В последние годы вопрос экологичности и устойчивости рециркуляционных аквакультурных систем (УЗВ) приобретает особую актуальность. Особенно это касается очистки сточных вод, образующихся в процессе интенсивного выращивания рыбы. Один из главных вызовов — эффективное удаление азотсодержащих соединений, таких как аммоний и нитрит, которые могут быть токсичны как для гидробионтов, так и для окружающей среды при сбросе. Однако новое исследование микробиологов и аквабиотехнологов из Нидерландов и Японии даёт надежду на более чистое и экономичное будущее.
Речь идёт о бактерии, относящейся к классу анаммокс (ANaerobic AMMonium OXidation), — Candidatus Scalindua. Эти микроорганизмы способны выполнять уникальную функцию: они окисляют аммоний до азота в бескислородной среде, используя нитрит в качестве акцептора электронов. Это позволяет избежать необходимости в традиционной двухступенчатой биологической очистке (нитрификация + денитрификация), требующей энергии, кислорода и добавления органического углерода.
В чём революция?
В естественной среде анаммокс-бактерии встречаются преимущественно в морских донных отложениях, где крайне низкий уровень кислорода. До недавнего времени считалось, что внедрение этих организмов в УЗВ невозможно из-за нестабильности среды и высокой чувствительности бактерий. Однако учёным удалось адаптировать Candidatus Scalindua к условиям рециркуляции, используя специализированные биореакторы с жёстким контролем температуры, pH и солёности.
Полевые испытания, проведённые в нескольких морских УЗВ в Японии, показали, что после периода акклиматизации (около 2 месяцев) бактерии начали эффективно удалять до 75% аммония и нитритов из сточной воды. Причём это происходило без дополнительного ввода кислорода и без затрат на дорогие источники органики, что позволило снизить операционные расходы на 30–40% по сравнению с традиционной схемой.
Технологическая реализация
Реакторная система основана на двухступенчатом анаэробном фильтре с зернистым носителем, который обеспечивает хорошую фиксацию микробиологических культур. Подача сточных вод осуществляется непрерывно, при этом система регулируется автоматически по уровню азотсодержащих веществ и по редокс-потенциалу. Это позволяет избежать резких скачков нагрузки и стабилизировать микробиологические процессы.
Важно отметить, что Candidatus Scalindua не конкурирует с полезной микрофлорой УЗВ, а напротив, дополняет её, обеспечивая более полную минерализацию органики и снижение загрязнения.
Перспективы и вызовы
Несмотря на положительные результаты, технология пока не получила широкого распространения. Причины — необходимость точного управления условиями среды, а также ограниченный доступ к культурам анаммокс-бактерий. Однако ведущие аквакультурные страны — Норвегия, Канада, Нидерланды — уже проявили интерес к масштабированию проекта.
Появление таких решений открывает дорогу к созданию “нулевого сброса” в УЗВ, где вода может использоваться практически бесконечно, а экологический след производства сводится к минимуму. Это особенно актуально для стран с жёсткими экологическими нормами и дефицитом пресной воды.
Источник: материалы WAS Conference, 2023