Аквасистемы и рыбоводные емкости.
Рыбоводные системы практикуемые в аквариумном рыбоводстве чаще всего
сводятся к использованию полузамкнутых установок. Любой аквариум с
режимом регулярной подмены воды и блоком регенерации
соответствует определению полузамкнутой установки.
Рыбоводные емкости.
Естественно основным элементом аквасистемы является рыбоводная емкость.
На сегодняшний день получили распространение емкости из силикатного
стекла, органического стекла и бассейны из металла или бетона.
Наиболее просты и сравнительно дешевы аквариумы из силикатного стела.
Простота их сборки и надежность позволяют довольно быстро оборудовать
любое аквариумное хозяйство. Силикатные аквариумы гигиеничны и выгодны
в декоративном плане. Собираются силикатные аквариумы по бескаркасной
схеме с применением силиконовых герметиков, которые и являются в этом
случае основным конструкционным элементом. От физико- технических
характеристик герметика зависит качество собранного аквариума.
Герметики поступающие в продажу как правило сопровождаются аннотацией
указывающей на возможность их использования в аквариумной практике.
Объем аквариума рекомендуемый на этикетке герметика не совсем точная
характеристика для его прочностных параметров. Лимитирующим фактором в
использовании материалов используемых для сборки аквариума, является
величина давления создаваемого на конструкцию и прогибы стекла, а
совсем не объем воды заполняющей емкость. Поэтому если задаться
корректной высотой водного столба можно собрать аквариум практически любого объема.
 

Обязательно нужно обратить внимание на наличие антисептических присадок
в составе герметика. Такие герметики ни в коем случае применять нельзя!
Коммерческая сеть сейчас предлагает множество силиконовых герметиков и
привести здесь список их не представляется возможным. Очень хорошими
характеристиками обладает отечественный герметик выпускаемый Казанским
заводом синтетического каучука - компаунд кремнийорганический КЛТ-30
марка "А".
Имеется также вариант каркасной сборки силикатного аквариума, но эта
технология отошла в прошлое по причине технологической сложности и
ненадежности.
Аквариумы из органического стекла обычно используются в случае особых
требований предъявляемых к рыбоводной емкости. Прежде всего такие
аквариумы дороже силикатных. Сборка аквариума из оргстекла
технологически сложный и продолжительный процесс. Оптические свойства
органического стекла явно не высоки особенно если рассматривать их во
времени. Использование оргстекла в производстве аквариумов позволяет
собирать емкости большой глубины и сложной геометрической формы,
исполнение такой задачи при применении силикатного стекла повлечет за
собой значительное удорожание конструкции.
Склейка оргстекла производится посредством заплавления стыков заготовок
органическими, хлорсодержащими растворителями (трихлорэтилен,
дихлорэтан, хлороформ). Наихудший из вариантов - использование
дихлорэтана. Дихлорэтан и его пары - сильнейшее отравляющее вещество!
Хорошие результаты дает использование в сборке аквариумов из оргстекла
применение акриловых масс выпускаемых в стоматологической сфере.
Соединения полученные при их помощи имеют хорошую крепость и
сравнительно быстро полимеризуются.
Емкости из металла или бетона чаще применяются в производственных
целях, хотя существует и вариант оборудования декоративных бассейнов.
Емкости из металла исполняются из обычной листовой стали Ст3, при
желании можно воспользоваться и марками нержавеющей стали.
Фильтрация.
Залогом успешного культивирования гидробионтов конечно же является
правильно организованный баланс между биотической и абиотической
нагрузкой создаваемой населением аквариума и собственной
восстановительной мощностью рыбоводной системы. Существуют экстенсивный
и интенсивный пути решения этой задачи.
Экстенсивный путь предполагает увеличение предоставляемого гидробионтам
объема воды. Такой подход самый примитивный и самый трудный в
реализации. Тем не менее он имеет неоспоримое преимущество - решается
проблема стрессового фактора от стесненности жизненного пространства.
Интенсивный путь - организация технологического процесса регенерации
воды. Обеспечить этот процесс позволяет система фильтрации. Фильтры
наполняющие систему фильтрации функционально специализированы и в
целом в ограниченном объеме позволяют смоделировать преобразования
вещества в природе. При этом фильтры автономны как самостоятельные
системы и при необходимости могут быть исключены из общей цепочки
регенерации воды или работать без нее. В приближенном виде технология
регенерации выглядит так:
Механическая очистка
Биологическая очистка
Адсорбция
Обеззараживание.
Механическая очистка. Фильтры механической очистки предназначены для
удаления взвешенного вещества из воды поданной на фильтрацию.
Извлечение примесей обеспечивается прохождением воды через статичный
фильтрующий массив. Эффективность работы таких фильтров задается
фракцией фильтрующего материала и скоростью проходящей через тело
фильтра воды. Обслуживание таких фильтров сводится к регулярной
промывке или смене фильтрующего материала.
При определении конфигурации механического фильтра нужно исходить из
параметров оседания в его теле отфильтровываемых частиц. Чем мельче
поры механического фильтра тем меньший путь и с большей скоростью в его
теле пройдет частица до оседания. Однако уменьшать поры фильтра можно
до определенного предела - чем мельче поры тем большее сопротивление
водному потоку они оказывают. Кроме того фильтр с мелкими порами
требует более частого промывания. Приведенные предпосылки описываются
формулой
Q = AK/d
где Q - расход воды через фильтр (л/с), A - площадь фильтрующей
поверхности (м2), K - коэффициент проницаемости фильтрующего слоя, d -
толщина фильтрующего слоя (м).
Коэффициент проницаемости К варьирует в зависимости от количества,
размера и характера взвешенных частиц, содержащихся в фильтруемой
жидкости.

Кроме того, каждая промывка фильтра также существенно отражается на
величине этого коэффициента.
Сетчатые фильтры. К ним относятся наверное самые распространенные в
аквариумной практике синтетические губки и перлоновая вата.
Сравнительно дешевы и просты как в изготовлении так и в эксплуатации.
Гравийно-песчаные фильтры. Издавна применяются в технологии очистки
воды. Дешевы и надежны. Простота конструкции позволяет создавать
разнообразнейшие конфигурации. Модификацией гравийно-песчаного фильтра
можно считать грунт находящийся в аквариуме.
Диатомовые фильтры. Конструкции дорогие, но позволяют добиться очень
высокой степени механической очистки воды. Фильтрация ведется за счет
оседания на всасывающем сетчатом рукаве массы из раковин диатомовых
водорослей. Применение возможно в напорных фильтрующих системах.  
Гравитационные фильтры. Работают на основании того, что частицы
взвешенных примесей имеют большую плотность нежели вода и под действием
гравитационных или центробежных сил отделяются от движущегося водного
потока. Используются в аквариумистике крайне редко из-за громоздкости.
Биологическая очистка. Биологическая фильтрация в практике регенерации
воды обычно устанавливается следующей ступенью после механической
очистки. Предварительная механическая очистка позволяет удалить из
водного потока взвешенное вещество которое забивает тело биологического
фильтра и тем самым препятствует его эффективной работе. Функция
биологического фильтра преобразование и вывод из оборота растворенного
биологического вещества.
Если ступень механической фильтрации предусматривается в
гравийно-песчаном исполнении, а биологический фильтр запроектирован на
статичную загрузку, как правило ступени механической и биологической
очистки совмещаются, по причине относительно малой механической
нагрузки на фильтр. Кроме этого создается прецедент для экономии места
на оборудование блока фильтрации. За определяющий здесь берется расчет
биологического фильтра.
Адсорбция. Физико-химическая очистка организуется следующей ступенью за
биологической. После прохождения тел механического и биологического
фильтров, вода уже достаточно свободна от многих примесей, которые
могли бы довольно быстро заилить адсорбционные материалы и тем самым
воспрепятствовать процессу физический очистки. Также на ступень
адсорбции возлагается нагрузка вывода из оборота продуктов деятельности
биофильтра (например: нитратов и нитритов).
В отдельных случаях адсорбция может заменить собой биологическую
фильтрацию, но это дорогой путь.
Активированный уголь. Наиболее распространенный в аквариумной практике
метод адсорбционной очистки воды. Относительно трудно контролировать
активное состояние адсорбента, следовательно приходится производить
обслуживание загрузки опираясь на косвенные данные.
Ионообменные колонны. Позволяют достичь очень высокого уровня очистки
воды. Просты в изготовлении и эксплуатации.
Пеноотделительные колонны. Растворенное вещество концентрируется на
поверхности пены образованной пузырьками воздуха вдуваемого в нижнюю
часть колонны. Пена собирается и удаляется. Пенное фракционирование
дает хорошие результаты в солоноватоводных системах, но применимо и в
пресноводных в присутствии относительно высоких концентраций
органических веществ.
Обеззараживание воды. Культивирование рыб так или иначе потенциально
сопряжено с опасностью возникновения инвазий. Обеззараживание
рыбоводной системы в этом свете приобретает актуальное звучание.
Наилучший эффект обеззараживания достигается в более чистой воде.
Поэтому ступень обеззараживания располагается в самом конце системы
регенерации, где вода предварительно уже прошла фильтрацию и наиболее
свободна от примесей. Из методик применяемых в практике водоподготовки
для аквариумного рыбоводства целесообразно выделить:
Озонирование. Технология не сложная, но имеются издержки которые
заставляют ограничить использование озона. Остаточный озон выходящий в
атмосферу, может накапливаться в закрытых помещениях и если в них
находятся люди представляет опасность для их здоровья. Необходимо или
оборудовать систему нейтрализации озона, или использовать его в
помещениях где люди не работают. Технология получения озона предъявляет
определенные требования качеству исходного сырья, что также влечет
усложнения в конструкции озоновой установки.
Ультрафиолетовое облучение. Изготовление и эксплуатация сложностей не
представляют. Необходимо следить за загрязненностью поверхности колбы
УФ-лампы.
Замена воды. Замена воды относится к мероприятиям обеспечивающим
качество воды в рыбоводной системе. Избежать регулярной замены части
воды без потери параметров исходно заданных зачастую невозможно. По
приведенной причине мероприятия по замене воды, следует считать
неотъемлемым звеном в технологии регенерации воды в аквариумном
хозяйстве.
Как правило для подмены используется вода из питьевой водопроводной
сети, она не несет в себе веществ биогенного характера и тем самым
наилучшим образом отвечает требованиям регенерации.
Режим замены воды устанавливается в привязке к физиологии обитателей
аквариума. Замены могут быть ежедневные на 10%, а могут быть и более
редкие с большим процентом подменяемой воды. Обычно подмена воды
составляет около 30% от общего объема рыбоводной системы.
Как вариант подмены можно рассматривать устройство проточной системы.
Здесь необходимо задаться предварительно объемом воды который
желательно сменить в рыбоводной системе (например: 30% за неделю) и
исходя из него установить величину расхода воды. Хочется предостеречь
от чрезмерного увлечения системами проточной подмены воды (в условиях
городского водопровода) - слишком большой расход может препятствовать
налаживанию общего биоценоза аквариума и на гидробионтов будет
действовать фактор постоянного стресса.
Конфигурация системы.
Фильтры включаемые в единый цикл регенерации воды, сами по себе
автономны, что дает возможность конфигурировать систему достаточно
произвольно. Каждый из фильтров имеет собственные допустимые
эксплуатационные характеристики которые можно максимально
активизировать грамотно сконфигурировав систему регенерации. В
аквариумной практике в основном используются три основные схемы
регенерации.
Последовательная схема. Здесь лимитирующим фактором является биофильтр.
Создаются наиболее корректные условия эксплуатации фильтрующих
ступеней. Для того чтобы усилить в целом оборотную мощность фильтрации,
необходимо наращивать биофильтр.


Параллельно-последовательная схема. Позволяет снять проблемы
лимитирующего фактора биофильтра и максимально активизировать параметры
фильтрующих ступеней системы.


Параллельная схема. Фильтрующие ступени работают независимо друг от
друга, эффективность их работы определяется качеством воды в рыбоводной
емкости.


Кроме технологической конфигурации следует учитывать конфигурацию
конструкционную. Прежде всего нужно отметить возможность компоновки
блока регенерации совмещено с рыбоводной емкостью. Такое решение
позволяет избежать фактора гидравлического сопротивления и использовать
более дешевые движители воды. Недостаток в том, что система требует
отторжения части объема рыбоводной емкости. Внешнее размещение блока
регенерации позволяет не вторгаться в пространство рыбоводной емкости,
но требует больших усилий в направлении перекачивания воды.



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

Адсорбция.

 Автор: Берсенев Андрей

Адсорбция.
Адсорбция - поглощение поверхностью твердого тела какого-либо компонента из газа или жидкости. При очистке воды адсорбция происходит либо на поверхности раздела между жидкостью и твердым телом, например между активированным углем и водой, либо на поверхности раздела между жидкостью и газом, например между воздухом и водой при пенном фракционировании.

Посредством адсорбции возможно извлекать из воды: фенолы, хлорорганические пестициды, частично аммиак и азотистые соединения, мочевину, гуминовые кислоты, свободный хлор, красители и лекарственные препараты.

В условиях пресноводного аквариума наибольшее распространение имеет адсорбция посредством активированного угля. Адсорбция на активированном угле - это процесс протекающий в два или три этапа в зависимости от участка, где происходит адсорбция.
На первом этапе, называемом пленочной диффузией, происходит перенос растворенного вещества сквозь пленку на поверхности активированного угля. Второй этап - поровая диффузия - характерна диффузией адсорбата в порах или трещинах адсорбента. Адсорбат который адсорбируется на внешней стороне активированного угля, эту стадию минует. Третий этап - фактическая адсорбция адсорбата на поверхности активированного угля.
Эффективность процесса зависит от многих переменных. Большая часть этих параметров не контролируется в условиях любительского аквариумного хозяйства. Тем не менее некоторые соотношения установить можно.

Площадь поверхности. С уменьшением размера частиц угля площадь поверхности активированного угля увеличивается, соответственно увеличивается и масштаб адсорбции. Однако, мелкие частицы в неподвижных слоях быстро приводят к закупорке пор твердыми веществами, а также потере напора.

Кислотность. При понижении рН органические примеси в воде адсорбируются лучше

Свойства адсорбента. Отечественной промышленностью выпускаются активированные угли различных марок, характеристики некоторых представлены в таблице.

Марка Поверхность переходных пор м2/г
ОУ-А 138
ОУ-Б 138
КАД молотый 64
КАД йодный 110
АГ-2 33
СКТ 108
АР-3 48
БАУ 50-60
ДАК 30

Сырьем для активированных углей может быть практически любой углеродсодержащий материал: уголь, древесина, полимеры, отходы пищевой, целлюлозно-бумажной и других отраслей. Прежде чем использовать активированные угли в аквариумной установке, нужно убедится в их безопасности. В силу качеств приобретенных от исходных материалов или воздействия катализирующих присадок (например: фосфорной кислоты) угли могут оказать активное воздействие на кислотные показатели воды. При введении в технологию каждой новой партии активированного угля следует сделать контрольное фильтрование, с замером показателя рН до и после фильтрования.

Регенерация.

Со временем эксплуатации активированные угли насыщаются извлеченными из воды веществами и тогда наступает необходимость замены адсорбента. Такое состояние активированного угля определяется в соответствии с достижением точки проскока. Точка проскока это тот момент, когда вода на выходе перестает отвечать предъявляемым требованиям. Если у аквариумиста нет возможности измерять соответствующие параметры, к замене фильтрующего материала следует подойти с эмпирических позиций. Например производить замену активированного угля раз в два месяца с необходимой коррекцией в дальнейшем. Успех здесь зависит от наблюдательности и квалификации рыбовода. Если не производить своевременной замены угля, он перестает работать как адсорбент и начинает исполнять лишь функции механического фильтра (если фильтрующий слой статичен). Постоянное использование свежего адсорбента мероприятие дорогое и поэтому весьма актуален вопрос регенерации ранее использованного материала. Это положение справедливо только в отношении углей изначально использовавшихся в данном рыбоводном хозяйстве. Ни в коем случае не использовать угли находившиеся предварительно в промышленном производстве или с неизвестным прошлым!


Адсорбированные вещества из угля в промышленном производстве извлекают несколькими способами. В аквариумистике не все эти методы доступны или доступны частично.
Возможна десорбция насыщенным или перегретым паром. Температура перегретого пара при этом (при избыточном давлении 0,3-0,6 МПа) равна 200-300°С.
Для регенерации могу быть использованы органические растворители - метанол, бензол, дихлорэтан, метиленхлорид и др. Процесс проводится без нагревания. По окончании десорбции остатки растворителей из угля удаляют паром.
Термическая регенерация проводится в печах при температуре 700-800°С в безкислородной среде. Термическая регенерация связана с потерей части адсорбента (15-20%).

Регенерация адсорбента будет тем более успешна, чем более своевременно и регулярно она проводится.

 

Метод   Винклера.

Реактивы.

1. Раствор хлористого марганца MnCl₂ 4H₂O. Растворить 600 г. соли в дистиллированной воде и довести объем до 1 л.

2. Щелочно-йодистый раствор. 320 г .NaOH и  600 г.  NaJ растворяют в дистиллированной воде и после охлаждения доводят объем до 1 л.

3. Раствор серной кислоты H₂SO₄ . 280 мл концентрированной серной кислоты приливают к 500 мл. дистиллированной воды и после охлаждения доводят объем до 1 л.

4. Растворимый крахмал. 1,0 г.разводят небольшим количеством холодной  дистиллированной воды, вливают в 100 мл. кипящей дистиллированной воды и кипятят в   течении 1-3 мин. раствор крахмала должен быть прозрачным. Его консервируют добавлением салициловой кислоты (0,15 г/100мл)

5. Раствор тиосульфата натрия Na₂S₂O₃ 5H₂O. 5 г. реактива разводят в 1 л. дистиллированной воды. Для консервации добавляют 1-3 мл. хлороформа. использовать рекомендуется  по истечении нескольких дней после приготовления.

 

Ход определения.

1. В 100 г. отобранной воды добавляют 1 мл. раствора  MnCl₂ и 1 мл. щелочно-йодистого раствора. После этого сосуд с пробой закрывают, так чтобы не осталось пузырьков воздуха. Проба перемешивается. Дальнейшая обработка проводится после того. как образовавшийся в пробе осадок осядет и будет занимать не более 1/3 объема склянки.

2. Не взмучивая осадка добавит  1 мл. раствора серной кислоты. Закрыв склянку, чтобы не осталось пузырьков воздуха перемешать содержимое до полного растворения осадка. Проба готова к титрованию.

3. При непрерывном перемешивании титруют раствором тиосульфата до тех пор пока проба не станет слабо желтого цвета. Добавляют затем небольшое количество раствора крахмала (проба приобретает голубой цвет). Продолжают титровать до полного обесцвечивания.

4. Снимают с бюретки отсчет с точностью до 0,01 мл.

5. Вычисление концентрации растворенного в воде кислорода. Расчет проводится по формуле
   O₂=160n/(V-2) мг/л
   где n - объем пошедшего на титрование тиосульфата; (V-2) - истинный объем кислородной склянки за вычетом воды, вытесненной при добавлении в процессе фиксации кислорода 1 мл. MnCl₂ и 1 мл. щелочно-йодистого раствора.

При достаточном опыте можно ориентироваться и по поведению обитателей аквариума. Рыба не должна плавать уткнувшись ртом в поверхность воды и не должна учащенно, жадно "глотать" воду. Улитки мелании при недостатке кислорода покидают грунт и собираются на стенках аквариума.

Потребность в кислороде у разных рыб разная. Кроме того имеется разница в потреблении кислорода  в зависимости от времени суток, физиологического и психологического состояния, от возраста рыб. Существуют понятия летальной и минимально допустимой величины насыщения воды кислородом. Минимально допустимая величина насыщения воды кислородом находится в пределах 3-5 мгр/л. Гидробионты могут жить при минимальном показателе кислорода, но они находятся в условиях риска. Минимальный показатель насыщения воды кислородом справедлив для рыб в спокойном состоянии. Для того чтобы имелся запас по концентрации кислорода в воде, нужно обеспечит превышение минимального уровня, здесь можно рекомендовать 6 мг/л. Естественно, повышение содержания в воде кислорода до 100%-го насыщения обеспечит более комфортный режим культивирования гидробионтов. 

Из принятых в аквариумной практике методик насыщения воды кислородом барботаж является самым распространенным и достаточно эффективным. Хотя барботаж не позволяет достичь стопроцентного насыщения воды кислородом, тем не менее поддерживать физиологически благоприятный режим дли гидробионтов он позволяет. Конечно здесь не идет речь о сверхплотных посадках. Кроме технологической простоты барботаж еще позволяет использовать кинетическую энергию воздуха для оборудования эрлифта - воздушного насоса. Принцип эрлифта используется в аквариумной практике издавна при  изготовлении фильтров.

Эрлифт представляет собой трубу с открытыми концами в которую нагнетается воздух.

Принцип действия насоса основан на разности между удельным весом воды окружающей трубу снаружи, и удельным весом водо-воздушной смеси, наполняющей трубу. На работу эрлифта влияет диаметр трубы, количество подаваемого воздуха, величина заглубления насоса, величина подъема воды, размер пузырьков воздуха, степень шероховатости стенок трубы.

Повышения количества кислорода растворенного в воде можно добиться используя в технологии не воздух, а газообразный кислород. Еще большего эффекта по насыщению воды   кислородом достигают путем оксигенации. Однако такой путь технически гораздо более сложен и требует наличия напорной водопроводной системы. Оксигенация позволяет перешагнуть 100%-й рубеж насыщения воды кислородом, что в свою очередь дает возможность применения сверхплотной посадки и увеличить темпы роста рыб.

Перенасыщение воды кислородом и другими газами также как и недостаток кислорода, отрицательно действует на рыб. При этом возникает патологическое состояние, называемое газовой эмболией, которое вызывается закупоркой пузырьками воздуха мелких, в основном жаберных, кровеносных сосудов. Развитие болезни обусловлено быстрой сменой парциального давления кислорода и других газов (в основном азота) в воде. Обычно парциальное давление газов крови рыбы уравновешено с парциальным давлением газов в воде. При быстром изменении этого давления может возникнуть избыток газов в крови и образование пузырьков, которые являются причиной гибели рыб.

При применении технологий создающих насыщение воды газами свыше ста процентов их растворимости, необходимо обеспечить медленный процесс повышения концентрации растворенных газов.
 

---

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