Биофильтрация в аквариуме с точки зрения специалиста по очистительным сооружениям

Посмотрел на ютубе ролик «Внешние фильтры: МИФЫ, ликбез и заблуждения. Какой наполнитель выбрать». Хронометраж более 2 часов.

Автор ролика сообщает (то есть не автор темы), что у него хоть и нет большого опыта аквариумиста, но он «имеет отношение к очистке сточных вод», «которые являются родственной отраслью к аквариумным биофильтрам». Так же он ссылается на книгу С.В. Яковлев, Ю.В. Воронов «Биологические фильтры », из которой он приводит результаты нескольких экспериментов.
Два с половиной года назад я выкладывал тему « Какой наполнитель лучше для аквариумного фильтра? Теория и неожиданные факты », в которой также рассмотрел биофильтрацию с точки промышленного рыбоводства. Тема не «зашла» — была затроллена.
По опыту прошлой темы сразу сообщу, автор видео не рассматривает цихлидники, аквариумы с крупными рыбами, аквариумы без грунта и без растений. Как известно в интернет-форумах очень популярны обесценивающие высказывания: «это давно известно», «это не так, но как «так», мне лень писать», «надергано», «компиляция». Прошу, если хотите, что-то сказать, говорите по теме.
Я отметил информацию, мне кажется будет полезной, тем кто интересуется биофильтрацией в аквариуме.
1) В промышленной биофильтрации никто не рассматривается отдельных бактерий. А утверждается, что биофильтрация осуществляется биопленкой -конгломератом бактерий и микроорганизмов, которые осуществляют множество биологических, химических и прочих реакций, в том числе нитрификацию и окисление органики. В биопленке бактерии работают эффективнее. Почему обратил внимание на биопленку: в аквариумистке все спорят, могут ли нитрифицирующие бактерии разместиться внутри высокопористые наполнителей, или размер пор слишком мал. Биопленка покрывает только внешние поверхности наполнителей.
2) Толщина биопленки 0,35 мм. У нее два слоя внешний аэробный и внутренний анаэробный. То есть если шарик «высокопористых наполнилей» покрыт биопленкой, внутренние поры не используются.
3) Биопленка обладает отрицательным зарядом, в растворенные вещества в воде положительный заряд. Поэтому растворенные вещества притягиваются к пленке.
4) Постепенно биопленка «омертвляется» и ее смывает поток.
5) В промышленной биофильтрации важнейшим является удалении органики из воды. Нитрификация не отделяется от этой задачи.
6) Для роста биопленки требуется кислород, фосфор, углерод, азот, водород и микроэлементы. Особенно это важно на начальной стадии запуска биофильтрации в аквариуме.
7) Самым эффективным биофильтром является «Высоконагружаемые биологические фильтры»/Moving Bed Bio-Reactor MBBR, то что в аквариумисте называется фильтры «кипящего слоя».
8) Высота бионагрузки в промышленных установках 1-6 метров. В 1950-х годах в биофильтрах использовали щебень/шифер. Сейчас используют объемные загрузочные блоки. В промышленных установках наилучшую эффективность показали «мягкие» загрузки – сетки, синтетические ткани, пластиковые пленки. Например пластиковые ленты с расстоянием между лентами в 20мм.
9) Чтобы «удалить азот из аквариуму нужно в 20 раз больше органики».
10) Биофильтрационная способность фильтров определяется площадью поверхности занятой биопленкой и количеством свободного кислорода в воде. Гидравлическая производительная фильтра важна только с точки зрения доставки кислорода к бипленке. Кислорода для окисления органики биполенке нужна небольшая часть. Большой поток нужен чтобы донести основной объем кислорода, питательных веществ, углекислоты до других потребителей в аквариуме – растения, рыбы.
11) Автор утверждает, что для фильтра в аквариуме «достаточно производительности в 4-10 объемов», называя такое соотношение «классическим». С моей точки зрения это самое спорное утверждение. Классической производительностью считалось 3-х кратная производительность, так как она обеспечивает прохождение за час 99% воды через фильтр. Такие исследования проводили в 1960-х годах. 4-6-10 кратная производительность появилась в более поздний период в густых травниках, где нужный сильный поток чтобы «пробить» всю длину аквариума.
12) Эффективность биопленке циклична. На начальной стадии биопленка резко растет для окисления органики, нитрификация начинается на третьем этапе. На пятом этапе накапливается загрязнения биопленки. Нитрификация на максимуме, а окисление органики падает и вода загрязняется в том числе и продуктами распада биопленки. Далее мои мысли. Собственно говоря, для этого и нужно в аквариуме промывать фильтры, в том числе внешние. Коричневая грязь в фильтра – отмершая биопленка. Многие жалуются, что фильтр не работает, что мол не видно грязи. На самом деле, если нет грязи, то это означает, что фильтр справляется с задачей вымывать отмершую биопленку из корпуса. Также это означает, что внешник действительно нужно промывать достаточно регулярно (раз в 1-3 месяца, как рекомендуют производители).
13) Микропоры высокопористых наполнителей (сикем матрикс, пеностекло, эхайм субстрат) быстро забиваются биопленкой и не работают.
14) Исследования показали, что увеличение скорости потока приводит к уменьшению массы биопленки. Наибольшая масса биопленки была при скорости потока 10000 литров/сутки — 153 г/м2, при 4000 литров/сутки — 48 г/м2, при 16000 литров/сутки -80 г/м2. Объем фильтра 7000 литров, объем загрузки 1760 литров (площадь не указана, но указана «удельная площадь» 40 квадратных метров на метр кубический). То есть переводя на аквариумный язык, максимальная эффективность была на 416 литров/час (или 0,23 литра воды в час на литр бионаполнителя).
15) Срок наращивания биопленки на пластмассовых (поливинилхлорид, полиэтилен) и металлических (алюминий) наполнителях 3-4 недели. На тканевых (нейлон, капрон), керамических (кольца Рашинга), асбестоцементных, пленочных (гофрированная перфорированная поливинилхроридная пленка) биопленка наращивается за 2-3 недели.
16) Лава и керамзит показывают одинаковую эффективность.
17) Мелкопористый поролон эффективнее лавы.
18) Лава стабилизирует PH. Но теряет буферную способность за год.
19) Площадь поверхности губок 10 PPI -899 м2/м3, 20 PPI -1266 м2/м3, 30 PPI -1447 м2/м3, 45 PPI -1600 м2/м3
20) По подсчетам автора видео «реальная площадь» площадь поверхности лавы/пеностекла 190 м2/м3, сикем матрикс 280 м2/м3, коктейльные трубочки — 628 м2/м3, керамические кольца 190м2/мз, российская загрузка К1 330 м2/м3, мочалка 330 м2/м3.
21) 1 грамм аммиака конвертируется в 3,3 грамма нитрита, который преращается в 4,4 гр нитрата. На эту конвертацию тратятся 4,5 грамма кислорода и 7,5 грамм солей кальция.
22) 50 грамм протеина в корме конвертируются в 8 грамм аммиака. Для нейтрализации 1 грамма аммиака требуется 1 м2 биопленки.
23) Площадь аэробного слоя грунта в аквариумах теоретически достаточна для биофильтрации без фильтра. Используется пример с 30 вишневыми барбусами в 37-литровом аквариуме.

ВНИМАНИЕ. Ролик на ютубе, и то, как тезисы автора ролика были представлены мной на форуме, вызвали бурное обсуждение. АВТОР РОЛИКА прокомментировал претензии и ответил на вопросы Биофильтрация в аквариуме с точки зрения специалиста по очистительным сооружениям

Изменено 23.2.24 автор Alex2804


Изменено 27.2.24 автор Alex2804

Изменено 28.2.24 автор Alex2804

Изменено 29.2.24 автор Alex2804

Alex2804

Hedin
Что это, ил, бактерии? Я склоняюсь к илу, так как визуально аквариум стал зарастать водорослями.

Дмитрий57

Alex2804
14) Исследования показали, что увеличение скорости потока приводит к уменьшению массы биопленки. Наибольшая масса биопленки была при скорости потока 10000 литров/сутки — 153 г/м2, при 4000 литров/сутки — 48 г/м2, при 16000 литров/сутки -80 г/м2. Объем фильтра 7000 литров, объем загрузки 1760 литров (площадь не указана, но указана «удельная площадь» 40 квадратных метров на метр кубический). То есть переводя на аквариумный язык, максимальная эффективность была на 416 литров/час (или 0,23 литра воды в час на литр бионаполнителя).

Торопыжка

Торопыжка
Извините, но эффективность меряют не в массе бактерий, а в скорости переработки отходов (масса/время).

Дамир184
В видео из того что несёт этот спец, бреда больше 40%.

vstakhov
но вот с тезисами выше согласен полностью.

Alex2804
9) Чтобы «удалить азот из аквариуму нужно в 20 раз больше органики».

Дамир184
Мне кажется органика и является одним из источников азота, или что путаю?

А может, раз речь по "удаление азота", то подразумевается анаэробная денитрификация, для которой как раз и нужна легко усваемая органика?

Constantin_K
А может, раз речь по "удаление азота", то подразумевается анаэробная денитрификация

Alex2804
11) Автор утверждает, что для фильтра в аквариуме «достаточно производительности в 4-10 объемов», называя такое соотношение «классическим». С моей точки зрения это самое спорное утверждение. Классической производительностью считалось 3-х кратная производительность, так как она обеспечивает прохождение за час 99% воды через фильтр. Такие исследования проводили в 1960-х годах. 4-6-10 кратная производительность появилась в более поздний период в густых травниках, где нужный сильный поток чтобы «пробить» всю длину аквариума.

Alex2804
12) ..... Многие жалуются, что фильтр не работает, что мол не видно грязи.

На самом деле, если нет грязи, то это означает, что фильтр справляется с задачей вымывать отмершую биопленку из корпуса. Также это означает, что внешник действительно нужно промывать достаточно регулярно (раз в 1-3 месяца, как рекомендуют производители).

WViktor

WViktor
не испаряется же вся органика бесследно.

Дамир184

Дамир184
И тут есть небольшой парадокс. Чем хуже подобран фильтр, чем быстрее он просит очистки тем больше он сорит этой органикой. Фильтры которые годами не просят очистки практически не сорят. Наросший в фильтре матрикс и ил отмирая не выносится из фильтра, а так же как и вся другая органика минерализуются.

WViktor
В обсуждениях по работе аквариумных фильтров, в частности, внешних, всегда присутствуют противоречия. Если делают ставку на биофильтрацию, значит не будут иметь механическую. Если делают ставку на механическую фильтрацию, значит не будут иметь биофильтрацию, которая очень сомнительна.

WViktor
-А что значит "хорошо подобран фильтр"? Они все одинаковые по принципу работы.

WViktor
А то что содержится в грунте аквариума в огромном количестве, вы считаете минерализованной органикой?

Дамир184
Задача простая. Фильтр подобрать под эту задачу тоже не сложно.

Василий 12
А то всё пишут, спорят

Дамир184
Сумейте самостоятельно догадаться, что на самом деле требуется от аква фильтра

Дамир184
А хорошо организованный фильтр может отфильтровывать очень много всего. В том числе и мельчайшую взвесь, которую механика поймать просто не способна. Это только с помощью «биологии» достижимо. Но подробный ответ на ваш вопрос выпадает за рамки форума, тут объем на приличную статью.

Дамир184
Определите верно задачу и всё встанет на свои места. Задача простая. Фильтр подобрать под эту задачу тоже не сложно. Но (!) она совсем совсем не та, что решают на очистных или при промышленном разведении рыбы. Сумейте самостоятельно догадаться, что на самом деле требуется от аква фильтра и тогда сможете подобрать такой, что без регулярных очисток будет прекрасно работать.

Дамир184
Сумейте самостоятельно догадаться, что на самом деле требуется от аква фильтра и тогда сможете подобрать такой, что без регулярных очисток будет прекрасно работать.

Дамир184
Наросший в фильтре матрикс и ил отмирая не выносится из фильтра, а так же как и вся другая органика минерализуются.

mocej
Один гигиенический аквариум с САМПом я лет 10 не обслуживал, так и не увидел потом в нем минерализации,

Дамир184
Наросший в фильтре матрикс и ил отмирая не выносится из фильтра, а так же как и вся другая органика минерализуются.

Дамир184
Под минерализацией органики подразумевают её разложение до водорастворимых солей.