Аквапоника

Биофильтр

В системе аквапоники бактерии, ответственные за преобразование аммиака в нитраты, пригодные для использования в растениях, образуют биопленку на всех твердых поверхностях всей системы, которые находятся в постоянном контакте с водой. Подводные корни овощей вместе имеют большую площадь поверхности, на которой может скапливаться множество бактерий. Вместе с концентрацией аммиака и нитритов в воде площадь поверхности определяет скорость, с которой происходит нитрификация. Уход за этими бактериальными колониями важен, так как он регулирует полное усвоение аммиака и нитрита. Вот почему большинство систем аквапоники включают в себя биофильтрующий блок, который способствует росту этих микроорганизмов . Обычно после стабилизации системы уровни аммиака находятся в диапазоне от 0,25 до 0,50 ppm; уровни нитритов варьируются от 0,0 до 0,25 частей на миллион, а уровни нитратов — от 5 до 150 частей на миллион. Во время запуска системы могут наблюдаться всплески уровней аммиака (до 6,0 частей на миллион) и нитритов (до 15 частей на миллион), причем уровни нитратов достигают пика позже, на этапе запуска. В процессе нитрификации аммиак окисляется до нитрита, который выделяет ионы водорода в воду. Сверхурочная рН человека будет медленно падать, так что они могут использовать не- натрия основания , такие как гидроксид калия или гидроксид кальция , чтобы нейтрализовать воды рН , если недостаточные количества естественным образом присутствуют в воде , чтобы обеспечить буфер против подкисления. Кроме того, в дополнение к рыбным отходам, которые служат основным источником питательных веществ для растений, можно добавлять выбранные минералы или питательные вещества, такие как железо.

Хороший способ борьбы с накоплением твердых частиц в аквапонике — использование червей, которые разжижают твердое органическое вещество, чтобы оно могло использоваться растениями и / или другими животными в системе. Для метода выращивания только червей см. Vermiponics .

Как собрать аквапонную установку?

Для того чтобы собрать аквапонику, нужно несколько деталей. Постараемся вкратце описать пошаговую стратегию построения подобной системы.

Для начала нужно установить раму. Для ее монтажа понадобится стойка, пара корзин из металлических прутьев и два пластиковых контейнера. Контейнер для аквариума может иметь емкость, например, 50 л, а для растений – 25 л. Контейнеры устанавливают в корзины.

Главная задача – построить правильный трубопровод. Для начала понадобится небольшой циркуляционный насос, где-то на 400-600 л/ч, который будет создавать давление в аквариуме. После насоса установите шар-кран – он будет перекрывать трубу, идущую обратно в аквариум. Так вы сможете контролировать количество жидкости, поступающей в емкость для растений.
Также потребуется установка фиттингов  с внутренней и внешней резьбой. Проделайте отверстие в верхнем контейнере для растений на расстоянии 5 см от краев. Оно должно быть такого диаметра, чтобы туда плотно входил фиттинг с наружной резьбой. В фиттинг с внутренней резьбой установите фильтр из металлической сетки.  

Вставьте фиттинг с наружной резьбой в отверстие с внутренней части контейнера. Затем наденьте на резьбу резиновую прокладку. После этого вкрутите фиттинг с внутренней резьбой в фиттинг с наружной. К верхнему фиттингу присоедините переходник с 13 до 25 мм.
Сифон позволит медленно набирать воду в контейнер, а затем быстро ее сливать при необходимости. Для этого потребуется просверлить в нем отверстия не ниже, чем за 3 см от низа трубы.
Для задержки камней и кусков корней можно соорудить простой фильтр из трубы диаметром 100 мм. Проделайте в нем отверстия, чтобы внутрь попадала вода, а более крупные части оставались снаружи.
Обходная труба с шар-краном позволит контролировать расход воды для верхнего контейнера с растениями. При помощи крана вода из насоса сможет возвращаться прямо в аквариум – так она будет циркулировать с лучшей аэрацией

Последнее особенно важно для здоровья рыб.
Осталось налить воду, запустить рыб и проверить, работает ли система и нет ли течи. Верхний контейнер заполните: гидротоном, перлитом, лава-камнями или обычными речными камушками

После этого можно высаживать растения и запускать рыб. Для начали запустите мальков, они будут выделять аммиак, который необходим для работы системы.

Создатели установки рассчитывают приблизить тот день, когда у каждого дома будет своя установка по выращиванию салата и других полезных культур. Со временем подобные устройства станут такими же распространенными, как холодильники, кухонные плиты и умывальники.

Aqualibrium – это еще один пример инновационных технологий и «зеленого бизнеса», при ведении которого вы получаете экологически чистую пищу за минимальную стоимость.

Части аквапонической системы

Коммерческая система аквапоники. Электрический насос перемещает богатую питательными веществами воду из аквариума через фильтр твердых частиц, чтобы удалить частицы, которые растения выше не могут поглотить. Затем вода обеспечивает растения питательными веществами и очищается перед возвращением в аквариум ниже.

Аквапоника состоит из двух основных частей: аквакультуры для выращивания водных животных и гидропоники для выращивания растений. Водные стоки, возникающие в результате несъеденного корма или выращивания таких животных, как рыба, накапливаются в воде из-за замкнутой системы рециркуляции большинства систем аквакультуры. Обогащенная сточными водами вода в высоких концентрациях становится токсичной для водных животных, но она содержит питательные вещества, необходимые для роста растений. Несмотря на то, что системы аквапоники состоят в основном из этих двух частей, они обычно сгруппированы в несколько компонентов или подсистем, отвечающих за эффективное удаление твердых отходов, за добавление оснований для нейтрализации кислот или за поддержание оксигенации воды . Типичные компоненты включают:

• Разведение бака : резервуары для выращивания и кормления рыб ;
• Отстойник : установка для улавливания несъеденной пищи и отслоившихся биопленок , а также для осаждения мелких частиц;
• Биофильтр : место, где нитрификационные бактерии могут расти и превращать аммиак в нитраты , которые используются растениями;
• Подсистема гидропоники : часть системы, в которой растения выращивают за счет поглощения избыточных питательных веществ из воды;
• Отстойник : самая низкая точка в системе, откуда вода течет и из которой перекачивается обратно в резервуары для выращивания.

В зависимости от сложности и стоимости системы аквапоники, блоки для удаления твердых частиц, биофильтрации и / или подсистемы гидропоники могут быть объединены в одну установку или подсистему, что предотвращает попадание воды непосредственно из аквакультурной части системы в систему. часть гидропоники. При использовании гравия или песка в качестве поддерживающей среды для растений твердые частицы улавливаются, и среда имеет достаточную площадь поверхности для нитрификации с фиксированной пленкой. Способность сочетать биофильтрацию и гидропонику позволяет во многих случаях использовать аквапоническую систему, устраняя необходимость в дорогостоящем отдельном биофильтре.

Продукты и вещества выделительной сисемы организмов[править]

Один из простых способов сооружения аквапоники.

Основным продуктом микробиологического разложения отходов от жизнедеятельности рыб и иных представителей водной фауны является аммиак — \(NH_3\), выделяемый и растворяемый в воде, который — в свою очередь, при жизнедеятельности аэробных бактерий и также растворённого в воде кислорода — \(O_2\), окисляют аммиак и его газообразные производные — амины (четвертичные аммониевые соединения \(^+Cl^-\), алифатические \(CH_3-N< \), ароматические \(C_6H_5-N< \) и т. д.) с образованием нитритов (соли азотистой кислоты \(HNO_2\), как нитрит натрия — \(NaNO_2\)) и нитратов — «селитры» (соли азотной кислоты \(HNO_3\), как аммонийная селитра — \(NH_4NO_3\)). Это снижает химическую токсичность воды в жизнедеятельности животных и позволяет растениям удалить образующиеся соединения нитратов потреблением необходимых элементов для их жизнеобеспечения. Растения также могут поглощать аммиак непосредственно из воды, однако растворённые соли они усваивают гораздо охотнее и легче.

В данном случае используется процесс биоремедиации: колонии бактерий — населяемые субстрат и корневую систему растений в замкнутом цикле аквакультуры, очищают воду от токсичных веществ, a растения потребляют растворённые в воде соли, газы и химические элементы — нитраты, азот — \(N\), фосфор — \(P\), углекислый газ — \(CO_2\) и в некоторой степени обогащают кислородом (\(O_2\)) воду, которая также возвращается животным в очищенном виде.

Прекрасным удобрением для выращиваемых растений служит и детрит, — твердые отходы жизнедеятельности живых организмов экосистемы в аквапонике.

Часть зелени — в виде отходов, используется для скармливания рыбам, позволяя сэкономить и на покупке специализированных кормов для животных.

Где размещать подобную конструкцию

Приемлемым вариантом является подвальное помещение или теплица. Гидропонную установку можно расположить и в маленьком помещении без окон или во внутреннем дворе частного дома.

Если гидропонное оборудование будет размещаться вне помещения, следует уделить внимание контролю испарения воды и обеспечить защиту конструкции от ветра. Монтаж гидропоники установки на улице производить допускается лишь в исключительных случаях.
Понадобится регулярно следить за тем, чтобы аэропонная установка не переохлаждалась

Если будут даже несущественные изменения температуры воздуха, то конструкцию нужно будет заносить домой

Монтаж гидропоники установки на улице производить допускается лишь в исключительных случаях.
Понадобится регулярно следить за тем, чтобы аэропонная установка не переохлаждалась. Если будут даже несущественные изменения температуры воздуха, то конструкцию нужно будет заносить домой.

Если планируется сделать гидропонную установку и расположить ее в доме, понадобится позаботиться об установке оборудования для дополнительного освещения

В процессе выбора подходящего места стоит учитывать и личные предпочтения — важно иметь постоянный доступ к конструкции

Снежинки из КЛЕЯ и НИТОК

Этимология[править]

Наименования процесса промышленного сельскохозяйственного и фермерского производства произошло в слиянии двух направлений жизнедеятельности человеческого сообщества — гидропоники и аква-био-системного направления: от соединения двух составляющих в сложносоставной термин «аквапоника», в котором за научную основу именований взяты слова греческого и древней латыни — лат. aqua, что можно сопоставить с русским синонимным словом — вода, которое восходит к праиндоевропейским корневым словам с основой «*akwa-» (в древности лат. aquarium использовалось в значении «водопой») + др.-греч. πόνος — работа.

История

Ксилография из китайского руководства по сельскому хозяйству XIII века «Книга о сельском хозяйстве Ван Чжэня» (王 禎 showing showing), изображающая рис, выращенный в системе плота-плота (架 田, освещенный «обрамленный рис») в пруду

Аквапоника имеет древние корни, хотя есть некоторые споры о ее первом появлении:

• Ацтеки выращивали сельскохозяйственные острова, известные как чинампы, в системе, которую некоторые считают ранней формой аквапоники для сельскохозяйственного использования, когда растения выращивали на стационарных (или иногда передвижных) островах на мелководье озер, а отходы вывозились из каналов Чинампа и окружающих городов. использовались для ручного орошения растений.
• Южный Китай и вся Юго-Восточная Азия, где рис выращивался и выращивался на рисовых полях в сочетании с рыбой, приводятся как примеры ранних систем аквапоники, хотя технология была принесена китайскими поселенцами, которые мигрировали из Юньнани около 5 года нашей эры. Эти поликультурной системы земледелия существовали во многих дальневосточных странах и рыбин , такие как восточные гольца (泥鳅,ドジョウ), болотного угря (黄鳝,田鰻), карп (鯉魚,コイ) и карасей (鯽魚), а также пруд улитки (田螺) в рисовых полях.
• В китайском сельскохозяйственном руководстве 13 века «Книга о земледелии» Ван Чжэня (王 禎 農 書) описывались плавающие деревянные плоты, которые были завалены грязью и грязью и использовались для выращивания риса , дикого риса и кормов. Такие плавающие сеялки использовались в регионах, составляющих современные провинции Цзянсу , Чжэцзян и Фуцзянь . Эти плавающие цветочные горшки известны либо как jiatian (架田) или Фэнтяньская (葑田), который переводит к «обрамленной риса — сырца» и « Brassica риса — сырца», соответственно. Сельскохозяйственные работы также ссылаются на более ранние китайские тексты, которые указывают на то, что выращивание риса на плавучих плотах использовалось еще в периоды династии Тан (6 век) и династии Северная Сун (8 век) в истории Китая.

Плавучие системы аквапоники на поликультурных рыбоводных прудах были установлены в Китае в последние годы в больших масштабах. Они используются для выращивания риса, пшеницы, лилии канны и других культур, при этом площадь некоторых установок превышает 2,5 акра (10 000 м 2 ).

Схема системы коммерческой аквапоники Университета Виргинских островов, рассчитанной на производство 5 тонн тилапии в год.

Развитие современной аквапоники часто связывают с различными работами Института Новой Алхимии и работами доктора Марка МакМёртри и др. в Университете штата Северная Каролина , который разработал «Интегрированную систему аквакультуры» (iAVs), основанную на сочетании аквакультуры и грядок на основе песка. Вдохновленные успехами Нового института алхимии и iAV Макмертри, другие институты вскоре последовали его примеру. Начиная с 1979 года доктор Джеймс Ракоци и его коллеги из Университета Виргинских островов исследовали и разработали использование глубоководных гидропонных грядок в крупномасштабной системе аквапоники. Другие институты сосредоточили свои исследования на системах «приливов и отливов» (также известных как «наводнения и отливы»), которые частично основывались на оригинальных идеях, разработанных в Университете штата Северная Каролина , но в которых использовались грубые среды (такие как гравий или керамзит) заменили песок, в то время как колоколообразные сифоны позволили цикл орошения при приливе и отливе, такие системы также известны как «Системы Сперанео», потому что они основаны на идеях, разработанных в 1990-х годах Томом и Полой Сперанео, владельцами аквапонической фермы в Миссури.

Первое исследование в области аквапоники в Канаде было небольшой системой, добавленной к существующим исследованиям в области аквакультуры на исследовательской станции в Летбридже , Альберта . В 90-х годах в Канаде наблюдался рост установок для аквапоники, в основном это были коммерческие установки, выращивающие такие ценные культуры, как форель и салат. Установка, основанная на глубоководной системе, разработанной в Университете Виргинских островов, была построена в теплице в Бруксе, Альберта, где доктор Ник Савидов и его коллеги исследовали аквапонику на фоне науки о растениях. Команда сделала выводы о быстром росте корней в системах аквапоники и о закрытии контура твердых отходов и обнаружила, что благодаря определенным преимуществам системы по сравнению с традиционной аквакультурой, система может хорошо работать при низком уровне pH, который предпочитают растения. но не рыбу.

Аквапоника в домашних условиях

Условия частного дома очень хорошо подходят для изготовления собственной аквапонической фермы. Помещением для неё могут быть, например, утеплённая веранда или отапливаемая хозяйственная постройка.

В самом начале нужно определить, каких рыб можно содержать для системы аквапоники. Если ёмкость позволяет, то это могут быть небольшие особи карпов. Существует опыт разведения и некоторых видов осетровых.

Необходимо иметь две ёмкости: для рыб и для выращивания растений. Хорошо для этих целей подходит так называемый еврокуб.

Это пластмассовый контейнер кубической формы ёмкостью 1000 литров, установленный в металлическую решётку. Разрезав контейнер пополам, можно получить две ёмкости высотой 55 сантиметров, шириной 50 сантиметров и длиной 60 см. Металлическую решётку необходимо тоже разрезать, пластмассовые ванны установить рядом в полученные каркасы.

Питомник для рыб устраивается по принципу аквариума. На дно можно насыпать щебень или гравий и положить несколько керамических трубок для размножения биологически активных микроорганизмов.

Принцип устройства

Внизу резервуара делается отверстие под соединительную муфту, к которой затем крепится подающая помпа со шлангом.

Выходное отверстие должно быть типа душевой лейки для обеспечения аэрации. Водяной насос подбирается из расчёта его производительности 1000 литров в час и высоты подачи воды не менее 1 метра. Такие помпы с встроенным фильтром механической очистки имеются в продаже.

В ёмкости для растений прорезается два отверстия: одно сверху (для подачи воды) и одно в дне резервуара (для слива воды обратно в аквариум). Подающий шланг может подходить и сверху, а для слива воды желательно соорудить сифон.

Его можно сделать из пластиковых труб. На более тонкую трубу, присоединённую к шлангу обратной подачи, надевается более толстая труба, играющая роль сифона. Вся эта конструкция заключается в отрезок широкой канализационной трубы со множеством отверстий, и служит препятствием частичкам твёрдого наполнителя резервуара для растительности. В качестве такого наполнителя тоже можно использовать гравий.

Принцип действия прост: вода постепенно поднимается до уровня крышки сифона, затем в течение 1-2 минут через тонкую трубку по обратной линии сливается в рыбий питомник. Фитоёмкость снова постепенно наполняется водой.

Вверху данной ёмкости устанавливаются кассеты с рассадой. Основанием для них может быть толстая фанера с вырезанными отверстиями под обыкновенные пластиковые стаканчики. В донышке этих стаканов делается несколько дырочек для развития корневой системы растений. Уровень воды в резервуаре должен быть немного ниже крайней нижней точки стаканчиков. В процессе роста рассады её корни постепенно опускаются в воду, из которой растительность получает все необходимые вещества для своего развития.

Нельзя забывать и об освещении растений. Для этого подойдёт светодиодная фитолампа, которую можно без проблем купить в магазине.

В такой небольшой акваферме можно круглый год выращивать, например, клубнику, небольшие помидоры, салат, лук и даже цветную капусту.

Азотный цикл жизнедеятельности рыб

Как вы видите, в процессе своей жизнедеятельности рыбы выделяют в воду большое количество аммиака. Аммиак опасен для рыб, но бактерии, которые селятся в субстрате (керамзит, гравий и т.д.), перерабатывают аммиак в менее опасный нитрит, а нитриты бактерии перерабатывают в нитрат. Нитрат в свою очередь потребляется растениями, обеспечивая рыбам чистую воду. Вот такой симбиоз получается. И вам теперь не надо будет вносить различные химикаты, а нужно просто периодически кормить рыбу.

Если у вас на дачном участке уже построена гидропонная система, то вам всего, лишь нужно увеличить объем резервуара и запустить рыб. С другой стороны, если у вас есть небольшой пруд на участке, то вам достаточно вместо внешнего фильтра использовать фитофильтр т.е. данную систему аквапоники и получать двойную пользу (чистую воду для рыб и хороший урожай овощей).

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 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 в восточном регионе. Работа Доктора Самала сформировала новый вид 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 (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 , 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 .

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.

Краткая характеристика аквапоники:

Аквапоника – комбинированный метод выращивания рыб и растений совместно в рециркуляционной экосистеме с использованием природных бактериальных циклов для преобразования рыбных отходов в питательные вещества для растений. Это экологически чистый метод, который использует лучшие атрибуты аквакультуры и гидропоники без необходимости добавлять химические удобрения, выбрасывать воду или фильтрат.

Аквапонику можно назвать сочетанием двух других методов выращивания: гидропоники и аквакультур. Аквакультура должна быть обеспечена постоянным удалением отходов, не допуская достижения токсичного для рыб уровня. Гидропоника требует постоянного пополнения и ручной балансировки химических веществ.

Аквапоника – это система, где растения и рыбы выращиваются вместе в симбиозе. Продукты жизнедеятельности рыб обеспечивают питанием растения, а растения, в свою очередь фильтруют воду, которая возвращается к рыбам.

Аквапоника – это экологическая система, созданная искусственным путем, но на основе природных процессов. Ее ключевыми элементами являются:

– водная фауна (рыбы, моллюски и пр.);

– водная флора (водоросли);

– природные микроорганизмы (бактерии).

Такие природные процессы необходимы для качественного выращивания рыб, т.к. последние в циклах своей жизнедеятельности синтезируют различные соединения азота, кальция, фосфора, а также углекислый газ. Чрезмерное количество подобных веществ в небольшом замкнутом пространстве (независимо от того, бассейн ли это для производства культуры или комнатный аквариум) делает природную среду опасной, отравляющей для всех живых организмом, что и представляет главную проблему рыбной промышленности. Однако все эти вещества крайне необходимы для роста растений, что и обеспечивает суть методики: в аквапонике все продукты жизнедеятельности рыб утилизируются микроорганизмами и флорой, в итоге подводные животные получают качественный растительный корм и чистую, отфильтрованную воду.