Biofilter za ribnjak
Akvakultura je uzgoj vodenih organizama kao što su ribe, rakovi, mekušci i vodene biljke, svjetska potražnja za ribom dala je poticaj brzom rastu akvakulture. U 2012. godini akvakulturom je proizvedeno 66,6 milijuna tona ribe, što je činilo 42,2% svjetske proizvodnje ribe za ishranu. Osim toga, akvakultura je jedan od najbrže rastućih sektora proizvodnje hrane, s prosječnim rastom od 6,5 % u razdoblju od 2000. do 2012. godine.
Sustavi akvakulture mogu se klasificirati u tri glavne kategorije: ekstenzivni, poluintenzivni i intenzivni, na temelju proizvodnje po jedinici volumena (m 3 ) ili jedinici površine (m 2 ). Prirodna mala jezera spadaju u tipične ekstenzivne sustave, ribnjaci s hranjenjem ili prozračivanjem u poluintenzivne, a recirkulacijski sustavi akvakulture u intenzivne.
Recirkulacijski sustavi akvakulture (RAS) sustavi su temeljeni na spremnicima u kojima su parametri okoliša potpuno kontrolirani, tako da se riba može naseliti u velikoj gustoći. RAS tehnologija se razvijala i usavršavala posljednja tri desetljeća. RAS tehnologija ima sposobnost rada s velikim kapacitetom s manje vode i preduvjet je u usporedbi s tradicionalnim uzgojem ribe, također RAS može smanjiti upotrebu kemikalija i antibiotika te odlaganje otpada; osim toga, RAS je prilagodljiv vrsti, što znači da se riba može proizvoditi tijekom cijele godine. Međutim, RAS treba velika kapitalna i operativna ulaganja što je glavni nedostatak. Štoviše, to je složen sustav za pokretanje i potrebna je stručnost za održavanje i nadzor.
Kontrola kvalitete vode u RAS-u postiže se pomoću mnogo različitih komponenti. Općenito, RAS se sastoji od grijača ili izmjenjivača topline za prilagodbu temperature vode, sustava prozračivanja za smanjenje koncentracije otopljenog CO 2 , sustava oksigenacije za opskrbu dovoljnom količinom kisika, filtara bubnja za uklanjanje suspendiranih krutih tvari, sustava za dezinfekciju (UV i ozonska oprema) za inaktivaciju patogena i sustav biofiltera za uklanjanje otpadnog dušika. Alkalnost u sustavu kontrolira se dodavanjem kemikalija u njega.
Postoje mnoge vrste sustava biofilma koji se koriste za pročišćavanje vode, kao što su kapajući biofilteri, rotirajući biološki kontaktori (RBC), biofilteri s granuliranim medijima, biofilteri s plutajućim kuglicama i biofilteri s fluidiziranim slojem, svi imaju prednosti i nedostatke. Filtar koji curi ne utječe na volumen; često se javljaju mehanički kvarovi u rotirajućim biološkim kontaktorima; biofilteri s granuliranim medijima trebaju periodično povratno bljeskanje, a reaktori s fluidiziranim slojem pokazuju hidrauličku nestabilnost. U tom kontekstu, tehnologija biofilm reaktora s pokretnim slojem (MBBR) razvijena je kasnih 1980-ih i ranih 1990-ih u Norveškoj.
Sada se MBBR primjenjuje diljem svijeta za obradu komunalnih i industrijskih otpadnih voda, kao i za obradu vode u akvakulturi. U industriji akvakulture, MBBR se uglavnom primjenjuje za nitrifikaciju, kao i uklanjanje organskih tvari. Kako bi se izbjeglo da heterotrofne bakterije koje konzumiraju organsku tvar potiskuju nitrificirajuće bakterije pri visokim organskim opterećenjima, MBBR uvijek radi pri niskim organskim opterećenjima u sustavu akvakulture.
U usporedbi s većinom drugih reaktora s biofilmom, MBBR koristi cijeli volumen spremnika za rast biomase, također ima beznačajan gubitak glave i nema potrebe za povremenim ispiranjem te nije osjetljiv na začepljenje. Osim toga, frakcija punjenja nosača biofilma u reaktoru može biti podložna preferencijama. Međutim, preporuča se da udio punjenja bude manji od 70 % kako bi se nosač držao slobodno suspendiran u reaktoru.
MBBR je tehnologija koja se temelji na teoriji biofilma, s aktivnim biofilmom koji raste na posebno dizajniranim plastičnim nosačima (ili biomedijima) koji su suspendirani u reaktoru. Može raditi u aerobnim i anaerobnim uvjetima, biomediji se održavaju suspendiranim miješanjem iz difuzora za prozračivanje, dok se u anaerobnim slučajevima koristi mješalica za održavanje kretanja biomedija. Biomediji se izrađuju od različitih materijala, a obično se koristi polietilen visoke gustoće, koji ima gustoću oko 0.95g/cm 3. Kako bi se osigurala maksimalna specifična površina (m 2 /m 3 ), biomediji su dizajnirani u različitim oblicima i veličinama.