Механічний фільтр не видаляє всі органічні речовини, найдрібніші частинки проходять крізь нього, так само як і розчинені речовини (азот). Азот у формі вільного аміаку (NH3) дуже токсичний і має бути перетворений в біофільтрі в менш токсичний нітрат. Процес перетворення аміаку в нітрат є біологічним процесом, що здійснюється бактеріями в біофільтрі. Повний цикл цього процесу складається з 3 основних етапів: аммонификации, нітрифікації і денітрифікації. Перші два етапи відбуваються в збагаченої киснем середовищі, а ось денітрифікація краще проходить в середовищі збідненого киснем. У природних умовах, де щільність риби не дуже висока, біологічна фільтрація відбувається безпосередньо в товщі води.
Для умов УЗВ розроблені 3 основні види обладнання для біологічного очищення: біологічні ставки, аеротенки і біофільтри. Але більш за все підходять саме біофільтри.
Біологічні ставки вимагають співвідношення їх обсягу до обсягу води в УЗВ близько 100: 1. Якщо у вас в системі 100 м3 води, то біологічний ставок потрібно робити близько 10000 м3. Це не дуже зручно, а в ряді випадків зовсім неможливо. Але навіть якщо і можливо, то підживлення свіжою водою у вашій УЗВ установці потрібно робити приблизно 20% на добу, що дуже накладно.
Аеротенки - апарати де біологічна фільтрація йде за рахунок активного мулу постійно продувається стисненим повітрям, для підтримки його в підвішеному стані. Так як частинки мулу дуже маленькі, частина його постійно вимивається з апарату і вимагає його вилучення і повернення назад. Час обробки води за допомогою аеротенків, близько 5-6 годин. Значить відстійник з активним мулом теж повинен бути дуже великим. Співвідношення відстійника до установки десь 1:10. Такі апарати більш доцільно використовувати для очищення стічних вод. Для використання в УЗВ вони мало придатні, в системі постійно буде каламутна вода, по раннє викладеним фактам.
Біофільтри. Застосування біофільтрів економічно більш привабливо через низького ступеня забруднення води витікає з басейнів і надходить на очистку і отже, труднощами зі створенням потрібного обсягу активного мулу в аеротенках. У біофільтрах, завдяки великій площі поверхні субстрату, дуже висока концентрація потрібних нам бактерій, що дозволяє знизити розміри споруд і скоротити витрати на будівництво і обслуговування. Для зменшення навантаження на біофільтр, вода повинна подаватися вже очищена від великих органічних залишків. Саме з цього біологічний фільтр встановлюється після механічного.
Найважливішим елементом біофільтра є його завантаження, а саме її питома площа вимірюється в м2. Чим більше м2 в кубі м3 завантаження тим більше бактерій зможе там розвинутися і тим самим дозволить зменшити розміри фільтра. Бактерії, що заселяють субстрат біофільтра, створюють суцільну плівку на його поверхні. Коли частинки забруднень потрапляють на її поверхню, починається процес аммонификации з виділенням амонію. Амоній утилізується групами бактерій Nitrosomonas, що здійснюють перший етап нітрифікації - окислювання амонію до нітритів. Нітрити окислюються бактеріями групи Nitrobacter до нітратів. Нітрати мало токсичні для риби їх концентрація може бути значною без шкоди. Але якщо підживлення свіжою водою недостатня, нітрати накопичуються і можуть досягти недозволеною концентрації. Тому підживлення свіжою водою повинна становити як мінімум 5% на добу від загального обсягу в системі, щоб розбавляти концентрацію нітратів. Це дозволило будувати УЗВ без блоку денітрифікації.
Для досягнення гарної швидкості нітрифікації температура води повинна бути в межах від 10 до 35 ° C, а рівень pH вище 7. Для різних видів риб краща різна температура води, тому дорівнювати строго на потреби біофільтра не варто, потрібно шукати компроміс.
На сьогоднішній день розрізняють біофільтри з плаваючою і нерухомою завантаженням. Плаваюча завантаження вдає із себе пластмасові рифлені елементи з великою площею поверхні, з різною щільністю, що дозволяє зробити їх тонучими або плаваючими. Нерухома завантаження вдає із себе великі пластмасові стільники, вода на які подається зверху і проходячи через канальця цих сот очищається. Мінусом нерухомою завантаження є її розміри. Щоб стільники повністю не заростали згодом їх роблять з великим діаметром отворів, що зменшує їх сумарну площу поверхні.
Конструкцій біофільтрів теж існує кілька, але у всіх є схожі принципи. Вода повинна омивати всю поверхню завантаження, повинен бути доступ кисню, осад повинен віддалятися. Як на мене, так одна з кращих конструкцій наступна:
