Международный,
независимый фермерский портал

Расчет биофильтра

Страницы: 1 2 След.
RSS
Расчет биофильтра
 
Расчет биофильтра.
Отправной точкой для расчета биофильтра, является условие полного разложения аммония (аммиака), то есть по сути - обеспечение колонии нитрифицирующих бактерий следующими условиями:
1. Площадью для «проживания»;
2. Достаточным питанием;
3. Приемлемостью и неизменностью условий жизнедеятельности (т.к. к расчету биофильтра это не имеет прямого отношения, то эта тема будет рассмотрена в вопросе о влиянии внешних факторов на биофильтрацию).
Рассмотрим все это на примере самого распространенного биофильтра для 200 литрового аквариума – внешнего фильтра, канистрового типа. Все рекомендации приводятся для средней зарыбленности аквариума.
I. «Жилплощадь» для бактерий.
Местом обитания бактерий является находящийся внутри фильтра субстрат. В литературе встречаются различные рекомендации, зачастую взаимоисключающие. (Некоторые приведены в вопросе о выборе биофильтра). Например, что объем субстрата должен быть до 10% объема аквариума и иметь площадь поверхности 3м2/л воды аквариума. То, есть получаем фильтр объемом 20 л и с площадью субстрата 600 м2. Но при использовании Ehfisubstrat мы получим в 20л не 600, а 9000 м2/л. А вот с керамическими кольцами для получения 600м2 нужен фильтр объемом не 20л, а около 700л. Так что же тут не так? Попробую высказать свои умозаключения по данному вопросу.
Для начала рассмотрим виды субстратов используемых в биофильтрах.
1. Непористые субстраты. Гравий, керамические трубки, пластмассовые биошары, ежи и т.д. Эти субстраты имеют площадь поверхности от 0,1 до 2,0 м2/л объема субстрата. И вот именно для этих субстратов используется рекомендация, что объем субстрата должен составлять от 2 до 10% аквариума.
Субстрат
Площадь поверхности, м2/л.
Площадь субстрата в 20л. фильтре, м2.

Гравий диаметром 5 мм.
0,7
14

Гравий диаметром 10 мм.
0,4
8

Пластиковые ежи диаметром 40 мм.
0,3
6

Пластиковые ежи диаметром 56 мм.
0,2
4

Биошары
0,3
6

Керамические кольца диаметром 5 мм.
1,0
20

Керамические кольца диаметром 8 мм.
0,55
11

Керамические кольца диаметром 10 мм.
0,45
9

Керамические кольца диаметром 15 мм.
0,3
6

Эта методика применяется в промышленных биофильтрах для рыборазводен и общественных аквариумов, где в основном и применяются данные субстраты. Самодельные биофильтры 70-х, 80-х годов которые мне приходилось видеть, тоже вполне вписываются в данные критерии.
 
2. Высокопористые субстраты. Аквариумные субстраты из вспененной керамики, стекла и т.д. имеющие площадь поверхности от 100 до 1200 и более м2/л. объема субстрата. И для этих субстратов рекомендуют площадь поверхности около 3м2 поверхности субстрата на литр воды аквариума.
Субстрат
Площадь поверхности, м2/л.
Объем субстрата для 200л. аквариума.

A.M. Zeramix
1250
0,5л.

Ehfisubstrat
450
1,5л.

Sera Siporax
270
2л.

Сравните объемы камер для биосубстрата выпускаемых аквариумных фильтров, учитывая площадь поверхности, используемого в них субстрата и поймете, почему у разных производителей разные объемы биофильтров. (Справедливости ради скажу, что дело не только в этом, но об этом немного позже).
Тут стоит отметить, что площади поверхности высокопористых и непористых субстратов – параметр несопоставимый. Есть маленькие тонкости, о которых почти все знают, но не придают им должного значения (и об этом редко пишут, за исключением литературы по промышленным фильтрам и редким аквариумным источникам, например книги Мартина Сандера «Техническое оснащение аквариума»). Ведь становление биофильтра длится около 2-х месяцев, а производители высокопористых субстратов рекомендуют менять свои субстраты через 5-6 месяцев использования. Дело тут в том, что поры данных субстратов очень малы и за это время они «заиливаются» и мало того, что высокопористый субстрат по площади поверхности становится точно таким же как непористый субстрат такой же формы, но и в заиленных порах начинаются неконтролируемые анаэробные процессы. То есть получаем, что данные субстраты дают максимальную эффективность всего 1-2 месяца (то есть 3-ий и 4-ый месяц эксплуатации) и то с эффективностью не более 30-40% от своей площади (правда и это очень высокий показатель, по сравнению с непористыми субстратами). Причем, чем больше пористость, тем быстрее протекают процессы заиливания. Затем полезная площадь резко снижается (все видели, как выглядит биосубстрат после нескольких месяцев эксплуатации – он весь покрыт плотной бактериальной пленкой). Вот поэтому и идут советы, основанные не на теории, а на опыте аквариумистов по увеличению объема биосубстрата, за счет уменьшения субстратов префильтрации и тонкой очистки. Нужно же как-то восполнять потери при ограниченном объеме биофильтра. И вот здесь стоит присмотреться к третьей группе субстратов.
 
. Субстраты средней пористости. Это коралловая крошка, лава, некоторые виды цеолита (не фирменного конечно), обломки абразивных кругов для обработки металла и т.д. Они имеют площадь поверхности от 10 до 100 м2/л. Это нечто средне между первой и второй группой субстратов. В отличие от первых они не вечные (то есть не восстанавливаются простой промывкой в воде), но все-таки многократно восстанавливаемые (какие солью, какие кислотой, какие в микроволновой печи и т.д.). И в отличие от вторых, их «заиливание» происходит значительно дольше. Примерно до года и более. По крайней мере, мой опыт и опыт многих коллег показывает, что при удвоенном объеме данного субстрата, от рекомендованного для высокопористых субстратов – эффект будет примерно одинаковый. А это количество вполне укладывается в полный внутренний объем большинства аквариумных биофильтров. Если исключить или сократить объем субстратов префильтрации и тонкой очистки. То есть, получаем то, что, многие делают и с высокопористыми субстратами.
Резюме:
Чем менее пористый у вас субстрат, тем больше должен быть его объем, но тем больше будет срок его службы до полной замены. Какой субстрат выбрать? Малое количество высокопористого с периодической его заменой, или большее количество (а следовательно и больший объем фильтра) практически вечного непористого субстрата – решать вам. И вообще – фирма Eheim утверждает, что при средней заселенности аквариума, ее фильтры справятся с биофильтрацией только при использовании штатной губки. Не врет, проверено – справляется.
II. Условия питания.
Для обеспечения нормальных условий жизнедеятельности бактерий требуется обеспечить еще несколько условий:
1. Насыщенность воды кислородом, обеспечивающую потребность бактерий. Для окисления 1мг аммония бактериям Nitrobacter требуется 2,6 мг кислорода, а для окисления 1мг нитрита бактериям Nitrosomonas 0,35 мг. Кислорода. Не буду приводить утомительных расчетов, просто скажу, что при нормальной концентрации кислорода в воде, необходимая колония бактерий будет работать на 60-80% своих возможностей. Если нужна более эффективная переработка, то применяют систему «влажной» (или «полусухой») фильтрации или применяют принцип осушения субстрата, как в фильтрах Eheim wet-dry, или иные варианты. Но эти методы бывают необходимы только при большой заселенности аквариума, содержании очень капризных видов рыб и несоблюдении вышеуказанных рекомендаций.
2. Величина проходного сечения субстрата (свободный объем). Этот параметр важен для предотвращения заиливания субстрата и снижения необоснованной потери напора помпы. Она должна быть около 50 – 70%. Причем при укладке субстрата в фильтр, нужно обеспечить равномерное распределение водного потока внутри фильтра (то есть не нужно укладывать кольца ровными рядами друг на друга) и обеспечить отсутствие застойных зон (не нужно утрамбовывать субстрат или использовать субстрат разной формы и размера). Кроме того, размер гранул биосубстрата, не должен быть менее 5-10 мм.
В таблице приведен процент проходного сечения субстратов различной формы.
Субстрат
Величина проходного сечения, %.

Гравий диаметром 5 мм.
27

Гравий диаметром 10 мм.
32

Пластиковые ежи диаметром 40 мм.
86

Пластиковые ежи диаметром 56 мм.
88

Керамические кольца диаметром 5 мм.
63

Керамические кольца диаметром 8 мм.
65

Керамические кольца диаметром 10 мм.
68

Керамические кольца диаметром 15 мм.
72

3. Скорость омывания водой субстрата (время контакта субстрата с водой). Это уже косвенно связано с самой распространенной рекомендацией, что через фильтр должно проходить 2-3, а то и десять объемов аквариума в час.
 
Лирическое отступление:
Не секрет, что фильтр производительностью 600 л/ч. не профильтрует за час аквариум в 200 литров три раза. Ориентировочно, для расчета механической эффективности фильтра можно применить формулу:
Эффективность фильтра =
3 * Объем аквариума

Производительность фильтра

То есть фильтр производительностью 600 л/ч. профильтрует за час аквариум в 200 литров всего один раз. (Методика вывода данной формулы приведена на сайте Михаила Дубиновского). К эффективности биофильтрации этот параметр имеет лишь косвенное отношение, скорее это можно использовать как упрощенный оценочный параметр фильтра, т.к. производительность должна быть сопоставлена с объемом субстрата. Фильтр производительностью 700л/ч. и объемом субстрата 0,1л не даст вообще никакой фильтрации, только будет активно перемешивать воду. Эффект стиральной машины в аквариуме многие уже проходили.
Итак о скорости омывания. Вы видели, как мальки гоняются за артемией или молодью циклопов? Далеко не все сначала и догоняют. А бактерии вообще сидят на месте. И если скорость омывания (читай скорость и количество доставки пищи) будет мала, то они останутся голодными. А если слишком велика, то их самих смоет вместе с водой. Как рассчитать данный параметр еще никто не придумал. Зато существует статистика опытных исследований (например график можно посмотреть в книге М.Сандера «Техническое оснащение аквариума»). И опытным путем установлено, что максимальной эффективности, биофильтрация достигает при времени контакта субстрата с водой около 3 минут. Этот параметр конечно не универсальный, и может изменяться в разных условиях, при использовании различных субстратов и т.д. (при желании, можно ввести поправку на результат в 10-30%). Но из данного параметра ориентировочно можно вывести производительность биофильтра. Например, по расчетам объема субстрата у вас получился объем два литра. Тогда скорость омывания (а следовательно и ориентировочная производительность фильтра) составит:
2л. * 3мин. * 60мин. = 360 л/час.
Но это будет производительность именно фильтра, а не помпы. Нужно учитывать еще потери при прохождении воды субстрата (величину проходного сечения как биосубстрата, так и субстратов префильтрации и тонкой очистки), потери в трубопроводах и т.д. (за справочной информацией отсылаю к справочникам по гидравлике). И корректно, указывают данную информацию далеко не все производители. Большинство ограничиваются только производительностью помпы. Приятное исключение составляет фирма Eheim (см. таблицу в конце статьи).
 
Заключение.
А теперь проведем упрощенный расчет параметра биофильтра для 200л. аквариума:
1. Количество биосубстрата от Eheim - Ehfisubstrat = 3 м2 * 450 м2/л. = 1,5л. субстрата. Как и говорили, лучше увеличить его количество. Возьмем 2л.
2. Субстрат префильтрации, рекомендуют использовать примерно половину от количества биосубстрата, да и в фильтре обычно три кассеты, и только первая заполняется субстратом префильтрации. Получим еще 1л. субстрата. Что еще и увеличит полезную площадь для заселения бактерий, т.к. субстраты префильтрации есть суть непористые биосубстраты. Но в расчет биофильтрации ее можно принять (и то при желании) лишь с кофициентом 0,3-0,5, т.к. эти субстраты промываются раз в месяц-два и по количеству бактерий могут набрать не более 50% требуемой производительности.
Итого суммарно получим 3л. субстрата.
3. Производительность фильтра составит = 2л. * 3мин. * 60мин. = 360 л/час. Для биосубстрата.
Плюс для субстрата префильтрации 1л. * 3мин. * 60мин. * 50% = 90 л/час.
Итого получим производительность фильтра 450 литров в час.
4. Производить расчет потерь производительности не буду, возьму на вскидку примерно процентов 50, т.к. Ehfisubstrat имеет площадь проходного сечения ближе к гравию, чем к кольцам, в отличие от субстратов Sera или Hagen. Плюс потери в трубопроводах и т.д.
Получу производительность помпы 450л./ч. * 1,5 = 675 л./ч.
А теперь сравните полученный расчет с параметрами популярных фильтров Eheim для аквариума 200 л.

EHEIM classic 2213
EHEIM professional 2224

Производительность насоса л. /час
650
700

Производительность фильтра – л. /час
440
500

Объем фильтрующих элементов
3,0
3,0

Напор – м.вод.ст.
1,5
1,5

Потребляемая мощность – Вт.
8
8
 
В книге Проскуренко в главе «эффективность использования биоценоза» указываются
С ссылкой на Тарквеладзе следующие коэффициенты:
Капельные фильтры-1.2
Моноблок-2.2
Башенный с пеностеклом-7.0 и т.д
Вопрос: данный коэффициент каким-то образом можно использовать при расчете биофильтра и с какими данными его соотносить? Если есть коэффициент ,то наверное есть и цифра на которую его надо умножать.
Второй вопрос : если не знаете цифрУ, может знаете где ее искать?
 
Уважаемые теоретики!
Есль не затруднит, нужен проект биофильтра . Тех.условия:
- заселенность 200 кг\м3 ,
- объем 15 м3,
- аква культура сом клариевый,
 
что сдулись то? Реальный вопрос по реальным параметрам ( не аквариумные варианты)
 
Уважаемый практик, вы забыли озвучить теоретикам какую сумму готовы подарить им. именно подарить.
 
сейчас сыр в мышеловке и тот платный учите теорию и сами прощитывайте и проектируйте сколько угодно !!!
 
что сдулись то? Реальный вопрос по реальным параметрам ( не аквариумные варианты)
 
Казанцев, ПРАВИЛЬНО
 
Ты еще десяток раз повтори свою фразу...
Казанцев Сергей Алексеевич.
+37379480370 - моб. Viber . WhatsApp
+37322800560 – раб.
SKYPE: Kazantev
E-mail:rbcclub@mail.ru
http://biofermer.org/
http://bio.moy.su
 
Для особо умных, любящих взять на СЛАБО!!! поясняю:  Просто один биофильтр не рассчитывается. Надо рассчитывать сразу всю систему - а это уже ПРОЕКТ. И это стоит не малых денег. Так, что у тебя два варианта: изучать теорию и рассчитывать самостоятельно, при этом ни на кого не пеняя за свои ошибки. Или заплатить спецам, занимающимся именно этим.  

Ты же строишь УЗВ ради бизнеса, ради получения серьезных денег. Как же ты хочешь получать деньги, ни чего не вложив?
Казанцев Сергей Алексеевич.
+37379480370 - моб. Viber . WhatsApp
+37322800560 – раб.
SKYPE: Kazantev
E-mail:rbcclub@mail.ru
http://biofermer.org/
http://bio.moy.su
 
 
Казанцев Сергей Алексеевич.
+37379480370 - моб. Viber . WhatsApp
+37322800560 – раб.
SKYPE: Kazantev
E-mail:rbcclub@mail.ru
http://biofermer.org/
http://bio.moy.su
 
Доброго дня!
Коллеги, на днях обнаружил интересные показатели воды в УЗВ (по нилпе):
аммиак/аммоний (NH3/NH4) - 1.0, нитриты 2мг.
Делаю 50% подмену воды и NH3/NH4 остается 1.0 (!) - Вот тут я не понял как так. Сначала мысль была, что не хватает мощей биореактора, но как при этом после замены половины воды NH3/NH4 остался на том же уровне - не пойму.
Есть такие соображения:
1) сначала было 1.5 (определилось как 1.0) и после замены стало 0.7 (показало все так же 1.0);
2) в добавляемой воде есть "следы хлорамина" (NH2Cl). Возможно, его применяют для дезинфекции на станции водоочистки и на него "срабатывает" нилпа.

Сегодня буду проводить так же 50% подмену воды и сделаю контрольный забор воды в стерильную емкость, чтобы "поймать" хлорамин (из него хлор быстро улетучивается и остается аммиак), а на последний я перестал проверять добавляемую воду. Что будет в итоге отпишусь - вероятно, эта информация будет несколько полезно для читателей.
 
Цитата
Игорь написал:
Сегодня буду проводить так же 50% подмену воды и сделаю контрольный забор воды в стерильную емкость, чтобы "поймать" хлорамин (из него хлор быстро улетучивается и остается аммиак), а на последний я перестал проверять добавляемую воду. Что будет в итоге отпишусь - вероятно, эта информация будет несколько полезно для читателей.
Допускается подмена воды не более 30%.
Не допускается вода с крана. Там есть хлор. В крайнем случае воду с крана надо отстоять, подогреть или барботировать. Так хлор улетучивается
Казанцев Сергей Алексеевич.
+37379480370 - моб. Viber ,  WhatsApp
+37322800560 – раб.
+37282451147 sim travel
SKYPE: Kazantev
Email:rbcclub@mail.ru
http://biofermer.org/
http://bio.moy.su/
 
Мне кажется это предрассудок. Воду давно не хлорируют. Может где то в захолустье еще...
По крайней мере у меня изначально живут (и растут) уже 3 месяца на водопроводной воде. При реконструкции биофильтра несколько раз сливал более 50% воды. Правда плотность пока смешная 30 кг на 10 м. кв.
Вся система 23 м.куб
 
Цитата
Сергей Казанцев написал:
Цитата
 Игорь  написал:
Сегодня буду проводить так же 50% подмену воды и сделаю контрольный забор воды в стерильную емкость, чтобы "поймать" хлорамин (из него хлор быстро улетучивается и остается аммиак), а на последний я перестал проверять добавляемую воду. Что будет в итоге отпишусь - вероятно, эта информация будет несколько полезно для читателей.
Допускается подмена воды не более 30%.
Не допускается вода с крана. Там есть хлор. В крайнем случае воду с крана надо отстоять, подогреть или барботировать. Так хлор улетучивается
Я про это помню, но в случае высоких показателей аммиак-аммоний и pH более (или равно) 8.0 при концентрации от 1мг уже идет отравление (так гласит вкладыш к тесту), далее как гласит теория при таких "дозах" надо срочно пересаживать рыбех в любую с более низкими показателями аммиака-аммония+рн.

Кстати, на счет "хлора", водоснабжающая организация "с пеной у рта" утверждает, что у них просто нет оборудования для хлорирования воды, ибо она у них артезианская, а не "речная". Поэтому наличие "следов" хлорамина / аммиака списывают на возможные "нечисти" в емкостях/трубах потребителя.
 
Цитата
Игорь написал:
Сегодня буду проводить так же 50% подмену воды и сделаю контрольный забор воды в стерильную емкость, чтобы "поймать" хлорамин (из него хлор быстро улетучивается и остается аммиак), а на последний я перестал проверять добавляемую воду. Что будет в итоге отпишусь - вероятно, эта информация будет несколько полезно для читателей.
Вышеприведенную процедуру провел и был сражен наповал - показатель нилповского теста все равно "1". После чего, как положено решил "еще раз" прочитать инструкцию (когда ничего не помогает - время читать инструкцию)))) и тут-то у меня "карта пошла")))
Дело значится такое - тест показывает "УРОВЕНЬ" NH3/NH4 в воде (значения 1, 2, 5 и 10). Получив "уровень", надо определять рН воды и по "настроечной" таблице искать фактическое содержание вещества в воде (мг/л). Так для "1" уровня при значениях рН = 7, NH3=0.006, при рН=7.5  NH3 = 0.018, при рН=8 NH3 = 0.054, при рН=8.5 NH3=0.154. Имея в системе воду с рН=8.0,  при подмене в 30-50% мы получаем рН=7.5, соответственно значение NH3 (несмотря на то, что оно было в количественном плане разбавлено 1.5-2 раза) тестом будет определено все в том же уровне. Поэтому все встало на свои места.
Резюмируя вышесказанное - "как хорошо уметь читать!" (с) )))))))

Кстати, во вливаемой воде аммониев так и не нашлось. Возможно, там их все же и нет.

Остался вопрос:
"Все" пишут "у меня аммиак-аммоний по нулям", в моем же случае оно колеблется (из-за регулирования уровня рН) в пределах 0.018 - 0,154 мг/л. И никак не пойму это нормально или мой БФ вышел на предел своих возможностей?! расширять БФ реально, но это как понимаете затраты и не ясно оправданные или нет. Жду ваших рассуждений на этот счет.
Страницы: 1 2 След.
Читают тему (гостей: 1)