pdf35

Ribogospod. nauka Ukr., 2022; 1(59): 45-60
DOI: https://doi.org/10.15407/fsu2022.01.045
УДК 639.3.06:577

Використання глюкози (С6P12O6) для стимуляції процесів гетероторофної нітрифікації у біофільтрах установок замкнутого водозабезпечення

Д. Ю. Шарило, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. , Національний університет біоресурсів і природокористування України, м. Київ
В. О. Коваленко, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. , Національний університет біоресурсів і природокористування України, м. Київ

Мета. Дослідити можливість застосування глюкози (С6Н12О6) для стимуляції процесів гетеротрофної нітрифікації у біофільтрах та зниження вмісту амонійного азоту у воді установок замкнутого водозабезпечення (УЗВ).

Методика. Об’єктом досліджень були процеси очищення води у біофільтрах замкнутих систем аквакультури від шкідливих для риб азотних сполук. Предмет досліджень — швидкість гетеротрофної нітрифікації за використання глюкози у якості джерела органічного вуглецю для прискорення процесів нітрифікації за умов критичного вмісту амонійного азоту у технологічній воді. Дослідження проводили у чотирьох експериментальних УЗВ лабораторії рибництва кафедри аквакультури НУБіП України. В ході експерименту штучно підвищували рівні концентрації аміак-амонію у воді аквасистем до 2 мг/дм3, шляхом внесення розчину хлориду амонію, а також додавали 10% розчин глюкози у пропорціях 1, 5 та 10 см3 на 100 дм3 технологічної води. Вміст азотних сполук у воді визначали за допомогою тест-системи PteroTest (NО2-, NH3/NH4+). Оцінку результативності біофільтрації за різних варіантів експерименту проводили за часом перетворення NH3/NH4+ у ході процесу нітрифікації та фізичним станом мальків стерляді (Acipenser ruthenus) як тест-об’єкта.

Результати. Доведено ефективність використання розчину глюкози, як біологічно активної речовини для стимуляції процесів нітрифікації аміак-амонію бактеріями біофільтру УЗВ. Швидкість зниження концентрації NH3-/NH4+ до прийнятного рівня (нижче 0,1 мг/дм3) у дослідних системах із внесенням 5 і 10 см3глюкози на 100 дм3води становила 5 годин проти 7 годин у контрольному варіанті та у дослідній системі із внесенням 1 см3глюкози на 100 дм3води.

Наукова новизна. Вперше проведено дослідження використання глюкози для пришвидшення процесів нітрифікації у біофільтрах замкнутих систем аквакультури за умов критичного вмісту у воді аміак-амонію.

Практична значимість. Запропонований метод стимуляції гетеротрофної нітрифікації дозволяє вирішити низку проблем, пов’язаних із різким підвищенням вмісту NH3/NH4+ у технологічній воді. Використання цього методу дозволить знизити рівень небезпеки загибелі культивованих гідробіонтів через різке підвищення концентрації аміак-амонію у воді протягом періоду встановлення біологічної рівноваги чи в аварійних ситуаціях. Водночас слід враховувати, що гетеротрофні бактерії ростуть значно швидше, ніж нітрифікатори, і можуть переважати останніх у конкурентній боротьбі за площу субстрату у біофільтрах, тому використання даного методу доцільне протягом короткого часу, за необхідності звільнення технологічної води від надлишкового аміак-амонію.

Ключові слова: УЗВ, біофільтр, глюкоза, гетеротрофна нітрифікація, стерлядь.

ЛІТЕРАТУРА

  1. Timmons M. B., Ebeling J. M. Recirculating Aquaculture. USA: Cayuga Aqua Ventures, 2006. 975 p.
  2. Design and operation of nitrifying trickling filters in recirculating aquaculture: A review / Eding E. H. et al. // Aquac. Eng. 2006. Vol. 34. Р. 234—260. doi:10.1016/j.aquaeng.2005.09.007.
  3. Hagopian D. S., Riley J. G. A closer look at the bacteriology of nitrification // Aquac. Eng. 1998. Vol. 18. Р. 223—244. doi:10.1016/S0144-8609(98)00032-6.
  4. Проскуренко И. В. Замкнутые рыбоводные установки. Москва : ВНИРО, 2003. 152 с.
  5. Inhibition of nitrification of ammonia and nitrous acid / Anthonisen A. C. et al. // J Water Pollut. Control Fed. 1976. Vol. 48 (5). Р. 835—852.
  6. Lawson T. B. Fundamentals of Aquacultural Engineering. N.Y. : Chapman & Hall, 1995. 355 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-7047-9 
  7. Heterotrophic nitrification among denitrifiers / Castignetti D. et al. // Appl. Environ. Microbiol. 1984. Vol. 47. P. 620—623. https://doi.org/10.1128/aem.47.4.620-623.1984 
  8. Нагорный Р. К., Самсонова А. С. Регенерация абсорбционного раствора, содержащего триэтиламин, с использованием штамма Rhodococcus qingshengii БИМ В-823Д // Микробные биотехнологии: фундаментальные и прикладные аспекты : ІХ Междунар. науч. конф. : тезисы докл. Минск : Институт микробиологии НАН Беларуси, 2003. С. 183—185.
  9. Nijhof M. Bacterial stratification and hydraulic loading effects in a plug-flow model for nitrifying trickling filters applied in recirculating fish culture systems // Aquaculture. 1995. Vol. 134. Р. 49—64. doi:10.1016/0044-8486(95)00030-6.
  10. Kamstra A., van der Heul J., Nijhof M. Performance and optimisation of trickling filters on eel farms // Aquac. Eng. 1998. Vol. 17. Р. 175—192. doi:10.1016/S0144-8609(98)00014-4.
  11. Greiner A. D., Timmons M. B. Evaluation of the nitrification rates of microbead and trickling filters in an intensive recirculating tilapia production facility // Aquac. Eng. 1998. Vol. 18. Р. 189—200. doi:10.1016/S0144-8609(98)00030-2.
  12. Van Rijn J., Rivera G. Aerobic and anaerobic biofiltration in an aquaculture unit-Nitrite accumulation as a result of nitrification and denitrification // Aquac. Eng. 1990. Vol. 9. Р. 217—234. doi:10.1016/0144-8609(90)90017-T.
  13. Watten B. J., Sibrell P. L. Comparative performance of fixed-film biological filters: Application of reactor theory // Aquac. Eng. 2006. Vol. 34. Р. 198—213. doi:10.1016/j.aquaeng.2005.03.006.
  14. Use of low frequency and density ultrasound to stimulate partial nitrification and simultaneous nitrification and denitrification / Min Zheng et al. // Bioresource Technology. 2013. Vol. 146. P. 537—542. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2013.07.044.
  15. Pedersen L. F., Pedersen P. B. Hydrogen peroxide application to a commercial recirculating aquaculture system // Aquacultural Engineering. 2012. Vol. 46. Р. 40—46. DOI: 10.1016/j.aquaeng.2011.11.001.
  16. Моніторинг і методи вимірювання параметрів навколишнього середовища: навч. посібник / Ісаєнко В. М. та ін. Київ : НАУ-друк, 2009. 312 с.
  17. Правдин И. Ф. Руководство по изучению рыб. Москва : Главполиграфпром, 1966. 375 с.
  18. Чакчир Б. А., Алексеева Г. М. Фотометрические методы анализа : методические указания. Санкт-Петербург : СПХФА, 2002. 44 с.
  19. Чебанов М. С., Галич Е. В. Ру­ко­водство по искусственному воспроизводству осетровых рыб. Анкара : ФАО, 2011. 297 с. (Технические доклады ФАО по рыбному хозяйству в аквакультуре ; № 558).

REFERENCE