1.5. Устройство фильтра

Устройству гравийных фильтров предшествуют определение общих параметров, подготовка фильтровальной платы и расчет эрлифта. Устройство эрлифтов рассмот рено в разделе 5.1.


Основные требования. Гравийные фильтры полностью обеспечивают биологическую и механическую очистку ВОДЫ, необходимую для большинства даже очень больших аквариальных систем, поэтому требования к биологической и механической очистке воды одинаковы и заключаются в следующем: площадь поверхности фильтра должна быть равна площади аквариума, размеры частиц гравия должны составлять 2—5 мм, гравий дол жен 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 м/с, минимальная толщина фильтра должна быть 7,6 см.
Распределение бактерий в фильтрующем слое непосредственно зависит от его толщины, которая косвенно влияет и на эффективность переработки органических веществ в воде. ?авай с соавторами (Kawai et al., 1965) показал, что в морском аквариуме гетеротрофные бактерии были наиболее многочисленны на поверхности фильтрующего слоя (око,10 108 экз. на 1 г песка), а на глубине 10 см их число снижалось почти на 90 %. Подобная тенденция сохранялась и для автотрофных видов. Популяция бактерий-окислителей аммония и нит ритов, плотность которых в поверхностном слое составляла соответственно 10° и 100 экз./г, уменьшалась на 90 % на глубине всего 5 см, исходя из этого Каваи и др. (Kawai et al., 1965) рекомендовали устраивать неглубокие фильтры с большой поверхностью. Иошида (Yoshi da, 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.
Хираяма (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 — БП?/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, 

 *Eдиница измерения ме представляет собой преобразованную единицу м-н(м.с), описывающую объем вDIы, протекающей через 1 м2 площади поверхности фильтра за единицу времени. — Прим. ред.

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 изменения 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 от деляет фильтрующий слой от дна аквариума. Важно плотно склеить края Платы со стенками аквариума, что бы под нее не просыпался гравий. Для больших аква риумов фильтровальная плата может быть изготовлена из любого пористого материала, не подвергающегося коррозии в воде. В аквариумах «Ниагара-Фолс» и «Мистик Маринлайф» применены гофрированные инсты из армированного стекловолокна и сетка из эпоксидной смолы и армированного стекловолокна. В гофрированных листах с помощью настольной циркульной 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 целями 5 см. После этого панели укладывают прорезями вниз в аквариум и заделывают стыки с по мощью ленты из стекловолокна (ширина 5 см) и сили Конового клея (жидкого стекла). После того как клей полностью затвердеет, можно насыпать слой гравия и разравнять его по плате.
При использовании сетки ее разрезают на куски требуемого размера, затем покрывают сверху пластиковым ситом и закрепляют его на сетке с помощью лески или стальной нержавеющей проволоки. Затем стыки герметизируют силиконовым клеем. И листы, и сетки долж ны быть отделены от дна аквариума специальными под ставками, например из бетона, или половинками полихлорвиниловых труб требуемой длины, разрезанных
*Поско. Таку п. Тастиковые сита Для нужд рыбоводства Oтечественной промышленностью не выпускаются, хорошей заменой мо жет служить капроновое мельничное сито (газ) (е 7—17).— Прte.м.
Поперечный разрез аквариума, показывающий устройство фильтровальной платы из гофрированного стеклопластика

 
Рис. 1.6. Поперечный разрез аквариума, показывающий устройство фильтровальной платы из гофрированного стеклопластика (Анонимный автор, 1971)
вдоль и установленных на края. 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 воды является производительность фильтра, которую определяют по максимальному количеству животных, способных жить в данной аквариальной системе. Хираяма (Hirayama, 1966 а) предложил следующую формулу для расчета производительности фильтра в морских аквариумах *.

формулу для расчета производительности фильтра в морских аквариумах
где " — площадь поверхности фильтра, м2: P— скорость фильтра ции, т. е. скорость протекающей через Фильтр воды, см/мин: D — Толщина слоя гравия, см; p — Число фильтров, установленных в акавариуме; G — коэффициент размера части; в — масса тела отдельного животного, г; F — количество корма, ежедневно поступающего в аквариум, г; 4 — Число животных.

* Уравнение пригодно и для пресноводной оно нуждается в уточнения.

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



где R — средний размер частиц гравня в каждой фракции (если фильтр многослойный), мм; x — доля каждой фракции, %.
Правая часть уравнения (4) характеризует скорость «загрязнения» воды животными. Она также выражает ся количеством 0, (в мг), потребляемым 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 аквариальной системы. Другими словами, производительность биологического фильтра не является простой функцией массы животных. Система, которая может обеспечить жизнедеятельность одной рыбы массой 100 г, может не выдержать нагрузку от 10 рыб массой по 10 г. Предположим, в гипотетическом аквариуме W =(0,36 м2, V=10,5 см/мин, D= 36 см. Если гравий однороден по размеру и R = 4 мм, то из уравнения (5) следует, что G = (14) - 100 = 25. Подставив эти данные в левую часть уравнения (4), получим окисли тельную способность фильтра (ОСФ), которая эквивалентна скорости биологического потребления кислорода — БПК / мин.


в табл. 1,2 приведены значения х для одной рыбы в зависимости от ее массы (в г) и величины суточного рациона (в % массы тела). Из табл. 1.2. следует, что

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

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

одна рыба массой 200 г, суточный рацион которой составляет 5% массы ее тела, создает «нагрузку на фильтр, равную 0,69 ОСФ/мин. При этом =X/0,69 = = 3,2/0,69 = 4,6 рыбы, т. е. в аквариуме можно содержать четырех рыб. Применять эту методику следует с осторожностью. Нагрузка на фильтр изменяется по мере роста животных, а его производительность может быть 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 г и одну массой 600 г 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 мг 26
ОСФ/мин. Ответ будет отрицательным, поскольку нагрузка на фильтр превышает его производительность, которая составляет 3, 2 ОСФ /мин.