УФ-стерилизаторы. Применение в аквакультуре.
УФ-стерилизаторы работают следующим образом: вода из аквариума, под давлением насоса, проходит через фильтр и поступает в стерилизатор, который обычно размещается за пределами аквариума — в тумбе, на полке или в другом месте. Внутри стерилизатора вода облучается ультрафиолетовой лампой, а затем, выходя с противоположной стороны, возвращается в аквариум. Этот процесс повторяется непрерывно.
УФ-стерилизатор — это устройство, которое очищает воду от бактерий, грибов, вирусов, водорослей и других микроорганизмов. Многие из них опасны для здоровья и жизни обитателей водоемов. Прибор обрабатывает воду жестким ультрафиолетовым излучением с длиной волны 250 нм. Это помогает контролировать количество возбудителей болезней аквариумных и прудовых рыб.
После механической и биологической фильтрации УФ-стерилизатор становится вторым по важности оборудованием. Он значительно улучшает качество воды в аквариуме.
Внутри корпуса классических корпусных проточных бактерицидных ламп находятся две трубы: внутренняя из кварцевого стекла и внешняя из ПВХ. Они герметично соединены между собой с торцов с помощью резины и специальных герметиков. К внешней трубе с противоположных сторон вблизи торцов впаяны два штуцера, которые выходят за пределы декоративного защитного кожуха. К ним подключаются шланги для забора и подачи воды. Бактерицидная лампа расположена внутри колбы из кварцевого стекла, через которую беспрепятственно проходят её лучи. Эти лучи уничтожают все живое в воде, проходящей между внутренней и внешней колбами. Качество обработки зависит от грамотного проектирования прибора. Существуют и другие конструкции УФ-стерилизаторов, например, без кварцевого кожуха. Однако для аквариумных и прудовых целей такие модели в промышленном исполнении практически не используются.
Эффективность УФ-стерилизатора в уничтожении микроорганизмов измеряется в мкВт*с/см². Эта величина называется летальной дозой. Летальные дозы для разных типов организмов сильно различаются. Например, большинство бактерий погибают при дозе 4000-20 000 мкВт*с/см², водорослям требуется 20 000-40 000 мкВт*с/см², а грибам — 45 000-50 000 мкВт*с/см². Многие вирусы уничтожаются при дозе не более 10 000 мкВт*с/см², но есть и такие вирусы, которым требуется значительно больше. Например, вирусу табачной мозаики нужна доза 440 000 мкВт*с/см².
Сложнее обстоят дела со спорами бактерий: для их уничтожения требуется от 30 000 до 3 500 000 мкВт*с/см². Ещё труднее ситуация с простейшими. Амебам достаточно дозы 50 000-100 000 мкВт*с/см², а для уничтожения бродяжек ихтиофтириуса требуется 400 000 мкВт*с/см², криптокарионов — около 800 000 мкВт*с/см².
На практике для расчётов обычно используют усреднённые значения, которые несколько занижены. Для бактерий и вирусов это 12 000 мкВт*с/см², для водорослей — 25 000 мкВт*с/см², а для одноклеточных животных и грибов — 60 000 мкВт*с/см².
Производительность фильтра и помпы, прокачивающей воду через него, — это разные параметры. Например, в аквариуме на 100 литров используется помпа, которая прокачивает 100 литров воды в час. Но весь ли объем воды пройдет через фильтр за это время? Нет, не весь. Из-за неравномерного течения, перемешивания слоев и застоя в углах аквариума некоторые частицы воды и микроорганизмы пройдут через фильтр несколько раз, а некоторые — ни разу даже за три часа.
Увеличение мощности помпы уменьшает время облучения. Существует сложная теоретическая формула для расчета времени, за которое через фильтр пройдет 99 или 99,9% всего объема воды. Однако на практике удобнее использовать упрощенное соотношение:
Эти расчеты помогают обеспечить более точное понимание работы фильтра и помпы в аквариуме.
T = 3 * Va / F
- T — время в часах,
- Va — объем аквариума,
- F — производительность насоса в литрах в час.
Три ключевых параметра стерилизатора влияют на дозировку ультрафиолета, которую он обеспечивает.
Мощность. Чем выше мощность, тем сильнее воздействие ультрафиолета и эффективнее работа прибора.
Размер рабочего зазора, то есть толщина обрабатываемого слоя воды, также важен. Вода быстро поглощает ультрафиолет, и в слое толщиной 40–60 мм происходит полное поглощение лучей. Однако это не гарантирует качественной обработки, так как облучение получает только ближайший к лампе слой воды. Чтобы обработать весь объем, воду приходится прогонять через стерилизатор многократно в течение часа. Уменьшение рабочего зазора значительно повышает эффективность.
Производительность стерилизатора также играет роль. Чем выше ток воды, тем меньше времени она находится под воздействием ультрафиолета, что снижает дозу и ожидаемый эффект. Для качественного обеззараживания воды желательно, чтобы вся вода в аквариуме проходила обработку несколько раз в сутки или даже в час. Это связано с тем, что бактериям требуется около 12 часов для деления. Основываясь на мощности УФ-лампы, ее длине и толщине рабочего слоя воды, можно рассчитать оптимальную производительность насоса для аквариума любого объема.
Еще один важный критерий — время, в течение которого вода находится в зоне облучения. Чем длиннее УФ-лампа, тем больше воды проходит через зону облучения, что повышает эффективность обработки. Для точного расчета этого параметра существует сложный математический аппарат, который приводить здесь не имеет смысла. Проще воспользоваться рекомендациями производителей.
Приведу пару примеров . УФ-лампа мощностью 15 ватт и облучатель со средним рабочим зазором, работая с помпой производительностью 100 литров в час, обеспечат экспозицию 60 000 мкВт*с/см² в аквариуме объемом 300 литров дважды в сутки. Это можно считать оптимальным режимом для дезинфекции аквариума от бактерий, грибков, вирусов, водорослей и простейших. Тот же прибор с насосом производительностью 250 литров в час за сутки дважды создаст дозу 30 000 мкВт*с/см² в аквариуме объемом 650 литров.
Основная задача в аквариуме — уничтожение свободно плавающих бактерий и одноклеточных водорослей. Поэтому рекомендации производителей обычно соответствуют значениям из приведённого выше примера. Однако для полной и абсолютной уверенности в уничтожении всей микрофлоры и фауны, даже при использовании более мощных помп (от 1000 литров в час), важно применять стерилизаторы с рабочим зазором не более 4-5 мм. При этом длина прохождения потока через такие облучатели должна быть не менее 40 см.
Все расчеты касаются промышленных изделий с зазорами от 8 до 50 мм. Они работают по одной схеме: летальная доза достигается за счет многократного прохождения воды через прибор. Важно помнить, что за одно прохождение в воде остаются патогенные микроорганизмы.
В нашей стране специалисты разработали новую схему УФ-обработки воды. Практика показала, что маленький зазор (не более 4 мм) и длинный путь прохождения воды через стерилизаторы дают высокие летальные дозы при однократной обработке. За один проход через УФ-стерилизатор вода полностью очищается от всего живого.
Для крупных хозяйств несколько таких приборов объединяются в батареи (коллекторы-облучатели) в зависимости от потребностей. Эти системы уникальны и позволяют решать множество ихтиопатологических проблем.
Владельцы традиционных аквариумов с небольшим количеством рыб среднего и мелкого размера, особенно если там есть живые растения, могут не заметить явных визуальных изменений от использования УФ-стерилизатора. Однако качество воды заметно улучшится. Это особенно важно, если у вас хорошая биофильтрация, поддерживающая баланс в аквариуме.
А вот для тех, кто содержит крупных рыб в плотных посадках, УФ-стерилизатор станет настоящим спасением. Он поможет поддерживать чистоту воды и здоровье питомцев.
В зоомагазинах, рыборазводных хозяйствах и карантинных базах, где плотность посадки рыбы высока, особенно важно обеспечить качественную биофильтрацию. Если биофильтрация неидеальна, рыба подвергается стрессу и ослабевает, что увеличивает риск заболеваний. В таких условиях УФ-стерилизация становится необходимой.
УФ-стерилизатор, работая в паре с системой фильтрации, уменьшает количество факторов, негативно влияющих на иммунную систему рыбы. В зоомагазинах, как правило, отсутствует мощная биофильтрация, а биомасса рыбы значительна. Это создаёт опасность нарушения биологического равновесия и возникновения бактериального сепсиса из-за малейших ошибок аквариумиста.
Например, если перекормить рыбу, а производительность биофильтра низкая, в воде резко возрастает количество свободной органики — остатков несъеденного корма и продуктов обмена веществ. Свободно плавающие бактерии, в том числе патогенные, начинают разлагать органику в воде и активно размножаться. Через час-другой количество патогенных бактерий достигает критической точки, и иммунная система рыбы уже не может защитить организм от их воздействия и стремительно размножающихся простейших.
Бактериями питаются простейшие микроорганизмы, многие из которых являются паразитами рыб. Начинается цепная реакция, и сопротивляемость организма к патогенной флоре и фауне падает. Рыба начинает болеть, часто сразу несколькими видами заболеваний. Если вовремя не разобраться в ситуации и не принять меры, может начаться мор.
УФ-стерилизация воды невероятно полезна. Если правильно подобрать и настроить прибор, он защитит рыб от патогенных микроорганизмов, которые размножаются в воде. Это важно, потому что даже при ошибках в кормлении, уходе за фильтрами, чистке грунта и декораций риск заболеваний снизится.
Для владельцев магазинов и рыборазводен это особенно выгодно. УФ-стерилизация позволяет увеличить плотность посадки рыб и улучшить качество их жизни.
Меры безопасности:
Никогда не включайте УФ-лампу без защитного кожуха. Это опасно!
УФ-излучение может вызвать ожог роговицы, слепоту и тяжелые ожоги кожи даже при коротком воздействии.
При использовании лекарств в аквариуме отключайте УФ-стерилизатор.
Лекарства — это сложные органические вещества. В органической химии ультрафиолетовое излучение часто используют для запуска химических реакций. Любой химик скажет, что под воздействием жесткого УФ-излучения многие органические соединения меняются.
Никто не исследовал, как ультрафиолетовое излучение влияет на соединения, применяемые для лечения рыб. Возможно, некоторые из продуктов распада окажутся ядовитыми для водных организмов.
Не рекомендуется использовать УФ-стерилизацию при добавлении удобрений для аквариумных растений. Ультрафиолет может превратить микроэлементы, содержащиеся в удобрениях, в форму, опасную для рыб.
Андреев Р.С. Гидробиолог.