Nitrátszűrés - nitrátreaktor

[tuttobene]

Szervusztok,

Tapir kolléga kérésére nyitom bátran a következő témát, meggyőződésem szerint sok kezdő és középhaladó számára lesz a topicban információ és érdekesség.

Sanyi, jó munkát, ne fogd vissza magad...

Üdv.

[tapir]

Nos mielott nekikezdenek a tema leirasanak nezzuk mar meg mire is kell a vizcsere?

Nem tudom, ki az aki pontosan bemerte, milyen parameterekkel rendelkezik az a viz, gondolom foleg vezetekes viz, amivel a vizcseret vegrehajtja. Az lehet, hogy annyi szennyezo anyagot illetve nitratot, esetleg nitritet tartalmaz, hogy megkozeliti az akvariumi viz koncentracioit. Es nem beszeltunk a foszfatrol, vas, rez stb. nehezfem tartalomrom, ami jelentosen befolyasolja a halak eletvitelet. Nem egy akvarista talalkozott mar azzal, hogy vizcsere utan a halak elszintelenednek, alkalmankent pusztulnak. Ez lehet a rossz, sok fertotlenitovel kezelt, oreg vizhalozatbol szarmazo vizcsere kovetkezmenye.
A vizcsere fontossagat en abban latom, hogy egy csomo olyan anyag, melyek a nitrattal parhuzamosan felszaporodnak (gondolok itt foszfatra, epesavakra, haemoglobin degradacios termekekre) azok koncentraciojat csokkenti, jo esetben egy csomo nyomelemet visz be a kis biotopunkba. A vizcsere szerintem szukseges dolog, a nitrat szures nem ennek kivaltasa keppen jatszik szerintem fontos szerepet, hanem kiegesziti azt.

Udv Tapir

[tapir]

Nitrátredukció

Amint az előzőekben írtam, az akváriumi, a fórum profilját tekintve főleg az édesvizes medencék nitrátszintjének csökkentéséről lenne szó. A téma szerintem igen érdekes, de néhol száraz, de remélem egyszerűen és érthetően sikerül a folyamatokat leírnom.

Az akváriumba az abban élő élőlények vizeletéve-székletével, a rothadó növényi részekkel, illetve a táplálékkal kerül fehérje, vagyis szerves nitrogén vegyületek. Ezek lebontási sora ismert, nem taglalnám... (fehérje/urea - ammónia - nitrit - nitrát).

Az ammónia bontása és nitrifikáció folyamata oxigén igényes folyamat. Ezen folyamatokért AEROB baktérium kultúrák felelősek. A folyamat végtermékének tekinthető nitrát kevésbé toxikus, mint az ammónia vagy a nitrit, de megfelelő koncentráció elérése után súlyos anyagcsere zavarokat okozhat az akvárium élőlényeinél.


A nitrát eltávolításának módjai:

0., Fehérje direkt eltávolítása, sós vízben jól működik, édesvízben is van rá példa de drága a felületaktív anyag, felejtős...

1., Vízcsere. A legegyszerűbb és talán a legolcsóbb megoldás. Gondot jelenthet a vízcserével megváltozó ionegyensúly, ionösszetétel, vezetőképesség, stb. A vízcsere kapcsán visszatöltött víz összetétele sokszor nem megfelelő, pl. öreg vízrendszer, vízrendszer fertőtlenítés, geográfiai adottságok.

2., Etetés. A medence megfelelő telepítésével, növényes medence kialakításával, kevés fehérje bejuttatásával csökkenthető a nitrátszint emelkedése, a vízcserék közti időszakok elnyújthatóak.

2., Növények telepítése. Dúsan növényekkel betelepített akváriumokban a növényzet meglehetősen nagy intenzitással és nagy mennyiségben veszi fel a nitrátot, mint tápanyagot.

(Tudom, ezt mindenki tudja, és most jönnek a jogos érvek-ellenérvek. Afrikai sügeres akváriumot nem szeretne senki 3-4 hallal üzemeltetni, dúsan bepalántázni, a vízcserét nem szeretjük stb... akkor hol itt a megoldás?)

A nitrát stabil vegyület. Lebontásához kémiai szempontból "durva" folyamatokra van szükség. Itt kell megemlíteni az átlagos afrikai sügeres akváriumvíz redox pontenciálját. A redox potenciált talán úgy kell elképzelni, hogy az adott vegyület milyen mértékben képes oxidálni-redukálni. Átlagosan az akváriumvíz redox potenciálja kb. -200mV környékén van, ami azt jelenti magyarra fordítva, hogy sok benne az oxigén, mellyel oxidálni tud, maga pedig redukálódik. Amíg egy közegben jelen van szabad, oldott oxigén, addig a nitrát bontásáért felelős ANAEROB baktérium kultúra pusztulásra van ítélve, hisz a számára alkalmas környezet nem áll rendelkezésre, éhen hal.

(Nos talán rémlik már miért nem lesz a 2x5cm vastag szivacs túloldalán anaerob a környezet, meg az 1000L/h pumpával lebegtetett homokszűrő toronyban sem fognak az anaerob bacik vígan ücsörögni.)


4., DSB avagy deep sand bed, vastag rétegű homokszűrés. Talán ennél a pontnál érdemes egy kicsit részletesebben kifejteni mire való ez. Igazából tengeri akvarisztikában alkalmazott eljárás, melynél 10-12cm vastag finom homokréteget terítenek az akvárium aljára, melyben az érési folyamat során anaerob környezet alakul ki, ahova diffúzióval kerül be a nitrát. Ezen szűrést talán sokan összekeverik a lebegtetett homokszűréssel, mely SOHA NEM FOG NITRÁTOT BONTANI!. A DSB szűrés hátránya, hogy az akvárium térfogatának 10-12x-esének megfelelő mennyiségű vízáramot biztosítani, továbbá, hogy nehezen kontrollálható a folyamat, mérgező gázok, káros kultúrák szaporodhatnak fel. A nitrát bontásához egyebekben valamiféle energiaforrás kell, mely lehet valamilyen szénvegyület, kén, stb.

Kicsit kémiásan: energiaforrás/vegyület + NO3- + H+ ----> CO2 + N2 + H2O (ha valakit érdekel a pontos ciklus, PÜ elküldöm!)

5., Élőkövek. Édesvízben talán a dekoráción élő algák, növények szerepe lehet hasonló.

6., Szén alapú dentirátorok. Ezen készülékekben valamilyen szén alapú vegyület szerepel mint energiaforrás az ANAEROB kultúra részére, pl. metanol, etanol, stb.

Képletesen: 12 NO3- + 10 Ch3OH + 12H+ ----> 10 CO2 + 6N2 + 26 H2O

Itt látható milyen hasznos dolog is az alkohol!

7., Kén alapú dentirátorok. Ezen készülékekben az elemi kén szolgál elektronforrásként a folyamathoz.

Képletesen: 2 H2O + 5S + 6NO3- ---->3 N2 + 5 SO4-- + 4H+

Mint itt láthatjuk, a fenti folyamat jelentős savtermeléssel jár, mely erősen csökkenti a pH-t!!!

(Ki lehet használni ezt a savas kémhatású vizet, karbonát reaktoron, kalcium-hydroxidon átvezetve jelentősen emeli a Ca++ keménységet!)

8., Nitrátmegkötö és ioncserélő gyanták, felületaktív anyagok, aktív szén, zeolit stb. Ezekről már sokszor esett szó, nem részletezném.

A szén és kén alapú bio-denitrátorok felépítése igen érdekes és nagy jelentőséggel bír. Itt kell kettő nagyon fontos fogalmat tisztázni. Belső áramlási sebesség és átfolyási sebesség. Nagy külömbség van.

A bio-denitrátorokban lévő nagyfelülető anyagok, pl. biolabdák, kén granulátum biztosítják az életteret a baktériumok részére. A belső keringtetésről egy beépített vagy kívűl elhelyezett motor gondoskodik, DE EZ A BELSŐ KÖR ZÁRT, AZ AKVÁRIUMMAL EZ CSAK ALIG KOMMUNIKÁL!

A be- és kitáplálás mennyisége még a legnagyobb bio-denitrátorok esetében sem több mint 5-10 liter/óra, egy 1000literes akváriumot dentiráló reduktor max. átfolyási sebessége érett állapotban sem szabad, hogy 3L/óra fölé emelkedjen!

Tehát, fontos, hogy oldott oxigénben szegény legyen a reduktorban forgó víz, hisz csak ekkor tudnak azok az ANAEROB kultúrák virágzani, melyek a fenti folyamatok segítségével jutnak oxigénhez. Ha ez nem teljesül, a nitrátban lévő oxigénre nem lesz igény, tehát az anaerob kultúra sem jelenik meg!

A reduktorok táplálásához használatos anyagok lehetnek alkoholok, biológiailag lebontható műanyagok, illetve az elemi kén.

A reduktor indításakor a be- és kiáramlást el lehet zárni, hisz egy darabig a -200 redox potenciálú víz fog benne keringeni, majd ebben megjelenik egy nitrifikáló kultúra ---> a reduktorban jelentősen megemelkedik a nitrát szint ---> az oldott oxigén felhasználásával a víz redox potenciálja -50mV környékére csökken, mely kedvező az ANAEROB kultúrának ---> anaerob kultúra megjelenése. Fontos, hogy a víz nitrát tartalmával, vagy egy redox elektródával kontrollálni kell a folyamatot, mert ha a redox potenciál túlságosan megemelkedik, az a denitrátor kultúra végét jelentheti. A kezdeti átfolyást cseppszámlálással határozhatjuk meg a legjobban talán, 1 csepp/másodperc ütem a reduktor indítása után napokig megfelelő lesz, érett reduktoroknál akár 3L/óra átfolyást is elérhetünk. A kifolyó ágon a víz ilyenkor nitrátmentes. Fontos azt is megemlíteni, hogy a reduktor 25mg/L nitrát szint alatt nehezen indul el, ezért az etetést nem kell szüneteltetni az indításkor sem. 5-8 Celsius fok körül a folyamat leáll, a denitrátor kultúra elpusztul.

Érdemes gyári denirtátorokat alkalmazni, mert a teljesen légmentes zárás garantált, általában redox elektródával egyben kaphatóak, dózispumpával lehet az átfolyást beállítani.

Remélem másnak is felkeltettem az érdeklődését eziránt a technika iránt.

Üdv, Tapir.

[Emperor_]

	Idézet:	tapir
	... 5., Élőkövek. Édesvízben talán a dekoráción élő algák, növények szerepe lehet hasonló.

Egy picit szeretném árnyalni ezt a pontot, a fórum nem a tengeri technikákról szól, de ha már így szóba került .
Az élőkövek szerepe az, hogy a felületükön AEROB és a belsejükben lévő ANAEROB környezetben baktériumok végzik el a lebontási folyamatot. A minnél porózusabb köveket ajánlanak erre a célra. Korallos medencék esetén a 0 nitrát szint a kívánatos, ugyanis a korallok elpusztulnak magas nitrát szintnél. A nagyon magas áramlással 10x / óra és túlméretezett fehérje kicsapóval eleve megakadályozzák a bomlásterméket mineralizációját és a megmaradt bomlástermékeket tüntetik el az élőköveken/ben lévő baktériumok.
Nagyjából ez a berlini módszer lényege. Kevés hal, sok alacsonyrendű, erős fény tartozik még hozzá, de e topicban nem ezek a lényegesek.

[Puncher]

Egy kicsit más megközelítésben mutatnám be a nitráteltávolítást azért, hogy talán ötleteket lehessen belőle meríteni. Remélem nem lesz teljesen haszontalan.
Ha a szennyvíztisztításból vesszük a példát - ami ugye igen hasonló, csak ott némileg magasabb koncentrációban vannak a szennyező anyagok a vízben, akkor megoldható a nitráteltávolítás - a tisztán biológiai dentitrifikáció is.
Az általam leírtak a szennyvíztisztításra vonatkoznak (azon belül is csak az általam ismert technológiákra).

Igazából két (három) alapfeltétele van, hogy ne legyen oldott oxigén a vízben, és legyen megfelelő tápanyag. Illetve harmadikként, hogy legyen nitrát - természetesen. Kiegészítésképpen még érdekes, hogy 14C alatt a denitrifikáció nem működik, illetve nagyon lelassul, de ez a körülmény az akváriumokban többnyire nem áll fent.
A nitrát adott, mint a(z eddigi) körfolyamat záróeleme az akváriumban. Az oldott oxigén csökkentése igazából egy nitrifikációs lépcső (a meglévő biológiai szűrő) segítségével jól megvalósítható, de sajnos a szűrő a tápanyagforrást is erősen csökkenti. Alapesetben, az akvárium vizében van oldott oxigén, hiszen alapfeltétele a halak létezésének, és a víz berothadása elkerülésének.
Ha sem megfelelő mennyiségű oxigén és nitrát sincs a rendszerben, akkor elindulnak az anaerob folyamatok, ami főleg metán keletkezésével járnak, de ez talán megint csak sok hiba elkövetése után fordulhatna elő akváriumban.

Bizonyos (szennyvíz)tisztítási eljárásokban egy medencében történik a nitrifikáció és a denitrifikáció is. Egy ideig levegőztetik az eleveniszappal kevert vizet (az eleveniszap itt olyan, mint a mi szűrőinkben kialakuló baktériumfilm), majd egy ideig csak keverik. A levegőztetett időszakban nitrifikáció történik, a nem levegőztetettben denitrifikáció. Természetesen csak adott idő elteltével indul be a denitrifikáció, mikor már elfogyott az oldott oxigén a vízből. Az iszap ugyanaz, vagyis vannak benne aerob és denitrifikáló baktériumok is.
Ez arra enged következtetni, hogy esetleg egy szűrőn belül is megoldható lenne a két lépcső, hasonlóan esetleg időben elválasztva egymástól.

Más (szennyvíztisztítási) technológiákban recirkulációval oldják meg a nitrátszint csökkentését, a már tisztított vizet visszakeringetik a technológia elejére, ahol a beérkező szennyvíz oxigénmentes környezetet biztosít, és van elég tápanyag a visszakeringetett szennyvízben hogy a denitrifikáló baktériumok elvégezzék a lebontást. Ebből pedig talán az olvasható ki, hogy egy megfelelő nitrifikációs (oxidációs) biológiai fokozat után kötött denitrátor is lehet hatásos, amennyiben az oxidációs biológiai fokozat nem tökéletes, és hagy némi tápanyagot a vízben.

A szennyvíztisztításban (tudomásom szerint) nem használnak kénes, illetve egyéb kémiai megoldásokat a denitrifikációra, tisztán biológiailag, a baktériumiszap segítségével, a szennyvízben lévő nagy mennyiségű terhelő anyagot kihasználva bontják a nitrátot.

A szennyvíztisztítási technológiák azért nem/nehezen ültethetők át az akváriumokhoz (kis méretekben), mert lényegesen kisebb a víz terhelése, valamint a tisztítandó víz oxigénszintje magas, és önmagában a kis terhelés miatt nem is fogyasztja el gyorsan azt.

Természetesen megoldható, hogy úgy csökkentsük a víz oxigéntartalmát, hogy nem használjuk el az összes benne lévő tápanyagot, ezzel teret adva a denitrifikációnak. A gyári berendezések általában igen lassú átfolyású gépek, ahol van elegendő idő, hogy elfogyjon az oldott oxigén, és továbbhaladva teret kapjanak a denitrifikáló baktériumok. Túl lassú sebesség sem megfelelő, mert extrém esetben a nullára csökkent nitrátszint és az oxigénmentes környezet beindíthatja a metánképződést. A szennyvíztisztításban több paraméter állításával érik el, hogy a káros folyamatok még ne induljanak el, de a lehető legjobb nitráteltávolítás történjen meg. Ott az iszapszinttel, a megfelelően méretezett medenceméretekkel, a visszakeringetett (recirkuláltatott) szennyvíz mennyiségével (és akár időbeli eloszlásával) lehet játszani úgy, hogy a lehető legjobb értéket kapják. Természetesen ezt sok méréssel - oxigénszint, iszapszint, nitrát és ammóniaszintek- teszik, és ezeknek meglelelően változtatják a szükséges paramétereket, míg megfelelő értékeket nem kapnak.

Az akváriumi rendszereknél leginkább a szűrő térfogatával, majd egy beüzemelt szűrőnél már csak a térfogatárammal lehet változtatni a működést. Ezek együtt meghatározzák a tartózkodási időt, ami szerencsés esetben elég arra, hogy a szűrőn végighaladva elfogyjon az oxigén a vízből, de még ne fogyjon el teljesen a nitrát –ne indulhassanak be az anaerob folyamatok. Természetesen nagyon nehéz ezt jól beállítani, hiszen lehetséges, hogy egy induló rendszernél 50-100mg/l a nitrátszint, majd egy jól működő szűrővel ez 10-es értékre, vagy még ez alá is csökken.

[legendas]

Nagyon tetszik, amit írtál, ezek az életben nagyban a telepeknél tényleg így működnek. Sajnos az a baj, hogy kicsiben nehezebb megoldani, de nem lehetetlen. Be kell látni, hogy az eddig alkalmazott szűrőmonstrumaink nem nagyon szürték a nitrátot, szinte egyáltalán nem. Én most azt tervezem, hogy az aki aljában elhelyezek műanyag rácsot, abban kb 2 liternyi siporaxot, arra egy 6-7 cm homokréteget arra nagy köveket. így kellően nagy felület van a homok alján, ahol kialakul az oxigénmentes környezet. A rács azért kell, hogy az alsó réteget a halak ne háborgassák. A tornyos csiga kilőve, mert az is forgatja a talajt. Ezen már régóta töprengek. Tengerisek már tőlünk nyugatabbra alkalmazzák. Arra kéne törekedni, hogy ne szűrési technikákkal tisztítsuk a vizet, hanem próbáljuk meg az egyensúlyi állapotot létrehozni. Sajna nem egyszerű, és szinte lehetetlen.
Remélem érthető volt.

[karakast]

Sziasztok!

Tulajdonképpen miért is olyan nagy tabu a nitráteltávolítás témában a Szat nitrátszelektív gyanta?
Mivel az anaerob környezetet elég nehéz létrehozni,fenntartani így kényelmesnek és hatékonynak tünik a gyanta használata.
Persze egy ,az akvárium méretének megfelelő nagyságú.Nem mint nálam a 450-esben egy B3 van ami a gyártó szerint 150 l-ig hatékony.De még így is jó,bár van mérhető nitrátszintem de a vizem szinéből ill. szintelenségéből is le lehet vonni dolgokat-dolgozik a gyanta.Veszek is majd egy nagyobbat.Tény ,kinyírja a növényeket de ez amúgy is egy növényszegény biotóp lenne.

[legendas]

Laci!

Igazad van. Az ideális netto 300 literben egy multifasciatus csapat és semmi más.

Karakast!

A gyantád milyen hatással van a halaidra?

[karakast]

Hogy milyen hatással van a halakra?
Ha arra gondolsz,hogy a gyanta által hirtelen valami erősen ,netalán negatívan megváltozna a vízben akkor azt mondom nincs ilyen.Persze a heti vízcseréim is megvannak mellette.Bár azt azért leszögezem én malawi halaknál tartom ,ha jól tudom a tanganyikák kényesebbek de azért nem hiszem hogy a kevesebb nitrátot ott is megsínylenék.
A halak állandóan ikráznának(nofemale projekt el is indult),úgy tudom ez is fokmérője a közérzetnek.Amit még el tudok mondani az a hozzám ellátogató sügérbarátok véleménye,hogy a halaimnak remek a színe,és jól nőnek.Bár ez lehet ,hogy a kötelező udvariasság volt tőlük .Én úgy látom ,hogy a nitráttól elnehezült vizekben a halak szine ,agressziója se jön annyira elő és a növekedésre is rossz hatással van.
ui:bár van egy ancim,de algám -most már- gyakorlatilag nincs az akiban.

[Puncher]

legendas: én is sokat gondolkodtam már a gyakorlati megvalósításán (próbálkoztam is), a következőkre jutottam. A teljesség igénye nélkül, természetesen, a nekem szimpatikus megoldásokat vettem csak figyelembe, amiknél viszonylag minimális karbantartással lehet üzemeltetni, és ha valami nem jól működi sem viszi el a vízértékeket, csak legfeljebb nem távolít el nitrátot.
Mindegyik megoldás leírását úgy találtam, egyik sem a saját fejemből származik!
1. hosszú-hosszú cső, majd utána egy sima biológiai fokozat (lávakő, kerámiagyűrű, szivacs, kinek mi tetszik). Természetesen mechanikailag szűrt vízzel illik táplálni, és lassú átfolyást kell létrehozni benne, hogy a szűrőszakasz elején elfogyjon az oldott oxigén, és legyen lehetősége a nitráteltávolító baktériumoknak is dolgozni. Ha túl lassú az áramlás, fennállhat a metánképződés veszélye, de megfelelő megoldás esetén az ideálisnál kicsivel magasabb térfogatáram esetén is lesz némi nitráteltávolítás.

2. Amit Tapír is írt, egy önmagában keringetett biológiai szűrő, és ebbe kell bejuttatni a keringetett vízáramnál nagyságrend(ekk)el kisebb mennyiségű akváriumvizet. Előnye, hogy az áramoltatás miatt nem jönnek létre pangó részek.

Mindkettőnél a lényeg a tartózkodási idő. Megfelelő idő után elfogy az oxigén, és beindulnak a nitrátlebontó folyamatok. Az elsőnél vagy fizikailag hosszú szűrőt kell építeni, vagy nagyon lecsökkenteni a vízáramot (itt fennáll a pangó részek kialakulásának veszélye), a másodiknál a betáplálás mennyiségével kell csak játszani.

3. SZAT. Talán a legolcsóbb üzemeltetésű, jó hatásfokú, KARAKAST írása alapján talán túl jó is.

Nagyon sok megoldás van még, a kénes, vagy egyéb vegyszeres, nagy növényes aksin keresztülvezetni a vizet, stb. Azokkal a (számomra ) megvalósíthatatlanságuk miatt nem foglalkoztam.