Bio filter za ribnjak
Akvakultura je uzgoj vodenih organizama kao što su ribe, rakovi, mekušci i vodene biljke, a potražnja za ribom širom svijeta dala je poticaj brzom rastu akvakulture. U 2012. godini bilo je 66,6 miliona tona ribe proizvedene u akvakulturi, što je činilo 42,2% svjetske proizvodnje prehrambene ribe. Osim toga, akvakultura je jedan od najbrže rastućih sektora za proizvodnju hrane, s prosječnim rastom od 6,5% u periodu od 2000. do 2012. godine.
Sistemi akvakulture se mogu klasifikovati u tri glavne kategorije: ekstenzivni, poluintenzivni i intenzivni, na osnovu proizvodnje po jedinici zapremine (m 3 ) ili jedinici površine (m 2 ). Prirodna mala jezera spadaju u tipične ekstenzivne sisteme, ribnjačka kultura sa hranjenjem ili aeracijom u poluintenzivne, a recirkulacijski sistemi akvakulture su u intenzivnim.
Sistemi za recirkulaciju akvakulture (RAS) su sistemi zasnovani na rezervoarima u kojima su parametri životne sredine potpuno kontrolisani, tako da se riba može pohraniti pri velikoj gustini. RAS tehnologija se razvijala i usavršavala u posljednje tri decenije. RAS tehnologija ima sposobnost da radi velikim kapacitetom sa manje vode i predstavlja uslov u poređenju sa tradicionalnim uzgojem ribe, takođe RAS može smanjiti upotrebu hemikalija i antibiotika i odlaganje otpada; osim toga, RAS je prilagodljiv vrstama, što znači da se riba može proizvoditi tijekom cijele godine. Međutim, RAS-u su potrebne velike kapitalne i operativne investicije, što je glavni nedostatak. Štaviše, to je složen sistem za pokretanje i potrebna je stručnost za održavanje i praćenje.
Kontrola kvaliteta vode u RAS-u se postiže različitim komponentama. Generalno, RAS se sastoji od grijača ili izmjenjivača topline za podešavanje temperature vode, sistema za aeraciju za smanjenje koncentracije otopljenog CO 2, sistema za oksigenaciju za opskrbu dovoljnom količinom kisika, filtera za bubnjeve za uklanjanje suspendiranih krutih tvari, sistema za dezinfekciju (UV i ozonska oprema) za inaktivaciju patogena i biofilterski sistem za uklanjanje azotnog otpada. Alkalnost u sistemu se kontroliše dodavanjem hemikalija u njega.
Postoje mnoge vrste sistema biofilma koji se koriste za tretman vode, kao što su biofilteri za curenje, rotirajući biološki kontaktori (RBC), biofilteri za granulirane medije, biofilteri sa plutajućim kuglicama i biofilteri sa fluidiziranim slojem, svi imaju prednosti i nedostatke. Filter za curenje nije efikasan za volumen; mehanički kvarovi su se često dešavali u rotirajućim biološkim kontaktorima; granuliranim medijima biofiltrima je potrebno periodično povratno bljeskanje, a reaktori s fluidiziranim slojem pokazuju hidrauličku nestabilnost. U tom kontekstu, tehnologija biofilmskog reaktora s pokretnim slojem (MBBR) razvijena je kasnih 1980-ih i ranih 1990-ih u Norveškoj.
Sada se MBBR primjenjuje širom svijeta za tretman komunalnih i industrijskih otpadnih voda, kao i za tretman voda u akvakulturi. U industriji akvakulture, MBBR se uglavnom primjenjuje za nitrifikaciju, kao i za uklanjanje organskih materija. Kako bi se izbjegle heterotrofne bakterije koje troše organsku tvar potiskujući nitrifikacijske bakterije pri visokim organskim opterećenjima, MBBR uvijek radi pri niskim organskim opterećenjima u sistemu akvakulture.
U poređenju sa većinom drugih biofilm reaktora, MBBR koristi čitav volumen rezervoara za rast biomase, takođe ima beznačajan gubitak glave i nema potrebe za periodičnim ispiranjem i nije podložan začepljenju. Osim toga, frakcija punjenja nosača biofilma u reaktoru može biti predmet preferencija. Međutim, preporučuje se da frakcije punjenja budu manje od 70 % kako bi se nosač slobodno suspendirao u reaktoru.
MBBR je tehnologija zasnovana na teoriji biofilma, sa aktivnim biofilmom koji raste na posebno dizajniranim plastičnim nosačima (ili biomedijima) koji su suspendovani u reaktoru. Može raditi i u aerobnim i u anaerobnim uvjetima, biomediji se drže suspendiranim miješanjem iz difuzora za aeraciju, dok se u anaerobnim slučajevima koristi mikser za održavanje biomedija u pokretu. Bio-mediji se izrađuju od različitih materijala i najčešće se koristi polietilen visoke gustine, čija je gustina oko 0.95g/cm 3. Da bi se obezbedila maksimalna specifična površina (m 2 /m 3 ), biomediji su dizajnirani u različitim oblicima i veličinama.