Продавцы называют десяток видов биозагрузки, а разница между ними сводится к трем вещам: форма элемента, плавучесть и удельная площадь поверхности. Разбираем к1, геликс, плавающую, тонущую и ершовую загрузку и куда какую ставить.
Слово "биозагрузка" покрывает десятки разных изделий: пластиковые колеса с перегородками, спиральные стержни, кольца, ершики из щетины, кассеты и просто засыпку из мелких элементов. За разными названиями скрываются три реальных отличия: форма и материал элемента, тонет он или плавает, и сколько квадратных метров рабочей поверхности приходится на кубометр объема. Разбираем самые ходовые виды, к1, геликс, плавающую и тонущую загрузку, и как выбор формы влияет на биофильтр в целом.
Как считать нужный объем загрузки по кормовой нагрузке и что вообще значит удельная площадь на бумаге против рабочей, разобрано в статье биозагрузка: какая и сколько нужно. Здесь смотрим именно на виды и их конструктивные различия.
Когда говорят "вид загрузки", обычно имеют в виду одновременно три параметра: геометрическую форму элемента, из чего он сделан и держится ли он на плаву или тонет в толще воды. От формы зависит удельная площадь поверхности на кубометр, от плавучести зависит тип биофильтра, в котором эту загрузку можно использовать, а от материала зависит долговечность и то, как элемент ведет себя под нагрузкой биопленки со временем.
К1 это подвижная плавающая загрузка родом из технологии MBBR, moving bed biofilm reactor, реактора с подвижным слоем. Элемент представляет собой небольшой пластиковый цилиндр с внутренними перегородками крестообразной формы и ребрами снаружи, из-за которых элемент похож на маленькое колесо. Перегородки увеличивают защищенную площадь внутри элемента, где бактериальная пленка меньше подвержена срыву потоком, а наружные ребра создают дополнительную площадь снаружи и одновременно не дают элементам слипаться в плотный ком.
По удельной площади поверхности к1 и близкие к нему по конструкции загрузки типа Kaldnes держатся в районе 800-950 м2/м3 в зависимости от конкретной модели производителя, а некоторые современные модификации с более плотной геометрией заявляют и более высокие значения. Работает такая загрузка только в реакторе с постоянным перемешиванием: воздухом снизу или механической мешалкой, потому что без движения элементы просто оседают на дно слоем и перестают работать как задумано.
Геликс, hel-x, это тоже подвижная плавающая загрузка, но другой геометрии: вместо колеса с крестообразными перегородками элемент представляет собой открытую спиральную структуру, похожую на скрученную ленту или стержень с ребрами по спирали. Такая форма дает больше открытой площади для контакта с водой и меньше внутренних глухих карманов, где поток слабее и куда сложнее промыть загрязнения при чистке.
На практике разница между к1 и геликс для рыбовода не критична: обе загрузки работают в одном и том же типе реактора с перемешиванием, обе плавают, обе продаются в диапазоне похожих цен за литр. Выбор между ними чаще определяется тем, что реально есть в наличии у поставщика на момент покупки, а не принципиальной разницей в эффективности снятия аммиака при равном объеме и равной кормовой нагрузке.
Общий термин "плавающая загрузка" объединяет и к1, и геликс, и похожие по плотности материала элементы, у которых плотность чуть меньше плотности воды, поэтому они плавают до тех пор, пока обрастание биопленкой не утяжелит их. Такая загрузка требует реактора с движением: воздушной аэрацией снизу, которая одновременно и перемешивает элементы, и подает кислород бактериям на биопленке, либо отдельной механической мешалкой.
Плюс плавающей загрузки в том, что постоянное перемешивание частично самоочищает поверхность элементов от слишком толстой биопленки, которая иначе теряет активность в глубине слоя. Минус в том, что реактор с постоянной аэрацией тратит больше энергии на воздуходувку, чем неподвижный биофильтр того же объема, и требует более сложной обвязки удержания элементов внутри реактора, чтобы их не унесло потоком воды на выходе.
Тонущая загрузка сделана из материала плотнее воды и не требует перемешивания: элементы просто заполняют объем биофильтра неподвижным слоем, а вода фильтруется через них самотеком или под небольшим напором насоса. Такой подход используют в капельных биофильтрах и в фильтрах с погружной неподвижной загрузкой, где задача не перемешать элементы, а просто максимизировать площадь контакта воды с неподвижной поверхностью.
Плюс тонущей загрузки в простоте: не нужна отдельная аэрация под перемешивание, конструкция реактора проще и дешевле в сборке. Минус в том, что без постоянного движения на загрузке быстрее накапливается избыточная биопленка и механические загрязнения, если перед биофильтром стоит слабая механическая очистка, поэтому такой фильтр требует более внимательной и частой промывки загрузки, разобранной в статье промывка биофильтра.
Ершовая загрузка, длинные щетки из полимерной щетины на осевом стержне, пришла в аквакультуру из очистных сооружений канализации, где она используется десятилетиями. По удельной площади поверхности она заметно уступает современным MBBR-загрузкам: типичные значения для ершовой загрузки лежат в районе 60-65 м2/м3 против 800 и выше у современной плавающей и тонущей загрузки специально под рыбоводство. Разница в площади означает, что под тот же объем снимаемого аммиака ершовая загрузка требует в разы больший объем биофильтра.
При этом цена ершовой загрузки за кубометр обычно ниже, а конструкция максимально простая и ремонтопригодная: щетку легко достать, промыть или заменить целиком. На небольшом хозяйстве, где место в помещении не критично, а вот бюджет ограничен, ершовая загрузка остается рабочим вариантом, особенно если рассчитывать биофильтр не по паспортной площади, а с честным запасом под реальную кормовую нагрузку.
| Вид | Плавучесть | Ориентир по площади | Тип биофильтра |
|---|---|---|---|
| К1 (Kaldnes) | Плавающая | 800-950 м2/м3 | MBBR с постоянным перемешиванием |
| Геликс (Hel-x) | Плавающая | Сопоставимо с к1, зависит от модели | MBBR с постоянным перемешиванием |
| Тонущая мелкая (кольца, чипсы) | Тонущая | 800-1500 м2/м3 у современных моделей | Неподвижный слой, капельный биофильтр |
| Ершовая, щеточная | Тонущая, закреплена на каркасе | 60-65 м2/м3 | Неподвижная кассетная загрузка |
При одинаковой кормовой нагрузке нужный объем биофильтра обратно пропорционален рабочей удельной площади загрузки: чем выше площадь на кубометр, тем меньше физический объем реактора нужен для снятия того же количества аммиака. Отсюда практический вывод: переход с ершовой загрузки на современную плавающую или тонущую с высокой площадью может в разы сократить требуемый объем биофильтра, что критично там, где место в помещении ограничено, например при реконструкции существующего хозяйства без расширения площадей.
Обратная сторона выбора высокоплощадной загрузки это цена: чем плотнее геометрия элемента и выше заявленная площадь, тем обычно дороже кубометр загрузки. Экономику стоит считать не по цене за кубометр, а по цене за квадратный метр рабочей площади, как показано в статье про выбор биозагрузки: иногда более дешевая загрузка с меньшей площадью на объем в итоге выходит дороже, потому что ее нужно взять в разы больше.
При заполнении реактора плавающей загрузкой типа к1 или геликс всегда оставляют часть свободного объема сверху для движения элементов: заполнять реактор загрузкой под завязку нельзя, иначе аэрация не сможет перемешивать слой и часть загрузки просто зависнет неподвижно, теряя смысл подвижной технологии. Обычно рабочее заполнение реактора по объему держат заметно ниже полного, оставляя запас для свободного перемешивания, и этот запас нужно закладывать в расчет физического размера самого реактора, а не только в расчет объема загрузки.
У тонущей неподвижной загрузки в кассетах похожая история с другой стороны: между кассетами и стенками корпуса, а также между самими элементами внутри слоя, всегда остаются зазоры и пустоты, которые в паспортном расчете площади не учитываются как рабочий объем, но занимают физическое место в фильтре. Разница между заявленным объемом загрузки и реальным объемом корпуса, который под нее нужен, у разных типов может отличаться заметно, и это стоит уточнять у поставщика или считать по факту на пробной партии, а не полагаться только на паспортные цифры.
В открытом пруду плавающую загрузку тоже применяют, но там условия жестче для материала: постоянный ультрафиолет, перепады температуры от заморозков зимой до жары летом и отсутствие защищенного корпуса реактора. Загрузку для пруда обычно размещают в перфорированных контейнерах или сетчатых мешках прямо в толще воды, а не в закрытом реакторе, и подбор вида часто смещен в сторону более простых и дешевых решений, потому что заменить поврежденную партию в открытом водоеме сложнее, чем в закрытой установке. Особенности такого применения и отличия от узв разобраны в статье биозагрузка для пруда.
Качественную биозагрузку делают из полиэтилена низкого давления высокой плотности, того же класса материала, что используют для медицинских шприцев, потому что такой пластик держит стабильную плотность и не выделяет посторонних веществ в воду. Загрузка из вторичного, переработанного пластика опасна не токсичностью как таковой, а непредсказуемым поведением: плотность вторичного материала может отличаться от расчетной и меняться в процессе эксплуатации, из-за чего элементы, рассчитанные на плавучесть, со временем либо тонут раньше срока под весом биопленки, либо наоборот всплывают неравномерно.
Отдельная проблема вторичного пластика это хрупкость: со временем такой материал становится ломким и разрушается быстрее, чем первичный, а обломки забивают насосы и трубопроводы дальше по контуру. Кроме того, вторичное сырье может нести остатки химии от предыдущей упаковки, включая антимикробные добавки, которые совсем не нужны в биофильтре, где вся идея построена на живой колонии бактерий.
Новая загрузка обычно белая, кремовая или черная в зависимости от производителя и партии сырья, и цвет сам по себе ни о чем не говорит: это вопрос красителя, а не качества полиэтилена. После нескольких недель работы в биофильтре элементы любого цвета покрываются налетом биопленки и меняют оттенок на буроватый или желтоватый, это нормальный рабочий вид загрузки, а не признак загрязнения или брака.
Тревожный признак другого рода: если новая загрузка сразу после распаковки крошится по краям или элементы неровные, с явными дефектами литья и разной толщиной стенки в партии, это скорее сигнал о вторичном сырье или о нарушении технологии литья, чем безобидная косметика, и такую партию стоит проверить у поставщика отдельно, прежде чем засыпать весь объем в реактор.
MBBR-реактор с плавающей загрузкой и капельный биофильтр с тонущей загрузкой это два разных подхода к одной задаче, у каждого свои плюсы и обвязка. Какой тип проще собрать и обслуживать в конкретных условиях, включая самодельные варианты из бочки, подробно разобрано в статье капельный биофильтр или MBBR. Общий принцип работы бактерий на любой загрузке, независимо от ее вида и формы, описан в статье принцип работы биофильтра.
Плавающая загрузка требует физического ограничителя на выходе из реактора, обычно перфорированной решетки или сетки с отверстиями меньше размера элемента, иначе поток воды постепенно вымывает загрузку в следующий узел системы, где она забивает насос или трубопровод. Отверстия решетки подбирают под конкретный размер элемента с запасом, чтобы решетка сама не забивалась крупным мусором и не создавала лишний перепад давления на выходе из реактора.
Тонущая неподвижная загрузка в кассетах обычно обходится без сложных решеток на движение, но кассеты все равно нужно фиксировать в корпусе фильтра так, чтобы поток воды шел равномерно через весь слой, а не искал путь наименьшего сопротивления в обход загрузки по щелям между кассетой и стенкой корпуса.
Купленная загрузка любого вида, к1, геликс, тонущая или ершовая, сама по себе стерильна: рабочей ее делает колония бактерий, которая нарастает на поверхности постепенно. Пока колония не сформировалась, загрузка физически стоит в биофильтре, но не снимает аммиак в нужном объеме, поэтому запускать биофильтр с рыбой сразу на полную плотность посадки нельзя. Как ускорить запуск колонии и что реально работает быстрее, чем просто ждать, разобрано в статье бактерии для запуска биофильтра.
Заявленная удельная площадь считается по геометрии элемента чисто математически: разворачивают все поверхности и делят суммарную площадь на объем. В реальном реакторе часть этой площади работает хуже остальной. На выступающих ребрах плавающей загрузки биопленку постоянно срывает трением элементов друг о друга, поэтому там колония бактерий тоньше и менее стабильна. Внутри глубоких перегородок к1, наоборот, поток воды слабее, обмен субстрата и кислорода медленнее, и пленка там растет толще, но менее активно на единицу площади из-за нехватки кислорода в глубине слоя.
У геликс за счет более открытой спиральной геометрии таких глухих карманов меньше, поэтому часть рыбоводов считает эту форму немного эффективнее по фактической, а не по паспортной площади, хотя строгих сравнительных цифр по разным моделям производители обычно не публикуют. На практике разница между конкретными моделями одного класса меньше, чем разница между классами загрузки в целом, скажем между ершовой и любой современной MBBR-загрузкой.
Если часть плавающей загрузки со временем механически повреждается или физически теряется через неисправную решетку удержания, ее можно досыпать частями, не сливая весь реактор и не убивая всю колонию бактерий разом. Новые элементы быстро заселяются бактериями от соседних уже рабочих элементов в том же перемешиваемом объеме, и полноценный повторный запуск с нуля, как для нового биофильтра, здесь обычно не требуется.
С неподвижной кассетной загрузкой ситуация другая: замена одной кассеты в ряду других рабочих кассет проще с точки зрения гидравлики, но требует временной остановки потока через именно эту секцию, поэтому такую замену планируют заранее и по возможности проводят при сниженной кормовой нагрузке, чтобы оставшиеся кассеты временно взяли на себя чуть больше работы без просадки качества воды.
Пластиковая загрузка сама по себе не портится от простого хранения, если ее держат в сухом месте без прямого солнца: длительное ультрафиолетовое облучение делает полиэтилен более хрупким со временем, и это касается и первичного материала тоже, просто у первичного запас прочности выше. Мешки или коробки с загрузкой не стоит держать на улице под открытым небом месяцами до монтажа, особенно летом, если участок южный и солнце жесткое.
При переносе крупных объемов загрузки, особенно тонущей, стоит учитывать вес: тонущий материал плотнее воды и тяжелее, чем кажется по объему тары, а мешки с мокрой уже промытой загрузкой становятся заметно тяжелее сухих, это стоит закладывать при планировании логистики на площадке, где нет техники для подъема грузов.
Плавающую и тонущую в одном неподвижном или в одном перемешиваемом реакторе смешивать не имеет смысла, потому что у них разная механика работы, но в разных секциях одной системы, например механическая ершовая ступень перед основным MBBR, комбинация вполне рабочая.
Принципиальной разницы для рыбоводного хозяйства нет, обе относятся к одному классу плавающей MBBR-загрузки с похожей рабочей площадью, выбор чаще определяется наличием у конкретного поставщика и ценой за литр.
Из формовочного цеха элементы иногда несут на поверхности воздушные пузырьки или технологическую пыль, которые сбивают истинную плавучесть на первые часы, обычно это проходит само после отмачивания и первого цикла работы в воде.
Экономически оправдано там, где не хватает объема помещения под расширение биофильтра или где нужно резко нарастить плотность посадки без строительства нового реактора, в остальных случаях работающую ершовую систему менять смысла нет.
Косвенный признак это рост аммиака или нитрита на выходе биофильтра при прежней кормовой нагрузке и прежнем объеме загрузки, а также заметное увеличение перепада давления на неподвижных кассетных типах загрузки.
Первичный полиэтилен низкого давления в закрытом от прямого солнца биофильтре служит практически неограниченно долго с точки зрения самого материала, реальным сроком службы обычно управляет не деградация пластика, а физический износ от постоянного трения элементов друг о друга в перемешиваемом реакторе.
Название вида, к1 или геликс, не защищено единым стандартом, поэтому под одним и тем же именем продают элементы разной геометрии, разного материала и разного реального качества литья, и цена чаще отражает именно эти скрытые различия, а не только наценку продавца.
Мы делаем сторожа, который следит за питанием, насосом и аэрацией и пишет вам в Telegram, пока рыба еще дышит. Сообщение приходит со звуком, даже если телефон в беззвучном. Базовый прибор стоит от 7 900 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
Удельная площадь поверхности тонущей биозагрузки в диапазоне 800-1500 м2/м3 у современных моделей S800, S950, S1500 и проблемы вторичного пластика с плотностью и хрупкостью материала: УЗВшники.рф, секреты производства биозагрузки.
Удельная площадь ершовой загрузки в диапазоне 60-65 м2/м3 в сравнении с другими типами: Техводполимер, ершовая загрузка.
Плавающая и тонущая биозагрузка: конструкция, форма элементов и принцип самоочистки подвижной загрузки: Агростройсервис, плавающая или тонущая биозагрузка.