4. Утилизация жидких свиноводческих стоков в рыбоводно-биологических прудах

Первые экспериментальные работы по очистке сточных вод с помощью рыбоводно-биологических прудов проводились в 1887-1890 годах президентом немецкого рыбоводного союза Ф. Бером и инженером Г. Остеном. В дренажные воды высаживались мальки ручьевой форели, которые прекрасно росли и развивались. В 1890-1891 годах в Берлине было организовано небольшое рыбоводное хозяйство, включающее шесть прудов общей площадью 1,1 га. Глубина прудов 0,5 -1,0 м. Пруды заполнялись дренажной водой. В хозяйстве выращивали ручьевую, радужную форель, мелких сигов и карпов. Рыбы хорошо росли, форель достигла веса 200 г. В 1900 году рыбоводные пруды были устроены на полях орошения в г. Дортмунде, в них разводили карпа, линя, радужную форель, хозяйство было рентабельным (Мейен, 1932).

В России использование рыбоводно-биологических прудов для выращивания рыбы связано с именем профессора Московского государственного университета Строгановым С.Н. В 1913-1930 годах на Люблинских, а затем на Люберецких полях фильтрации выращивали карпа.

Выращиванием рыбы в прудах полей фильтрации сахарных заводов занимался Кожокару Т.Т. Особенность рыбоводства на стоках сахарных заводов заключается в том, что пруды полей фильтрации заполняются сточной жидкостью, которая вследствие плохой фильтрационной способности почв не проходит в грунт и остается в пруду до следующего сезона сахароварения. За это время сточная жидкость самоочищается под воздействием физико-химических и биологических факторов. Для ускорения минерализации вносится культура водорослей. В результате жизнедеятельности микроводорослей процесс очищения стоков ускоряется. Освободившиеся минеральные вещества способствуют массовому развитию гидрофауны, которая, в свою очередь, активно влияет на ход процессов самоочищения (Телитченко, 1972).

Численность и биомасса зоопланктона в биологических прудах сахарных заводов в десятки раз выше, чем в обыкновенных рыбоводных прудах. В период массовой вспышки биомасса зоопланктона достигала 3 кг/м²(Кожокару, 1971).

Опыты по выращиванию рыбы в рыбоводно-биологических прудах, но уже на стоках поступающих со свинокомплекса были проведены в 1973-1980 годах на базе экспериментального хозяйства ВИЖ в поселке Кленово-Чегодаево Подольского района Московской области. Московской рыбоводно-мелиоративной опытной станцией ВНИИВС, ВИГИС ТСХА были построены экспериментальные пруды, которые очищали стоки свинарника-маточника мощностью 2000 голов (гидравлическая нагрузка на пруды в среднем за летний сезон 74 м³стоков в сутки).

Очистка свиноводческих стоков осуществлялась по следующей схеме: пруд-накопитель — водорослевой пруд — рачковый пруд — рыбоводный пруд. Все пруды перед эксплуатацией были заполнены речной водой. Ежедневно в пруд-накопитель поступало 80-120 м³навозных стоков, что в пересчете на 1 га составило 50 м³. Навозные стоки имели следующие показатели: рН = 7,4; окисляемость по Кобелю – 1620-1910 мг/л; БПК₅– 1932-2100 мг О₂/л; содержание аммонийного азота – 240-288 мг/л; взвешенных веществ 14415-18318 мг/л, растворенный кислород отсутствовал. В пруду-накопителе происходило усереднение, отстаивание и частичная минерализация органического вещества. Отсюда отстоянный от взвешенных частиц и частично минерализованный навозный сток поступал в каскад водорослевых и рачковых прудов, где процесс самоочищения происходил за счет микроводорослей и зоопланктона.

На выходе из рачкового пруда вода имела следующие показатели: окисляемость по Кобелю – 1000 мг/л, БПК₅– 62 мг О₂/л, содержание аммонийного азота – 47 мг/л, коли-титр – 10^-4. Общая биомасса гидробионтов к концу эксплуатации достигла 858 мг/л (Колтыпин, Эрнст, Тарасов и др., 1975). В рыбоводных прудах концентрация загрязнений редко снижалась до следующих показателей: окисляемость – 10-20 мг/л, БПК₅– 4-6 мг О₂/л, содержание аммонийного азота – 0,08 мг/л, коли-титр 10^–2. В последней ступени рыбоводных прудов был выращен сеголеток карпа. Рыбопродуктивность прудов составила 4-6 ц/га. (Отчет ВНИИР, 1979).

Выращиванием рыбы в специальных прудах без дополнительного кормления занимались в мире издавна. Так, в Великобритании выращивали карпа в лагуне, в которую поступали сточные воды предприятия. Лагуну площадью 2000 м²примерно разделили на четыре одинаковых пруда, куда запускали карпа со средней навеской в 3,5 г. Карп достигал товарной массы.

В Китае и некоторых других азиатских странах, Малазии и Тайланде животноводство и рыбоводство часто связаны через навоз, который используют в качестве основного, а нередко и единственного источника питания гидробионтов. Рыба, выращенная в таких интегрированных системах может быть единственным источником дешевого белка животного происхождения.

Самая большая ценность животноводческих стоков – в их удобрительном эффекте. Микробактерии разлагают органическое вещество стоков, освобождая питательные элементы, которые вызывают развитие фито- и зоопланктона. Рыба, поедая зоопланктон, наращивает свою биомассу. Получение 5 тонн рыбы с гектара в год является обычной цифрой при содержании 150 голов свиней в Тайланде. 2800 долларов США общего дохода от продажи рыбы по цене 0,56 долларов за кг дает рыба, интегрированная со свиньями. Стоимость свинины в Тайланде составляет 0,67 долларов за килограмм живого веса. Рыбоводство, по подсчетам специалистов Тайланда, дает 20 % чистого дохода от реализации свиней и рыбы в благоприятные для свиноводства годы и покрывает около 80 % убытков от свиноводства в неблагоприятные годы (Edwards, 1986).

В 1988 году в пруд, доочищающий сточные воды Михневской птицефабрики, был выпущен годовик карпа средней навеской 15,5 г. Осенью вес выращенного карпа составил 410 г (Субботина, Терешина, 1990). Следует подчеркнуть, что качество рыбы, выращенной без применения кормов в Михневском очистительном пруду выше, чем качество рыбы, выращенной в рыбоводных хозяйствах с применением искусственных кормов и удобрений.

В настоящее время построены и успешно эксплуатируются рыбоводно-биологические пруды на крупном свинокомплексе мощностью 216 тыс. голов свиней «Поволжский» Саратовской области, свинокомплексе «Дороничи» Кировской области, АО «Шуваловский» Костромской области на 24 тыс. голов, экспериментальном свиноводческом хозяйстве «Кленово-Чегодаево» Московской области, на двух последних успешно выращивается рыба.

Проектирование и строительство рыбоводно-биологических прудов осуществляется в совхозах и акционерных обществах «Кохомский» Ивановской области, «Красногвардейский» Челябинской области, «Комсомолец» Вологодской области, «Вперед» Рязанской области, на свинокомплексе «Магистральный» Пензенской области, на птицефабриках «Центральная» Владимирской области, «Михайловская» Приморского края и др.

Нами, начиная с 1989 года, на свиноводческих стоках экспериментального хозяйства «Кленово-Чегодаево» Подольского района Московской области выращивалась и продолжает выращиваться молодь карпа.

На основании проведенных экспериментальных работ разработана технология выращивания рыбопосадочного материала, в частности, карпа в монокультуре. Изучен видовой и возрастной состав выращиваемых рыб. Определена плотность посадки, выход продукции с единицы площади. Результаты проведенных экспериментальных работ в производственных условиях представлены в таблице 1, технологическая схема очистки изображена на схеме 3.

Уникальный опыт утилизации свиноводческих стоков имеется на межхозяйственном предприятии АО «Шуваловский» Костромской области. Утилизация жидкого навоза и использование содержащихся в нем питательных веществ происходит в системе рыбоводно-биологических прудов, минуя энергоемкие сооружения искусственной биологической очистки. Технологическая схема (схема 4) утилизации заключается в механическом разделении стоков и биологической очистке в рыбоводно-биологических прудах при полном отсутствии сброса в естественные водоемы. В хозяйстве 70 % навозных стоков используется повторно, в основном для гидросмыва навоза. В этом хозяйстве полностью освоена технология переработки навозных стоков в системе рыбоводно-биологических прудов, в процессе которой хозяйство получает 10 тыс. тонн твердых органических удобрений, 250 тыс. м³очищенной воды и несколько десятков центнеров рыбы (Федосеев, Макаров, 1988).

Целесообразность использования таких сооружений доочистки, как показал отечественный опыт, оправдано как в экономических, так и экологических аспектах.

В 1995-1996 гг. продолжены исследования по разработке технологии выращивания рыбопосадочного материала в поликультуре с растительноядными рыбами (табл. 2). Получены обнадеживающие результаты.

Рыбопосадочный материал, выращиваемый в рыбоводно-биологических прудах очистки, рассматривается как неотъемлемая часть интегрального агропроизводства в экосистеме, потребляя чрезмерно развивающуюся планктонную массу, рыба непосредственно утилизирует гидробионты (зоо-, фито- и бактериопланктон), а толстолобик отфильтровывает еще микроскопические частицы органического вещества и бактерии, наращивая свою биомассу, улучшая качество воды (Виноградов, 1991, 1993; Яковчук, Субботина, 1997).

Рыбопродуктивность рыбоводных прудов за счет вселения растительноядных увеличилась на 2,7-3,0 ц/га. Кроме того, отмечено, что толстолобик благоприятно влияет на гидрохиимческий режим прудов, рН рыбоводных очистительных прудов за период выращивания не превышала 8,3; в предыдущие годы этот показатель составлял в отдельные дни 9,3. Толстолобик выедал водоросли, которые являлись причиной повышения рН воды рыбоводных прудов. Как показали уже первые наработки, именно растительноядные могут быть использованы в рыбоводном комплексе с оборотным водоснабжением в качестве биологического фильтра взвешенного органического вещества, уже имеющегося в биопруду и образовавшегося за счет экскрементов других рыб.

По оценке большинства специалистов, работающих в области очистки и обеззараживания сточных вод, рыбоводно-биологические пруды на сегодняшний момент являются уникальными сооружениями естественной биологической очистки. степень очистки при использовании данной технологии в отечественной практике не достигнута ни на одном сооружении икусственной биологической очистки (Доливо-Добровольский и др., 1972, 1984; Калашник, Кириленко, 1973; Колтыпин, Иванов, Черепанов, 1975; Смирнова, Субботина, 1991; Юсупов, Кисилева, 1991).

Таблица 1. Результаты выращивания сеголетков карпа в монокультуре

№ пруда	Посажено на выращивание, тыс. шт		Средняя масса, г		cu	td	Выход рыбы		Рыбопро-дуктивность, кг/га
	Всего	На год	Посадка	Облов			Тыс. шт	%
1	50,0	100,0	0,0025	24,0  0,93	3801	2,2	10,6	21,2	508,8
2	50,0	100,0	0,0025	21,0  0,84	39,5		11,7	23,4	493,6
ср.	50,0	100,0	0,0025	22,5	38,8		11,2	22,3	501,2
3	100,0	200,0	0,0025	10,5  0,82	68,1	2,6	21,3	21,3	447,2
4	100,0	200,0	0,0025	13,7  0,90	62,0		17,8	17,8	487,7
ср.	100,0	200,0	0,0025	12,1	65,0		19,6	19,6	467,4
5	20,0	40,0	0,0025	26,2  0,89	29,1	4,1	11,8	59,0	618,3
6	15,0	30,0	0,0025	31,0  0,79	23,7		9,8	65,0	607,6
ср.	17,5	35,0	0,0025	28,6	26,4		10,8	62,0	612,9

Таблица 2. Результаты выращивания сеголетков карпа и толстолобика в

поликультуре

Вид рыбы	№ пруда	Посажено на выращивание, тыс. шт		Средняя масса рыбы		Выход рыбы		Масса выловленной рыбы, кг	Рыбопродуктивность, кг/га
		Всего	На гектар	Посадка, мг	Облов, г	Тыс. шт	%
Карп	5	20	100	2,5	19,0	9,8	49,0	186,2	744,8
Толстолобик	5	8		1,2	7,5	3,8	47,5	28,5	114
Всего	5	28						214,7	858,8
Карп	6	20	90	2,5	19,2	12,1	60,5	231,3	771,0
Толстолобик	6	8		1,2	7,0	5,7	71,3	39,3	131,0
Всего	6	28						270,6	902,0

В заключение следует подчеркнуть ряд достоинств рыбоводно-биологических прудов: прежде всего, выше названная высокая степень очистки жидкой фракции навозных стоков, компактность сооружений, простота строительства и эксплуатации, не требуется высокая квалификация обслуживающего персонала, сравнительно низкие затраты на очистку 1 м³сточной воды (164 руб. к 2500 руб. на сооружениях искусственной биологической очистки), экономия чистой воды за счет оборотного водоснабжения. Недостатком системы рыбоводно-биологических прудов является сезонность их работы (апрель – октябрь), перегруженность, отсутствие стабильной и надежной системы сооружений для механического разделения навоза; недостатками в проектировании – отсутствие в проектах секционности водорослевых, рачковых и рыбоводных прудов. Для снижения нагрузки на рыбоводно-биологические пруды целесообразно в проекте предусмотреть частичное использование осветленных стоков из пруда-накопителя для удобрительных поливов кормовых культур.

Для выращивания гидробионтов и рыбы пригодны не только сточные воды животноводческих предприятий, но также сточные воды пищевых производств, сахарных и молочных заводов, мясоперерабатывающих и винокуренных производств, сточные воды которых успешно очищаются от органики в рыбоводно-биологических прудах. В условиях дефицита средств на выращивание рыбы в специализированных рыбоводных хозяйствах, мы не только должны, но и обязаны использовать имеющиеся технологии беззатратного выращивания гидробионтов и рыбы в прудах биологической очистки.

На имеющемся объеме сточных вод (0,66 млн. м³), согласно нашим расчетам можно вырастить 240-300 тыс. т. товарной рыбы, исходя из рыбопродуктивности прудов биологической очистки, 90 ц/га в монокультуре или 120 ц/га за счет поликультуры с растительноядными рыбами.

Современный потенциал наших внутренних водоемов согласно концепции (Виноградов, 1993) не превышает 200 тыс. т. Таким количеством рыбы, выращиваемой на сточных водах можно обеспечить внутренние водоемы. Ежегодный доход, получаемый от реализации рыбопосадочного материала, составит 27-36 тыс. долларов, но совсем не подлежит подсчету то, что окружающая среда будет экологически чистой, а в целом экологическая обстановка в естественных водоемах улучшена.