[Logo www.acvariu.ro]

Acvariu.ro - forum - Cea dintai comunitate a acvaristilor
  [Search] Search   [Recent Topics] Recent Topics   [Hottest Topics] Hottest Topics   [Top Downloads] Top Downloads   [Members] Member Listing   [Groups] acvariu.ro 
[Register] Register / 
[Login] Login 
Filtrarea biologica si filtrele biologice  XML
Forum Index » Apa
Author Message
kirucd
DIY Master
[Avatar]
Joined: 07/05/2011 19:27:18
Messages: 8217
Location: Bucuresti
IP:
Offline

Daca cineva mi-ar fi spus cu 2 ani in urma ca am sa ma apuc sa citesc ceea ce nu mi-a placut
in liceu, in speta chimia, as fi zis ca este o gluma buna Si totusi in ultimii 2 ani am
citit mai mult decat in tot liceul lucrari si lucruri cu si despre chimia apei in acvaristica.
Si chiar si in sisteme de acvacultura

Si m-am gandit ca nu ar fi rau sa impartasesc si altora din ceea ce am citit in ultimul timp.
In acest thread am sa vorbesc despre filtrarea biologica si despre cum ar trebui ales si
dimensionat un filtru biologic. Datele pe care le prezint in continuare sint o compilatie
a ceea ce am citit si nu am pretentia ca sint litera de lege. Cum internetul este plin de
informatii si cum lumea in care traim evolueaza foarte rapid e posibil ca datele pe care
le stiu eu sa fie depasite in anumite cazuri. Daca aveti o alta parere, din experienta sau
din documentare, va rog sa o impartasiti cu noi.

Mai toata lumea cunoaste ciclul azotului, sau cel putin are idee despre ce se vorbeste in
propozitie. Ciclul azotului are doua mari componente: nitrificarea si denitrificarea. Dintre
multele forme sub care nitrogenul (azotul) este prezent in sistemele acvatice cele mai
importante sint amoniacul, nitritii si nitratii. Formele organice de nitrogen (azot) prezente
in sistemele acvatice sint descompuse de bacterii in forme inorganice, principala forma
inorganica fiind amoniacul. Amoniacul este toxic pentru pesti si alte vietati acvatice
chiar si in concentratii mici, de aceea el trebuie eliminat din apa. In apa amoniacul se
prezinta sub doua forme, forma ionizata, NH4+ amoniul, si forma neionizata, NH3 amoniacul.
Cele doua forme se pot gasi concomitent in apa si raportul dintre ele depinde
in principal de pH-ul apei si de temperatura. Reactia de echilibru este:

NH4+ + OH- <=> NH3 + H2O

Suma celor doua forme, ionizata si neionizata, a amoniacului se numeste Total
Ammonia Nitrogen (TAN).

Dintre cele doua forme, varianta neionizata, NH3, este mai toxica pentru organismele vii
decat varianta ionizata. Raportul dintre cele doua forme se modifica asa cum am spus
functie de pH-ul si temperatura apei, cresterea pH-ului si a temperaturii apei duce la
modificarea raportului in favoarea amoniacului, forma neionizata, NH3. Astfel de la
un pH aproximativ neutru (7,2-7,4) in jos avem numai forma ionizata, NH4+. La un
pH de aproximativ 9,2 la 25 de grade C avem 50%-50% intre cele doua forme, dupa
cum se vede in graficul de mai jos:

image

Influenta temperaturii asupra raportului dintre cele doua forme se vede in graficele
de mai jos:

image

image

Se poate observa in al doilea grafic ca la o valoare a pH-ului de 8,5 cantitatea de
amoniac neionizat NH3 creste de 4 ori functie de cresterea temperaturii de la 10
grade C la 30 de grade C (de la o fractie de 0,05 la 0,20).

Un articol interesant pe tema calculelor din reactia de echilibru a amoniacului, de
unde am si luat cele trei grafice, gasiti aici:

http://www.irishfishkeepers.com/index.php/articles/28-health-water-and-illinesses/142-ammonia-calculations

Cele doua componente ale ciclului azotului ajuta la neutralizarea amoniacului.
Nitrificarea este oxidarea amoniacului in nitrat (NO3) printr-o etapa intermediara,
nitrit (NO2). Nitrificarea este facuta de bacterii autotrofe. Bacterii autotrofe inseamna
ca bacteriile respective metabolizeaza prin fixare carbonul din dioxidul de carbon, CO2,
iar bacterii heterotrofe inseamna ca bacteriile respective metabolizeaza carbonul din
compusi organici ai carbonului (surse organice de carbon). Cyanobacteria este spre
exemplu o bacterie (nu este o alga, chiar daca mai apare in acvariile noastre) autotrofa.
Bacteriile autotrofe responsabile pentru procesul de nitrificare sint Nitrosomonas, pentru
oxidarea amoniacului in nitrit, si Nitrobacter, pentru oxidarea nitritului in nitrat.

Nitrosomonas oxideaza amoniacul in nitrit dupa urmatoarele reactii:

2 NH4+ + 3 O2 => 4 H+ + 2 NO2- + 2 H2O
sau
2 NH3 + 3 O2 => 2 NO2- + 2 H2O + 2 H+

Nitrobacter oxideaza nitritul in nitrat dupa urmatoarea reactie:

2 NO2- + 1 O2 => 2 NO3-

Reactia totala a bacteriilor nitrificatoare, asa cum am gasit-o intr-o lucrare,
este urmatoarea (Gujer and Boller, 1986):

NH4+ + 2 HCO3 + 1.9 O2 =>NO3 + 2.9 H2O + 1.9 CO2 +0.1 CH2O

unde CH2O reprezinta biomasa celulara.

Din reactia de mai sus se pot deduce 4 elemente cheie ale nitrificarii: cantitatea
de oxigen necesara, cantitatea de alcalinitate necesara, cantitatea de biomasa
produsa si cantitatea de nitrat produsa. Astfel oxidarea a 1g de amoniac consuma
4,34g oxigen, consuma 7,14g alcalinitate, si produce 0,21g de biomasa si 4,43g de
nitrat. Ceea ce ne poate ajuta la calculele privind dimesionarea filtrarii, dupa cum
vom vedea mai tarziu.

Factorii care influenteaza nitrificarea sint urmatorii: pH, alcalinitate, temperatura,
oxigen dizolvat, salinitate, lumina si nivelul de amoniac:

- nivelul de amoniac este factor limitativ pentru nitrificare, de la un prag de
aproximativ 2mg/l in sus, nitrificare nu mai are loc

- pH-ul optim pentru nitrificare este intre 6 si 9, cu cat este mai mare pH-ul
(mai aproape de 9) cu atat nitrificarea este mai rapida, dar pe de alta parte
cu cat pH-ul este mai mare cu atat avem o cantitate mai mare de amoniac
in forma neionizata NH3 care este mai toxic

- alcalinitate este factor limitativ, datorita consumului de alcalinitate din
procesul de nitrificare trebuie avut in vedere refacerea nivelului de
alcalinitate (prin schimburi de apa sau aditii, cel mai la indemana fiind
bicarbonatul de sodiu)

- temperatura este factor limitativ, sub -5 grade C si peste 38 de grade C
nitrificare nemaiavand loc; cu cat temperatura este mai mare cu atat rata
nitrificarii este mai mare, pina la un punct de la care bacteriile mor

- oxigenul dizolvat este si el factor limitativ, o apa cu un nivel de oxigen
dizolvat mai mic de 2mg/l incepe sa nu mai sustina nitrificarea; acest
nivel de 2mg/l se refera numai la procesul de nitrificare, pestii si alte
vietati, plante, alge sau bacterii consuma si ele oxigen, un nivel considerat
sigur pentru un sistem acvatic fiind de la 5-6 mg/l in sus

- salinitatea influenteaza nitrificarea, o salinitate constanta fiind optima
pentru nitrificare; totusi bacteriile nitrificatoare din apele dulci sint
complet inhibate in ape sarate, iar bacteriile nitrificatoare din apele
sarate sint foarte sensibile la nivelul de oxigen dizolvat

- lumina este factor limitativ pentru bacteriile nitrificatoare, un procent de
1% din intensitatea lumini solare inhiband bacteriile

Pe langa factorii limitativi de mai sus, mai exista si altii. Antibioticele sint in general
toxice pentru bacteriile nitrificatoare, tratamente bazate pe formol, permanganat de
potasiu, peroxid sint toxice. Solidele in suspensie din apa care pot astupa canalele
mediilor biologice afecteaza nitrificarea. In principiu ceea ce poate fi toxic pentru
pesti poate fi toxic si pentru bacteriile nitrificatoare.

Cam atat pentru astazi, maine continuam cu denitrificarea

This message was edited 2 times. Last update was at 05/04/2013 10:37:31


Filtre biologice
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/24422.page
Reef 500+
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/17511.page
Scubaline 460 - Discusi
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/15524.page
Bean animal overflow
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/20369.page
koala
Batran si obosit
[Avatar]

Joined: 05/03/2002 02:00:00
Messages: 22135
Location: Bucuresti
IP:
Offline

Oho, buna treaba!
Sunt pe fuga, dar promit sa citesc cu mare atentie totul si sa comentez.

Samson & Delilah (2002) - Marele African (2007) - Angels in heaven (2010) - Life is like a box of chocolates (2011) - Nemo's House (2012) - The Big One (2012) - Cubul (2013) - The Return (2014) - Back to the roots (2015)
calin_gherman
Ultra High Member
[Avatar]

Joined: 01/10/2007 21:59:26
Messages: 1775
Location: Cluj Napoca
IP:
Offline

Ciclul azotului este de fapt muuult mai amplu Ce ai descris tu Dragos este varianta prescurtata, acvaristica, a ciclului. Dar este corecta, cu unele mici lipsuri. Ma refer aici la formele de azot eliminate de pesti, prin urina, respiratie dar si cel care rezulta in urma descompunerii plantelor, melcilor, chiar pestilor morti prin bazin. Ei...unele dintre aceste forme de azot intra direct in nitrificare (cel eliminat prin branhii si urina), iar altele indirect, trec in denitrificare. Ma refer aici la azotul organic "blocat" in tesuturile moarte. Acesta se depune la fundul bazinelor acvatice formand sedimentele...iar aceasta forma va fi denitrificata ulterior. In acvariile noastre insa nu se realizeaza denitrificare naturala, in bazine...Despre conditiile speciale necesare, s-a cam scris...si functioneaza!

Ciclul azotului – Toate formele de viata necesita azot, acesta intrand în compozitia proteinelor si acizilor nucleici. Principalul rezervor de azot este atmosfera ce contine 79 %, dar sub o forma neutilizabila de catre organisme. Plantele trebuie sa isi asigure azotul sub o forma incorporata în compusi ca ionii de nitrati (NO3-), de amoniu (NH3) sau uree, iar animalele îsi procura azotul de la plante.
Ciclul azotului în natura presupune realizarea a patru procese: fixarea, descompunere, nitrificare si denitrificare, microorganismele indeplinind un rol central în toate etapele.
Fixarea azotului – este posibila prin trei mecanisme: fixarea atmosferica – energia luminoasa distruge moleculele de azot dand posibilitate atomilor rezultati sa se combine cu oxigenul din aer, formand oxidul de azot. Acesta se dizolva in apa de ploaie formând nitratii care ajung pe pamant, procesul aducand o contributie de circa 5 – 8 % din totalul azotului fixat; fixarea industriala – la presiuni înalte si temperaturi de 600° C, în prezenta unui catalizator, azotul atmosferic si hidrogenul se combina formand amoniul, utilizat ca fertilizant, sau pentru obtinerea ureei si nitratului de amoniu; fixarea biologica – au abilitatea de-a fixa azotul unele bacterii si cianobacterii care traiesc in relatie de simbioza cu plantele, sau traiesc liber în sol. Acest tip de fixare necesita un set enzimatic complex si un consum mare de energie, având ca sursa ATP-ul. Produsul rezultat este amoniul care va fi incorporat in proteine si alti compusi organici azotati.
Descompunerea – proteinele sintetizate de plante sunt transformate în carbohidrati si traverseaza retelele trofice, la fiecare nivel, prin metabolizarea lor rezultând compusi organici azotati care revin în mediu preponderent prin excretie. Beneficiarii finali ai acestor materiale sunt microorganismele descompunatoare care vor transforma produsii respectivi în amoniu.
Nitrificarea – amoniacul poate fi preluat din mediu direct de catre plante prin intermediul radacinilor, iar o mare parte din cantitatea de amoniac rezultata în urma descompunerii materiei organice este convertita în nitrati. Procesul se realizeaza în doua etape: oxidarea amoniacului în nitriti, realizata de catre bacteriile din genul Nitrosomonas si oxidarea nitritilor în nitrati, proces indeplinit de bacterii din genul Nitrobacter.
Denitrificarea – prin intermediul proceselor anterior descrise, azotul este preluat din atmosfera si transferat prin intreg ecosistemul. Prin denitrificare, nitratii sunt redusi pana la stadiul de azot gazos care este eliberat in atmosfera; bacteriile din sol si sedimente acvatice, medii cu conditii de anaerobioza, utilizeaza nitratii ca o varianta a oxigenului în ciclul final al respiratiei, ca acceptori de electroni, incheind astfel ciclul azotului.

This message was edited 1 time. Last update was at 03/04/2013 11:22:31


http://www.acvariu.ro/coppermine/index.php?cat=12817
[Email]
kirucd
DIY Master
[Avatar]
Joined: 07/05/2011 19:27:18
Messages: 8217
Location: Bucuresti
IP:
Offline

Multumesc pentru completari Calin, foarte utile mai ales ca vin din partea unui specialist.
As avea o intrebare totusi: formele de azot care sint eliminate de pesti prin urina si respiratie
(prin branhii) nu pot fi cuantificate prin hrana cu care sint hraniti pestii intr-o unitate de timp data,
sa zicem intr-o zi? Pentru ca de aici pleaca toate calculele care se fac pentru dimensionarea
filtrarii biologice in domeniul acvaculturii (nu am ajuns inca acolo articolul nu este terminat).

In ceea ce priveste plante moarte, melci, pesti morti si alte surse se azot acestea cred ca pot fi
preintampinate printr-o supradimensionare a filtrarii cu un anumit procent, si pot fi identificate
intr-un acvariu prin monitorizarea Redoxului.

Multumesc anticipat, o zi buna,
Dragos

Filtre biologice
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/24422.page
Reef 500+
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/17511.page
Scubaline 460 - Discusi
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/15524.page
Bean animal overflow
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/20369.page
calin_gherman
Ultra High Member
[Avatar]

Joined: 01/10/2007 21:59:26
Messages: 1775
Location: Cluj Napoca
IP:
Offline

In mod sigur exista o legatura directa intre tipul si cantitatea de hrana administrata pestilor. Sunt aproape sigur ca exista tabele, sau daca nu, cel putin formule de calcul...cat NH3 se elimina prin urina sau branhii daca sunt hraniti cu X hrana, atatea grame / zi. Cat NO2, respectiv NO3-ul final rezulta din acel NH3 eliminat...si asa mai departe. Si in mod sigur toate aceste formule / calcule ar ajuta la dimensionarea corecta a filtrarii unui bazin. Dar personal nu am timp sa caut chestii de genu' si la urma urmei nici nu intentionez sa pierd timp pretios cu asa ceva...prefer sa merg pe varianta "cu cat mai mult, cu atat mai bine"! Adica, daca toate acele calcule si formule si valori mi-ar spune ca imi sunt de ajuns ptr filtrare vreo 20.000 mp de material, asta insemnand vreo 2 Eheimuri 2080...de ce nu as pune 3?...de siguranta, sa fie
Sa stii ca denitrificarea chiar functioneaza,,,filtrul acela inox, pornit de vreo 5-6 saptamani isi face treaba.
Seara buna

http://www.acvariu.ro/coppermine/index.php?cat=12817
[Email]
kirucd
DIY Master
[Avatar]
Joined: 07/05/2011 19:27:18
Messages: 8217
Location: Bucuresti
IP:
Offline

Asta e o veste buna, ma asteptam sa functioneze. O sa ajung si la denitrificare, sper maine seara,
ca sa completez articolul.

In sistemele de acvacultura pentru calcularea filtrarii se considera ca pestii se hranesc cu
3% din greutatea lor, si ca 1 kg de hrana produce 0,03 kg de amoniac.

O seara placuta,
Dragos

Filtre biologice
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/24422.page
Reef 500+
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/17511.page
Scubaline 460 - Discusi
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/15524.page
Bean animal overflow
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/20369.page
Arhitectul
Membru de baza
[Avatar]

Joined: 29/12/2012 23:44:47
Messages: 320
Location: Otopeni
IP:
Offline

Oau !

Esti profesor stimabile ! De fapt sunt informatii de la doi profesori !

Omul cat traieste invata ...

This message was edited 1 time. Last update was at 04/04/2013 05:41:30


http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/0/40629.page
[Yahoo!]
stefanp
Moderator

Joined: 06/09/2011 17:31:23
Messages: 9468
Location: Falticeni/Iasi
IP:
Offline

Foarte buna initiativa !

Cu siguranta clarifica multe aspecte si aduce informatii noi Si ce e foarte important, sunt toate puse cap la cap intr-un singur loc.

Asteptam continuarea.

Zambesc chiar de traiesc in conditii austere, caci bucuria mea se trage din alte sfere ! Jurnal acvariu (proiect finalizat) | Unu' micu' pentru creveti (proiect finalizat) | Borcanu' lu' Grigore (proiect finalizat)
Incercare de aquascaping (proiect finalizat) | La munte - nano (finalizat) | Highway to hell (finalizat) | The great Danish | Dennerle tank

Romanian Aquascaping Contest 2016

Blog despre acvaristica

Despre Dennerle
[WWW]
kirucd
DIY Master
[Avatar]
Joined: 07/05/2011 19:27:18
Messages: 8217
Location: Bucuresti
IP:
Offline

Inainte sa trecem mai departe la denitrificare, cateva observatii pe care le-am primit
de la colegi pe forumurile unde am postat.

Pestii elimina azot sub forma de amoniac, aminoacizi, uree si acid uric, plantele elimina
azot sub forma de aminoacizi si proteine, si mai exista si alte surse in sistemele acvatice,
plante si vietati moarte in descompunere, resturi de mancare, celule bacteriene si alte resturi.
Cu alte cuvinte ciclul azotului este mult mai complex, dar depaseste scopul acestui articol.
In sistemele de acvacultura, pentru simplitate, la proiectarea si calcularea filtrarii biologice
se pleaca de la cantitatea de hrana administrata care intr-o forma sau alta este excretata de
pesti sub forma de amoniac, aminoacizi, uree si acid uric si se considera ca 1 kg de hrana
(de obicei 40% proteina) produce 0,03 kg de amoniac (30 de grame). Celelalte surse de
amoniac/azot pot fi considerate de mai mica importanta, si de obicei se supradimensioneaza
putin filtrarea pentru a acoperi si aceste surse.

Dupa aceasta scurta paranteza sa trecem mai departe la denitrificare.

Dupa cum am mentionat ciclul azotului se compune din nitrificare si denitrificare. Denitrificarea
este faza finala a ciclului, in aceasta faza se ajunge la producerea de azot (N2)
care se elimina in atmosfera. Practic acesta este un proces respirator care reduce forme
oxidate ale azotului (NO3-, NO2-, NO, N2O) ducand in final la N2. Acest proces este
realizat in principal de catre bacterii heterotrofe, dar exista si bacterii autotrofe care
realizeaza acest proces. Pentru acvariile noastre importante sint bacteriile heterotrofe.

Asa cum am mentionat anterior, bacteriile autotrofe metabolizeaza prin fixare carbonul din
dioxidul de carbon, CO2, iar bacteriile heterotrofe metabolizeaza carbonul din compusi
organici ai carbonului (surse organice de carbon). In acvariile noastre principalul factor
limitativ pentru bacteriile heterotrofe este nivelul de carbon organic. Pe de alta parte,
in cazul nivelul de carbon organic din sistem este mare, un bazin in care exista mult
detritus, resturi etc. care duc la un nivel mare de carbon organic, bacteriile heterotrofe
profita de acest nivel de carbon organic. Bacteriile heterotrofe supravietuiesc si in
conditii cu nivel de oxigen mare si cu nivel de oxigen mic sau inexistent (anoxic).
Spre deosebire de bacteriile autotrofe care se divid odata la 12-20 de ore (din acest
motiv ciclarea unui filtru dureaza mult), bacteriile heterotrofe se divid odata la 20 de
minute. O parte din tipurile de bacterii heterotrofe sint facultativ aerobe, isi indeplinesc
rolul indiferent daca exista sau nu oxigen, dar rolurile sint complet diferite functie de
nivelul de oxigen, si aceste bacterii sint cele care ne intereseaza. Putand functiona si
in conditii cu nivel mare de oxigen si cu nivel redus sau absent de oxigen, bacteriile
heterotrofe sint in competitie directa cu bacteriile autotrofe atat pentru oxigen cat si
pentru spatiu pentru colonizare. Datorita vitezei cu care se multiplica (divid) si consuma
oxigen poate fi o problema pentru acvariu. Din acest motiv in marea majoritate a
cazurilor de “bacteria bloom” - apa laptoasa, este vorba despre bacteriile heterotrofe si
nu despre cele autotrofe, si in aceste cazuri apa laptoasa nu inseamna deciclarea acvariului
sau a filtrului, ci mult prea mult carbon organic in apa (o intretinere precara pe fondul
unei hraniri exagerate duce la apa laptoasa). Apa laptoasa apare si in timpul ciclarii dar
de obicei in acele cazuri nu este vorba de bacteriile heterotrofe. In cazul apei laptoase
cauzata de bacteriile heterotrofe pericolele apar din cauza consumarii oxigenului
disponibil, dar si pentru ca bacteriile heterotrofe descompun resturile rezultand amoniac
si spikeuri de amoniac pot apare. De aceea primul lucru in cazul aparitiei apei laptoase
este marirea oxigenarii. Pentru a preveni o astfel de situatie trebuie limitat nivelul
de carbon organic din apa, si asta se face prin doua metode: mentinerea unui acvariu
curat si folosirea de medii chimice de filtrare care reduc nivelul de carbon organic,
cum este carbunele activ (dar care trebuie schimbat des, altfel se transforma in sursa
de hrana pentru bacteriile heterotrofe).

Denitrificarea are loc in conditii speciale, in zone fara oxigen (anoxice), in acest caz
bacteriile “respira” nitrat in loc de oxigen ca un terminal acceptor de electroni.
Reactia denitrificarii este urmatoarea:

NO3- => NO2- => NO + N2O => N2

Procesul complet de denitrificare poate fi scris si ca o reactie redox:

2 NO3- + 10 e- + 12 H+ => N2 + 6 H2O

Reducerea in conditii anoxice se poate produce si printr-un alt proces, numit oxidare
anaeroba a amoniacului, si este definit de urmatoarea reactie:

NH4+ + NO2- => N2 + 2 H2O

Acest procedeu se foloseste in unele uzine de tratare a apelor, unde metanol, etanol,
acetat, glicerina si produse proprietare sint adaugate in apa pentru a asigura sursa de
carbon organic necesara.

In acvaristica exista mai multe metode consacrate pentru denitrificare, in special in
acvaristica marina: DSP (deep sand bed), filtre(reactoare) anaerobe denitrificatoare
(cu aditie de carbon organic), reactoare cu sulf, reactoare cu biopeleti (polimeri organici
care sint sursa de carbon organic), dozare de vodca sau otet, dozare de probiotice
impreuna cu surse de carbon organic. La un debit suficient de mic mediile biologice
dintr-un filtru pot face o denitrificare partiala. Parerile sint impartite in privinta debitului
necesar intr-un reactor pentru a face denitrificare. In orice caz debitul de apa trebuie sa fie
sub 200 de litri pe ora. Depinde foarte mult si de mediile biologice folosite, de marimea
reactorului/filtrului, un reactor mic in care apa nu sta suficient pentru a fi consumat cat
mai mult oxigen nu poate asigura denitrificare. Pe de alta parte nici un debit foarte mic
nu este recomandat datorita faptului ca poate sa apara hidrogen sulfurat, care este
deosebit de toxic. Preferabil un debit in limita de siguranta si care sa asigure o denitrificare
partiala decat aparitia hidrogenului sulfurat. In momentul de fata eu am instalat in sumpul
acvariului de recif un reactor cu Seachem Denitrate la un debit de aproximativ 80-100 litri
pe ora si dupa o luna si jumatate de la pornire pot sa spun ca ajuta la denitrificare, pina la
instalarea acestui reactor nivelul de nitrati in acvariu era undeva intre 2 si 5 (am si un
reactor cu biopeleti care imi asigura mare parte din denitrificare), iar la o luna dupa
instalare nivelul a scazut undeva intre 0,5 si 1, masurat cu test Salifert.

Este de asemenea interesant de mentionat ca in mediile unde apare denitrificare
poate sa apara si reducerea fosfatilor, anumite bacterii fiind capabile sa reduca fosfatii.

Continuarea in episodul urmator, cand vom discuta despre proiectarea si dimensionarea
filtrarii biologice



by koala: La rugamintea lui Dragos am corectat urmatoarea fraza:

"Bacteriile denitrificatoare heterotrofe sunt in mod uzual facultativ aerobe, desi exista si bacterii denitrificatoare facultativ anaerobe."

This message was edited 1 time. Last update was at 05/04/2013 16:54:19


Filtre biologice
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/24422.page
Reef 500+
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/17511.page
Scubaline 460 - Discusi
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/15524.page
Bean animal overflow
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/20369.page
koala
Batran si obosit
[Avatar]

Joined: 05/03/2002 02:00:00
Messages: 22135
Location: Bucuresti
IP:
Offline

O sa fac topicul acesta "Sticky"... si, cand va fi gata, il mutam la sectiunea "Articole"

Samson & Delilah (2002) - Marele African (2007) - Angels in heaven (2010) - Life is like a box of chocolates (2011) - Nemo's House (2012) - The Big One (2012) - Cubul (2013) - The Return (2014) - Back to the roots (2015)
kirucd
DIY Master
[Avatar]
Joined: 07/05/2011 19:27:18
Messages: 8217
Location: Bucuresti
IP:
Offline

Mersi Koala

Filtre biologice
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/24422.page
Reef 500+
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/17511.page
Scubaline 460 - Discusi
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/15524.page
Bean animal overflow
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/20369.page
kirucd
DIY Master
[Avatar]
Joined: 07/05/2011 19:27:18
Messages: 8217
Location: Bucuresti
IP:
Offline

Inainte de a trece la partea de filtre biologice as vrea sa mai fac o mica observatie.

In prima parte – nitrificarea – am observat ca nivelul de oxigen dizolvat in apa este
factor limitativ pentru nitrificare, la un nivel de 2 mg/l, cu un nivel sigur pentru
vietatile acvatice de 5-6 mg/l. Acest nivel de oxigen dizolvat, 5-6 mg/l, este un nivel
sigur pentru vietati, dar mai exista o conditie necesara pentru supravietuirea lor, si
anume nivelul de CO2 dizolvat in apa. Dioxidul de carbon (CO2) difera de oxigen,
nitrogen si alte gaze dizolvate in apa, pentru ca nivelul de CO2 dizolvat depinde nu
numai de relatia de echilibru gaz/lichid prin transferul de CO2 dintre aer in apa, dar
depinde si de reactiile acizi/baze care determina forma chimica in care carbonul
inorganic dizolvat este prezent in apa. Functie de diferiti autori, nivelul de la care
CO2-ul dizolvat in apa devine periculos pentru pesti este undeva la 25-35 mg/l.
Relatia dintre oxigen si dioxid de carbon in aceste conditii nu este o relatie directa,
in apa, este insa o relatie la nivel de organism datorata efectului Bohr-Root.

http://en.wikipedia.org/wiki/Bohr_effect

http://en.wikipedia.org/wiki/Root_effect

Intr-o descriere sumara, datorita efectului Bohr-Root o concentratie mare de CO2
dizolvat in apa scade capacitatea hemoglobinei din sange de a mai transporta oxigen.
Cu alte cuvinte, chiar daca nivelul de oxigen dizolvat in apa este in limita de siguranta,
5-6 mg/l, o concentratie suficient de mare de dioxid de carbon dizolvat in apa va duce
la moartea pestilor. Din acest motiv, in sisteme de mari dimensiuni (in acvacultura) se
pot folosi coloane pentru reducerea dioxidului de carbon (reactoare de mari dimensiuni).
In acvariile noastre rareori apare aceasta problema si daca apare ea poate fi rezolvata
prin o circulatie mai buna a apei, aerarea apei, in acvariile de apa dulce in cazul aditiei
de CO2 pentru plante printr-un mai bun control al aditiei (eventual cu ajutorul unui
controller de pH), iar in sistemele marine eu am testat cu succes pina acum un reducator
chimic de CO2 (folosit pentru scufundari sau pentru anestezii) care mi-a stabilizat pH-ul
la o valoare acceptabila (8,1-8,25).

Si acum sa revenim la “oile” noastre – filtrele biologice. Pentru ca la nivel
de acvaristica-hobby nu am gasit niciun fel de clasificare sau schematizare a
tipurilor de filtre biologice (poate nu am cautat eu suficient de mult ) vom
porni de la clasificarea utilizata in acvacultura (Malone si Pfeiffer 2006).
In fond diferentele intre acvacultura si acvaristica de tip hobby nu sint chiar
atat de mari, poate doar ca si dimensiune si scop final (crestere accelerata vs
crestere normala). Cu atat mai mult filtrarea biologica de la sistemele de
acvacultura unde exista crestere accelerata se poate aplica si in acvaristica
de tip hobby pentru ca nivelul de hranire este mai scazut, iar din cantitatea
de hrana provine principala sursa de nitrogen din acvariile noastre.

Inainte de a trece la clasificarea filtrelor biologice sa amintim ca exista si o
clasificare a sistemelor acvatice cu recirculare (la care sint folosite filtrele
biologice), clasificare bazata pe nivelul de salinitate, temperatura si nutrienti
(trophic levels):

image

Din clasificarea de mai sus a fost extrasa o clasificare mai convenabila
comunitatii de acvacultura:

image


In imaginea de mai jos gasiti o clasificare a tipurilor de filtre biologice folosite
in acvacultura (Malone si Pfeiffer 2006):

image

Si o descriere mai pe larg a diferitelor tipuri de filtre biologice conform clasificarii
de mai sus gasiti in urmatorul document:

http://ag.arizona.edu/azaqua/ista/ISTA7/RecircWorkshop/Workshop%20PP%20%20&%20Misc%20Papers%20Adobe%202006/7%20Biofiltration/Nitrification-Biofiltration/Biofiltration-Nitrification%20Design%20Overview.pdf

Filtrele biologice de tip Crestere intrerupta (Suspended growth/activated sludge) sint
putin folosite in acvacultura, iar in acvaristica hobby un filtru derivat este folosit in
acvaristica marina, Algae Turf Scrubber – ATS (filtrare prin cultivarea unor alge care
reduc nutrientii din apa) care foloseste o biomasa (alge) atasata de un suport peste
care trece apa si care beneficiaza de niveluri ridicate de lumina, exportul nutrientilor
facandu-se prin indepartarea regulata a algelor. Acest tip de filtrare biologica
(Suspended growth/activated sludge) este insa folosit pe scara larga la tratarea apelor
municipale. Aceste tipuri de filtre biologice se bazeaza pe bacteriile heterotrofe care,
asa cum am vazut in prima parte, se multiplica mult mai repede decat bacteriile
autotrofe. In aceste tipuri de filtre biologice se adauga de obicei surse de carbon
organic – hrana pentru bacterii (melas?, zah?r, grâu, manioc). In cazul unui raport
mare intre carbonul organic si nitrogen (C/N) bacteriile heterotrofe metabolizeaza
amoniacul-nitrogen direct din apa, fara necesitatea existentei un filtru extern
cu film (pelicula) bacterian(a) fix(a).

Spre deosebire de filtrele biologice cu crestere intrerupta care se bazeaza pe bacteriile
heterotrofe, in sistemele traditionale de acvacultura cu apa recirculata se pune accent
pe dezvoltarea bacteriilor autotrofe, iar reproducerea bacteriilor heterotrofe si acumularea
de carbon organic este limitata prin indepartarea mecanica a solidelor din apa si schimburi
regulate de apa. In cazul acvaristicii hobby acest lucru se obtine prin filtrare mecanica
coroborat cu curatarea detritusului periodic, skimmare in cazul acvariilor marine dar
chiar si in cazul iazurilor, schimburi periodice de apa. Din acest motiv este important
ca la momentul proiectarii unui filtru biologic sa se ia in considerare si proiectarea
componentelor de filtrare mecanica si chimica, precum si un program de mentenanta
adecvat (inclusiv schimburi periodice de apa). Legat de filtrare mecanica atat de necesara
pentru o buna functionare a filtrelor biologice, exista cativa termeni folositi in acvacultura
precum si in acvaristica: solide care se decanteaza si care sint mai usor de indepartat
(solutia pentru acvaristi este sifonarea), solide care stau in suspensie (TSS – total
suspended solids) care sint mai greu de indepartat (in acvaristica marina skimmerele
pot indeparta si solide in suspensie, in acvaristica de apa dulce se foloseste in mod
intensiv perlonul), si solide dizolvate (TDS – total dissolved solids) care sint cel mai
greu de indepartat (skimmerele in acvaristica marina ajuta la asta, schimburile de apa
ajuta in acvaristica de apa dulce). Indepartarea solidelor din apa este foarte importanta
pentru ca indepartarea cu succes a lor scade nivelul de incarcare al filtrelor biologice
(solidele intra foarte repede in ciclul azotului si degradarea lor consuma mult oxigen),
reduce riscul de colmatare al mediilor biologice si asigura o apa curata propice pestilor.
Conform unor studii se estimeaza ca 1 kg de mancare produce aproximativ 0,3-0,4 kg
de solide in suspensie (TSS).

Din clasificarea filtrelor biologice folosite in acvacultura putem intalni in acvaristica
hobby cateva dintre tipurile de filtre biologice:
filtre scufundate:
filtrele compacte (filtrele noastre externe si interne se incadreaza in aceasta categorie)
filtre extinse, in pat fluidizat (folosite pe larg in acvaristica marina si iazuri)
filtre extensibile (folosite in special la iazuri)
filtre emergente:
filtre trickle (wet&dry) folosite cu succes si la apa dulce si la apa sarata

Mai departe vom trece la descrierea si proiectare filtrelor biologice, sper tot in seara
asta, dupa o scurta pauza

O seara placuta si spor la lectura
Dragos

This message was edited 2 times. Last update was at 11/04/2013 23:13:43


Filtre biologice
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/24422.page
Reef 500+
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/17511.page
Scubaline 460 - Discusi
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/15524.page
Bean animal overflow
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/20369.page
kirucd
DIY Master
[Avatar]
Joined: 07/05/2011 19:27:18
Messages: 8217
Location: Bucuresti
IP:
Offline

In descrierea si proiectarea filtrelor biologice sint folositi urmatorii termeni:
- Void space / porosity – spatiul gol dintre particulele mediului de filtrare care
permit solidelor din apa sa treaca, iar raportul de spatiu gol este raportul intre
volumul spatiului gol dintre particule si volumul total al filtrului ocupat de
mediile de filtrare
- Cross-sectional area – aria filtrului in sectiunea perpendiculara pe directia
de curgere a apei
- Hydraulic loading rate – rata de incarcare hidraulica este volumul de apa
pompat prin filtrul biologic pe unitatea de arie (Cross-sectional area) pe
unitatea de timp; se exprima in m3/m2 zi; pentru rata de incarcare hidraulica
exista un minim si un maxim
- Hydraulic retension time - timpul de retentie hidraulica se refera la timpul cat
o anumita cantitate de apa sta in filtrul biologic pe unitatea de timp; se calculeaza
ca raport intre volumul util de apa din filtrul biologic (doar apa, fara mediile
de filtrare) si debitul de apa recirculata intr-o ora prin filtrul biologic, (cu cat
mediile de filtrare sint mai poroase si au granulatie mica cu atat volumul de
apa util din filtru este mai mare si corespunzator timpul de retentie hidraulica
este mai mare, cu cat pompa de recirculare are debit mai mare cu atat timpul de
retentie hidraulica este mai mic)
- Specific surface area – este suprafata utila bacteriilor in mediile de filtrare pe
unitatea de volum si se exprima in m2/m3; cu cat este mai mare cu atat mai multe
bacterii pot coloniza mediile si cu atat capacitatea de filtrare este mai mare;
marimea mediilor de filtrare, spatiul gol dintre medii (void space) si suprafata
utila (specific surface area) sint corelate, cu cat este mai mica marimea mediilor
de filtrare cu atat este mai mare suprafata utila bacteriilor si cu atat mai mic
este spatiul gol dintre mediile de filtrare
- Volumetric TAN conversion rate – rata de conversie volumetrica a TAN (total
ammonia nitrogen) este folosita pentru a descrie performanta unui mediu de
filtrare bazat fie pe suprafata utila a mediilor sau pe volumul mediilor; pentru ca
anumite medii, cum ar fi nisipul, au o suprafata utila foarte mare, rata de
conversie se exprima in kgTAN / m3 zi (se foloseste volumul)
- Areal TAN conversion rate – rata de conversie plana a TAN este asemanatore cu
rata volumetrica dar se refera la unitatea de suprafata si se exprima in
kgTAN / m2 zi (se foloseste suprafata)

Si de aici putem incepe discutiile constructive Tinand cont de termenii definiti mai
sus, exista mai multe abordari ale proiectarii unui filtru biologic (daca va asteptati sa
va spun o formula si gata, am rezolvat problema, va anunt ca nu e asa )

O prima formula de calcul a volumului necesar pentru un filtru biologic se poate afla
din formula urmatoare:


V (filtru biologic in m3) = {Cantitatea de TAN produsa zilnic (in kgTAN/zi)} / {Rata de
conversie plana a TAN (in gTAN / m2 zi)} * {1000g / 1kg} / {Suprafata utila bacteriilor
in mediile de filtrare (in m2/m3)}

(unitatea de masura pentru volum, m3 = (kgTAN/zi) * ( m2 zi/gTAN) * (1000g/1Kg) *
( m3/m2)

Stiu ca la prima vedere pare complicat, dar ecuatia de mai sus este simpla:
Cantitatea de TAN produsa zilnic impartita la rata de conversie plana a TAN ne da
suprafata totala necesara pentru a reduce TAN-ul respectiv
mai departe Suprafata totala necasara pentru reducerea TAN-ului se imparte la
Suprafata utila bacteriilor in mediile de filtrare pe care le folosim si rezulta volumul
necesar (este vorba despre volumul filtrului in care incap respectivele medii)

Lucrurile par mai simple, dar (stiu ca va asteptati la un dar ) ele nu sint chiar asa de
simple. Cu formula de mai sus putem afla un volum util pentru filtrul nostru biologic,
dar mai sint si alti factori care influenteaza ecuatia de mai sus. Cantitatea de TAN
produsa zilnic se poate aproxima dupa tabelul de mai jos, la o cantitate de 250 grame
de mancare:

image

Suprafata utila bacteriilor in mediile de filtrare pe unitatea de volum se cunoaste
de obicei pentru diferitele tipuri de medii, spre exemplu avem urmatoarele valori:
nisip – intre 5000 si 11000 m2/m3
micro-bead din polystyren – 3900 m2/m3
beaduri folosite in filtrele cu presiune – 1150-1475 m2/m3
medii folosite in filtre trickle sau filtre RBC – 100-300 m2/m3

Problema apare la Rata de conversie plana a TAN (Areal TAN conversion rate) pentru
ca aceasta depinde nu numai de tipul mediilor de filtrare, dar depinde si de alti
factori. Printre altele depinde de rata de incarcare hidraulica, o rata de incarcare mica
la anumite tipuri de filtre (trickle) nu asigura ca apa ajunge la toate mediile de filtrare
(apa, ca si aerul, are tendinta de a gasi cel mai scurt drum), iar la o rata de incarcare
mare biofilmul de pe mediile de filtrare este curatat si nu se mai face nitrificare. Pentru
proiectarea filtrelor de tip trickle se considera o valoare medie de 50 m3/m2 zi, iar
valoarea de la care biofilmul este curatat este considerata in calcule 350 m3/m2 zi.
Intr-adevar daca facem un calcul aproximativ pentru un filtru extern (nu conteaza
producatorul) vedem ca ne incadram in jurul acestor valori. Spre exemplu un filtru
extern asemanator cu JBL cu laturile de 16 x 20 cm are o arie (Cross-sectional area)
de 0,032 m2 iar la un debit real de 500 litri pe ora inseamna un debit de 12 m3 pe zi,
de unde rezulta o rata de incarcare hidraulica = 12 m3 zi/ 0,032 m2 = 375 m3/m2 zi,
putin peste valoarea maxima pentru filtrele tip trickle (diferenta intre acvacultura
si acvaristica hobyy este ca mediile folosite pentru acvacultura in general au o
porozitate mult mai scazuta decat mediile folosite in acvaristica, si in cazul nostru
biofilmul bacterian apare si in interiorul mediilor, facandu-l mai greu de curatat de
catre debitul mai mare de apa). De aici avem si o prima concluzie, debitele prin
mediile de filtrare biologice pentru filtrele noastre nu trebuie sa fie atat de mari
precum ne imaginam noi.

In sprijinul acestei prime concluzii vine si o alta definitie, Hydraulic retension time,
timpul de retentie hidraulica. Asa cum am spus timpul de retentie hidraulica este
timpul cat sta o anumita cantitate de apa in filtru biologic si implicit in contact
cu mediile bilogice. Daca acest timp este prea mic atunci nitrificarea nu are loc
eficient (nu este redusa toata cantitatea de TAN din bazin/acvariu). Pe de alta
parte daca timpul de retentie este prea mare la fel nitrificarea nu are loc eficient
pentru ca nu toata cantitatea de apa apuca sa treaca treaca prin filtru suficient de
des pentru a reduce toata cantitatea de TAN. In plus de asta, o rata de retentie mare
inseamna un debit de recirculare scazut, care inseamna o viteza mica a apei prin
filtru, care poate duce la colmatarea prematura a mediilor de filtrare. Mai trebuie
luat in calcul si faptul ca hrana administrata pestilor nu se transforma in TAN pe
parcursul a 24 de ore, ci mai degraba undeva intre 1 si 4 ore. In aceste conditii este
de preferat hranirea pestilor cu cantitati mici si cat mai des pe parcursul zilei.

Si totusi care este timpul de retentie hidraulica optim? In lucrarile pe care le-am
citit acest timp varia de la 1-3 minute pina la 20 de minute. Daca am calcula un timp
de retentie pentru filtrele externe pe care le folosim in mod curent descoperim
ca in cazul filtrelor externe folosite in acvaristica acest timp de retentie hidraulica
este mult mai mic. Spre exemplu in cazul unui filtru JBL e1501 avem o capacitate
totala a filtrului de 12 litri din care spatiu ocupat de medii ar fi 8 litri. In cazul in
care filtrul este umplut cu materiale biologice volumul de apa se poate considera
a fi diferenta intre cele doua (chiar daca mediile biologice traditionale gen Matrix,
Substrate pro, Micromec etc. sint poroase, totusi porozitatea este reprezentata
de canale foarte inguste, microscopice, astfel incat volum de apa preluat nu este
foarte mare comparativ cu volumul mediilor). In acest caz putem considera
ca volumul de apa din filtru este de 4 litri. Debitul de recirculare al acestui filtru,
in mod real, este undeva la 500 de litri pe ora, de unde ne rezulta un timp de
retentie hidraulica (4 litri / 500 litri) * 60 minute = 0,48 minute. Dupa cum se
observa acesta este un timp foarte mic in comparatie cu timpii intalniti in acvacultura.
Si totusi aceste tipuri de filtre, daca sint dimensionate corect, isi treaba. Intrebarea
este de ce, iar raspunsul este dat de catre mediile de filtrare folosite care au o
suprafata utila pentru bacterii mult mai mare decat mediile folosite in acvacultura
(in acvacultura se urmareste in primul rand componenta economica si de aceea
se folosesc medii de filtrare mult mai ieftine, dar care folosite in cantitati suficiente
isi fac treaba).

La dimensionarea filtrului biologic conteaza si rata de recirculare a apei. In
acvacultura se merge pe o recirculare a apei de 2-3 ori pe ora, la ponduri (crapi
Koi) se merge pe o recirculare a apei de 0,5-2 ori pe ora, iar la acvarii de 2-4
ori pe ora pentru plantate si pesti mici, de 5-6 ori pe ora pentru acvarii cu pesti multi
si mari (gen cichlide), de 5-10 ori pe ora pentru acvarii marine numai cu pesti si de
10-20 de ori pe ora pentru acvarii recif.

Daca plecam de la aceste cifre si mergem pe o medie putem face cateva calcule
aproximative, considerand ca volumul de apa relativ la volumul mediilor de filtrare
este in raport de 60%/40%:
- la un acvariu plantat de 400 litri la o recirculare de 3 ori pe ora rezulta un debit
de 1200 litri pe ora, si cu un timp de retentie minim de 2 minute (0,033 ore)
rezulta ca volumul de apa al filtrului ar trebui sa fie de 1200 litri/ora * 0,033 ore
= 39,6 litri, de unde rezulta un volum al mediilor de filtrare de 26,4 litri,
adica aproximativ 6,6% din volumul acvariului
- la un acvariu cu cichlide de 400 litri la o recirculare de 6 ori pe ora cu un timp
de retentie de 2 minute ne-ar fi necesar un filtru cu un volum util de apa de
79,2 litri, si un volum al mediilor de filtrare de 52,8 litri, adica aproximativ
13,2% din volumul acvariului
- la un acvariu de recif de 600 litri la o recirculare de 8,33 ori pe ora cu un timp de
retentie de 2 minute ne-ar fi necesar un filtru cu un volum util de apa de
164,9 litri, si un volum al mediilor de filtrare de 109,9 litri adica aproximativ
18,3% din volumul acvariului (in reeful meu am in momentul de fata 8 litri de
Matrix, 4 litri de spartura de piatra vie, 60 kg ~ 45 litri, 4 litri Denitrate plus
doua DSB-uri de aproximativ 130 kg de nisip in total, DSB-uri in care
timpul de retentie este mult mai mare, la un calcul sumar am 61 de litri
material filtrant plus nisipul pe care nu stiu cum sa il apreciez, datele
pentru reef fiind de la acvariul meu, 600 litri cu recirculare de 8,33 ori)

Desigur ca aceste calcule sint aproximative, dar ne putem face o idee de ce
inseamna dimensionarea unui filtru biologic. In conditiile in care se respecta
regulile uzuale de mentenanta a acvariului si se folosesc si solutii de filtrare
mecanica si chimica eficiente cred ca o regula aproximativa ar fi dimensionarea
volumului filtrarii biologice la 10% din volumul acvariului. Si desigur ca aceste
cifre sint influentate de tipul materialului filtrant si de incarcatura biologica din
acvariu (care se traduce in cantitatea de hrana administrata).

O alta abordare in calcularea unui filtru biologic pleaca de la cantitatea de hrana
administrata. Cu cat hrana este mai bogata in proteine cu atat cantitatea de TAN
produsa este mai mare. Mancare congelata are in general niveluri reduse de
proteina de aproximativ 5%(cea comerciala uzuala, mysis, super shrimp,
cyclops etc), pe cand mancarea uscata, pelete si fulgi, are un nivel ridicat de
proteina de aproximativ 40-50%. Plecand de aici se pot face calculele pentru
filtrarea biologica.

Si sa plecam de la cazul reefului meu:
- hranesc in medie 8 cuburi de congelate pe zi, cu un procent de aproximativ
5% proteina si o greutate aproximativa de 22 de grame, plus fulgi cu un
procent de aproximativ 50% proteina si o greutate de aproximativ 1,75 grame
pe zi (o cutie ma tine cam 3 luni), plus Spirulina JBL cu un procent de
proteina de aproximativ 40% si o greutate de aproximativ 2 grame pe zi
(o cutie ma tine aproximativ 2,5 luni), in plus mai adaug aminoacizi,
vitamine, zooplancton, fitoplancton, reef pearls de 2-3 ori pe saptamana,
pentru usurinta am sa le echivalez cu inca 8 cuburi de congelate pe zi (nu
am gasit niciun calcul aproximativ care sa ma ajute la transformarea lor
in TAN)
- sistem de 600 litri de apa, cu o rata de recirculare de 5000 litri pe ora
- oxigen 7-8 mg/l (suficient pentru nitrificare)
- pH 8,15
- temperatura 25 de grade Celsius
- alcalinitate 8 dKH
- mediu biologic folosit Matrix, cu o suprafata utila de aproximativ
700 m2/m3 (este o estimare, nu am o cifra exacta)
- rata de conversie plana a TAN de 0,1g TAN/m2 zi
- mergem pe varianta proiectarii unui filtru trickle (wet/dry) si vrem sa aflam
volumul necesar filtrarii biologice

Conditiile de oxigenare, pH, temperatura si alcalinitate nu sint limitative in acest
caz, fiind propice pentru nitrificare. Hrana administrata zilnic in sistem ar trebui
sa produca urmatorul nivel de TAN, conform tabelului de mai sus:

16 cuburi congelate, 44 de grame cu proteina 5% => 0,2464g TAN
1,75 de frame fulgi cu proteina 50% => 0,0987g TAN
2 grame spirulina cu proteina 40% => 0,0904g TAN

Total 0,4355 grame TAN pe zi

V (filtru biologic in m3) = {Cantitatea de TAN produsa zilnic (in kgTAN/zi)} / {Rata de
conversie plana a TAN (in gTAN / m2 zi)} * {1000g / 1kg} / {Suprafata utila bacteriilor
in mediile de filtrare (in m2/m3)}

V (in m3) = 0,4355 g TAN/zi / ( 0,1 g TAN/m2 zi * 700 m2/m3) =
= 0,4355 g TAN/zi / 70 g TAN / m3 zi = 0,00622 m3 = 6,22 litri

Dupa cum se observa exista diferente mari intre cele doua tipuri de calculare
a volumului materialelor filtrante, dar unul se bazeaza pe timpul de retentie
hidraulica iar celalalt pe cantitatea de TAN produsa zilnic. Intre cele doua
exista o relatie, timpul de retentie hidraulica poate fi calculat in functie de
eficienta mediilor de filtrare (care este o functie de cantitatea de TAN si de
mediile biologice). Pentru aceasta corelare mai trebuie putin sapat.

Sper ca in weekendul asta sa facem si aceasta corelare si va urma un rezumat
care sa contina concluziile si o metoda (aproximativa) de a calcula necesitatile
unui filtru biologic.

O seara placuta,
Dragos

Filtre biologice
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/24422.page
Reef 500+
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/17511.page
Scubaline 460 - Discusi
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/15524.page
Bean animal overflow
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/20369.page
kirucd
DIY Master
[Avatar]
Joined: 07/05/2011 19:27:18
Messages: 8217
Location: Bucuresti
IP:
Offline

O scurta observatie, pentru ca am avut discutia asta pe un alt forum. Daca cititi materialul postat de mine
despre filtrarea biologica si filtrele biologice, o sa observati ca eu am estimat o suprafata folosita efectiv
de 700m2/m3 pentru Matrix, ceea ce ar insemna 0,7 m2 per litru. Si explicatia pe care eu o am este
urmatoarea:

Pe site-ul Seachem exista un document in care este descrisa o metoda prin care se calculeaza,
aproximativ, suprafata pe care ar avea-o Matrix, EheiH Substrate pro si JBL Micromec. Documentul
respectiv se gaseste aici:

http://www.seachem.c...ificSurface.pdf

Conform acelui document, suprafata care poate fi utilizata de bacterii pentru colonizare ar fi de 1,8702 m2
per gram pentru Matrix ceea ce inseamna 1406,3904 m2 per litru (in acelasi document se spune ca 1 litru
de Matrix are 752 grame). Care este total diferit de 700 m2 per litru cat scrie in prezentarea Matrixului pe
websiteul Seachem. Deci ceva este putred in Danemarca. Si cum nu am stiut ce sa cred si pentru ca asta
a fost unul din motivele pentru care m-am apucat de citit, am si gasit partial niste explicatii.

In primul rand ca toti porducatorii/comerciantii de asemenea medii de filtrare spun ca mediile lor au o
anumita suprafata aproximativa care poate fi utilizata de bacterii. Asta nu inseamna automat ca si este
folosita. Pentru ca mai exista o conditie care trebuie sa fie indeplinita pentru ca nitrificarea/denitrificarea sa
se produca, si anume apa cu amoniac/nitriti/nitrati sa ajunga in acele canale, sa treaca prin acele canale.

In al doilea rand daca am considera ca Matrixul are 700 m2 per litru asta inseamna 700.000 m2/m3 ceea
ce este o suprafata imensa, de 2500-4500 de ori mai mare decat pentru plasticele uzuale care se folosesc
in acvacultura pentru filtre wet/dry. Si intrebarea logica este de ce nu ar folosi cei din acvacultura medii
asemanatoare cu aceste medii comerciale? Pentru ca ar trebui sa foloseasca mult mai putin.

In al treilea rand piatra vulcanica are o suprafata specifica utila intre 50 si 80 m2/m3 si este una dintre cele
mai poroase pietre, Matrix - Seachem si Bio Rio - Ada fiind tot pietre naturale.

In al patrulea rand aceste medii de filtrare sint eficiente atata timp cat nu se colmateaza, dar din pacate
colmatarea nu se vede cu ochiul liber (ma refer la colmatarea respectivelor canale care sint microscopice).

Si nu in ultimul rand, nitrificare/denitrificarea se face intr-un biofilm. Daca acest biofilm in care supravietuiesc
bacteriile se formeaza in interiorul canalelor dar si pe toata suprafata mediilor, exista niste
limitari fizice la care apa este transportata prin acest biofilm catre bacterii. Aici ajungem deja la ecuatii
matematice si modelari complexe si mai am de studiat in directia asta. In cuvinte mai simple spus, care
sint conditiile ca apa cu amoniac si nitriti (sau eventual nitrati) sa ajunga, trecand prin acest biofilm, la
bacterii? Procesul de difuzie al polutantilor in biofilm este un proces complex si care este influentat de
foarte multi factori.

Toate cele de mai sus m-au dus catre o concluzie, partiala desigur, ca mediile biologice comerciale pe
care le folosim noi, au o suprafata specifica utila de in jur de 700 m2/m3. Pentru ca daca as folosi cifrele
date de producatori ar trebui sa tin bazinul meu de 600 litri cu 6 grame de Matrix! Ceea ce evident ca nu
este posibil. (vedeti calculele din postarile anterioare).

Din pacate nu exista niciun fel de studii, in afara de cel mentionat de Seachem, pentru suprafata specifica
a mediilor de filtrare. Si mai mult decat atat, eu nu am gasit niciun studiu pe net relativ la suprafata
specifica folosita efectiv de mediile de filtrare biologica comerciale. Niciunul dintre producatori nu ofera
asa ceva. Dar toti isi fac publicitate cu cat de multa suprafata specifica au mediile lor de filtrare.

Daca cineva a gasit/citit undeva vreun studiu referitor la suprafata efectiv folosita in aceste medii
comerciale poate ne informeaza si pe noi. Pina atunci nu pot da un raspuns mai precis la aceasta
intrebare, desi ma roade si pe mine.

Una dintre concluziile trase de catre cei care cerceteaza acest domeniu este ca nisipul este mediul
cu cea mai mare suprafata specifica, avand o dimensiune foarte mica. Cu cat un mediu are dimensiuni
mai mici, cu atat are suprafata mai mare. Dar in acelasi timp spatiile dintre medii sint mai mici si atunci se
poate colmata mai repede. De aceea se prefera ca atunci cand se foloseste nisip sa se foloseasca in
pat fluidizat.

Si o alta concluzie care trebuie trasa de aici, dimensionarea filtrarii bilogice in cazul acvariilor trebuie
facuta tinand cont de cantitatea de hrana administrata, timpul de retentie hidraulica, si corelatiile dintre
acestea si volumul si suprafata efectiv folosita a mediilor biologice plus debitul de apa recirculat prin
filtrul biologic.

O seara placuta,
Dragos

This message was edited 1 time. Last update was at 22/04/2013 18:37:26


Filtre biologice
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/24422.page
Reef 500+
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/17511.page
Scubaline 460 - Discusi
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/15524.page
Bean animal overflow
http://www.acvariu.ro/forum/posts/list/20369.page
adrian09
Senior member
[Avatar]

Joined: 01/09/2016 16:23:02
Messages: 1341
Location: Paris
IP:
Offline

imi cer scuze dar nu inteleg termenul..." pat fluidizat"...filtru in sine este un mediu lichid, doar asta face..filtreaza apa...

Ai grija ce iti doresti ca s-ar putea sa se intimple
[Email]
ocean
Ultrahigh member
[Avatar]

Joined: 26/06/2014 14:12:14
Messages: 1985
Location: Targu Mures
IP:
Offline

Prin filtre cu pat fluidizat se intelege ca apa e fortata sa treaca printr-un reactor/recipient printr-un strat-de obicei nisip, dar poate fi si altceva de exemplu pellet(granule colonizate de bacterii pe care le consuma in timp)- de material filtrant de jos in sus pe care il valureste si care fiind populat cu bacterii e foarte eficient. Gasesti imagini cu asa ceva pe youtube. Filtrul in sine e un recipient care gazduieste materiale filtrante nu prea sunt fluide doar apa ce trece pe acolo
[Email]
Hermit
Member
[Avatar]

Joined: 20/02/2015 22:11:05
Messages: 251
Location: iasi
IP:
Offline

Pentru a intelege mai bine cum functioneaza un filtru cu pat fluidizat...



Knowledge is a deadly friend when no one sets the rules
[Email] [Yahoo!]
adrian09
Senior member
[Avatar]

Joined: 01/09/2016 16:23:02
Messages: 1341
Location: Paris
IP:
Offline

mersi pentru explicatii....cum ma gindeam eu la fluid.......inca odata multumesc

Ai grija ce iti doresti ca s-ar putea sa se intimple
[Email]
adrian09
Senior member
[Avatar]

Joined: 01/09/2016 16:23:02
Messages: 1341
Location: Paris
IP:
Offline

un filtru cu pat fluidizat, este mai eficient decate cele cu medii fixe?
este utilizat numai la anumite tipuri de bazine?

Ai grija ce iti doresti ca s-ar putea sa se intimple
[Email]
paradoxx
Ultrahigh member
[Avatar]

Joined: 06/07/2013 01:33:53
Messages: 1914
Location: Dr tr severin/ Constanta
IP:
Offline

nu,un filtru cu pat fluidizat nu este mai eficient decat cel cu medii fixe,mai ales daca vbim de o economie de spatiu. Acel tip,King of Dyi,spunea intr.un video recent,ca el intr.adevar foloseste acest tip de filtrare si a promovat acest tip de filtrare,insa iti trebuie un sump cu adevarat incapator pt a face filtrarea pe care o poti face cu 3-4 l de siporax. Am impresia ca de la minutul 8 incolo,incepe sa zica de ce si cum a promovat de fapt acest tip de filtrare


https://youtu.be/kiDrZPqHKTs

Sunt Mandru ca sunt SUMA DEFECTELOR MELE 1488
[Email] [Yahoo!]
 
Forum Index » Apa
Go to:   
Powered by JForum 2.3.4 © 2012 JForum Team • Maintained by Andowson.com