Proteinový skimmer nebo pěnový frakcionátor je zařízení používané k odstraňování organických sloučenin, jako jsou potraviny a odpadní částice z vody. Nejčastěji se používá v komerčních aplikacích, jako jsou komunální čistírny odpadních vod a veřejná akvária. Malé skimmery se používají také k filtraci v domácích mořských akváriích.

  • 1 Funkce
  • 2 Konstrukce
    • 2.1 Průtočné systémy
      • 2.1.1 Vzduchový kámen
      • 2.1.2 Venturiho trubice
      • 2.2.1 Sání: čepové kolo/Hadrianovo kolo, jehlové kolo, pletivo
      • 2.2.2 Po proudu
      • 2.2.3 Beckett skimmer
      • 2.2.4 Indukce rozprašováním

      Funkce

      Odstranění proteinů odstraňuje určité organické sloučeniny, včetně proteinů a aminokyselin, které se nacházejí v potravinových částicích, a to využitím polarity samotného proteinu. Pro svůj vnitřní náboj jsou vodou přenášené proteiny buď odpuzovány nebo přitahovány rozhraním vzduch/voda a tyto molekuly lze popsat jako hydrofobní (např. tuky nebo oleje) nebo hydrofilní (např. sůl, cukr, čpavek, většina aminokyselin a většina anorganických sloučenin). Některé větší organické molekuly však mohou mít jak hydrofobní, tak hydrofilní části. Tyto molekuly se nazývají amfipatické nebo amfifilní. Komerční skimmery fungují tak, že vytvářejí velké rozhraní vzduch/voda, konkrétně tlačí velké množství bublin do vodního sloupce. Obecně platí, že čím menší je velikost bublin, tím efektivnější je odtučnění bílkovin, protože povrch malých bublinek zabírajících stejný objem je mnohem větší než stejný objem větších bublin. Velké množství malých bublinek představuje obrovské rozhraní vzduch/voda pro hydrofobní organické molekuly a amfipatické organické molekuly, které se shromažďují na povrchu bubliny (rozhraní vzduch/voda). Pohyb vody urychluje difúzi organických molekul, což efektivně přenáší více organických molekul na rozhraní vzduch/voda a umožňuje hromadění organických molekul na povrchu vzduchových bublin. Tento proces pokračuje, dokud se rozhraní nenasytí, pokud se bublina z vody neodstraní nebo nepraskne, v takovém případě se nahromaděné molekuly uvolní zpět do vodního sloupce. Je však důležité poznamenat, že další vystavení nasycené vzduchové bubliny organickým molekulám může nadále vést ke změnám, protože sloučeniny, které se vážou silněji, mohou nahradit ty slabší vazebné molekuly, které se již nashromáždily na rozhraní. Zatímco někteří akvaristé se domnívají, že prodloužení doby kontaktu (nebo doby zdržení, jak se tomu někdy říká) je dobrá věc, není správné říkat, že je vždy lepší prodloužit dobu kontaktu mezi bublinkami a vodou v akváriu. Jak se bubliny v horní části vodního sloupce proteinového skimmeru zvětšují, stávají se hustšími a voda začíná odtékat a tvořit pěnu, která přenese organické molekuly do sběrné misky nebo do samostatného sběrače pro odpadní odpadní materiál a organické molekuly. a jakékoli anorganické molekuly, které mohly být spojeny s organickými molekulami, budou exportovány z vodného systému.

      Kromě proteinů odstraněných odstředěním se obvykle odstraňují také další organické a anorganické molekuly. Patří mezi ně různé tuky, mastné kyseliny, sacharidy, kovy, jako je měď, a stopové prvky, jako je jód. Částice fytoplanktonu, bakterie a detritus jsou také odstraněny; To je pro některé akvaristy žádoucí a často se toho dosáhne umístěním skimmeru před jiné formy filtrace, čímž se sníží zatížení filtračního systému jako celku. Existuje alespoň jedna publikovaná studie, která poskytuje podrobný seznam odstředěných exportních produktů. Nicméně akvaristé, kteří chovají bezobratlé krmení filtrem, někdy raději tyto částice ponechávají ve vodě, aby sloužily jako přirozená potrava.

      Proteinové skimmery se používají ke sklizni řas a fytoplanktonu dostatečně opatrně, aby byla zachována životaschopnost pro pěstování nebo komerční prodej jako živé plodiny.

      V poslední době se začaly používat alternativní formy filtrace vody, včetně odstraňovače řas, který zanechává ve vodě částečky potravy pro korály a malé ryby ke konzumaci, ale odstraňuje škodlivé sloučeniny včetně amoniaku, dusitanů, dusičnanů a fosfátů, které skimmery neodstraňují.

      Výstavba

      Všechny skimmery mají společné klíčové vlastnosti: voda prochází komorou a přichází do kontaktu se sloupcem malých bublinek. Bubliny shromažďují bílkoviny a další látky a odnášejí je do horní části zařízení, kde se pěna, nikoli voda, shromažďuje v šálku. Zde pěna kondenzuje na kapalinu, kterou lze ze systému snadno odstranit. Materiál, který se shromažďuje v kalíšku, se může pohybovat od světle zelenožluté vodnaté kapaliny až po hustou černou pryskyřici.

      Alpha 170 navržený Klausem Jensenem

      Zvažte toto shrnutí optimálního designu proteinového skimmeru, který vyvinul Randy Holmes-Farley:

      Aby skimmer pracoval co nejefektivněji, musí být splněny následující podmínky:. 1. Musí se vytvořit velké rozhraní vzduch/voda 2. Organické molekuly se musí shromažďovat na rozhraní vzduch/voda 3. Bubliny tvořící toto rozhraní vzduch/voda se musí spojit a vytvořit pěnu 4. Voda v pěně by měla částečně odtékat bez předčasné praskání bublin.. 5. Vypuštěnou pěnu je nutné oddělit od větší části vody a zlikvidovat.

      Také celkovému tvaru skimmeru je v poslední době věnována velká pozornost. Velká pozornost byla věnována zejména zavedení kuželových flotátorů. Tento koncept, který původně vyvinul Klaus Jensen v roce 2004, byl založen na principu, že kónické tělo umožňuje rovnoměrnější akumulaci pěny díky mělkému přechodu. To snižuje celkovou turbulenci, což vede k účinnějšímu odstraňování kalu. Zatímco výzkum konkrétních výhod tohoto designu stále probíhá, první recenze mnoha kuželových olejových skimmerů byly obecně pozitivní. Běžné jsou také válcové skimmery.

      Obecně lze proteinové skimmery klasifikovat dvěma způsoby podle toho, zda pracují v souproudém nebo protiproudém režimu. V přímém systému je vzduch přiváděn do spodní části komory a kontaktuje vodu a stoupá směrem ke sběrné komoře. V protiproudém systému je vzduch tlačen do systému pod tlakem a nějakou dobu se pohybuje proti proudu vody, než stoupá do sběrné misky. Protože vzduchové bubliny mohou být v protiproudém systému v kontaktu s vodou po delší dobu, někteří považují tento typ proteinového skimmeru za účinnější při odstraňování organického odpadu.

      Dopředný tok. průtokové systémy

      Vzduchový kámen

      Původní metoda detoxikace proteinů, kdy stlačený vzduch prochází difuzérem za vzniku velkého množství mikrobublin, zůstává životaschopnou, efektivní a ekonomickou volbou, i když nové technologie mohou vyžadovat méně údržby. Vzduchový kámen je nejčastěji podlouhlý, částečně vydlabaný špalek dřeva, nejčastěji z rodu Tilia. Nejoblíbenější dřevěné vzduchové kameny pro skimmery jsou vyrobeny z lípy (Tilia europaea nebo European Basswood), i když lípa (Tilia americana nebo American basswood) může být také levnější a levnější. často cenově dostupnější. Dřevěné bloky jsou vyvrtány, závitovány, instalovány vzduchové armatury a připojeny vzduchovým potrubím k jednomu nebo více vzduchovým čerpadlům produkujícím alespoň 1 kubickou stopu za minutu. Na dně vysokého sloupce vody je umístěn dřevěný vzduchový kámen. Voda ze zásobníku je čerpána do kolony, prochází stoupajícími bublinami a vrací se zpět do zásobníku. Aby bylo dostatek času na kontakt s bublinou, mohou být tato zařízení vysoká mnoho stop.

      Proteinové skimmery Air Stone lze zkonstruovat vlastníma rukama z PVC trubek a tvarovek za nízkou cenu [1 poskytnut [2] as různou mírou složitosti [3].

      Přestože tato metoda existuje již mnoho let, mnozí ji považují za neúčinnou pro větší systémy nebo systémy s velkou biologickou zátěží.

      Venturi

      Myšlenka těchto skimmerů spočívá v tom, že k zavedení bublin do proudu vody lze použít Venturiho čerpadlo nebo aspirátor. Voda ze zásobníku je čerpána Venturiho trubicí, do které jsou zavedeny malé bublinky, a poté vstupuje do těla skimmeru. Tato metoda byla oblíbená díky své kompaktní velikosti a vysoké účinnosti, ale Venturiho design je nyní pravděpodobnější, že bude začleněn do jiných designů skimmerů spíše než jednoduchý Venturiho design.

      Protiproudé systémy

      Sání: čepové kolo/Hadrianovo kolo, jehlové kolo, pletivo

      Tento základní koncept je lépe známý jako aspirační skimmer, protože některé konstrukce skimmerů, které používají odsávačku, nepoužívají „Pin-Wheel“/„Adrian-Wheel“ nebo „Needle-Wheel“. “Huddle wheel”/”Hadrianovo kolo” popisuje vzhled oběžného kola, které se skládá z disku s kolíky namontovanými kolmo (90°) k disku a rovnoběžně s rotorem. “Jehlové kolo” popisuje vzhled oběžného kola, které se skládá z řady čepů vyčnívajících kolmo k rotoru ze středové osy. “Síťové kolo” popisuje vzhled oběžného kola, které se skládá z materiálu pletiva připevněného k desce nebo středové ose rotoru. Tato upravená oběžná kola jsou navržena tak, aby drtila nebo mlela vzduch, který je přiváděn přes Venturiho zařízení nebo externí vzduchové čerpadlo na velmi jemné bublinky. Konstrukce Mesh-Wheel je poměrně nová, a přestože poskytuje vynikající výsledky v krátkodobém horizontu díky své schopnosti nasávat více vzduchu a vytvářet menší bublinky pomocí tenkých řezných ploch, stále se vyvíjí a pravděpodobně se bude dále vyvíjet. čas, ještě pár let.

      Tento typ skimmeru se stal velmi populární a je považován za nejoblíbenější typ skimmeru, který se dnes používá v rezidenčních útesových akváriích. Zvláště se osvědčil v malých akváriích díky své typicky kompaktní velikosti, snadné instalaci a použití a tichému provozu. Vzhledem k tomu, že čerpadlo čerpá směs vzduchu a vody, může se snížit výkon potřebný k otáčení rotoru, což může mít za následek nižší požadavky na výkon tohoto čerpadla ve srovnání se stejným čerpadlem s jiným oběžným kolem, když čerpá pouze vodu.

      downdraft

      Downdraft skimmer je jak patentovaný design skimmeru, tak typ skimmeru, který tlačí vodu pod vysokým tlakem do trubek, které mají pěnový nebo bublinkový mechanismus a přenášejí vzduch/vodu. směs dolů do flotátoru a do samostatné komory. Patentovaný design je chráněn patenty ve Spojených státech a komerční skimmery ve Spojených státech jsou omezeny na tuto jedinou společnost. Jejich design využívá jednu nebo více trubic s plastovým médiem, jako jsou bioperličky, uvnitř k míchání vysokotlaké vody a vzduchu v těle skimmeru, což vede k pěně, která shromažďuje proteinový odpad do sběrného pohárku. Byl to jeden z prvních vysoce výkonných skimmerů a byly vyrobeny větší modely, které byly úspěšné ve velkých a veřejných akváriích.

      Skimmer Beckett

      Skimmer Beckett má určité podobnosti se skimmerem se spádovým proudem, ale používá pěnovou trysku k vytvoření proudu vzduchových bublin. Jméno Beckett pochází z patentované pěnové trysky vyvinuté a prodávané společností Beckett Corporation (USA), ačkoli podobné konstrukce pěnových trysek prodávají i jiné společnosti mimo Spojené státy (např. Sicce (Itálie)). Namísto použití plastových médií, která se používají v konstrukcích sestupných skimmerů, využívá Beckett skimmer designové koncepty z předchozích generací skimmerů, konkrétně downflow skimmer a Venturiho skimmer (zpěňovač Beckett 1408 je modifikovaná 4cestná Venturiho tryska) k výrobě hybrid, Schopný používat výkonná tlaková vodní čerpadla a rychle zpracovat velké objemy akvarijní vody v krátkém čase. Komerční odpěňovače Beckett se dodávají v jednoduchých Beckettových, dvojitých Beckettových a čtyřlůžkových Beckettových skimmerech. Dobře navržené odpěňovače Beckett jsou tiché a spolehlivé, ale výkonná čerpadla používaná ve větších odpěňovačích Beckett mohou zabírat další místo, vytvářet další hluk a spotřebovávat více elektřiny než méně výkonná čerpadla. Na rozdíl od sběračů Downdraft a Spray Induction jsou sběrače Beckett vyráběny řadou společností v USA a dalších zemích a nejsou chráněny patenty.

      Indukce atomizace

      Tato metoda je downdraft, ale používá čerpadlo k napájení rozprašovací trysky namontované několik palců nad hladinou vody. Atomizace zachycuje a rozmělňuje vzduch na základně zařízení, který pak stoupá do sběrné komory. Ve Spojených státech má jedna společnost patentovanou technologii indukčního spreje a komerční nabídka produktů je omezena na tuto jedinou společnost.

      Návrhy recirkulačních skimmerů

      V poslední době se objevuje trend ke změně způsobu přivádění „špinavé“ akvarijní vody do skimmeru jako prostředku pro opakovanou recirkulaci vody ve skimmeru předtím, než se vrátí do jímky nebo akvária. Skimmery s aspiračním čerpadlem jsou nejoblíbenějším typem skimmerů využívajících recirkulační konstrukce, ačkoli jiné typy skimmerů, jako jsou skimmery Beckett, jsou také dostupné v recirkulačních verzích. Ačkoli mezi některými akvaristy existuje názor, že tato recirkulace prodlužuje dobu zdržení nebo dobu kontaktu výsledných vzduchových bublin uvnitř skimmeru, neexistuje žádný směrodatný důkaz, že je to pravda. Pokaždé, když je voda recirkulována uvnitř skimmeru, všechny vzduchové bubliny ve vzorku vody jsou zničeny a nové bubliny se vytvářejí ve Venturiho přístroji s recirkulačním čerpadlem, takže doba kontaktu vzduch-voda začíná pro tyto nově vytvořené bubliny znovu. V nerecirkulačním provedení skimmeru má skimmer jeden vstup napájený čerpadlem, které nasává vodu z akvária a tlačí ji vzduchem do skimmeru a uvolňuje pěnu nebo směs vzduchu a vody do reakční komory. V recirkulačním provedení je jeden vstup obvykle poháněn samostatným napájecím čerpadlem, nebo v některých případech může být napájen gravitačně, aby přijal špinavou vodu pro úpravu, zatímco čerpadlo dodávající pěnu nebo směs vzduchu a vody do reakční komory je nastaveno samostatně. v uzavřené smyčce na straně skimmeru. Cirkulační čerpadlo nasává vodu ze skimmeru a nutí vzduch, aby vytvořil pěnu nebo směs vzduchu a vody, než ji vrátí do reakční komory skimmeru, čímž ji „recirkuluje“. Napájecí čerpadlo v recirkulačním provedení typicky čerpá méně špinavé vody než v souproudém/protiproudém provedení. Samostatné napájecí čerpadlo usnadňuje řízení rychlosti výměny vody přes skimmer a pro mnoho akvaristů je to jedna z důležitých výhod recirkulačních skimmerů. Vzhledem k tomu, že konfigurace čerpadla těchto skimmerů je podobná jako u sacích čerpadel, energetické výhody jsou také podobné.

      reference

      další literatura

      • Delbeek, J. Charles; Julian Sprang (1994). Reef Aquarium, The, Volume 1. Coconut Grove, Florida: Ricordea Publishing.
      • Frank Marini. „Základy skimmingu 101: Seznamte se se svým skimmerem“. Útesy. Online časopis pro mořské akvaristy. Staženo 14. června 2006
      • Frank Marini. “” Bite the Bullet “Evoluce skimmeru Precision Marine Bullet 2”. Útesy. Online časopis pro mořské akvaristy. Staženo 4. října 2006.
      • Randy Holmes-Farley. “Co je to skimming?” . Útesy. Online časopis pro mořské akvaristy. Staženo 4. října 2006.
      • Delbeek, J. Charles; Julian Sprang (2005). Reef Aquarium Svazek třetí: Věda, umění a technologie. Coconut Grove, FL: Ricordea Publishing.
      • Ronald L. Šimek, Ph.D. „Dolej, export z útesových akvárií“. Útesy. Online časopis pro mořské akvaristy. Staženo 27. října 2007.
      ČTĚTE VÍCE
      Která samice sežere samce po páření?