Protein kepçe - Protein skimmer

Protein kepçe

Bir protein kepçe veya köpük ayırıcı kaldırmak için kullanılan bir cihazdır organik bileşikler sudan gelen yiyecek ve atık parçacıkları gibi. En çok belediye gibi ticari uygulamalarda kullanılır. su arıtma tesisler ve kamu akvaryumlar. Daha küçük protein süzgeçleri ayrıca evin filtrasyonu için kullanılır tuzlu su akvaryumları.

Fonksiyon

Protein süzme, aşağıdakiler de dahil olmak üzere belirli organik bileşikleri kaldırır proteinler ve amino asitler gıda parçacıklarında bulunan polarite proteinin kendisinin. İçsel yükleri nedeniyle, su kaynaklı proteinler hava / su arayüzü tarafından itilir veya çekilir ve bu moleküller şu şekilde tanımlanabilir: hidrofobik (katı veya sıvı yağlar gibi) veya hidrofilik (tuz, şeker, amonyak, çoğu amino asit ve çoğu inorganik bileşik gibi). Bununla birlikte, bazı daha büyük organik moleküller hem hidrofobik hem de hidrofilik kısımlara sahip olabilir. Bu moleküller denir amfipatik veya amfifilik. Ticari protein süzgeçleri, özellikle su kolonuna çok sayıda baloncuk enjekte ederek büyük bir hava / su arayüzü oluşturarak çalışır. Genel olarak, kabarcıklar ne kadar küçükse, protein yüzeyden sıyırma o kadar etkili olur, çünkü aynı hacmi kaplayan küçük kabarcıkların yüzey alanı, aynı hacimdeki daha büyük kabarcıklardan çok daha büyüktür.[1] Çok sayıda küçük kabarcık, hidrofobik organik moleküller ve amfipatik organik moleküllerin kabarcık yüzeyinde (hava / su arayüzü) toplanması için muazzam bir hava / su arayüzü sunar. Su hareketi organik moleküllerin difüzyonunu hızlandırır, bu da hava / su arayüzüne daha fazla organik molekülü etkili bir şekilde getirir ve organik moleküllerin hava kabarcıklarının yüzeyinde birikmesine izin verir. Bu işlem, kabarcık sudan çıkarılmadıkça veya patlamadıkça arayüz doyana kadar devam eder, bu durumda biriken moleküller tekrar su kolonuna salınır. Bununla birlikte, doymuş bir hava kabarcığının organik moleküllere daha fazla maruz kalmasının, değişikliklere neden olmaya devam edebileceğine dikkat etmek önemlidir, çünkü daha güçlü bir şekilde bağlanan bileşikler, bu molekülleri arayüzde zaten birikmiş olan daha zayıf bir bağlanma ile değiştirebilir. Bazı akvaryumcular, temas süresini artırmanın (veya bazen denildiği gibi bekleme süresinin) her zaman iyi olduğuna inanmasına rağmen, kabarcıklar ile akvaryum suyu arasındaki temas süresini artırmanın her zaman daha iyi olduğunu iddia etmek yanlıştır.[2] Kabarcıklar protein kepçe su sütununun tepesine yakın bir yerde arttıkça daha yoğun hale gelirler ve su, organik molekülleri skimmate toplama kabına veya ayrı bir skimmate atık toplayıcıya ve organik moleküllere taşıyacak köpük oluşturmaya başlar. ve organik moleküllere bağlanmış olabilecek herhangi bir inorganik molekül, su sisteminden ihraç edilecektir.

Sıyırma ile çıkarılan proteinlere ek olarak, tipik olarak uzaklaştırılan bir dizi başka organik ve inorganik molekül vardır. Bunlar çeşitli yağları içerir, yağ asitleri, karbonhidratlar, bakır gibi metaller ve iyot gibi eser elementler. Partiküller, fitoplankton bakteri ve döküntü de uzaklaştırılır; bu, bazı akvaryumcular tarafından istenir ve çoğu zaman, süzgeçin diğer filtrasyon biçimlerinden önce yerleştirilmesiyle güçlendirilir ve bir bütün olarak filtreleme sistemi üzerindeki yükü azaltır. Deniz süpürücüsü tarafından çıkarılan ihraç ürünlerinin ayrıntılı bir listesini sunan en az bir yayınlanmış çalışma vardır.[3] Omurgasızları süzerek besleyen akvaryumcular, bazen bu partikülleri doğal besin olarak hizmet etmek için suda tutmayı tercih ederler.[4][5]

Protein süzgeçleri, algleri ve fitoplanktonları, kültürleme veya canlı kültürler olarak ticari satış için canlılığı sürdürmek için yeterince nazikçe toplamak için kullanılır.

Su filtrasyonunun alternatif biçimleri yakın zamanda kullanıma girmiştir. yosun temizleyici Mercanların ve küçük balıkların tüketmesi için suda yiyecek partikülleri bırakan, ancak protein süzgeçlerinin çıkarmadığı amonyak, nitrit, nitrat ve fosfat gibi zararlı bileşikleri ortadan kaldıran.

Tasarım

Tüm deniz süpürücülerin ortak temel özellikleri vardır: su bir odadan akar ve ince kabarcıklardan oluşan bir sütunla temas ettirilir. Kabarcıklar proteinleri ve diğer maddeleri toplar ve bunları suyun değil köpüğün bir kapta toplandığı cihazın tepesine taşır. Burada köpük, sistemden kolayca çıkarılabilen bir sıvıya yoğunlaşır. Kapta toplanan malzeme soluk yeşilimsi sarı, sulu sıvıdan koyu siyah katrana kadar değişebilir.

Klaus Jensen tarafından tasarlanan Alpha 170

Randy Holmes-Farley tarafından hazırlanan optimal protein kepçe tasarımının şu özetini düşünün:[6]

Bir deniz süpürücüsünün maksimum düzeyde çalışması için, aşağıdaki şeylerin gerçekleşmesi gerekir:
1. Büyük miktarda hava / su arayüzü oluşturulmalıdır.
2. Organik moleküllerin hava / su arayüzünde toplanmasına izin verilmelidir.
3. Bu hava / su arayüzünü oluşturan kabarcıklar bir köpük oluşturmak için bir araya gelmelidir.
4. Köpüğün içindeki su, kabarcıklar erken patlamadan kısmen boşaltılmalıdır.
5. Boşaltılan köpük, dökme sudan ayrılıp atılmalıdır.

Ayrıca son zamanlarda dikkate değer bir ilgi altında, bir deniz süpürücüsünün genel şekli de olmuştur. Özellikle, koni şeklindeki deniz süpürücü birimlerinin kullanılmasına büyük önem verilmiştir. İlk olarak 2004 yılında Klaus Jensen tarafından tasarlanan konsept, konik bir gövdenin köpüğün hafif eğimli bir geçişle daha istikrarlı bir şekilde birikmesine izin verdiği ilkesine dayanıyordu. Bu, genel türbülansı azaltır ve daha verimli yüzeyden sıyırma sağlar. Tasarımın belirli faydalarına ilişkin araştırmalar halen ölçülürken, birçok konik deniz süpürücüsünün ilk incelemeleri genel olarak olumlu olmuştur.[7] Silindirik şekilli protein süzgeçleri de yaygındır.[8]

Genel olarak, protein süzgeçleri, aşağıdakilere göre çalışıp çalışmadıklarına bağlı olarak iki şekilde sınıflandırılabilir: ortak akım akışı veya karşı akım akışı. Bir eş-akım akış sisteminde, hava haznenin altından verilir ve toplama haznesine doğru yukarı doğru yükselirken su ile temas halindedir. Karşı akım sisteminde hava, basınç altında sisteme zorlanır ve toplama kabına doğru yükselmeden önce bir süre su akışına karşı hareket eder. Bir karşı akım akış sisteminde hava kabarcıkları suyla daha uzun süre temas halinde olabileceğinden, bu tür protein süzgeçlerinin bazıları tarafından organik atıkları gidermede daha etkili olduğu düşünülmektedir.[9]

Eş akım akış sistemleri

Hava taşı

Daha yeni teknolojiler daha az bakım gerektirse de, bir difüzörden basınçlı havayı çalıştıran orijinal protein süzme yöntemi, uygulanabilir, etkili ve ekonomik bir seçim olmaya devam ediyor. Hava taşı çoğunlukla dikdörtgen, kısmen oyuk bir tahta bloktur, çoğunlukla cins Tilia. Süpürücüler için en popüler ahşap hava taşları kireç ağacından yapılır (Tilia europaea veya Avrupa odun) olmasına rağmen ıhlamur (Tilia americana veya American Linden) de işe yarar, daha ucuz olabilir ve genellikle daha kolay bulunur. Tahta bloklar delinir, tıkanır, bir hava bağlantısı takılır ve en az 1 cfm sağlayan bir veya daha fazla hava pompasına hava tüpü ile bağlanır. Ahşap hava taşı, uzun bir su sütununun dibine yerleştirilir. Tank suyu kolona pompalanır, yükselen kabarcıkların yanından geçmesine ve tekrar tanka girmesine izin verilir. Kabarcıkla yeterli temas süresi elde etmek için, bu birimlerin yüksekliği birkaç fit olabilir.

Hava taşı protein süzgeçleri, pvc borulardan ve bağlantı parçalarından düşük maliyetli bir DIY projesi olarak inşa edilebilir. [1] [2] ve değişen derecelerde karmaşıklıkla [3].

Bu yöntem uzun yıllardır piyasada olsa da, birçoğu bunu daha büyük sistemler veya büyük biyolojik yüklere sahip sistemler için yetersiz görüyor.

Venturi

Bu deniz süpürücülerin arkasındaki dayanak, bir venturi pompası veya aspiratör, kabarcıkları su akışına sokmak için kullanılabilir. Tank suyu, ince kabarcıkların girdiği venturiden pompalanır ve ardından deniz süpürücü gövdesine girer. Bu yöntem, kompakt boyutu ve yüksek verimliliği nedeniyle popülerdi, ancak venturi tasarımlarının artık basit bir venturi tasarımı yerine diğer skimmer tasarımlarına dahil edilmesi daha olası.

Karşı akım akış sistemleri

Aspirasyon: pim çarkı / adrian çarkı, iğne çarkı, ağ çarkı

Aspiratör kullanan bazı deniz süpürücü tasarımları bir "İğne Çarkı" / "Adrian Çarkı" veya "İğne Çarkı" kullanmadığından, bu temel kavram daha doğru bir hava emişli deniz süpürücü olarak bilinir. "Pin-Wheel" / "Adrian-Wheel", bir pervane diske dik (90 °) ve rotora paralel olarak monte edilmiş pimleri olan bir diskten oluşur. "İğne Tekerleği", bir merkezi eksenden rotora dik olarak dışarı çıkan bir dizi pimden oluşan bir pervanenin görünümünü tanımlar. "Mesh-Wheel", rotor üzerindeki bir plakaya veya merkezi eksene tutturulmuş bir ağ malzemesinden oluşan bir pervanenin görünümünü tanımlar. Bu modifiye pervanelerin amacı, bir venturi aparatı veya harici hava pompası yoluyla verilen havayı çok ince kabarcıklar halinde kesmek veya parçalamaktır. Mesh-Wheel tasarımı oldukça yenidir ve daha fazla hava çekme ve ince kesme yüzeyleri ile daha ince kabarcıklar oluşturma kabiliyeti nedeniyle kısa vadede mükemmel sonuçlar sağlarken, hala geliştirilmektedir ve muhtemelen bir süre içinde gelişmeye devam edecektir. birkaç yıl daha.

Bu tür protein süzgeç çok popüler hale geldi ve konutlarda kullanılan en popüler kepçe türü olduğuna inanılıyor. resif akvaryumları bugün. Genellikle kompakt boyutu, kurulum ve kullanım kolaylığı ve sessiz çalışması nedeniyle daha küçük akvaryumlarda özellikle başarılı olmuştur. Pompa, hava ve su karışımını ittiğinden, rotoru döndürmek için gereken güç azaltılabilir ve yalnızca su pompalarken farklı bir pervaneli aynı pompaya kıyasla o pompa için daha düşük güç gereksinimi ile sonuçlanabilir.

Aşağı çekiş

Aşağı akımlı deniz süpürücüsü, hem özel bir deniz süpürücü tasarımı hem de köpük veya kabarcık oluşturma mekanizmasına sahip tüplere yüksek basınç altında su enjekte eden ve hava / su karışımını deniz süpürücüsüne ve ayrı bir odaya taşıyan bir protein kepçe tarzıdır. Tescilli tasarım, Amerika Birleşik Devletleri'nde patentlerle korunmaktadır ve ABD'deki ticari deniz süpürücü ürünleri bu tek şirket ile sınırlıdır. Tasarımları, yüksek basınç altında suyu ve deniz süpürücüsünün gövdesindeki havayı karıştırmak için içinde biyo bilyeler gibi plastik ortam bulunan bir veya daha fazla tüp kullanır ve bu da protein atığını bir toplama kabında toplayan köpük oluşturur. Bu, daha önceki yüksek performanslı protein skimmer tasarımlarından biriydi ve büyük ve halka açık akvaryumlarda başarı sağlayan büyük modeller üretildi.

Beckett skimmer

Beckett deniz süpürücüsünün aşağı çekişli deniz süpürücüsü ile bazı benzerlikleri vardır, ancak hava kabarcıklarının akışını üretmek için bir köpük nozulu tanıtmıştır. Beckett adı, Beckett Corporation (Amerika Birleşik Devletleri) tarafından geliştirilen ve satılan patentli köpük nozulundan gelmektedir, ancak benzer köpük ağızlığı tasarımları Amerika Birleşik Devletleri dışındaki diğer şirketler tarafından satılmaktadır (örneğin Sicce (İtalya)). Aşağı akımlı deniz süpürücü tasarımlarında bulunan plastik ortamı kullanmak yerine, Beckett deniz süpürücüsü önceki nesil deniz süpürücülerinden tasarım konseptlerini kullanır, özellikle aşağı çekmeli deniz süpürücüsü ve venturi kepçe (Beckett 1408 Köpük Nozulu, modifiye edilmiş bir 4 portlu venturidir). Güçlü basınç oranlı su pompalarını kullanabilen ve kısa sürede büyük miktarda akvaryum suyunu hızlı bir şekilde işleyebilen hibrit. Ticari Beckett deniz süpürücüleri tekli Beckett, ikili Beckett ve dörtlü Beckett tasarımlarıyla sunulur. İyi tasarlanmış Beckett deniz süpürücüleri sessiz ve güvenilirdir, ancak daha büyük Beckett deniz süpürücü tasarımlarında kullanılan güçlü pompalar daha fazla yer kaplayabilir, ek ses getirebilir ve daha az güçlü pompalara göre daha fazla elektrik kullanabilir. Alttan Çekişli ve Püskürtmeli İndüksiyonlu deniz süpürücülerinin aksine, Beckett deniz süpürücü tasarımları Amerika Birleşik Devletleri'nde ve başka yerlerde bir dizi şirket tarafından üretilmektedir ve patentlerle sınırlandırılmadığı bilinmemektedir.

Sprey indüksiyonu

Bu yöntem aşağı çekişle ilgilidir, ancak su seviyesinin birkaç inç yukarısına sabitlenmiş bir püskürtme memesine güç sağlamak için bir pompa kullanır. Püskürtme hareketi, ünitenin tabanındaki havayı hapseder ve parçalar, bu da daha sonra toplama odasına yükselir. Amerika Birleşik Devletleri'nde bir şirket sprey indüksiyon teknolojisinin patentini almıştır ve ticari ürün teklifleri bu tek şirket ile sınırlıdır.

Devridaim yapan skimmer tasarımları

Yeni bir eğilim, deniz süpürücüsünün su haznesine veya akvaryuma geri dönmeden önce deniz süpürücüsünün içindeki suyu birden çok kez devridaim ettirmek için akvaryumdan 'kirli' su besleme yöntemini değiştirmektir. Beckett deniz süpürücüleri gibi diğer deniz süpürücü türleri de devridaim versiyonlarında mevcut olmasına rağmen, emişli pompa deniz süpürücüleri, devridaim tasarımlarını kullanan en popüler deniz süpürücü türüdür. Bazı akvaryumcular arasında, bu devridaimin deniz süpürücüsü içinde oluşan hava kabarcıklarının kalma veya temas süresini arttırdığına dair yaygın bir inanış olsa da, bunun doğru olduğuna dair kesin bir kanıt yoktur. Suyun kepçe içinde her yeniden dolaştırıldığında, bu su numunesindeki herhangi bir hava kabarcığı yok edilir ve devridaim pompası venturi cihazı tarafından yeni kabarcıklar üretilir, böylece bu yeni oluşturulan kabarcıklar için hava-su temas süresi yeniden başlar. Devridaimsiz deniz süpürücü tasarımlarında, bir deniz süpürücüsünün akvaryumdan suyu çeken ve hava ile deniz süpürücüsüne enjekte eden ve köpük veya hava / su karışımını reaksiyon odasına bırakan bir pompa tarafından sağlanan bir girişi vardır. Devridaim tasarımı ile, bir giriş genellikle ayrı bir besleme pompası tarafından çalıştırılır veya bazı durumlarda, işlenecek kirli suyu almak için yerçekimi ile beslenirken, köpük veya hava / su karışımını reaksiyon odasına sağlayan pompa deniz süpürücüsünün yanında kapalı bir döngü içinde ayrı ayrı kurulur. Devridaim pompası, suyu deniz süpürücüsünden çeker ve köpük veya hava / su karışımını oluşturmak için hava püskürterek deniz süpürücüsünün reaksiyon odasına geri döndürür - böylece onu "yeniden dolaştırır". Bir devridaim tasarımındaki besleme pompası, tipik olarak, eş / karşı akım tasarımlarından daha az miktarda kirli su enjekte eder. Ayrı besleme pompası, deniz süpürücüsü aracılığıyla su değişim oranının kolay kontrolüne izin verir ve birçok akvaryumcu için bu, devridaim yapan deniz süpürücü tasarımlarının önemli cazibe merkezlerinden biridir. Bu sıyırıcıların pompa konfigürasyonu, emişli pompalı deniz süpürücülerinkine benzer olduğundan, güç tüketimi avantajları da benzerdir.

Referanslar

  1. ^ P.R. Escobal: Su Sistemleri Mühendisliği: Cihazlar ve Nasıl İşledikleri, Dimension Engineering Press, 2000, ISBN  1-888381-10-8
  2. ^ Holmes-Farley, Randy, Kaymak Nedir ?, Reefkeeping, Ağustos 2006, http://www.reefkeeping.com/issues/2006-08/rhf/index.php
  3. ^ Shimak, Ronald L, Ph.D., "Drenajdan Aşağı, Reef Aquaria'dan İhracat, Reefkeeping, Aralık 2002, http://www.reefkeeping.com/issues/2002-12/rs/feature/index.php
  4. ^ "Resiflerin Yemi, Bölüm 6: Partikül Organik Madde". Reefkeeping Dergisi. 2003. Alındı ​​2015. Tarih değerlerini kontrol edin: | erişim tarihi = (Yardım)
  5. ^ "Mercan Resifi Ekosistem Dinamikleri". Aç Okyanus. Debbie MacKenzie. 2011. Alındı ​​2015. Tarih değerlerini kontrol edin: | erişim tarihi = (Yardım)
  6. ^ Holmes-Farley, Randy, Kaymak Nedir ?, Reefkeeping, Ağustos 2006, http://www.reefkeeping.com/issues/2006-08/rhf/index.php
  7. ^ http://proteinskimmerinfo.com/vertex-royal-exclusiv-alpha-cone-250-protein-skimmer-review/ Arşivlendi 29 Eylül 2009, Wayback Makinesi
  8. ^ Balık Tankınız İçin En İyi Protein Skimmer, Fishcareguide, Ağustos 2017, https://fishcareguide.com/the-best-protein-skimmer-for-your-fish-tank/
  9. ^ Escobal 2000

daha fazla okuma