pdf35

Ribogospod. nauka Ukr., 2025; 3(73): 89-110
DOI: https://doi.org/10.61976/fsu2025.03.089
UDC 639.3.06

Сучасні підходи до очищення води в рециркуляційних аквакультурних системах (огляд)

О. В. Охріменко, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. , ORCID ID 0000-0001-9867-0595, Національний університет біоресурсів і природокористування України, м. Київ
І. С. Кононенко, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. , ORCID ID 0000-0003-3906-3650, Національний університет біоресурсів і природокористування України, м. Київ

Мета. Провести комплексний аналіз наукової літератури для узагальнення даних про інноваційні підходи до очищення води в рециркуляційних аквакультурних системах (РАС; RAS). Розглянути методи контролю якості водного середовища, сучасні системи моніторингу параметрів води, а також передові технології її очищення та підготовки, які сприяють підвищенню ефективності функціонування таких систем.

Результати. Представлено огляд актуальних наукових публікацій, що стосуються сучасних підходів до очищення води в аквакультурі, які безпосередньо сприяють підвищенню ефективності виробництва товарної продукції в умовах рециркуляційних аквакультурних систем. Узагальнено інформацію з літературних джерел про найпоширеніші методи моніторингу та контролю якості водного середовища. Детально описані основні типи біофільтрів та розкрито принципи їх функціонування. Окрему увагу приділено інноваційним методам водопідготовки, зокрема електроокисненню та електрокоагуляції. Відзначено перспективність інтеграції новітніх екологічно безпечних рішень, орієнтованих на збереження природного середовища, у процеси водопідготовки для РАС.

Практична значимість. Цей огляд буде корисним для науковців, аспірантів, студентів, державних службовців та приватних підприємців, які спеціалізуються на вирощуванні товарної продукції аквакультури в умовах рециркуляційних аквакультурних систем.

Ключові слова: рециркуляційні аквакультурні системи, очищення води, біофільтрація, біореактори, електроокиснення, електрокоагуляція.

ЛІТЕРАТУРА

  1. Sustainable development goals (SDGs), climate change, and the development of aquaculture and fisheries industries / Abeysinghe K. et al. // Environmental Reviews. 2025. Vol. 33. P. 1—24. https://doi.org/10.1139/er-2024-0136.
  2. The state of world fisheries and aquaculture. Rome : FAO, 2016. 200 p.
  3. Building Blue Food Futures for People and the Planet // The Report of the Blue Food Assessment. 2021. https://doi.org/10.25740/rd224xj7484.
  4. Кононенко Р. Використання установки замкнутого водопостачання при інтенсифікації виробництва рибопродукції // Рибогосподарська наука України. 2013. № 2(24). С. 56—65. https://doi.org/10.15407/fsu2013.02.056.
  5. Ahmed N., Turchini G. Recirculating aquaculture systems (RAS): Environmental solution and climate change adaptation // Journal of Cleaner Production. 2021. Vol. 297. P. 1—14. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.126604.
  6. Anderson J., Smith R. Optimizing Production Yields in Controlled Environments: The Role of Recirulatory Aquaculture Systems // Sustainable Fisheries Journal. 2023. Vol. 22(1). P. 56—73.
  7. Balami S. Recirculation Aquaculture Systems: Components, Advantages, and Drawbacks // Tropical Agroecosystems. 2021. Vol. 2(2). P. 104—109. https://doi.org/10.26480/taec.02.2021.104.109  
  8. Biosecurity Measures in Recirculatory Aquaculture: Case Studies and Best Practices / Li C. et al. // Aquaculture Research. 2022. Vol. 30(4). P. 421—438.
  9. Гончарова О. В. Фізіолого-біохімічні параметри організму риб за умов удосконалення підрощення в рециркуляційних системах в умовах Півдня України // Водні біоресурси та аквакультура. 2024. № 1. С. 5—19. https://doi.org/10.32782/wba.2024.1.1.
  10. Mongirdas V., Zibiene G., Žibas A. Waste and its characterization in closed recirculating aquaculture systems — a review // Journal of Water Security. 2017. No. 3. https://doi.org/10.15544/jws.2017.002.
  11. Advancements in Water Conservation Through Recirculatory Aquaculture Systems / Martins A. et al. // Aquaculture Today. 2023. Vol. 45(2). P. 112—128.
  12. A review on recirculating aquaculture systems: challenges and opportunities for sustainable aquaculture / Aich N. et al. // Innovative Farming. 2020. Vol. 5(1). P. 17—24.
  13. Recent Developments in Recirculating Aquaculture Systems: A Review / Shruti G. et al. // Aquaculture Research. 2024. https://doi.org/10.1155/are/6096671.
  14. Tosun D. Recirculating Aquaculture Systems in Aquaculture. 2024. https://doi.org/10.26650/B/LS32LS24.2024.005.013.
  15. Bregnballe J. A guide to recirculation aquaculture — An introduction to the new environmentally friendly and highly productive closed fish farming systems. Rome : FAO and Eurofish International Organisation. 2022. https://doi.org/10.4060/cc2390en.
  16. Recirculatory aquaculture system (RAS) / Anurag S. et al. 2021. Vol. 1(5). P. 1—5.
  17. Аналіз гідротехнологічної складової індустріальних акваферм за замкнутого водопостачання / Гриневич Н. та ін. // Водні біоресурси та аквакультура. 2019. № 2. С. 59—76. https://doi.org/10.32851/wba.2019.2.5 
  18. Aspects on mechanical filtering in aquaculture systems / Andrei S. et al. // Annals of the University of Craiova-Agriculture, Montanology, Cadastre Series. 2016. Vol. 46(2). P. 296—305.
  19. Pumping effect on particle sizes in a recirculating aquaculture system / McMillan J. D. et al. // Aquacultural Engineering. 2003. Vol. 27(1). P. 53—59. https://doi.org/10.1016/S0144-8609(02)00038-9 
  20. Ni Q., Zhang Y. Suspended solids removal technology in recirculating aquaculture systems // Fishery Modernization. 2007. Vol. 34. P. 7—10.
  21. A review on the research status and development trend of equipment in water treatment processes of recirculating aquaculture systems / Xiao R. et al. // Reviews in Aquaculture. 2019. Vol. 11(3). P. 863—895. https://doi.org/10.1111/raq.12270 
  22. Murray F., Bostock J., Fletcher D. Review of recirculation aquaculture system technologies and their commercial application : Final report. [S. l.], 2014.
  23. Complete nitrification by Nitrospira bacteria / Daims H. et al. // Nature. 2015. Vol. 528. P. 504—509. https://doi.org/10.1038/nature16461 
  24. Relative abundance of Nitrotoga in a biofilter of a cold freshwater aquaculture plant appears to be stimulated by a slightly acidic pH-value / Hüpeden J. et al. // Appl. Environ. Microbiol. 2016. Vol. 82. P. 1838—1845. https://doi.org/10.1128/AEM.03163-15 
  25. Шарило Д. Ю., Коваленко В. О., Коваленко Б. Ю. Особливості використання біофільтрів з різними типами наповнювачів на етапі встановлення біологічної рівноваги в установках замкненого водопостачання // Наук. вісник НУБіП України. 2019. Вип. 10, № 2. С. 61—73. (Серія : «Технологія виробництва та переробки продукції тваринництва»). htps://doi.org/10.31548/animal2019.02.061.
  26. Impact of water quality on the bacterial populations and off-flavours in recirculating aquaculture systems / Auffret M. et al. // FEMS Microbiol. Ecol. 2013. Vol. 84. P. 235—247. https://doi.org/10.1111/1574-6941.12053 
  27. Opportunities and Challenges of Alternative Local Biofilter Media in Recirculating Aquaculture Systems / Wafula A. et al. // Journal of Aquatic and Terrestrial Ecosystems. 2023. Vol. 1(1). P. 73—81.
  28. Recent advances in application of moving bed bioreactors for wastewater treatment from recirculating aquaculture systems: A review / Shitu A. et al. // Aquaculture and Fisheries. 2021. Vol. 7. https://doi.org/10.1016/j.aaf.2021.04.006.
  29. Integrated multi-trophic aquaculture (IMTA): enhancing growth, production, immunological responses, and environmental management in aquaculture / Ghosh A. et al. // Aquaculture International. 2025. Vol. 33. https://doi.org/10.1007/s10499-025-02021-9.
  30. Biofloc Technology in Fish Farming / Vishal K. et al. 2025. P. 348—360.
  31. Integration of algae to improve nitrogenous waste management in recirculating aquaculture systems: A review / Ramli N. M. et al. // Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2020. Vol. 8. https://doi.org/10.3389/fbioe.2020.01004.
  32. Choi H. J., Lee A. H., Lee S. M. Comparison between a moving bed bioreactor and a fixed bed bioreactor for biological phosphate removal and denitrification // Water Science & Technology. 2012. Vol. 65(10). P. 1834—1838. https://doi.org/10.2166/wst.2012.847 
  33. Anurag S., Avdhesh K., Yogesh P. Biofloc technology: an emerging avenue in aquaculture. 2021. Vol. 1. P. 19—23.
  34. Biofloc technology as part of a sustainable aquaculture system: A review on the status and innovations for its expansion / McCusker S. et al. // Aquaculture, Fish and Fisheries. 2023. Vol. 3. https://doi.org/10.1002/aff2.108.
  35. Estimation of nitrifying and heterotrophic bacterial activity in biofilm formed on RAS biofilter carriers by respirometry / Qi W. et al. // Aquaculture. 2022. Vol. 561. 738730. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2022.738730.
  36. Electrochemical advanced oxidation processes: A review on their application to synthetic and real wastewaters / Moreira F. et al. // Applied Catalysis B: Environmental. 2016. 202. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.08.037.
  37. Jena A., Nanda A., Mohanty S. Treatment of Effluents in Refinery using UASB Reactors // International Journal of Engineering and Science Invention. 2025. Vol. 14. P. 83—87. https://doi.org/10.35629/6734-14058387.
  38. Performance assessment of a UASB reactor coupled with polymeric filter media for nutrient removal / Tiwari A. et al. // International Journal on Environmental Sciences. 2025. Vol. 16. P. 45—51. https://doi.org/10.53390/IJES.2025.16106.
  39. Raz Ben-Asher, Youri Gendel, Ori Lahav. Electrochemical applications in RAS : A review // Reviews in Aquaculture. 2023. Vol. 16(11). P. 1—20. https://doi.org/10.1111/raq.12822.
  40. Optimizing electrochemical methods for fish wastewater treatment in recirculating aquaculture systems / Еlif Yakamercan et al. // Journal of Water Process Engineering. 2024. Vol. 66. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2024.105891.
  41. Degradation of Chloramphenicol in Synthetic and Aquaculture Wastewater Using Electrooxidation / Romero-Soto I. et al. // Journal of Environment Quality. 2018. Vol. 47. https://doi.org/10.2134/jeq2017.12.0475.
  42. Ben-Asher R., Lahav O. Electrooxidation for simultaneous ammonia control and disinfection in seawater recirculating aquaculture systems // Aquacultural Engineering. 2016. Vol. 72. https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2016.05.002.
  43. Optimizing electrochemical methods for fish wastewater treatment in recirculating aquaculture systems / Yakamercan E. et al. // Journal of Water Process Engineering. 2024. Vol. 66. 105891. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2024.105891.
  44. Ni-Fe oxide-PEDOT modified anode coupled with BAF treating ammonia and nitrite in recirculating seawater of aquaculture system / Gao Y. et al. // Bioresource Technology. 2021. Vol. 342. 126048. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2021.126048.
  45. Nitrogen and phosphorus removal from synthetic aquaculture water through electrocoagulation. Ambiente e Agua - An Interdisciplinary / Visconcin K. et al. // Journal of Applied Science. 2024. Vol. 19. https://doi.org/10.4136/ambi-agua.2977.
  46. Water purification from metal ions in the presence of organic matter using electromagnetic radiation-assisted treatment / Hashim Dr. et al. // Journal of Cleaner Production. 2020. Vol. 280. P. 1—9. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.124427.
  47. Elazzouzi M., Haboubi K., Elyoubi M. Enhancement of electrocoagulation-flotation process for urban wastewater treatment using Al and Fe electrodes: techno-economic study // Materials Today : Proceed. 2019. Vol. 13. P. 549—555. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.04.012.
  48. Construction and application of an electrocoagulation and filtration linkage control system in a recirculating aquaculture system / Jianping Xu et al. // Journal of Water Process Engineering. 2021. Vol. 44. 102379. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2021.102379.
  49. Influence of Different Organic Loading Rates on the Stability and Operational Performance of a UASB Reactor Treating Industrial Slaughterhouse Effluent / Souza C. et al. // Revista de Gestão Social e Ambiental. 2025. Vol. 19. e012416. https://doi.org/ 10.24857/rgsa.v19n6-042.
  50. Sustainable valorization of slaughterhouse waste through anaerobic digestion: A circular economy perspective / Habchi S. et al. // Journal of Environmental Management. 2024. Vol. 366. P. 121920. https://doi.org/ 10.1016/j.jenvman.2024.121920.
  51. Casserly C., Erijman L. Molecular monitoring of microbial diversity in an UASB reactor // International Biodeterioration & Biodegradation. 2003. Vol. 52. P. 7—12. https://doi.org/ 10.1016/S0964-8305(02)00094-X.
  52. The cost and effectiveness of solids thickening technologies for treating backwash and recovering nutrients from intensive aquaculture systems / Sharrer M. et al. // Bioresource technology. 2010. Vol. 101. P. 6630—6641. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.03.101.
  53. Membrane biological reactor treatment of a saline backwash flow from a recirculating aquaculture system / Sharrer M. et al. // Aquacultural Engineering. 2007. Vol. 36. P. 159—176. https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2006.10.003.
  54. Mirzoyan N., Gross A. Use of UASB reactors for brackish aquaculture sludge digestion under different conditions // Water Research. 2013. Vol. 47(8). P. 2843—2850. https://doi.org/10.1016/j.watres.2013.02.050 
Головна2025№ 3/2025 (73)2025_03-089_110-Okhrimenko