Nella pratica ingegneristica dei sistemi di filtrazione dei laghetti per pesci, l'efficienza della filtrazione biochimica è indissolubilmente legata all'attività dei batteri nitrificanti e l'apporto di ossigeno è il fattore chiave che determina la loro capacità metabolica. I moderni sistemi completamente automatizzati aumentano attivamente l'ossigeno disciolto attraverso pompe per l'ossigeno e altre apparecchiature, migliorando in modo significativo l'efficienza della nitrificazione, ma i sistemi di filtrazione tradizionali possono ancora mantenere stabile la funzione di filtrazione biochimica senza dispositivi di ossigenazione aggiuntivi. Alla base di questo fenomeno c'è l'equilibrio dinamico dell'ossigeno raggiunto dai sistemi convenzionali attraverso una logica di progettazione naturale e proprietà fisiche. In questo articolo analizzeremo il modo in cui il sistema di filtrazione tradizionale soddisfa la richiesta di ossigeno dei batteri nitrificanti attraverso l'aerazione naturale, l'ottimizzazione del materiale filtrante, la circolazione dell'acqua e la corrispondenza della carica biologica dal punto di vista dell'idrodinamica, dell'ecologia microbica e dell'integrazione del sistema, rivelando il principio alla base del suo funzionamento stabile a lungo termine e fornendo basi scientifiche per la progettazione e il miglioramento del sistema di filtrazione.
Nei sistemi di filtrazione convenzionali, la filtrazione biochimica può essere effettuata efficacemente nonostante l'assenza di un dispositivo di ossigenazione specializzato, principalmente per i seguenti motivi:
aerazione naturaleI sistemi di filtrazione tradizionali ottengono un'aerazione naturale attraverso il movimento dell'acqua e il contatto della superficie con l'aria. Ad esempio, in un sistema a goccia o a cascata, l'acqua scorre attraverso i materiali filtranti ed entra in contatto con l'aria, aumentando così il contenuto di ossigeno disciolto nell'acqua.
Proprietà fisiche dei materiali filtrantiI materiali filtranti utilizzati nei sistemi di filtrazione tradizionali (ad es. anelli ceramici, case batteriche, cotone biochimico, ecc.) hanno una struttura porosa che può fornire un habitat ai batteri nitrificanti e allo stesso tempo facilitare il contatto tra acqua e aria, aumentando indirettamente l'apporto di ossigeno.
Progettazione del riciclo dell'acquaI sistemi di filtrazione convenzionali sono solitamente dotati di una pompa che fornisce acqua ricca di ossigeno ai materiali filtranti attraverso la circolazione dell'acqua. Sebbene il numero di cicli non sia così elevato come nei sistemi completamente automatici, un flusso d'acqua sufficiente fornisce comunque l'ossigeno necessario ai batteri nitrificanti.
Adattamento dei batteri nitrificantiSebbene i batteri nitrificanti abbiano un fabbisogno di ossigeno più elevato, nei sistemi convenzionali sono in grado di adattarsi a concentrazioni di ossigeno inferiori e di completare la conversione di ammoniaca e nitriti attraverso una lenta attività metabolica.48.
Equilibrio del sistemaI sistemi di filtrazione convenzionali sono solitamente progettati per garantire un equilibrio generale nel sistema, tenendo conto del volume dell'acqua, della densità dei pesci e del rapporto tra i materiali filtranti. Questo equilibrio permette ai batteri nitrificanti di lavorare efficacemente anche quando l'apporto di ossigeno è limitato.
Pertanto, sebbene il sistema di filtrazione tradizionale non disponga di uno speciale dispositivo di ossigenazione, è comunque in grado di fornire ossigeno sufficiente per i batteri nitrificanti grazie all'aerazione naturale, alle caratteristiche del materiale filtrante, alla progettazione della circolazione dell'acqua e all'equilibrio del sistema, per garantire che la filtrazione biochimica avvenga senza problemi.
interdizioneGrandi impurità
velocità dell'acquaSpazzola/Filtro in cotone(spessore 5-10 cm) Intercettazione iniziale di inquinanti solidi come escrementi di pesce e residui di esche per prevenire il successivo intasamento dei mezzi filtranti biochimici.
aerazione e ossigenazione naturale
esistereStruttura a goccia/cascataQuando l'acqua passa attraverso il cotone filtrante multistrato o l'anello di ceramica ed entra in contatto con l'aria, la concentrazione di ossigeno disciolto aumenta fino a 3-5 mg/L, fornendo la fonte di ossigeno di base per la successiva reazione biochimica.
Stratificazione del mezzo filtrante e attacco batterico
Processo a catena della reazione di nitrificazione
Circolazione dell'ossigeno tramite pompa ad acqua
La pompa circola a una velocità 5-10 volte superiore alla portata/ora del corpo idrico del laghetto per fornire continuamente acqua arricchita di ossigeno in superficie all'area del filtro biochimico e formare microbolle attraverso i pori del filtro per prolungare il tempo di ossigeno disciolto.
Arricchimento di ossigeno in zone umide e secche
esistereArea del media filtrante semi-immersa(ad esempio la metà superiore del gocciolatoio), il materiale filtrante è esposto all'aria per adsorbire ossigeno, formando un biofilm ricco di ossigeno con uno spessore di circa 0,1-0,3 mm, che aumenta la concentrazione locale di ossigeno disciolto a 6-8 mg/L.
Pulizia dei materiali filtranti e ritenzione della flora
Ogni 3-6 mesi con l'acqua cruda del laghetto dei pesciMezzo filtrante per il controlavaggioGli intasamenti dei pori sono stati rimossi, mentre il vecchio materiale filtrante 20% è stato mantenuto per mantenere la stabilità delle colonie di batteri nitrificanti.
Bilanciamento dinamico della carica biologica
La densità dei pesci viene controllata in base alla quantità totale di materiale filtrante (si consiglia di utilizzare 5-10% del volume della vasca) e la qualità dell'acqua viene testata regolarmente:
I sistemi convenzionali sono utilizzati attraverso laIntercettazione fisica → ossigenazione naturale → nitrificazione stratificata → disinfezione battericida → equilibrio ciclicoIl vantaggio principale del processo a quattro fasi per una filtrazione biochimica efficiente è: