9.2. Виды фильтраций воды.

Подробности

Просмотров: 2703

 - Механическая фильтрация.

 Так как ядовитый аммиак вырабатывается не только жабрами рыб, но также производится из их отходов и разлагающегося корма, то эти компоненты очень полезно из аквариума удалять прежде, чем они начнет портиться и разлагаться. Роль таких очистителей в аквариуме выполняют губки, находящиеся внутри фильтров - устройство всасывает в камеру, где находится губка, воду вместе с плавающими в ней физическими частичками мусора, мусор застревает в порах губки и отфильтрованная вода через другое отверстие выливается обратно в аквариум. То есть, механическая фильтрация - это задержание крупных частиц мусора с помощью различных видов фильтрующих материалов: поролон, синтепон, песок, мелкий гравий, мочалка из капроновых нитей и т.д. От плотности материи зависит тонкость очистки - фильтрующие материалы с маленькими отверстиями отлавливают больше частиц, но и засоряются быстрее. Как правило, фильтрующие материалы с большой поверхностью  всасывания засоряются медленнее, чем с маленькой. При засорении фильтрующий материал начинает отлавливать все меньше частиц. В какой-то момент времени он настолько забьется, что перестанет фильтровать воду. Хороший механический фильтр - тот, который отлавливает большое количество частиц, делая воду прозрачной и при этом не требует слишком частой замены.
 Диатомовые фильтры применяют при очистке аквариумной воды от особенно мелких частиц. В качестве фильтрующей массы для диатомовых фильтров используется диатомовая земля. Эта очень мелкая желтовато-кремовая земляная масса состоит из кремневых панцирей ископаемых диатомей (микроскопических водорослей). Фильтровальный бачок (стеклянный сосуд) снабжен мощным насосом – сопротивление фильтра, обусловленное слабой пропускной способностью диатомовой земли, здесь выше, чем в других фильтрах. Тот, кто хочет особенно тщательно обработать воду в своём аквариуме (добиваясь особенной прозрачности или сокращения количества паразитов и бактерий или их полного уничтожения с целью разведения рыб), целенаправленно подключает этот фильтр на многие часы. Поскольку они задерживают мельчайшие частицы, то быстро засоряются и требуют замены фильтрующего субстрата. Помимо этого, вызывает сомнение необходимость использования таких систем для обычных аквариумов, так как рыбы в воде, лишенной практически всего живого, начинали терять слизь с кожных покровов, что отрицательно сказывалось на их здоровье.

 - Биологическая фильтрация.

 Рыбки в аквариуме ограничены очень маленьким объемом воды по сравнению с их природными условиями обитания. В природе отходы жизнедеятельности рыб немедленно растворяются в воде, а в аквариуме они быстро накапливаются, что приводит к токсикации воды.  
 Процессом биологической фильтрации называется преобразование токсичного для рыб аммиака в более безопасные нитраты. Этот процесс осуществляется бактериями двух сортов: нитрифицирующие - Nitrosomonas, нитробактерии – Nitrobacter. Первые расщепляют аммиак, превращая его в нитриты, вторые питаются нитритами, преобразуя их в нитраты. Эти бактерии не вредны и весьма многочисленны в природе. Они настолько обычны, что их не нужно специально добавлять в аквариум - природа делает это за нас. В присутствии аммиака и кислорода эти бактерии будут естественным образом размножаться. Они обитают по всему аквариуму: на камнях, гравии и даже на декоративных элементах аквариума. Сами по себе бактерии размножаются быстро, удвоение популяции происходит в среднем за 48 часов. Вначале в аквариуме нет нитритов и бактерии расщепляют до них аммиак. По мере появления нитритов в действие включаются другие бактерии, расщепляющие нитриты до нитратов. При этом неизбежно возникают пики и провалы в популяции - сначала мочевины и аммиака/аммония много, нитрифицирующие бактерии плодятся. Потом аммиак заканчивается и они начинают голодать и погибать, зато теперь много пищи для бактерий, которые потребляют нитриты. То есть получаются два цикла со своими пиками и спадами и задача набирания мощности биофильтра состоит в том, чтобы эти циклы синхронизировать, чтоб образовалась некая средняя популяция обеих типов бактерий, которая способна гибко реагировать на любые изменения. Эти бактерии требуют только соблюдения следующих условий:
 - Поверхности, на которой можно образовывать колонии.
 - Аммиак для пищи.
 - Богатая кислородом вода.
 Для рыб и беспозвоночных губительны аммиак и нитриты. Поскольку нельзя избежать попадания в аквариум разлагающейся органики, следует, насколько возможно, ускорить процесс нитрификации, чтобы ядовитые продукты распада быстро переходили в менее опасную форму. Добиться этого можно, создав в аквариуме условия, способствующие развитию полезных бактерий. Если бактерии, занимающиеся привычным расщеплением органики, живут в толще воды, то нитрификаторам нужен субстрат. Субстратом для заселения бактерий могут служить все без исключения поверхности в аквариуме (декорации, грунт и т.п.). Они располагаются в тонком слое слизи, выделяемой ими самими и покрывающей поверхность всех подводных объектов неживой природы: стекол, камней, гравия, погруженного оборудования и т.д. Чем больше поверхность, пригодная для жизни нитрификаторов, тем большее количество бактерий сможет на ней расселиться. Второе условие - достаточное количество кислорода. Таким образом, быстрая нитрификация обеспечивается большой поверхностью фильтранта, интенсивно омываемого водой, содержащей кислород. Плотность населения бактерий непостоянна и зависит от количества пищи: истощаются аммиак и нитриты - колония сокращается. Но если питания и кислорода вдоволь, то рост колонии ограничивает уже упомянутое выше первое условие и не востребованные ядовитые продукты распада остаются в воде, отравляя рыб. В стабильных условиях количество бактерий соответствует объему поступающей в воду органики. Наиболее эффективно биологически работают наполнители с большой площадью поверхности, омываемые током воды. Для биофильтра используют специальный материал: например, высокопористые керамические кольца и шарики, материалы на основе вспененного стекла, поры которых образуют огромную площадь поверхности. В биологический фильтр должна поступать механически очищенная вода, иначе поры быстро забьются и работать такой фильтр будет плохо.
 Наличие кислорода в воде является важным моментом. Процесс биофильтрации - окислительный процесс и требует кислорода. При недостатке кислорода процесс биофильтрации останавливается, может произойти гибель бактерий и начаться обратный процесс с образованием аммиака и т.д. Если вам надо отключить фильтр на время лечения рыб, то лучше всего поместить его в отдельную емкость и включить распылитель для насыщения воды кислородом. По этой же причине следует регулярно чистить фильтр, не допуская зарастания его грязью. Только те бактерии эффективны, которые находятся в контакте с водой и имеют доступ к кислороду. Нижние слои бактерий бесполезны.
 При чистке таких фильтров нужно быть предельно осторожным, чтобы не уничтожить популяцию бактерий. Вообще биологическую часть фильтра следует трогать как можно реже, а промывать только губку очищающую воду от механических загрязнений. Очень удобно, когда конструкция фильтра предусматривает установку перед основным фильтрующим элементом легкосъемного наполнителя для грубой очистки воды. Такая конструкция препятствует засорению основного субстрата, на котором живут бактерии. В этом случае необходимо очищать только предварительный фильтрующий элемент, а основной наполнитель можно не промывать месяцами. Нельзя выключать фильтр на ночь - вода должна циркулировать постоянно, достаточно одного часа простоя фильтра для гибели бактерий от недостатка кислорода и тогда нужно опять ждать несколько недель для возобновления популяции бактерий. Чистить или заменять фильтрующий материал в биологическом фильтре следует частями. Оптимально в три-четыре приема, как минимум с недельным перерывом. Очистка состоит в промывании фильтрующего материала в посуде с аквариумной водой, но не под краном - горячая вода и хлор, содержащийся в водопроводной воде, убивает бактерии. При этом категорически нельзя использовать никакие моющие средства. Мыть наполнитель фильтра надо только по необходимости, то есть тогда, когда его зарастание бактериальными плёнками и илом начнёт мешать прокачке воды. Цель такой процедуры - не отмыть фильтр до стерильной чистоты, а освободить поры наполнителя и восстановить достаточно свободный проток воды через фильтр.
 Процесс установления биологического равновесия можно во много раз ускорить, если в новый аквариум поставить старый грязный фильтр из благополучного аквариума или внести достаточное количество (примерно 10%) старого грунта. Есть специальные препараты, содержащие питательную среду, которые ускоряют этот процесс. При их добавлении в дехлорированную воду популяция полезных бактерий становится достаточной для запуска первой партии рыбок уже через 24 часа.

 - Химическая фильтрация.

 Задача химической фильтрации состоит в том, чтобы задержать ядовитые молекулы, которые содержатся в воде. Химическая фильтрация более всего полезна тогда, когда имеются временные проблемы. Для зрелых аквариумов особый интерес представляет разновидность химической очистки воды, связанная с фильтрацией ее через ионообменные смолы или природные минералы из группы цеолитов. Цеолит – пористый минерал, способный улавливать продукты распада органики (аммоний и нитрит и т.д.). Цеолиты и смолы поглощают аммоний, нитраты, фосфаты и др. и вместо них выделяют безвредные ионы натрия, хлора, сульфата. Но как бы ни были хороши химические наполнители, они только "связывают” и поглощая эти вещества, а удалять же их из аквариума можно подменивая воду, прочищая фильтр и вынимая отработавшие свой срок наполнители.
 Также можно считать химической фильтрацией использование в качестве наполнителя фильтра верхового торфа. Торф слегка подкисляет воду и вносит в нее различные биологически активные вещества.  

 - Адсорбционная фильтрация.

 Адсорбция - это процесс, при котором растворенные вещества поглощаются поверхностным слоем жидкости или твердого тела. Самый известный из адсорбционных материалов, применяемых в аквариумистике - активированный уголь. В аквариумистике используется специальный активированный уголь (высокотемпературного обжига органических веществ). Он фильтрует вещества по размеру пор (кроме белковых) и может поглотить лекарства, хлор, химию, но не удаляет из воды ни нитратов, ни других азотсодержащих ионов. Все что может сделать и делает уголь – это удалить из воды достаточно крупные органические молекулы, аминокислоты, пептиды и некоторые газы. Тем не менее, уголь позволяет бороться с активным азотом косвенно, ведь аммоний и нитрит это как раз продукты распада тех самых белковых остатков, которые задерживает уголь. Применение угля позволяет добиваться очень хорошей прозрачности воды в аквариуме, также уголь используют после лечения рыб для удаления из воды остатков лекарственных препаратов. Действие угля обеспечивает его исключительно пористая структура, то есть большая площадь поверхности. Для более тщательной очистки воды от растворенной органики или в экстренных случаях (когда нужно быстро убрать органику) можно применять фильтры с наполнителями из гранул активированного угля. Помимо ядовитых соединений он поглощает также кислоты (торф), разнообразные красители и медикаменты, а поэтому фильтрование с помощью угля нельзя сочетать с добавкой кислот или медикаментов. Активированный уголь должен быть марки БАУ (Березовый Активированный Уголь). Другие активированные угли могут выделять в воду вредные вещества. При длительном применении адсорбционного фильтра гранулы покрываются бактериями, и адсорбция прекращается, и такой фильтр начинает работать как погружной биофильтр. Грязь - злейший враг активированного угля и его пористой поверхности. Поэтому угольный фильтр в общей цепи фильтров непременно должен занимать последнее место, а все процессы механической очистки надо провести заранее. Если уголь засорен и забит частицами грязи, в нем нет никакого смысла. Поэтому требуется периодическая проверка и обработка гранул. Многие производители предлагают для своих изделий так называемые патронные фильтры: их внешняя оболочка состоит из механического фильтрующего материала (перлоновой ваты), а внутренний патрон, напротив, пуст и предназначен для заполнения его углем, торфом или другой сходной фильтрующей массой. Пользуясь углем, важно помнить о том, что его абсорбционная способность не бесконечна. Уголь впитывает и вредные и полезные вещества, а по наполнению может выбросить всё впитанное назад в аквариум. Угольный наполнитель может находиться в аквариуме максимум три (а зеровский "карбон" несколько дольше, максимум пять) недель. По истечении этого срока уголь нужно извлечь из фильтра и выбросить, а при необходимости заменить на новый.

 - Флотация.

 Удаление нежелательных примесей из воды вместе с образующейся пеной. Сущность метода основана, на способности многих веществ адсорбироваться на поверхности пузырьков газа, проходящих через жидкость. Пузырьки газа поднимаются к поверхности жидкости, образуя пену, в которой концентрируются нежелательные примеси. Пена вместе с примесями удаляется и таким образом происходит очистка воды. Принцип его работы состоит в следующем. Для того чтобы экскременты и другие выделения рыб в виде слизи и высокомолекулярных соединений не попадали в механический фильтр, где обычно происходит их первичное разложение, вызывающее отравление всего аквариума органическими веществами, используют так называемые скиммер-камеры, или пеноотделители.
 В этих устройствах, представляющих собой высокие цилиндры, заполненные водой, поднимаются мельчайшие пузырьки воздуха, нередко с добавлением озона. Эти пузырьки адсорбируют на своей поверхности частички органических взвесей, слизи, высокомолекулярные компоненты выделений и в виде пены выводят их за пределы аквариума в отдельные емкости – пеносборники. Периодически собранную пену выливают, а пеносборники, предварительно сполоснув, возвращают на место. Очищенная вода подается в аквариум или другие очистительные устройства. Флотационную очистку хорошо проводить перед ее биологической фильтрацией.
 Существует две принципиальные схемы пеноотделителей – прямоточная и противоточная. В первом случае поток обрабатываемой воды движется в том же направлении, что и поднимающиеся вверх пузырьки. Во втором случае обрабатываемая вода движется навстречу потоку пузырьков. Поскольку вторая система признана значительно более эффективной из-за большего времени задержки воды в контакте с пузырьками (этот параметр в иностранной литературе называется “retention time”), а прямоточные пеноотделители в настоящее время потеряли свою актуальность. Лучше всего пеноотделительная колонка работает в соленой воде. Пресноводные модели неэффективны и не приносят никакой реальной пользы.

 - Осмотическая фильтрация воды.

 Использование воды, очищенной с помощью системы обратного осмоса – один из способов сделать воду в вашем аквариуме действительно чистой и уменьшить жесткость воды до нейтрального уровня. Такую воду часто используют те аквариумисты, которые занимаются разведением цихлид апистограмма, дискусов, так как для этих видов рыб обязательно нужна чистая и мягкая вода, чтобы они успешно размножались.
 Перед тем, как приобрести Систему обратного осмоса необходимо подумать, сколько аквариумов одновременно вы будете содержать, каков будет их размер и как часто вы будете делать подмены воды. Если вы планируете большое количество аквариумов, где будет нужна очищенная вода, то естественно, целесообразнее купить систему, которая сможет очищать большое количество воды.
 Нужно учитывать, что использовать в аквариумах чистый осмос нельзя, т. к. это вода "пустая", жесткость ее нейтральна, она почти совсем без примесей и загрязнений, а к идеально чистой воде рыбы в природе не привыкли. В этом случае вы можете приобрести специальные средства для обогащения воды минералами и другими полезными веществами и добавлять их в очищенную осмосом воду, тем самым делая ее подходящей для содержания рыб. Другой способ – смешивать очищенную осмосом воду с обычной водопроводной, не очищенной. Для того, чтобы найти идеальные параметры воды, после смешивания протестируйте полученную воду. Опытным путем вы найдете, какое количество обычной воды следует добавлять к очищенной.
 Перед тем, как вы начнете изменять параметры воды в аквариуме, нужно запомнить, что многие виды рыб не любят резких смен параметров воды, даже от плохих к хорошим. Такие резкие перемены параметров могут сказаться на состоянии ваших рыб намного сильнее, нежели сами неподходящие параметры воды. Перед тем, как вы начнете делать любые подмены воды у вас в аквариуме, вы должны изучить информацию о содержании рыб, которые в вашем аквариуме живут, чтобы знать, каким способом делать подмены – медленно и маленькими порциями или сразу в большом объеме.
 Делать параметры аквариумной воды идеально совпадающими с природными местами обитания видов рыб, которых вы приобрели, не обязательно, т. к. рыбы, рожденные и выращенные в аквариуме, адаптированы и привыкли к "местной" воде, у которой другие параметры и чувствуют себя в ней достаточно хорошо.
 В отличие от деионизации, осмотическая фильтрация – процесс, который позволяет фильтровать и другие вещества – например, органические молекулы и даже бактерии.

 - Деионизация воды.

 В таких фильтрах используется химически активные фильтрующие наполнители. Они заменяют ионы, растворенные в воде, на другие. Один наполнитель фильтрует положительно заряженные частицы – катионы, заменяя их на ион водорода H+ (cation resin), второй заменяет анионы на отрицательные заряженные ионы OH-. Комбинация двух стадий фильтрации образует молекулу воды. Такая фильтрация происходит до тех пор, пока в наполнителе есть достаточное количество ионов для замены. После истощения, смола может быть заряжена снова, используя щелочь и кислоту. Однако этого лучше самому не делать. Некоторые смолы, особенно те, которые рекомендуются использовать как наполнитель для обычного аквариумного фильтра, заменяют катионы на положительный ион натрия. Восстанавливать такую смолу можно в крепком растворе соли.
Однако, повышенная концентрация ионов натрия может быть вредна для некоторых нежных рыб и не очень хороша для растений, блокируя поглощение ими некоторых микроэлементов. Лучше использовать два наполнителя – для фильтрации катионов и анионов. Иногда оба наполнителя смешаны вместе. Такой фильтр будет гораздо сложнее зарядить, поскольку потребуется отделить одну смолу от другой перед регенерацией. В принципе, такие фильтры позволяют получить более чистую воду, чем осмотические фильтры. Например, они хорошо отфильтровывают силикаты, что нужно в коралловом риф-аквариуме. Срок службы и производительность зависит от многих факторов, особенно от содержания минералов в исходной воде. При очень жесткой воде наполнитель может "попроситься в регенерацию" через 100-200 литров. Для увеличения срока службы такого фильтра его можно ставить после осмотические фильтра.