Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Протеиновый скиммер

Флотатор или пены фракционирующая это устройство , используемое для удаления органических соединений , таких как пищевые отходы и частиц из воды. Чаще всего он используется в коммерческих целях, таких как муниципальные водоочистные сооружения и общественные аквариумы . Небольшие пеноотделители также используются для фильтрации домашних аквариумов с морской водой .

Функция [ править ]

Снятие протеина удаляет определенные органические соединения, включая протеины и аминокислоты, содержащиеся в пищевых частицах, за счет полярности самого протеина. Из-за своего внутреннего заряда водные белки либо отталкиваются, либо притягиваются поверхностью раздела воздух / вода, и эти молекулы могут быть описаны как гидрофобные (например, жиры или масла) или гидрофильные (например, соль, сахар, аммиак, большинство аминокислот. , и большинство неорганических соединений). Однако некоторые более крупные органические молекулы могут иметь как гидрофобные, так и гидрофильные части. Эти молекулы называются амфипатическими или амфифильными.. Коммерческие пеноотделители работают за счет создания большой границы раздела воздух / вода, в частности, путем впрыскивания большого количества пузырьков в толщу воды. Как правило, чем меньше размер пузырьков, тем эффективнее обезжиривание белка, поскольку площадь поверхности маленьких пузырьков, занимающих тот же объем, намного больше, чем такой же объем более крупных пузырьков. [1]Большое количество маленьких пузырьков представляет собой огромную границу раздела воздух / вода для гидрофобных органических молекул и амфипатических органических молекул, которые собираются на поверхности пузырька (граница раздела воздух / вода). Движение воды ускоряет диффузию органических молекул, что эффективно переносит больше органических молекул на поверхность раздела воздух / вода и позволяет органическим молекулам накапливаться на поверхности пузырьков воздуха. Этот процесс продолжается до тех пор, пока поверхность раздела не станет насыщенной, если пузырек не будет удален из воды или он не лопнет, и в этом случае накопленные молекулы высвобождаются обратно в толщу воды. Тем не мение,Важно отметить, что дальнейшее воздействие на пузырьки насыщенного воздуха органических молекул может продолжать приводить к изменениям, поскольку соединения, которые связываются сильнее, могут заменять те молекулы с более слабым связыванием, которые уже накопились на границе раздела. Хотя некоторые аквариумисты считают, что увеличение времени контакта (или времени выдержки, как его иногда называют) всегда хорошо, неверно утверждать, что всегда лучше увеличивать время контакта между пузырьками и аквариумной водой.[2] По мере того, как пузырьки увеличиваются в верхней части водяного столба протеинового скиммера, они становятся более плотными, и вода начинает стекать и образовывать пену, которая будет переносить органические молекулы в чашу для сбора скиммера или в отдельный коллектор для отходов скиммера и органические молекулы и любые неорганические молекулы, которые могли быть связаны с органическими молекулами, будут экспортированы из водной системы.

В дополнение к белкам, удаляемым при снятии пены, существует ряд других органических и неорганических молекул, которые обычно удаляются. К ним относятся различные жиры, жирные кислоты , углеводы, металлы, такие как медь, и микроэлементы, такие как йод. Также удаляются частицы, фитопланктон , бактерии и детрит; это желательно для некоторых аквариумистов и часто достигается за счет размещения скиммера перед другими формами фильтрации, что снижает нагрузку на систему фильтрации в целом. Существует по крайней мере одно опубликованное исследование, которое предоставляет подробный список экспортных продуктов, удаляемых скиммером. [3] Аквариумисты, которые содержат беспозвоночных, питающихся фильтром, иногда предпочитают держать эти частицы в воде, чтобы они служили естественной пищей.[4] [5]

Белковые скиммеры используются для сбора водорослей и фитопланктона достаточно осторожно, чтобы сохранить жизнеспособность для культивирования или коммерческой продажи в качестве живых культур.

В последнее время стали применяться альтернативные формы фильтрации воды, в том числе очиститель водорослей , который оставляет частицы пищи в воде для потребления кораллами и мелкой рыбой, но удаляет вредные соединения, включая аммиак, нитриты, нитраты и фосфаты, которые не поступают в пеноотделители. удалять.

Дизайн [ править ]

Все скиммеры имеют общие ключевые особенности: вода проходит через камеру и контактирует со столбом мелких пузырьков. Пузырьки собирают белки и другие вещества и переносят их к верхней части устройства, где пена, но не вода, собирается в чашке. Здесь пена конденсируется в жидкость, которую легко удалить из системы. Материал, который собирается в чашке, может варьироваться от бледно-зеленовато-желтой водянистой жидкости до густой черной смолы.

Alpha 170, разработанный Клаусом Йенсеном

Рассмотрим это резюме оптимальной конструкции протеинового скиммера Рэнди Холмса-Фарли: [6]

Для того, чтобы скиммер работал максимально эффективно, должны быть выполнены следующие условия:
1. Должно образоваться большое количество поверхности раздела воздух / вода.
2. Органические молекулы должны собираться на границе раздела воздух / вода.
3. Пузырьки, образующие эту поверхность раздела воздух / вода, должны объединиться, чтобы образовать пену.
4. Вода в пене должна частично стекать, чтобы пузырьки не лопнули преждевременно.
5. Слитую пену необходимо отделить от основной воды и выбросить.

Также в последнее время пристальное внимание привлекла общая форма скиммера. В частности, большое внимание было уделено внедрению скиммеров конической формы. Первоначально разработанный Клаусом Йенсеном в 2004 году, концепция была основана на том принципе, что конический корпус позволяет пене более равномерно накапливаться за счет пологого перехода. Это снижает общую турбулентность, что приводит к более эффективному обезжириванию. Хотя исследования конкретных преимуществ конструкции все еще продолжаются, первые обзоры многих конических нефтесборщиков в целом были положительными. [7] Также распространены пеноотделители цилиндрической формы. [8]

В целом, протеиновые скиммеры можно классифицировать двумя способами в зависимости от того, работают ли они в прямоточном или противоточном режиме . В системе с прямоточным потоком воздух вводится в нижнюю часть камеры и контактирует с водой, поднимаясь вверх по направлению к сборной камере. В противоточной системе воздух нагнетается в систему под давлением и некоторое время движется против потока воды, прежде чем поднимется к сборной чаше. Поскольку пузырьки воздуха могут находиться в контакте с водой в течение более длительного периода в противоточной системе, протеиновые скиммеры этого типа считаются некоторыми более эффективными при удалении органических отходов. [9]

Системы прямотока [ править ]

Воздушный камень [ править ]

Первоначальный метод обезжиривания протеина - пропускание сжатого воздуха через диффузор для получения большого количества микропузырьков - остается жизнеспособным, эффективным и экономичным выбором, хотя новые технологии могут требовать меньшего обслуживания. Воздушный камень - это чаще всего продолговатый, частично выдолбленный деревянный брусок, чаще всего из рода Tilia . Самые популярные деревянные воздушные камни для скиммеров изготавливаются из липы ( Tilia europaea или европейская липа), хотя и из липы ( Tilia americana).или American Linden), также работает, может быть дешевле и часто более доступным. В деревянных блоках просверливаются отверстия, нарезаются резьбы, устанавливаются воздушные фитинги и соединяются воздушными трубками с одним или несколькими воздушными насосами, производящими не менее 1 кубических футов в минуту. Деревянный воздушный камень помещен на дно высокого столба воды. Вода из резервуара закачивается в колонну, проходит через поднимающиеся пузырьки и возвращается в резервуар. Чтобы получить достаточно времени для контакта с пузырем, эти устройства могут быть много футов в высоту.

Протеиновые скиммеры Air Stone могут быть сконструированы своими руками из труб и фитингов из ПВХ по невысокой цене [1] [2] и с различной степенью сложности [3] .

Хотя этот метод существует уже много лет, многие считают его неэффективным для более крупных систем или систем с большими биологическими нагрузками.

Вентури [ править ]

Предпосылка этих скиммеров заключается в том, что насос Вентури или аспиратор может использоваться для введения пузырьков в поток воды. Вода из резервуара прокачивается через трубку Вентури, в которую вводятся мелкие пузырьки, а затем поступает в корпус скиммера. Этот метод был популярен из-за своего компактного размера и высокой эффективности, но теперь конструкции Вентури с большей вероятностью будут включены в другие конструкции скиммеров, а не в простую конструкцию Вентури.

Противоточные системы [ править ]

Аспирирование: булавочное колесо / колесо Адриана, колесо иглы, колесо сетки [ править ]

Эта основная концепция более правильно известна как аспирационный скиммер, поскольку в некоторых конструкциях скиммеров, использующих аспиратор, не используются «штифтовое колесо» / «колесо Адриана» или «игольчатое колесо». "Pin-Wheel" / "Adrian-Wheel" описывает внешний вид крыльчатки.который состоит из диска со штифтами, установленных перпендикулярно (90 °) диску и параллельно ротору. «Игольчатое колесо» описывает внешний вид рабочего колеса, которое состоит из ряда штифтов, выступающих перпендикулярно ротору от центральной оси. «Сетчатое колесо» описывает внешний вид рабочего колеса, которое состоит из сетчатого материала, прикрепленного к пластине или центральной оси ротора. Эти модифицированные рабочие колеса предназначены для измельчения или измельчения воздуха, который вводится через устройство Вентури или внешний воздушный насос, на очень мелкие пузырьки. Конструкция Mesh-Wheel является довольно новой, и, хотя она обеспечивает отличные результаты в краткосрочной перспективе из-за ее способности втягивать больше воздуха и создавать более мелкие пузырьки с помощью своих тонких режущих поверхностей, она все еще разрабатывается и, вероятно, продолжит развиваться в течение еще несколько лет.

Этот тип пеноотделителя стал очень популярным и считается самым популярным типом пеноотделителей, используемых сегодня в жилых рифовых аквариумах . Он оказался особенно успешным в небольших аквариумах из-за своего обычно компактного размера, простоты установки и использования, а также бесшумной работы. Поскольку насос нагнетает смесь воздуха и воды, мощность, необходимая для вращения ротора, может быть уменьшена, что может привести к снижению требований к мощности для этого насоса по сравнению с тем же насосом с другим рабочим колесом, когда он перекачивает только воду.

Нисходящий поток [ править ]

Скиммер Downdraft представляет собой как запатентованную конструкцию скиммера, так и тип скиммера, который нагнетает воду под высоким давлением в трубки, которые имеют механизм образования пены или пузырьков, и переносят смесь воздуха и воды вниз в скиммер и в отдельную камеру. Запатентованный дизайн защищен патентами в Соединенных Штатах, а коммерческие скиммеры в США ограничены этой единственной компанией. В их конструкции используется одна или несколько трубок с пластиковыми средами, такими как биошарики внутри, для смешивания воды под высоким давлением и воздуха в корпусе скиммера, в результате чего образуется пена, которая собирает белковые отходы в сборный стакан. Это была одна из первых разработок высокоэффективных пеноотделителей, и были созданы большие модели, которые пользовались успехом в больших и общественных аквариумах.

Скиммер Beckett [ править ]

Скиммер Beckett имеет некоторое сходство с скиммером с нисходящим потоком, но имеет пенное сопло для создания потока пузырьков воздуха. Название Beckett происходит от запатентованного сопла для пены, разработанного и продаваемого корпорацией Beckett Corporation (США), хотя сопла для пены аналогичной конструкции продаются другими компаниями за пределами США (например, Sicce (Италия)). Вместо использования пластиковой среды, которая используется в конструкциях скиммеров с нисходящим потоком, скиммер Beckett использует концепции конструкции от предыдущих поколений скиммеров, в частности скиммер с нисходящим потоком и скиммер Вентури (пенная насадка Beckett 1408 представляет собой модифицированную 4-канальную насадку Вентури) для производства гибрид, способный использовать мощные водяные насосы с номинальным давлением и быстро обрабатывать большие объемы аквариумной воды за короткий период времени. Коммерческие скиммеры Beckett бывают одиночными,двойные конструкции Беккета и четверные конструкции Беккета. Хорошо спроектированные скиммеры Beckett бесшумны и надежны, но мощные насосы, используемые в более крупных скиммерах Beckett, могут занимать дополнительное пространство, создавать дополнительный шум и потреблять больше электроэнергии, чем менее мощные насосы. В отличие от скиммеров Downdraft и Spray Induction, скиммеры Beckett производятся рядом компаний в США и других странах и не защищены патентами.Конструкции скиммеров Beckett производятся рядом компаний в США и других странах, и, как известно, на них не распространяются патенты.Конструкции скиммеров Beckett производятся рядом компаний в США и других странах, и, как известно, на них не распространяются патенты.

Индукция спрея [ править ]

Этот метод связан с нисходящим потоком, но использует насос для питания распылительной насадки, закрепленной на несколько дюймов выше уровня воды. Распыление захватывает и измельчает воздух в основании устройства, который затем поднимается в сборную камеру. В Соединенных Штатах одна компания запатентовала технологию индукционного распыления, и коммерческие предложения продуктов ограничены этой единственной компанией.

Конструкции рециркуляционных скиммеров [ править ]

Недавняя тенденция заключается в изменении метода подачи в скиммер «грязной» воды из аквариума для многократной рециркуляции воды внутри скиммера, прежде чем она будет возвращена в отстойник или аквариум. Скиммеры с аспирационным насосом являются наиболее популярным типом скиммеров, использующих рециркуляционные конструкции, хотя другие типы скиммеров, такие как скиммеры Beckett, также доступны в рециркуляционных версиях. Хотя среди некоторых аквариумистов бытует мнение, что эта рециркуляция увеличивает время пребывания или время контакта образующихся пузырьков воздуха внутри скиммера, нет никаких авторитетных доказательств того, что это правда.Каждый раз, когда вода рециркулирует внутри скиммера, любые пузырьки воздуха в этой пробе воды разрушаются, и в аппарате Вентури с рециркуляционным насосом образуются новые пузырьки, поэтому время контакта воздуха с водой начинается снова для этих вновь созданных пузырьков. В конструкциях скиммеров без рециркуляции скиммер имеет одно входное отверстие, снабжаемое насосом, который забирает воду из аквариума, нагнетает ее с воздухом в скиммер и выпускает пену или смесь воздуха / воды в реакционную камеру. В рециркуляционной конструкции одно впускное отверстие обычно приводится в действие отдельным подающим насосом или в некоторых случаях может подаваться самотеком для приема грязной воды для обработки, в то время как насос, подающий пену или смесь воздуха / воды в реакционную камеру, является настраивают отдельно в замкнутом контуре сбоку от скиммера.Циркуляционный насос вытягивает воду из скиммера и нагнетает воздух для образования пены или смеси воздух / вода, прежде чем вернуть ее в реакционную камеру скиммера - таким образом, «рециркулируя» ее. Подающий насос в рециркуляционной конструкции обычно нагнетает меньшее количество грязной воды, чем в прямоточном / противоточном исполнении. Отдельный подающий насос позволяет легко контролировать скорость водообмена через скиммер, и для многих аквариумистов это одно из важных преимуществ конструкции рециркуляционных скиммеров. Поскольку конфигурация насосов этих скиммеров аналогична конфигурации насосов со всасывающими насосами, преимущества энергопотребления также аналогичны.Подающий насос в рециркуляционной конструкции обычно нагнетает меньшее количество грязной воды, чем в прямоточном / противоточном исполнении. Отдельный подающий насос позволяет легко контролировать скорость водообмена через скиммер, и для многих аквариумистов это одно из важных преимуществ конструкции рециркуляционных скиммеров. Поскольку конфигурация насосов этих скиммеров аналогична конфигурации насосов со всасывающими насосами, преимущества энергопотребления также аналогичны.Подающий насос в рециркуляционной конструкции обычно нагнетает меньшее количество грязной воды, чем в прямоточном / противоточном исполнении. Отдельный подающий насос позволяет легко контролировать скорость водообмена через скиммер, и для многих аквариумистов это одно из важных преимуществ конструкции рециркуляционных скиммеров. Поскольку конфигурация насосов этих скиммеров аналогична конфигурации насосов со всасывающими насосами, преимущества энергопотребления также аналогичны.

Ссылки [ править ]

  1. ^ PR Escobal: Инженерия водных систем: устройства и как они работают , Dimension Engineering Press, 2000, ISBN  1-888381-10-8
  2. ^ Холмс-Фарли, Рэнди, What is Skimming ?, Reefkeeping, август 2006 г., http://www.reefkeeping.com/issues/2006-08/rhf/index.php
  3. ^ Шимак, Рональд Л., доктор философии, "В канализацию, Экспорт из рифовых аквариумов", Reefkeeping, декабрь 2002 г., http://www.reefkeeping.com/issues/2002-12/rs/feature/index.php
  4. ^ «Пища рифов, часть 6: твердые частицы органического вещества» . Журнал Reefkeeping . 2003 . Проверено 2015 . Проверить значения даты в: |access-date=( помощь )
  5. ^ "Динамика экосистемы коралловых рифов" . Голодный океан . Дебби Маккензи. 2011 . Проверено 2015 . Проверить значения даты в: |access-date=( помощь )
  6. ^ Холмс-Фарли, Рэнди, What is Skimming ?, Reefkeeping, август 2006 г., http://www.reefkeeping.com/issues/2006-08/rhf/index.php
  7. ^ http://proteinskimmerinfo.com/vertex-royal-exclusiv-alpha-cone-250-protein-skimmer-review/ Архивировано 29 сентября 2009 г. в Wayback Machine.
  8. ^ Лучший протеиновый скиммер для вашего аквариума, Fishcareguide, август 2017 г., https://fishcareguide.com/the-best-protein-skimmer-for-your-fish-tank/
  9. ^ Эскобаль 2000

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Делбек, Дж. Чарльз; Джулиан Спранг (1994). Рифовый аквариум, Том 1 . Коконат-Гроув, Флорида: Ricordea Publishing.
  • Фрэнк Марини. «Основы скимминга 101: понимание вашего скиммера» . Reefkeeping ... Интернет-журнал для морских аквариумистов . Проверено 14 июня 2006 .
  • Фрэнк Марини. « » Стиснув зубы «Эволюцию Прецизионного Морской Пули 2 Скиммера» . Reefkeeping ... Интернет-журнал для морских аквариумистов . Проверено 4 октября 2006 .
  • Рэнди Холмс-Фарли. "Что такое скимминг?" . Reefkeeping ... Интернет-журнал для морских аквариумистов . Проверено 4 октября 2006 .
  • Делбек, Дж. Чарльз; Джулиан Спранг (2005). Рифовый аквариум, третий том: наука, искусство и технологии . Коконат-Гроув, Флорида: Ricordea Publishing.
  • Рональд Л. Шимек, доктор философии. «По канализации, экспорт из рифовых аквариумов» . Reefkeeping ... Интернет-журнал для морских аквариумистов . Проверено 27 октября 2007 .