Потребности в интенсификации аквакультуры заставляют искать способы быстро реагировать на возникающие задачи. Одна из них — очистка воды от растворенной органики, выделяемой гидробионтами при содержании в установках замкнутого водоснабжения.
Цель: разработка алгоритма цифрового прототипирования при создании модели биофильтра с песочной псевдосжиженной постелью.
Задачи:
− определение необходимого объема песочной биозагрузки для переработки TAN;
− определение концепции системы биофильтрации;
− проектирование сосуда биофильтра;
− подбор и проверка песка для создания псевдосжиженной постели внутри сосуда биофильтра.
Наиболее токсичное вещество в УЗВ, выделяемое гидробионтами, это аммиак (NH3). Он не может быть полностью удален из системы путем механической фильтрации, так как является производным от мочевины и растворен в воде. Аммиак в воде, в зависимости от температуры, pH и солености, может образовывать ионизированную форму — аммоний (NH4+). Вместе они в сумме образуют так называемый TAN — total ammonia nitrogen — общий аммонийный азот [4].
Для детоксикации воды от TAN в УЗВ применяют биологические фильтры — устройства, в которых сообщества различных хемо- и гетеротрофных бактерий и других микроорганизмов окисляют TAN до нитритов (NO2), а нитриты до нитратов (NO3) [7].
Субстратом для поселений колоний микроорганизмов (биопленок) служит так называемая биозагрузка — различные материалы с развитой удельной площадью поверхности. Изначально использовался гравий, затем ему на смену пришел керамзит [8]. На данный момент выпускаются специализированные структурированные биозагрузки из полимеров первичной переработки. Самые распространенные типы биозагрузки это ерши, биоблоки и пластиковая гранула [6]. Последняя имеет вариативность исполнения в плотности, формах, размерах и цене (рис. 1).
Гранула является самой производительной загрузкой (табл. 1), так как способна самоочищаться при организации псевдосжиженного слоя в сосуде биофильтра. При самоочищении бактерии в биопленке находятся постоянно в фазе роста и наиболее быстро утилизируют TAN, при этом удаляется мертвая биопленка. Это позволяет снизить размеры биофильтра относительно других его типов на биоблоках и ершах [14].