материалы, использованные для метода таймера для аквапонических конструкций, включенных в данную публикацию, являются следующими: водопровод диаметром 2,5 см, высотой 23 см, со вторичным капельным отверстием диаметром 6-12 мм, 2,5 см над дном; защита средств массовой информации диаметром 11 см и высотой 32 см, окружающая для предотвращения засорения сред; и таймер, контролирующий откалиброванный насос на основе расхода насоса и скорости дренажной трубы.

   • Источник: Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций, 2014 год, Кристофер Сомервилл, Моти Коэн, Эдоардо Пантанелла, Остин Станкус и Алессандро Лователли, мелкомасштабное производство продуктов питания аквапоники, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Воспроизводится с разрешения. *