Аэрация воды в аквариуме
Как уже говорилось, рыбы дышат кислородом и выдыхают углекислый газ, который днем в процессе фотосинтеза потребляют растения, выделяя кислород. Различные аквариумные растения поставляют неодинаковое количество кислорода, так, например, болотные растения, которые мы культивируем под водой, растут медленно и поставляют кислорода значительно меньше, чем быстрорастущие растения, привыкшие жить под водой. Если в аквариуме правильно выбрано соотношение количества рыб и растений, то обоих газов для них достаточно, и они прекрасно себя чувствуют. Если же растений мало, а рыб много, то последние испытывают недостаток кислорода, и в этом случае аквариумист прибегает к помощи аэрации. Кроме того, аэрация нужна в выростных аквариумах, когда в относительно небольшом объеме содержат большое количество рыб.
Аэрация выполняет следующие задачи:
- насыщает воду кислородом;
- создает циркуляцию воды в аквариуме;
- выравнивает температуру во всем объеме аквариума;
- разрушает бактериальную и пылевую пленку, образующуюся на поверхности воды.
Воздух от воздушного насоса (мембранный компрессор, поршневой насос и др.) через шланг поступает в распылитель, находящийся около грунта, и выходит из него мелкими пузырьками. Обогащение воды кислородом идет как у ее поверхности, куда пузырьки воздуха увлекают за собой нижние, бедные кислородом слои воды, так и через стенки самих пузырьков. Кроме того, за счет циркуляции воды более теплые верхние слои воды вытесняются вниз, и происходит выравнивание температуры, и, наконец, пузырьки и вызванное ими движение воды на поверхности разрушают бактериальную и пылевую пленку.
Поскольку аэрация усиливает интенсивность газообмена, то во многих литературных источниках указывается, что ее в аквариуме с большим количеством растений применять нецелесообразно, существует опасность снижения количества углекислого газа в воде. Однако этот газ тяжелее воздуха, и, собравшись над поверхностью воды, он сейчас же возвращается в раствор. Поэтому для удаления излишков углекислого газа нужно, чтобы к поверхности воды поднимались лишь крупные пузырьки воздуха, причем это производится лишь ночью, когда в растениях не происходит процесс фотосинтеза.
Наша промышленность выпускает различные типы вибрационных микрокомпрессоров, питающихся от сети переменного тока 220 В. Приводом в них служит электромагнит, который сообщает рычагу, связанному с резиновой мембраной, 50 возвратнопоступательных движений в секунду. Когда рычаг оттягивает мембрану, в корпусе образуется разряжение, и под давлением атмосферного воздуха впускной клапан, выполненный из полоски резины, открывает доступ воздуху в корпус, а выпускной клапан закрывает выходное отверстие корпуса. При движении рычага в обратную сторону, мембрана выдавливает воздух из корпуса, при этом его давлением закрывается впускной клапан и открывается выпускной.
Поршневые насосы изготавливают сами любители. Принцип их действия не отличается от вышеописанного. Только вместо мембраны возвратнопоступательное движение совершает поршень, связанный кривошипно-шатунным механизмом с валом электродвигателя. Производительность воздушного насоса определяют объемом вытеснения воздухом воды из мерного сосуда и измерением затраченного на это времени. Банку определенного объема с налитой в нее водой погружают в какой-нибудь вместительный сосуд с водой и переворачивают кверху дном, после чего подводят к ней шланг с распылителем. Включив насос, измеряют время, необходимое для полного вытеснения воды воздухом из банки, и определяют производительность при данной глубине погружения распылителя в воду. Имеющиеся в продаже отечественные виброкомпрессоры обеспечивают производительность до 60 л/час. Небольшие поршневые насосы, сделанные любителями из медицинских шприцов - до 150 л/час.
При выключении насоса из-за охлаждения шланга и потери давления воздуха вода может подняться по шлангу и, если насос установлен ниже уровня воды в аквариуме, согласно принципу сообщающихся сосудов, попадет в насос и выльется из него на пол комнаты.
При работе виброкомпрессор, в отличие от поршневого насоса, несмотря на амортизационные прокладки, издает надоедливое, а ночью мешающее спать гудение. Однако именно в это время аэрация нужна более всего, так как растения и рыбы дышат кислородом круглые сутки, а процесс фотосинтеза происходит лишь при свете, и, следовательно, именно ночью может наступить момент, когда в воде будет мало кислорода. Чтобы прибор не мешал, его можно установить в прихожей или где-либо в другом месте, например, между рамами окна, просверлив отверстия для электропроводов и трубки подачи воздуха. Можно также снизить уровень шума, включив прибор через понижающий трансформатор.
Правда, при этом надо учитывать снижение производительности компрессора.
Зарубежные фирмы выпускают воздушные насосы различной производительности (1,2-100 л/мин). Некоторые модели снабжены встроенным фильтром, задерживающим пыль и копоть. Наиболее мощные обслуживают до 200 распылителей, установленных на глубине 25-30см.
Распылитель соединяют с насосом шлангом из пластмассы или резины (только не черного цвета) и кладут на камень или подвешивают на небольшом расстоянии от грунта. Если его положить на грунт, то частички грязи, увлекаемые током воды, будут подниматься вверх и осядут на растениях.
Регулировать количество воздуха, подаваемого в аквариум, можно различными зажимами, устанавливаемыми на шланг, или вентилем на насосе.
От одного выходного отверстия насоса воздух можно подавать в несколько распылителей с помощью тройников. Распылители, получающие воздух от одной магистрали, могут пропускать различное его количество из-за разной длины трубопроводов и изгибов трубок. Поэтому на линии каждого распылителя нужно установить зажимы, с помощью которых можно равномерно распределить давление в трубопроводах, уменьшая отверстия в магистрали распылителей, работающих при более слабом давлении.
Распылителями называют различные пористые наконечники, они предназначены для получения мелких пузырьков воздуха при аэрации. Чем меньше пузырьки, тем больше суммарная площадь их поверхности, а следовательно, интенсивнее происходит обогащение воды кислородом.
Наряду с распылителем промышленного изготовления, который соединяют трубкой с компрессором, распылитель можно сделать из нетоксичного, водостойкого, пористого материала: пемза, песчаник, карборунд, высушенная сердцевина бузины с косым срезом по торцу и, наконец, можно заглушить отверстие трубки подачи воздуха пробкой и сделать на ее конце мельчайшие отверстия концом иглы. Для мощных компрессоров лучше взять сучки березы, черемухи или рябины; для компрессоров послабее - винограда. Самые лучшие распылители делают из веточек крушины: с них сдирают кору и подрезают наискось. Такие распылители не набухают и не засоряются, пузырьки воздуха получаются очень мелкие. Крушину можно использовать как в морской, так и в пресной воде.
Эффективность перемешивания слоев воды проверяют, измеряя температуру в нескольких точках верхнего и пригрунтового слоев воды, и если разница достигает 3°С, то следует увеличить подачу воздуха, а если это не помогает (особенно в длинных аквариумах), то установить по распылителю в левой и правой частях аквариума.
В комнате, где находится аквариум, не следует увлекаться курением, поскольку никотин в концентрации 1 мг/л уже вреден рыбам. Подающийся в аквариум воздух можно очищать, пропуская через водяной фильтр.
Прозрачность воды, отсутствие в ней большого количества взвешенных частиц - один из важнейших показателей благополучной жизни аквариума. Добиваться этой чистоты помогает фильтрование воды.
С помощью фильтра производится:
- очистка воды от неорганических частиц, находящихся в воде во взвешенном состоянии;
- удаление из воды растворенных органических соединений и азотсодержащих продуктов обмена веществ;
- удаление из воды определенных растворенных веществ (например, медикаментов после лечения рыб);
- создание циркуляции воды в аквариуме;
- аэрация воды.
Все детали фильтра, соприкасающиеся с водой, и фильтрующий материал (наполнитель) должны быть водостойкими, нетоксичными и противостоять действию слабых кислот и щелочей.
Приводом фильтра служат эрлифтный или водяной насос.
Производительность фильтра бывает разная и во многом зависит от привода. Обычно приемлемыми считают следующие нормы очистки:
- не менее 3 объемов аквариума в сутки;
- примерно половина объема аквариума в час;
- объем аквариума в час.
Иногда связывают производительность фильтра с плотностью населения аквариума рыбами.
В любом случае фильтр должен обеспечить такую прозрачность воды аквариума, чтобы все предметы, а также расположенные у задней стенки аквариума растения и плавающие там рыбы, были отчетливо видны.
Фильтры бывают:
- внутренние, когда фильтрующий материал находится в аквариуме; он может быть расположен на грунте или в толще воды. В корпусе фильтра находится кассета с перфорированным дном, в которой располагается фильтрующий материал. Такая конструкция позволяет не вынимать корпус фильтра из аквариума для промывки фильтрующего материала, а ограничиться выемкой кассеты. К недостаткам внутренних фильтров следует отнести скопление грязи около всасывающего отверстия;
- наружные, когда фильтрующий материал находится вне аквариума. Наружный фильтр отличается от внутреннего удобством обслуживания, при котором не нарушается покой обитателей аквариума, возможностью применения различных фильтрующих материалов и большими размерами.
Перелив воды из аквариума в фильтр через трубу основан на принципе сообщающихся сосудов. Заборный конец трубы имеет небольшие отверстия или сетку, чтобы в нее не попали улитки, мелкие рыбки, камешки и т.п. Камера препятствует обратному току воды при колебании ее уровня. Слив воды в аквариум может происходить через конические расходящиеся насадки, расположенные вдоль сливной трубы, что одновременно аэрирует воду, или через саму трубу, погруженную в воду, что создает сильный поток жидкости, благоприятный для ряда видов рыб, но опасный для многих видов растений.
По способу действия фильтры подразделяют на:
- механические;
- биологические;
- физико-химические.
Механический фильтр предназначен для очистки воды от неорганических и органических частиц, находящихся в воде во взвешенном состоянии. Кроме того, он может производить аэрацию и циркуляцию воды в аквариуме.
Фильтрующим материалом в таком фильтре могут быть песок, гравий, изделия из фарфора, керамики и глины (керамзит, фарфоровые трубки и пр.), синтетический материал (вата, волокно, пенопласт, поролон и пр.). Размер пор конкретного фильтра зависит от структуры материала и увеличивается вместе с ростом зерна. При крупном зерне и большой производительности фильтра частицы грязи глубоко проникают в фильтрующий материал, и он должен быть достаточно толстым. Его укладывают ровным слоем, чтобы вода не могла местами застаиваться. Если применяют материалы с различным размером пор, то воду сначала пропускают через крупнопористый материал (фильтр грубой очистки), а затем через мелкопористый (фильтр тонкой очистки), при этом материалы разделяют перфорированной перегородкой.
Фильтрующий материал довольно быстро загрязняется и нуждается в регулярной очистке. Его тщательно промывают в воде не реже 1 раза в неделю.
Рекомендуется после остановки работы фильтра на 1 и более суток перед включением промыть фильтрующий материал, поскольку из-за недостатка кислорода в нем появляются анаэробные бактерии и сливаемая в аквариум вода будет наполняться ядовитыми веществами.
Кроме фильтрования воды фильтр производит ее аэрацию.
Вода засасывается через отверстия в нижней части трубы слива воды в фильтр и, пройдя через фильтрующий материал, сливается в аквариум через перфорированное дно корпуса фильтра.
Правда, в случае слива воды в аквариум через малые отверстия, из воды изгоняется углекислый газ, необходимый растениям. Биологический фильтр предназначен для удаления из воды растворенных органических соединений и азотсодержащих продуктов обмена веществ за счет действия поселяющихся в нем бактерий. Вода из аквариума, прежде чем попасть в биофильтр, должна быть очищена механическим фильтром, чтобы не засорять субстрат биофильтра, и обогащена кислородом, необходимым для дыхания бактерий.
Применение биофильтра наиболее целесообразно в аквариуме с сильно загрязняющими воду рыбами, а также в перенаселенном рыбами аквариуме. В хорошо засаженном растениями аквариуме с нормальным количеством рыб применение биофильтра вряд ли целесообразно, так как он задерживает питательные вещества, необходимые растениям, причем не только содержащие азот, но и такие минеральные вещества, как железо и марганец. Кроме того, сами растения являются своего рода биофильтрами.
Площадь поверхности биофильтра должна быть как можно больше, поэтому его обычно располагают вдоль задней стенки аквариума. Субстратом могут служить гравий, кварц, гранит, базальт, иные материалы с зерном 2,5-5мм. Субстрат укладывают слоем 5-7см. Наиболее благоприятное значение рН воды, протекающей через биофильтр, должно колебаться между 6,8-8,2, а ее скорость не должна превышать 4см/мин, иначе произойдет вымывание бактерий (скорость равна производительности насоса, деленной на площадь поверхности гравия, лежащей в плоскости, перпендикулярной потоку воды).
По поводу направления потока воды через биофильтр существуют различные точки зрения. Одни считают, что это не имеет значения, другие утверждают, что вода должна протекать снизу вверх, поскольку это предотвращает опасность возникновения бескислородных зон.
Биофильтр заселяется бактериями примерно через 2 месяца и лишь тогда начинает эффективно работать. Чтобы не разрушать культуру бактерий, гравий постоянно должен находиться в потоке богатой кислородом воды. При необходимости отключения фильтра от аквариума его подсоединяют к сосуду с чистой водой, чтобы не прервать работу. Через 6-8 месяцев работы фильтра, несмотря на предварительную механическую очистку, гравий засоряется и снова нуждается в очистке. При этом в фильтре следует оставить немного старого гравия, что сохранит культуру бактерий и при повторном наполнении фильтра чистым гравием ее развитие пойдет значительно быстрее.
Для контроля работы биофильтра в нем делают отстойник, в который попадает вода, прошедшая биологическую очистку. Здесь осаждаются хлопья биологической грязи, которую время от времени нужно отсасывать. Если этого осадка нет, то фильтр не работает.
На высоте 30мм устанавливают второе, промежуточное перфорированное дно (обычно из оргстекла), снабженное ребрами жесткости, которые целесообразно расположить веером, расходящимся от отверстия трубы слива. Они не должны касаться дна аквариума. На промежуточное дно (фальшь-дно) кладут ткань из синтетического материала, которая защищает отверстия фальшь-дна от проникновения грунта, но хорошо пропускает воду.
Принцип работы физических и химических фильтров основан на том, что некоторые субстанции, в особенности органические молекулы, можно с помощью как физических, так и химических процессов выделить из раствора и образовать из них слой между водой и воздухом или водой и твердым материалом. Кроме того, в этих фильтрах можно производить обогащение воды нужными веществами. Субстрат используется как фильтрующий материал для удаления определенных веществ путем адсорбции. Вода сначала очищается от взвесей, затем проходит через слой субстрата и в заключение через синтетическую вату, которая задерживает взвешенные частицы.
В пеноотделителе используется способность пузырьков воздуха, поднимающихся к поверхности воды, захватывать с собой молекулы и различные частички. При этом пузырьки интенсивно смешиваются с водой, лопаются на ее поверхности и там остаются связанные с поверхностью вещества, образующие пенистый слой. Этот метод целесообразно применять для удаления таких органических веществ, как красители и протеины, а также жиры. Можно удалить и растворенные в воде химикалии, неорганические фосфаты и ионы металлов, мелкие частички детрита и даже микроскопические клетки водорослей.
Пена собирается в коллекторе, откуда ее периодически удаляют. Прямоточная система более проста, но менее производительна. Пеноотделительные колонки используют в морском аквариуме и очень редко в пресноводном, так как в нем выделения рыб несравненно беднее органикой и их значительно меньше.
Для подкисления воды в фильтре можно использовать торф, а для подщелачивания - лом известняка. В обоих случаях вода должна пройти предварительную механическую фильтрацию.
Озоновый фильтр почти полностью устраняет коллоидный белок и бактерии. Его нельзя применять в только что устроенном аквариуме, поскольку он убивает нитрифицирующие бактерии.
Гранулы угля имеют громадное количество мельчайших канальчиков, образующих в сумме огромную поверхность, что обеспечивает хорошую поглощающую способность угля.
Гранулированный уголь, предназначенный для технических целей, использовать нельзя - он содержит вещества, ядовитые для рыб, а также характеризуется высоким содержанием калия и фосфорной кислоты, сильно влияющих на рН и dH воды.
Уголь используют в фильтре для удаления из воды красящих веществ, растворенных в воде медикаментов, хлора, озона и части растворенных органических веществ. Проходящая через него вода должна обязательно предварительно пройти механический фильтр, иначе мельчайшие взвеси быстро закупорят канальчики гранул и уголь выйдет из строя. Перед закладкой угля в фильтр (удобно в капроновой сетке) его нужно некоторое время прокипятить в воде, чтобы удалить воздух из канальчиков, а затем промыть струей воды.
Время действия угольного фильтра в литературных источниках оценивается по-разному. В одних рекомендуют заменять уголь через 1-2 месяца, в других - раз в неделю. По поводу количества закладываемого в фильтр угля мнения также различны: от 1 до 10 г на 1 л воды аквариума.
О том, что уголь потерял свои свойства по очистке воды от органики, говорит ее желтоватый оттенок.
Использованный уголь не восстанавливается.
