Биофильтр это емкость с загрузкой, на которой живут бактерии. Они превращают ядовитый аммиак, который рыба выделяет жабрами, в почти безобидный нитрат. Без этого замкнутая система не проживет и суток на рабочей плотности.
Рыба выделяет аммиак жабрами постоянно, просто потому что переваривает белок. В проточном хозяйстве этот аммиак уносит вода, а в замкнутой системе уносить его некуда: вода ходит по кругу. Биофильтр это узел, который решает ровно эту задачу, и в УЗВ он не опция, а условие существования.
Смысл проще, чем кажется. На каждый килограмм скормленного корма в воду уходит примерно три-пять процентов его массы в виде общего аммонийного азота. При суточной даче в двадцать килограммов это порядка семисот граммов азота в сутки, которые надо куда-то деть.
Часть аммиака в воде существует в виде ионизированного аммония и практически безвредна, часть в виде свободного аммиака и токсична. Доля второго растет с pH и температурой, причем резко: подъем pH на единицу увеличивает концентрацию ядовитой формы почти в десять раз. Разбор этой связки и расчет доли есть в калькуляторе свободного аммиака.
Нитрификация идет в два шага, и делают их разные группы бактерий.
| Шаг | Кто делает | Из чего | Во что |
|---|---|---|---|
| Первый | Аммиак-окисляющие бактерии | Аммоний (NH4+) и свободный аммиак (NH3) | Нитрит (NO2-) |
| Второй | Нитрит-окисляющие бактерии | Нитрит (NO2-) | Нитрат (NO3-) |
Промежуточный продукт опаснее исходного. Нитрит блокирует перенос кислорода кровью, и рыба задыхается при формально нормальном кислороде в воде: это болезнь бурой крови. Поэтому фильтр, у которого работает только первая ступень, хуже, чем никакого: он превращает аммиак в нитрит и на этом останавливается.
Нитрат, конечный продукт, для рыбы почти безобиден в разумных концентрациях, но в замкнутой системе он копится. Убирают его либо подменой воды, либо денитрификацией.
| Условие | Почему |
|---|---|
| Поверхность | Бактерии живут пленкой на носителе, а не плавают в воде. Площадь загрузки это и есть мощность фильтра |
| Кислород | Нитрификация процесс аэробный. Биофильтр сам потребляет кислород, и в расчете системы это отдельная статья, а не мелочь |
| Щелочность | На каждый грамм окисленного аммонийного азота уходит около 7,14 г щелочности в пересчете на CaCO3. Буфер выгорает, pH падает, и нитрификация тормозит сама себя. Расчет дозы соды в калькуляторе щелочности |
| pH | Рабочий диапазон в замкнутых системах обычно называют 7,0-8,4. Ниже 6,8 скорость заметно падает |
| Температура | Чем холоднее, тем медленнее. Форелевая система на 12-15 градусах работает заметно медленнее тепловодной на 25 |
| Равномерный поток | Вода должна омывать всю загрузку, а не течь по кратчайшему пути. Иначе половина площади числится на бумаге и не работает |
| Тип | Как устроен | Особенности |
|---|---|---|
| MBBR, подвижная загрузка | Пластиковые элементы свободно движутся в потоке воды или воздуха | Самый распространенный в современных УЗВ. Не заиливается за счет постоянного трения элементов друг о друга. Удельная площадь обычно 500-900 м²/м³ |
| Капельный, стационарная загрузка | Вода льется сверху на неподвижную загрузку, воздух идет навстречу | Заодно работает как дегазатор, выгоняя углекислоту. Занимает высоту, требует насоса на подъем |
| Бисерный (beadfilter) | Слой плавучих гранул, через который идет вода | Совмещает механическую очистку с биологической, требует регулярной промывки |
| Донный или щелевой | Загрузка на дне емкости, вода идет через нее | Прост и дешев, но заиливается и требует ручной обслуги |
Подробное сравнение типов загрузки, удельной площади и того, почему заявленная площадь не равна рабочей, в материале биозагрузка: какая и сколько нужно.
Считают не от объема воды и не от количества рыбы, а от суточного корма. Корм это единственный вход азота в систему.
Сначала суточный аммонийный азот:
TAN (кг/сутки) = корм (кг/сутки) × доля протеина × 0,5 × 0,16 × 1,2
Где 0,5 это доля азота, теряемого рыбой, 0,16 г азота на грамм протеина, 1,2 г TAN на грамм азота. Пример из отраслевого расчета: 60 кг корма в сутки с протеином 40% дают около 2,3 кг TAN в сутки.
Дальше объем загрузки:
Объем загрузки (м³) = суточный TAN (г/сутки) ÷ VTR (г TAN на м³ в сутки)
VTR это объемная скорость снятия аммиака у конкретного типа загрузки. Отраслевые ориентиры: капельная загрузка около 90 г TAN на м³ в сутки, подвижная MBBR около 350.
Полный расчет системы с бассейнами, насосом и кратностью водообмена разобран в материале проект УЗВ с нуля.
Самый частый вопрос от тех, кто собирает первую систему сам. Считаем честно, по той же формуле.
Бочка на 200 литров, заполненная подвижной загрузкой на 60 процентов, дает 0,12 м³ загрузки. При VTR 350 это 42 грамма TAN в сутки. Обратный пересчет в корм при протеине 40 процентов дает примерно 1,1 кг корма в сутки. При норме кормления 2 процента от массы это порядка 55 кг рыбы.
Где самодельный фильтр обычно ломается: загрузка слеживается и вода идет по краю мимо основной массы, аэрации не хватает и нижний слой уходит в анаэробную зону, щелочность никто не пополняет и pH уезжает вниз за первый месяц. Все три проблемы решаемы, но их надо знать заранее.
Новая загрузка стерильна. Колония нарастает сама из бактерий, которые попадают в систему с водой, рыбой и воздухом, и процесс этот небыстрый. Разброс по срокам большой и зависит от температуры, типа носителя и способа запуска, единой цифры в днях не существует.
Порядок примерно такой. Сначала в воде растет аммоний, потому что окислять его еще некому. Потом поднимается первая группа бактерий, аммоний идет вниз, а нитрит вверх. Потом поднимается вторая группа, и нитрит тоже уходит вниз. Фильтр считается запущенным, когда при полной кормовой нагрузке аммоний и нитрит стабильно держатся у нуля.
Ориентироваться надо на анализы, а не на календарь. Что чем мерить, разобрано в материале чем мерить воду.
| Причина | Что происходит |
|---|---|
| Антибиотики | Бактерии биофильтра тоже бактерии. Курс лечения рыбы кладет колонию, и хозяйство получает вторую аварию поверх первой. Разбор в материале антибиотик убил биофильтр |
| Хлор и хлорамин из водопровода | Подмена водопроводной водой без дехлорирования убивает пленку. Разбор в материале хлор и хлорамин |
| Остановка потока или аэрации | Без кислорода пленка задыхается за часы. После долгой остановки фильтр приходится поднимать заново |
| Формалин и другие обработки | Бьют по второй ступени сильнее, чем по первой: в исследованиях на биофильтрах замкнутых систем формальдегид почти не трогал аммиак-окислителей, а нитрит-окислителей заметно подавлял, с восстановлением до восьми суток после разового эпизода |
| Долгий перерыв в кормлении | Бактериям нечего есть, колония сокращается. После паузы нагрузку поднимают постепенно |
| Провал щелочности | pH уезжает вниз, скорость нитрификации падает, аммоний растет, и дальше по кругу |
Что делать, если фильтр уже встал и аммоний с нитритом пошли вверх, разобрано в материале встал биофильтр.
Мы делаем сторожа, который следит за питанием, насосом и аэрацией и пишет вам в Telegram, пока рыба еще дышит. Звонок и SMS подключаем. Базовый прибор стоит от 6 900 рублей, комплект считаем индивидуально под ваши бассейны. Напишите, что у вас за хозяйство, и подберем. Если увидим, что вам наш прибор не нужен, так и скажем.
Оставить заявку
Формула суточного TAN от корма, ориентиры VTR (капельная около 90, MBBR около 350 г TAN на м³ в сутки) и условия, при которых они получены (25 °C, pH 7,2, щелочность 100 мг/л, целевой TAN около 2 мг/л), приведены из материала проект УЗВ с нуля, где указаны первоисточники расчета.
Удельная площадь подвижной загрузки 500-900 м²/м³ и разбор того, почему заявленная площадь не равна рабочей, из материала биозагрузка: какая и сколько нужно.
Стехиометрия расхода щелочности нитрификацией (около 7,14 г CaCO3 на грамм окисленного аммонийного азота), рабочий диапазон pH 7,0-8,4 и падение скорости ниже pH 6,8 приведены из материалов щелочность в УЗВ и pH в УЗВ, там же первоисточники.
Данные по действию формальдегида на две группы бактерий биофильтра и по срокам восстановления нитрификации из материала встал биофильтр.
Расчет для бочки на 200 литров сделан нами по приведенным выше формулам и ориентирам VTR как иллюстрация порядка величины. Это не проектный расчет: он не учитывает температуру вашей воды, неравномерность потока и состояние колонии.