Сергей Кочетов - Современный аквариум - техника и принадлежности

Устройство для умягчения воды заполняется ионообменными смолами, через которые осуществляется циркуляция аквариумной воды. Ионообменную смолу необходимо периодически регенерировать. Устройство, расположенное справа, предназначено для аквариумов большего размера

Для умягчения воды в качестве наполнителей химических фильтров нередко используют ионообменные смолы. Свойства ионообменных смол позволяют им замещать положительно заряженные ионы в растворах (катионы) на ионы водорода, а отрицательно заряженные ионы (анионы) – на ионы гидроксила. В результате в растворе остается одна вода, а катионы и анионы адсорбируются ионообменными смолами. Для приведения ионообменных смол в рабочее состояние их «заряжают» с помощью сильных кислот (обычно соляной) и щелочей. По мере работы емкость ионообменных смол и, соответственно, объем обрабатываемой воды уменьшаются, и их приходится регенерировать вновь и вновь. Следует помнить, что количество циклов регенерации смолы практически не ограничено и определяется главным образом сроком службы смолы как вещества, что в итоге определяется условиями ее использования и хранения. Ионообменные смолы, замещающие катионы, называются катионитами, а анионы – анионитами. Обычно их размещают в отдельных устройствах в форме цилиндров, называемых ионообменными колонками. Для полного обессоливания и, соответственно, умягчения вода последовательно проходит через обе ионообменные колонки. Чаще всего в практике аквариумиста ионообменные колонки используют в системах водоподготовки.

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.

Схема пеноотделителя с противотоком и распылителями воздуха в качестве генераторов пузырьков. Пузырьки воздуха от распылителей поднимаются вверх навстречу воде, поступающей из аквариума для очистки. Образующаяся пена с адсорбированными на поверхностях раздела загрязнениями попадает в пеноприемник. Очищенная вода собирается в нижней части цилиндра и возвращается в аквариум после обработки

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, мы не будем их далее рассматривать. Важную роль в работе пеноотделителей играет размер пузырьков. Это связано с тем, что площадь контакта с водой пузырьков диаметром 0,1 мм, полученных из 1 л воздуха, окажется в 50 раз больше площади пузырьков диаметром 5 мм, полученных из того же объема воздуха.

Для того чтобы читателю было понятно, насколько важно при создании скиммер-камер учитывать все влияющие параметры, приведу пример. При расчетах их производительности специалисты учитывают даже, казалось бы, такие мелочи, как зависимость формы поднимающихся пузырьков от их размера. Так, при нормальном атмосферном давлении пузырьки размером до 1 мм имеют строгую сферическую форму, в то время как пузырьки размером свыше 2 мм имеют форму эллипсоида.

Различные технические реализации скиммер-камеры:

а – для удвоения производительности пеноотделителей нередко используются сдвоенные конструкции с двумя цилиндрами, расположенными на одном основании резервуара очищенной воды (справа); б – техническая реализация скиммер-камеры с моторным генератором пузырьков (насос справа); в – техническая реализация пеноотделителя повышенной производительности. здесь справа над насосом расположена трубка забора воздуха для инжектора с краном регулировки подачи воздуха

В современных конструкциях высокопроизводительных пеноотделителей используются устройства, генерирующие пузырьки диаметром приблизительно 0,5 мм. В любительских же конструкциях до настоящего времени нередко применяются скиммер-камеры с распылителями, аналогичными тем, что и для систем аэрации. Как показал опыт, наилучшие пузырьки получаются из деревянных распылителей, которые изготавливают из липы. Липовые распылители не требуют очень большого давления от компрессора и создают равномерный ток пузырьков в течение всего срока службы, который, к сожалению, обычно не превышает 2 мес. Однако как наиболее надежному способу генерации пузырьков предпочтение отдают инжекторам – устройствам, засасывающим воздух под действием потока воды, создаваемого насосом. Принцип тот же, что и при работе обычного пульверизатора. Срок работы инжекторов практически неограничен, и они не нуждаются в обслуживании, что, по сравнению с распылителями, является огромным преимуществом.

Другое устройство для генерации пузырьков – так называемый диспергатор. В принципе это такой же инжектор, но в дополнение снабженный вращающимся диском с прорезями, периодически прерывающими струю воздуха. Следует отметить, что забор воздуха, поступающего в пеноотделитель, должен производиться из источника чистого воздуха. Наличие в засасываемом воздухе табачного дыма или выхлопных газов может привести к отравлению всего аквариума. В этом случае необходимо ставить специальный фильтр очистки с активированным углем, водяным реактором и т. п.

Общая схема работы пеноотделителя с противотоком включает 4 зоны. В зоне активной обработки воды происходит контакт пузырьков воздуха, поднимающихся вверх, с водой из аквариума, движущейся в обратном направлении сверху вниз. Образующаяся пена поднимается вверх, собирается в пеносборнике и отводится в канализацию. Воздух, поступающий в пеноотделитель в виде пузырьков, уходит в атмосферу в отработанном виде. Очищенная вода собирается в нижней части цилиндра и возвращается в аквариум. В случае использования озона он подается в систему в виде смеси с воздухом, образующим пузырьки

Скиммер-камера с объемом циркуляции воды 350 000 л/ч. Для сравнения справа от большой камеры поставлен пеноотделитель сравнительно небольшой производительности, который обеспечивает объем циркуляции воды 2000 л/ч

Большая скиммер-камера 4 м высотой и более 1 м в диаметре – основа для поддержания высокого качества воды в аквариумах карантина-передержки морских организмов. управление пеноотделителем осуществляется со щита, расположенного с левой стороны

Если рассматривать схему работы скиммер-камеры, то в ней можно различить 4 рабочие зоны. В самом низу рабочего цилиндра находится зона выхода очищенной воды. Несколько выше, начиная с уровня впрыскивания пузырьков, располагается контактная зона, где, собственно, и происходит образование пены. Далее, несколько выше уровня поступления обрабатываемой воды, размещается зона транспорта пены в четвертую зону – зону сборника и отвода пены.

Выбор типа пеноотделителя во многом определяется требованиями объектов, содержащихся в аквариуме, к качеству воды, плотности посадки гидробионтов, а также финансовыми возможностями любителей. Иногда бывает дешевле использовать два или более простых пеноотделителя в одной системе очистки, чем приобретать мощное и дорогое устройство. Ведь скиммер-камеры для больших аквариумов или систем с большим числом аквариумов и центральным фильтром могут быть поистине грандиозными устройствами 4-метровой высоты при диаметре, достигающем 2 м и более. Объем воды в таком пеноотделителе может достигать 12 м3при высоте столба воды 2,5 м, а потребляемая мощность 12 кВт! Чтобы оценить скорость течения воды через такую камеру, необходимо умножить время задержки, например стандартные 2 мин, на 12 т воды. Таким образом, за 1 ч этот пеноотделитель обрабатывает почти 360 т воды. Скиммер-камеры такого объема предусматривают возможность уменьшения времени задержки до 1,5 мин, и тогда производительность устройства возрастает более чем на 100 т воды без существенного ухудшения качества обработки.