Ю.В. Поизучал устройство внешников и теперь в шоке- за такую несложную фигню- такие бабки! :sh_ok: Появилось желание сделать самому. Кто-то делал внешники сам? Поделитесь наработками пож! Может есть какие-то зависимости между объемами отсеков, размерами аквариума, производительностью и т.д.?
Добрый день
Да, существуют методики расчёта биофильтров. Можно воспользоваться расчетом, по аммиачной нагрузке на вашу систему, используя материалы с книги Техническое оснащение аквариума. Мартин Сандер. Есть еще книга - Содержание рыбы в замкнутых системах – Спотт С. Так же есть и на «Укропе». Но, как по мне, то это очень уж для любителей поупражняться в математике. Больше нравится расчет на сайте Казанцева Сергея Алексеевича, на который наткнулся в 2008 году. Просто и доступно, без заморочек с математикой, пригодной для расчета как самоделок, так и промышленных кан.фильтров. Ниже его покажу. Он сейчас в инете без каких либо ограничений на копирование. По сколько время прошло много и Вы, изготовили сей девайс
Самодельный внешний фильтр модульного типа. скажу, что мне в нем особо нравиться. О его универсальности говорить не приходиться, не хватит слов, а по сколько говорим о биофильтрации, то основное его достоинство, как для меня, это возможность установки более тонкой очистки в префильтрах. Скажем, поставив в первую колбу губку, а во вторую картридж на 5 или 1 микрон, то обеспечим долгую работу основного субстрата, особо касается высоко пористых субстратов, имеющих тенденцию быстро забиваться илом, от сюда и рекомендации производителей менять их раз в полгода .Это довольно таки затратно, чисто финансово. Ну а недостаток-это присуще всем кан.фильтрам, большая вероятность его «биологического опракидывания».Стоит простоять такому фильтру без доступа воды, т.е без поступления кислорода, 1,5-2 часа произойдет опрокидывание фильтра и он выбросит в воду аквы столько гадости, как бы не пришлось делать перезапуск аквы. Не забываем, что биофильтр для своей работы потребляет кислород из воды аквы, будет конкурентом для его обитателей и возможно потребуется дополнительная продувка. А теперь расчет:
Расчет биофильтра.
Отправной точкой для расчета биофильтра, является условие полного разложения аммония (аммиака), то есть по сути - обеспечение колонии нитрифицирующих бактерий следующими условиями:
1. Площадью для «проживания»;
2. Достаточным питанием;
3. Приемлемостью и неизменностью условий жизнедеятельности (т.к. к расчету биофильтра это не имеет прямого отношения, то эта тема будет рассмотрена в вопросе о влиянии внешних факторов на биофильтрацию).
Рассмотрим все это на примере самого распространенного биофильтра для 200 литрового аквариума – внешнего фильтра, канистрового типа. Все рекомендации приводятся для средней зарыбленности аквариума.
I. «Жилплощадь» для бактерий.
Местом обитания бактерий является находящийся внутри фильтра субстрат. В литературе встречаются различные рекомендации, зачастую взаимоисключающие. (Некоторые приведены в вопросе о выборе биофильтра). Например, что объем субстрата должен быть до 10% объема аквариума и иметь площадь поверхности 3м2/л воды аквариума. То, есть получаем фильтр объемом 20 л и с площадью субстрата 600 м2. Но при использовании Ehfisubstrat мы получим в 20л не 600, а 9000 м2/л. А вот с керамическими кольцами для получения 600м2 нужен фильтр объемом не 20л, а около 700л. Так что же тут не так? Попробую высказать свои умозаключения по данному вопросу.
Для начала рассмотрим виды субстратов используемых в биофильтрах.
1. Непористые субстраты. Гравий, керамические трубки, пластмассовые биошары, ежи и т.д. Эти субстраты имеют площадь поверхности от 0,1 до 2,0 м2/л объема субстрата. И вот именно для этих субстратов используется рекомендация, что объем субстрата должен составлять от 2 до 10% аквариума.
Субстрат Площадь поверхности, м2/л. Площадь субстрата в 20л. фильтре, м2.
Гравий диаметром 5 мм. 0,7 14
Гравий диаметром 10 мм. 0,4 8
Пластиковые ежи диаметром 40 мм. 0,3 6
Пластиковые ежи диаметром 56 мм. 0,2 4
Биошары 0,3 6
Керамические кольца диаметром 5 мм. 1,0 20
Керамические кольца диаметром 8 мм. 0,55 11
Керамические кольца диаметром 10 мм. 0,45 9
Керамические кольца диаметром 15 мм. 0,3 6
Эта методика применяется в промышленных биофильтрах для рыборазводен и общественных аквариумов, где в основном и применяются данные субстраты. Самодельные биофильтры 70-х, 80-х годов которые мне приходилось видеть, тоже вполне вписываются в данные критерии.
2. Высокопористые субстраты. Аквариумные субстраты из вспененной керамики, стекла и т.д. имеющие площадь поверхности от 100 до 1200 и более м2/л. объема субстрата. И для этих субстратов рекомендуют площадь поверхности около 3м2 поверхности субстрата на литр воды аквариума.
Субстрат Площадь поверхности, м2/л. Объем субстрата для 200л. аквариума.
A.M. Zeramix 1250 0,5л.
Ehfisubstrat 450 1,5л.
Sera Siporax 270 2л.
Сравните объемы камер для биосубстрата выпускаемых аквариумных фильтров, учитывая площадь поверхности, используемого в них субстрата и поймете, почему у разных производителей разные объемы биофильтров. (Справедливости ради скажу, что дело не только в этом, но об этом немного позже).
Тут стоит отметить, что площади поверхности высокопористых и непористых субстратов – параметр несопоставимый. Есть маленькие тонкости, о которых почти все знают, но не придают им должного значения (и об этом редко пишут, за исключением литературы по промышленным фильтрам и редким аквариумным источникам, например книги Мартина Сандера «Техническое оснащение аквариума»). Ведь становление биофильтра длится около 2-х месяцев, а производители высокопористых субстратов рекомендуют менять свои субстраты через 5-6 месяцев использования. Дело тут в том, что поры данных субстратов очень малы и за это время они «заиливаются» и мало того, что высокопористый субстрат по площади поверхности становится точно таким же как непористый субстрат такой же формы, но и в заиленных порах начинаются неконтролируемые анаэробные процессы. То есть получаем, что данные субстраты дают максимальную эффективность всего 1-2 месяца (то есть 3-ий и 4-ый месяц эксплуатации) и то с эффективностью не более 30-40% от своей площади (правда и это очень высокий показатель, по сравнению с непористыми субстратами). Причем, чем больше пористость, тем быстрее протекают процессы заиливания. Затем полезная площадь резко снижается (все видели, как выглядит биосубстрат после нескольких месяцев эксплуатации – он весь покрыт плотной бактериальной пленкой). Вот поэтому и идут советы, основанные не на теории, а на опыте аквариумистов по увеличению объема биосубстрата, за счет уменьшения субстратов префильтрации и тонкой очистки. Нужно же как-то восполнять потери при ограниченном объеме биофильтра. И вот здесь стоит присмотреться к третьей группе субстратов.
3. Субстраты средней пористости. Это коралловая крошка, лава, некоторые виды цеолита (не фирменного конечно), обломки абразивных кругов для обработки металла и т.д. Они имеют площадь поверхности от 10 до 100 м2/л. Это нечто средне между первой и второй группой субстратов. В отличие от первых они не вечные (то есть не восстанавливаются простой промывкой в воде), но все-таки многократно восстанавливаемые (какие солью, какие кислотой, какие в микроволновой печи и т.д.). И в отличие от вторых, их «заиливание» происходит значительно дольше. Примерно до года и более. По крайней мере, мой опыт и опыт многих коллег показывает, что при удвоенном объеме данного субстрата, от рекомендованного для высокопористых субстратов – эффект будет примерно одинаковый. А это количество вполне укладывается в полный внутренний объем большинства аквариумных биофильтров. Если исключить или сократить объем субстратов префильтрации и тонкой очистки. То есть, получаем то, что, многие делают и с высокопористыми субстратами.
Резюме:
Чем менее пористый у вас субстрат, тем больше должен быть его объем, но тем больше будет срок его службы до полной замены. Какой субстрат выбрать? Малое количество высокопористого с периодической его заменой, или большее количество (а следовательно и больший объем фильтра) практически вечного непористого субстрата – решать вам. И вообще – фирма Eheim утверждает, что при средней заселенности аквариума, ее фильтры справятся с биофильтрацией только при использовании штатной губки. Не врет, проверено – справляется.
II. Условия питания.
Для обеспечения нормальных условий жизнедеятельности бактерий требуется обеспечить еще несколько условий:
1. Насыщенность воды кислородом, обеспечивающую потребность бактерий. Для окисления 1мг аммония бактериям Nitrobacter требуется 2,6 мг кислорода, а для окисления 1мг нитрита бактериям Nitrosomonas 0,35 мг. Кислорода. Не буду приводить утомительных расчетов, просто скажу, что при нормальной концентрации кислорода в воде, необходимая колония бактерий будет работать на 60-80% своих возможностей. Если нужна более эффективная переработка, то применяют систему «влажной» (или «полусухой») фильтрации или применяют принцип осушения субстрата, как в фильтрах Eheim wet-dry, или иные варианты. Но эти методы бывают необходимы только при большой заселенности аквариума, содержании очень капризных видов рыб и несоблюдении вышеуказанных рекомендаций.
2. Величина проходного сечения субстрата (свободный объем). Этот параметр важен для предотвращения заиливания субстрата и снижения необоснованной потери напора помпы. Она должна быть около 50 – 70%. Причем при укладке субстрата в фильтр, нужно обеспечить равномерное распределение водного потока внутри фильтра (то есть не нужно укладывать кольца ровными рядами друг на друга) и обеспечить отсутствие застойных зон (не нужно утрамбовывать субстрат или использовать субстрат разной формы и размера). Кроме того, размер гранул биосубстрата, не должен быть менее 5-10 мм.
В таблице приведен процент проходного сечения субстратов различной формы.
Субстрат Величина проходного сечения, %.
Гравий диаметром 5 мм. 27
Гравий диаметром 10 мм. 32
Пластиковые ежи диаметром 40 мм. 86
Пластиковые ежи диаметром 56 мм. 88
Керамические кольца диаметром 5 мм. 63
Керамические кольца диаметром 8 мм. 65
Керамические кольца диаметром 10 мм. 68
Керамические кольца диаметром 15 мм. 72
3. Скорость омывания водой субстрата (время контакта субстрата с водой). Это уже косвенно связано с самой распространенной рекомендацией, что через фильтр должно проходить 2-3, а то и десять объемов аквариума в час.
Лирическое отступление:
Не секрет, что фильтр производительностью 600 л/ч. не профильтрует за час аквариум в 200 литров три раза. Ориентировочно, для расчета механической эффективности фильтра можно применить формулу:
Эффективность фильтра = 3 * Объем аквариума,разделить на
Производительность фильтра
То есть фильтр производительностью 600 л/ч. профильтрует за час аквариум в 200 литров всего один раз. (Методика вывода данной формулы приведена на сайте Михаила Дубиновского). К эффективности биофильтрации этот параметр имеет лишь косвенное отношение, скорее это можно использовать как упрощенный оценочный параметр фильтра, т.к. производительность должна быть сопоставлена с объемом субстрата. Фильтр производительностью 700л/ч. и объемом субстрата 0,1л не даст вообще никакой фильтрации, только будет активно перемешивать воду. Эффект стиральной машины в аквариуме многие уже проходили.
Итак о скорости омывания. Вы видели, как мальки гоняются за артемией или молодью циклопов? Далеко не все сначала и догоняют. А бактерии вообще сидят на месте. И если скорость омывания (читай скорость и количество доставки пищи) будет мала, то они останутся голодными. А если слишком велика, то их самих смоет вместе с водой. Как рассчитать данный параметр еще никто не придумал. Зато существует статистика опытных исследований (например график можно посмотреть в книге М.Сандера «Техническое оснащение аквариума»). И опытным путем установлено, что максимальной эффективности, биофильтрация достигает при времени контакта субстрата с водой около 3 минут. Этот параметр конечно не универсальный, и может изменяться в разных условиях, при использовании различных субстратов и т.д. (при желании, можно ввести поправку на результат в 10-30%). Но из данного параметра ориентировочно можно вывести производительность биофильтра. Например, по расчетам объема субстрата у вас получился объем два литра. Тогда скорость омывания (а следовательно и ориентировочная производительность фильтра) составит:
2л. * 3мин. * 60мин. = 360 л/час.
Но это будет производительность именно фильтра, а не помпы. Нужно учитывать еще потери при прохождении воды субстрата (величину проходного сечения как биосубстрата, так и субстратов префильтрации и тонкой очистки), потери в трубопроводах и т.д. (за справочной информацией отсылаю к справочникам по гидравлике). И корректно, указывают данную информацию далеко не все производители. Большинство ограничиваются только производительностью помпы. Приятное исключение составляет фирма Eheim (см. таблицу в конце статьи).
Заключение.
А теперь проведем упрощенный расчет параметра биофильтра для 200л. аквариума:
1. Количество биосубстрата от Eheim - Ehfisubstrat = 3 м2 * 450 м2/л. = 1,5л. субстрата. Как и говорили, лучше увеличить его количество. Возьмем 2л.
2. Субстрат префильтрации, рекомендуют использовать примерно половину от количества биосубстрата, да и в фильтре обычно три кассеты, и только первая заполняется субстратом префильтрации. Получим еще 1л. субстрата. Что еще и увеличит полезную площадь для заселения бактерий, т.к. субстраты префильтрации есть суть непористые биосубстраты. Но в расчет биофильтрации ее можно принять (и то при желании) лишь с кофициентом 0,3-0,5, т.к. эти субстраты промываются раз в месяц-два и по количеству бактерий могут набрать не более 50% требуемой производительности.
Итого суммарно получим 3л. субстрата.
3. Производительность фильтра составит = 2л. * 3мин. * 60мин. = 360 л/час. Для биосубстрата.
Плюс для субстрата префильтрации 1л. * 3мин. * 60мин. * 50% = 90 л/час.
Итого получим производительность фильтра 450 литров в час.
4. Производить расчет потерь производительности не буду, возьму на вскидку примерно процентов 50, т.к. Ehfisubstrat имеет площадь проходного сечения ближе к гравию, чем к кольцам, в отличие от субстратов Sera или Hagen. Плюс потери в трубопроводах и т.д.
Получу производительность помпы 450л./ч. * 1,5 = 675 л./ч.
А теперь сравните полученный расчет с параметрами популярных фильтров Eheim для аквариума 200 л.
EHEIM classic 2213 EHEIM professional 2224
Производительность насоса л. /час 650 700
Производительность фильтра – л. /час 440 500
Объем фильтрующих элементов 3,0 3,0
Напор – м.вод.ст. 1,5 1,5
Потребляемая мощность – Вт. 8 8