Розробка електротехнічної системи УФ-дезінфекції води для рециркуляційних аквакультурних установок

А.О. Семенов; Н.В. Семенова

doi:10.31498/2225-6733.52.2025.351015

Автор(и)

А.О. Семенов Полтавський державний аграрний університет , Україна https://orcid.org/0000-0003-3184-6925
Н.В. Семенова Полтавський ливарно-механічний завод, м. Полтава, Україна https://orcid.org/0000-0003-4495-7712

DOI:

https://doi.org/10.31498/2225-6733.52.2025.351015

Ключові слова:

аквакультура, рециркуляційні системи, ультрафіолетове випромінювання, знезараження води, інактивація мікроорганізмів, електротехнічні системи

Анотація

Одним із ключових завдань функціонування установок замкненого водопостачання (УЗВ) для вирощування риби є забезпечення мікробіологічної безпеки води. Серед відомих методів дезінфекції найбільш поширеними є озонування та ультрафіолетове (УФ) випромінювання, а також їхні комбінації. Проте застосування озону супроводжується низкою обмежень: токсичністю для гідробіонтів, утворенням побічних продуктів та зниженням розчиненого кисню у воді, що знижує його придатність для УЗВ. У роботі представлено результати досліджень з розробки та впровадження електротехнічної системи ультрафіолетового знезараження води, яка працює за принципом проточного опромінення із попереднім фільтруванням. Як джерело бактерицидного випромінювання застосовано лампи низького тиску з максимумом на довжині хвилі 254 нм. Експериментальні дослідження на аквафермі з вирощування осетрових показали, що використання УФ-установки сумарною потужністю 850 Вт (10 ламп низького тиску) забезпечує стабільний бактерицидний потік на рівні 220 Вт/м² та ефективну інактивацію мікроорганізмів у системах об’ємом до 80 м³. Протягом усього періоду спостережень загальне мікробне число, загальні коліформи та E.coli не перевищували допустимих норм, а випадків бактеріальних та грибкових захворювань риби не було зафіксовано. Розроблена електротехнічна система знезараження води дозволяє підвищити надійність і біологічну безпеку функціонування УЗВ без використання озону, є енергоефективною та придатною для масштабування у промислових аквакультурних господарствах

Біографії авторів

А.О. Семенов , Полтавський державний аграрний університет

Кандидат фізико-математичних наук, доцент

Н.В. Семенова , Полтавський ливарно-механічний завод, м. Полтава

Начальник відділу маркетингу

Посилання

New developments in recirculating aquaculture systems in Europe: A perspective on environmental sustainability / C. I. M. Martins et al. Aquacultural Engineering. 2010. Vol. 43, No. 3. Pp. 83-93. DOI: https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2010.09.002.

Timmons M. B., Ebeling J. M. Recirculating Aquaculture. 2nd ed. Ithaca, NY: Cayuga Aqua Ventures, 2013. 948 p.

Summerfelt S. T. Ozonation and UV irradiation – an introduction and examples of current applications. Aquacultural Engineering. 2003. Vol. 28, no. 1-2. Pp. 21-36. DOI: https://doi.org/10.1016/S0144-8609(02)00069-9.

Escherichia coli survival in waters: Temperature dependence / R. A. Blaustein et al. Water Research. 2013. Vol. 47, iss. 2. Pp. 569-578. DOI: https://doi.org/10.1016/j.watres.2012.10.027.

Cabello F. C. Heavy use of prophylactic antibiotics in aquaculture: A growing problem for human and animal health and for the environment. Environmental Microbiology. 2006. Vol. 8, no. 7. Pp. 1137-1144. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1462-2920.2006.01054.x.

August G. A., Graham G. A. Ozone applications in recirculating aquaculture systems. Ozone: Science and Engineering. 2011. Vol. 33, no. 5. Pp. 345-367. DOI: https://doi.org/10.1080/01919512.2011.604595.

The scientific foundations of ultraviolet radiation usage: effects, sources, and applications in water disinfection. Monograph / Yeleussinov B., Sakhno T., Semenov A., Popov S. Kyzylorda, 2024. 204 p.

Chen S., Ling J., Blancheton J.-P. Nitrification kinetics of biofilm as affected by water quality factors. Aquacultural Engineering. 2006. Vol. 34(3). Pp. 179-197. DOI: https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2005.09.004.

Mamane-Gravetz H., Linden K. G. Impact of particle aggregated microbes on UV disinfection. Aquatic Microbial Ecology. 2004. Vol. 36. Pp. 131-138. DOI: https://doi.org/10.3354/ame036131.

Hijnen W. A. M., Beerendonk E. F., Medema G. J. Inactivation credit of UV radiation for viruses, bacteria and protozoan (oo) cysts in water: A review. Water Research. 2006. Vol. 40, no 1. Pp. 3-22. DOI: https://doi.org/10.1016/j.watres.2005.10.030.

Assessment of the danger of using ultraviolet lamps in electrical systems / A. Semenov et al. Przegląd Elektrotechniczny. 2024. R. 100, no. 2. Pp. 152-155. DOI: https://doi.org/10.15199/48.2024.02.31.

Semenov A., Sakhno T., Barashkov N. Method of ultraviolet disinfection of water when growing fish in recirculating systems. ACS Fall 2023 Harnessing the Power of Data, San Francisco, CA & Hybrid, 13-17 August 2023. Abstract No. 3902516.

Combined method of UV treatment and ozonation during water disinfection in swimming / А. Semenov et al. Proceedings of the 15th International Conference Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment, Kyiv, Ukraine, 17-19 November 2021. Pp. 1-5. DOI: https://doi.org/10.3997/2214-4609.20215K2095.

Insight into bacterial population in aquaculture systems and its implication / J. P. Blancheton et al. Aquacultural Engineering. 2013. Vol. 53. Pp. 30-39. DOI: https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2012.11.009.

The effects of moderate ozonation or high intensity UV-irradiation on the microbial environment in RAS for marine larvae / K. J. K. Attramadal et al. Aquaculture. 2012. Vol. 330-333. Pp. 121-129. DOI: https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2011.11.042.

Semenov A. A., Sakhno T. V. Disinfection of swimming pool water by UV irradiation and ozonation. Journal of Water Chemistry and Technology. 2021. Vol. 43, no. 6. Pp. 491-496. DOI: https://doi.org/10.3103/S1063455X21060084.

Gräslund S., Bengtsson B.-E. Chemicals and biological products used in Southeast Asian shrimp farming, and their potential impact on the environment – a review. Science of the Total Environment. 2001. Vol. 280, no. 1-3. Pp. 93-131. DOI: https://doi.org/10.1016/S0048-9697(01)00818-X.

Closed circulatory system for mariculture using ozone / Kobayashi T., Yotsumoto H., Ozawa T., Kawahara H. Ozone Science and Engineering. 1993. Vol. 15. Pp. 311-330. DOI: https://doi.org/10.1080/01919519308552492.

Семенов А. О., Кожушко Г. М., Сахно Т. В. Знезараження води комбінованими методами – УФ-випромінювання в поєднанні з іншими технологіями. Технологический аудит и резервы производства. 2016. № 3/3 (29). С. 67-71.

Bolton J. R., Cotton C. A. The Ultraviolet Disinfection Handbook. Denver, CO: American Water Works Association (AWWA), 2008. 149 p.

Inactivation of bacteria using ultraviolet irradiation in a recirculating salmonid culture system / M. J. Sharrer et al. Aquacultural Engineering. 2005. Vol. 33. Pp. 135-149. DOI: https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2004.12.001.

Wedemeyer G. Physiology of Fish in Intensive Culture Systems. 1 ed. Springer, 1996. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4615-6011-1.

Runia W.T. A review of possibilities for disinfection of recirculation water from soilless culture. Acta Horticulturae. 1995. Vol. 382. Pp. 221-229. DOI: https://doi.org/10.17660/ActaHortic.1995.382.25.

Semenov A. Device for disinfection of water by using ultraviolet radiation. Proceedings of the 8th International Conference «Physics of Liquid Matter: Modern Problems» (PLMMP 2018), Kyiv, 18-22 May 2018. Pp. 1-20.

Ultraviolet radiation as disinfection for fish surgical tools / R. W. Walker et al. Animal Biotelemetry. 2013. Vol. 1, no. 1. Pp. 1-4. DOI: https://doi.org/10.1186/2050-3385-1-4.

Bregnballe J. A Guide to Recirculation Aquaculture. An introduction to the new environmentally friendly and highly productive closed fish farming systems. FAO and EUROFISH, 2015. 95 p.