Устройство донного фильтра - грунта

[indigo77 0]

Устройство донного фильтра - грунта.

Устройство гравийных (грунтовых) фильтров предшествуют определение общих параметров, подготовка фильтровальной платы и расчет эрлифта. Устройство эрлифтов рассмотрено в разделе 5.1.

Основные требования. Гравийные фильтры полностью обеспечивают биологическую и механическую очистку воды, необходимую для большинства даже очень больших аквариумных систем, поэтому требования к биологической и механической очистке одинаковы и заключаются в следующем: площадь поверхности фильтра должна быть равна площади аквариума, размеры частиц гравия должны составлять 2-5 мм., гравий должен быть отсортирован по размерам частиц, толщина фильтрующего слоя должна быть одинаковой по всей площади фильтра, частицы гравия должны быть неправильной угловатой формы, расход воды должен составлять примерно 0,7*10-3 м/с, минимальная толщина фильтра должна быть 7,6 сантиметров.

Распределение бактерий в фильтрующем слое непосредственно зависит от его толщины, которая косвенно влияет и на эффективность переработки органических веществ в воде. Каваи с соавторами показал, что в морском аквариуме гетеротрофные бактерии были наиболее многочисленны на поверхности фильтрующего слоя, а на глубине 10 см. их число снижалось почти до 90%. Подобная тенденция сохранялась и для автотрофных видов. Популяция бактерий-окислителей аммония и нитритов, плотность которых в поверхностном слое составляла 10 в 5 степени и 10 в 6 степени экз./гр., уменьшалась на 90% на глубине 5 см. Исходя из этого Каваи и др. рекомендовали устраивать неглубокие фильтры с большой поверхностью. Иошида (Yoshida, 1967) сообщал, что в морских аквариумах максимальная активность нитрифицирующих бактерий отмечена в верхних слоях фильтра (см. рис. 1.4). С увеличением толщины слоя активность резко снижалась. Таким образом, требование, чтобы поверхность фильтрующего слоя равнялась площади аквариума, является основным.

Хираями (Hirayama, 1965) показал, что зависимость эффективности переработки органических веществ от толщины фильтра носит непрямой характер в тех случаях, когда критерием служила ОСФ (окислительная способность фильтра). ОСФ можно выразить, как скорость биологического потребления кислорода – БПК/мин. И наоборот, время, необходимое для прохождения воды через фильтр, должно положительно коррелировать с ОСФ.  Хираяма показал, что толстые фильтры не имеют преимуществ, так как время, необходимое для прохождения воды через фильтр, пропорционально его толщине. В доказательство этой точки зрения Хираяма поставил эксперимент, в котором отработанная вода проходила через четыре фильтра, различавшихся только по толщине. Время, необходимое для прохождения воды через фильтр, поддерживали постоянным путем измерения расхода воды. В конце опыта оказалось, что ОСФ оставалась одинаковой, несмотря на то, что толщина фильтров была разной. Таким образом, толстые фильтры требуют больших расходов воды, чем тонкие.

Фильтровальные платы. Фильтровальная плата отделяет фильтрующие слои от дна аквариума. Примечание: в современной аквариумистике такое обустройство донного фильтра называют – фальшдно. В аквариумистике фальшдно применяется редко.  Важно плотно склеить края платы со стеклами аквариума, чтобы под нее не просыпался гравий (грунт). Для большинства аквариумов фильтровальная плата может быть изготовлена из любого пористого материала, не подвергающегося коррозии в воде. В аквариумах «Ниагара-Фолс» и «Мистик МаринЛайф» применены гофрированные листы из армированного стекловолокна и сетка их эпоксидной смолы и армированного стекловолокна. В гофрированных листах с помощью настолькой циркулярной пилы, оборудованной фрезой для резьбы по пластмассе, следует прорезать щели  перпендикулярно ребрам жесткости. Ширина щели (рис. 1.6.) 1 мм, длина 2,5 см., расстояние между щелями пять сантиметров. После этого панели укладывают прорезями вниз аквариум и заделывают стыки с помощью ленты из стекловолокна (ширина 5 см) и силиконового клея. После того, как клей полностью затвердеет, можно наспать слой гравия (грунта) и разровнять его по плате.

При использовании сетки ее разрезают сверху пластиковым ситом и закрепляют его на сетке с помощью лески или стальной нержавеющей проволоки. Затем стыки герметизируют силиконовым клеем. И листы и сетки должны быть отделены от дна аквариума специальными подставками, например из бетона, или половинками полихлорвиниловых труб требуемой длины, разрезанных вдоль и установленных на рая. 

Рис. 1.6. Поперечный разрез аквариума, показывающий устройство фильтрованной платы из гофрированного стеклопластика.

 

Важно, чтобы вода могла свободно циркулировать между прокладками. Бетонные подставки покрывают тремя слоями эпоксидного клея, особенно в морских аквариумах,  для предохранения бетона от эрозии. Подставки не следует прикреплять ни к фильтровальной плате, ни к дну аквариума.

Производительность фильтра. Важным аспектом биологической очистки является производительность фильтра, которую определяют по максимальному количеству животных, способных жить в данной аквариумной системе. Хираяма предположил следующую формулу для расчета производительности фильтра в морских аквариумах (Уравнение пригодно и для пресноводных аквариумов, однако нуждается в уточнении).

Левая часть уравнения описывает окислительную способность фильтра (ОСФ), выраженную количеством О2 (в мг), потребляемых в минуту.

Правая часть уравнения (4) характеризует скорость «загрязнения» воды животными. Она также выражается количеством О2 (в мг), потребляемых в минуту.

Как видно из формулы (4), окислительная способность фильтра может быть больше или равна скорости «загрязнения» воды животными. Важно также отметить, что чем меньше масса отдельных животных,  тем ниже производительность аквариумной системы. Другими словами, производительность биологического фильтра не является простой функцией массы животных.

Система которая может обеспечит жизнедеятельность одной рыбы массой 100гр., может не выдержать нагрузку от 10 рыб массой по 10гр.  Предположим, в гипотетическом аквариуме W=0,36м2, V=10,5 см/мин, D=36 см. Если грунт однороден по размеру и R=4мм, то  из уравнения (5) следует, что G=(1/4)*100=25. Подставив эти данные в левую часть уравнения (4), получим окислительную способность фильтра (ОСФ), которая эквивалента скорости биологического потребления кислорода – БПК/мин.

Предположим далее, что в аквариуме содержаться рыбы массой 200гр. И их суточный рацион составляет 5% массы тела. Из правой части уравнения (4) (ОСФ обозначена Х) следует, что:

В таблице 1.2 приведены значения Х для одной рыбы в зависимости от ее массы (в гр.) и величины суточного рациона (в % массы тела). Из табл. 1.2. следует, что одна рыба массой 200гр., суточный рацион которой составляет 5% массы ее тела, создает «нагрузку» на фильтр, равную 0,69 ОСФ/мин. При этом q=Х/0,69=3,2/0,69=4,6 рыбы, то есть в аквариуме можно содержать четырех рыб.

 

Таблица 1.2. Нагрузка на фильтр в зависимости от массы одной рыбы и величины суточного рациона (в % массы тела).

Применять эту методику следует с осторожностью. Нагрузка на фильтр изменяется по мере роста животных, а его производительность может внезапно превышена из-за гибели рыбы или при резком снижении содержания кислорода.  

В качестве еще одного примера определим, можно ли в аквариуме из первого примера содержать 10 рыб по 50 гр. и одну массой 600гр. при той же норме кормления – 5% массы тела ежесуточно. Как видно из табл. 1.2., нагрузка на фильтр составит 10(0,21)+1(1,85)=3,95 ОСФ/мин. Ответ будет отрицательным, поскольку нагрузка на фильтр превышает его производительность, которая составляет 3,2 ОСФ/мин.

 

1.6. Практическое руководство по запуску фильтра

Правильная эксплуатация биологического фильтра включает меры по запуску нового фильтра и обеспечение надлежащего ухода за действующим фильтром.

Запуск нового аквариума. Во время запуска нового фильтра лучше всего дать на него повышенную нагрузку, то есть адаптировать его к несколько повышенной нарузке по числу животных. Такой запас производительности фильтра предотвратит в дальнейшем повышение содержания аммония и нитритов при подсадке в аквариум новых животных.

Для ввода в действие нового аквариума следует использовать только неприхотливых животных. Животных, чувствительных к аммонию, можно выпускать в аквариум только после завершения процессов нитрификации. Лучше всего сначала запустить черепах. Они гораздо  менее чувствительны к аммонию, чем рыбы и многие беспозвоночные, кроме того, черепахи выделяют достаточное количество органических веществ для начала процессов минерализации и нитрификации.

Примечание: в наших современных домашних аквариумах первыми рекомендуется высаживать улиток, растения, панцирных сомиков - коридорасов, лорикариевы сомиков - анциструсов. Это достаточно стойкие первопроходцы и стоят не так дорого.

Неплохим методом запуска фильтра является постепенное увеличение количества животных в аквариуме. Если неприхотливых животных нет, а виды, предназначены для выращивания, чувствительны к аммонию, число животных следует доводить до максимального постепенно. Например, если содержание аммония необходимо постоянно поддерживать на уровне 0,2 NH4-N/л, численность животных следует увеличивать медленно, постепенно доводя содержания аммония до требуемого уровня, подсаживая новых особей не ранее, чем бактерии нитрификаторы доведут содержание аммония до 0,2 мг/л или ниже. Эта методика весьма трудоемка. Первый сопосб – создание резервной производительности фильтра при помощи неприхотливых животных – быстрее и практичнее.

В холодной воде рост бактерий и их адаптация замедленны. Процессы биологической очистки могут быть ускорены, если до стабилизации процессов нитрификации подогревать воду и содержать аквариуме теплолюбивые виды. Затем тепловодных животных можно удалить, температуру воды понизить, а в аквариум столько же (а лучше меньшее) по массе холодноводных животных. Иногда после посадки холодноводных животных отмечается слабое увеличение содержания в воде аммония и нитритов, даже если аквариум был предварительно «сбалансированным». Если разность температур не слишком велика, то концентрация аммония через несколько дней выровняется, что свидетельствует об адаптации бактерий к холоду. Увеличение содержании аммония можно свести к минимуму, если дать бактериям время для адаптации к пониженной температуре (96ч.), а уже после этого помещать в аквариум холодноводных животных.

Хорошим методом, позволяющим ускорить «запуск» нового фильтра, является перенесение в новый аквариум сформировавшейся популяции бактерий из действующего фильтра (выжимка из фильтра). В новый аквариум могут быть добавлен грунт и детрит из сбалансированного аквариума. Грунт следует брать из аквариума, где температура в течение нескольких недель была такой же, как и в новом аквариуме.

Смена воды в аквариуме. Избыток детрита нежелателен, так как он затрудняет протекание воды через фильтр. По мере накопления детрита в фильтре образуются вертикальные каналы, по которым вода протекает с наименьшим сопротивлением, обходя большую часть фильтровального слоя. В результате в фильтре начинается кислородное голодание, образуются бескислородные зоны, где подавляется рост аэробных бактерий. По этой же причине нежелательно использование очень мелкого песка, особенно толстых фильтрах («жирный» слой грунта).

Удаление избыточного детрита осуществляется путем промывки верхнего слоя и переводом детрита во взвесь. Затем он может быть удален сифоном одновременно с заменой 10% старой воды. Промывать грунт следует аккуратно. Каваи и др. отбирал 1 гр. песка с поверхности фильтра и промывали чистой  морской водой. После этого нитрифицирующая способность снижалась на 40%. При повторной промывке она снижалась еще больше. При интенсивной промывке другого образца нитрифицирующая способность снизилась на 66%, последующей промывке – еще на 14%. Эти опыты показали, что значительная часть бактерий-нитрификаторв населяет детрит и при интенсивной промывке бактерии удаляются с поверхности фильтра. Фильтрующий слой – постоянная система. Грунт нельзя извлекать и промывать, так как при этом вместе с детритом удаляются и микроорганизмы. В тех случаях, когда  промывка фильтра совершенно необходима, делать это следует непосредственно в аквариуме, используя чистую воду той же солености. В пресноводных аквариумах – соответственно отстоенную водопроводную воду.

На процессы нитрификации отрицательное влияние оказывают колебания температуры, pH, содержания растворенного кислорода и солености. Среди этих факторов наиболее существенными являются изменение температуры и солености. Менее важны колебания pH и содержание растворенного кислорода.  

Необходимо иметь в виду, что растения и животные, которых обычно содержат в аквариумах, гораздо чувствительнее к изменениям физико-химических характеристик воды, чем бактерии. В связи с этим в первую очередь следует учитывать потребности менее устойчивых высших организмов и лишь затем бактерий, населяющих фильтр, отдельные клетки которых способны выживать в самых плохих условиях. Таким образом, приведенные здесь диапазоны параметров среды хотя и являются узкими для бактерий, но не препятствуют нормальному развитию остальных гидробионтов.

Отклонения параметров внешней среды следует регистрировать ежедневно, а также перед сменой части воды или пополнении испарившейся воды. Содержание кислорода должно быть на уровне 100% насыщения, это относится и к добавляемой воде. Это необходимо главам образом для содержащихся животных, так как нитрифицирующие бактерии не слишком требовательны к содержанию кислорода. Допустимый уровень колебаний pH в солоноватой и морской воде 8-8,3, в пресноводной – 7,1-7,8; pH добавляемой воды должен быть близок к pH в аквариуме.

Температура воды оказывает наиболее заметное влияние на процессы нитрификации, а возможно, и минерализации. При снижении температуры воды можно заметить отчетливую задержку в превращениях биогенных веществ. Повышение температуры обычно увеличивает активность бактерий. Большинство холоднокровных животных плохо переносят даже небольшие температурные колебания, если они происходят очень быстро. Колебания температуры при замене части воды в аквариуме не должны превышать 1 градуса Цельсия в сутки. Это означает, что добавляемую воду необходимо предварительно подогревать или охлаждать. Если аквариум эксплуатируется при комнатной температуре, воду для замены следует держать в той же комнате в закрытом сосуде и не использовать до тех пор, пока ее темература не сравняется с температурой воды в аквариуме.

Морская водя, предназначенная для замены, должна быть соответствующей солености. Разбавлять морскую воду для солоноватоводных аквариумов следует в отдельном сосуде, свежую воду добавлять небольшими порциями, делая перерывы, чтобы обитатели аквариума могли к ней адаптироваться. Приготовление воды требуемой солености в отдельном сосуде сводит к минимуму возможные ошибки и не нарушает установившуюся в аквариуме соленость. Более того, разбавление морской воды уменьшает возможность колебания солености в ранее приготовленной воде.

Для восполнения потерь от испарения в аквариумах с любой соленостью и замены части воды в пресноводных аквариумах рекомендуется отстоянную водопроводную воду, то есть воду, которую в течении трех дней держали в открытом сосуде для удаления хлора. В солоноватоводных и морских аквариумах испарение воды с поверхности ведет к увеличению солености, которое обычно не оказывает заметного влияния на большинство организмов, так как происходит постепенно. Однако не следует допускать значительного повышения солености к моменту пополнения аквариума свежей водой. Солоноватоводные и морские аквариумы необходимо закрывать для уменьшения испарения воды с поверхности и добавлять пресную воду уже при увеличении солености на 0,2%.

Подробнее: https://fanfishka.ru/infocentr/poleznye_materialy_po_akvariumistike/1643-soderzhanie-ryb-v-zamknutyh-sistemah-s-spott.html