Аквапоника своими руками

Аквапоника из еврокуба (aquaponicsfaq.net)

В статье приведены системы аквапоники, выполненные из еврокубов. Еврокубом называется пластиковая емкость кубической формы или IBC (Intermediate Bulk Container — контейнер средней вместимости) объемом 1000 литра. Этот контейнер помещен в жесткий алюминиевый каркас и стоит на пластиковом или деревянном поддоне. Хотя существует множество схем аквапоники с использованием еврокубов, наиболее распространенная состоит из двух контейнеров, полученных путем разрезания еврокуба и металлического каркаса по верхней четверти его высоты. Верхняя часть или гидропонный модуль (250 литров) располагается на стойке поверх нижней и предназначена для выращивания растений. В центре неё находится сифон для периодического сливания всей воды в емкость с гидробионтами.

Схема аквапоники из еврокуба (backyardaquaponics.com)

Аквапоника из серии контейнеров (semper.xenxnex.com/)

Сифон обеспечивает осушение субстрата и, следовательно, снабжение растений кислородом.

Распространение получили два типа автоматических сифонов.
Первый тип состоит из внешней перфорированной ПВХ-трубы, предотвращающей утечку субстрата. Внутри неё располагается сливной стояк, заключенный в трубу большего диаметра с воздушным инжектором. Труба, покрывающая сливной стояк, наглухо закрыта сверху. Механизм действия этого сифона заключается в периодическом создании воздушной пробки на входе сливного стояка. К его недостаткам можно отнести загрязнение трубки инжектора, что приводит к ухудшению работы сифона.

Механический сифон с трубкой инжектором воздуха. Трубка очень тонкая и может забиться грязью.

Принцип работы сифона с инжектором для введения воздуха (youtube.com/watch?v=4hHRe3KJfoY)

Второй тип работает также, но не имеет отдельного воздушного инжектора. В трубе, закрывающей сливной стояк, проделаны прорези в основании. Через эти прорези засасывается воздух и образуется воздушная пробка, препятствующая дальнейшему сливу воды. Для создания эффективного сифона существуют некоторые хитрости. В частности, верхнюю часть сливного стояка можно сделать в виде воронки для более быстрого осушения гидропонного модуля.

Механические сифоны без трубки инжектора. У образца слева труба, покрывающая сливной стояк, также предотвращает утечку грунта (affnanaquaponics.com и greenlifeaquaponics.com, соответственно)Механические сифоны без трубки инжектора. Образец. изображенный справа, более эффективный. 1. Труба, покрывающая сливной стояк, 2. Воронка сливного стояка, 3. Пространство между трубой и воронкой (чем меньше, тем быстрее происходит прерывание слива), 4. Внешняя перфорированная труба для удержания субстрата, 5. Отверстия во внутренней трубе определяют уровень остаточной воды (affnanaquaponics.com).

Механизм ускорения водного потока основывается на принципе Бернулли, который гласит: «давление жидкости/газа снижается с увеличением скорости жидкости/газа». Высокоскоростной поток обладает низким давлением, а низкоскоростной, напротив, высоким давлением. Этот принцип используется для создания подъемной силы крыльев самолета. Крылья сделаны таким образом, чтобы поток воздуха проходил по его верхней части быстрее, чем по нижней. Таким образом, создается разница давлений и подъемная сила.

Эффект Бернулли приводит к раннему началу и более быстрому сливу воды, а также скорому прерыванию водного потока. Начало сливания воды инициируется сильным начальным потоком за счет принципа Бернулли и удлинением трубы сливного стояка. Прерывание слива и создание воздушной пробки инициируется сильным остаточным водным потоком за счет принципа Бернулли, несбалансированной формой столба воды снаружи сливного стояка (воронка шире и ближе подходит к покрывающей трубе, поэтому столб воды в месте стыка тоньше), удлинением трубы сливного стояка. В общем случае, чем шире будет воронка и больше длина трубы сливного стояка, тем проще будет происходить прерывания водного потока. В нижнем контейнере находится помпа, которая качает воду в гидропонный модуль.

На сегодняшний день аквапоника получила распространение, главным образом, в виде хозяйств по разведению гидробионтов. Интеграция выращивания рыбы и других водных организмов с гидропоникой позволяет снизить расходы на очистку воды. Растения активно используют для своего роста загрязнения, выделяемые водными животными, в частности, нитраты. В настоящий момент отсутствуют эффективные методы перевода нитратов в молекулярный азот. Реакторы для денитрификации дороги и сложны в обслуживании, и самым коротким путем снижения концентрации нитратов в системе с рециркуляцией воды являются водные подмены.

Распространению аквапоники с использованием еврокубов способствовали широкая доступность и дешевизна этих емкостей, возможность создания модульных конструкций. Тем не менее, еврокубы имеют недостатки, к их числу относится чувствительность в УФ-излучению и солнечному свету, тонкие стенки и необходимость тщательной промывки емкости.

Расположение и запуск аквапоники

Для быстрого развития растениям необходимо 4-6 часов находиться под солнцем. С другой стороны, рыбам солнечный свет не нужен и лучше, чтобы он вообще отсутствовал. Находящиеся на открытом воздухе еврокубы следует покрыть облицовочным материалом для защиты от солнца.

Наилучшим субстратом для гидропонного модуля является садовый или строительный керамзит с диаметром частиц 8-16 мм. Слишком мелкий керамзит препятствует поступлению кислорода, а слишком крупный дает маленькую площадь поверхности для роста бактерий. Кроме того, в грунте со слишком крупными частицами растениям сложно укорениться.

К любому участку емкости должен быть доступ. При этом в расчет берется будущий рост растений. Между отдельными кубами лучше оставлять промежуток в 70 см. Доступ должен быть и к рыбам.

Аквапоника на открытом воздухе должна находиться вдали от деревьев и кустарников во избежание загрязнения культуры.

Растения можно высаживать в виде ростков, углубляя в грунт, или семян, распределяя по поверхности. Корни ростков лучше промыть от почвы. Саженцы томата, огурцов, клубники будут прорастать и удлиняться, поэтому рекомендуется использовать различные опоры (вкапывать трубы, сетку).

Какие растения выращивать в аквапонике ?

В любой системе будут расти следующие виды: листовой салат, репа, кудрявая капуста, свекла, руккола, базилик, мята, жеруха обыкновенная, лук скорода, большинство домашних декоративных растений.

Растения, предъявляющие повышенные требования к питанию и развивающиеся только в системе с высокой плотностью посадки рыбы, т.е. высокой органической нагрузкой: томат (помидорчики), перец, огурцы, горох, бобы, тыква, броколли, цветная капуста, кочанная капуста.

Интересное исследование провели американские специалисты из Гавайского университета в Маноас. Они выращивали по отдельности репу и томат в двух одинаковых системах аквапоники (www2.hawaii.edu/~khanal/aquaponics/design.html). В течение 140 дней регистрировалась и оценивалась степень утилизации NO2, NO3 и общего аммонийного азота (TAN). Каждая система имела овальный бассейн объемом 314 литра для выращивания Нильской тиляпии (Oreochromis niloticus) (плотность посадки 15-25 г/л; изначально в каждой системе 6 кг рыбы, в конце — 10.5 кг для томата и 9 кг для репы). Вода в бассейнах аэрировалась.

Гидропонный модуль каждой системы имел объем 370 литров. Растения располагались на плавучем плотике, покрывающим всю площадь контейнера. Корни растений постоянно находились в воде. Наполнитель и механизм периодического наполнения и слива не использовался. Перед попаданием к растениям вода проходила очистку от взвешенных твердых частиц в фильтре механической очистки (18.5 литровое, закрытое ведро с бионаполнителем).

Графики зависимости концентрации нитратов (NO3) в системах аквапоники (слева) и устойчивой аквакультуре (справа). Плотность посадки рыб одинакова. Можно отметить стабильно низкий уровень нитратов при использовании аквапоники. (www.ctahr.hawaii.edu/sustainag/workshop/downloads/Aquaponics-May2013/Hu.pdf)

Графики зависимости концентрации нитритов (NO2) в системах аквапоники (слева) и устойчивой аквакультуре (справа). Плотность посадки рыб одинакова. Можно отметить стабильно низкий уровень нитритов при использовании аквапоники. (www.ctahr.hawaii.edu/sustainag/workshop/downloads/Aquaponics-May2013/Hu.pdf)

Графики зависимости концентрации общего аммонийного азота (TAN) в системах аквапоники (слева) и устойчивой аквакультуре (справа). Плотность посадки рыб одинакова. TAN стабильно снижается при использовании томата в качестве культуры. (www.ctahr.hawaii.edu/sustainag/workshop/downloads/Aquaponics-May2013/Hu.pdf)

Общий уровень утилизации азота:
(1) Аквапоника с томатом: 42.2%;
(2) Аквапоника с репой: 33.5%.

На основе полученных результатов исследователи пришли к следующим выводам:
(1) Аквапоника повышает эффективность утилизации азота.
(2) В качестве гидропонной культуры лучше использовать томат, чем репу.
(3) Аквапоника имеет более низкую концентрацию нитратов, главным образом, благодаря впитывания их растениями.

Возможно, при использовании наполнителя в гидропонике можно было бы добиться лучших показателей утилизации азотсодержащих соединений.

Гидрострелки отопления

GR-40-20 Гидрострелка (Гидравлический разделитель) Gidruss GR-40-20 (до 40 кВт, 3/4″) 4655 р. Купить
TGR-40-20х2 Гидрострелка (Термо-гидравлический разделитель) Gidruss TGR-40-20х2 (до 40 кВт, 2 контура G 3/4″) 5130 р. Купить
GR-60-25 Гидрострелка (Гидравлический разделитель) Gidruss GR-60-25 (до 60 кВт, 1″) 5605 р. Купить
TGR-40-20х3 Гидрострелка (Термо-гидравлический разделитель) Gidruss TGR-40-20х3 (до 40 кВт, 3 контура G ¾») 5605 р. Купить
TGR-40-20х4 Гидрострелка (Термо-гидравлический разделитель) Gidruss TGR-40-20х4 (до 40 кВт, 4 контура G 3/4″) 5622 р. Купить
TGR-60-25х2 Гидрострелка (Термо-гидравлический разделитель) Gidruss TGR-60-25х2 с вертикальным коллектором (60 кВт, G 1», 2 вых. контура G 1») 6555 р. Купить
GR-100-32 Гидрострелка (Гидравлический разделитель) Gidruss GR-100-32 (до 100 кВт, 1 1/4″) 7030 р. Купить
GRSS-40-20 Гидрострелка (Гидравлический разделитель) Gidruss GRSS-40-20 (40 кВт, G 1») нерж. сталь AISI 304 7505 р. Купить
TGR-60-25х3 Гидрострелка (Термо-гидравлический разделитель) Gidruss TGR-60-25х3 (до 60 кВт, 3 контура G1») 7695 р. Купить
TGRSS-40-20х2 Гидрострелка (Термо-гидравлический разделитель) Gidruss TGRSS-40-20х2 (до 40 кВт, 2 контура G ¾») из нержавеющей стали 8455 р. Купить
TGR-60-25х4 Гидрострелка (Термо-гидравлический разделитель) Gidruss TGR-60-25х4 (до 60 кВт, G1» 4 контура) 8835 р. Купить
GRSS-60-25 Гидрострелка (Гидравлический разделитель) Gidruss GRSS-60-25 (60 кВт, G 1») нерж. сталь AISI 304 9025 р. Купить
GR-150-40 Гидрострелка (Гидравлический разделитель) Gidruss GR-150-40 (до 150 кВт, 1 1/2″) 9405 р. Купить
TGRSS-40-20х3 Гидрострелка (Термо-гидравлический разделитель) Gidruss TGRSS-40-20х3 (до 40 кВт, 3 контура G ¾») из нержавеющей стали 9405 р. Купить
TGR-60-25х5 Гидрострелка (Термо-гидравлический разделитель) Gidruss TGR-60-25х5 (до 60 кВт, G1» 5 контуров) 10400 р. Купить
TGRSS-40-20х4 Гидрострелка (Термо-гидравлический разделитель) Gidruss TGRSS-40-20х4 (до 40 кВт, 4 контура G 3/4») из нержавеющей стали 10530 р. Купить
GRSS-100-32 Гидрострелка (Гидравлический разделитель) Gidruss GRSS-100-32 (до 100 кВт, G 1 1/4») нерж. сталь AISI 304 12255 р. Купить
TGRSS-60-25х2 Гидрострелка (Термо-гидравлический разделитель) Gidruss TGRSS-60-25х2 (до 60 кВт, 2 контура G1») из нержавеющей стали 12255 р. Купить
TGRSS-60-25х3 Гидрострелка (Термо-гидравлический разделитель) Gidruss TGRSS-60-25х3 (до 60 кВт, 3 контура G1») из нержавеющей стали 14250 р. Купить
GR-250-50 Гидрострелка (Гидравлический разделитель) Gidruss GR-250-50 (до 250 кВт, 2″) 14310 р. Купить

  • В начало
  • Назад
  • 1
  • 2
  • В конец

Гидрострелка для отопления

Гидрострелки отопления Gidruss незаменимы при монтаже котельной в частном коттедже или многоквартирном доме. Необходимость данного изделия продиктована особенностью теплогенератора, независимо от того, работает он на газе или твёрдом топливе.

От котла вода в систему идёт очень горячей, а возвращается холодной. Чтобы компенсировать перепад температур, нужен специальный резервуар, в котором жидкости будут смешиваться и направляться по контуру. Для этих целей была спроектирована гидрострелка или гидравлический разделитель, как часто называют её специалисты. Но разделением и смешиванием её функционал не ограничивается.

Какие проблемы решает гидрострелка отопления

Гидравлическая стрелка помогает эффективно бороться с воздухом и шламом. Именно они зачастую становятся причиной поломки котельного оборудования. В частности, чугунные теплообменники и другие металлические элементы при постоянном взаимодействии с воздухом начинают ржаветь. Частички механической грязи забивают проходные отверстия, что существенно уменьшает пропускную способность системы.

Вовремя удалять пузырьки газа и шлам получится с помощью стрелки. Её конструкция предусматривает отверстия под воздухоотводчик и дренажный кран. Первый находится сверху, второй снизу, что вполне логично. Невесомые газы стремятся в высь, а тяжёлые примеси, наоборот. Их сливают вместе с отработанным теплоносителем, газы выводятся автоматически.

Ещё одной важной функцией является баланс давления. Гидравлический удар случается в неоптимизированных системах, его последствия непредсказуемы. Самое страшное, когда устройства не подлежат восстановлению. Затраты влетают в копеечку, особенно при ремонте котельной. Чтобы уберечь дорогостоящие модули от поломки, нам снова понадобится гидрострелка. Её цена минимальна. Поэтому разумнее один раз потратиться на разделитель, чем заказывать недешёвые комплектующие.

Особенности конструкции гидрострелки

Гидрострелка это сварное цельное изделие с патрубками. Количество выходов фиксированное. Два справа, два слева, под одному вверху и с противоположной стороны. Пара представляет собой контур с подачей и обраткой. Один — котловой, второй — для потребителей, то есть устройств, находящихся в обвязке. Выходы в вертикальной плоскости предназначены для воздушника и сливного крана, о которых мы упоминали выше.

Внутри стрелка полая со специальной сеткой. Сепаратор очищает теплоноситель от воздуха и отработанных веществ. Ячейки на сетке становятся препятствием для циркулирующей жидкости. Проходя через них, течение потока замедляется, будет больше времени, чтобы убрать нежелательные вещества. Доказано, чистый теллоноситель обладает более лёгкой консистенцией, что позволяет ему перемещаться быстрее и в полном объёме.

Гидравлические разделители (гидрострелки отопления) производства Gidruss

Модельный ряд гидрострелок Гидрусс представлен двумя сериями. GR из конструкционной стали 09г2с и GRSS из нержавеющей стали AISI 304. Обе марки известные и качественные. Обычная сталь привлекает материально. Дешёвая, выносливая, быстро обрабатывается. Среди недостатков отметим подверженность коррозии. Инженеры Гидрусса почти полностью устранили недостаток. Благодаря полимерному окрашиванию ржавчина появится не скоро. При правильной эксплуатации этого может и не случится вовсе, но подстраховаться всё же стоит.

Нержавеющие разделители полностью защищены от окисления. Ржавые разводы не появятся на корпусе максимально долго. Многие называют эти изделия вечными, говоря о неограниченном сроке службы. Такая сталь отлично держит тепло. Система прогревается быстрее, а значит вы немного, но сэкономите на электроэнергии. Кроме того, нержавеющие металлы устойчивы к механическим повреждениям, влажности. Готовые изделия прочны и надёжны.

Гидрострелки рассчитаны на котлы разной мощности. Выбрать подходящую можно, ориентируясь на маркировку

МАРКИРОВКА

GR-40-20 до 40 кВт, вход-выход 3/4″

GR-60-25 до 60 кВт, вход-выход 1″

GR-100-32 до 100 кВт, вход-выход 1 1/4″

GR-150-40 до 150 кВт, вход-выход 1 1/2″

GR-250-50 до 250 кВт, вход-выход 2″

GR-300-65 до 300 кВт, вход-выход 2 1/2″

GRF-400-65 фланцевые до 400 кВт, вход-выход 2 1/2″

GRF-600-80 фланцевые до 600 кВт, вход-выход 3″

GRF-1000-80 фланцевые до 1 мВт, вход-выход 4″

Термогидравлический разделитель (гидрострелка с вертикальным коллектором) GIDRUSS

Серия TGR появилась в товарной линейке позднее, однако по популярности она не уступает классическим стрелкам. Принципиальное отличие термогидравлического разделителя от гидрострелки заключается в возможности монтажа многоконтурной обвязки с градиентом температур от большего к меньшему.

ПРЕИМУЩЕСТВА ПРОДУКЦИИ

  • Гарантия. Установленный срок службы 5 лет
  • Фирменная сборка. 3-х уровневая проверка качества, обязательная опрессовка и обработка резьбы
  • Ассортимент. Большой выбор моделей, от стандартных бытовых до высокопроизводительных коммунальных.

Это практически тот же балансировочный коллектор, только в вертикальном исполнении. Функции выполняет аналогичные, плюс ко всему помогает рационально распределить пространство, что очень актуально для малогабаритных котельных. Единственный недочёт в количестве контуров, максимум пять. Поэтому для котельных с большим количеством потребителей рекомендованы коллекторы отопления.

Аквапоника

Гидропоника, как гласит Википедия — это выращивание растений без почвы, непосредственно в воде. Аквакультура, в свою очередь — это выращивание улиток, раков, креветок, рыб, то есть водных животных. Что будет, если их объединить? Получится аквапоника — симбиоз, особая экосистема, где водные жители растут вместе с привычными всем нам сельскохозяйственными растениями. Причём они помогают друг другу.

Как? Всё просто. В процессе жизнедеятельности рыб и других водных обитателей в воде появляются отходы — углекислый газ, калийные, азотистые, фосфорные соединения. Для самих подводных жителей эти вещества вредны, вот почему нужно достаточно часто менять воду в аквариуме, ставить фильтры.

Но для растений эти вещества полезны, ведь побочные продукты жизнедеятельности рыб при воздействии азотфиксирующих бактерий превращаются в нитриты и нитраты. А мы помним, что они растениям нужны для активного роста. Таким образом, растения получают питание в виде отходов жизнедеятельности и попутно утилизируют их, а к рыбам возвращается уже очищенная вода.

Все довольны — рыбы, растения и хозяева, которые могут одновременно выращивать, например, золотых рыбок вместе с комнатными растениями, карпов с томатами, а салат — с окунем. Преимущества такого варианта ведения сельского хозяйства оценили ещё ацтеки, выращивавшие овощи на искусственных плавучих островах, прямо в озёрах. Использовали такую практику и китайцы, на заливных рисовых полях которых водилось много рыбы.

Сейчас уже есть научные трактаты по аквапонике, этот вариант выращивания продуктов питания выходит на новый уровень. Однако нас больше интересует, как можно воспользоваться такой технологией у себя дома.

Как видим на фото, самый простой вариант применения принципов аквапоники — сделанный своими руками пенопластовый плот с отверстиями для зелёного лука, плавающий в мини-пруду с рыбами. Очень просто. А лук будет расти лучше, чем на окне в кухне.

В домашних условиях часто используют обычные аквариумы с рыбками, поверх которых ставят систему гидропоники. Как видим на фото, вовсе без грунта дело не обходится. Растения высаживаются в специальные лунки, ёмкости, куда насыпается твёрдый носитель — чаще всего керамзит, гравий, галька, щебень, вермикулит.

Принципиальная схема аквапоники

Конечно, чтобы заняться аквапоникой у себя дома, можно купить готовый комплект — аквариум с системой гидропоники. Такой комплекс уже включает всё необходимое для выращивания комнатных растений вместе с рыбками. А можно попробовать сделать всё своими руками. Типичная система аквапоники будет включать в себя:

  1. Непосредственно ёмкость для рыб, где они будут кормиться и расти. Это может быть бак, аквариум, пластиковый контейнер, даже старая ванна.
  2. Отстойник. Это агрегат, необходимый для вылавливания остатков корма для рыб, мелких частиц, отделившейся биоплёнки.
  3. Биофильтр. В этом месте нитрифицирующие бактерии смогут перерабатывать отходы жизнедеятельности рыб, превращая вредный для них аммиак в нитраты.
  4. Гидропонная система для растений — ёмкость с твёрдым наполнителем или без него.
  5. Поддон. Сюда будет поступать уже использованная растениями вода, которая затем вновь отправляется в бак с рыбой.

Так как система аквапоники основана на рециркуляции воды, отходов очень мало, это экологически чистый способ получать овощи и зелень.

По данной технологии можно выращивать салаты, землянику и клубнику, базилик, пастернак, лук, кольраби, томаты, перец, редьку. Рыба разводится, конечно, пресноводная, популярны телапия, баррамунди, разные виды окуня, треска Мюррей, сом, синежаберный солнечник.

Важный вопрос — сколько рыбы и растений должна содержать сбалансированная система аквапоники? Если брать за расчёт количество корма для рыб, то на 1 квадратный метр системы гидропоники для растений должно приходиться не больше 100 граммов. Например, если каждый день вы даёте рыбам 1 килограмм корма, то площадь участка с растениями может составлять 10 квадратных метров.

Есть другой показатель — на 3,8 литра воды должно приходиться 0,23–0,45 килограмма рыбы. Какой способ подсчёта оптимального числа участников системы аквапоники выбрать — решать вам. Многие фермеры приходят к этому уже на основании своего опыта.

Очень важно обеспечить качественную аэрацию воды в ёмкости с водными обитателями, контролировать уровень pH, стабильно кормить рыбу, сохраняя постоянство, график подачи и количество корма, вовремя удалять твёрдые отходы. Кроме того, помните, что если вы заменяете взрослую рыбу на мальков, количество использующегося корма резко снизится, то есть растения начнут получать меньше питательных веществ.

В целом аквапоника подразумевает наличие знаний сразу в двух отраслях — фермерстве и рыбоводстве. опубликовано econet.ru

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта .

Часть установки для аквапоники. Водный субмодуль с рыбами.

Аквапоника (лат. aqua — вода, греч. πόνος — работа) — высокотехнологичный способ ведения сельского хозяйства, сочетающий аквакультуру (выращивание водных животных) и гидропонику (выращивание растений без грунта).

Аквапоника представляет собой искусственную экосистему, в которой ключевыми являются три типа живых организмов: водные животные (обычно рыбы), растения и бактерии. Такая технология экологически безопасна. Работает по принципу экосистемы рыб и растений: рыбы обеспечивают питание растениям, а растения очищают воду. Суть метода — в использовании отходов жизнедеятельности водных животных (рыб, креветок) в качестве питательной среды для растений. Водные животные выделяют токсичные для них самих продукты жизнедеятельности: азотистые, калийные, фосфорные соединения, углекислый газ. Накопление этих веществ в воде представляет главную проблему как в замкнутой промышленной аквакультуре, так и в простом аквариуме. Эти же вещества абсолютно необходимы в гидропонике, и их добавляют в воду для получения питательных растворов для растений. В аквапонике эта проблема решается сама собой: продукты жизнедеятельности рыб утилизируются бактериями и растениями.

История

Аквапоника имеет древние корни, хотя существует несколько вариантов её возникновения:

  • Ацтеки культивировали острова — чинампы — в системе, которую называют первой формой аквапоники для сельскохозяйственного использования, где растения выращивались на закреплённых (иногда плавучих) на мелководье озера островах, а отработанные материалы извлекались из каналов чинампы, окружающие города использовались для орошения растений вручную.
  • Южный Китай, Таиланд и Индонезия, которые возделывают и выращивают рис на заливных полях в сочетании с рыбой, приводятся в качестве примеров первых видов аквапоники. Эта поликультурная (выращивание различных видов в одной природной территории, например в пруду) система ведения сельского хозяйства существовала во многих странах Дальнего Востока. На заливных полях выращивались такие виды рыб, как озерный голец, голец (лат. Misgurnus anguillicaudatus), азиатский болотный угорь (лат. Monopterus albus), сазан (лат. Cyprinus carpio), золотой карась (лат. Carassius carassius), а также живородки (лат. Viviparidae). Рыба — ценный продукт и не только удобряет воду, но и помогает бороться с вредителями и сорняками.

Термин «аквапоника» появился не так давно, однако очевидные преимущества совместного выращивания растений и рыбы люди научились использовать с древних времен.

Бурное развитие аквакультуры и, особенно, гидропоники в XX веке привело и к научному осмыслению аквапоники.

Схема аквапоники в Университете Виргинских островов (UVI), позволяющая получать 5 тонн тилапии в год

Плавающие системы аквапоники на поликультурных рыбных прудах устанавливались в последние годы в Китае при выращивании в больших объёмах риса, пшеницы, канн и других культур, эти сооружения по площади превышали 2,5 акра (10 000 м2).

Развитие современной аквапоники связывают с разнообразными работами Института Нью Алкеми и доктора Марка МакМартри и др. в Университете штата Северная Каролина. Вдохновленные успехами института Нью Алкеми и методов поршневых аквапоник, разработанных доктором Марка МакМертри и др., другие институты вскоре последовали их примеру. Начиная с 1997 года доктор Джеймс Ракоси и его коллеги из Университета Виргинских островов исследовали и разработали использование глубоководных культур в гидропонных растущих слоях в системе крупномасштабной аквапоники.

Первые исследования аквапоники в Канаде представляли собой небольшую систему, добавленную в существующую аквакультуру на научно-исследовательской станции в Летбридже, Альберта. Они увидели рост установок аквапоники на протяжении 90-х годов, преимущественно в виде доходных сооружений, увеличивающих урожай дорогостоящих культур, таких как форель и салат. Установка базируется на основе глубоководной системы, разработанной в Университете Виргинских островов, и построена в теплице при Бруксе, Альберта, где доктор Ник Савидов и его коллеги исследовали аквапонику на фоне аграрных наук. Команда получила данные о быстром росте корней в системах аквапоники и на замыкании цикла отходов; обнаружили, что в силу определенных преимуществ в системе, по сравнению с традиционной аквакультурой, система может работать хорошо на низком уровне рН, который благоприятен для растений, но не для рыбы.

Аквапонные системы не уступают в производительности ни гидропонике, ни аквакультуре. Канадский исследователь Ник Савидов высказал идею о том, что особая микробиологическая среда, образующаяся в аквапонных системах, позволяет добиться более высоких урожаев, чем в традиционной гидропонике. Наиболее эффективным в аквапонике является выращивание зелени, рассады декоративных растений, а из рыб чаще выращивают тилапию, клариевого сома, карпа.

Основной проблемой в аквапонике является точное соблюдение хрупкого баланса разных, но взаимозависимых характеристик воды — жизненной среды для животных, растений и бактерий. Температура воды определяется, прежде всего, потребностью растений. Культивируемые в аквапонике растения требуют теплой воды, поэтому в аквапонике используются теплолюбивые животные. Затраты на поддержание необходимой температуры и освещения являются серьёзным ограничением развития аквапоники даже в умеренном климате (с теми же трудностями встречаются гидропоника и аквакультура).

Компоненты

Аквапоника состоит из двух основных частей: аквакультура — для выращивания водных животных, и гидропоника — для выращивания растений.

Сточные воды, образующиеся в результате недоеденного корма или жизнедеятельности выращенных животных, таких как рыбы, накапливаются в воде из-за замкнутой циркуляции в большинстве аквакультурных систем. Богатая стоками вода становится токсичной для водных животных при большой концентрации, но в то же время содержит питательные вещества, необходимые для роста растений. Несмотря на то, что аквапоника состоит в основном из этих двух частей, аквапонные системы, как правило, сгруппированы в несколько компонентов или подсистем, отвечающих за эффективное удаление отходов, добавления основы для нейтрализации кислот или для обогащения воды кислородом. Типичные компоненты включают в себя:

  • Емкость для разведения: баки для разведения и корма рыб;
  • Отстойник: агрегат для ловли остатков корма, отделившейся биопленки и для отделения мелких частиц;
  • Биофильтр: место, где нитрифицирующие бактерии могут расти и превращать аммиак в нитраты, необходимые для растений;
  • Гидропонные подсистемы: часть системы, где растения выращиваются путём поглощения избыточных питательных веществ из воды;
  • Поддон: самая низкая точка в системе, куда поступает вода и из которой она поднимается обратно в баки.

В зависимости от сложности и стоимости аквапонной системы, ёмкости для отходов, биофильтров и/или гидропонных подсистем могут быть объединены в одну секцию или подсистему, которая не допускает перетекание воды из аквакультурной части системы в гидропонную часть. Аквапоника дает возможность существенно сократить, а в ряде случаев и свести к нулю, сброс сточных вод.

Растения: гидропоника

Основная статья: Гидропоника

Растения выращивают в системах гидропоники, где их корни погружают в богатые питательными веществами сточные воды. Это позволяет им отфильтровать аммиак, который является токсичным для водных животных, или его метаболитов. После того как вода проходит через гидропонную подсистему, её очищают и кислородом, и она может вернуться к резервуарам аквакультуры. Этот цикл непрерывен. Общие требования гидропонных систем в аквапонике включают в себя:

  • Аквапонные глубоководные плоты: пенопластовые плоты, плавающие в желобах относительно глубокой аквакультуры;
  • Циркуляция аквапоники: твёрдые носители, такие как россыпи гравия или глины, содержащиеся в контейнере, в который заливается вода из аквакультуры. Этот тип также известен как замкнутая система аквапоники.
  • Поршневая аквапоника: твёрдые носители в контейнере, который попеременно заполняется и осушается посредством использования различных типов канализационных сифонов. Этот тип аквапоники также известен как аквапонная система осушения и заполнения водой, или аквапоника отлива-и-потока.
  • В других системах используются вышки, сверху которых струйкой подаются питательные вещества в слой технических каналов, горизонтальные трубы ПВХ с отверстиями для горшков, в разрезанные пополам пластиковые бочки с гравием или плотами на них.

Каждый способ имеет свои преимущества.

Большинство зеленолистных овощей хорошо растут в гидропонных системах, такие как китайская капуста, салат латук, базилик, шиповник, помидоры, бамия, канталупа (дыня) и перец. Другие виды овощей, которые хорошо растут в аквапонной системе, включают бобы, горох, кольраби, кресс-салат, таро, редьку, землянику, тыкву, лук, турнепс, пастернак, сладкий картофель и зелень. Так как растения на разных стадиях роста требуют различного количества минералов и питательных веществ, урожай собирают в шахматном порядке: в то время как одни части засеивают, на других растения уже созревают. Это обеспечивает стабильное содержание питательных веществ в воде из-за постоянной симбиотической очистки воды от токсинов.

Животные: аквакультура

Основная статья: Аквакультура

Пресноводные рыбы — одни из наиболее распространенных водных животных, которых разводят с помощью аквапоники, хотя иногда используют и пресноводных раков и креветок. На практике выяснено, что тилапия наиболее популярна для домашних и коммерческих проектов, предназначенных для разведения съедобной рыбы, хотя также используются и баррамунди, серебряный окунь, обыкновенный пресноводный угрехвост, нефритовый окунь и треска Мюррей. Для умеренного климата, когда нет возможности или желания сохранять температуру воды, синежаберный солнечник и сом являются самыми подходящими видами рыб для домашних аквапонных систем. Карпы кои и золотые рыбки также могут использоваться в аквапонных системах, если рыба в системе не должна быть съедобной.

Специфическим ограничением развития аквапоники является необходимость сочетания равно высокой компетенции как в гидропонике, так и в рыбоводстве.

Дыхание, полноценное питание рыб и денитрификация требуют достаточного количества растворенного в воде кислорода. Необходимый уровень кислорода поддерживается за счёт аэрации или оксигенации. CO2, как продукт дыхания, должен эффективно удаляться из системы.

Бактерии

См. также: Круговорот азота

Аммиак является основным продуктом микробиологического разложения отходов жизнедеятельности рыб, которые они выделяют в воду. При наличии растворённого в воде кислорода аэробные бактерии окисляют аммиак и его газообразные производные амины с образованием нитритов и нитратов. Это снижает токсичность воды для рыб и позволяет растениям удалить образующиеся соединения нитратов, используя их для собственного питания. Нитрификация, аэробное превращение аммиака в нитраты, которое является одной из наиболее важных функций в системе аквапоники.

Подобный процесс аналогичен биоремедиации. Колонии особых бактерий в аквакультуре замкнутого цикла населяют, главным образом, субстрат биофильтры, а в аквапонике — ещё и корневую систему и субстрат растений. Так, бактерии очищают воду от токсичных для рыб веществ, a растения потребляют растворённые в воде нитраты, азот, фосфор, углекислый газ и в некоторой степени обогащают кислородом воду, которая может быть возвращена рыбам.

В аквапонике не используются гербициды и пестициды, так как они губительны для бактерий и животных. По этой же причине требуется внимательный подход к выбору и дозировке питательных добавок для растений.

Аммиак неуклонно выпускается в воду через жабры и экскременты рыб, как продукт их метаболизма, и должен быть отфильтрован из воды, так как высокие концентрации аммиака (обычно между 0,5 и 1 части на миллион) могут убить рыбу. И хотя растения могут поглощать аммиак из воды, в некоторой степени, нитраты легче усваиваются, таким образом эффективно снижая токсичность воды для рыб. Аммиак может преобразовываться в другие азотистые соединения через следующие здоровые популяции:

  • Нитромонады: бактерии, которые превращают аммиак в нитриты, и
  • Нитробактерии: бактерии, которые превращают нитриты в нитраты.

В аквапонной системе бактерии, ответственные за этот процесс, образуют биоплёнку на всех твёрдых поверхностях системы, которые находятся в постоянном контакте с водой. Корни овощей, погруженные под воду, имеют большую площадь поверхности, где может накапливаться много бактерий. Одновременно с концентрацией аммиака и нитритов в воде, площадь поверхности определяет скорость, с которой происходит нитрификация. Уход за колониями этих бактерий важен для регуляции полного усвоения аммиака и нитритов. Вот почему большинство аквапонных систем содержат секцию с биофильтром, который помогает облегчить рост этих микроорганизмов. Как правило, после того как система стабилизирует уровень аммиака в диапазоне от 0,25 до 2,0 частей на миллион, нитриты стабилизируются в диапазоне от 0,25 до 1 части на миллион, а содержание нитратов в диапазоне от 2 до 150 частей на миллион. Во время запуска системы скачки уровней могут возникнуть у аммиака (до 6,0 частей на миллион) и нитрита (до 15 промилле), у нитратов пик концентрации наступает позже фазы запуска. Поскольку процесс нитрификации окисляет воду, могут быть добавлены безнатриевые основы, для нейтрализации рН воды, такие как гидроксид калия или гидроксид кальция, если недостаточно существующего естественного количества для буферизации окисления. Кроме того, отборные минералы или питательные вещества, такие как железо, могут быть добавлены в дополнение к рыбным отходам, они служат в качестве основного источника питательных веществ для растений.

Хороший способ борьбы с накоплением твердых веществ в аквапонике является использование червей, которые сжижают твердые органические вещества так, что они могут быть использованы растениями и/или другими животными системы (см. Вермипоника).

Функционирование

Пять основных потребляемых элементов системы — вода, кислород, свет, корма для водных животных и электричество для накачивания воды, её фильтрации и насыщения кислородом. Икра или мальки могут быть добавлены в систему на замену выросшей рыбы, которая, в свою очередь, извлекается для сохранения стабильности системы. Типичные показатели пропорций: от 0,5 до 1 квадратного фута пространства для разведения на каждый 1 галлон США (3,8 л) аквакультуры воды в системе. 1 галлон США (3,8 л) воды может поддерживать 0,5 фунтов (0,23 кг) и 1 фунт (0,45 кг) рыбных запасов в зависимости от аэрации и фильтрации. Десять Основных руководящих принципов создания успешной аквапонной системы опубликованы доктором Джеймсом Ракоси, директором научно-исследовательской аквапонной команды в Университета Виргинских островов, на основе обширного исследования, проведенного в рамках аквакультурной программы на Сельскохозяйственной опытной станции:

  • Используйте долю кормления в соотношении с расчётами конструкции;
  • Сохраняйте постоянность в подаче кормления;
  • Добавляйте кальций, калий и железо;
  • Обеспечивайте хорошую вентиляцию (аэрацию);
  • Удаляйте произведенные твёрдые тела (отходы);
  • Будьте осторожны с агрегатами;
  • Негабаритные трубы;
  • Используйте биологическую борьбу с вредителями;
  • Обеспечивайте достаточную биофильтрацию;
  • Контролируйте pH.

Источник кормления

Как и во всех системах, основанных на аквакультуре, сырье для кормления содержит рыбную муку низких сортов. Текущее состояние естественных рыбных отходов делает эту практику нерациональной. Органический корм для рыбы может оказаться альтернативой для решения этой проблемы. Другие варианты предлагают, например, выращивание ряски в аквапонной системе, которой также будут кормить рыбу, избыток червей в компосте вермикультуры, использующем кухонные отходы, также хорошо выращивать мух семейства Львинки, чтобы накормить на рыбу с помощью компоста, переработанного личинками.

Если выращенные растения или часть их скармливать рыбам, аквапоника дает возможность сэкономить на покупке корма для животных.

Использование воды

Аквапонная система не использует типичный слив воды или водообмен в его обычном смысле, вместо этого используя рециркуляцию в замкнутом пространстве и повторное использование воды, что является очень эффективным. Система зависит от взаимоотношений между животными и растениями, для поддержания стабильной водной среды, при поддержании минимальных колебаний уровней питательных веществ и кислорода в окружающей среде. Вода добавляется только для замены потерь из поглощения и транспирации растениями, выпаривания в воздух из поверхностных вод, переполнения из-за осадков и вследствие удаления биомассы в виде твердых отходов системы. В результате, аквапоника использует примерно 2% воды, от того количества, которое обычно требуется для орошения в сельском хозяйстве при выращивании аналогичной овощной продукции. Это позволяет аквапонике производить обе культуры — рыбу и урожай — в районах, где вода или плодородная земля дефицитны. Аквапонные системы также могут быть использован для репликации управляемыми водно-болотными угодьями. Управляемые водно-болотные угодья могут быть полезны для очистки и биофильтрации типичных бытовых сточных вод. Перенасыщенная питательными веществами вода может накапливаться в дренажных резервуарах и повторно использоваться для ускорения роста сельскохозяйственных культур, посаженных в почву, или закачиваться обратно в аквапонную систему для пополнения уровня воды.

Аквапоника позволяет существенно экономить водные ресурсы, oсобенно в системах с максимальной рециркуляцией воды. Естественным образом в аквапонике экономятся средства на покупку азотных и фосфоросодержащих удобрений. Детрит — твердые отходы жизнедеятельности рыб — служит прекрасным удобрением.

Потребление энергии

Аквапонные сооружения зависят в разной степени от энергии, созданной руками человека, технологических решений и экзогенного контроля для поддержания рециркуляции и температуры воды/окружающей среды. Однако если в проекте системы предусмотрено энергосбережение, использование альтернативных источников энергии и уменьшенное количество насосов, пропускающих поток воды вниз в максимально возможной степени, это может быть очень эффективным в плане экономии электропотребления. В то время как тщательное проектирование может свести к минимуму риски, аквапонная система может иметь несколько «точек отказа», где такие проблемы, как отказ электрооборудования или закупорка трубы, могут привести к абсолютной потере рыбных запасов.

В аквапонике циркуляция воды в необходимых объёмах осуществляется насосами. Умелый расчет уровней, на которых находятся элементы системы, может значительно сократить энергозатраты.

Самые современные аквапонные установки оснащаются электронными автоматизированными системами контроля и оповещения, регулирования всех жизненно важных показателей.

Примеры аквапонных систем

Карибский остров Барбадос выступил с инициативой начать создавать аквапонные системы дома, с доходов от продажи продукции для туристов в целях сокращения растущей зависимости от импорта продовольствия.

В Бангладеш, самой густонаселенной стране мира, большинство фермеров используют агрохимикаты для увеличения производства продовольствия и его срока хранения, хотя в стране отсутствует надзор за уровнем безопасности химических веществ в пищевых продуктах, предназначенных для потребления человеком. В борьбе с этим вопросом на Кафедре Аквакультуры в Бангладешском Аграрном Университете в Маймансингхе команда под руководством профессора доктора М. А. Салама создала планы недорогой аквапонной системы обеспечивающей не содержащую химикатов продукцией и рыбой людей, живущих в неблагоприятных климатических условиях, таких как склонных к солёности южных районах и подверженных наводнениям районы хаора в восточном регионе. Работа Доктора Самала сформировала новый вид натурального сельского хозяйства для микропроизводственных задач в обществе и личных целей, тогда как проектные работы Чоудхари (Chowdhury) и Граффа (Graff) направлены исключительно на прибыль, последний из этих двух подходов используется преимущественно в экономике масштабов (экономия, обусловленная ростом масштаба производства).

Более чем треть палестинских сельскохозяйственных земель в Секторе Газа превратились в буферную зону Израиля, где возможно использовать в садоводстве аквапонную систему на крышах в городе Газа.

Создана некоммерческая организация «Растущая мощь (англ. Growing Power)», которая предоставляет возможности трудоустройства молодежи в Милуоки, что является благоприятной возможностью обучаться, в то время как выращиваешь пищу для своей общины. Это породило несколько аналогичных проектов в других городах, таких как Новый Орлеан, где сообщество вьетнамских рыбаков пострадало от разлива нефти в Мексиканском заливе, в Южном Бронксе, в Нью-Йорке.

«Whispering Roots» — некоммерческая организация в Омахе, штат Небраска, которая обеспечивает свежей, полезной едой для социально и экономически неблагополучных жителей с помощью аквапоники, гидропоники и городского сельского хозяйства.

Кроме того, аквапонные садоводы всего мира собрались в интернет-сообщество, чтобы поделиться своим опытом и содействовать развитию этой форме садоводства, а также созданию обширных ресурсов о том, как построить аквапонную систему дома.

В последнее время аквапоника движется в сторону систем домашнего производства. В таких городах, как Чикаго, предприниматели используют вертикальные конструкции для выращивания продуктов круглый год. Сочетание аквапоники и этих сооружений может использоваться для выращивания продуктов круглый год с минимальными отходами.

> Примечания

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *