Dam biofilter
Akvakultur er opdræt af akvatiske organismer som fisk, krebsdyr, bløddyr og vandplanter, den verdensomspændende efterspørgsel efter fisk har givet impulsen til hurtig vækst i akvakulturen. I 2012 var der 66,6 millioner tons fisk produceret af akvakultur, hvilket tegnede sig for 42,2% af verdens fødevarefiskproduktion. Derudover er akvakultur en af de hurtigst voksende fødevareproducerende sektorer med en gennemsnitlig vækst på 6,5 % i perioden fra 2000 til 2012.
Akvakultursystemer kan klassificeres i tre hovedkategorier: ekstensive, semi-intensive og intensive, baseret på produktion pr. volumenenhed (m 3 ) eller enhedsareal (m 2 ). Naturlige små søer falder i typiske ekstensive systemer, damkultur med fodring eller beluftning i semiintensive, og recirkulerende akvakultursystemer er intensive.
Recirkulerende akvakultursystemer (RAS) er tankbaserede systemer, hvor miljøparametre er fuldstændigt kontrollerede, så fisk kan udsættes med høj tæthed. RAS-teknologien er blevet udviklet og forfinet i de sidste tre årtier. RAS-teknologien har evnen til at arbejde med høj kapacitet med mindre vand og er et krav sammenlignet med traditionelt fiskeopdræt, også kan RAS reducere brugen af kemikalier og antibiotika og bortskaffelse af affald; desuden er RAS artstilpasset, hvilket betyder, at fisk kan produceres året rundt. RAS har dog brug for høj kapital og operationelle investeringer, hvilket er den største ulempe. Desuden er det et komplekst system til opstart, og ekspertise er nødvendig for at vedligeholde og overvåge.
Vandkvalitetskontrol i RAS opnås af mange forskellige komponenter. Generelt består RAS af et varmelegeme eller varmeveksler til at justere vandtemperaturen, beluftningssystem til at reducere opløst CO 2 koncentration, iltningssystem til at levere tilstrækkelig ilt, tromlefiltre til at fjerne suspenderede stoffer, desinfektionssystem (UV- og ozonudstyr) til at inaktivere patogener og biofiltersystem til at fjerne nitrogenaffald. Alkaliniteten i systemet styres ved at tilføje kemikalier til det.
Der er mange typer biofilmsystemer, der bruges til vandbehandling, såsom rislende biofiltre, roterende biologiske kontaktorer (RBC), granulære biofiltre, biofiltre med flydende perle og biofiltre med fluidiseret leje, alle har fordele og ulemper. Det rislende filter er ikke volumeneffektivt; mekaniske fejl er ofte blevet oplevet i roterende biologiske kontaktorer; granulære mediebiofiltre har brug for periodisk back flashing, og fluid bed-reaktorerne viser hydraulisk ustabilitet. I denne sammenhæng blev Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) teknologien udviklet i slutningen af 1980'erne og begyndelsen af 1990'erne i Norge.
Nu er MBBR blevet anvendt over hele verden til rensning af kommunalt og industrielt spildevand samt til vandbehandling i akvakultur. I akvakulturindustrien anvendes MBBR hovedsageligt til nitrifikation, samt fjernelse af organiske stoffer. For at undgå at de heterotrofe bakterier, der forbruger organisk stof, undertrykker de nitrificerende bakterier ved høje organiske belastninger, drives MBBR altid ved lav organisk belastning i et akvakultursystem.
Sammenlignet med de fleste andre biofilmreaktorer udnytter MBBR hele tankvolumen til biomassevækst, den har også et ubetydeligt hovedtab og ikke behov for periodisk tilbageskylning og er ikke modtagelig for tilstopning. Derudover kan fyldningsfraktionen af biofilmbærere i reaktoren være underlagt præferencer. Det anbefales dog, at fyldningsfraktionerne er mindre end 70 % for at holde bæreren frit svævende i reaktoren.
MBBR er en teknologi baseret på biofilmteori, hvor en aktiv biofilm vokser på specialdesignede plastbærere (eller biomedier), der er suspenderet i reaktoren. Det kan betjenes både under aerobe og anaerobe forhold, biomedierne holdes suspenderet ved omrøring fra beluftningsdiffusorer, mens der i anaerobe tilfælde bruges en mixer til at holde biomedierne i bevægelse. Biomedier er fremstillet af forskellige materialer, og polyethylen med høj densitet er almindeligt anvendt, som har en densitet omkring 0.95g/cm 3. For at give et maksimalt specifikt overfladeareal (m 2 /m 3 ), bio-medier er designet i forskellige former og størrelser.