Регистрация
Имя: Пароль:
Забыл пороль

Шубравый О.И. Применение озона в морской аквариумистике

Опубликовано: 06.09.2018

О.И. Шубравый ( ГУК «Московский зоопарк»)

Применение озона в аквариумистике, особенно в морской, всегда вызывает много противоречивых отзывов и результатов.

Во-первых, что такое озон? Это трехатомный кислород. Обычно его получают за счет электрического, так называемого тихого, разряда в воздушной среде. Второй способ - ультрафиолетовое облучение воздуха, которое также вызывает образование озона. Кроме того, существуют экзотические способы получения озона - это высокочастотные стриммерные разряды прямо в воде, однако такая методика недоступна аквариумистам-любителям.

Типы генераторов озона

Сначала обсудим менее распространенный способ получения озона при помощи ультрафиолета. К сожалению, все лампы, которые мы можем сейчас найти в России, имеют специальную защиту по стеклу на излучение, которое генерирует озон, а именно на диапазон 250 нанометров. Бактерицидные лампы имеют длину волны примерно 280 нм, и то стекло, которое в них применяется, является светофильтром для длины волны, генерирующей озон. Поэтому, хотя частично озон и генерируется обычными бактерицидными лампами, но КПД этого процесса очень низок.

Самый распространенный способ - барьерный разряд. Между двумя электродами, один из которых изолирован диэлектриком, подается высокое напряжение переменного тока (как правило, 50 Гц), и в разрядном промежутке по воздуху начинается так называемый тихий разряд. Большинство (примерно 99%) коммерческих озонаторов работают на этом принципе. Самые современные из них имеют более высокочастотный генератор, что позволяет увеличить КПД. Впрочем, для аквариумистов-любителей КПД в этом случае не имеет серьезного значения.

Существует еще один способ, вернее еще одна разновидность разрядников. Это так называемые разрядники поверхностного разряда. Такой разрядник представляет собой пластину керамики, полностью металлизированную с одной стороны. А с другой стороны на нее нанесена решетка электродов. Между ними подается напряжение с очень высокой частотой, и сверху возникает так называемый поверхностный разряд – «подушка» синего цвета, которая генерирует озон. Озонаторы такого типа выпускаются в Японии, а в настоящее время их выпускает и фирма, руководителем которой я являюсь. Мы выпускаем их для собственных нужд, а также по спецзаказам, в том числе предназначенных для аквариумистов-любителей - небольших габаритов и производительностью примерно полграмма озона в час.

Требования к воздуху, подающемуся в озонатор

Итак, у большинства коммерческих озонаторов, которые можно приобрести, генератор озона, как правило, представляет собой стеклянную трубку с металлическим или металлизированным электродом, расположенным снаружи, и металлическим электродом, расположенным внутри. Покупая такой озонатор (как правило, они имеют частоту 50 Гц), необходимо убедиться, что его разрядник можно мыть изнутри.

Озон получают из воздуха или кислорода. Причем, как правило, это осушенные воздух и кислород. Какая нужна степень осушки? Для воздуха необходимая степень осушки составляет примерно 60 градусов от точки росы. Это очень сухой воздух. Если же мы будем подавать в разрядный промежуток воздух или кислород, не отвечающие этим требованиям, то получим синтез азотных соединений в тихом разряде. Взаимодействуя с влагой воздуха, эти соединения образуют азотную или азотистую кислоту, которые каплями оседают внутри разрядника. Так как они являются ингибиторами синтеза озона, то озонатор через какое-то время просто перестает генерировать озон. В этом случае для того, чтобы удалить капельки кислоты, приходится разбирать прибор и тщательно промывать его соляной кислотой, ацетоном или спиртом, затем тщательно просушивать и только после этого вновь запускать.

Кроме того, при работе озонатора на влажном воздухе производимые им соединения азота будут сдуваться в аквариумную воду и, соединяясь с ней, приводить к образованию нитратов и нитритов. Это отрицательно сказывается при содержании кораллов, несмотря, на то, что эти соединения будут производиться в небольших количествах, так что «живые камни» и биофильтры легко с ними справятся.

Однако самой большой проблемой является то, что при работе на влажном воздухе разрядник очень быстро выходит из строя.

Соответственно, в том случае, если вы собираетесь применять озонатор, работающий на барьерном или поверхностном разряде, необходимо сразу иметь в виду, что вам понадобится и осушенный воздух.

Осушка обычно осуществляется патроном с силикагелем или цеолитом, который необходимо регулярно регенерировать. К нему могут быть приложены индикаторы осушки – это, как правило, тот же силикагель, который в сухом воздухе окрашен синим ярким цветом, а при попадании влажного воздуха мгновенно желтеет. То есть в коммерческих озонаторах, как правило, на выходе из осушительного патрона ставится индикатор с несколькими кусочками цветного силикагеля, по цвету которых сразу можно сказать, какова степень осушки воздуха и достаточна ли она для нормальной работы озонатора.

В домашних условиях и силикагель, и цеолит регенерируются или в СВЧ-печке или просто путем прокаливания в духовке, при температуре 100-150ºС. После чего наполнитель опять засыпается в патрон (только быстро, чтобы он опять не напитался влагой), и тот снова готов к работе.

Подача озона в аквариум

Конечно, ставить подающий озон распылитель непосредственно в аквариум ни в коем случае нельзя. Потому что озон является токсичным газом. По токсичности и по окислительной способности он располагается где-то между фтором и хлором. Его неправильное использование легко приводит к гибели аквариумных рыб, хотя человеку отравиться озоном с летальным исходом очень сложно (в отличие от фтора и хлора).

Поэтому озонирование, как правило, происходит в отдельной емкости. Это может быть специальная колонка, где барбатируется прокачиваемая через нее вода, или флотатор, в который можно вводить небольшие контролируемые количества озона. Флотатор дает очень хорошее смешивание озона с водой вне зависимости от того, на каком принципе основана его работа – барботаж, Вентури или инжектор.

Обычно я изготавливаю флотаторы сам (или, если это коммерческий флотатор, я его, как правило, переделываю), герметично закрывая узел, через который идет выход пены и воздуха, для того, чтобы неотработанный озон (та его часть, которая не прореагировала и не растворилась в воде полностью, в соответствии с равновесными концентрациями) не попадала в воздух помещения. Часть содержащего озон воздуха из этого узла вновь забирается на инжектор, а часть (именно небольшая часть - столько, сколько поступает из озонатора) пропускается через поглотитель озона.

В противном случае, если воздух из озонреактора просто выбрасывать в атмосферу, при достаточно высокой производительности озонатора, нельзя будет находиться в помещении, где он работает. Озон обладает очень резким запахом. Кроме того, он вызовет порчу всех резинотехнических изделий, находящихся в зоне его действия. В том числе - очень быстрое разрушение проводов изоляторов (например, может выйти из строя телевизор и другая бытовая техника). Поэтому то небольшое количество воздуха, которое будет выходить из флотатора (основное количество будет циркулировать по кругу), надо пропускать через активированный уголь, являющийся прекрасным поглотителем озона и способный предотвратить его негативное воздействие.

Кроме того, воду, прошедшую через озоно-контактную колонку тоже нежелательно сразу подавать в аквариум, особенно в морской. В пресноводный аквариум можно, но с существенными оговорками, хотя это может вызвать определенные проблемы, а в морской - нельзя категорически. Дело в том, что озон является мощным окислителем. Он разрушает циклические углеводороды. В том числе может разрушить даже бензольное кольцо, однако при этом остаются продукты озонолиза. Некоторые из них могут быть очень токсичны, являясь свободными радикалами. Именно они приносят наибольший вред при озонировании.

Вредные воздействия озона на воду аквариума

Когда мы начинаем знакомиться с отзывами по практике применения озона, то сталкиваемся с широким диапазоном мнений - от «у меня озон был, и все было хорошо», до «а у меня был и все пожег». Это разнообразие результатов его использования связано с химизмом воды. Неизвестно, какие именно вещества содержались в воде и что за продукты озонолиза появились в результате обработки воды озоном.

Какой вред может принести озон в морском аквариуме (по убывающей):

удалит из воды йод (его окислит и выведет из воды полностью); удалит из воды марганец; переведет железо из двухвалентной в трехвалентную форму, сделав его недоступным для гидробионтов (т.е., по сути дела, тоже удалит из воды); самое главное - озон вступает во взаимодействие с бромом.

Взаимодействие с бромом – самая серьезная проблема из возникающих при озонировании морской воды в аквариуме. Вступая в реакцию с соединениями брома, озон приводит к образованию так называемых гипобромидов, являющихся химическим аналогом гипохлоридов. Это мощная, абсолютно дезинфицирующая субстанция, применяющаяся для дезинфекции и протравливания.

При хлорировании обычно применяется гипохлорид. Здесь получается гипобромид. По своей сущности он такой же активный, как и гипохлорид. Но если гипохлорид при соприкосновении с органикой полностью разлагается и выводится из воды, то продукты распада гипобромида, возвращаясь в зону контакта с озоном, восстанавливаются опять до гипобромида и возвращаются в оборот. То есть, присутствие брома в морской воде ведет все время к прессингу гипобромида, который вызывает поражение жабр, слизистых оболочек и так далее.

Тем не менее, можно достигать хороших результатов при озонировании, применяя следующие методы борьбы с его отрицательными сторонами.

На Западе в некоторых небольших океанариумах при содержании акул используют достаточно дорогостоящую технологию, исключая бром из состава искусственной морской воды. Это позволяет активно использовать озонирование, достигая хорошего качества очистки воды, очень красивого цвета воды (голубого или можно сказать фиолетового) и некоторых других положительных моментов.

Кроме того, при озонировании применяют активированный уголь. То есть та вода, которая прошла через флотатор и озонировалась, обязательно должна быть пропущена через контактор с активированным углем. Уголь задержит продукты озонолиза, в том числе и гипобромиды. Кроме того, растворенный в воде озон будет постоянно регенерировать уголь. Срок службы активированного угля при фильтрации озонированной воды существенно увеличивается по сравнению с другими способами его использования при очистке аквариумной воды. Это происходит потому, что озон очищает его поры, которые в обычном случае быстро зарастают органикой и т. п. Если мы пропускаем воду через активированный уголь, то можем озонировать воду без каких-либо проблем для морского аквариума.

Положительные стороны озонирования воды в морском аквариуме

Во-первых, происходит стерилизация воды – за счет контакта озона с оболочками бактерий и других факторов.

Во-вторых, резко улучшается выход пены во флотаторе, поскольку озон является коагулянтом, стимулирующим пенообразование, и вывод органических веществ не только за счет их окисления, но и за счет того, что они, в этом случае, лучше выводятся с пеной.

В-третьих, озон разлагает гуминовые кислоты, окрашивающие воду, хотя, конечно, с проблемой окрашивания воды органическими кислотами чаще встречаются не морские, а пресноводные аквариумисты.

В-четвертых, озон напрямую переводит мочевину, аммиак и нитриты в нитраты сразу, минуя обычные цепочки биологического окисления токсичных азотных соединений.

Правильное дозирование озона

Итак, сколько же надо озонировать? Как понять, сколько надо подать озона, чтобы не навредить аквариуму.

Есть такой прибор, который называется ORP-метр, который измеряет в милливольтах окислительно-восстановительный потенциал (он же - редокс-потенциал). Там применяется достаточно простой электрод, это просто кусочек платины, погруженный в воду, и электрод сравнения. Если мы высокоомным прибором станем измерять напряжение между электродом сравнения и кусочком платины, то полученный результат будет зависеть от качества воды. Чем вода чище, чем меньше в ней веществ, способных окислиться, тем будет выше окислительно-восстановительный потенциал.

Исследования показывают, что при окислительно-восстановительном потенциале около 400 мВ вода является практически стерильной. Причиной этого является отсутствие субстрата, на котором бактерии могли бы как-нибудь существовать. 400 мВ - это верхний предел, который надо учитывать при озонировании воды.

То есть, если мы возьмем прибор, который измеряет окислительно-восстановительный потенциал, и, получив сигнал от него, будем включать и выключать озонатор, ориентируясь на значение 400 мВ, то получим ту дозу озона, которая нам необходима.

Однако следует учесть, что даже в том случае, когда мы пропускаем воду после озонирования через активированный уголь, она будет на выходе иметь окислительно-восстановительный потенциал, равный 700-800, а иногда даже 1200 мВ. То есть эта вода будет весьма агрессивной. Несмотря на то, что после прохождения через активированный уголь в ней не будет содержаться ни продуктов озонолиза, ни гипобромидов, ни самого озона, все равно такая вода может быть смертельна для рыб, оказавшихся в зоне ее подачи в аквариум.

Для чего я на это обращаю внимание. Если взять излишне мощный озонатор, то на выходе можно получить окислительно-восстановительный потенциал порядка 900-800 мВ, хотя в аквариуме в целом он будет держаться на уровне около 400 мВ. При этом рыба, попавшая под струю обработанной озоном воды, может погибнуть. Соответственно, необходимо применять озонаторы не слишком высокой производительности и избегать высокой концентрации озона. Обычно производительность озонатора должна быть такой, чтобы обеспечивать подачу примерно 50-150 мг озона в час на тонну аквариумной воды. Все зависит от нагрузок, от того, как работает флотатор, от того, имеется ли в аквариуме фильтр-денитрофикатор и т. д.

Если поддерживать в аквариуме значение окислительно-восстановительного потенциала на уровне 400 мВ, то решается целый ряд проблем, обычных для морского аквариума.

Во-первых, в стерильной воде рыбы не поражаются заразными заболеваниями.

Во-вторых, в условиях высокого окислительно-восстановительного потенциала значительно лучше себя чувствуют рыбы и кораллы, рыбы меньше подвергаются стрессу и так далее.

По отношению к беспозвоночным. Наиболее чувствительны к озону все-таки рыбы. В отличие от рыб кораллы, актинии, ракообразные и прочие беспозвоночные, как правило, легко выдерживают высокие значения окислительно-восстановительного потенциала (порядка 800-900 мВ), а также наличие в воде продуктов озонолиза, за исключением гипобромидов.

Управление подачей озона

В продаже имеется довольно большой выбор измерителей окислительно-восстановительного потенциала (ORP-метров). Часто они скомбинированы с pH-метром.

Лучше всего использовать модели, позволяющие автоматически включать или выключать озонатор, в зависимости от значения окислительно-восстановительного потенциала.

В какой точке лучше измерять окислительно-восстановительный потенциал? Лучше всего установить измеряющий электрод на входе во флотатор. То есть окислительно-восстановительный потенциал воды перед тем, как она поступит во флотатор, не должен превышать 400 мВ. Кроме того, необходимо несколько раз измерить потенциал воды, подаваемой в аквариум, после обработки ее озоном. И, если возможно, отрегулировать производительность озонатора таким образом, чтобы ее окислительно-восстановительный потенциал не превышал 700-750 мВ, поскольку рыбы плохо переносят значения свыше 700 мВ. Таким образом, можно, во-первых, подобрать мощность озонатора, а во-вторых - управлять озонатором.

В продаже имеются подобные приборы, изготавливаемые западными фирмами. Надо сказать, что подобная техника достаточно дорога у всех производителей. Наша компания по заказу производит такие приборы в одном блоке вместе с озонаторами, работающими по принципу барьерного разряда. Пожалуй, мы единственные, кто поступает подобным образом, поскольку в этом случае приходится решать проблему подавления помех на высокочувствительный усилитель измерителя окислительно-восстановительного потенциала, возникающих при работе генератора озона.

Применение озона в пресноводном аквариуме

Подходы к применению озона в пресноводном аквариуме те же, что и в морском. Однако в связи с тем, что соединения брома в пресной воде, как правило, отсутствуют, в этом случае не возникает проблем, связанных с образованием гипобромидов.

Целесообразность применения озонирования для любительских морских аквариумов

Озонирование воды нецелесообразно, если она в нормально спроектированном коралловом аквариуме (мини-рифе) имеет окислительно-восстановительный потенциал, примерно равный 400 мВ, даже без применения озона. С другой стороны, в морском аквариуме, заселенном преимущественно рыбами, которые выделяют большое количество органических веществ, применение озона, на мой взгляд, необходимо.

назад к оглавлению >>

rss