Introdução.
A uréia excretada pelos peixes e os resíduos metabólicos excretados pelos organismos vivos no aquário são utilizados pela flora bacteriana aeróbica para produção de energia e do produto final do processo de geração de nitratos. Este composto é muito menos tóxico do que o
amônia ou nitrito não é transformado por qualquer agência no ambiente rico em oxigênio normal de um aquário, de modo que eventualmente se acumula na água.
Nitrato pode atingir concentrações elevadas sem visíveis efeitos negativos sobre os seres vivos no aquário, com valores de 100 mg / l em aquários de peixes de água doce ou marinha e 10-20 mg / l em aquários de recife. A principal conseqüência da alta
concentrações deste nutriente é o crescimento de algas indesejáveis na decoração, plantas e pedras, além do aspecto desagradável, no aquário gerar um grave
concorrência com invertebrados marinhos.
A maneira de controlar a concentração de nitrato é uma alimentação razoável, os habitantes do aquário, com mudanças regulares da água eo uso de armas biológicas desnitrificantes.
mídia pobre em oxigênio.
A necessidade dos seres vivos para a energia e grande concorrência para o acesso a ele, fez com que muitas criaturas para se especializar para obtê-lo.
As bactérias desempenham um papel importante no equilíbrio de qualquer ecossistema. Nós todos sabemos que a nitrificação em filtros biológicos produzidos pelas bactérias Nitrosomonas e Nitrobacter principalmente fixadas em substratos ricos em água
oxigênio. Mas que sobre substratos pobres ou falta de oxigênio que podem ser formados nas áreas de areia ou aquário com pouca circulação de água?. Estes substratos são colonizados por bactérias chamadas anóxicas ou anaeróbias, que vivem em
pobre ou carente de oxigênio e de energia têm sido desenvolvidos para uma série de processos que pode ser fatal para o nosso aquário ou muito favorável se podemos controlá-los. Algumas destas bactérias são capazes de reduzir nitratos na água
gás nitrogênio, que escapa para a atmosfera e são utilizados nos chamados filtros desnitrificantes para o qual vamos tentar.
Ele irá descrever as principais reações na ausência de oxigênio para compreender o perigo de desnitrificação descontrolada.
Na mídia anóxicas ou anaeróbias são produzidos principalmente por bactérias seguintes reações:
1. bactérias Micrococcus ou Bacillus são capazes de obter energia através da redução de ferro:
2.Desulfovibrio ou Desulfotomaculum redução de sulfato a sulfeto, produzindo sulfeto de hidrogênio tóxico e de odor fétido:
3.Methanobacterium Methanobacillus e de metano produzido compostos de carbono:
4.Pseudomonas e Achromobacter são capazes de reduzir o nitrato relativamente inofensivos para tóxica nitrito:
e, em seguida, o gás nitrogênio desejado:
obtidos como resultado da reação processo geral:
ou a reação:
O N [2] O é um gás com efeito de estufa, com 280 vezes maior do que o CO [2].
5.denitrificans Thiobacillus é capaz de oxidar enxofre, o sulfato de nitrato de redução:
também produzindo uma remoção de nitrato da água.
desnitrificação biológica em aquários.
Como visto nas reações acima, é possível reduzir o teor de nitrato da água por dois processos diferentes realizadas por dois tipos diferentes de bactérias. Por um lado temos as bactérias Pseudomonas, que com um composto de carbonato, como a glicose são capazes de reduzir nitrato a gás nitrogênio e água, por outro lado temos as bactérias Thiobacillus denitrificans que reduzem o nitrato a gás nitrogênio na presença de átomos de enxofre.
Em todos os aquários de processos de desnitrificação biológica ocorrer espontaneamente, sem necessidade de quaisquer filtros desnitrificantes. Esses processos ocorrem principalmente dentro do substrato de cascalho do fundo do aquário de água doce ou marinhos
dentro da rocha, e é tão útil no aquário. Nestes meios há uma redução do oxigênio dissolvido na água, de modo que estes substratos estão estabelecendo colônias de bactérias Pseudomonas. A fonte de carbono
obter água, há sempre uma certa quantidade de compostos orgânicos dissolvidos. Em nossos aquários nunca são significativa de colônias denitrificans Thiobacillus porque a decoração, cascalho e outros elementos do aquário sem enxofre.
Desnitrificantes filtros.
Todos os comerciais colônias de bactérias Pseudomonas desnitrificantes utilizados para a remoção de nitrato da água. Eles consistem de um cilindro que é biobolas cheios ou outra área de alta substrato de superfície que circula lentamente a água do aquário. Em
a parte inicial do cilindro, como entrar na água rica em oxigênio, estabelecendo colônias de bactérias nitrificantes, que consomem a amônia e nitrito e nitrato de geração, consumo de oxigênio dissolvido na água. O oxigênio diminui à medida que a água, estão sendo estabelecidas colônias no solo desnitrificadores que reduzem o nitrato a nitrogênio gasoso, como visto acima.
Para que a desnitrificação ocorre no filtro corretamente, é necessário que o fluxo de água do aquário através do interior do filtro é lento, assim como para reduzir a concentração de oxigênio dissolvido e pode ser definido bactérias desnitrificantes e, por outro lado, exigir a participação de alguns compostos orgânicos carbonatados para as bactérias.
Estas duas condições que, a priori, parecem simples, na prática eles não são, levando à criação de filtros desnitrificantes é muito complicado.
O fluxo de água deve ser muito lenta, da ordem de alguns mililitros por minuto, dependendo do empregado denitrificador eo volume do reator. Se o fluxo de água é muito lenta, o oxigênio dissolvido na água é completamente consumido, de forma que
estabelecer colônias no resto das bactérias anaeróbias mencionados, dando origem ao metano e sulfureto de hidrogénio que podem arruinar todo o aquário. Se o fluxo de água é muito alto, não venha a estabelecer condições adequadas de anaerobiose e de desnitrificação é o nitrito produzido incompleta como produto final, muito tóxico para os organismos vivos no aquário. Por esta razão, a saída do filtro deve ir desnitrificantes
A contribuição do composto orgânico usado como fonte de carbono, também apresenta problemas. Se a contribuição não é suficiente, embora o fluxo de água é correto, não for concluída a segunda fase do processo de desnitrificação (nitrito e nitrogênio), gerando nitrito. Se houver um excesso, o excesso de carbono é utilizado por bactérias redutoras de sulfato, produzindo sulfeto de hidrogênio.
Para tentar resolver ou minimizar estes problemas, os fabricantes têm feito uma série de melhorias para os filtros como eles são preenchidos biobolas composto de carbono que, lentamente, dão lugar a distribuição de água e circulação da água ao longo de todo o reator
prevenir a ocorrência de zonas anóxicas e produção de sulfureto e metano.
Outro problema com o uso dessas desnitrificantes é instalado em um aquário existentes, com uma carga significativa de nitratos na água. À medida que amadurecem a flora bacteriana do filtro e começar a metabolizar o nitrato, a concentração do produto diminui, de modo que a contribuição de carbono deve ser reduzido proporcionalmente, o que obviamente não é fácil. É mais fácil o ajuste desses filtros em aquários ou recém-montado
baixo teor de nitrato, que deve ser tratado somente nitrato produzido no momento, já que é mais ou menos constante ou variando lentamente, se você aumentar a biomassa do aquário.
O estabelecimento da flora bacteriana em um filtro de desnitrificação é um processo lento e gradual, para cerca de um mês necessários para o funcionamento adequado. Durante o período de amadurecimento do filtro, inicialmente estabelecida bactérias
reduzir o nitrato a nitrito e, finalmente, a redução de nitrito a nitrogênio gasoso. Por esta razão, nos estágios iniciais de maturação, o efluente do filtro com nitritos e é necessário passar o efluente através do filtro do aquário nitrificantes.
Outro aspecto importante do processo de nitrificação biológica é o seu efeito sobre o pH da água do aquário. Como todos temos visto, tanto em aquários de água doce e marinhos, é uma diminuição do pH com o tempo devido ao processo de nitrificação:
em que cada molécula de nitrato e amônia é transformada em dois prótons são produzidos, que acidifica a água.
No processo de desnitrificação biológica descrita por cada molécula de nitrato removida há um OH ^ - ou o que é consumido é o mesmo que um próton, contrariando a acidificação causada pela nitrificação.
desnitrificação biológica em uma cama de enxofre.
Como mencionado acima, também é possível através de desnitrificação biológica denitrifcans bactérias thiobacillum, mas no aquário não ocorre porque o único composto de enxofre é o íon sulfato (SO [4] = ^) e não quantidades apreciáveis
enxofre elementar (S).
A questão que se coloca é se vale a pena usar filtros preenchidos com partículas de enxofre para a desnitrificação e que os benefícios poderiam surgir.
A principal diferença entre os dois tipos de bactérias usadas na desnitrificação biológica é que a bactéria Pseudomonas são heterótrofos, enquanto Thiobacillus bactérias autotróficas não estão, portanto, requerem a entrada de compostos orgânicos como fonte de carbono. Isto irá remover um dos dois parâmetros críticos para ajustar o filtro de desnitrificação. Outra vantagem da bactéria Thiobacillus, que é anaeróbia é opcional, ou seja, em meios com alto teor de oxigênio, é capaz de respirar-lo diretamente. No caso da Pseudomonas, estabelecendo um meia
colónias aeróbias desaparecer.
Outra vantagem importante é que as colônias de Pseudomonas para baixo em um período muito curto, 2-3 dias, assim você não precisa de um longo processo de maturação durante o qual o nitrito desnitrificantes está liberando para o aquário e da resposta
da colônia de bactérias para o aumento da biomassa do aquário é muito rápido.
Porque as bactérias anaeróbias Pseudomonas é opcional, o fluxo através do filtro desnitrificantes não é crítica. Se a taxa for muito alta e não consumido todo o oxigênio no filtro ou apenas uma pequena parte no final do mesmo, as bactérias respiram oxigênio e fez parte do processo de desnitrificação, mas nunca produzem nitrito como no caso de bactéria Pseudomonas. No caso em que o fluxo é muito lento eo oxigênio é consumido muito rapidamente, as conseqüências são menos graves do que com Pseudomonas porque há um consumo extra de matéria orgânica carbonatada, por bactérias necessárias para produzir enxofre Desulfovibrio S ^ =, enquanto a quantidade de metano gerado será igual em todos os filtros desnitrificantes.
Em resumo, em uma cama desnitrificantes filtros que utilizam bactérias Thiobacillus enxofre e têm um período de maturação muito menor do que os convencionais, não necessitam da entrada de carbonato de matéria orgânica como alimento para as bactérias Pseudomonas e não necessitam de ajuste do fluxo estrito.
Durante o processo de desnitrificação em uma cama de enxofre, reduz os nitratos em gás nitrogênio, e é oxidado para sulfato de cama de enxofre. Portanto, os nitratos são substituídos por sulfato. A concentração de sulfato na água do mar é
2,65 g / l, como os sulfatos produzidos pela desnitrificantes filtro terá uma influência praticamente desprezível.
O problema com estes filtros é sua influência sobre o pH da água. Temos visto que as bactérias desnitrificantes de filtros convencionais consomem prótons dos dois que ocorrem na nitrificação e, portanto, contribuem para manter o pH estável no aquário. No entanto, a cama Thiobacillus desnitrificadores enxofre não só consome um próton, mas para cada seis moléculas de nitrato reduzido produzir quatro
prótons. É óbvio que se um tanque em operação com uma carga considerável de nitrato, foi instalado um leito filtrante desnitrificantes enxofre produz uma queda no pH pode arruinar todo o aquário.
Para controlar a variação de pH pode ser colocado na saída do desnitrificantes um leito de carbonato de cálcio para neutralizar a acidez produzida, mas essa solução só é válida para aquários marinhos. Acidificados água que passa através do leito de carbonato de cálcio irá produzir a seguinte reação:
Os prótons gerados na desnitrificantes ser consumida, produzindo dióxido de carbono (CO [2]) e cálcio (Ca ^ 2 +). O dióxido de carbono vão escapar para o ar enquanto o cálcio é incorporado na água do aquário. Este fato torna o uso da cama desnitrificantes enxofre não são adequados para a água fresca que irá produzir um aumento significativo na dureza. Em contraste, os aquários de recife, não apenas reduzir o teor de nitrato da água, mas também ajudam a manter os níveis de cálcio no aquário
Estes filtros estão sendo amplamente utilizado na França, tanto em aquários marinhos e plantas para o tratamento de águas residuais. No caso das estações de tratamento de água, o aumento da dureza devido aos íons de cálcio, é menos importante para não ser um ciclo fechado, como acontece com a água do aquário, para que não haja acumulação excessiva de cálcio.
Nos aquários de Saint Malo de Paris e no Museu de Arte da Oceania e da África em Paris estão usando esses filtros, desde 1991, em aquários marinhos e de recifes, os valores permanecem estáveis de nitrato de cálcio e água, sem aditivos ou filtração
adicional. A idéia original é do biólogo francês Marc Langouet.
Cama de enxofre projeto do filtro.
Na literatura científica, aplicada ao tratamento de águas residuais, tem havido vários estudos sobre o tamanho das partículas de relacionamento, enxofre, entre o volume de enxofre e carbonato de cálcio utilizado, precisa usar duas camas diferentes e têm o enxofre e carbonato na mesma cama, etc ..., em relação ao ótimo desempenho destes filtros.
As principais recomendações, extrapolado para o uso em aquários, são os seguintes:
•O uso de partículas de enxofre com um diâmetro de aproximadamente 3 a 5 mm.
•1 litro de enxofre por 100 litros de água a ser tratada.
•A taxa de fluxo entre 1 e 5 litros por hora, por litro de leito de enxofre, dependendo da concentração de nitratos. Se a saída do filtro cheira a ovos podres, o fluxo é muito lento e estão produzindo sulfetos. Se o fluxo é rápido demais para ser detectado nitrato de filtro de saída.
•A relação de enxofre / carbonato de cálcio 03/01 A melhor fonte de coral de carbonato de cálcio é de cascalho grosso, com granulometria de 3 a 5 mm para evitar problemas de entupimento.
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