Возведение биологических фильтров
Частью установки замкнутого водоснабжения является биологический фильтр.
Биологический фильтр, который осуществляет окисление токсичных соединений азота с их последующим преобразованием в менее токсичные. Данный метод основан на способности микроорганизмов использовать в качестве субстрата для роста биомассы многие органические и некоторые неорганические соединения, содержащиеся в очищаемой воде. Для рыбоводства наибольший интерес представляет процесс разложения азотсодержащих соединений, который состоит из двух последовательно протекающих процессов: аммонификации и нитрификации.
Под аммонификацией понимают процесс разложения продуктов гидролиза белковых соединений микроорганизмами с образованием конечного продукта в виде аммиака. Следует отметить, что одним из продуктов белкового обмена веществ в животном организме является мочевина, однако костистые рыбы являются ярко выращенными аммонотеликами, т.е. главным продуктом обмена азотистых веществ у них является аммиак и до 20% азота экскретируется в виде мочевины. Разложение мочевины происходит за счёт деятельности уробактерий, и фермента уреаза, в результате чего образуется аммиак и диоксид углерода. Далее образовавшийся аммиак подвергается окислению под воздействием бактерий рода Nitromonas с образованием азотной кислоты, которая в последующем подвергается окислению со стороны бактерий рода Nitrobakter. Эти две реакции носят название реакции нитрификации, а бактерии, с участием которых осуществляется окисление аммиака и азотной кислоты – нитрифицирующие.
Важнейшим технологическим аспектом в биологической очистке воды является конструкция биофильтра, а так же его объём и удельная площадь поверхности его загрузки. Так в последние десять лет рыбоводами активно используются биофильтры с так называемым взвешенным субстратом, в котором мелкие тонущие гранулы поддерживаются во взвешенном состоянии благодаря восходящим снизу вверх потокам оборотной воды. Как правило, такие фильтры имеют цилиндрический корпус, в низу которого предусмотрено устройство для подачи воды на очистку, что способствует турбулентного обтеканию воды загрузки биофильтра. В таких фильтрах так же используют песок, площадь поверхности которого достигает 3000-5000 м2/м3.
Также в рыбоводной практике имеет место и анаэробная биологическая очистка воды или денитрификация. Сущность данного процесса заключается в восстановлении нитратного азота до свободного азота в анаэробных условиях при участии бактерий рода Pseudomonas. Денитрификация является двухступенчатым процессом, в котором в качестве источника углерода используется метанол. Так же для осуществления этого процесса в замкнутых рыбоводных установках требуется создание отдельного блока, обеспечивающего анаэробные условия, что, по мнению ряда специалистов, неэффективно с экономической точки зрения.
В реализуемом проекте с целью эффективной эксплуатации используется биологический фильтр ниже уровня земли, что позволяет использовать его как сумматор и накопитель воды на случаи спуска воды из выростных емкостей. Данный подход позволяет самотеком полностью спускать бассейны при необходимости. Недостатком является большие капиталовложения при земляных и бетонных работах, также увеличение энергозатрат из-за необходимости подъема воды на необходимую высоту.