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Die Nitrifikationsrevolution ohne Stecker: Wie traditionelle Filtersysteme die moderne Sauerstoffanreicherungstechnologie durch "Aerodynamik" schlagen.

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In der technischen Praxis der Fischteichfiltration ist die Effizienz der biochemischen Filtration untrennbar mit der Aktivität der nitrifizierenden Bakterien verbunden, und die Versorgung mit Sauerstoff ist der Schlüsselfaktor, der ihre Stoffwechselkapazität bestimmt. Moderne vollautomatische Systeme haben die Nitrifikationseffizienz durch die aktive Anreicherung von gelöstem Sauerstoff mit Hilfe von Sauerstoffpumpen und anderen Geräten erheblich verbessert, aber herkömmliche Filtersysteme können die biochemische Filtration auch ohne zusätzliche Sauerstoffzufuhr stabil halten. Dieses Phänomen ist auf das dynamische Sauerstoffgleichgewicht zurückzuführen, das herkömmliche Systeme aufgrund ihrer natürlichen Konstruktionslogik und ihrer physikalischen Eigenschaften erreichen. In diesem Beitrag wird analysiert, wie das herkömmliche Filtersystem den Sauerstoffbedarf der nitrifizierenden Bakterien durch natürliche Belüftung, Optimierung des Filtermaterials, Wasserzirkulation und Anpassung an die biologische Belastung aus der Perspektive der Hydrodynamik, der mikrobiellen Ökologie und der Systemintegration deckt, wobei das zugrundeliegende Prinzip des langfristig stabilen Betriebs aufgezeigt und eine wissenschaftliche Grundlage für die Gestaltung und Verbesserung des Filtersystems geschaffen wird.

In konventionellen Filtrationssystemen kann die biochemische Filtration trotz des Fehlens einer speziellen Oxygenierungsvorrichtung aus den folgenden Hauptgründen effektiv durchgeführt werden:

‌natürliche BelüftungTraditionelle Filtersysteme erreichen eine natürliche Belüftung durch Wasserbewegung und Oberflächenkontakt mit der Luft. Bei einem Tropf- oder Wasserfalldesign zum Beispiel fließt das Wasser durch die Filtermedien und kommt mit der Luft in Kontakt, wodurch sich der Gehalt an gelöstem Sauerstoff im Wasser erhöht.
‌Physikalische Eigenschaften von FiltermedienDie in herkömmlichen Filtersystemen verwendeten Filtermedien (z. B. Keramikringe, Bakterienhäuser, biochemische Baumwolle usw.) haben eine poröse Struktur, die einen Lebensraum für nitrifizierende Bakterien bieten kann und gleichzeitig den Kontakt zwischen Wasser und Luft erleichtert und indirekt die Sauerstoffversorgung erhöht.
‌Wasserrecycling-DesignKonventionelle Filtersysteme sind in der Regel mit einer Pumpe ausgestattet, die sauerstoffreiches Wasser durch Wasserzirkulation zu den Filtermedien fördert. Auch wenn die Anzahl der Zyklen nicht so hoch ist wie bei vollautomatischen Systemen, liefert ein ausreichender Wasserfluss dennoch den notwendigen Sauerstoff für die nitrifizierenden Bakterien.
‌Anpassung der nitrifizierenden BakterienNitrifikanten: Obwohl nitrifizierende Bakterien einen höheren Sauerstoffbedarf haben, sind sie in konventionellen Systemen in der Lage, sich an niedrigere Sauerstoffkonzentrationen anzupassen und die Umwandlung von Ammoniak und Nitrit durch langsame Stoffwechselaktivität abzuschließen.48.
‌System-GleichgewichtKonventionelle Filtersysteme sind in der Regel so konzipiert, dass sie unter Berücksichtigung von Wasservolumen, Fischdichte und Filtermedienverhältnis ein Gesamtgleichgewicht im System gewährleisten. Dieses Gleichgewicht ermöglicht es den nitrifizierenden Bakterien, auch bei begrenzter Sauerstoffzufuhr effektiv zu arbeiten.

Obwohl das herkömmliche Filtersystem nicht über eine spezielle Sauerstoffzufuhr verfügt, ist es dennoch in der Lage, durch die natürliche Belüftung, die Eigenschaften des Filtermaterials, die Gestaltung des Wasserkreislaufs und das Gleichgewicht des Systems genügend Sauerstoff für die nitrifizierenden Bakterien bereitzustellen, um einen reibungslosen Ablauf der biochemischen Filtration zu gewährleisten.

Traditionelles Filtersystem biochemische Filtration detaillierte Prozessanalyse

I. Physikalische Filtration

‌VerbotGroße Verunreinigungen‌
WassergeschwindigkeitBürste/Filter Baumwolle(Dicke 5-10 cm) Erstes Auffangen von festen Schadstoffen wie Fischausscheidungen und Köderrückständen, um ein späteres Verstopfen der biochemischen Filtermedien zu verhindern.
- DesignpunktDie physikalische Filterschicht muss regelmäßig gereinigt werden, um ein Verstopfen der Poren und damit eine Blockade des Wasserflusses zu vermeiden.
‌natürliche Belüftung und Sauerstoffzufuhr‌
existierenTropf-/WasserfallstrukturWenn das Wasser durch die mehrschichtige Filterwatte oder den Keramikring fließt und mit der Luft in Berührung kommt, erhöht sich die Konzentration des gelösten Sauerstoffs auf 3 bis 5 mg/L, was die grundlegende Sauerstoffquelle für die anschließende biochemische Reaktion darstellt.

II. biochemische Kernfiltration

‌Schichtung des Filtermaterials und Anhaftung von Bakterien‌
- ‌Biochemische Primärschicht: VerwendungKeramische Ringe, Korallensteine, BiokugelnBeschleunigung des Kontakts zwischen Ammoniak und Nitrosomonas (AOB) durch schnelle Wasserumwälzung;
- ‌Tiefe biochemische Schicht: AdoptionBakterienhaus, vulkanisches Gesteinverlängert den Weg des Wasserflusses und fördert die Umwandlung von Nitrit durch Nitrobacter (NOB).
‌Prozess der Nitrifikationsreaktionskette‌
- ‌NitrosierungsstufeAOB oxidiert Ammoniak (NH₃) zu Nitrit (NO₂-) bei gelöstem Sauerstoff >2 mg/L, wobei die Reaktionsgeschwindigkeit von der Sauerstoffrückhaltekapazität des Filtermediums beeinflusst wird;
- ‌NitrifikationsstufeNOB oxidiert Nitrit in der gleichen Sauerstoffumgebung weiter zu Nitrat (NO₃-), und der tiefe, strömungsarme Bereich des Filtermediums verlängert die Reaktionszeit.

III. die Mechanismen des Kreislaufs und des Sauerstoffhaushalts

‌Sauerstoffzirkulation durch Wasserpumpe‌
Die Pumpe zirkuliert mit der 5-10-fachen Durchflussrate/Stunde des Fischteichwassers, um kontinuierlich sauerstoffangereichertes Oberflächenwasser in den Bereich des biochemischen Filtermediums zu leiten und durch die Poren des Filtermediums Mikrobläschen zu bilden, um die Zeit des gelösten Sauerstoffs zu verlängern.
‌Sauerstoffanreicherung in Feucht- und Trockenzonen‌
existierenHalbdurchströmte Filtermedienfläche(z. B. in der oberen Hälfte des Tropfbehälters) wird das Filtermaterial der Luft ausgesetzt, um Sauerstoff zu adsorbieren und einen sauerstoffreichen Biofilm mit einer Dicke von etwa 0,1-0,3 mm zu bilden, der die lokale Konzentration an gelöstem Sauerstoff auf 6-8 mg/L erhöht.

IV. nach der Wartung und Optimierung des Systems

‌Filtermedienreinigung und Flora Retention‌
Alle 3-6 Monate mit rohem FischteichwasserRückspülung FiltermedienDie Porenverstopfungen wurden entfernt, während das alte 20%-Filtermedium beibehalten wurde, um die Stabilität der Kolonien nitrifizierender Bakterien zu erhalten.
‌Dynamischer Ausgleich der Bioburden‌
Die Fischdichte wird in Abhängigkeit von der Gesamtmenge der Filtermedien kontrolliert (empfohlen werden 5-10% des Volumens des Fischteichs) und die Wasserqualität wird regelmäßig überprüft:
- Ammoniakkonzentration <0,02 mg/L6.;
- Nitritkonzentration <0,2 mg/L38.

Zusammenfassung der wichtigsten Merkmale

Konventionelle Systeme werden durch diePhysikalische Abfangung → natürliche Sauerstoffanreicherung → geschichtete Nitrifikation → bakterizide Desinfektion → zyklisches GleichgewichtDer Hauptvorteil des vierstufigen Verfahrens für eine effiziente biochemische Filtration ist:

‌Dynamische Regulierung des SauerstoffsDa der Porenraum des Filtermediums den Sauerstoff einfängt (Rückhaltegrad des Keramikrings >60%) und die natürliche Belüftung genutzt wird, ist keine externe Sauerstoffzufuhr erforderlich;
‌Anpassung der FloraNitrifizierende Bakterien können in einer sauerstoffarmen Umgebung (>2 mg/L) eine metabolische Effizienz von 60% oder mehr aufrechterhalten, um eine stabile Wasserqualität zu gewährleisten.

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