Фильтрация воды в аквариуме

фильтрация воды в аквариуме

Фильтрация воды в аквариуме это основной и наиболее доступный способ удаления из нее излишков минеральных и органических веществ и поддержания в аквариуме приемлемых условий для его обитателей. Процесс фильтрации воды можно условно разделить на три составляющих:

1. механическая фильтрация, результатом которой является удаление из воды плавающих в толще воды твердых частиц (взвеси);
2. биологическая фильтрация, посредством которой из воды удаляются растворенные в ней продукты метаболизма, возникающие в результате жизнедеятельности обитателей аквариума;
3. химическая фильтрация, с помощью этого вида фильтрации из аквариумной воды удаляются вредные неорганические и органические примеси, а также, в случае необходимости, изменяются параметры воды, путем внесения в нее необходимых препаратов;

Очистка воды в аквариуме производится ступенчато.

Механическая и биологическая очистка

На первой ступени осуществляется грубая очистка воды, с использованием фильтрующих материалов задерживающих взвешенные частицы.
Это чисто механическая функция не несущая биологической нагрузки.
Используемый на этом этапе фильтрующий наполнитель должен периодически (не реже одного раза в неделю), промываться в чистой проточной воде.
В качестве фильтрующего наполнителя как правило применяются различные синтетические губки, а также специальный силиконовый поролон и синтепон.

фильтрующие губки

фильтрующие губки

На второй ступени, происходит биологическая очистка воды, представляющая собой многоступенчатый процесс в результате которого сильно токсичные вещества (аммиак, аммоний, нитрит) преобразуются в малотоксичный нитрат.
Для этого используют наполнитель обладающий мелко пористой структурой с максимально возможной площадью поверхности для заселения полезными бактериями, отвечающими за биологическую очистку.
Причем чем больше площадь поверхности используемого материала, тем большее эффективно будет работать фильтр.

Наполнитель для биофильтра

Наполнитель для биофильтра

Первая и вторая ступени фильтрации тесно связаны между собой.
Во-первых, механическая и биологическая фильтрация могут выполнятся одним и тем же фильтром.
Во-вторых, задача по очистке аквариума от органических загрязнений решается одновременно: биологически, с использованием нитрификации и механически, непосредственным удалением грязи из аквариума.

Таким образом эффективная механическая фильтрация резко уменьшает нагрузку, приходящуюся на биофильтр, и наоборот.

Химическая очистка

Под химической фильтрацией, в аквариумной практике прежде всего понимают сорбцию. В зависимости от типа сорбции применяются различные адсорбенты — тела, способные поглощать вещество своей (обычно сильно пористой) поверхностью, и химические поглотители, связывающие определенное вещество, вступая с ним в химическую реакцию.

Отдельную группу представляют ионообменные сорбенты, проходя сквозь которые, раствор отдает им ионы одного типа и забирает эквивалентное количество ионов другого типа.

цеолит

цеолит

Наиболее распространена химическая фильтрация с использованием в качестве адсорбента активированного угля. В качестве химических наполнителей применяются некоторые минералы входящие в группу цеолитов, синтетические ионообменные смолы и торф.
Ионообменные смолы и цеолиты поглощают нитраты, аммиак, фосфаты и некоторые другие вещества, а вместо них выделяют безвредные ионы хлора, натрия, сульфатов.
Торф, содержит богатый набор аминокислот и дубильных веществ. Поэтому его использование в качестве наполнителя немного уменьшает значение pH, с одновременным обогащением воды различными биологически активными веществами, так необходимыми обитателям «чёрных вод».

Гранулированный торф

Гранулированный торф

Стерилизацию воды, тоже можно отнести к химической фильтрации. Основными способами которой в аквариумной практике являются ультрафиолетовое облучение и озонирование.

Азотный цикл

Чтобы результативно оказывать влияние на условия содержания обитателей аквариума, необходимо иметь представление о процессах протекающих в аквариуме и фильтре.

Основное загрязнение воды происходит в результате кормления обитателей аквариума. Причем не имеет значения полностью ли съеден корм или его остатки упали на дно.
Не съеденный корм и выделяемые рыбами продукты метаболизма — являются основными поставщиками органических соединений, участвующих в цикле биологических превращений с помощью различных микроорганизмов (азотный цикл).

Азотный цикл

Азотный цикл

Первый этап этого цикла, называемый минерализацией, он заключается в утилизации сложных азотсодержащих органических соединений до простых неорганических. Результатом разложения продуктов жизнедеятельности животных является аммиак NH3, который опасен для живых организмов уже в концентрации 0.01 мг/л.
Аммиак взаимодействуя с ионами водорода H+, присутствующими в воде, или с молекулами воды, образует ионы аммония NH4+, менее опасного но тоже токсичного вещества.

Соотношение аммиака и аммония зависит от целого ряда факторов. Одним из которых является активная реакция воды (pH). При значениях показателя pH ниже 7.0 единиц содержание аммиака в воде незначительно. Так, при значении рН=7.0 доля аммония составляет — 99.5%,а аммиака — 0,5%.
При значениях pH более 7,0 единиц пропорции уже несколько другие. При рН=7,5 содержание аммония составляет — 96%, а аммиака — 4%, а при значении рН равном 8.0 доля аммония будет — 92% , а аммиака — 8%.

Температура воды может также влиять на соотношение аммиака и аммония, при одном и том же значении pH.
При более высокой температуре содержание аммиака в воде будет больше. А так как большинство обитателей аквариума выходцы из теплых тропических вод и соответственно температура воды для их содержания лежит в диапазоне от 24 до 30°C, то аммиак может стать ощутимой проблемой.

Второй этап азотного цикла получил название нитрификация, это процесс биологического окисления аммиака и ионов аммония сначала до нитритов NO2, а затем и до нитратов NO3.
Эти процессы протекают в аэробной среде (т.е. богатой кислородом) под действием бактерий-нитрификаторов, присутствующих в аквариуме. Основная роль процесса нитрификации состоит в переводе сильно токсичных соединений азота (аммиак, нитрит) в малотоксичные соединения (нитраты).

Нитраты — тоже вредны для гидробионтов, однако их действие гораздо слабее, чем у аммиака и нитритов.
Нитраты – это конечный продукт процесса нитрификации, так как далее они уже не расщепляются, а лишь накапливаются в воде, негативно воздействуя на рыб.
Уменьшить концентрацию нитратов в аквариуме можно посредством замены части старой воды на свежую.
Важную роль в поглощении нитратов играет водная растительность.

В отличие от нитратов, нитриты ядовиты даже в малых дозах. Их предельная концентрация не должна превышать 0.1 мг/л. Так как даже кратковременное пребывание в такой воде способно вызвать поражение некоторых внутренних органов рыб.

Процесс нитрификации

Как происходит процесс нитрификации?
Главную роль в процессе нитрификации играют аэробные бактерии, присутствующие как в пресноводных, так и в морских аквариумах. Обычно это представители родов Nitrosomonas и Nitrobacter.
Первая группа бактерий окисляет аммоний до нитритов, а вторая преобразует нитриты в нитраты. Бактерии живут благодаря энергии получаемой в результате этих процессов.

В обоих случаях требуется большое количество кислорода, особенно при окислении аммония. Если бактерии-нитрификаторы получают меньшее количество кислорода, чем им необходимо, то процесс нитрификации происходит менее продуктивно. Так по данным, представленным М.Сандером («Техническое оснащение аквариума». 2002), при содержании кислорода в воде 2 мг/л происходит только 40% от максимально возможной нитрификации. В то время как при 4 мг/л достигается уже 86%.

В фильтровальном наполнителе всегда присутствуют как аэробные, так и анаэробные бактерии. При достаточном количестве кислорода активность аэробных бактерий возрастает, с одновременной деактивизацией анаэробных.
И наоборот, при уменьшении содержания кислорода возрастает количество анаэробных бактерий.

Вода основной поставщик кислорода, она всегда протекает по пути наименьшего сопротивления. В заиленном фильтре, с явными не проходимыми зонами, начинают развиваться нежелательные анаэробные процессы.
Поэтому так важно своевременно и правильно очищать фильтр.

Для того, чтобы процесс нитрификации протекал с максимальной эффективностью необходимо создать в аквариуме кислородный режим при котором концентрация растворенного кислорода, была бы не менее 6 мг/л.

На процесс нитрификации может оказывать влияние еще ряд параметров:

Температура
Наиболее благоприятная для развития нитрифицирующих бактерий находится в диапазоне от 20 до 30°С, причем предпочтительнее более теплая вода.
При этом нужно помнить, что в теплой воде кислород растворяется хуже чем в холодной. Так, при температуре 30°С, максимальное количество растворенного в воде кислорода составляет около 7,4 мг/л.

Активная реакция
С наибольшей интенсивностью нитрификация протекает в среде с pH от 7,5 до 8,5.
По данным С.Спотта («Содержание рыб в замкнутых системах», 1983), оптимальное значение pH для окисления аммония составляет 7,8, а для окисления нитритов — 7,1. В воде, имеющей pH ниже 7,5, интенсивность окисления аммония падает: так, при рН=6,6 нитрификация составляет лишь 85% от оптимума.

Влияние медикаментов
В связи с тем, что лечение рыб часто проводится в общем аквариуме. Вносимые в воду аквариума лекарственные препараты воздействуют не только на возбудителей болезней, но и на полезные микроорганизмы.
В отдельных случаях это приводит к полной блокировке процесса нитрификации.
В публикациях приводятся разные данные, но фактически все сходятся на том, что нитрификация прекращается при применении таких препаратов как: метиленовая синь, эритромицин, перманганат калия, сульфаниламид и пр.

Соленость воды
Бактерии участвующие в процессе нитрификации достаточно устойчивы к колебаниям солености воды. На все же в пресной воде нитрификация протекает активнее.

Органическая «нагрузка» на воду
Каждый биофильтр, в зависимости от конструктивных особенностей, качества фильтрующих наполнителей,
применительно к различным внешним условиям (температура воды, pH и т.д.) будет обладать определенным очистительным потенциалом.

Если органическая нагрузка на фильтр превышает его возможности, то возникает реальная угроза всплеска концентрации аммония и нитритов. С другой стороны, при низком содержании органики, полезные бактерии могут остаться без пищи. В результате чего их популяция деградирует и на ее восстановление (например, при увеличении количества рыб в аквариуме) потребуется некоторое время, в течение которого также могут возрастать значения растворенного в воде аммония и нитритов.

В давно функционирующем сбалансированном аквариуме — активность бактерий, населяющих фильтр, уравновешена с количеством поступающей в воду органики. В такой системе процессы минерализации и нитрификации обычно протекают одновременно, и содержание аммония в воде не бывает выше 0.01 мг/л, а что касается нитритов, то улавливаются только их следы, которые являются следствием неконтролируемой денитрификации.

Зато в только что обустроенном аквариуме (или в аквариуме с тщательно промытым фильтром). Аммоний и нитриты могут стать вполне реальной и большой проблемой.
Поэтому запуск аквариума всегда требует от аквариумиста особого внимания.
В новом аквариуме всегда имеют место последовательно пиковые значения — сначала аммония, а затем нитритов. И только после появления достаточно высоких значений нитратов можно сделать вывод, что нитрификация работает эффективно.

Как правило на максимальную мощность биофильтр выходит через 2 месяца. Этот срок можно сократить используя в новом биофильтре наполнителя из давно действующего фильтра или путем внесения в аквариум специальной культуры бактерий, которую можно приобрести в специализированном магазине.

Другие материалы по теме:

Что такое уф-стерилизатор?
Обитающие в аквариумной воде микроорганизмы, в том числе и патогенные, представляющие опасность для живущих в нем рыб, разлагая органику, активно размножаются.
Живые камни
Итак, аквариум приобретен, заполнен морской водой, а все физические и химические параметры в норме. Но не смотря на это, он еще биологически мёртв и ...
Что такое обратный осмос?
Обратный осмос – это метод обработки воды, при котором она под давлением проходит через специальную мембрану, расположенную внутри установки обратного осмоса. Мембрана сконструирована так, ...
Что такое кальциевый реактор?
Кальциевый реактор служит для насыщения воды, в морском аквариуме, ионами кальция и бикарбоната. Так как наполнитель реактора содержит оба этих вещества, он высвобождает их ...
Аквариумные растения — Посадка
Декорирование пресноводного аквариума не мыслимо без растений. Сегодня торговой сетью предлагается широкий ассортимент растений для культивирования в домашнем аквариуме. Наконец растения куплены. Что делать ...

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *