18.1. Озонатор. Озонирование аквариумной воды.

Подробности

Просмотров: 8243

 Озон (О3) – сильнодействующее дезинфицирующее и окисляющее вещество. Он является мощным окислителем, превышающим О2 вследствие своей химической активности. Озон нашел применение в аквариумной практике для очистки воды. Процесс озонирования аквариумной воды выполняет одновременно две задачи: дезинфицирует воду и окисляет некоторые органические вещества. Озон легко вступает в реакции с органическим веществом, и эти свойства дают возможность использовать его в аквариуме. Озон обладает и другими важными свойствами: большим молекулярным весом и хорошей растворимостью в воде. Он примерно на 60% тяжелее воздуха. Будучи тяжелым и обладая большой диффузионной способностью, озон легко проникает в нижние, наиболее зараженные слои воды аквариума. Озон лучше растворяется в воде, чем кислород. При температуре 20°С – 100 объемов воды растворяют около 3 объемов кислорода и 45 объемов озона. Большой вес и хорошая растворимость облегчают введение в воду нужного количества озона.
 Озон состоит из трех атомов кислорода и легко разрушается с образованием сильнейшего окислителя – атомарного кислорода. Очевидно, что в случае применения в системе очистки аквариума озон увеличивает эффективность работы биофильтра и позволяет уменьшить проблемы, связанные с появлением пиков аммиака и нитритов. Значительно снижается накопление компонентов органического загрязнения воды, не разрушаемых биофильтром и вызывающих желтоватую окраску воды. На этом свойстве основано применение озона для обеззараживания питьевой воды на современных водопроводных станциях.
 Озон, как сильный окислитель, способствует расщеплению фенолов, гуматов, окисляет соли железа и марганца, переводя их в малорастворимые соединения, окисляет растворенные органические вещества и в меньшей степени неорганические ионы, удаляет избытки азота, снижает концентрацию аммиака, нитратов, уничтожает в воде бактерии, жгутиковых, споровиков и других простейших, вызывает обесцвечивание красителей, избавляет ее от посторонних запахов и привкусов, повышает редокс-потенциал, что благоприятно сказывается на аквариумной фауне и флоре. Становится меньше вероятность возникновения аквариумных эпидемий из-за развития болезнетворных организмов, а при концентрации озона от 500 до 1500 мг на 1 тонну воды в ней гибнут все бактерии и вирусы.
 Хорошо использовать озонирование воды для стерилизации нерестилища, лечения некоторых заболеваний рыб, устранения мути – улучшая тем самым цвет воды, обеззараживания живого корма. Озонированная вода успешно используется при перевозке рыб и для дезинфекции вновь приобретенных рыб и растений. Озон не убивает полезных бактерий в фильтре и в грунте. В принципе ни озон, ни УФ-лучи различий не делают, но эти бактерии в свободной воде не содержатся: они обитают в грунте на дне и в субстрате биологических фильтров.
 Явным преимуществом озона перед другими сильными окислителями, например фтором, хлором, перекисью водорода и перманганатом калия, является то, что после распада в воде остается только кислород, жизненно необходимый всему живому, не сдвигающий активную реакцию воды рН и не изменяющий химического состава воды. Существенное преимущество озонирования состоит в том, что озон не оставляет в воде вредных веществ после обработки. Испаряющийся впоследствии озон стойкостью не обладает: при комнатной температуре он снова распадается, превращаясь в менее активный кислород. Следы этого газа, токсичного для гидробионтов, удаляются через непродолжительное время.
 Бактерицидное действие озона начинается при достижении критической для бактерий дозы, равной 0,4-0,5 мг на литр обрабатываемой воды. При этом происходит практически полная инактивация (дезинфекция) воды. Механизм действия озона заключается в разрушении бактериальных протеинов и осуществляется посредством диффузии озона через мембрану клетки в цитоплазму с последующим поражением жизненных центров бактерий.
 Обесцвечивание – удаление из воды органических и химических веществ, окрашивающих воду. Физический механизм воздействия озона при обесцвечивании воды заключается в разложении веществ до простейших соединений типа Н2О и СО2 и в коагуляции веществ с дальнейшим выпадением их в осадок. Озон легко окисляет соли железа и марганца (придают воде цветность и характерный привкус) с образованием нерастворимых веществ, которые затем легко удаляются механически. Неприятные привкусы и запахи в воде вызываются присутствием соединений минерального и органического происхождения, находящихся в растворенном или коллоидном состоянии. Озон окисляет эти соединения, приводя к их расщеплению, сопровождающемуся исчезновением привкусов и запахов.
 Прекрасные результаты дает озонирование воды при уничтожении зеленых водорослей. В некоторых аквариумах, чаще всего перенаселенных, особенно с мягкой и кислой водой, биологическое равновесие иногда нарушается. Из-за бурного развития бактерий вода становится мутной и непригодной для жизни рыб. Если аквариум систематически озонировать, то уже через два-три дня вода в нем заметно посветлеет, а через неделю – станет кристально прозрачной. Исчезнет и образовавшаяся поверхностная пленка. Имеются сообщения о применении озона для лечения болезней рыб – больные рыбы, пораженные Costia necatrix, при помещении их в озонированную воду выздоравливают через 4-6 часов. Можно ожидать, что озонирование будет полезным и при лечении других заболеваний. Озонированная вода также используется для дезинфекции вновь приобретенных рыб и растений.
 Отрицательным является: соприкосновение обогащенных озоном пузырьков воздуха с покровами тела рыб и нежной тканью жаберных лепестков может вызвать их сильное раздражение. Обладая сильным окислительным свойством, пузырьки озонированного воздуха при непосредственном соприкосновении обжигают слизистые покровы рыб и разрушают эпидермис растений. Избыток чрезмерно озонированной воды вреден и даже опасен для рыб и растений. Отрицательным действием озона являются его реакции с железом, марганцем, другими необходимыми для жизнедеятельности веществами, которые после удалятся из воды в виде нерастворимых оксидов, поэтому при применении очистки озоном особенно важно выбрать необходимую дозу, а после отфильтровать воду через угольный фильтр.
 Озонирование воды непосредственно в нерестилище в период нереста вряд ли целесообразно, поскольку органические вещества (слизь, остатки семенной жидкости), появившиеся после нереста, окисляясь, приводят к образованию ядовитых веществ. Не менее опасно озонирование перегруженного органическими веществами аквариума и для взрослых рыб. Нитриты и нитраты, образующиеся при разложении органических веществ, прежде чем они будут использованы бактериями и растениями, могут успеть отравить многих рыб. Отрицательно сказывается усиленное озонирование и на растениях. Очень часто отмечается высокая чувствительность к озону икры. В то же время умеренное озонирование воды с развивающейся икрой повышает ее жизнеспособность и процент выклева личинок.
 Обычно производительность аквариумных озонаторов не превышает 200-250 мг озона в час, эта концентрация не вызывает острых отравлений и для жизни людей не смертельна. Тем не менее, даже такое количество озона в воздухе может вызвать как минимум хроническую головную боль и кашель. Обязательно следует помнить о том, что если вы чувствуете запах озона в жилой комнате с аквариумом, его концентрация слишком высока и вредна для организма. Квартиру следует проветрить, а озонатор выключить и тщательно проверить все соединительные трубки, а также систему поглощения остаточного озона с помощью активированного угля.
 Не следует забывать, что благодаря уникальной окислительной способности озон вызывает ускоренное разрушение всех пластиковых трубок, соединений и других элементов, контактирующих с ним. Поэтому следует регулярно проверять все озоновые коммуникации и при обнаружении на них трещин, а также при значительном снижении эластичности шлангов следует своевременно заменять их на новые. Особенно надо следить за мембранами компрессоров и их клапанами, которые в первую очередь страдают от утечки озона.

 Озонаторы для аквариумов.

 Существует два метода генерирования озона для использования в аквариумах. В первом случае озон образуется из кислорода воздуха путем фотохимической реакции, вызванной коротковолновым ультрафиолетовым излучением, а во втором – за счет коронного разряда, происходящего в специальном герметичном разряднике. Получают озон в специальных приборах – озонаторах. Озонаторы бывают разных размеров в расчете на 10 – 1000 мг озона. Важно, чтобы к ним можно было легко достать сменные элементы. Наиболее безопасный способ получения озона является бытовой озонатор производительностью 10-50 мг озона в час.
 Самодельные озонаторы, работающие от сети 220 В и 50 Гц, можно собрать даже новичку в радиоэлектронике. При конструировании и изготовлении объектов, в которых находится озон, следует учесть, что озон и его водные растворы чрезвычайно агрессивны и разрушают сталь, чугун, медь, резину, эбонит. Изготавливать озонатор можно только из антикоррозийных материалов нержавеющей стали, полимеров, изолировать прибор можно с помощью синтетических силиконов или эпоксидных клеев. Из металлов следует применять нержавеющую сталь и алюминий, которые могут простоять несколько лет. Соединительные трубки делают из поливинилхлорида и тому подобных материалов, уплотнения из этиленпропилена. Керамика и стекло стойки к действию озона.
 Насос для продувки воздуха (микрокомпрессор) необходимо устанавливать до озонатора. Он должен нагнетать воздух в разрядную трубку, а не отсасывать его через себя, иначе озонированный воздух быстро разрушит резиновые детали насоса. Резиновая диафрагма, например, выходит из строя за несколько минут работы. По этой же причине нельзя пользоваться резиновыми соединительными шлангами, они должны быть заменены хлорвиниловыми трубочками. Использовать обычные распылители при озонировании воды нельзя. Распылители должны быть изготовлены из пластмассы, а воздухопроводы из полиэтилена. Ни в коем случае нельзя пользоваться металлическими деталями, т.к. они будут реагировать с озоном.
 Обработка аквариумной воды озоном производится в специальных контакторах. Озонирование воды следует проводить не в аквариуме, а в отдельном сосуде, чтобы избежать повреждения рыб. Важно, чтобы контактор был герметичен и озон не выделялся в помещение. Даже в небольших количествах (0,1 мг/м3) озон вызывает головные боли, а при увеличении концентрации – кровотечение из носа. Рекомендуется озонировать воду перед ее заливкой в заселенный аквариум, а воду заселенного аквариума лучше проводить через и с помощью простейшего внешнего фильтра, чтобы пузырьки воздуха с озоном не соприкасались с рыбами и растениями, а к ним попадала уже готовая озонированная вода. Воду из этого сосуда следует подавать в аквариум через угольный фильтр, с помощью которого удаляют следы растворенного озона, предупреждая их попадание к рыбам. Даже пропущенная через активированный уголь озонированная вода почти полностью сохраняет бактерицидные свойства. По окончании озонирования воду аэрируют.

 Определение количество озона (K) в воде при использовании озонатора:

 K=(A*T):V.

 А – производительность прибора в миллиграммах озона за час (мг/ч),
 Т – время в часах,
 V – объем аквариума в м3.

 Положительный эффект от применения озона достигается лишь при правильной его дозировке. Эффективность применения озона для дезинфекции зависит от времени контакта и дозы. Что касается режимов озонирования  (необходимой продолжительности работы озонирующей аппаратуры и периодичности ее включения), то здесь можно привести лишь приблизительные рекомендации. Приблизительные, во-первых, потому, что для большинства случаев до сих пор не установлена оптимальная концентрация озона в воде; во-вторых, потому, что при продувке в воде растворяется только часть озона, а некоторое, обычно неизвестное количество его уходит в воздух, в-третьих, потому, что любителю не всегда известна производительность своего озонатора. Экспериментально было установлено, что при обработке воды озоном при концентрации 15 мг/л пятнадцати секунд было достаточно для снижения численности вирусов с 1 млрд/мл практически до нуля.
 Правильное применение озона в аквариумистике сопряжено с определенными трудностями в дозировке. Для контроля работы озонатора, подающего озон в воду, чаще всего применяется способ, основанный на измерении окислительно-восстановительного потенциала воды rH. Для этого параметра существует и другое широко распространенное название – “редокс-потенциал”. Измерение этого потенциала производится аналогично измерению рН, то есть с помощью милливольтметра потенциала, возникающего на специальном платиновом электроде. Существует связь между величиной окислительно-восстановительного потенциала и концентрацией озона в воде, поэтому при дозировке озона говорят о величине редокс-потенциала, выражая его в милливольтах (мВ).
 По сравнению с промышленным применением озона в очистке и стерилизации воды диапазон аквариумного применения озона ограничен величинами 200-400 мВ, что значительно ниже уровня, применяемого для очистки водопроводной воды, где адекватная концентрация озона находится в пределах 600-800 мВ. При этом принято считать, что уже при RH = 700 мВ достигается полная стерильность воды. Контроль редокс-потенциала обычно производится в потоке воды на выходе устройства, использующего озон, чаще всего пеноотделителя.
 При правильно выбранной дозе можно добиться практически стопроцентной смертности вредных микроорганизмов. Принимая во внимание эти обстоятельства, любителю, не имеющему опыта работы с озоном, можно посоветовать в первое время включать озонатор по два раза в сутки, лучше утром и вечером, не более чем на 10-15 минут. Наблюдая за состоянием аквариума и поведением рыб, постепенно это время можно увеличить до одного-двух часов в сутки. В водоемах, где рыбы содержатся недолго, например, только во время карантина, концентрация озона должна быть увеличена в 2-3 раза (лучше увеличить число сеансов, чем их продолжительность). Чрезмерно высокая концентрация озона в воде аквариума, особенно если она поддерживается в течение длительного времени, может оказаться опасной для рыб и растений. Поэтому увеличивать продолжительность сеансов озонирования без особой надобности не следует.
 Дезинфекция эффективна против болезнетворных вирусов и бактерий, микроскопических грибков и простейших, а также против инфузории ихтиофтириус на стадии свободноплавающих “бродяжек”. Эффективна она и против оодиниума (жгутиконосца) на стадии “бродяжек”. Эффективно для уничтожения некоторых болезнетворных организмов на стадии “бродяжек”. А также в комплексной дезинфекции аквариума, если удалены рыбы и растения.
 Мотыль и трубочник, которые являются обитателями сточных загрязненных вод, могут быть носителями болезнетворных микроорганизмов. Его надо 3-5 дней промывать дважды в день, до первого кормления, чтобы освободить кишечник от вредных веществ. Для дополнительной страховки корма обеззараживают озоном (0,5-1 ч), желательно незадолго до скармливания рыбам.
 Для дезинфекции вновь приобретенных растений достаточно погрузить их на 20-30 минут, в свежеозонированную воду. Такую воду готовят в отдельном небольшом сосуде: не менее часа озон продувают непосредственно через распылитель. Сильно озонированная вода имеет слегка голубоватый цвет.
 Озонирование воды особенно эффективно, если оно сочетается с другими методами очистки воды. Например, можно озонировать воду после флотаторов или биологических фильтров. Озон чаще всего используют в колонках пеноотделителей. В больших аквариумах, где используется сложная система водоочистки, нужно правильно компоновать элементы системы. Оптимальной является, по-видимому, такая последовательность: механический фильтр и пеноотделительная колонка удаляют из аквариумной воды около 80% загрязняющих органических веществ; далее вода должна поступать на биологический фильтр, дезинфицироваться озоном или ультрафиолетом, фильтроваться через активированный уголь и возвращаться в аквариум.
 Забор воды осуществляют с поверхности, так как метаболиты гидробионтов легче воды и накапливаются в виде жирного слоя у поверхности. А подавать очищенную воду лучше снизу, чтобы ток воды поднимал со дна детрит, который бы задерживался механическим фильтром. В небольшом аквариуме (до 300 литров) узлы могут функционировать независимо друг от друга. Для аквариума объемом до 200 литров и негусто заселенного достаточно только донного биологического фильтра.