Очередная модернизация системы «три водохранилища и две плотины»: технология MABR решает проблему «сложности достижения нормативных показателей и высокой стоимости эксплуатации и технического обслуживания» при очистке сточных вод из рыбоводческих хозяйств 

По мере продолжения «зеленого» преобразования аквакультуры очистка сточных вод уже давно превратилась из вопроса выбора — «есть ли оборудование» — в обязательный вопрос: «можем ли мы стабильно соблюдать нормы».
Являясь наиболее распространенной в стране моделью очистки сточных вод, доступной для широких слоев населения, система «три пруда и две плотины» благодаря своим преимуществам — низкому порогу входа, низкой стоимости и простоте воспроизведения — стала основой экологической очистки для групп прудов, принадлежащих мелким и средним частным хозяйствам. Однако по мере ужесточения требований к сбросу сточных вод и увеличения плотности выращивания традиционная версия 1.0, характеризующаяся большими площадями, склонностью фильтрующего материала к забиванию, ограниченной способностью к деазотированию и удалению фосфора, а также частыми пробелами в эксплуатации и техническом обслуживании, постепенно демонстрирует свои недостатки. «При использовании старой модели сложно достичь требуемых стандартов, а сносить и строить заново нереально» — именно в этом заключается распространенный в отрасли дилемма. Концепция «минимальной модернизации и легкого обновления», предложенная командой Сяе Цзюня из Института рыбного хозяйства реки Чжуцзян при Китайском научно-исследовательском институте рыбного хозяйства, указала путь к выходу из сложившейся ситуации. А усовершенствованная технология «три пруда и две дамбы» на основе MABR является типичным примером реализации этой концепции — она использует технологию MABR для усиления традиционных экологических процессов, позволяя с минимальными затратами на модернизацию добиться скачкообразного повышения эффективности очистки.

I. Традиционная схема «три бассейна и две плотины»: от универсального решения до пределов эффективности. Схема «три бассейна и две плотины», то есть отстойник, аэрационный бассейн и бассейн экологической очистки в сочетании с двумя фильтрующими плотинами, обеспечивает очистку сточных вод за счет совместного действия физического осаждения, биологической фильтрации, микробиологического разложения и поглощения водными растениями. Её появление точно соответствовало реальности китайской рыбоводческой отрасли, характеризующейся «преобладанием мелких и средних фермеров и преобладанием групп соседних прудов»: земляные пруды, простые фильтрующие материалы, отсутствие сложного оборудования — фермеры могли легко понять и освоить эту технологию; модификация существующих каналов и прудов с учётом местных условий позволяла не нарушать первоначальную планировку производства, а затраты на строительство оставались под контролем. На начальном этапе внедрения экологической политики эта система эффективно решала ключевую проблему «наличия или отсутствия очистных сооружений» и по праву считается базовым решением версии 1.0 для очистки сточных вод.
Однако отрасль развивается, стандарты повышаются, а естественные ограничения традиционной модели становятся всё более заметными:
1 Острый конфликт за земельные ресурсы В сплошных зонах рыбоводства наблюдается дефицит земельных участков; эффективность очистки традиционных технологий на единицу площади ограничена; получение новых земельных участков сопряжено с большими трудностями, а готовность фермеров к модернизации низкая;
2 Фильтрующий материал легко забивается и сложен в обслуживании Однородный песчано-гравийный фильтрующий материал легко забивается, а обратная промывка, замена материала и уход за водными растениями требуют постоянных трудозатрат и затрат, что создает значительную нагрузку на долгосрочную эксплуатацию и техническое обслуживание;
3 Ограниченная эффективность очистки При высоких концентрациях сточных вод, образующихся в условиях высокоплотного разведения, способность к глубокой денитрификации и дефосфоризации недостаточна; наблюдаются значительные сезонные колебания, а после увядания растений зимой эффективность очистки заметно снижается;
4 Приоритет строительства над эксплуатацией и обслуживанием После ввода в эксплуатацию некоторым объектам не хватает рекомендаций по эксплуатации и обслуживанию, в результате чего они в конечном итоге простаивают и приходят в запустение, превращаясь в «демонстрационные проекты». Эти проблемы не связаны с ошибками в концепции модели, а обусловлены тем, что технологии первого поколения уже не соответствуют новым требованиям развития отрасли. Ключ к решению проблемы всегда заключается не в полном отрицании, а в целенаправленной модернизации.

2. MABR + 3 резервуара и 2 дамбы: небольшая модернизация, значительное улучшение. MABR — это высокоэффективная технология биологической очистки нового поколения. Ее основой служит воздухопроницаемая полая волокнистая мембрана, через которую воздух диффундирует изнутри наружу, а кислород напрямую поступает к биологической пленке на поверхности мембраны, образуя уникальную структуру с анизотропным переносом вещества: биологическая пленка естественным образом дифференцируется изнутри наружу на аэробный, анаэробный и оксигенный слои, реакции нитрификации и денитрификации происходят синхронно, разложение органических веществ и глубокая денитрификация осуществляются в одном блоке, коэффициент использования кислорода значительно превосходит показатели традиционной барботажной аэрации, энергопотребление ниже, а занимаемая площадь меньше. Внедрение технологии MABR в традиционную систему «три бассейна и две плотины» не предполагает сноса существующих сооружений и строительства новых, а заключается во встраивании мембранных модулей MABR в существующие аэрационные бассейны. Модульная модернизация позволяет усилить технологический процесс, что идеально соответствует принципу «минимальной реконструкции и легкой модернизации».
Полный цикл усовершенствованного технологического процесса: сточные воды из рыбоводческих хозяйств, собранные с помощью экологических каналов, последовательно проходят через:
Станция № 1 Осадочный резервуар: осаждение крупных частиц остатков корма и фекалий, снижение нагрузки на последующие этапы очистки;
Станция № 2 Первая фильтрующая плотина: многослойный композитный фильтрующий материал задерживает взвешенные вещества, а прикреплённые микроорганизмы обеспечивают предварительное разложение загрязняющих веществ;
Станция № 3 Усиленный аэрационный бассейн MABR (основной усовершенствованный блок) Биопленка MABR эффективно разлагает ХПК и аммиачный азот, одновременно обеспечивая денитрификацию, что значительно повышает коэффициент удаления общего азота, обеспечивает устойчивость к высоким нагрузкам и не зависит от низких температур в холодное время года;

4-я станция Вторая фильтрующая плотина: дополнительное удержание отслоившейся биологической пленки и мелких взвешенных частиц; 5-я станция Экологический очистной бассейн: благодаря совместному действию местных водных растений и автохтонных микроорганизмов происходит глубокое поглощение азота и фосфора; после экологической доочистки сточные воды сбрасываются в соответствии с нормами или возвращаются в круговорот.

Три-четыре ключевых преимущества, направленных на устранение проблем отрасли. По сравнению с традиционной версией 1.0, усовершенствованная система MABR с тремя резервуарами и двумя дамбами при минимальных затратах на модернизацию решает наиболее важные проблемы, связанные с эффективностью и эксплуатацией:
1 Прорыв в эффективности: глубокая денитрификация, стабильное соблюдение нормативных требований. Традиционные технологии полагаются на водные растения и естественные микроорганизмы, что ограничивает их способность к денитрификации и удалению фосфора. Мембраны MABR обеспечивают одновременную нитрификацию и денитрификацию, что значительно повышает степень удаления общего азота и позволяет без проблем обрабатывать сточные воды с высокой концентрацией, характерные для высокоплотного рыбоводства; даже при низких зимних температурах и увядании растений биологическая пленка сохраняет стабильную активность, благодаря чему качество отходящих вод в течение всего года колеблется незначительно, что позволяет действительно обеспечить «соответствие нормам в любое время года».
2 Снижение нагрузки на эксплуатацию и техническое обслуживание: уменьшение засоров, сокращение трудозатрат Значительно снижается частота обратной промывки и замены фильтрующего материала, а также затраты на рабочую силу. Благодаря минимальным требованиям к эксплуатации и техническому обслуживанию обычные рыбоводы могут освоить систему после краткого инструктажа, что позволяет с технической точки зрения решить хроническую проблему отрасли — «уделять больше внимания строительству, чем эксплуатации и техническому обслуживанию».
3 Эффективное использование пространства: оптимизация имеющихся ресурсов, экономия земельных ресурсов Не требуется масштабное изъятие новых земельных участков; вместо этого в полной мере используются существующие пруды и каналы для модернизации. Благодаря технологии MABR повышается эффективность очистки на единицу объема, что позволяет увеличить очистную способность в ограниченном пространстве и точно решить проблему нехватки земельных ресурсов в районах с плотной концентрацией рыбоводческих хозяйств.
4 Контролируемые затраты: минимальная модернизация, высокая рентабельность Сохраняя существующие земляные пруды и дамбы, добавляются только основные компоненты системы MABR. Объем работ по модернизации невелик, а срок реализации — короткий, что позволяет значительно сократить инвестиции по сравнению со строительством новых очистных сооружений высокого стандарта. В то же время низкое энергопотребление при эксплуатации и низкие затраты на техническое обслуживание позволяют мелким и средним рыбоводам «позволить себе построить, использовать и эффективно управлять», сохраняя доступность системы «три пруда и две дамбы» для широких слоев населения.

Речь идет не только о технической модернизации, но и о совершенствовании концепции управления водными ресурсами. Научный сотрудник Ся Цзюнь ранее отмечал, что управление водными ресурсами в аквакультуре должно перейти от простого «достижения нормативов на выходе» к системному управлению, основанному на «комплексном подходе к трем аспектам воды»: водным ресурсам, водной среде и водной экосистеме. Усовершенствованная система «три пруда и две плотины» (MABR) является воплощением этой концепции: она не только сохраняет природные свойства экологической технологии, позволяя сточным водам из рыбоводческих хозяйств влиться в водный экоцикл, но и усиливает способность контроля загрязнения с помощью биотехнологий, обеспечивая качество водной среды; очищенные сточные воды могут повторно использоваться, повышая эффективность использования водных ресурсов. Она также предлагает оптимальное решение для поэтапного и дифференцированного очищения: Модернизация существующих систем. Существующие традиционные системы «три пруда и две плотины» можно быстро модернизировать с помощью модулей MABR, решая проблему соответствия нормам с минимальными затратами; Строительство с учетом будущих потребностей. При строительстве новых групп прудов можно сразу применять усовершенствованную технологию, чтобы с самого начала удовлетворить высокие требования к сбросу сточных вод; Конфигурация по потребностям. Как для мелких и средних фермеров, так и для крупных рыбоводческих хозяйств можно подбирать конфигурацию в соответствии с потребностями, что позволяет по-настоящему реализовать принцип «учет местных условий и дифференцированный подход». От всеобщего распространения версии 1.0 до повышения эффективности усовершенствованной версии — эволюция модели «три пруда и две дамбы» является ярким примером «зелёного» преобразования рыбоводства в Китае: не стремясь к «высокотехнологичным» решениям, оторванным от реальности отрасли, и не прибегая к универсальным мерам по сносу и перестройке, а опираясь на практику отрасли и используя небольшие технологические инновации для решения реальных проблем. Слияние технологии MABR с экологическими методами позволило этой классической модели обрести новую жизнь: она позволяет не только соблюдать экологические нормы, но и защитить средства к существованию рыбоводов, проложив практичный и реалистичный путь к экологически устойчивому и высококачественному развитию рыбного хозяйства.