Суперэффективные, но малоизвестные биофильтры. Самодельщикам на заметку. (страница 7)

Наверное, как и многих аквариумистов, меня давно интересует вопрос как понижения уровня загрязнений аквариумной воды вообще, так и понижения концентрации нитратов в частности. Если с первой частью все понятно и просто – в продаже существует масса различных аквариумных фильтров, выпускаемых промышленным способом, то со второй частью вопроса все не так просто. Анаэробные денитраторы сложны и капризны, очень долго запускаются, малопроизводительны, требуют подкормки и вообще весь процесс их использования больше напоминает танцы с бубном и, как мне показалось, служит по большей части для удовлетворения внутреннего эго и потребностей в техническом творчестве их обладателей. По крайней мере, такое впечатление у меня сложилось после прочтения массы как отечественных, так и зарубежных материалов по поводу использования анаэробных денитраторов. Фитофильтры хороши, но тоже имеют свои недостатки: не везде их можно установить, растениям требуется подсветка, т.е. это дополнительные расходы энергии, следовательно, и денег, они могут объесть растения внутри аквариума. А также, как пишут биологи , выделяют в воду токсины и дополнительную органику для подкормки симбиотических микроорганизмов живущих в биопленке на корнях, в объеме до 30% от объема веществ, произведенных при фотосинтезе. Так есть ли способ добиться желаемого – идеальной чистоты воды с редкими подменами? Оказывается, есть и даже не один! За этим опытом я обратился в смежные с аквариумистикой области интересов – к любителям разводить прудовую рыбу, в частности карпов кои, а также к промышленному разведению рыбы в установках замкнутого водоснабжения (УЗВ), где частые и обильные подмены воды экономически очень невыгодны, но рыба, тем не менее, должна содержаться в чистой воде.

Первый проект основан на одной малоизвестной (или тщательно скрываемой производителями фильтров?) подробности из жизни нитрифицирующих бактерий. Что мы знаем про азотный цикл? Мы знаем то, что пишут в неисчислимом количестве книг, брошюр, статей, форумов и т.д. по аквариумистике – аммиак/аммоний окисляется до нитрита, а нитрит, в свою очередь, до конечного продукта нитрификации – нитрата. В специализированной литературе по УЗВ можно найти дополнительные подробности этого процесса, в частности, сколько при этом расходуется кислорода, а также то, что при этом расходуется еще и щелочность – то, что мы измеряем в наших аквариумах как карбонатную жесткость (KH). Но и это оказывается не все! Что же еще мы не знаем? Давайте сначала задумаемся над вопросом, а производят ли нитрифицирующие бактерии напрямую нитрит (NO2) и затем нитрат (NO3), как нам говорится во множестве источников? Некоторым исследователям в голову пришел тот же самый вопрос и они обнаружили, что оказывается эти бактерии на самом деле выделяют вовсе не нитрит и затем нитрат, а выделяют газы, в основном, NO и N2O, хорошо растворимые в воде и в ней же образующие нитрит и нитрат в результате ряда химических реакций. Отсюда следует простое предположение, что если удалить эти газы до их растворения в воде, то мы сможем добиться биофильтрации БЕЗ образования нитратов на выходе. На этом принципе работают фильтры-дегазаторы, в частности фильтры типа Trickle Tower (TT) с небольшой модификацией, заключающейся в том, что субстрат в таких фильтрах имеет постоянный контакт с атмосферой. Корпус такого фильтра сообщается с окружающим воздухом не через отверстие сверху, как обычно, а через отверстия в боковых стенках колонны с субстратом, что дает более тяжелым, чем воздух, газам свободно выходить за пределы фильтра и улетучиваться в атмосферу. Другой особенностью TT-фильтров вообще является то, что субстрат с биопленкой, содержащей нитрифицирующие бактерии, в них лишь омывается тончайшей пленкой медленно текущей воды, что дает газам возможность свободно выделяться в воздух.


Вот, что пишет Doc Conrad с форума любителей кои про TT-фильтры с такой модификацией, обосновывая необходимость боковых отверстий в корпусе обычного TT-фильтра:
"the "normal" desciption of the nitrification process is in gross error. The end result products of nitrification, and denitrification, by biofiltration are nitrous oxide, N2O, and nitric oxide, NO. Mostly and usually the end product is nitrous oxide. Nitrous oxide is actually 50% heavier than air, so does not tend to rise in an air column, you are simply mistaken about that. So to get it out of a trickle tower, you must either have open sides of the tower, or have good air exchange of the trickle tower with the surrounding air.

Both nitric oxide and nitrous oxide can dissolve in the water to react and make more nitrates and nitrites, if they are not degassed soon after they are produced in biofilms. That is the entire principle of trickle tower filters, namely better degassing to remove these end products of biofiltration before they dissolve in the water to make more nitrites and nitrates.

You probably won't believe me, but I have read approximately 1250 published papers on the biofiltration process in the scientific literature. They sometimes openly laugh in the papers about the drivel written in books and on the internet about biofiltration. It can be a deep subject when studied for a while.

The main point is that I always advise folks with solid wall trickle towers never to use distribution plates, to use spray bars instead. Because with a distribution plate, and a solid wall, the nitrous oxide and nitric oxide can't get out, and the filter is no better than submerged media, where the nitrogen goes around and around in a big cycle, sometimes getting out a bit in waterfalls where it degasses a bit.

I hope this helps some with your misconceptions. I do not expect your wierd weed to disappear with your TT construction, but hope you prove me wrong.

Roddy Conrad
Charleston, WV
"Have a pleasant day"

Вот мой перевод сказанного выше: ”Обычное описание процесса нитрификации – грубая ошибка. Конечным продуктом нитрификации, а также денитрификации, в процессе биофильтрации являются закись азота (N2O), а также оксид азота (NO). Обычно в большинстве случаев конечным продуктом является закись азота. Закись азота фактически на 50% тяжелее воздуха, так что не имеет тенденции подниматься вверх в столбе воздуха, вы просто ошибаетесь в этом. Таким образом, для того, чтобы вывести ее из колонны фильтра, вы должны либо иметь открытые стороны колонны, либо иметь хороший воздушный обмен между колонной фильтра с окружающим воздухом.

Оксид азота и закись азота могут растворяться в воде, где они прореагируют и образуют больше нитратов и нитритов, если они не будут выведены вскоре после того, как они образовались в биопленке. Это является основным принципом фильтров типа Trickle Tower, а именно - дегазация для удаления данных конечных продуктов биофильтрации до того, как они растворятся в воде, образуя при этом больше нитритов и нитратов.

Вы, вероятно, не поверите мне, но я прочел приблизительно 1250 опубликованных в научной литературе работ по процессу биофильтрации. Иногда они открыто смеются в этих работах над той чушью, которая написана в книгах и в Интернете о биофильтрации. Эта тема может стать глубокой, если она изучается в течение некоторого времени.” Далее он пишет о своих рекомендациях тем людям, у которых стенки колонки TT-фильтра не имеют отверстий и пишет лично тому, с кем общается, что не имеет особого значения с точки зрения описываемой мной конструкции фильтра.
Итак, теперь ближе к самой конструкции. Вот ее схема:

Нумерация на схеме может вызывать вопросы, но она выбрана таким образом, чтобы совпадать с нумерацией на схеме второй разновидности фильтра, которую я опишу далее. Вода из емкости с рыбой (2) подается по трубе (4) с помощью помпы (5) в колонну фильтра через дождевальную насадку (6), орошающую субстрат (7). В стенах колонны фильтра сделаны отверстия (1) для лучшей вентиляции субстрата (7). Пройдя через субстрат, вода самотеком сливается через трубу (3) в емкость с рыбой (2).

При конструировании TT-фильтра нужно учитывать несколько вещей: высота колонны с субстратом должна быть раз в 5-10 больше ее ширины, скорость тока воды должна быть достаточно низкой, субстрат должен хорошо вентилироваться и омываться водой. В качестве субстрата лучше всего использовать пластиковые биошары.

Вот пример прудового TT-фильтра с открытыми стенами:


Основные достоинства данной конструкции фильтра: эффективная биофильтрация практически без образования нитратов на выходе, эффективная аэрация воды, повышение ее редокс-потенциала.

Данная конструкция не лишена и недостатков: она производит дегазацию воды, выводя, в том числе, и CO2, т.е. в травниках не рекомендуется, в т.ч. и потому, что будет объедать растения по азоту. Она довольно высока, т.е. в тумбу под аквариумом не поместится определенно, открытые стены колонны с субстратом вынуждают нас помещать ее в другую более низкую емкость, предотвращающую утечку воды. Наиболее целесообразно, с моей точки зрения, поместить колонну такого фильтра в самп.


Второй фильтр, который мне бы хотелось описать, является логическим продолжением первого. Норвежский любитель содержать кои в прудах по имени Steinar Joneid мастерил закрытый TT-фильтр для своего пруда. Так получилось, что длина сливной трубы (номер 3 на схеме ниже) у него была недостаточна для слива воды в пруд и под рукой не оказалось ничего другого, как Y-образного соединителя такого же диаметра, который он и приспособил для удлинения трубы, повернув примыкающий рукав назад, против тока воды, и развернув его вверх. Каково же было его удивление, когда из этого рукава полезла грязная пена – так родился первый на самом деле эффективный пресноводный протеиновый скиммер. Вот его схема:


Вода из емкости с рыбой (2) подается по трубе (4) с помощью помпы (5) через патрубок (6) в колонну фильтра (1), где омывает субстрат (7). Лишние газы выводятся через опциональное отверстие (8). Затем вода через выходит из колонны через строго горизонтальную сливную трубу (3) с подключенным Y-образным соединителем (90), боковой патрубок которого (9) направлен назад и под углом 45 градусов вверх относительно тока воды в трубе. На конец сливной трубы надевается уголок (30) таким образом, что он поддерживает уровень воды (32) в сливной трубе не опускающимся ниже уровня соединения патрубка (9) с горизонтальным участком (90) сливной трубы. Вода по сливной трубе должна протекать с высокой скоростью и за счет турбулентности на поверхности воды на стыке участков (9) и (90) образуется пена, содержащая органические загрязнители. Стейнар особо подчеркивает, что воздух в колонну фильтра попадать из атмосферы не должен, вода через субстрат должна протекать с высокой скоростью, где и происходит, по всей видимости, начальное образование пузырьков газа. На свое изобретение Стейнар получил американский патент № 7264714 , с подробностями которого вы и можете ознакомиться по приведенной ссылке. Там же дано описание всех деталей конструкции и самого процесса. Сейчас он торгует своими нехитрыми, но такими эффективными фильтрами под маркой Clarity . Недоверчивые могут почитать этот документ (большой), содержащий краткое описание самого фильтра, отзывы на него и много картинок с выходящей из него пеной. Вот, кстати, и одна из них (пена выходит из голобого патрубка налево):


К несомненным достоинствам данного фильтра относится то, что органические загрязнители из него удаляются до этапа минерализации, что позволяет снижать не только конечное содержание нитратов, но и содержание фосфатов в воде. Скиммер - он, как говорится, и в Африке скиммер. Только вот пресноводных до сих пор не было придумано, а он сумел. Недостатки, в основном, такие же, как и у предыдущей модели, только наверное дегазация ниже, но зато добавилось патентное ограничение. Но нам же оно нипочем, правда, мы же не собираемся делать такие фильтры поточным методом, чтобы потом продавать их в Америке?

Хотелось бы обсудить данные модели и особо бы хотелось бы видеть их воплощение в железе, если здесь есть люди с руками, в чем я ни капли не сомневаюсь. Удачи вам и вашим рыбам!

Изменено 27.5.09 автор ooptimum

uZot Зачем проект? Уже давно вполне себе серийное изделие.

А смысл? Вот , например - тоже готовое изделие. 1/2 соединители вполне годятся для наших 16/19 шлангов. Рулон менять не надо - вся крупная органика сливается при подменах. Внешник занят сугубо биологией.

Есть, правда, вопросы. А хватит ли давления для нормальной работы такой системы. А как отнесется внешник к открытому сливному крану на фильтре? Но в целом отличный способ разгрузить внешник от грубой механики и ликвидировать ее из аквариума.

uZot
Органику перерабатывает сама система. Чудо наверное :-)

Полностью согласен. Играет роль:
1. Соотношение количество грунта к количестве рыбы (отходов), так как возможности биофильтрации грунта не бесконечны. Достоинство такого биобаланса в том, что аквариум можно оставить без обслуживания на месяц и это не приведет к видимым проблемам (больше не пробовал).
Так же, можно промывать любой фильтр, не опасаясь что биология обрушиться.

2. Полноценное формирование биофильтрации в грунте аквариума. Часто этой способностью грунта не придают должного внимания. Не понимая, что без этого не будет здорового аквариума и здоровых растений, используют приемы которые мешают биологии грунта сформироваться. В результате получается, что даже при малом количестве рыбы биофильтрация грунтом не обеспечивается. Тогда ставят внешний фильтр. Спору нет, внешний фильтр может дать дополнительную биофильтрацию, но только, если в аквариуме она работает. Если вы в аквариуме губите биологию, это будет отражаться и на внешнем фильтре, там тоже не будет работать биофильтрация поскольку они находятся в одной связке. Но все уверены что внешний фильтр в любом случае будет обеспечивать биофильтрацию. И это дает отрицательный эффект. Внешний фильтр не промывают, поэтому он не работает и на механическую фильтрацию, гоняет органику по кругу.
Поскольку органика не убирается, за 2-3 года аквариум приходит к затуханию по причине низкого редокса.

Внешняя биофильтрация нужно для больших объемов аквариумов, с крупной рыбой, где замена грунта очень трудоемкий процесс, даже невозможный если рыбу некуда пересадить.



Изменено 22.10.24 автор WViktor

Constantin_K

Обычно сам аквариумист :-) Который а) ставит маленький по объёму фильтр, б) сажает слишком много рыбы.

В итоге фильтр или наглухо забивается отходами жизнедеятельности системы, на что сетуют мол "фильтр плохой, забился", или начинает гнать в аквариум муть из полуразложившейся органики, провоцируя рост всякой бяки и мутную воду, "фильтр не фильтрует"

Изменено 22.10.24 автор uZot

MinimumLaw

uZot Зачем проект? Уже давно вполне себе серийное изделие.

А смысл? Вот , например - тоже готовое изделие. 1/2 соединители вполне годятся для наших 16/19 шлангов. Рулон менять не надо - вся крупная органика сливается при подменах. Внешник занят сугубо биологией.

Есть, правда, вопросы. А хватит ли давления для нормальной работы такой системы. А как отнесется внешник к открытому сливному крану на фильтре? Но в целом отличный способ разгрузить внешник от грубой механики и ликвидировать ее из аквариума.

По моим наблюдениям, какашки сегодня - это какашки, а завтра - уже пыль, которая поплыла в фильтр. Штуку эту надо будет сливать ежечасно, иначе она будет просто помогать дробить отходы.

uZot

Constantin_K

Обычно сам аквариумист :-) Который а) ставит маленький по объёму фильтр, б) сажает слишком много рыбы.

В итоге фильтр или наглухо забивается отходами жизнедеятельности системы, на что сетуют мол "фильтр плохой, забился", или начинает гнать в аквариум муть из полуразложившейся органики, провоцируя рост всякой бяки и мутную воду, "фильтр не фильтрует"

Есть задача держать рыбу зимой. Большое количество золотых рыбок. Подмены делать нельзя, нет воды. Выделять под рыб бассейн нет возможности. Фильтр - и так уже 160 литров объёмом. Коагуляция помогает, но Ph в аквариуме падает, на постоянной основе использовать этот метод удаления органики не нра. Префильтры и сетки на заборной трубке забиваются меньше чем за сутки. Начинаю смотреть в сторону барабанного фильтра, чтобы удалять органику до её разложения...

MinimumLaw
Рулон менять не надо - вся крупная органика сливается при подменах.

Такой фильтр у нас и хорошо если неделю проработает. Воду перестанет пропускать раньше, чем он мусором забьется. Он не плох в водопроводе, органики мин, плюс соединения хлора в воде. У нас сетка быстро зарастет бак пленкой, и без отмачивания её в белизне - перекиси, воду пропускать не будет. Так что, просто сливом мусора, открыванием краника обойтись не получится.

Олег Халиков
Префильтры и сетки на заборной трубке забиваются меньше чем за сутки.

Это только вопрос размера предфильтра. Под собираемый мусор должно хватать места, объёма предфильтра. Про ведро мелкого гравия я впрочем, вам уже писал.

Дамир184

Олег Халиков
Префильтры и сетки на заборной трубке забиваются меньше чем за сутки.

Это только вопрос размера предфильтра. Под собираемый мусор должно хватать места, объёма предфильтра. Про ведро мелкого гравия я впрочем, вам уже писал.

Сейчас использую губку 100х100х200 мм, она не забивается. Ведро в аквариуме не очень себе представляю.

Олег Халиков По моим наблюдениям, какашки сегодня - это какашки, а завтра - уже пыль, которая поплыла в фильтр. Штуку эту надо будет сливать ежечасно, иначе она будет просто помогать дробить отходы.

По мне главная проблема - она даже не в какашках. Она в оторваных и гниющих листьях или чем-то подобном. Именно эта фигня, собирающаяся на входе внешника, портит всю малину. В теории самоочищающийся префильтр для такого самое оно. Но вопросы тем не менее никуда не ушли. Есть опасения, что с такой конструкцией на входе внешник будет тупо вставать.

MinimumLaw

Странный вопрос :-) А какой вообще в фильтрации смысл? Можно ведь ведром и сифоном решить все проблемы.

Очевидно же, что рулонный флисовый фильтр с предложенным устройством не имеет ничего общего, кроме того что и первый и второй - это фильтр. С таким же успехом сравнить можно и с сачком - им тоже можно крупную грязь из аквариума убирать

Олег Халиков
Ведро в аквариуме не очень себе представляю.

А рядом поставить, места не хватает? Предфильтр должен частично очищать воду до фильтра. Находится при этом в акве он не обязан. Ну и под словом ведро в данном контексте подразумевается соответствующий объём. А не тип емкости. Впрочем двух литровая губка это уже неплохо для предфильтра.

Дамир184

Олег Халиков
Ведро в аквариуме не очень себе представляю.

А рядом поставить, места не хватает? Предфильтр должен частично очищать воду до фильтра. Находится при этом в акве он не обязан. Ну и под словом ведро в данном контексте подразумевается соответствующий объём. А не тип емкости. Впрочем двух литровая губка это уже неплохо для предфильтра.

Ведро достаточно тяжелого гравия надо мыть, а так как это - префильтр, достаточно часто. С больным плечом даже раз в неделю это мыть я не хочу: выгребать, полоскать, засыпать обратно. Ну его, нафиг. Верхняя часть акувариума - на уровне глаз и при слове "ведро гравия" уже начинает болеть плечо.

Изменено 22.10.24 автор Олег Халиков

Constantin_K

Hedin
Ни один фильтр не предусматривает переработку органики.

А что ему мешает?

Не ему мешает, а он мешает. Попавшая в фильтр органика требует разложения. А у нас все стремления к максимальному азотному циклу. Но сам азотный цикл, со своими нитрофицирующими бактериями, не способен разложить твёрдую оганику.Её разлагают другие бактерии и микроорганизмы.И очень скоро они вытеснят все нитробактерии из фильтра. Фильтр забивается. Но это не колонии нитрофикаторов.

Hedin
И очень скоро они вытеснят все нитробактерии из фильтра.

В большом фильтре всем хватит места.

Hedin
Её разлагают другие бактерии и микроорганизмы.И очень скоро они вытеснят все нитробактерии из фильтра. Фильтр забивается.

Жень, они не люди, они умные. За площади для жизни не воюют, не конкурируют. Все дружно рядом под общей биопленкой живут.

Олег Халиков

Олег, Вы раньше этот вопрос про фильтрацию поднимали. Что-то я упустил из виду, почему Вы отказываетесь делать фильтр с плавающей загрузкой, как в УЗВ? Он в разы мощнее по переработке органики, чем с прикрепленной биомассой.

Sergey PAT_A

Олег Халиков

Олег, Вы раньше этот вопрос про фильтрацию поднимали. Что-то я упустил из виду, почему Вы отказываетесь делать фильтр с плавающей загрузкой, как в УЗВ? Он в разы мощнее по переработке органики, чем с прикрепленной биомассой.

Я видел такие фильтра каскадом по три штуки. Нет столько места. Или одной бочки хватит "на всë"? Чем, принципиально, таким отличается прохождение воды мимо неподвижной сетки и мимо плавающего в воде кругляша биозагрузки?

Я понимаю, когда органика удаляется флотацией или углём. Но здесь принципы работы - похожие, у сетки и кругляша, в смысле. Куда органика деваться будет?


Изменено 22.10.24 автор Олег Халиков

Олег Халиков

Только окисляться, иных вариантов нет для Вашего случая. "Кипящая" загрузка нужна для самоочистки, чтобы излишки бактериальной плёнки удалять, а не наращивать.

Критерий правильности работы - относительная чистота загрузки. Можно также увеличить объём, у меня в системе 250 литров было 50 литров биозагрузки в сампе - она была абсолютно чистая, только ил оседал на дне отсека с ней.

Я бы ещё порекомендовал рассмотреть фитофильтр, установленный после основного фильтра. Растения только надо подобрать под зимний температурный режим.

Ещё возник вопрос - что с аквариумом происходит летом? Если рыбы в нём живут только в период зимней передержки, то это можно считать новым запуском, и если нитрификация по классике устанавливается за 3-4 недели, то микробиота, отвечающая за полноценное разложение органики - гораздо дольше, тем более при пониженной температуре.

Наверное стоит попросить перенести последние сообщения в ваш личный блог - тут мы уже оффтопим