Биофильтрация в аквариуме с точки зрения специалиста по очистительным сооружениям (страница 12)

Посмотрел на ютубе ролик «Внешние фильтры: МИФЫ, ликбез и заблуждения. Какой наполнитель выбрать». Хронометраж более 2 часов.

Автор ролика сообщает (то есть не автор темы), что у него хоть и нет большого опыта аквариумиста, но он «имеет отношение к очистке сточных вод», «которые являются родственной отраслью к аквариумным биофильтрам». Так же он ссылается на книгу С.В. Яковлев, Ю.В. Воронов «Биологические фильтры », из которой он приводит результаты нескольких экспериментов.
Два с половиной года назад я выкладывал тему « Какой наполнитель лучше для аквариумного фильтра? Теория и неожиданные факты », в которой также рассмотрел биофильтрацию с точки промышленного рыбоводства. Тема не «зашла» — была затроллена.
По опыту прошлой темы сразу сообщу, автор видео не рассматривает цихлидники, аквариумы с крупными рыбами, аквариумы без грунта и без растений. Как известно в интернет-форумах очень популярны обесценивающие высказывания: «это давно известно», «это не так, но как «так», мне лень писать», «надергано», «компиляция». Прошу, если хотите, что-то сказать, говорите по теме.
Я отметил информацию, мне кажется будет полезной, тем кто интересуется биофильтрацией в аквариуме.
1) В промышленной биофильтрации никто не рассматривается отдельных бактерий. А утверждается, что биофильтрация осуществляется биопленкой -конгломератом бактерий и микроорганизмов, которые осуществляют множество биологических, химических и прочих реакций, в том числе нитрификацию и окисление органики. В биопленке бактерии работают эффективнее. Почему обратил внимание на биопленку: в аквариумистке все спорят, могут ли нитрифицирующие бактерии разместиться внутри высокопористые наполнителей, или размер пор слишком мал. Биопленка покрывает только внешние поверхности наполнителей.
2) Толщина биопленки 0,35 мм. У нее два слоя внешний аэробный и внутренний анаэробный. То есть если шарик «высокопористых наполнилей» покрыт биопленкой, внутренние поры не используются.
3) Биопленка обладает отрицательным зарядом, в растворенные вещества в воде положительный заряд. Поэтому растворенные вещества притягиваются к пленке.
4) Постепенно биопленка «омертвляется» и ее смывает поток.
5) В промышленной биофильтрации важнейшим является удалении органики из воды. Нитрификация не отделяется от этой задачи.
6) Для роста биопленки требуется кислород, фосфор, углерод, азот, водород и микроэлементы. Особенно это важно на начальной стадии запуска биофильтрации в аквариуме.
7) Самым эффективным биофильтром является «Высоконагружаемые биологические фильтры»/Moving Bed Bio-Reactor MBBR, то что в аквариумисте называется фильтры «кипящего слоя».
8) Высота бионагрузки в промышленных установках 1-6 метров. В 1950-х годах в биофильтрах использовали щебень/шифер. Сейчас используют объемные загрузочные блоки. В промышленных установках наилучшую эффективность показали «мягкие» загрузки – сетки, синтетические ткани, пластиковые пленки. Например пластиковые ленты с расстоянием между лентами в 20мм.
9) Чтобы «удалить азот из аквариуму нужно в 20 раз больше органики».
10) Биофильтрационная способность фильтров определяется площадью поверхности занятой биопленкой и количеством свободного кислорода в воде. Гидравлическая производительная фильтра важна только с точки зрения доставки кислорода к бипленке. Кислорода для окисления органики биполенке нужна небольшая часть. Большой поток нужен чтобы донести основной объем кислорода, питательных веществ, углекислоты до других потребителей в аквариуме – растения, рыбы.
11) Автор утверждает, что для фильтра в аквариуме «достаточно производительности в 4-10 объемов», называя такое соотношение «классическим». С моей точки зрения это самое спорное утверждение. Классической производительностью считалось 3-х кратная производительность, так как она обеспечивает прохождение за час 99% воды через фильтр. Такие исследования проводили в 1960-х годах. 4-6-10 кратная производительность появилась в более поздний период в густых травниках, где нужный сильный поток чтобы «пробить» всю длину аквариума.
12) Эффективность биопленке циклична. На начальной стадии биопленка резко растет для окисления органики, нитрификация начинается на третьем этапе. На пятом этапе накапливается загрязнения биопленки. Нитрификация на максимуме, а окисление органики падает и вода загрязняется в том числе и продуктами распада биопленки. Далее мои мысли. Собственно говоря, для этого и нужно в аквариуме промывать фильтры, в том числе внешние. Коричневая грязь в фильтра – отмершая биопленка. Многие жалуются, что фильтр не работает, что мол не видно грязи. На самом деле, если нет грязи, то это означает, что фильтр справляется с задачей вымывать отмершую биопленку из корпуса. Также это означает, что внешник действительно нужно промывать достаточно регулярно (раз в 1-3 месяца, как рекомендуют производители).
13) Микропоры высокопористых наполнителей (сикем матрикс, пеностекло, эхайм субстрат) быстро забиваются биопленкой и не работают.
14) Исследования показали, что увеличение скорости потока приводит к уменьшению массы биопленки. Наибольшая масса биопленки была при скорости потока 10000 литров/сутки — 153 г/м2, при 4000 литров/сутки — 48 г/м2, при 16000 литров/сутки -80 г/м2. Объем фильтра 7000 литров, объем загрузки 1760 литров (площадь не указана, но указана «удельная площадь» 40 квадратных метров на метр кубический). То есть переводя на аквариумный язык, максимальная эффективность была на 416 литров/час (или 0,23 литра воды в час на литр бионаполнителя).
15) Срок наращивания биопленки на пластмассовых (поливинилхлорид, полиэтилен) и металлических (алюминий) наполнителях 3-4 недели. На тканевых (нейлон, капрон), керамических (кольца Рашинга), асбестоцементных, пленочных (гофрированная перфорированная поливинилхроридная пленка) биопленка наращивается за 2-3 недели.
16) Лава и керамзит показывают одинаковую эффективность.
17) Мелкопористый поролон эффективнее лавы.
18) Лава стабилизирует PH. Но теряет буферную способность за год.
19) Площадь поверхности губок 10 PPI -899 м2/м3, 20 PPI -1266 м2/м3, 30 PPI -1447 м2/м3, 45 PPI -1600 м2/м3
20) По подсчетам автора видео «реальная площадь» площадь поверхности лавы/пеностекла 190 м2/м3, сикем матрикс 280 м2/м3, коктейльные трубочки — 628 м2/м3, керамические кольца 190м2/мз, российская загрузка К1 330 м2/м3, мочалка 330 м2/м3.
21) 1 грамм аммиака конвертируется в 3,3 грамма нитрита, который преращается в 4,4 гр нитрата. На эту конвертацию тратятся 4,5 грамма кислорода и 7,5 грамм солей кальция.
22) 50 грамм протеина в корме конвертируются в 8 грамм аммиака. Для нейтрализации 1 грамма аммиака требуется 1 м2 биопленки.
23) Площадь аэробного слоя грунта в аквариумах теоретически достаточна для биофильтрации без фильтра. Используется пример с 30 вишневыми барбусами в 37-литровом аквариуме.

ВНИМАНИЕ. Ролик на ютубе, и то, как тезисы автора ролика были представлены мной на форуме, вызвали бурное обсуждение. АВТОР РОЛИКА прокомментировал претензии и ответил на вопросы Биофильтрация в аквариуме с точки зрения специалиста по очистительным сооружениям

Изменено 23.2.24 автор Alex2804


Изменено 27.2.24 автор Alex2804

Изменено 28.2.24 автор Alex2804

Изменено 29.2.24 автор Alex2804

Торопыжка
Что происходит с водой, выброшенной из фильтра?

Пользовал, назовём вариант 3, Для внутреннего фильтра, когда их использовал, качавшего 7 реальных не паспортных объемов, делал так. Там на выход фильтра была лопаточка, которой можно было немного изменять направление воды. Между выходом и лопаточкой подобрал и вставил трубку, вдоль задней стенки почти по всей длине аквы. Сантиметров на 7 короче. И выход лопаточкой направлял к поверхности воды. Этих сантиметров хватало устроить волну по всей поверхности. А сильное течение на этих сантиметрах заканчивалось, разбиваясь о боковое стекло. Назад в фильтр вода возвращалась без заметного течения, очень медленно и практически не было застойных зон. Только около забора воды на расстоянии 5-6 см течение вновь можно было назвать заметным.

Дамир, с первой частью Вашего сообщения согласен безоговорочно.

Что касается вот этого:

Дамир184
Очевидно, при недостаточно быстром заборе воды в фильтр, и большом количестве рыбы, может возникнуть ситуация, когда приход аммиака ещё не превысит скорость его окисления, он не будет накапливаться, но из за недостаточного оборота воды в акве будет довольно высокий постоянный уровень. То же самое бывает и с мелкой взвесью в воде. Если есть мутящие воду рыбы, то чем выше оборот, чем быстрее мы взвесь убираем в фильтр, тем меньше её в воде. Просто помним, вода из фильтра всё время попадает обратно в акву и смешивается с водой, что в фильтре ещё не была. И в фильтр вновь вода попадает частично загрязнённая, а частично только что через него прошедшая. В таких условиях чтоб через фильтр прошло более 95% загрязнённый воды аквы нужно прокачать через него более четырех объемов аквы. А вот за какое время эти четыре объема прокачивать, за сутки или за 15 минут зависит об скорости притока нежелательных в воде элементов. И каким их усредненно-постоянным количеством в воде мы готовы мириться.

то мне кажется, что для очистки воды хватает 1 объема в час или даже меньше (при условии, что вода дополнительно аэрируется, то есть нет недостатка в кислороде). Промышленные биофильтры с закрепленной биопленкой (аналоги наших аквариумных) работают при очень низкой скорости потока.

Мне кажется, что скорость 4-10 объемов обусловлена созданием условий для растений: толщина приграничного слоя около листа, скорость подвода питательных веществ и отвода продуктов метаболизма.

Еще есть мысль, что при бОльшей производительности насоса возрастает скорость течения в аквариуме и увеличивается толщина аэробного слоя в грунте (или улучшается снабжение микробиоты грунта кислородом и питательными веществами). Соответственно бОльший объем грунта, чем при слабом течении, включается в переработку органики.

Но это лишь мои предположения. Возможно, Вы правы.

Изменено 25.4.25 автор Sergey PAT_A