В инженерной практике системы фильтрации рыбных прудов эффективность биохимической фильтрации неразрывно связана с активностью нитрифицирующих бактерий, а поступление кислорода является ключевым фактором, определяющим их метаболическую способность. Современные полностью автоматизированные системы активно повышают уровень растворенного кислорода с помощью кислородных насосов и другого оборудования, что значительно повышает эффективность нитрификации, однако традиционные системы фильтрации все еще могут поддерживать стабильную функцию биохимической фильтрации без дополнительных устройств оксигенации. За этим явлением стоит динамический баланс кислорода, достигаемый традиционными системами благодаря естественной логике проектирования и физическим свойствам. В этой статье мы проанализируем, как традиционная система фильтрации удовлетворяет потребность нитрифицирующих бактерий в кислороде за счет естественной аэрации, оптимизации фильтрующего материала, циркуляции воды и согласования бионагрузки с точки зрения гидродинамики, микробной экологии и системной интеграции, раскрывая основной принцип ее долгосрочной стабильной работы и обеспечивая научную основу для проектирования и совершенствования системы фильтрации.
В обычных системах фильтрации биохимическая фильтрация может эффективно осуществляться, несмотря на отсутствие специализированного устройства для оксигенации, в основном по следующим причинам:
естественная аэрация: Традиционные системы фильтрации обычно обеспечивают естественную аэрацию за счет движения воды и контакта поверхности с воздухом. Например, в капельной или водопадной системе вода проходит через фильтрующий материал и контактирует с воздухом, тем самым увеличивая содержание растворенного кислорода в воде.
Физические свойства фильтрующих материалов: Фильтрующие материалы, используемые в традиционных системах фильтрации (например, керамические кольца, бактериальные домики, биохимический хлопок и т.д.), имеют пористую структуру, которая может служить средой обитания для нитрифицирующих бактерий и в то же время облегчает контакт между водой и воздухом, косвенно увеличивая поступление кислорода.
Проектирование системы оборотного водоснабжения: Обычные системы фильтрации обычно оснащены насосом, который подает обогащенную кислородом воду на фильтрующий материал посредством циркуляции воды. Хотя количество циклов может быть не таким большим, как в полностью автоматических системах, достаточный поток воды все равно обеспечивает необходимый кислород для нитрифицирующих бактерий.
Адаптация нитрифицирующих бактерий: Хотя нитрифицирующим бактериям требуется больше кислорода, в обычных системах они способны адаптироваться к более низким концентрациям кислорода и завершать преобразование аммиака и нитритов за счет медленного метаболизма.48.
Баланс системы: Обычные системы фильтрации обычно проектируются таким образом, чтобы обеспечить общий баланс в системе, учитывая объем воды, плотность рыб и пропорции фильтрующих материалов. Такой баланс позволяет нитрифицирующим бактериям эффективно работать даже при ограниченном поступлении кислорода.
Поэтому, хотя традиционная система фильтрации и не имеет специального устройства оксигенации, она все же способна обеспечить достаточное количество кислорода для нитрифицирующих бактерий за счет естественной аэрации, характеристик фильтрующего материала, конструкции циркуляции воды и баланса системы, чтобы биохимическая фильтрация проходила без сбоев.
перехватКрупные примеси
скорость водыЩетка/фильтр из хлопка(Толщина 5-10 см) Первоначальное перехватывание твердых загрязняющих веществ, таких как экскременты рыб и остатки прикормки, для предотвращения последующего засорения биохимических фильтрующих сред.
естественная аэрация и насыщение кислородом
существоватьКапельная/водопадная конструкцияКогда вода проходит через многослойный фильтр из хлопка или керамического кольца и вступает в контакт с воздухом, концентрация растворенного кислорода повышается до 3-5 мг/л, что обеспечивает основной источник кислорода для последующей биохимической реакции.
Стратификация фильтрующей среды и прикрепление бактерий
Цепной процесс реакции нитрификации
Циркуляция кислорода с помощью водяного насоса
Насос циркулирует со скоростью, в 5-10 раз превышающей скорость течения воды в водоеме, чтобы непрерывно подавать обогащенную кислородом воду на поверхность биохимического фильтрующего материала и формировать микропузырьки в порах фильтрующего материала для увеличения времени растворения кислорода.
Обогащение кислородом во влажной и сухой зонах
существоватьПлощадь полупогружного фильтрующего материала(например, в верхней половине каплесборника), фильтрующий материал подвергается воздействию воздуха для адсорбции кислорода, образуя богатую кислородом биопленку толщиной около 0,1-0,3 мм, что повышает локальную концентрацию растворенного кислорода до 6-8 мг/л.
Очистка фильтрующего материала и удержание флоры
Каждые 3-6 месяцев с сырой водой из рыбного прудаФильтрующий материал для обратной промывкиПоры были удалены, а старый фильтрующий материал 20% был сохранен для поддержания стабильности колоний нитрифицирующих бактерий.
Динамическое уравновешивание бионагрузки
Плотность рыбы контролируется в зависимости от общего количества фильтрующего материала (рекомендуется 5-10% от объема пруда), а качество воды регулярно проверяется:
Традиционные системы используются черезФизический перехват → естественное насыщение кислородом → стратифицированная нитрификация → бактерицидная дезинфекция → циклический балансОсновным преимуществом четырехступенчатого процесса эффективной биохимической фильтрации является: