В процессе эксплуатации рыбоводной установки в нее неизбежно поступает азот. Прежде всего азот выделяется животными ( в в форме аммиака, мочевины, аминокислот и т.д. ). Кроме того, азотсодержащие вещества выделяются в процессе бактериального разложения растений, животных и остатков корма. Азотсодержащие отходы постепенно превращаются в аммиак, который путем нитрификации переходит в нитраты через нитриты NO₂^-.
Этот процесс осуществляется аэробными бактериями. Бактерии Nitrosomonas обеспечивают превращение аммиака в нитриты, а Nitrobacter - нитритов в нитраты. В замкнутых циркуляционных системах, где отсутствуют фотосинтезирующие организмы, концентрация нитратов может оказаться чрезмерно высокой. Для вывода последних из оборота возможно прибегнуть к использованию анаэробных процессов или частичной подмене воды. В анаэробных процессах участвуют бактерии Pseudomonas, Achrobacter, Bacillus и др. Для своего дыхания эти бактерии используют кислород содержащийся нитратах и тем самым освобождают азот, который выходит из системы в форме газа. Для инициации процесса денитрификации, концентрация кислорода должна быть не более 2 мг/л., если же кислорода будет больше указанной границы, бактерии начнут брать его не из нитратов, а из воды.

 

Принцип биологической очистки воды

Все выше описанные процессы могут происходить в аквариуме сами собой, как это происходит в природных водоемах, но самоочистительная мощность воды пригодной для жизни рыб не велика - 0,03 мгр0₂/л.час. Поэтому обеспечить полноценные условия существования для рыб, не устраивая специальной очистительной системы, можно лишь предоставив им объем воды, который будет способен перерабатывать в нетоксичные соединения отходы жизнедеятельности аквариума.
Активизировать очистку воды от соединений азота, можно поселив в аквариуме колонию микроорганизмов способных поглощать поступающие в воду примеси. Для этого нужно создать микроорганизмам благоприятные условия. Поставленная задача решается при устройстве биофильтров или аэротенков.

Биофильтр - это система состоящая из субстрата для закрепления колонии микроорганизмов. Для организации биофильтра необходимо обеспечить транспорт питательных веществ (азотных соединений растворенных в воде) к колонии микроорганизмов и поступление кислорода в тело субстратной загрузки.
Попав в биофильтр, грязная вода вступает в контакт с биопленкой, в результате чего происходит первая фаза очистки - адсорбция органики на биопленке. Если вода проходит через субстрат биофильтра непрерывно, то процесс адсорбции и следующий за ним этап - окисление, идут постоянно и параллельно друг другу. При циклической подаче воды эти процессы разделяются на два последовательных. Первый будет идти интенсивно при фазе орошения, а второй при фазе вентиляции.
Для обработки поступивших загрязнений требуется определенное время, которое будет зависеть от количества подаваемого кислорода. Если кислород поступает в биофильтр с загрязненной водой, то окисление адсорбированных соединений происходит за 1 -2 часа. При обеспечении дыхания биофильтра кислородом из воздуха, на окисление адсорбированных веществ требуется 12 минут. Следовательно увеличить производительность биофильтра можно не только увеличивая его размеры, но и увеличивая доступ кислорода к биопленке.
Объем субстрата помещаемого в тело биофильтра зависит от количества рыб создающих нагрузку на рыбоводную систему. Поперечное сечение фильтрующего слоя определяется гидравлической нагрузкой на фильтрующий блок, она не должна превышать 20 - 30 л/дм²час. Толщина фильтрующего слоя является производной скорости воды и содержания в ней кислорода. Чем больше скорость воды проходящей через биофильтр и выше концентрация растворенного кислорода, тем более толстый слой фильтрующего материала находится в условиях аэробного дыхания.

Аэротенк - это система состоящая из емкости и блока барботажа воды. Чистящим агентом здесь является активный ил, который циркулирует по емкости в заданном режиме. Сама емкость устраивается таким образом, чтобы весь объем поступающей в нее воды эффективно перемешивался с активным илом, не образовывал застойных зон и хорошо обогащался кислородом. Попав в такие условия анаэробные бактерии гибнут, а аэробные включаются в состав активного ила. для создания такого режима необходимо обеспечить постоянную аэрацию очищаемой воды и стабильное поступление органического вещества. Последнее условие необходимо для того, чтобы не создавались экстремальные ситуации (например недостаток или избыток питательных веществ), так как это неизбежно отразится на биоценозе активного ила.
После того как активный ил переработает поступившие к нему питательные вещества, он должен быть отделен от очищенной воды и возвращен к началу своего пути, где он снова вступит в реакцию с органическими веществами. Для отделения ила от чищенной воды устраивается сепаратор или отстойник, где ил оседает на дно и перекачивается в аэротенк.
Активный ил представляет собой биоценоз микроорганизмов минерализаторов, способных сорбировать своей поверхностью и окислять в присутствии кислорода органические вещества. Образование активного ила происходит по причине того, что все виды бактерий при определенных условиях могут образовывать скопления благодаря склеиванию их капсул (зооглейные скопления здесь не являются причиной). Хлопья активного ила имеют размер 0,1 - 0,5 мм. Примечательной особенностью активного ила является очень развитая поверхность, на 1 гр. ила приходится 1,0х10¹² бактерий с суммарной поверхностью 1200 м².

 Опубликовано с позволения автора.
Первоисточник
здесь: http://cichlidpark.agava.ru/Aq005.html#20007

Обеззараживание воды
 Автор:
 Андрей Берсенев

 Ультрафиолетовое излучение

Обеззараживание УФ-излучением производят при условии, что вода обладает малой цветностью и не содержит коллоидных и взвешенных веществ, поглощающих и рассеивающих ультрафиолетовые лучи. Эффект обеззараживания основан на прямом губительном воздействии ультрафиолетовых лучей ( в спектре с длиной волны 200 - 300 нм. ) на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток. УФ-излучение может воздействовать не только на обычные бактерии, но и на споровые организмы и вирусы.

Импульсный электрический разряд

Импульсный электрический разряд сопровождается мощными гидравлическими процессами с образованием ударных вод и явлений кавитации, интенсивными ультразвуковыми колебаниями и возникновением импульсных магнитных и электрических полей.
Для обеззараживания воды необходимо создать плотность энергии 15 Дж/мл.

Ультразвук

Ультразвуковые волны обладают бактерицидным действием. Это действие возрастает с увеличением интенсивности ультразвукового поля и продолжительности воздействия на воду.

Физико-химические свойства и получение озона. Озон - газ бледно-фиолетового цвета. при температуре -119°С озон превращается в нестойкую жидкость темно-синего цвета. Озон тяжелее воздуха. Коэффициент растворимости в воде при температуре 0° - 0,49, при температуре 20° - 0,29. Обеззараживающее действие озона основано на высокой окислительной способности, обусловленной легкостью отдачи им активного атома кислорода (О₃=O₂+O). Озон окисляет все металлы, кроме золота, превращая их в оксиды.
В водном растворе озон диссоциирует быстрее, чем в воздухе; очень быстро диссоциирует в слабощелочных растворах. В кислотных растворах озон проявляет большую стойкость. В чистом сухом воздухе он разлагается очень медленно.
Озон получают пропусканием воздуха или кислорода через электрический разряд высокого напряжения. Для организации процесса получения озона устраивают разрядную камеру. В камере электрический разряд проходит через слой диэлектрика, воздуха и снова диэлектрика. Непосредственно в слое воздуха разрядной камеры и происходит образование озона. От величины зазора между слоями диэлектрика зависит производительность озонатора.
Бактерицидное действие озона. Высеваемые после озонирования воды штаммы (ранее вирулентных микробов) с измененными морфологическими, биохимическими и культуральными свойствами могут утрачивать вирулентность или снижать ее. С повышением температуры воды необходимо также увеличивать дозу озона для получения одинакового эффекта обеззараживания. С повышением температуры воды повышается количество не использованного озона.
Увеличение рН более 7,1 сопровождается значительным возрастанием бактерицидной дозы брутто-озона, в то время как нетто-озон не изменяется. С повышением значения рН уменьшается коэффициент использования водой.
Мутность до 5 мг/л на обеззараживание воды озоном оказывает незначительное влияние; при большей мутности бактерицидное действие озона значительно ухудшается. Для получения бактерицидного эффекта при мутности 5 мг/л необходимо 2 мг/л озона, при 10 мг/л - 3,6 мг/л, при 50 мг/л - 6,4 мг/л и, наконец при 100 мг/л - 9,6 мг/л озона.
На обеззараживающее действие озона влияет цветность воды, обусловленная легко окисляющимися органическими веществами из группы гумусовых (гуминовых) кислот. Увеличение цветности в два раза приводит к увеличению бактерицидной дозы озона-нетто в 2,9 - 1,6 раза. Эффективность обеззараживания воды при разной исходной цветности показали, что в начале озонирования количество бактерий снижается незначительно, так как озон расходуется на окисление гуминовой кислоты, что приводит к значительному снижению цветности. Вследствие окисления гуминовых кислот в воде все больше накапливаются стойкие к окислению слабо окрашенные или бесцветные соединения. В конце озонирования поданный в воду озон еще меньше расходуется на окисление органических веществ и оказывает бактерицидное действие, вследствие чего кривая оставшихся в воде жизнеспособных бактерий круто идет вниз. Полное обеззараживание воды наблюдается при снижении цветности до 8,6 - 10,4°.
Озон разрушает также споровые бактерии, на которые он действует примерно в 300 - 600 раз сильнее, чем хлор.
Действие озона на вирусы. Озон оказывает более активное действие на вирусы по сравнению с хлором. Это объясняется тем, что озон оказывает влияние на окислительно-восстановительную систему и на протоплазму клетки, а хлор разрушает только ферменты микробной клетки. Как известно, вирусы не имеют ферментных систем. Озонирование воды является эффективным методом обеззараживания в отношении энтеровирусов.
Обезвреживание в воде фенолов. Озонирование фенолсодержащей воды разрушает фенол до оксалатов и бикарбонатов. Окисление фенолов озоном протекает в несколько стадий, в процессе которых образуются как продукты глубокой деструкции, так и продукты начального окисления хиноидной структуры. Продукты озонирования фенола и гидрохинона не только не токсичны, но и практически некумулятивны.

Опубликовано с позволения автора.
Первоисточник здесь: http://cichlidpark.agava.ru/Aq005.html#20007