Вы наверняка слышали много рекомендации от друзей и видели в рекламных объявлениях, что фильтр Super-puper-Eheval с производительностью до 300 литров/час достаточен для аквариума до 200 литров. Иногда рекомендации похожи, иногда противоречат друг другу. Попытаемся определить нужную производительность фильтра исходя из времени, необходимого на прогонку всей (или почти всей, как показано ниже) воды в аквариуме через фильтр. Детали вывода даны ниже, здесь только окончательный результат - время необходимое для прогонки 95% воды через фильтр равно 3*Объем воды (литр)/Производительность фильтра (литр/час). Немного обескураживающий результат, однако следует помнить, что отфильтрованная вода смешивается в аквариуме с неотфильтрованной, поступая повторно на вход фильтра, и поэтому фильтр производительностью 300 л/час не прогонит всю воду из 150 литрового аквариума за полчаса. Как показано ниже, за час в умеренно заселенном аквариуме образуется не так много аммиака и поэтому вполне разумно требовать прокачивания почти всей аквариумной воды за час-два, т.е. фильтр должен иметь производительность не менее полутора-трех объемов аквариума в час. При этом надо помнить, что производители обычно дают производительность внешних фильтров для пустой канистры, поэтому надо учесть падения производительности. Со временем производительность падает очень здорово, за счет засорения фильтра и нарастанием большого количества бактерий. Это еще один довод в пользу необходимости регулярной чистки фильтров. В связи с этим можно положить, что необходим фильтр с производительностью три-четыре объема аквариума в час.
А здесь обещанная формула. Те кто не хочет, дальше может не читать и переходить к следующему разделу или обратно к оглавлению. Выводится она из простейшего дифференциального уравнения, которое проходят на первом курсе. Предположим, что выходящая из фильтра вода достаточно хорошо перемешивается в аквариуме (еще одно соображение о необходимости ее перемешивать). Обозначим V - объем (volume) воды в аквариуме (он равен объему аквариума минус объем грунта, на практике этой разницей можно пренебречь) в литрах, F- производительность фильтра (flowrate) в литрах/час, V0 - объем уже отфильтрованной воды. Предположим, что фильтр за один проход фильтрует весь аммиак в проходящий через него воде (общую картину такое предположение не изменит). За время dt будет отфильтровано грязной воды dV0 =(V-V0)/V Fdt. Решая это уравнение, получим: V0=V(1-e-F/Vt). Как видно из этого уравнения, никогда не удасться отфильтровать абсолютно всю воду (V0=V при времени равном бесконечности). Можно охарактеризовать эффективность фильтрации через коэффициент чистоты k=V0>/V. Отсюда, время для фильтрации воды будет равно: t=-ln(1-k) F/V . Зададимся разумным значением k=0.95 Тогда получается, что время необходимое для фильтрации воды до заданной чистоты будет равно t=3 V/F. В данном выводе мы пренебрегли тем, что в аквариуме все время образуется новый аммиак. Для оценки допустимости такого предположения, оценим сколько образуется аммиака в аквариуме емкостью 200 литров, в котором сидит 10 небольших рыбок. Безусловно, количество образуемого аммиака зависит от размера рыб, количества корма, температуры и т.д. Но в среднем в качестве грубой оценки можно взять цифру 1 мг аммиака на грамм веса рыбы в сутки, при разумном ее кормлении. Размер рыбки возьмем 4 см в длину, 1.5 в высоту и 0.5 в ширину. Полагая рыбку эллиптическим цилиндром, определим ее объем: V=3.14*2*0.75*0.5=2.3 см. Тогда вес рыбки (допустим она целиком состоит из воды с плотностью 1) равен 2.5 гр. Т.е. в час аммиака выделяется 2.5*10/24=1 мг и концентрация увеличивается на 1/200=0.005 мг/л. Что в пределах допустимой нормы 0.01 - 0.02 мг/л. Однако, если био-фильтрация отсутствует, то через сутки концентрация превысит допустимую. Если придерживаться нормы фильтрации - 3-4 объема аквариума в час, то 90% будет отфильтровано за час и дополнительным аммиаком можно пренебречь, однако в перенаселенном аквариуме или при медленной фильтрации, образующимся аммиаком пренебречь нельзя и, как следствие, фильтр будет не в состоянии поддерживать нулевой уровень аммиака в воде. Для более точного решения задачи надо учесть и то, что скорость перерабатывания бактериями аммиака зависит от многих факторов, прежде всего от его количества, наличия кислорода и т.д.. Поэтому уравнения становится более сложным. Желающие могут найти методы решения подобных задач в любом курсе химической кинетики. Подробные методики расчета различных типов фильтров можно найти во многих публикация по промышленному разведению рыбы.
Информация взята из ресурса: http://our-aquarium.ru/