Как компания "KSK Aqua" оптимизирует биологические фильтры для очистки воды

Как компания "KSK Aqua" оптимизирует биологические фильтры для очистки воды

KSK Aqua занимается разработкой инновационных биологических фильтров для обеспечения оптимальной очистки воды. В статье рассказывается, как работают эти умные решения.

 

В современных рыбоводных хозяйствах, применяющих рециркуляцию, необходимо удалять присутствующие в воде отходы. Некоторые отходы можно удалить при помощи фильтрации твёрдых частиц, а для растворённых веществ требуется биологический фильтр. В биологическом фильтре бактерии преобразуют растворённые в воде отходы в другие вещества. В рыбоводных хозяйствах предпочтительно, чтобы преобразованию подвергался аммиак. Первый шаг заключается в преобразовании аммиака в нитрит, а затем в нитрат. Это позволяет рециркулировать воду в УЗВ, так как рыба может выдерживать некоторое количество нитрата. В данном процессе бактерии используют кислород, и такой процесс называется аэробным.

Аэробный фильтр (нитрификация) – это фильтр, в котором доступно достаточное количество кислорода для всех бактерий во всем объёме фильтра. Такой тип фильтров широко применяется для преобразования аммиака в нитрат. Вода насыщается кислородом перед проходом через фильтр и требует насыщения кислородом при выходе из фильтра, прежде чем она будет возвращена в рыбоводные бассейны. Эти фильтры могут быть выполнены в виде биофильтров с подвижной загрузкой (MBBR), где фильтрующие элементы плавают в воде, или биофильтров с неподвижным слоем загрузки (FBBR), где фильтрующие элементы неподвижны и через них протекает вода.

При высоких степенях рециркуляции часто требуется уменьшить концентрацию нитрата в воде. Для этого в воду необходимо добавить углерод и убедиться, что в воде отсутствует кислород. При этом бактерии преобразуют нитрат в свободный азот и оксиды азота.

Анаэробный фильтр (денитрификация) – это фильтр, в котором отсутствует кислород. Данный тип фильтров используется, чтобы удалить из воды нитрат и преобразовать его в свободный азот и оксиды азота. Эти фильтры обычно представляют собой биофильтры с неподвижным слоем (FBBR), поскольку кислород не может попасть в фильтр для перемешивания. В качестве источника углерода для анаэробного процесса обычно используется метанол.

Для того чтобы фильтр работал оптимально, необходимо удалять мёртвые бактерии с поверхностей фильтрующего элемента и частицы из FBBR, иначе фильтр будет засоряться и его производительность снижаться. Кроме того, на все поверхности фильтра необходимо подавать пресную воду, чтобы снабжать бактерии дополнительным аммиаком/нитритом, а также кислородом или нитратом, в зависимости от типа процесса (аэробный или анаэробный), протекающего в биологическом фильтре.


 

 

Биофильтр с подвижной загрузкой (MBBR)

В фильтре с подвижной загрузкой фильтрующие элементы свободно плавают в воде и их плотность должна быть чуть ниже, чем плотность воды. В противном случае, существует риск, что они будут лежать на дне и создавать анаэробные условия, поскольку там они не будут очищаться. Фильтры с подвижной загрузкой считаются самоочищающимися, так как мёртвые бактерии вымываются из фильтрующих элементов и из самого фильтра. Твёрдые частицы в этих фильтрах, предназначенных для преобразования аммиака и растворенных биогенных веществ, также не задерживаются.

Биофильтр с неподвижным слоем (FBBR)

В фильтрах с неподвижным слоем фильтрующие элементы имеют плотность больше или меньше плотности воды. Если плотность больше плотности воды, элементы опустятся на дно бака, вода будет протекать сверху, через элементы, и выходить через отверстие в дне бака. Элементы удерживаются при помощи решётки или перфорированной пластины, позволяющей воде проходить через дно фильтра. При очистке поток воды через фильтр останавливается, и на всю поверхность фильтра равномерно подаётся воздух. При этом фильтрующие элементы перемешиваются, и ил удаляется из элементов и выводится из системы вместе с водяным концентратом. Если фильтрующие элементы легче воды, фильтр работает по тому же принципу: элементы поднимаются и удерживаются решёткой, которую можно поднимать для очистки. Фильтры с неподвижным слоем загрузки улавливают многие твёрдые частицы и отфильтровывают их из воды. По этой причине фильтры данного типа часто применяются после фильтров с подвижным слоем в качестве последнего фильтра, прежде чем вода возвращается в рыбоводческий бассейн, для удаления частиц, которые пропустил механический фильтр, а также для удаления мёртвых бактерий, образующихся на биологических фильтрах.

При проектировании биологического фильтра также необходимо учесть другие механические свойства.

  • Фильтрующий элемент должен быть высокого качества, чтобы он не раскрошился со временем – срок службы фильтра должен достигать 20 лет;

  • Если используется фильтрующий элемент малого размера, для удержания элемента в фильтре потребуется решётка или пластина с отверстиями меньшего размера, что увеличивает перепад давления на решётке или пластине;

  • Конструкция фильтрующих элементов должна предотвращать их концентрирование на выпускных решётках. При использовании MBBR также важно обеспечить хорошее перемешивание вокруг выпускных решёток, чтобы поток воды через фильтр не вызывал залипание элементов на выпуске;

  • При использовании MBBR поверхность внутри фильтра рекомендуется сглаживать, чтобы элементы не изнашивались преждевременно из-за истирания.

На основании всех этих требований к элементам мы разработали наш фильтрующий элемент "Saddle-Chips", спроектированный как открытый элемент для простоты и удобства очистки и обслуживания. Данный фильтрующий элемент разработан для оптимизации потока воды вокруг элементов, а также для оптимального распределения воды по всему фильтру. Элементы "Saddle Chips" изготавливаются из полипропилена и первичного полиэтилена высокой плотности.