Фильтрация в аквариумах

В современной аквариумистике фильтры являются одним из важнейших средств жизнеобеспечения. Аквариум — замкнутое биологическое пространство, в котором происходит постоянное накопление органических остатков: рыбы производят выделения, которые загрязняют воду; плюс несъеденный корм, помертвевшие части растений и т.д. В природных водоемах концентрация отходов в воде достаточно стабильна, поскольку часть их перерабатывается в минеральные вещества и ассимилируется растениями, а другая часть выносится вместе с водными потоками. В аквариуме плотность посадки рыб существенно превышает природную, поэтому продукты обмена и их неорганические производные могут оказывать негативное воздействие на его обитателей.

Основными способами удаления из аквариума излишков минеральных и органических остатков и налаживания в нем приемлемых условий жизни рыб является фильтрация, чистка, подмены воды и применение сорбирующей химии.

Наряду с навыками обращения с фильтрующими системами, помпами, сифонами и абсорбентами аквариумист должен обладать также определенным объемом теоретических знаний. Неотъемлемой частью современной аквариумной науки является так называемый «азотный цикл». Если вы откроете старые книжки, то не найдете там ни слова ни о биофильтрах, ни об азотном цикле. Первого тогда просто не существовало, второе же протекало само собою, о чем аквариумисты «старой школы» лишь смутно догадывались говоря об неком «биологическом равновесии», которое наступает само собой через несколько недель после запуска. То, как правило, были густо заросшие аквариумы с нейтральной или подкисленной водой, населенные «харацинкой» или «живородкой», где живые растения достаточно энергично поглощали ядовитые аммонийные соединения, а если те и присутствовали в незначительных остаточных дозах, то преимущественно в виде относительно безопасных ионов аммония NH4+. Более того, в «голландские аквариумы», с большим количеством растений и малым числом рыб, нитраты вносились искусственно!

Увлечение цихлидами, захватившее аквариумистику начиная с 1970-х годов, потребовало от аквариумистов намного более углубленных знаний в области биофильтрации. Хотя до того этот сегмент был уже в значительной мере освоен морскими аквариумистами. Именно они первыми столкнулись с проблемой ядовитых нитрогенов и стали разрабатывать соответствующие системы водоочистки. Вслед за «моряками» и цихлидоводами на эту проблему обратили и другие аквариумисты, а производство аквариумных фильтров превратилось в целую отрасль аквариумной индустрии.

В настоящем материале обобщены и систематизированы личный практический опыт и информация, почерпнутая в различных источниках. Их список приведен в конце. Хочу поблагодарить всех, чьи публикации и высказывания на аквафорумах помогли мне в составлении этого материала.

Часть первая:
азотный цикл, нитрификация, токсичность азотных соединений, виды фильтрации, нитрифицирующие бактерии, «опрокидывание» биофильтра, «бактериальная муть», немного истории, денитрификация и денитрифицирующие бактерии

Азотный цикл, нитрификация

Не съеденный корм и выделенные с экскрементами не потребленные рыбой белки — это основные поставщики органических соединений в воде, в которой начинается цикл биологических превращений, осуществляемых различными микроорганизмами. На первом этапе этого цикла сложные азотсодержащие органические соединения утилизируются до простых неорганических — так называемая минерализация. Азот — один из основных элементов, необходимых для животных и растений. Он входит в животные и растительные белки. В результате разложения экскрементов рыб, остатков корма и растений, погибших организмов образуется аммиак NH3 (ammonia). Аммиак обладает способностью взаимодействовать с ионами водорода H+, находящимися в воде, или с молекулами воды, образуя ионы аммония NH4+ (ammonium):

NH3 + H+ = NH4+

NH3 + H2O = NH4+ + ОН-

Далее в результате окисления NH3 и ионы NH4+ преобразуется в нитрит-ионы (с буквой «и») NO3-.

2NH3 + 3O2 = 2NO2- + 2H+ + 2H2O,

либо 2NH4+ + 3O2 = 2NO2- + 4H+ + 2H2O,

а затем в нитрат-ионы (с буквой «а») NO3-.

2NO2- + O2 = 2NO3-.

Процессы окисления аммиака и ионов аммония до нитрит-ионов, а затем до нитрат-ионов называются нитрификацией. Эти процессы протекают в аэробной (т.е. богатой кислородом) среде под действием бактерий-нитрификаторов, существующих в аквариуме. Практический смысл нитрификации заключается в переводе соединений азота из очень токсичных форм (аммиак, нитрит) в малотоксичную (нитрат). Нитраты — тоже вредны, однако не настолько, как предыдущие соединения азота. Но на этом цикл азота не прекращается. Существует и обратный — восстановительный процесс, называемый денитрификацией, который мы, в большинстве своем, на настоящий момент не используем. Потому в аквариумной практике азотный цикл чаще всего рассматривается в только в аспекте нитрификации. В этом аспекте современная аквариумистика фактически построена на принципе «пролонгированной протоки», т.е. нитрат выводится из аквариума посредством замены загрязненной воды на свежую. Также существенную роль играют живые растения, поглощающие нитраты. В цихлидом аквариуме, где растительности мало или она вовсе отсутствует, биологическое равновесие биосистемы и здоровье рыб во многом зависит от технического оснащения и регулярности обслуживания. Хорошая аэрация и фильтрация является обязательным условием нормального функционирования такой системы, а поддержание концентрации нитратов на безопасном уровне осуществляется посредством интенсивных вливаний свежей воды. Несмотря на существование ряда альтернативных решений (включая биологические методы денитрификации, о которых будет рассказано в третьей части статьи), ведра и шланги являются неотъемлемым аквариумным инвентарем.

Токсичность азотных соединений

Сам по себе газообразный азот, молекулы которого состоят из двух атомов N2, химически и биологически инертен и практически безвреден. А вот азотные соединения, накапливающиеся в аквариуме, способны нанести вред его обитателям. Схематически изменение концентраций соединений азота в аквариуме в процессе нитрификации и изображено на графике.

Изменение концентраций соединений азота в аквариуме

Согласно «Перечню рыбохозяйственных нормативов предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасного уровня воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение» (М.: Изд. ВНИРО, 1999), ПДК азотных соединений для рыб:
аммиак — 0,05 мг/л;
аммоний — 0,5 мг/л;
нитрит — 0,08 мг/л (значение нитритно-азотной концентрации);
нитрат — 40 мг/л.

Хотя практика показывает, что аквариумные рыбы кратковременно способны переносить значительно более высокие дозы нитрогенов, эти значения не следует превышать.

Аммиак является сильно токсичным соединением. Он легко попадает в кровь и внутренние органы рыбы, накапливается там и потом выводится очень долго, вплоть до недель, т.е. рыба единожды отравившаяся аммиаком может через какое-то время погибнуть, причем без всяких внешних признаков. Отравления аммиаком также делает рыб подверженными стрессу и ослабляет их сопротивляемость болезням. Летальный уровень неионизированного аммиака составляет примерно 0,2–0,5 мг/л для различных видов рыб. Ионы аммония тоже токсичны, но в меньшей степени. Токсичность аммиака уменьшается в соленой воде. Соотношение концентраций NH3 и NH4+ в воде также зависит от ее кислотности и температуры: в кислой и холодной воде аммиак практически отсутствует, в щелочной и теплой среде его концентрация возрастает. Поэтому в аквариумной литературе советуют подкислять воду для предотвращения отравления рыб. Понижение pH действительно приводит к снижению токсичности аммиака, однако при этом активность нитрифицирующих бактерий, перерабатывающих аммиак падает. А при pH ниже 5, их жизнедеятельность практически прекращается.

Проблема усугубляется тем, что имеющиеся в нашем распоряжение тесты показывают общую концентрацию аммонийных соединений, не отделяя аммиак от аммония. Их процентное соотношение можно определить, используя специальные таблицы, исходя из показателей pH и температуры воды. Но лучше всего устроить фильтрацию так, чтобы тест показывал нулевое значение.

Существующее однако мнение, что при значениях рН=7 и менее риск вероятность аммиачного отравления является практически нулевым. В подтверждение чего указывается, что в «доцихлидную» эпоху, когда аквариумисты содержали преимущественно тропических «кисловодных» рыб, случаи отравлений аммиаком были очень редки, и эта проблема возникла только с наступлением «моды» на африканских цихлид, требующих щелочной воды. На мой взгляд, это неверная аргументация, т.к она не принимает во внимание тот существенный момент, что в прежние времена все аквариумы, в т.ч. выростные, в обязательном порядке содержали растения, которые и выполняли роль естественного биофильтра и аэратора, причем довольно успешно. Тем более, как выше указано, ионы аммония тоже не безвредны и при накапливании могут вызвать длительное отравление.

Отдельной проблемой является наличие аммонийных соединений (далее по тексту мы будем называть их обобщенно «аммиак») в водопроводной воде — в период осенних дождей и весеннего паводка концентрация может достигать 0,5–1 мг/л. Более детально это рассмотрено в статье «Проблема подменной воды. Хлор. Аммиак». Причем здесь аммиак опасен даже не столько своей абсолютной концентрацией, сколько резким скачком его содержания в аквариуме при обильной подмене воды.

Нитрит также ядовит. Длительное пребывание рыб в воде с нитритно-азотной концентрацией более 0,1 мг/л (или общей нитритно-ионовой концентрацией более 0,33 мг/л) нежелательно, летальными могут оказаться дозы от 1 мг/л.

Примечание: существуют две измерительные шкалы содержания нитрита: общей нитритно-ионовой концентрации (NO2-), т.е. содержание азота и кислорода; и нитритно-азотной концентрации (NO2–N), т.е. содержание только азота в нитрит-ионе. Коэффициент соотношения этих показателей равен 3,3, то есть, зная одно значение, можно вычислить другое. В книгах обычно указывается показатель нитритно-азотной концентрации, а вот в аквариумных тестах — как правило общей нитритно-ионовой.

Хочу еще раз подчеркнуть — в нормально функционирующем аквариуме содержание аммиака и нитрита должно быть нулевым.

Нитраты — значительно менее токсичны, чем аммиак и нитриты. Безопасной для большинства видов рыб считается концентрация ионов NO3- до 50 мг/л. Хотя известны случаи аквариумов с содержанием нитрата до 400 мг/л (!!!), что ни в коем случае не должно рассматриваться как рекомендация к действию. В тоже время, существуют виды цихлид, например, у дикарей Uaru fernandezyepezi самочувствие ухудшается уже при концентрации 10-20 мг/л. Однако даже если мы не видим очевидных признаков отравления или ухудшения самочувствия, рыба внешне здорова и нерестится, в долговременном аспекте нитраты являются одной из главных причин гексамитоза и др. заболеваний у проблемных видов и возрастных рыб и оказывают воздействие даже более вредное, чем неправильное кормление, хотя негативный их эффект проявляется не сразу. Даже в относительно небольших и формально «безопасных» концентрациях нитраты незаметно, но верно укорачивают срок жизни нашим питомцам. Также есть основания предположить наличие токсичного «кумулятивного эффекта» при сочетании с нитратов с нитритным или аммонийным фоном (при недостаточной биофильтрации). Поэтому и для сравнительно неприхотливых видов, лучше установить такой режим подмен воды, чтобы концентрация NO3- была минимальной. Следует также избегать резких изменений концентрации нитратов не только в большую сторону, но и в меньшую, в частности, при пересадке рыб в другую емкость или при больших подменах воды.

Примечание: Наиболее велики концентрации нитратов в так называемой «старой» воде. В прежние времена аквариумистика строилась на принципе, что «старая» вода более всего подходит для аквариума и обладает лечащим действием. Современное цихлидоводство практикует регулярные подмены воды или протоку. Однако не перевелись еще те, кто воду либо вообще не подменивает, либо делает это очень редко. И что более всего непостижимо, рыба у них даже живет, хотя казалось бы при таких концентрациях NO3- должна была давно отправиться в мир иной, предварительно переболев всеми известными болезнями. Естественно, безнаказанно такое проходит только в отношении самых неприхотливых видов цихлид: астронотусов, некоторых цихлазом, хемихромисов, зебр и т.п. Тем не менее это приводит к мысли, что «лечебные свойства старой воды» действительно существуют. Одно из возможных объяснений заключается в том, что нитраты отрицательно влияют не только на рыб, но и подавляют патогенные организмы. И если рыбы худо-бедно как-то адоптируются к токсичной среде, хотя конечно долголетия это им не прибавляет, то бактерии и паразиты в ней гибнут. Выше мы отметили, что негативное воздействие нитрата в аквариуме чаще всего проявляется не как явное отравление, а в виде увеличения заболеваемости. И с этой точки зрения вполне возможно, что концентрации NO3- в пределах 70–150 мг/л, образующиеся из-за недостаточно частых и(или) больших подмен воды, являются даже более опасными (чтобы снизить иммунитет рыб — уже достаточно, чтобы подавить болезнетворные организмы — нет), чем когда без подмен воды нитраты зашкаливают далеко за 200 мг/л. Изложенное не может являться практическим руководством, но позволяет более широко обозреть рассматриваемую проблему.

Симптомы отравления рыб азотными соединениями достаточно хорошо описаны в литературе. В частности, об этом можно прочесть в статье «Состав аквариумной воды: основные проблемы», размещенной на веб-сайте vitawater.ru. Оттуда же можно узнать, как с помощью специальных препаратов, как фирменных, так и «народных» (соль, марганцовка, метиленовая синь) улучшить самочувствие рыбок. Однако если изначально сделать все по уму: оснастить аквариум хорошим фильтрационным оборудованием и обеспечить должный режим обслуживания, т.е. устранить причину «заболевания», не будет нужды бороться с его симптомами.

Виды фильтрации

Основное назначение аквариумных фильтров — очистка воды, удаление из нее нежелательных составляющих (органических и минеральных частиц, молекул, ионов, микроорганизмов). Фильтрацию можно разделить на три основных вида:

— механическая;
— биологическая;
— химическая.

Механическая фильтрация — улавливание взвешенных в воде частиц. При механической фильтрации поток воды проходит через какой-либо мелкопористый материал, на котором задерживаются сравнительно крупные частички грязи и аквариумного мусора. В качестве фильтрующего субстрата обычно применяются синтетические губки и мочалки, специальный поролон, синтепон и т.д.

Теоретически, эффективность очистки возрастает при уменьшении размера частиц фильтрующего материала или диаметра проходных каналов. Однако это уменьшение возможно лишь до определенных пределов, поскольку при этом начинает возрастать сопротивление потоку жидкости и снижается производительность фильтра. Считается, что лучше применять фильтрующие элементы с различной величиной проходных каналов. Вода, последовательно минуя слои со все уменьшающимися каналами, будет равномерно очищаться во всем объеме фильтра. Во внешних и в некоторых видах внутренних фильтров используется многослойный фильтрующий элемент (керамические кольца — крупнопористые и мелкопористые губки — синтепон). При работе механического фильтра в нем происходит накопление отфильтрованного материала, поэтому необходимо регулярно проводить промывку фильтрующего элемента.

К механической фильтрации можно и отнести и регулярную чистку дна сифоном (сифонка грунта) при подменах воды.

Биологическая фильтрация — многостадийный, многоступенчатый процесс, осуществляемый аммонифицирующими и нитрифицирующими, по разложению органики и преобразованию сильнотоксичных аммиака, аммония и нитрита в малотоксичный нитрат (а при полном цикле — в газообразные азот). Этот процесс может протекать естественным образом непосредственно в аквариуме, но для получения хорошего результата требует специального устройства — биофильтра.

Биологическая и механическая фильтрация тесно между собой связаны. Во-первых, потому, что один и тот же фильтр может выполнять роль и механического, и биологического. Во-вторых, тем, что задача очистки аквариума от органических нечистот решается одновременно как в биологически, посредством нитрификации, так и механически, т.е непосредственно удалением грязи из аквариума. И таким образом сильная механическая фильтрация ослабляет нагрузку, ложащуюся на биофильтр, и наоборот.

Химическая фильтрация, под которой в аквариумной практике понимают прежде всего сорбцию, является специфичным видом. С помощью химических фильтров из аквариумной (или вновь заливаемой) воды удаляются вредные органические и неорганические вещества, а также могут изменяться параметры воды и вноситься в нее полезные вещества. В зависимости от характера сорбции различают адсорбенты — тела, поглощающие вещество на своей (обычно сильно развитой) поверхности, и химические поглотители, которые связывают поглощаемое вещество, вступая с ним в химическое взаимодействие. Отдельную группу составляют ионообменные сорбенты, поглощающие из растворов ионы одного типа с выделением в раствор эквивалентного количества ионов другого типа. Химическая фильтрация наиболее распространена и популярна с помощью активированного угля в качестве адсорбента. Применяется и ряд других химических наполнителей. Это минералы из группы цеолитов, синтетические ионообменные смолы, а также торф. Цеолиты и ионообменные смолы поглощают аммиак, нитраты, фосфаты и др. и вместо них выделяют безвредные ионы натрия, хлора, сульфата и т.д. Торф слегка подкисляет воду и вносит в нее различные биологически активные вещества. К химической фильтрации можно отнести и пеноотделительные колонки, которые удаляют органические молекулы из воды прежде, чем они будут разложены с выделением аммиака. Озонаторы тоже в какой-то степени выполняют химическую фильтрацию путем окисления органики.

Кроме фильтрации, в аквариумной практике применяется также стерилизация воды как метод ее очистки. Способами стерилизации являются озонирование и ультрафиолетовое облучение.

Нитрифицирующие бактерии

Процесс нитрификации — это процесс окисления, основную роль в котором, естественно, играет кислород. Однако этот процесс происходил бы намного медленнее, не будь в аквариуме множества микроорганизмов, принимающих в нем участие. Эти микроорганизмы известны также под собирательным названием «активный ил».

Предварительную работу делают минерализаторы, превращающие органику в аммиак. Такой способностью обладают многие микроскопические водные обитатели. Поэтому, в принципе, набор видов может быть свой для каждого конкретного аквариума. В частности, это бактерии Achromobacter, Micrococcus, Flavobacterium, Paracoccus и др. Их колонии образуются стадийно. Одни виды вытесняют другие. Помутнение воды в недавно запущенном аквариуме (т.н. «бактериальная муть») является как раз проявлением взрывообразного размножения одних микроорганизмов, чаще — инфузорий, с постепенной заменой их другими и/или падением размера популяции.

Каждая из стадий азотного цикла осуществляется своими бактериями. Аммиак-окисляющие бактерии Nitrosococcus и Nitrosomonas осуществляют процесс NH3 (NH4+) => NO2-, а нитрит-окисляющие Nitraspira и Nitrobacter — процесс NO2- => NO3-.

Процесс заселения аквариума полезными бактериями происходит постепенно. Для успешной работы им требуется определенные условия: пища (аммиак и нитриты), кислород, приемлемая гидрохимия, температура и субстрат, где они будут селиться. Согласно исследованиям оптимальные условия для развития бактерий Nitraspira spp.: концентрация нитритов 0,35 mM, pH 7,6–8,0, температура 39°C. Последнее, естественно, это не означает необходимости разогревать аквариум до столь экстремальной температуры, для большинства аквариумных рыб она является смертельной. Нитрификаторы будут замечательно работать и при 22–28°С. Следует также помнить, что при повышенных значениях температуры и pH возрастает процентное содержание неионизированного аммиака.

Основным местом жительства (субстратом) для аммонифицирующих и нитрифицирующих бактерий являются фильтры, особенно внешние, с внушительным объемом и большой площадью поверхности различных наполнителей. Конечно, эти бактерии живут и в толще воды, но там их значительно меньше. В принципе, в качестве субстрата подходит любая поверхность, но она должна иметь достаточно большую площадь. Голых стенок аквариума для создания работоспособной популяции недостаточно. В аквариумах, лишенных биологического фильтра, в роли субстрата, выступает грунт, однако в нем ощущается дефицит другого жизненно важного компонента нитрификации — кислорода. Поэтому проточный биофильтр является оптимальным для заселения нитрификаторами. См. также статью «Биостартеры».

Хотя нитрифицирующие бактерии присутствуют повсюду, даже в хлорированной водопроводной воде и в воздухе (отдельные клетки или микроколонии), в свежезапущенном аквариуме их катастрофически мало. Размножаются бактерии быстро — удвоение популяции происходит за 12–32 часа. Однако, согласно исследованиям аквариумов и биофильтров, для налаживания нитрификации требуется от 12 до 22 дней.

Вначале в аквариуме нет нитритов, только аммиак и аммоний, и нарождаются одни аммиак-окисляющие бактерии. По мере появления нитритов в действие включаются нитрит-окисляющие бактерии. Причем есть основания считать, что колония нитрит-окисляющих бактерий прихотливее, рост ее более медленный, и ей может быть причинен больший урон, чем первой колонии при том же воздействии. Например, известно, что Nitraspira могут подавляться даже избытками аммиака. А если учесть, что пищу для их поставляет первая колония, то неудивительно почему задержка в переработке нитритов в новом аквариуме может быть долгой. А потом наоборот исчерпывается аммиак, и аммиак-окисляющие бактерии начинают голодать и сокращать популяцию, зато теперь много пищи для нитрит-окисляющих бактерий… Таким образом, получаются два взаимосвязанных, но разбалансированных цикла со своими пиками и спадами, и задача биофильтрации состоит в том, чтобы эти циклы синхронизировать и развить, и добившись баланса обеих групп бактерий, гибко реагировать на любые изменения аквариумной биохимии.

«Опрокидывание» биофильтра

При неблагоприятных условиях, например, отсутствие питания или достаточного количества кислорода, бактерии переходят в т.н. инактивное состояние («спячка»), когда минимальный энергетический обмен поддерживается для обеспечения основных функций клетки. При возобновлении подходящих условий бактерия «просыпается». Но если инактивный период длится слишком долго, наступает смерть и распад бактериальной клетки.

Особенно критичны для колоний нитрифицирующих бактерий в биофильтре длительные отключения электричества и сильное загрязнение субстрата с образованием в нем застойных анаэробных зон. Причем опасно не столько само прекращение процесса нитрификации, сколько то, что на их месте поселяются другие, гетеротрофные бактерии, и в анаэробной (безкислородной) среде начинается противоположный процесс — денитрификация. И при этом велика вероятность, что он пойдет по «неправильным» сценариям — с образованием таких таких ядовитых соединений, как сероводород (H2S) и метан (CH4), или остановится на стадии восстановления нитрата в нитрит. И хорошо, если обойдется просто временным помутнением воды, но может обернуться и массовым замором рыбы. Падение производительности (напора воды) фильтра, как правило, свидетельствует о загрязнении субстрата. Если напор упал ниже 30–40% от максимального, фильтр следует промыть и перезапустить заново, иначе это может привести к его биологическому «опрокидыванию». Не следует также отключать фильтр на продолжительное время. Сильно загрязненный фильтр может представлять опасность для обитателей аквариума уже через 2–3 часа простоя; менее загрязненные могут сравнительно легко пережить без притока свежей воды нескольких часов или даже суток. Кроме степени загрязненности фильтра это зависит от многих факторов, в т.ч. объема аквариума (в больших аквариумах биохимия гораздо более стабильна) и плотности посадки рыб. Но лучше лишний раз этим не рисковать.

«Бактериальная муть»

Под этим термином обычно понимается помутнение или побеление воды, нередко сопровождающееся затхлым запахом. Данное явление характерно для аквариумов с неразвитой или нарушенной биофильтрацией, либо случается от переизбытка органики (при перекорме или при перенаселении). Также может быть вызвано большим вливанием свежей воды или использованием «аквахимии». Еще один «верный» способ получить сильное помутнение воды — налить в аквариум некоторую дозу спирта или водки (но об этом чуть позже). «Бактериальная» или, как ее еще называют «инфузорная» муть является проявлением бурного размножения в аквариумной воде одноклеточных организмов, в большинстве своем гетеротрофных, и их конкуренции между собой. Эти процессы Самвел Купалян метко назвал «междоусобными войнами» микроорганизмов. Сама по себе «бактериальная муть» не опасна для рыб, хотя косвенно является признаком неблагоприятной обстановки в аквариуме и внешне представляет собой малоэстетичное зрелище. Но прямой зависимости между мутностью воды и содержанием вредных веществ в аквариуме нет. Растворенные в воде токсичные соединения азота, возникающие в результате отсутствия или нарушения биофильтрации, незаметны для глаза. Возможна ситуация, когда вода помутнела, а тесты на аммиак и нитрит показывают нулевую или очень низкую концентрацию этих веществ. Но может быть и наоборот: вода в аквариуме кристально прозрачная, а нитриты зашкаливают.

В заново запускаемом аквариуме вода может сильно помутнеть на второй-третий день (хрестоматийный, но вовсе не обязательный случай). Если система правильно оборудована и обслуживается, то через несколько дней «бактериальная муть» исчезает сама собой. Когда помутнение возникает в зрелом аквариуме, оно проходит после устранения причины его возникновения. И первое, что я рекомендую сделать, если обнаружилось, что вода «ни с того ни с сего» помутнела — это усилить аэрацию. В качестве радикального способа устранения бактериальной мути нередко советуют УФ-стерелизатор. При прохождении через ультрафиолетовое излучение создающие муть микроорганизмы гибнут, и вода становится прозрачной. Однако следует понимать, что таким образом не устраняется первопричина возникновения мути.
Немного истории

Если вы откроете старые книжки, то прочтете там много интересного и правильного о таких химических показателях воды как PH, электропроводимость и жесткость, а также хитроумных способах их измерения, однако не найдете ни слова ни о биофильтрах, ни об азотном цикле. Первого тогда просто не существовало, второе же характеризовалось неким абстрактным понятием «биологическое равновесие», которое наступает само собой через несколько недель после запуска аквариума. Видовой состав рыб — в основном, «живородка» и «харацинка» — и наличие в аквариумах большого числа живых растений в значительной мере компенсировали эти пробелы в теоретических знаниях и технической оснащенности. Думаю, что серьезное отставание нашей страны в области цихлидоводства было в известной мере обусловлено именно этими «особенностями национальной аквариумистики». Ведь содержание цихлид предъявляет к фильтрации повышенные требования. В более поздних публикациях наших авторитетных аквариумистов необходимость аквариумных фильтров признается. «Современная аквариумистика отвечает на этот вопрос положительно»,— декларирует Игорь Иванович Ванюшин в опубликованной в 1999 г. в журнале «Миллион Друзей» статье «Нужна ли в аквариуме фильтрация?» Тогда же в литературе появилось множество руководств по изготовлению самодельных внутренних фильтров из пластиковой бутылки и т.п. «Невозможно себе представить, сколько существует конструкций фильтров,— пишет Игорь Иванович,— более того, почти каждый аквариумист вносит свой вклад, изменяя виденное или создавая что-то оригинальное, свое, в ту пору когда всерьез заинтересуется фильтрацией воды».

Одновременно пришло понимание необходимости регулярных подмен воды с целью устранения из нее нитратов и других вредных веществ. То было удивительное время прозрения, когда аквариумистам открылись причины необъяснимых смертей и заболеваний их питомцев. Первые отечественные биофильтры появились еще в 1980-х годах, причем подчас обладали весьма замысловатыми конструкциями. Недостатками самодельных внешних фильтров, которые в значительной мере сводили на нет их достоинства, были громоздкость и ненадежность. Поэтому отношение к внешним фильтрам, даже несмотря на появление в продаже эргономичных и надежных импортных канистровых фильтров, по-прежнему было настороженным. Мнение И.И. Ванюшина (статья «Покупаем Аквариумы» в журнале «Миллион Друзей» №1.2000) на этот счет достаточно показательно: «Не вникая в детали, все фильтры можно разделить на наружные и внутренние. Какой лучше — судите сами, если свою главную задачу по очистке от мусора и вредных примесей они выполняют примерно одинаково… Наружный фильтр почти не ограничивает собой внутреннего пространства аквариума. Внутри проходят только две трубки — для откачивающей и нагнетающей магистралей, все остальное — снаружи. Этим, пожалуй, и ограничиваются его достоинства». Серьезным противопоказанием против брендовых канистр была их высокая стоимость, а китайские сильно уступали им по качеству. Поэтому многие аквариумисты-любители отдавали предпочтение широко распространившимся у нас в стране в конце 1990-х годов стаканным внутренним фильтрам, сочетающим в себе стильный дизайн и доступную цену, при этом явно преувеличивая их возможности в отношении биофильтрации, а в профессиональной аквариумистике получили распространение встроенные биофильтры. Еще одной альтернативой и своеобразным этапом становления биофильтрационной техники в России был так называемый эрлифт, состоящий из большой губки, подъемной трубы и аэратора. Этот вид фильтра и сейчас успешно используется в выростных аквариумах.

Рассказ Евгения Цигельницкого: «Никогда не забуду свой первый фильтр — разбирающуюся пополам, щелястую коробочку в полстакана из розово-белого «под мрамор» пластика (из такого делали самые дешевые мыльницы) на сизой, скверно пахнущей присоске, жиденько заполненную какими-то нитками, через неделю ставшими совершенно похожими на сопли. К нему сверху через поганенький резиновый переходник крепился простейший эрлифт из пары стеклянных трубок — потолще и потоньше. А набитые в фильтр нитки «сообразительные мы» (с отцом) заменили на мочалку для посуды. Помню и тот фильтр, и мое детское изумление от того, сколько эта маленькая, убогая штуковина за неделю собирала всякой грязи в моем скромном, чистеньком на взгляд трехведерном аквариуме (полностью нагружая собой целый трескучий компрессор). Продвинутые люди тогда пользовали эрлифты из братской ГДР, мне тоже такой привез после долгого нытья дед аж из Ленинграда. И я стал продвинутым – с нереальной, убойной ГДРовской губкой в трехведернике и переехавшей в ведерный («школьный») малечник мраморной «мыльницей». Целых два фильтра было — во как! Кстати, эта губка у меня трудилась–служила–кочевала по аквариумам почти пятнадцать лет. До сих пор жалею, что она куда-то делась… То есть — воду в аквариумах люди фильтровали еще при советской власти, но большинство фильтрующих – не делало из этого культа, и никоим образом не заботилось происходящими при этом биохимическими событиями… Грязь собрал — и ладно…»

Денитрификация и денитрифицирующие бактерии

Процесс восстановления нитратов до газообразных оксидов и молекулярного азота называется денитрификацией. Это вторая часть азотного цикла. В пресноводной аквариумистике этот процесс используется крайне редко, но тем не менее несомненно заслуживает рассмотрения. В отличие от нитрификации, где важнейшую роль играет растворенный в воде кислород, процессы денитрификации происходят в среде, лишенной кислорода, или, говоря научным языком, анаэробной. Денитрификация определена как превращение нитрата в азот — безвредный газ, который уходит пузырьками наружу. Между начальным продуктом (нитратом) и конечным продуктом (газообразным азотом) существуют три промежуточных продукта: в порядке их возникновения, это нитрит (NO2), окись азота (NO) и закись азота (N2O). То есть денитрификация (как и нитрификация) — это процесс многоступенчатый, и его промежуточные продукты, и в частности нитрит, токсичны. Если денитрификация происходит не до конца, качество воды становится для рыб много хуже, чем до этого процесса. Существуют и еще два других процесса, которые могут происходить в аквариуме. Это диссимилятивное и ассимилятивное поглощение нитрата. Оба они опасны, т.к. производят аммоний. Фактически это полная противоположность нитрификации — нитрат редуцируется в нитрит, который затем редуцируется в гидроксиламин (NH2OH) и затем в аммоний.

За все эти превращения ответственны бактерии. Важное различие между нитрификацией и денитрификацией заключается в видах бактерий, которые участвуют в этих процессах. Нитрификация производится так называемыми автотрофными бактериями. Это означает, что они получают углерод, необходимый для роста, из неорганических веществ, в частности, из углекислого газа. Денитрифицирующие бактерии (Bacillus, Denitrobacillas, Micrococcus, Pseudomonas и др.) являются гетеротрофными, то есть получают углерод из органических источников, как сахароза, глюкоза, спирты, органические кислоты, аминокислоты и др. (существует, впрочем, особый вид фильтра-денитратора, в котором для переработки нитрата в азот используется серные бактерии — автотрофы, см. 3-ю часть статьи). Суть полезного действия бактерий-денитрифаторов в том, что в условиях анаэробной, т.е. крайне бедной кислородом среды, они извлекают необходимый для дыхания кислород из нитрата, при этом редуцируя его. Денитрифицирующие бактерии – это анаэробные бактерии. Хотя, если быть совсем корректным, есть бактерии, которые являются факультативными анаэробами и в зависимости от содержания в среде кислорода способны черпать его как из вне, так и извлекать из нитратов (поэтому, кстати, считается, что приспособление денитрифицирующих бактерий к анаэробным условиям — вторичного происхождения). Но в целом, как об этом пишет Мартин Сандер, «можно исходить из того, что кислород препятствует денитрификации».

Таким образом, для успешного протекания процесса денитрификации нужно соблюдение трех условий: наличие в аквариуме нитратов, бедная кислородом среда и наличие органических углеродосодержащих веществ. Углерод используется бактериями как основное питательное средство, в то время как потребность в кислороде удовлетворяется за счет нитрата. Четвертое условие, о котором позже будет рассказано, — это достаточно низкий окислительно-востановительный (или как его обычно называют, редокс) потенциал.

Реакцию денитрификации в классическом ее виде можно выразить уравнениями:

первая ступень 3NO3- + CH3OH = 3NO2- + CO2 + 2H2O и

вторая ступень 2NO2- + CH3OH = N2 + CO2 + H2O + 2OH-.

Как видно из уравнений, нитраты при этом не сразу трансформируются в газообразный азот, а прежде образуются токсичные нитриты. И лишь на второй ступени азот удаляется из цикла путем образования газообразного азота. Добиться, чтобы эти процессы происходили контролируемо, — непростая задача. Во всяком случае, это гораздо сложнее, чем наладить биологическое преобразование аммиака в нитрат. Кроме того, с денитрификацией связано немало заблуждений, в том числе исходящих от аквариумистистов, использующих эти технологии на практике. Процесс денитрификации не всегда происходит безмятежно. Наряду с полезным действием по удалению нитратов, в ходе денитрификационных процессов могут образовываться другие вещества, чрезвычайно вредные — метан (СН4) и сероводород (H2S), поскольку наряду денитрифицирующими бактериями в анаэробные процессы подключаются и другие виды микроорганизмов, в частности метанобразующие археи и сульфатвосстанавливающие бактерии, тоже анаэробы. В частности, такое происходит, при недостатке нитратов, либо очень низком редокс-потенциале. Тогда анаэробная микрофлора начинает удовлетворять потребность в кислороде за счет других кислородосодержащих химических соединений — с выделением сероводорода и метана, оба газа токсичны. Метанобразующие бактерии могут синтезировать метан, используя в качестве энергии реакции окисления углекислого газа (СО2). В природных водоемах метан является одним из конечных продуктов разложения органических веществ в донной анаэробной зоне и образуется узкоспециализированной группой строгих анаэробов — метанобразующих архей. Сульфатвосстанавливающие бактерии забирают кислород из сульфатов (SO42-). В этом процессе, который называется десульфуризация, возникает сероводород, который известен запахом тухлых яиц. Также выше упомянуты биопроцессы диссимилятивного и ассимилятивного восстановления нитратов до гидроксиламина (NH2OH) и затем аммония. Способностью к этому обладают различные бактерии, а также некоторые актиномицеты и грибы. Понятно, что всеми этими процессами, которые также происходят в природе, трудно управлять в аквариуме, стимулируя лишь полезные и препятствуя вредным процессам.

Теперь несколько слов об окислительно-восстановительном потенциале — мере способности химического вещества присоединять электроны (восстанавливаться). Его величина определяет равновесие между восстановительными и окислительными реакциями в воде. Другое название — редокс-потенциал (от англ. redox — reduction-oxidation reaction). Этот показатель связан с уровнем загрязненности аквариумной воды органическими веществами, а также с возрастом аквариума. Недавно запущенный аквариум характеризуется, как правило, высокими значениями редокс потенциала, затем, по мере старения аквариума, его редокс-потенциал снижается. Поддерживать редокс-потенциал на определенном уровне можно путем регулярного ухода за аквариумом, чистки грунта, подмены воды и т.д. Высокий положительный редокс-потенциал (в нормальном аквариуме он составляет 200 – 400 mV (минивольт)) указывает на доминирование окислительных реакций над восстановительными. Отрицательный редокс потенциал указывает на отсутствие кислорода в воде, что смертельно для большинства беспозвоночных. А вот для нормального течения процесса денитрификации окислительно-восстановительный потенциал должен быть отрицательным и удерживаться в пределах примерно от -50 до -250 mV. Таким образом, реакция денитрификации не может происходить непосредственно аквариумной воде, а требует специальных анаэробных зон, которые могут образовываться, например, в грунте или фильтре. Если же окислительно-восстановительный потенциал будет выше, чем -50 mV (но меньше нуля), то процесс денитрификации скорее всего остановится на стадии образования нитритов. А если он упадет ниже -300 mV, то бактерии возьмутся за сульфаты.

Следующая проблема — наличие достаточного количества органического углерода, необходимого для этого виды бактерий. Органических веществ, находящихся в аквариуме, не достаточно для поддержки процесса, поэтому требуется вносить их дополнительно. В выше приведенных уравнениях в качестве органического вещества фигурирует метанол, однако на практике метиловый спирт — яд. Концепция классического углеродного нитратредуктора подразумевает использование лактозы. Еще вариант — этиловый спирт или водка. Кстати, несколько лет назад очень популярной была идея запуска денитрификации посредством внесения в аквариум водки. Правда, отваживались на это не многие, но обсуждали активно. На самом деле, как пишет об этом Дитер Брокманн, эта технология не имеет ничего общего с денитрификацией, то есть расщеплением нитратов для дыхания бактерий, а скорее ближе к ассимиляции и производству биомассы. «Алкоголем, в отличие от денитрифицирующих фильтров, мы стимулируем преимущественно аэробных бактерий и только затем анаэробных бактерий, играющих менее важную роль. Под ассимиляцией подразумевается усвоение нитратов и фосфатов, например, водорослями. Последние используют оба вещества для получения азота и фосфора, необходимых для собственного обмена веществ и, соответственно, жизнеобеспечения и роста. Из этого следует вывод, что усиленный рост водорослей влияет на понижение концентрации фосфатов и нитратов в аквариуме. Раньше этот эффект использовали в водорослевых фильтрах для редукции нитратов. Подливая водку в аквариум, мы тем самым поддерживаем ассимиляцию, стимулируя, правда, не водоросли, а бактерии. Мы предоставляем им источник легко перерабатываемой пищи — этанол в водке. За счет наращивания биомассы уровень содержания фосфатов и нитратов в аквариумной воде снижается. Однако практика показала, что денитрификация может протекать только в субстрате, содержащем анаэробные зоны. И о его наличии тоже надо позаботиться».

И еще. Нужно сбалансировать систему так, чтобы промежуточные продукты денитрификации не накапливались. Как выше указывалось, при переработке нитрата сначала производится нитрит, он токсичен и накапливаться в аквариуме не должен. Опасность роста концентрации нитрита — одно из слабых мест денитрифицирующих систем. Ну и чтобы совсем сгустить краски, надо напомнить, что кроме нитратов в аквариуме еще есть фосфаты и наверное еще много разных веществ и соединений, которые нельзя проконтролировать с помощью стандартного набора аквариумных тестов, из-за чего дискусы в зацикленном с помощью денитратора аквариуме вдруг становятся вялыми и отказываются нереститься. Селективным устранением нитратов мы добиваемся только видимости создания системы замкнутого цикла.

Впрочем все это не означает, что денитрификация, в принципе, недоступна или не имеет смысла для аквариумистики. Нитратные фильтры уже много лет успешно используются в морских аквариумах и сейчас начали внедряться для обслуживания в пресноводных. Но более всего хочется надеяться, что денитрификация все еще представляет собой перспективную область для исследований, и последнее слово в этом вопросе еще не сказано.
Фильтры

Условно все фильтры можно разделить на два вида: внутренние, т.е. погружаемые в аквариум, и внешние, расположенные вне его. Существуют следующие основные типы фильтров:

А. Внутренние
— фильтр-головка;
— внутренний закрытый («стаканный»);
— встроенный;
— донный;
— эрлифт.

Б. Внешние
— канистровый;
— навесной («водопад»);
— открытый (самп).

Отдельной разновидностью аквариумных (а точнее сказать «околоаквариумных») фильтров являются фильтры водоподготовки, предназначенные для фильтрации водопроводной воды перед заливкой ее в аквариум. Проблемам подменной воды посвящена отдельная статья.

Основные задачи выполняемые фильтром в аквариуме: биологическая фильтрация, механическая фильтрация, химическая фильтрация, сознание циркуляции воды и аэрация.

Фильтры Eheim 2260 и Eheim 2217 в цихлидном хозяйстве.
Основными характеристиками фильтра, указываемыми в спецификациях является потребляемая мощность (Вт) и производительность помпы (литров в час), а также габариты. Принято считать, что для эффективной биологической фильтрации достаточно производительности (напора воды) в размере полтора–два объема аквариума в час, а вот для хорошей механической фильтрации требуется уже четыре–шесть объемов в час. На самом деле в аспекте механической фильтрации правильнее соотносить производительность не с объемом, а с длиной аквариума. При использовании одной помпы примерно 100–110% от длины аквариума в миллиметрах, а для двух помп, бьющих на встречу друг-другу — 70–90% длины аквариума. Но есть еще одна очень важная характеристика, о которой подчас «забывают» не только пользователи, но и производители фильтров (не указывают ее в спецификациях), а именно об объем фильтрующего материала. Если в качестве наполнителя фильтра используются губки, либо высокопористые субстраты, то для обеспечения хорошей биофильтрации брутто-объем пористого фильтрующего материала (без учета его пористости) должен быть не меньше 1% от объема аквариума, а при применении непористой керамики или «биошаров» — не меньше 2–3%. Качество биофильтрации зависит также и от распределения потоков внутри фильтра, а механической фильтрации — от разумного соотношения производительности и фильтрующего материала (слишком большая или плотная губка может мешать нормальной прокачке фильтра, а избыточный напор воды — смывать полезных бактерий с субстрата).

Примечание: Если подходить к вопросу досконально, то эти 1% и 2–3% являются величинами очень условными, т.к. требуемый размер биосубстрата зависит от большого числа параметров: площади поверхности пористого субстрата, его геометрической формы, загрязняемости, особенностей конструкции самого фильтра, производительности помпы и ее загрязняемости, суммарной массы рыб, их метаболизма, размера и формы аквариума, насыщенности аквариума кислородом, показателя pH и пр. Но в первом приближении это работает.

Конкретный выбор фильтра зависит от многого: от размеров аквариума, бюджета, задач, количества и видового состава рыб. Немалую роль играет удобство обслуживания и внешний вид. Ведь фильтр должен не только хорошо работать, но и нравиться своему владельцу.

Внутренние фильтры

Стандартный принцип работы внутреннего фильтра: поток воды, выбрасываемый помпой, доходит до противоположной стены, отражается от нее и приносит взвешенные частицы к фильтру. Он всасывает их. Поток проходит сквозь фильтрующий материал и, будучи очищенным, выбрасывается через выходное сопло помпы наружу в аквариум. Течение должно быть достаточно сильным, но не слишком сильным, чтобы не было повторного его отражения, на этот раз от самого фильтра, с относом грязи прочь. Поэтому и здесь избыточная производительность помпы может быть во вред.

http://www.american.cichlids.ru/images/articles/lifetech1.jpg
Помпа LifeTech китайского производства. Фото Е. Грановского
Наиболее простым и в тоже время эффективным внутренним фильтрующим устройством является так называемая фильтр-головка. На фото представлен такой фильтр, составленный из помпы Power Head 201, производства Askoll, Италия, и польской мелкопористой губки, — идеально подходит для небольшого выростного аквариума. В более крупных аквариумах применяются более мощные помпы — с производительностью 2000–3000 л/ч и более. При всей непрезентабельности своего внешнего вида фильтр-головки позволяют обеспечивать хорошую механическую и биологическую фильтрацию даже в весьма больших аквариумах, за что заслуженно пользуются популярностью, в особенности у профессиональных аквариумистов. Чаще всего фильтр-головки используются для оборудования выростных и торговых «банок». Нередко их можно увидеть в любительских декоративных аквариумах. Хотя любители больше тяготеют к более презентабельным стаканным внутренним фильтрам, для аквариумов большого объема последние в большинстве своем не подходят.

http://www.american.cichlids.ru/images/articles/Fluval3.jpg
Внутренний фильтр Fluval-3 с воздушным диффузором Hagen. Фото Е. Грановского
Основное неудобство фильтр-головок, на мой взгляд, заключается в том, что при вынимании губки для перемывки вся грязь выплескивается в аквариум. Есть и другие. Конструкция соединения головки и губки делает проблематичной подвеску. Чтобы тяжелая губка не соскакивала, фильтр опирают о дно. Еще один минус — мелкопористые губки польского или отечественного производства, которые обычно применяются в качестве фильтрующего элемента при сильном засорении очень трудно промыть. Губка из голубого крупнопористого материала (немецкого или итальянского производства) более удобна в обслуживании, но она не способна удерживать мелкую взвесь, поэтому ее возможности по механической фильтрации невысоки. Готовыми такие губки не поставляются, их надо нарезать из большего пласта.

Разброс цен на помпы, представленные на нашем рынке, очень большой — от 300 рублей до четырех с лишним тысяч. Качество и срок службы тоже варьируются. В этом сегменте неплохо себя проявила китайская продукция, в частности, помпы LifeTech, хотя они довольно быстро выходят из строя, но в принципе вполне работоспособны, относительно малошумны и стоят недорого. Из новинок китайского производства следует отметить получившую немало положительных отзывов продукцию фирмы Jad Industries Co. Также популярны итальянские головки PowerHead (производитель Askoll, торговая марка Hagen) и MaxiJet (производитель Aquarium Systems), обладающие хорошим соотношением цены и качества. Отличными потребительскими свойствами, в частности, малошумностью, обладают тайваньские помпы AZOO.

Хотя, строго говоря, фильтр-головка является внутренним фильтром, равно как эрлифт, этот термин у нас закрепился прежде всего за внутренними фильтрами закрытого типа, так называемыми «стаканными». Стаканные внутренние фильтры представляют собой более сложную конструкцию, обычно состоящую из помпы, корпуса и фильтрующего материала в нем. Внутренние фильтры, выполненные по классической схеме, имеют в качестве фильтрующего материала полую внутри синтетическую губку цилиндрической или прямоугольной формы, заключенную внутрь так называемого «стакана», т.е. съемного кожуха. У продвинутых моделей корпус состоит из двух (один в другом) «стаканов», либо из двух и более сборных секций. Другой группой внутренних фильтров являются устройства, имеющие в качестве фильтрующего материала одну или несколько цельных пеноподушек прямоугольной формы. Может также наличествовать небольшой отсек для сыпучего наполнителя или синтепона.

Обзор наиболее распространенных моделей стаканных внутренних фильтров можно прочитать здесь. Один из таких фильтров, несколько лет успешно трудившийся в моих аквариумах, а ныне использующийся в качестве угольного фильтра в водоотстойнике, представлен на фото справа. Это Fluval-3 — модель уже давно снятая с производства, но некогда очень популярная у российских аквариумистов.

К сожалению, общими чертами стаканных фильтров являются ограниченная максимальная производительность помпы (в пределах 1200 л/ч) и малый объем фильтрующего материала. В цихлидном аквариуме эти фильтры могут эффективно использоваться только в качестве дополнительных механических фильтров, причем даже в этой роли двухсотлитровый аквариум — для стаканного фильтра, как правило, предел возможностей.

Некоторые модели аквариумов, в частности выпускаемые германской фирмой Juwel, оснащаются встроенными внутренними фильтрами. У Juwel это пластиковый короб без крыши, наглухо приклеенный в углу аквариума силиконом. Внутри короба располагается помпа-головка, синтепон и поролоновые губки различной плотности. Данная конструкция хорошо известна многим аквариумистам если не по собственному опыту, то по популярному иллюстрированному руководству В. Элбакяна «Удаляем встроенный фильтр из аквариума Juwel», хотя сам его автор отзывается о работоспособности ювелевских фильтров положительно. Тем не менее многие пользователи аквариумов Juwel предпочитают сразу же при покупке освобождаться от штатных фильтров, заменяя их на внешний канистровый фильтр. Подобные же, но обычно существенно больших размеров, встроенные фильтры, оборудованные посредством отгораживания части объема аквариума стеклянной перегородкой, за которой размещается помпа и фильтрующие элементы (субстраты), применяются в профессиональной аквариумистике. Такой фильтр обеспечивает хорошую биофильтрацию, однако к его недостаткам следует отнести неудобство обслуживания и то, что он «отъедает» значительный полезный объем аквариума.

http://www.american.cichlids.ru/images/articles/weipro-tc-350.jpg
Внутренний фильтр Weipro TC-3500. Фото Шварца
Что нового?

Одним из направлений в развитии современных внутренних стаканных фильтров является повышение мощности и производительности помп. Если раньше производительность такого устройства составляла 900–1200 л/ч для старшей модели в линейке, то сейчас китайская промышленность предлагает стаканные фильтры с существенно большей производительностью. Это линейки фильтров Weipro TC (производитель Yongcheng aquarium equipment factory) и Atman PF (производитель Chuangxing Electrical Appliances Co), в которых старшие модели Weipro TC-3500 (на фото) имеет мощность 40 Вт и производительность 3000 л/ч, а Atman PF-3500 — мощность 80 Вт и производительность 3500 л/ч. Правда, именитые европейские бренды таких монстров по-прежнему не производят.

Фильтр внешний или внутренний?

Этот вопрос, то и дело возникающий и порождающий споры на интернет-форумах (причем под «внутренним» чаще всего имеется в виду стаканный фильтр), представляется в контексте нашей темы неуместным, ибо в классическом варианте оснащения цихлидного аквариума эти фильтрующие устройства являются не взаимоисключающими, а взаимодополняющими. Первое должно работать на биологию, второе на механику. Вопрос, может ли внешний фильтр хорошо справляться с двумя задачами одновременно, является действительно дискуссионным, здесь единого мнения нет, и многое зависит от конструкции фильтра, плотности посадки рыбы и т.д. Если же нет возможности оснастить аквариум, например, установленный в многоярусной стойке, внешним фильтром, то в качестве профессионального решения могут рассматриваться встроенный фильтр или фильтр-головка, при условии, что соблюдено условие достаточности объема биосубстрата (не менее 1–2% от объема аквариума).

Примечательно, что в США даже в любительской аквариумистике стаканные внутренние фильтры распространены гораздо меньше, чем у нас в стране. Там эта «ниша» занята фильтр-головками и навесными фильтрами типа «водопад».

Другие типы внутренних фильтров

Простейшим внутренним фильтром является эрлифтный фильтр: комрессор-аэратор, подъемная трубка, поролоновая губка, надетая на перфорированную часть трубки, в которую через распылитель подается воздух от компрессора. Эрлифт — устройство, предназначенное для подъема жидкости с некоторой глубины на определенную высоту при помощи сжатого воздуха. Принцип его действия эрлифта основан на разности между удельной массой воды, окружающей подъемную трубу снаружи, и удельной массой водовоздушной смеси, наполняющей трубу. Если в нижнюю часть подъемной трубы, опущенной в воду, вводить воздух под достаточным давлением, то образовавшаяся в трубе воздушная эмульсия (смесь воды и пузырьков воздуха) будет подниматься благодаря разности удельных масс эмульсии в трубе и воды в аквариуме.

В аквариумистике подобного рода устройства применяются давно, а в других областях еще дольше. Вот что написано об этом типе фильтра в статье «Эрлифт – просто и эффективно», опубликованной в журнале «Рыбоводство и Рыболовство» № 3.1981: «Воздушные подъемники жидкости (эрлифты) были изобретены еще в 1846 г. Такого рода аппараты использовались в виде подъемных труб при перемешивании жидкостей в сосудах и в незначительной мере для подъема воды из неглубоких скважин. Теория эрлифта довольно сложна, и получить интересующие параметры простыми расчетами трудно.

http://www.american.cichlids.ru/images/articles/sera_airlift.jpg
Эрлифтные фильтры SERA L300 (слева) и L60
Конструкция эрлифтов схематично может быть представлена в виде вертикальной или слегка наклонной подъемной трубы, которая частично погружена в воду. В нижнем конце погруженной части подъемной трубы размещено газораспределительное устройство (распылитель) для подачи в подъемную трубу предварительно сжатого воздуха. Верхний конец подъемной трубы, называемый устьем излива, соединяется с сепарационным устройством, предназначенным для отделения поднимаемой воды от пузырьков воздуха. Воздух, подаваемый в распылитель, в виде пузырьков входит в подъемную трубу и под давлением выталкивающей силы устремляется к устью излива эрлифта. За счет вязкостных сил (сил сцепления между молекулами воды) какое-то количество воды, окружающей пузырек, увлекается им кверху. В случае, если расход воздуха невелик, вода в подъемной трубе будет только перемешиваться или поднимется на некоторую высоту».

Эрлифтный фильтр — несмотря на свою примитивность, может быть вполне эффективным для аквариума небольшого размера. Обычно такие фильтры, чаще всего самодельные, применяются в выростных аквариумах на раннем этапе подъема малька. Инструкцию по изготовлению эрлифтного фильтра см. здесь. Существуют и заводские варианты. Например, производства SERA — модели L300 и L60 (на иллюстрации). В качестве фильтрующего материала обычно используется мелкопористая губка.

Донный фильтр (фальшдно) собирается из полых внутри решетчатых пластиковых блоков, укладываемых на дно аквариума. Поверх кладется грунт. Таким образом ниже грунта образуется фильтрующая зона. Иногда она заполняется фильтрующими материалами (керамика, губки), но чаще оставляется пустой. Существуют два варианта прохождения через нее воды. Прямоточный донный фильтр (UGF — undergravel filter) подразумевает, что вода просачивается вниз сквозь грунт и отверстия в пластике, и пройдя по фальшдну, откачивается вверх через специальные трубки помпой или эрлифтом. В донном фильтре с обратным током (RUGF — reversed undergravel filtration) поток воды наоборот принудительно закачивается в фальшдно помпой через трубки и «поднимает» грязь из грунта вверх. И то, и другое в цихлидном аквариуме используется довольно редко.

Внешние фильтры

Внешние фильтры также бывают различных видов и конструкций. Это, прежде всего, так называемые канистровые фильтры и фильтры–»водопады».

Канистровый фильтр, устанавливаемый вне аквариума, как правило, в тумбе — отличное средство очистки воды. Его основное предназначение — биофильтрация. Принцип действия следующий: фильтр должен быть расположен ниже уровня воды (иначе он не будет работать), вода по всасывающему шлангу попадает в фильтр, пропускается через различные виды наполнителей и возвращается помпой в аквариум через напорный шланг.

Наибольшей популярностью у аквариумистов пользуются внешние фильтры Eheim Classic, выпускаемые немецкой фирмой Eheim GmbH уже четверть века. Конструктивно Eheim Classic представляет собой прямую трубу, заполненную фильтрующим наполнителем и увенчанную сверху крышкой с помпой. Соединение моторной части с корпусом обеспечиваемся с помощью уплотнительного силиконового кольца и металлических клипсов. Конструкция герметична и легка в сборке-разборке. Подробнее о фильтрах этой модели можно прочесть здесь.

Более продвинутыми моделями Eheim являются серий Professionel, Professionel-2 и Professionel-3. В последние годы ассортимент внешних фильтров значительно расширился. Наряду с продукцией Eheim, появилось множество фильтров эконом-класса. В частности, производимые в Китае под торговыми марками западных фирм фильтры «TetraTec», JBL и «Cascad». Сильно разочаровали канистровые фильтры SERA.

http://www.american.cichlids.ru/images/articles/eheimfilter2080.jpg
Фильтр Eheim 2080 со снятым моторным блоком и префильтром механической очистки (лежит слева). Фото Е. Грановского
Одна из сравнительно новых разработок от Eheim — внешний фильтр EM2080 серии Professionel-3, предназначенный для аквариумов до 1200 л. Фильтрующая часть EM2080 состоит из трех отсеков для наполнителя по 4 л каждый. Кроме того имеется специальный отсек префильтра (синяя губка) емкостью 1,5 л. Производительность фильтра (максимально 1700 л/ч) плавно регулируется ручкой. На сливном канале имеется индикатор степени загрязнения фильтрующего элемента. Младшие модели серии Professionel-3 — EM2071 и EM2073.

В качестве недостатков канистровых фильтров следует назвать, прежде всего, высокую стоимость самого устройства и наполнителей и трудоемкость перемывки. Использование канистровых фильтров ограничивается также необходимостью иметь свободное время в тумбе под или рядом с аквариумом, что, например, не всегда возможно если аквариум находится в стойке.

Канистра работает по следующему циклу. Пока полезные бактерии не заселили субстрат, фильтр работает фактически только как механический. Он постепенно загрязняется, отчего напор воды падает. Но есть и обратный процесс. Грязь является пищей для бактерий. Они расщепляют накапливающиеся здесь органические вещества и перерабатывают в нитрат, т.е. начинается биологическая самоочистка фильтра. Полное заселение субстрата колониями полезных бактерий происходит за 2–4 недели. А далее все зависит от того, какой процесс возьмет вверх — загрязнение или самоочистка. Если первое, то фильтр будет продолжать загрязняться. Не так интенсивно, как первые две недели, но неотвратимо, в особенности, если водозабор не прикрыт префильтром. Когда производительность фильтра упадет ниже 30% от максимальной, его необходимо почистить и перезапустить, иначе может произойти «опрокидывание». Если же самоочистка берет верх, то фильтр наоборот постепенно освобождается от грязи и упавшая до 50-70% от максимальной производительность восстанавливается. Теоретически после этого фильтр должен работать вечно. На практике производительность восстанавливается не полностью, и внутри канистры все равно образуются застойные зоны. Поэтому рекомендуется время от времени ее чистить, даже если напор воды сильный.

Многие аквариумисты придерживаются точки зрения, что поскольку основное предназначение канистрового фильтра — биофильтрация, нет смысла перегружать это устройство выполнением механической фильтрации. Для этого лучше использовать внутренний фильтр, который регулярно перемывать.

Фирма Eheim также выпускает серию так называемых «мокро-сухих фильтров» Wet-Dry. Принцип работы этой системы следующий: циркуляция воды в Wet-Dry не постоянна, периодически фильтр осушается, выкачивает из себя всю воду и взамен подсасывает через специальный патрубок воздух. По замыслу, благоприятный кислородный режим, как и в случае с орошаемыми фильтрами (см. ниже), позволяет поддерживать на влажном субстрате более эффективные колонии нитрифицирующих бактерий. По данным производителя, «поглощение аммиака происходит на 73 процента быстрее, а нитритов — на 68 процентов». На практике, по отзывам коллег их использовавших, фильтры Wet-Dry являются дорогостоящими и капризными устройствами, а большой потребности их устанавливать нет, т.к. обычные эхаймовские «канистры» вполне хорошо справляются, и гораздо надежнее.

По сравнению с канистровыми или, как их еще называют, «выносными», «фильтры-водопады» («навесные») более дешевы и легки в обслуживании. Недостатком их по сравнению с канистровыми является меньший объем фильтрующих элементов. Эти фильтры более пригодны для небольших аквариумов. В нашей стране они гораздо меньшее распространение, чем за рубежом. Я вижу две основные причины. Во-первых, такой фильтр слабо совместим с конструкцией крышек аквариумов «Биодизайн», ставших у нас своеобразным стандартом. Во-вторых, отмечено немало случаев, когда после отключения электроэнергии, что в наших краях, к сожалению, не редкость, «фильтр-водопад» требовал запуска «с толкача».

Что нового?

Новым направлением в развитии конструкции канистровых фильтров стало внедрение в них электроники. У продукции Eheim электронные датчики появились еще в фильтрах EM2036 и 2038. В 2008 г. был начат выпуск линейки Professionel 3 electronic, которая на настоящий момент включает в себя три модели: Eheim 2074, 2076 и 2078, с электронной системой мониторинга работы фильтра и параметров воды. В числе опций заявлены: контроль напора воды с возможностью его коррекции, сочетание двух режимов производительности помпы (с 12-часовом циклом), контроль уровня загрязненности фильтра, проверка наличия попавшего в систему воздуха и автоматический запуска режима его удаления. У младшей модели EM2074 также реализована возможность подключения через USB-порт к компьютеру и взаимодействия с аквариумным ПО.

Нужна ли электроника в фильтре? Многие аквариумисты отвечают на этот вопрос отрицательно, считая что использование электронных устройств только снижает надежность фильтра и ведет к его удорожанию. И в этом мнении есть резон. Впрочем, это касается не только аквариумных фильтров, но и бытовых приборов и устройств вообще. Однако стоять на пути у технического прогресса по-видимому невозможно, особенно если он развивается строго по плану, разработанному маркетологами. Хорошо, что параллельно производится выпуск фильтров серии Professionel 3, тоже современных, но без электроники, с механическим индикатором напора воды, равно как и давно и хорошо зарекомендовавших себя за много лет «ведер» серии Eheim Classic. Поэтому пока выбор остается за аквариумистом.

Еще одним перспективным направлением является переход к модульной конструкции фильтрующих блоков. Фирма Hagen анонсировала новую серию внешних фильтров – Fluval G filters – с оригинальной системой картриджей, позволяющей раздельно заменять префильтр механической очистки и угольный картридж, независимо друг от друга, без выключения фильтра, открывания всей канистры и затрагивания бионаполнителя, а также электронным мониторингом производительности и химических параметров.

http://www.american.cichlids.ru/images/articles/fluval-g-filters.jpg
Внешний фильтр Fluval G со съемными картриджами. Фото Practical Fishkeeping
На настоящий момент серия состоит из двух моделей: G3 (17 Вт, 700 л/ч) и G6 (28 Вт, 1000 л/ч). Клаус Ремюллер, технический эксперт Hagen, рассказал журналу «Practical Fishkeeping»: «Мы рассчитывали сделать продвинутую систему фильтрации, отличающуюся от всего, что есть на рынке. Мы потратили много денег — около 3 миллионов долларов на исследования и разработку и более 100 тысяч евро на исследования рынка в четырех странах и выяснения мнений будущих пользователей. При чистке фильтра не требуется открывать его целиком. Теоретически вы можете заменять химический и механический картриджи на работающем устройстве. Мы рекомендуем его предварительно выключить, но в принципе это возможно. Чистка фильтра занимает не более 2 минут, а замена картриджей всего лишь 20 секунд».
Интегрированная в фильтр электронная система контролирует температуру, напор воды и электропроводность воды с выводом всех параметров на LCD-дисплей. Поскольку считается, что электропроводность воды повышается из-за испарения, либо за счет постепенного растворения элементов грунта и декораций, по мнению специалистов Hagen, можно прогнозировать необходимость подмены воды на основании замера параметров электропроводимости. Пользователь фильтра может самостоятельно выставить минимальные и максимальные уровни, на которые среагирует автоматика, и, соответственно, сработает датчик. Кроме того, система оповещает, что пора заменить наполнители или произвести чистку фильтра, когда напор воды падает ниже критического уровня.

http://www.american.cichlids.ru/images/articles/minikani.jpg
Внешний фильтр Minikani польской фирмы AquaEl
Среди новинок можно также назвать канистровый фильтр Minikani польской фирмы AquaEl, предназначенный для небольших аквариумов и террариумов с водными черепахами. Здесь, в отличие от вышеописанных инноваций, наоборот налицо примитивизация конструкции. Как говорится в релизе, «этот фильтр объединил в себе плюсы внешних и внутренних фильтров». Главное отличие от внешних фильтров классической комплектации заключается в отсутствии моторной части, циркуляция воды осуществляется помпой, расположенной внутри аквариума. Преимуществами Minikani является: легкий запуск (мотор уже находится в воде), бесшумная работа, легкая и точная регулировка мощности потока. Кроме того, Minikani позиционируется как «единственный канистровый фильтр, который можно расположить выше уровня воды».

Открытый фильтр (самп)

Самп — открытый или, как еще говорят, «орошаемый» фильтр. Устройства данного типа распространены в морской аквариумистике и реже встречаются в цихлидных хозяйствах. Среди фильтров других типов самп выделяется прежде всего своими внушительными размерами, которые могут приближаться к размеру обслуживаемого аквариума и даже превосходить его. Корпус такого фильтра, его называют коллектором (английское название — sump), обычно располагается под аквариумом в тумбе-подставке или на нижнем ярусе стеллажа. Коллектор состоит из двух частей, разделенных герметичной не доходящей до верхнего края перегородкой: емкости постоянного уровня, куда поступает вода из аквариума, и емкости переменного уровня, где находится возвратная помпа, откачивающая очищенную воду назад в аквариум. Описание конструкции сампа для морского аквариума можно прочесть здесь.

Конструкция сампа для цихлидного аквариума более проста и не требует использования сложного и дорогостоящего оборудования, входящего в состав морского сампа. Пример сампа, обслуживающего 1200-литровый аквариум с танганьикскими цихлидами, приведен ниже на фотографии. Фильтр разделен на четыре отсека, заполненных различными субстратами.

http://www.american.cichlids.ru/images/articles/sump_4.jpg
Открытый фильтр, обслуживающий 1200-литровый аквариум

Орошаемый фильтр имитирует процессы, происходящие в зоне прибоя, когда волны накатываются на берег и вода смешивается с воздухом, насыщаясь кислородом. На берегу волна, просочившись сквозь слой песка, ослабевает, и вода попадает обратно в водоем. Орошаемый фильтр действует по тем же принципам. Вода в этом фильтре разбрызгивается над фильтрующим материалом, то есть орошает его, и, смешиваясь с воздухом, интенсивно насыщается кислородом. Это приводит к тому, что аэробные процессы происходят эффективно, и аммиак-окисляющие и нитрит-окисляющие бактерии хорошо очищают воду от ядовитых нитрогенов. Преимущество сампов заключается в существенно большей эффективности по поддержанию биологического равновесия в аквариуме. Недостаток заключается в том, что они занимают много места и требуют от аквариумиста большей квалификации и осторожного отношения, чем канистровые. Существуют также конструкции коллекторов, расположенных над аквариумом. Тогда уровень воды в корпусе открытого фильтра остается постоянным и задается системой перелива воды в аквариум. Помпа, закачивающая воду в фильтр, размещается в аквариуме. Почитать можно здесь. Для больших сампов эта схема менее надежна и удобна, хотя и работоспособна, но она успешно применяется для малоразмерных аквариумов, имеющих фильтр, встроенный в крышку (в частности, Aquael и Jebo).

http://www.american.cichlids.ru/images/articles/scat_samp.jpg
Фильтр в дискусоразводне «С.К.А.Т.» Слева: первая секция механического фильтра. Вода из сливной трубки подается на сетку из нержавеющей стали. Справа: колонна кассет с пористым наполнителем – блок биологической очистки. Фото: журнал «Аквариум»

Разновидностью сампа можно считать и открытые водоочистные системы больших аквариальных хозяйств, в которых фильтр механической и биологической очистки разделены. В частности, в дискусоразводне «С.К.А.Т.» реализована следующая конструкция орошаемого фильтра (выше на фотографиях). Каждый таких фильтров обслуживает стойку с несколькими аквариумами. Из них вода самотеком по трубе, объединяющей стоки всех аквариумов, попадает в блок механической фильтрации – сначала на сито из нержавейки, где остаются крупные частицы взвеси, затем через тонкий слой поролона стекает в камеру, заполненную керамическими цилиндрами. Производительность помпы обеспечивает перекачку от 1,5 до 2 объемов воды всех аквариумов в час. Сито очищают во время каждого кормления, поролон промывают каждые 5–6 дней, а керамику – приблизительно раз в месяц. Блок биологической очистки представляет собой колонну из 8–9 кассет, заполненных пористым материалом с отверстиями в дне для свободного протока воды. Кассеты установлены одна на другую с небольшим воздушным зазором так, чтобы нижняя находилась выше уровня фильтровальной емкости. Отдельной помпой производительностью 600–1200 л/час вода подается в верхнюю кассету и свободно стекает вниз последовательно через все нижестоящие кассеты. Для максимально эффективного использования субстрата вода подается через дождевальное устройство, равномерно распределяясь по поверхности наполнителя. После прохождения всех стадий очистки вода помпой подается в аквариумы.

Можно ли выключать фильтр и как надолго?

Можно ли и нужно ли выключать внешний фильтр во время кормления рыб и в ходе подмены воды? Нет. Лучше, чтобы он работал непрерывно. Во-первых, так он дольше прослужит, поскольку наибольшая нагрузка на механизмы и электрику приходится в момент пуска (вспомним лампочки, чаще всего перегорающие именно при включении света). Во-вторых, есть риск (по собственному опыту), что аквариумист, отвлекшись на что-нибудь, забудет включить фильтр обратно после завершения процедуры, и тот потом долгое время простоит отключенным. Поэтому водозабор следует размещать в нижней половине аквариума, чтобы при откачке 25–50% объема воды при ее подмене, фильтр оставался работоспособным. И уж тем более ни в коем случае нельзя выключать фильтр на долгое время: на ночь, на время отъезда и т.п., а если такое по какой-то причине произошло, то рекомендуется перемывать наполнители и перезапустить фильтр. Как уже ранее отмечалось, для сильно загрязненного фильтра даже 2–3 часа простоя могут нанести вред обитателям аквариума.

Как правильно мыть фильтрующие элементы

Наполнители внешних фильтров. Чаще всего организация фильтрации цихлидного аквариума такова, что внешний фильтр работает преимущественно или целиком на биологическую очистку, и соответственно должен работать без чистки долго. Поэтому производить его помывку имеет смысл только когда возникает объективная необходимость, проявляющаяся, например, в существенном снижении производительности помпы (напора воды) или обнаружения других признаков, что фильтр перестал работать должным образом. Если говорить о некоторых условных сроках, то первую чистку можно попробовать произвести через полгода после запуска фильтра. При этом оценить степень загрязненности наполнителей, возможно, внести изменения в их состав и взаиморасположение. А, возможно, вы обнаружите, что грязи в наполнителях почти нет, и вашего вмешательства не требовалось. После этого можно вновь подключить фильтр и забыть о его существовании на достаточно продолжительные срок. Кстати, темно-коричневая масса на фильтрующих элементах — это не грязь, это те самые полезные бактерии.

Но в какой-то момент время проведения регламентных работ все-таки наступит. Как мыть? По общему принципу, в отношении половины фильтрующих элементов следует ограничиться поверхностной обработкой с использованием аквариумной или отстоянной воды, чтобы смыть крупную грязь, но сохранить колонии бактерий, а другую половину — перемывать начисто теплой водой из-под крана. При этом если фильтр, например, Eheim Classic, загружен губками, то имеет смысл тщательно мыть нижние наиболее загрязненные губки и при перезапуске фильтра менять их местами с губками, расположенными ранее вверху. Естественно, сказанное не является аксиомой. Если вы, вскрыв канистру обнаружили, что фильтр не сильно загрязнен, можно не утруждаться тщательным мытьем наполнителей или даже вообще не мыть их. И напротив, например, если вы перезапускаете фильтр после «опрокидывания», все фильтрующие элементы должны быть тщательно перемыты.

Теперь конкретно о различных видах наполнителей. Губки, как показывает опыт, правильнее мыть не под проточной водой, а выполаскивая их в тазу, при этом несколько раз сливая и меняя воду, хотя крупнопористые губки, использующиеся для канистровых фильтров достаточно хорошо моются и прямо под краном.

Пористый материал типа Ehfisubstrat или SERA Biopur forte промыть начисто невозможно. Если его мельчайшие поры засорились, и биосубстрат перестал хорошо работать, то его можно только заменить. Фирма Eheim рекомендует производить его частичную замену чуть ли не ежеквартально. Это понятно — надо стимулировать продажи. Для нас же это лишний повод задуматься о целесообразности использования такого наполнителя.

Керамические колечки, выполняющие роль фильтрующего элемента механической очистки, – промывать теплой водой начисто. Это достаточно легко делается с помощью дуршлага и лейки душа. Однако если фильтр заполнен целиком или в значительной части колечками, то часть их следует подвергнуть щадящей обработке, чтобы сохранить бактерии, либо даже не мыть вовсе. Тоже самое можно сказать о так называемых «биошарах» (самому, правда, не доводилось такое использовать).

Активированный уголь, цеолит, угольная губка – это расходные материалы, которые после отработки подлежат замене.

И, наконец, синтепоновая прокладка (фильтр тонкой очистки). По рекомендациям производителя и по моему личному убеждению также является расходным материалом и при загрязнении подлежит замене на новую. Промыть загрязненную прокладку должным образом невозможно. Ну или, во всяком случае, у меня не получалось. Хотя приходилось встречать и другие мнения… Естественно, нет смысла заменять отработанную прокладку на такую же фирменную. Это дорого, да и не всегда можно найти в продаже. Я рекомендую использовать для этой цели аквариумный синтепон SERA Filterwatte или аналоги других производителей аквапродукции. Большой упаковки такой «ваты» хватает на несколько лет.

Загрязненная синтепоновая прокладка может стать причиной нарушения работы фильтра и помутнения воды в аквариуме. Поэтому есть рекомендации специалистов периодически вскрывать фильтр и заменять в нем синтепон, не дожидаясь общего перезапуска. Это, впрочем, не обязательно, если фильтр и без того работает нормально.

Губки внутренних фильтров. Тут есть дилемма: с одной стороны при слишком тщательной мойке фильтрующих элементов на них устраняется не только грязь, но и полезные бактерии, тем более если при этом использовать хлорированную воду из-под крана, особенно горячую; с другой стороны плохо промытые фильтрующие элементы могут стать причиной нарушения омываемости фильтра, образования застойных зон, помутнения воды и даже выработки и выброса в аквариум ядовитых веществ. Ну и даже если ничего страшного не случится, водой из-под крана мыть удобнее и практичней.

В фирменных инструкциях, как правило, содержится предписание промывать губки внутренних фильтров аквариумной (дехлорированной) водой комнатной температуры. Нужно ли всегда следовать инструкции? На мой взгляд, чаще нет, чем да. Но для начала, надо уяснить для себя, какие задачи выполняет фильтр и поступать, исходя из этого.

Оборудование классического цихлидного аквариума предполагает одновременное наличие внешнего и внутреннего фильтров, из которых первый работает на биологию, а второй на механику. В этой ситуации заботиться о сохранении полезных бактерий в фильтрующем элементе внутреннего фильтра нет никакого смысла, и чем чаще и тщательнее вы будете его мыть, тем гигиеничнее. По усредненному правилу, губка механического фильтра должна перемываться раз в неделю, однако это норма является лишь ориентировочной и сильно зависит от плотности посадки рыбы и мощности помпы. Некоторые внутренние фильтры из-за загрязнения губки и крыльчатки довольно быстро теряют производительность, и у вас нет иного выхода, как регулярно их мыть. Другие модели, например, внутренний фильтр Eheim 2252, способны месяцами работать без чистки. Но, несмотря на это, не следует лениться мыть фильтрующий элемент. Большое скопление грязи в фильтре может вызвать гексамитоз и бактериальные заболевания рыб.

Теперь от цихлидного аквариума перейдем к обычному декоративному — с толстым слоем грунта и большим количеством живых растений, в котором из фильтрационного оборудования присутствует только внутренний стаканный фильтр небольшой производительности. Размер фильтрующего материала в таком фильтре очень невелик. Поэтому говорить об осуществлении им эффективной биофильтрации не приходится. Каким же образом происходит устранение ядовитых нитрогенов в таких аквариумах? Очень просто. Полезные бактерии могут жить не только в биофильтре, но и в грунте. А кроме того растения сами по себе являются мощными поглотителями аммиака, нитрита и нитрата. Вспомним, ведь в подавляющем большинстве аквариумов советской эпохи вообще не было никаких фильтров. Использование небольших стаканных фильтров мало что меняет. Фактически эти фильтры работают только на создание тока воды и механическую фильтрацию. Поэтому владельцам таких аквариумов не стоит обманывать себя иллюзией о биофильтре. Соответственно фильтрующие элементы целесообразно перемываться регулярно и начисто, также как в случае с механическим фильтром цихлидариума.

Очень нехороший случай, если в аквариуме совсем немного растительности (или вообще нет) и при этом используется только небольшой стаканный фильтр — к сожалению, ситуация, достаточно характерная для начинающих аквариумистов. Здесь уже следует в первую очередь задуматься об апгрейде оборудования, а только затем о том, как правильно мыть губку, поскольку даже если с такой фильтрацией система как-то функционирует, то это до первой оплошности (перекорма и т.п.), ибо она неустойчива. Наиболее оперативным решением является демонтаж стакана и замена штатной маленькой губки на большую открыто расположенную – если конструкция позволяет (как, например, на фильтрах AquaEl FAN), либо покупка замена имеющегося стаканного фильтра на фильтр-головку. И вот тогда действительно имеет смысл бережное обращение с живущими на фильтрующем элементе полезными бактериями.

Далее. О том, что большие губки, чтобы начисто отмыть от ила, на мой взгляд, правильнее выполаскивать в тазу, а не промывать под проточной водой, выше уже говорилось. Впрочем, можно делать иначе — крепко выкручивать и отжимать губку или выбивать из нее грязь, сильно стуча об стенку раковины или ванны, под струей проточной воды. Попробуйте, может у вас так получится лучше. Здесь же следует добавить, что мелкопористые губки вообще плохо промываются, а стоят на Птичьем рынке сравнительно недорого, поэтому как вариант можно их не мыть, а каждый раз заменять на новые. Таким образом обслуживание фильтра максимально упрощается. Ну и про синтепон, который входит, в штатный набор фильтрующих элементов некоторых внутренних фильтров, например, Eheim Ball, я тоже уже сказано выше.

И наконец, как сохранить полезные бактерии на фильтрующем элементе, если требуется на некоторое время отключить фильтр или осуществить его перевозку. Здесь мы должны иметь в виду, что для жизни нитрифицирующих бактерий требуется не только субстрат, но и аэробная, т.е. богатая кислородом среда. Если отключить биофильтр, ток обогащенной кислородом воды прекращается и бактерии через какое-то время погибают. Первое, что приходит на ум, это при длительных регламентных работах поместить фильтрующий элемент в емкость с водой и обеспечить аэрацию компрессором. Однако согласно исследованиям Тимоти Хованека, более эффективным является другой способ, основанный на принципе «wet-dry», т.е. хранение влажного субстрата на воздухе вне воды. Хотя, в принципе, оба метода приемлемы.

О пользе больших аквариумов

Одна из тенденций современной аквариумистики — значительное увеличение размеров используемых аквариумов. Пятнадцать лет назад резервуар в 200 литров считался большим, сейчас полтонны — это уже вполне обычный объем. Еще более очевидно и давно эта тенденция прослеживается в зарубежном цихлидоводстве. Есть и несогласные, возражающие: «Если раньше успешно содержали и разводили манагуанцев в ста литрах, то почему сейчас им должен требоваться в несколько раз больший литраж?» Разговор о допустимых и оптимальных нормах литража и плотности посадки рыб выходит за рамки нашей публикации. Здесь только отметим, что даже если абстрагироваться от идей гуманного отношения к животным и западноевропейского антропоморфизма, большие аквариумы имеют ряд несомненных преимуществ. И не только в том, что рыба в них лучше растет и меньше конфликтует. Такой аквариум обладает также значительно большим запасом устойчивости как биологическая система. Например, лечение рыб антибиотиком в аквариуме малого размера чаще всего ведет к нарушению работы биофильтра, тогда как для больших объемов есть успешный опыт применения ципрофлоксацина в общем аквариуме без существенного ущерба для биологического равновесия. Также дольше здесь допустимое время простоя биофильтра в отключенном состоянии и бездействия аэратора. Хотя, конечно, это зависит не только от размера аквариума, но и плотности посадки рыбы. Однако очевидно и то, что в аквариуме большего размера легче обеспечивать больший литраж на каждую рыбу, чем в маленьком аквариуме. Соответственно, вода в больших аквариумах практически всегда чище, и рыба в них чувствует себя лучше.

О пользе аэрации

Аэрация — процесс насыщения воды воздухом или кислородом (с параллельным вытеснением углекислого газа), который происходит как естественным путем газового обмена на ее поверхности, так и искусственным путем за счет принудительного аэрирования.

Рыбы, дышат кислородом, извлекаемым ими из воды, и выдыхают углекислый газ. Если в воде нет достаточного количества растворенного кислорода, рыбы могут задохнуться. Такое состояние называется гипоксией. Признаки недостатка кислорода: рыбы открывают рот, часто двигают жабрами, и концентрируются у поверхности воды, где содержание кислорода выше.

Но аэрация в аквариуме нужна не только для рыб. Насыщение аквариумной воды кислородом является одним из обязательных условий успешного протекания процесса нитрификации.

Наиболее эффективным и надежным методом аэрации является подача воздуха в толщу воды компрессором. К компрессору через воздушный шланг подсоединяется распылитель, который служит для распыления воздуха на мельчайшие пузырьки — так называемая пузырьковая аэрация. Воздушные пузырьки постоянно забирают с собой приграничную воду. В результате возникает восходящий вверх поток воды. Между водой и пузырьками имеется очень небольшая разница скоростей. Пузырек движется в очень равномерном потоке, и чем сильнее будет выражена турбулентность, тем лучше снимется поверхностный слой на пузырьке, который насыщен кислородом. Вода, обедненная кислородом, быстро подводится к поверхности пузырька и обогащается кислородом. При этом считается, что аэрация тем лучше, чем меньше размер каждого из пузырьков. Так, по данным немецкого специалиста Мартина Сандера, прокачивание воздуха пузырьками диаметром 0,1 мм вода насыщается кислородом в два раза лучше, чем при прокачке пузырьками диаметром 2 мм. Наименее приемлема в этот отношении барбатация — подача воздуха большими пузырями непосредственно из шланга, без использования распылителя.

Компрессоры бывают двух типов мембранные (вибрационные) и поршневые. Существенным недостатком мембранных компрессоров является шумность, особенно если это аппарат производительностью 300 л/ч и более. Наиболее тихими из них являются компрессоры «RenaAir». Есть множество рецептов снижения шумности: от выноса компрессора на улицу или подкладывания резинового коврика до его полной переборки. Однако даже если сам компрессор не будет издавать никакого звука, от «шуршания» пузырьков все равно никуда не деться.

Существует и другой способ пузырьковой аэрации: вместо компрессора с распылителем использовать диффузор (насадка вентури), закрепленный на выходе фильтра. Фильтр с насадкой вентури, как правило, издает меньше шума, чем компрессор, но тоже имеет недостатки. Во-первых, наличие диффузора снижает производительность помпы. Во-вторых, эта система ненадежна. При засорении фильтра помпа может встать, и подача воздуха прекратится. Более надежен диффузор, поставленный на выходе внешнего фильтр, но и он зависит от стабильности работы насоса. В-третьих, сильная горизонтальная струя пузырьков в декоративном аквариуме смотрится менее эстетично, чем восходящая вверх струйка от распылителя (тем более, что на этот счет есть немало интересных дизайнерских решений). Поэтому аэрацию компрессором следует рассматривать как наиболее приемлемый вариант, а насадка вентури может применяться в качестве дополнительного аэратора в выростных аквариумах.

Есть и еще один способ. Если ваш внешний фильтр оснащен на выходе так называемой «флейтой», трубкой с отверстиями, расположить ее на 10–15 см выше уровня воды так, чтобы струи били дождиком и создавали в воде пузырьки. Однако этот способ создает даже еще больше шума, чем применение компрессора. Хотя звук иной — сильное журчание воды.

Альтернативой пузырьковой аэрации является колыхание водной поверхности. Апологеты этого способа утверждают, что вопреки широко распространенным представлениям, пузырьки воздуха сами по себе не добавляют в воду кислорода. Вода может поглощать кислород из воздуха только там, где две эти стихии граничат, а именно на поверхности воды. Поэтому компрессор не нужен, достаточно просто установить внутренний фильтр или «флейту» внешнего фильтра на уровне поверхности воды или немного ниже ее для создания сильного течения. Практика опровергает эту точку зрения. Вот вполне показательное и непредвзятое наблюдение. «Стоит флейту опустить под воду, что бы не журчала,— сокрушается аквариумист,— ночью часто начинается замор рыб от недостатка кислорода. У меня дома стоит два аквариума с одинаковым набором рыб и растений. Да и объемы у них одинаковы, по 60 литров каждый. Но в одном их них стоит внешник Тетра 700, а в другом нет ничего. Так вот в том, где есть внешник, рыбы ночью начинают задыхаться, если флейта погружается под воду» (сайт tropica.ru). Правда, на основании этого делается довольно нелепый вывод: «Поэтому прежде чем ставить внешник, надо 100 раз взвесить все за и против». Хотя казалось бы, чего тут мудреного — устроить в аквариуме нормальную аэрацию?

Применительно к цихлидному аквариуму подобного рода сомнения неуместны. Безусловно необходимы и биофильтрация, и аэрация. В противном случае аквариумиусту лучше не браться за содержание цихлид.

Дополнительным естественным источником кислорода в аквариуме являются водные растения, в том числе водоросли. «Днем» (на свету) они поглощают углекислый газ, используют содержащийся в нем углерод для выработки питательных веществ, а свободный кислород выделяют в воду. Крошечные пузырьки кислорода можно увидеть на листьях. Однако ночью они работают наоборот — поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Поэтому в аквариумах, густо засаженных растениями, по ночам может ощущаться нехватка кислорода. Тем не менее в прошлом большинство аквариумов было устроено именно таким образом и не имело искусственной аэрации. При условии неплотной посадки рыб и содержания относительно нетребовательных видов рыб это сходило с рук. В современном цихлидном аквариуме водная растительность не может рассматриваться в качестве полноценной альтернативы искусственной аэрации, тем более что во многих случаях она отсутствует.

Обогащение глубинных слоев воды кислородом происходит в результате перемешивания водной массы. В поверхностных слоях содержание кислорода всегда выше. Поэтому интенсивная циркуляция воды, создаваемая помпами, имеет большое значение, т.к. она равномерно распределяет поступивший кислород по всему объему аквариума.

Из интересных новинок в области аэрации следует отметить AC/DC компрессоры Hailea, способные при отключении электричества на 9–10 часов автономной работы.

Активированный уголь

Активированный уголь используется для химической фильтрации, хотя как и всякий наполнитель, он является также и средой для заселения бактериальной микрофлоры. Одной из основных характеристик активированного угля является пористость — от 600 до 1500 м2 на грамм угля. Чем больше пористость, тем продукт лучше, и как правило, дороже. Свое полезное действие активированный уголь оказывает именно благодаря тому, что имеет большое количество микроскопических пор и, за счет этого, поглощает (адсорбирует) органические молекулы из воды. Молекулы различного размера удаляются с разной эффективностью (мелкие молекулы быстрее). Пористая структура углей разнообразна. Небольшие молекулы — например, фенола и хлороформа — сорбируются в самых мелких порах, более крупные молекулы — в порах среднего размера. Большие макропоры служат «транспортными туннелями», по которым молекулы вредных примесей движутся к предназначенным им порам.

Особенно уголь эффективен для фильтрации органики, которая придает воде желтоватый цвет, запах и т.д. Также он эффективен и для удаления хлора. Кроме того, активированный уголь способен адсорбировать фенолы, полициклические ароматические углеводороды, большинство нефтепродуктов, хлор- и фосфорорганические пестициды и некоторые другие органические загрязнения. Распространенное утверждение о способности активированного угля эффективно адсорбировать тяжелые металлы является довольно спорным и еще менее действенен он против гуминовых и фульвокислот. Активированный уголь не удаляет из воды нитраты и фосфаты. Наоборот, некачественный уголь будет выделять фосфаты.

Сырьем для получения активированных углей служат органические вещества: природные или искусственные. Природные — это древесина, бурые и каменные угли, тяжелые фракции нефти. Искусственные — полимерные материалы, производимые химической промышленностью. Качество в значительной степени зависит от исходного сырья. Производители аквариумной продукции из чего получен их активированный уголь, как правило, не раскрывают. В бытовой водоочистке наилучшими считаются активированные угли, полученные из скорлупы кокосового ореха. Также у нас в стране широко применяется березовый активированный уголь марки БАУ. В производственном процессе уголь сначала нагревается до высокой температуры в безкислородной среде, затем активируется при еще более высокой температуре — до 1000°С и выше в присутствие пара и воздуха, и в результате получается крайне пористый материал. Кроме того, в процессе изготовления активированный уголь может промываться в различных веществах, кислотах и пр.

В аквариумной практике активированный уголь применяется как в аквариумных фильтрах, так и для водоподготовки. В последнем случае, если аквариумист использует его в больших объемах, необязательно покупать в зоомагазине специальный аквариумный продукт, который стоит дорого. Бытовой активированный уголь, продающийся по существенно меньшей цене, тоже справляется. Вообще, вопреки сложившемуся стереотипу, не стоит отклонять возможность использования для аквариумного хозяйства бытовых фильтров водоподготовки. Ну а при покупке продукции известных аквариумных брендов — все равно проверять перед использованием, не изменяет ли уголь цвет воды и значение рН.

Здесь же следует обратить внимание, что активированный уголь, входящий в состав картриджей для питьевых фильтров-кувшинов, может при изготовлении промываться в фосфатосодержащих кислотах, поэтому имеет низкое значение рН (для подавления в нем роста бактерий), поэтому будет подкислять воду и выделять фосфаты. Также распространена практика применения в картриджах для питьевых фильтров серебра, обладающего бактерицидными свойствами, что применительно к аквариумистике более во вред, чем на пользу — серебро подавляет микрофлору, делая воду «мертвой». А еще для аквариумиситики неприемлем уголь, используемый для очистки газов. Он приготовляется другим способом, чем уголь, используемый для очистки воды, и имеет другие характеристики.

Скорость и эффективность очистки воды зависит от концентрации удаляемого вещества и количества угля. Надо четко соотносить возможности фильтра (объем фильтрующей среды) и количество пропускаемой через него воды. Чем больше объем фильтрующей среды, тем больший объем воды или большие концентрации токсинов он способен перерабатывать. Чем медленнее течение воды при прогоне через угольный фильтр, тем больше время контакта и тем эффективнее он работает. Согласно нормам, применяемым компанией «Ранон-Экология», специализирующееся в области очистки воды и водоподготовки, при использовании активированного угля в проточном водоочистном фильтре время контакта угля с водой должно составлять не менее 2 минут для 90% дехлорирования и не менее 5 минут для извлечения органики. Для угольных фильтров, помещаемых внутрь аквариума, требуется меньшее количество наполнителя, нежели для водоочистного проточного фильтра, т.к. в аквариуме вода может быть прогнана через фильтр многократно и тем самым достигнута необходимая степень очистки.

В фильтре активированный уголь, цеолит и другие наполнители, применяющиеся для химической фильтрации, хорошо держать в отдельных мешочках — тогда их будет удобнее вытаскивать и промывать. Хорошие мешки получаются из капроновых чулок. Кроме того, целесообразно использовать механический префильтр перед углем, чтобы отфильтровывать крупные частицы грязи и предохранять адсорбент от преждевременного загрязнения. По мере использования, эффективность активированного угля уменьшается из-за того, что поры забиваются. Поэтому его надо периодически менять. В среднем хороший аквариумный уголь способен поглощать органику (при разумном ее количестве) в течение 2–4 месяцев. Но лучше менять его чаще. Следует также иметь в виду, что кроме нежелательных примесей уголь «собирает» и многие полезные микроэлементы, и это может привести к их острому дефициту. Вообще, нужно ли держать уголь в аквариумном фильтре постоянно? Скорее нет, чем да. На наш взгляд, имеет смысл только периодическое его использование. Например, после курса лечения лекарственным препаратом.

И, наконец, о хранении. Сорбционные свойства активированного угля проявляются не только в воде, но и на воздухе. Поэтому хранить его следует в запечатанном пакете или плотно закрытой банке.

Ионообменные смолы

Ионообменные смолы — нерастворимые синтетические высокомолекулярные (полимерные) соединения, способные вступать в реакции обмена с ионами раствора. То есть они способны улавливать из воды ионы различных веществ и «впитывать» их в себя, отдавая в замен «запасенные» ранее ионы. Таким образом осуществляется ионный обмен. Отсюда и обобщающее название этих смол — «ионообменные» или по-научному «иониты». Внешне ионообменная смола представляет собой скопление очень мелких зерен. Ионообменные смолы имеют гелевую, макропористую и промежуточную структуры. Гелевые иониты лишены истинной пористости и способны к ионному обмену только в набухшем состоянии. Макропористые иониты обладают развитой поверхностью из-за наличия пор и поэтому способны к ионному обмену как в набухшем, так и в ненабухшем состоянии. Гелевые иониты характеризуются большей обменной емкостью, чем макропористые, но уступают им по осмотической стабильности, химической и термической стойкости.

Ионообменные смолы подразделяются на катиониты, т.е. смолы, способные к обмену катионами, и аниониты — смолы, обменивающие анионы. Используя ионообменные смолы, можно снизить или устранить общую жесткость, карбонатную жесткость, общее содержание солей, нитрогены, фосфаты, сульфаты, органические вещества и тяжелые металлы. В водоочистке ионообменные смолы применяются еще с 1960-х годов, но особенное распространение получили, начиная с 1990-х готов. Важнейшая функция катионита — удаление жесткости. При удалении жесткости с помощью ионообменника ионы кальция и магния заменяются на ионы натрия. Другие возможные области применения — удаление из воды тяжелых металлов и декарбонизация. Основная область применения анионитов — удаление нитратов. При нитратном обмене нитрат-ионы обмениваются с ионами хлора. Общее содержание солей в воде не меняется.

Для решения конкретных задач аквариумистики ионообменные смолы должны быть правильно подобраны. В качестве готовых решений можно назвать поглотитель нитрогенов Nitra-Zorb и поглотитель фосфатов Phos-Zorb, производимые американской компанией Aquarium Pharmaceuticals. В ассортименте продуктов этого производителя есть также наполнитель Ammo Chips — поглотитель аммиака, содержащий природные цеолиты и Ammo Carb — комбинация цеолита и активированного угля. Аналогичные продукты выпускаются и другими фирмами, в частности, Aqua Medic. Однако большого распространения в отечественной аквариумистике данные технологии не получили. К их недостаткам следует отнести высокую стоимость и необходимо регулярно заменять их на свежие или восстанавливать.

Цеолит

Термин цеолит (в переводе с греческого «кипящий камень») включает целое семейство минералов — водосодержащих алюмосиликатов с катионами калия, натрия, кальция и магния. В 1756 г. Ф. Кронштедт обнаружил вспучивание (увеличение объема образца, сопровождающееся выделением воды) стильбита (минерала семейства гидратированных силикатов алюминия) при нагревании. Он и ввел термин «цеолит». Существуют природные и искусственно синтезированные цеолиты (пермутиты), которые находят широкое применение в водоочистительных приборах как адсорбенты, ионообменники и молекулярные сита.

Использование цеолита в аквариумистике, прежде всего, связывается с его способностью очищать воду от аммиака и аммония. Подвижность катионов и их способность к ионному обмену определяет высокие сорбционные свойства цеолитов. В упрощенном виде это можно описать так: цеолит «забирает» аммиак и «обменивает его на соль». Однако, как показала практика, наши представления о способности цеолита бороться с аммиаком несколько преувеличены. В реальности не все виды цеолитов пригодны для этого. Общим в строении для всех минералов из группы цеолитов является наличие трехмерного кристаллического каркаса, образующего системы полостей и каналов, в которых расположены щелочные, щелочноземельные катионы и молекулы воды. Катионы и молекулы воды слабо связаны с каркасом и могут быть частично или полностью замещены путем ионного обмена и дегидрации, причем обратимо, без разрушения самого каркаса. Обезвоженный цеолит представляет собой микропористую кристаллическую «губку», объем пор в которой составляет до 50% объема его каркаса. Такая «губка» имеет в зависимости от вида цеолита диаметр пор от 0,3 до 1 нм. Размеры микропор определяют специфичную селективность свойств цеолитов как адсорбентов, ионообменников и молекулярных сит, и таким образом у одних видов цеолитов выражены одни свойства, у других – другие. Ионообменные свойства цеолитов обуславливаются также особенностями химического сродства ионов с кристаллической структурой цеолита. При этом, также как и при адсорбции молекул, необходимо соответствие размеров входных отверстий в цеолитовый каркас и замещающих ионов. Ионным обменом на цеолитах удается выделять ионы, извлечение которых другим методом подчас представляет большую сложность.

Классификация цеолитов Баррера по молярно-ситовому действию, показывает, какие молекулы по своим размерам могут адсорбироваться цеолитами того или иного типа. Классификация по структурному принципу была предложена Смитом, а позднее Мейером. На практике для обозначения структурного типа цеолита обычно используют буквы латинского алфавита А, Х, Y, S, T, L и т. д., перед которыми ставят символ катиона, содержащегося в цеолите в преобладающем количестве. Так, символы СаА или СаХ являются обозначением цеолитов типа А и Х в кальциевой форме.

Некоторые аквариумисты используют цеолит не только как сорбент и ионообменник, но и в качестве субстрата для биофильтра, «заявляя, что он работает по крайней мере не хуже, чем дорогие фирменные субстраты». Отработанный цеолит можно восстановить цеолит вымачиванием в течение суток в 10-15% растворе поваренной соли и последующей промывкой в проточной воде. Но при этом следует иметь в виду, что при использовании соли получается натриевый цеолит, который соответственно в дальнейшем будет замещать Ca++ и Mg++ на Na+, хотя если цеолит не для травника, то это не сильно проблематично.

Подробнее о цеолите можно прочесть в статье М. Спиридонова «Цеолит в аквариуме. Польза или вред», опубликованной в журнале Аквариум. № 6.2008 (скачать .pdf).

Торф

Торф обычно применяется в системах фильтрации или при водоподготовке при содержании дискусов и других южноамериканских цихлид. Он придает воде золотисто-янтарный цвет и делает аквариумную среду более благоприятной для рыбы, происходящей их биотопов с мягкой и кислой водой, а также стимулирует рыб к нересту. Химическая структура торфа недостаточно изучена, и когда идет речь о торфе и содержащихся в нем гуминовых веществах, имеется в виду сложная смесь веществ, практически не разлагаемых биологическими процессами. Наряду с водорастворимыми гуминовыми кислотами торф содержит смолы, минеральные и другие органические вещества. Нерастворимая в воде, состоящая из больших молекул часть торфа может функционировать как катионообменник и снижает жесткость — однако при жесткости более 6°dGH этот эффект незначителен. Гуминовые кислоты подкисляют воду. Кроме всего прочего, торф имеет определенные бактерицидные свойства. Торф может содержать высокие концентрации фосфатов и нитратов, поэтому перед применением его надо протестировать в отдельном сосуде.

Общие рекомендации по количеству используемого при этом торфа часто предлагают применять 1 литр сухого торфа на 100 литров воды. На самом деле свойства торфа из разных мест его добычи сильно отличаются, особенно по кислотности. Поэтому в каждом конкретном случае аквариумист должен самостоятельно определять дозировку. Применение в фильтрующих системах торфа требует контроля параметров воды и своевременной замены отработанного наполнителя, т.к. по мере использования он постепенно утрачивает свои рабочие свойства. Также следует иметь в виду, что при больших подменах воды состав торфованной воды в аквариуме изменяется, поэтому желательно делать небольшие, но частые подмены, либо доливать подменную воду, тоже предварительно подвергнутую торфообработке. Применение в фильтрующей системе торфа одновременно с активированным углем делает его бесполезным, так как продукты его экстракции будут адсорбированы углем.

В отечественной практике вместо свежего торфа, зачастую используют торфяной экстракт из вываренного торфа. Это позволяет надежно контролировать дозировки и уровень рН. Сам же торф применяется после многократного вываривания или в виде торфяной крошки на дно или в виде торфяных пластин.

Стерилизация воды

http://www.american.cichlids.ru/images/articles/sterilizer1.jpg
Ультрафиолетовый стерилизатор
Стерилизация может проводиться либо посредством озонирования, либо облучением ультрафиолетовым светом.

Озон – сильнейшее средство окисления. Его молекула не стойкая и распадается на отдельные атомы, которые стремятся к реакциям окисления. Озон увеличивает интенсивность разложения накапливающихся органических веществ, которые не разлагаются до простых соединений, доступных для утилизации бактериями. Надо помнить, что эффективность дезинфекции при большом количестве растворенного органического вещества снижается, т.к. озон в первую очередь расходуется на его окисление. По общему принципу озонатор — это разделенные диэлектриком электроды, на которые подается напряжение от трансформатора высокого напряжения. В результате электрического разряда в воздухе, прогоняемом через зазор между диэлектриком и электродом, образуются молекулы озона (О3). Обогащенный озоном воздух подается через распылитель в воду аквариумной системы.

Ультрафиолетовое облучение воды (с помощь специального УФ-стерилизатора) по сравнению с озонированием является более простым и надежным способом стерилизации. Оно убивает микроорганизмы в воде, но не способно проникнуть на глубину, превышающую 5 см. Это определяет конструктивную схему УФ-стерилизатора, которая в общем виде представляет собой следующее. В кварцевой трубке размещают ультрафиолетовую лампу в колбе, имеющей патрубки для входа и выхода воды, между стенками колбы и кварцевой трубки оставлен зазор в несколько миллиметров для протока воды. И вся эта конструкция заключена в защитный кожух в целях безопасности для человека. УФ-стерилизатор в схеме фильтрации замыкает процесс обработки воды. Про УФ-стерилизаторы см. в статье Юрия Фролова.

УФ-стерилизатор известен также как средство против «цветения воды» и «бактериальной мути». Но при этом надо понимать, что он не решает задач биофильтрации, а лишь убивает в воде микроорганизмы. Хотя существует мнение, что при сильных помутнениях, ультрафиолет играет положительную роль, устраняя из аквариумной воды «неправильные» микроорганизмы и таким образом облегчает жизнь «правильным», живущим в биосубстрате. Негативная роль УФ-стерилизатора при этом заключается в том, что он может создавать иллюзию «кристально чистой» воды, которая на самом деле таковой не является. Отметим здесь же, что в цихлидном аквариуме без живых растений даже при мощной фильтрации и нулевом содержании аммиака и нитрита вода может выглядеть слегка мутноватой. И в этом аспекте УФ-стерилизатор является хорошим дополнением к системе фильтрации.

Представляет ли УФ-стерилизатор опасность для полезных нитрифицирующих бактерий? Нет, т.к. эти микроорганизмы, как уже только что отмечено, в большинстве своем живут на субстрате, т.е. в биофильтре и в грунте, и лишь в некоторое количество их находится в «свободном плавании». Однако по общему правилу УФ-стерилизатор должен устанавливаться на выходе внешнего фильтра, а не на входе, чтобы не препятствовать миграции нитрифицирующих бактерий из аквариума в фильтр.
Растения в цихлидном аквариуме

Растения в аквариуме — это не только украшение и естественный «аэратор», но и важный элемент биосистемы. Их роль в процессах, происходящих в аквариуме, исследована еще не в полной мере. Известно, что растения поглощают не только нитраты, но и аммиак и нитрит, т.е. являются своего рода живым биофильтром. Естественно не может быть и речи о том, что цихлиднике растения способны целиком заменить собою биофильтр, но практика показывает, что запуск нового аквариума с живыми растениями происходит легче, а вода в нем прозрачнее, чем в аквариуме, декорированном только камнями и пластиком. Кроме того, считается, что рыбы в присутствии живых растений чувствуют себя лучше.

http://www.american.cichlids.ru/images/articles/gayana1.jpg
Гайанский северум (Heros sp. «Guyana») в аквариуме с живыми растениями.
Фото Е. Грановского

Проблема совмещения цихлид и живых растений является одной из постоянных тем аквариумных интернет-форумов. Основными мотивами, по которым рыбы уничтожают растения являются:
а) трофический, многие виды цихлид растительноядные (т.н. фитофаги);
б) подготовка аквариума к нересту, в ходе чего происходит сильное перекапывание грунта и удаление «лишних» предметов;
б) просто неприятие живой растительности, когда растение посаженное «не в том месте» или просто оказавшееся в поле зрения строптивой рыбы немедленно выдирается или обкусывается.

Основными методами борьбы с этой особенностью наших питомцев является применение жестколистных растений с хорошо развитой корневой системой, высадка их в горшки, либо обкладывание булыжниками, попытка угадать безопасные места, в которых рыбы готовы терпеть соседство растительности, а для защиты ценных экземпляров (эхинодорусов и анубиасов) от поедания — скармливание фитофагам менее ценных сортов (гигрофила и амбулия), выращиваемых в отдельном аквариуме. Причем, как показывает опыт, с некоторыми южноамериканскими растительноядными видами, например, Heros spp., «договориться» бывает легче, чем с активно роющими грунт центральноамериканскими цихлазомами.

http://www.american.cichlids.ru/images/articles/multispinosus1.jpg
Пара многоколючников (Archocentrus multispinosus) увлеченно поглощает остатки апоногетонолистной криптокорины. Фото Е. Грановского

Еще одна проблема — это достаточное количество света. Считается, что для нормального роста растений необходимо иметь уровень освещенности не менее 0,6 ватт на литр, тогда как в цихлидниках обычно бывает не более 0,3 ватт на литр. При таком свете растения растут плохо, а вот низшие водоросли, в т.ч. пресловутая «черная борода», очень хорошо себя чувствуют, особенно если содержание нитратов больше, чем 20 мг/литр. Два крайних пути:
а) запускать аквариум как классическую «травяную банку» с густой посадкой растений, сильным освещением и подачей CO2, где растения забивают низшие водоросли. В таких аквариумах содержат скалярий, мезонаут, карликовых цихлид, иногда бирюзовых акар, северумов и мелких центральноамериканских цихлазом, но для крупных центральноамерикаских видов таких как астронотусы, вьехи и парахромисы это практически нереально, т.к. либо вся, либо большая часть растительности будет уничтожена;
б) полностью отказаться от живых растений и ограничить освещенность до 0,1 ватт/литр, т.е. минимальной величины при которой рыб хорошо видно, а «черная борода» уже практически не растет.

Средний вариант — с умеренным светом и небольшим количеством растений, как правило, влечет сильный рост «черной бороды», что доставляет немало неудобств, хотя с точки зрения биофильтрации эта водоросль имеет такое же полезное действие, как и высшие растения.

Трудности, связанные с сочетание цихлид и живых растений заставляет многих цихлидоводов отказываться от содержания живой растительности. Впрочем в умелых руках рыбы замечательно живут и в окружении пластиковых растений.

Фитофильтр

http://www.american.cichlids.ru/images/articles/fitofilter1.jpg
Фитофильтр Е. Цигельницкого. Эти вымахавшие под потолок «джунгли» – овеществленная лишняя органика и нитрогены. Фото Е. Цигельницкого
Польза от живых растений очевидна, но засадить ими аквариум не всегда возможно. В этой связи возникает логичная идея и соблазн вынести их из водоема. Своеобразным гибридом внешнего фильтра и растительного аквариума является так называемый фитофильтр — биофильтр, снаряженный секциями с растениями. Первые фитофильтры известны со времен Золотницкого — это были растения, украшавшие аквариумные гроты. Такое растение располагалось над аквариумом, а его корни получали питание из аквариумной воды. Современные фитофильтры предусматривают более сложную конструкцию, и прежде всего проточность. Так же как и обычные фильтры, фитофильтры бывают внутренние и внешние.

Простейший внутренний фитофильтр можно смастерить из пластиковой бутыли — вырезать по длине бок (получится корытце), наделать в днище горячим шилом дырок (слив), завести в горлышко напорный шланг от внутреннего фильтра, насыпать субстрат, посадить растения и повесить на хомутах с присосками к боковой или задней стенке аквариума. Не слишком эстетичное, но зато простое решение. При этом литр с лишним субстрата с растениями могут полностью покрыть необходимость в биофильтрации в небольшого или даже среднего размера аквариуме.

Более аккуратный вид будет иметь специально изготовленный лоток из оргстекла или пластика. Для хорошего газообмена и обеспечения пространства для корней растений не следует делать его узким — ширина должна быть не менее половины высоты. Длина — это, как правило, вся задняя стенка аквариума. Подача воды в лоток — шлангом от помпы, внутреннего или внешнего фильтра. Слив — в противоположной от входа стороне. В крышке аквариума нужно сделать специальный вырез, через который будут подниматься растения. Более подробно обо всем этом можно прочесть в блоге Евгения Цигельницкого.

Другой подход — расположение фитофильтра снаружи. Это предполагает больше внимания герметичности узлов, но и дает больше простора по его расположению и свободу по выбору формы и размера. Поскольку фитофильтры аквариумисты мастерят сами, проявляя при этом всю свою фантазию и техническую смекалку, существует множество конструкций: перегородки, фальшдно, флейты разной разветвленности, дополнительные секции и пр. Однако если подходить к делу прагматично (и учитывая наличествующий, как правило, большой запас производительности), можно ограничиться простой конструкцией. Как комментирует это Е. Цигельницкий, фитофильтр которого вы видите на фотографии: «Из многолетней практики могу сказать, что правильно сделанный, сбалансированный фитофильтр дает одинаковые (ноль NO2, до 10 мг/л NO3) показатели в аквариумной воде, независимо от конструктивных «наворотов»: ящик с перфорированным дном и флейтой по всей длине, ничем не превосходит тот же ящик, только без двойного дна и с заливом через шланг. Проверено».

При всех очевидных достоинствах фитофильтр имеет следующие недостатки:
а) фитофильтр требует места и трудно вписывается в интерьер помещения;
б) в продаже нет готовых фитофильтров промышленного производства;
в) если помещение темное, то для растений фитофильтра требуется дополнительное освещение;
г) растения в фитофильтре требуют минимального, но все же отдельного ухода;
д) растения в фитофильтре активно испаряют воду.

Отдельный вопрос — это правильный подбор растений. Для этой цели подходят практически все аквариумные растения–амфибии, как длинно, так и короткостебельные, но при этом следует иметь ввиду, что многие виды не переносят холодный сухой воздух, гибнут от сквозняков и больше годятся для расположения закрытых стеллажах или палюдариумах. Также нужно иметь ввиду, что роль мелких растений со слабой корневой системой в утилизации нечистот будет невелика, и если нужен действительно мощный фильтр, то и сажать в него следует что-нибудь посущественнее. Из сухопутных растений для фитофильтров не следует использовать те, которые не переносят длительного затопления корневой системы.

В книге Н.Ф. Золотницкого для посадки в гроты рекомендованы: адианты, нефролепис, птерисы, золотистый и серебристый папоротники, асплениум, аспидиум, блехнум, стипулятник, кордилина, кордилина, изолепис, саксифрага, традесканция, сциндапус, антуриумы (теневыносливы). Возможно, многие из них подойдут и для фитофильтра. Из В.С. Жданова этот список можно расширить, поместив в него: каллы, рихардии, белокрыльник, камыш поникший и циперус. Е. Цигельницкий добавляет сюда: спатифиллюм, фикус Бенджамина, фиттонии и хлорофитумы.

Если аквариум стоит вдали от источников искусственного света, то растения в фитофильтре, нужно доосвещать. Поэтому не стоит увлекаться сильно светолюбивыми, лучше брать теневыносливые. Если подобрать теневыносливые растения или аквариум находится на освещенном месте — отдельный свет вообще не потребуется. Хотя некоторая подсветка в любом случае красива.

Кстати, полезную работу в фитофильтре выполняют не только сами растения, но и колонии бактерий, живущие на их корнях. Это тот же «активный ил», который работает в любом биофильтре. Хотя корни растений выделяют немного кислорода по сравнению с листьями, для аэробных бактерий это вполне достаточно для комфортного существования.

Нитратные фильтры

Как и в вопросах биофильтрации в целом, в этой области пионерами являются морские аквариумисты. Но еще раньше денитрифицирующие фильтры были разработаны и поныне применяются для очистки промышленных сточных вод. В морской аквариумистике нитратные фильтры или нитратредукторы, как их еще называют, обычно используются как часть системы фильтрации, состоящей из нескольких компонентов. Задача этих фильтров — превратить с помощью бактерий нитрат в газообразный азот и/или закись азота (веселящий газ), которые, испаряясь, покидают аквариумную систему. Принцип действия «классического» денитрифицирующего фильтра следующий: внутри него устанавливается крайне бедная кислородом среда, в которой живут денитрифицирующие бактерии-анаэробы, которые при отсутствии кислорода, необходимый для дыхания, извлекают его из нитрата. Под их воздействием происходит следующая химическая реакция:

5C + 4NO3- + 4H+ = 5CO2 + 2N2 + 2H2O

http://www.american.cichlids.ru/images/articles/Nitratreductor-1000.jpg
Нитратредуктор Aqua Medic, предназначенный для аквариумов объемом до 1000 литров и шарики Deniballs
Эту реакцию могут проводить аэробные гетеротрофные бактерии, среди них Pseudomonas denitrificans, Pseudomonas aeruginosa, Paracoccus denitrificans или Bacillus licheniformis. Главное условие для работы такого фильтра слабый проток воды. В зависимости от величины, объема и типа фильтра он может составлять от нескольких литров до 30 литров в час. Такая скорость необходима, чтобы гарантировать установление анаэробной среды, поскольку при сильном течении в него будет попадать много кислорода. В фильтре существует внутренняя циркуляция, способствующая равномерному распространению анаэробной среды.

Раньше в денитрифицирующие фильтры углероды регулярно добавляли в форме лактозы (молочный сахар). Сегодня в качестве корма все чаще используются так называемые «Deniballs», шарики-наполнители для фильтра, состоящие из производного масляной кислоты. Очень важно поддерживать нужный редокс-потенциал в нитратредукторе. Для нормального течения денитрификации этот показатель должен удерживаться в пределах от -50 до -250 mV. Редокс-потенциал можно замерять электронно с помощью специальных устройств. Наиболее практично и безопасно — использовать автоматику, которая исходя из этого показателя, будет включать или выключать дозирующую помпу, подающую воду в фильтр-денитратор. Управлять работой нитратредуктора можно, варьируя количество подкормки или поток воды. Основные принципы: добавление питания в денитратор и уменьшение протоки – понижает окислительно-восстановительный потенциал, уменьшение питание и увеличение проточности – сдвигает вверх.

К этому типу денитрификационных фильтров относится нитратный редуктор производства фирмы Aqua Medic, предназначенный для аквариумов объемом до 1000 литров (на фото). Расходными материалами для этого фильтра являются Deniballs и порошок Denimar. Контролировать процесс можно используя редокс-электрод (не включен в комплект поставки), который вкручивается в предусмотренное в крышке отверстие с резьбой PG 13,5. Nitratreductor 1000 герметичен и может использоваться как часть общей фильтрующей системы или отдельно — в этом случае он устанавливается в тумбу под аквариум. А вообще выбор и ценовой диапазон денитрификационных фильтров для морских аквариумов сейчас довольно велик. От высокотехнологичных систем с автоматической регулировкой тока воды, автоматической подкормкой бактерий и возможностью непрерывного измерения редокс-потенциала, а также подключаемым компьютером, обрабатывающим данные от редокс-контроллера и управляющим всеми этим процессами. Этот вариант может быть реализован, например, на оборудовании фирмы AquaMedic. До совсем незамысловатых, как Sera Bio-Denitrator — устройство производительностью 36 литров в сутки, лишенное возможности всего того, о чем было сказано выше. Бактерий в нем нужно кормить вручную, скорость потока воды должна контролироваться постоянно. Запускается сложно, может внезапно перестать работать. Но использовать можно, и есть данные, что в 200–300 литровом аквариуме при средней загрузке и практически не подменяемой воде такой фильтр уверенно способен обеспечить содержание нитратов в пределах 50 мг/л. Кроме того, по традиции нашей страны, богатой различными «самоделками», существует множество кустарных конструкций, смастеренных самими аквариумистами.

До недавнего времени нитратные фильтры считались атрибутом морской аквариумистики, но в последнее время на них обратили внимание и пресноводные аквариумисты, в частности, дискусоводы. Такая система, описанная журнале «Diskus» Jahrbuch 2007, применяется аквариальном хозяйстве Йозефа Вастля. В качестве питания для бактерий здесь используется кукурузный крахмал особо тонкой пылевидной структуры. Подробнее о нитратном фильтре Йозефа Вастля можно прочесть на сайте Ассоциации любителей и разводчиков дискусов.

Водочный фильтр-денитратор. Еще одной версией денитрифицирующего фильтра является так называемый водочный фильтр. Его единственное отличие в источнике питательных веществ для бактерий. Если в классическом варианте это лактоза, то здесь используется алкоголь (этанол С2Н5ОН), который добавляется в фильтр, чаще всего в виде водки. Этанол — это наиболее легко расщепляемое бактериями вещество. А в остальном также работает принцип, заложенный в ранее приведенной химической реакции.

Запуск и наладка работы водочного фильтра — это достаточно сложное дело. Надо действовать осторожно и вносимую дозировку водки увеличивать постепенно, а в противном случае реакция денитрификации может пойти иным образом и привести к образованию ядовитых веществ. По мнению Дитера Брокманна, следует избегать попадания водки непосредственно в аквариум, поскольку это может привести к интенсивному размножению гетеротрофных бактерий и к сильному помутнению воды. На начальной фазе работы фильтра, пока денитрифицирующие бактерии еще не начали нормально работать, на выходе в воде может наблюдаться небольшое повышение уровня нитрита. Здесь нужно следить за тем, чтобы в аквариуме не накопилось опасное для рыб количество этого токсичного соединения. Затем концентрация нитратов в аквариумной воде должна медленно понижаться, и соответственно количество вливаемой в фильтр водки тоже нужно сократить. Следует регулярно тестировать воду на нитраты, чтобы определить минимальную дозировку водки, при которой поступающая из фильтра вода будет практически свободна от нитратов. Отечественный рецепт водочного фильтра для пресноводного аквариума можно почерпнуть у Владимира Ковалева. Здесь спиртосодержащую подкормку предлагается лить непосредственно в аквариум.

http://www.american.cichlids.ru/images/articles/Nitratreductor-1000.jpg
Нитратный фильтр H&S 110-F1000
Серный фильтр-денитратор. Еще один ныне достаточно распространенный тип нитратного фильтра — серный, известный также как ASD (Autotrophic Sulfur Denitrification). Суть его работы заключается в восстановлении нитратов до газообразного азота с помощью серы, являющейся питательной средой для серных бактерий. В отличие от гетеротрофных денитрифицирующих бактерий, серные бактерии — автотрофы. Само по себе изучение этих бактерий относится к началу 1950-х гг., но применение их природных способностей в аквариумной технике началось лишь сорок лет спустя. В настоящее время такие фильтры производятся ведущими брендами морской аквариумистики. По сравнению с классическими нитратредукторами — это следующее поколение. Они удобнее в эксплуатации и эффективнее в работе. Принципиальная идея такая, же как и у обычного «углеродного» денитратора. В качестве субстрата и одновременно корма для микрофлоры здесь используются шарики серы, а реакцию денитрификации осуществляют так называемые серные бактерии, как Thiomicrospira denitrificans и Thiobacillus clenitrificans. Они расщепляют нитраты до водорода и в то же время окисляют серу, превращая ее в сульфат:

5S + 6NO3- + 2H2O = 3N2 + 5SO42- + 4H+

Для этой реакции требуется анаэробная среда и очень медленный ток воды через фильтр. В начале эксплуатации серного фильтра может наблюдаться повышенный уровень нитрита на выходе. В этом случае необходимо понизить объем протока воды. Помимо этого (пожалуй, главный недостаток серного денитратора), отфильтрованная вода получается кислой из-за образования серной кислоты. Для ее нейтрализации некоторые модели фильтров имеют еще один отсек, наполненный карбонатом кальция. С одной стороны, происходит нейтрализация серной кислоты, а, с другой, в аквариуме повышается содержание кальция. В других моделях шарики серы смешиваются вместе с карбонатом кальция и при этом кислая среда, развивающаяся в фильтре нейтрализуется напрямую. Однако все равно карбонатная жесткость может падать очень быстро. За ней необходимо следить и при необходимости доводить до нормы.

Уход за серным фильтром, в принципе, несложен (если обслуживание денитратора вообще можно назвать простым). Кроме регулярного замера нитритов и нитратов в отфильтрованной воде, это восполнение использованных шариков серы и гранулированного карбоната кальция. Регулярная подкормка бактерий молочным сахаром или алкоголем, как в двух предыдущих случаях, не нужна. Однако проблематичным является насыщение аквариумной воды ионами сульфата (в частности, это может вызвать некоторое понижение уровня кальция, т.к. растворимость сульфата кальция невелика). Насколько пагубным для биосистемы аквариума может быть такое насыщение, или каким образом расщепляется сульфат, на настоящий момент детально не исследовано.

Примером серного фильтра промышленного производства могут служить Denitrateur H&S 110-F1000 и H&S 150-F2000, предназначенные соответственно для аквариумов объемом до 1000 и 2000 литров. Внутренний объём такого денитратора заполняется на 2/3 серным наполнителем HS-025018, на 1/3 — коралловой крошкой (эти два наполнителя разделены в фильтре губкой). Устройство устанавливают во внешний орошаемый фильтр так, чтобы помпа оказалась погружена в воду.

Подробнее о денитрификация и нитратные фильтрах можно прочесть здесь.

Пеноотдепитель

Это устройство известно также как (пеноотделительная колонка, флотатор или скиммер). Принцип функционирования пеноотделителя заключается в следующем. В реакционной трубке вода смешивается с воздухом. На образовавшиеся пузыри в результате электростатического взаимодействия оседают органические субстанции (белковые молекулы). На поверхности трубки появляется пена. Она бывает двух видов: нормальная пена в нижней части трубки, состоящая из пузырьков разного размера, и пена коричневатого цвета в верхней части трубки — белковая пена, в которой как раз и содержатся вредные субстанции, которые подлежат удалению. Пена из нижнего слоя постоянно двигает белковую пену наверх, пока та, наконец, не попадает в улавливающий сосуд. Здесь пена оседает и образует густую темно-коричневую жидкость, которую называют адсорбатом. Дополнительный положительный эффект пеноотделителя заключается в насыщении аквариумной воды кислородом.

http://www.american.cichlids.ru/images/articles/tunzeskimmer.jpg
Пеноотделитель Tunze для морских аквариумов объемом до 1000 л
Среди прочего фильтрационного оборудования пеноотделители появились одними из первых. Так, фирма Tunze разработала первый серийный скиммер с собственной генерацией воздуха еще в 1963 году. Современная модель пеноотделителя Tunze, предназначенного для аквариумов объемом до 1000 л морской воды, и принцип ее действия — выше на иллюстрации. Здесь можно скачать инструкцию к этому устройству. Существует также множество самодельных конструкций.

Пhttp://www.american.cichlids.ru/images/articles/tornado2.jpg
рудовая пеноотделительная колонка «Tornado» в действии
Пеноотделители различают по способу образования воздушно-водяной смеси.

Стандартный пеноотделитель (флотатор). Для рифовой аквариумистики — это пеноотделитель с противотоком. В нем вода подается в реакционную трубку сверху, в то время как воздух поступает из распылителя, находящегося в нижней части трубки.

Пеноотделитель с трубкой Вентури (турбофлотатор). Этот тип пеноотделителя имеет специальный распылитель для создания воздушно-водяной смеси. Вода из аквариума нагнетается с помощью мощной помпы в этот распылитель. В месте сужения распылителя образуется низкое давление, которое втягивает атмосферный воздух через обратный (питательный) клапан. Воздух и вода соединяются, образуя пену.

Колесный пеноотделитель. Колесные пеноотделители также приводятся в действие с помощью помпы. Однако у этой помпы нормальное лопаточное колесо заменено колесом с многочисленными спицами. За счет вращения колеса возникает низкое давление, которое затягивает воздух в помпу через обратный клапан. Колесо разбивает воздух на мелкие пузыри. В зависимости от размера пеноотделителя, возможно, понадобится вторая помпа, которая будет гнать воду в реакционную трубку.

Ротационный пеноотделитель. В отличие от уже описанных моделей ротационный пеноотделитель снабжен очень короткой реакционной трубкой. Время, необходимое для образования смеси из воды и воздуха, выигрывается за счет потока воды, который пропускается через распылитель, что создает в реакционной трубке круговые завихрения. Для этого используется мощная помпа. Воздух попадает в пеноотделитель также через распылитель, благодаря чему пена состоит из мелких пузырьков.

В морской аквариумистике, по мнению Дитера Брокманна, пеноотделители являются наиболее эффективным средством по уменьшению содержания нитрата, поскольку способны удалять из воды органику прежде, чем биофильтр успевает взяться за ее переработку и превратить ее в нитрат. Аналогичные устройства выпускаются и для пресноводных аквариумов, однако считается, что в пресноводной аквариумистике они не столь эффективны (или эффективны только для сильно загрязенных органикой аквариумов), а потому применяются редко. Впрочем, возможно, цихлидный аквариум, в том числе выростной — это как раз та область пресноводной аквариумистики, где пеноотделитель мог бы успешно использоваться.

На фото справа изображена пеноотделительная колонка «Tornado», предназначенная для прудов с пресной водой (рекомендуемый ток воды 700 л/ч). Ниже приводится схема ее устройства.

http://www.american.cichlids.ru/images/articles/tornado1.jpg

Осмосный фильтр

http://www.american.cichlids.ru/images/articles/osmos1.jpg
Установка обратного осмоса Nimbus MN800
Системы обратного осмоса нередко применяются для подготовки воды перед заливкой в аквариум, в особенности в тех случаях, когда речь идет о содержании южноамериканских видов, обитающих в очень мягкой и кислой воде, либо когда водопроводная вода содержит слишком много вредных примесей. По своим характеристикам осмосная вода близка к дистилляту. Фильтр, работающий по принципу обратного осмоса, устроен следующим образом. Основной элемент, позволяющий получать воду высокой степени очистки — это тонкопленочная мембрана. Она представляет собой подобие сетки, размер ячеек которой сравним с размером молекулы воды. Сквозь такую «сетку» могут пройти либо сами молекулы воды, либо вещества, размер молекул которых еще меньше — растворенный в воде кислород, водород и т.п. В результате, из воды удаляется практически все содержащиеся в ней вещества, а также бактерии. Перед мембраной устанавливаются префильтры предварительной очистки. Существует множество марок и конструкций установок обратного осмоса, как разработанных непосредственно для аквариумистики, так и бытовых и промышленных. Чаще всего производительность таких установок не превышает 200 или даже 100 литров в сутки. Пример: фильтр обратного осмоса Aqua Medic Standart. Однако существуют и гораздо более производительные установки. В качестве примера можно назвать Nimbus MN800 американской фирмы Nimbus Water Systems — 1900 л/сут.

Как уже было сказано, аквариумисты такие установки применяют, как правило, не в системе фильтрации аквариумной воды, а для разовой предварительной водоподготовки. Немецкие дискусоводы однако воплотили в жизнь идею использования обратного осмоса для непрерывной очистки аквариумной воды, как еще одну альтернативу традиционным методам и системам. Это осмосный фильтр, о котором рассказал Патриц Хильзенбек в докладе, сделанном в на 7-м чемпионате мира по дискусам в Дуйсбурге в октябре 2008 г. Как отмечалось в этом докладе, данная конструкция уже несколько лет применяется рядом немецких разводчиков дискусов, в том числе в аквариальном хозяйстве Александра Пивоварского.

Надо заметить, что аквариум с осмосным фильтром, устройство которого показано на схеме (см. ниже), хотя не требует столь больших замен воды, как при применении традиционной фильтрации, но все же не является системой замкнутого цикла. Для его функционирования необходимо, с одной стороны, обеспечить вливание некоторого количества свежей воды (ежедневно около 2% от объема аквариума), а с другой — слив избыточной воды в канализацию. Последнее осуществляется посредством использования дополнительной накопительной емкости, в которую поступают и концентрат из осмосной установки, и лишняя вода — из аквариума.

Система является довольно сложной и требует квалифицированного и осторожного обращения. При запуске осмосного фильтра необходимо проконтролировать заполнение магистрали водой, в первую очередь той ее части, которая соединена с засасывающим патрубком насоса. Холостая работа насоса приводит к быстрому износу его движущихся частей, и этого надо избегать. После запуска системы следует учитывать, что электропроводимость раствора в емкости для концентрата на начальном этапе растет, а высокий уровень минерализации воды (электропроводимость 1000 мкС/см и выше) может повредить мембрану. Чтобы не допустить этого, в начальной фазе работы осмосного фильтра необходимо либо ежедневно менять воду в этой емкости, либо увеличить подачу свежей в аквариум. Через 10–20 дней, в зависимости от конкретной ситуации электропроводимость придет в норму, и осмосный фильтр заработает в нужном режиме.

http://www.american.cichlids.ru/images/articles/osmos2.gif
Схема осмосного фильтра, используемого немецкими дискусоводами
Для достижения желаемой жесткости воды в аквариуме можно оперировать двумя параметрами — количеством подаваемой в него свежей воды и производительностью установки обратного осмоса. Наличие манометров позволяет контролировать падение давления в магистрали подачи воды на мембрану обратного осмоса и своевременно менять префильтры, установленные для защиты мембраны от загрязнения. Уязвимым местом осмосного фильтра также является насос, повышающий давление в магистрали. Мембранные и диафрагменные насосы, применяемые в осмосных установках, не рассчитаны на непрерывную длительную работу (продолжительность работы регулируется таймером). Более технологичное решение — использовать вращательно-шиберные насосы. Они более надежны и долговечны, но при этом и более дороги.

«Волшебные» препараты

Одновременно с совершенствованием конструкции фильтрующих устройств усилия производителей аквариумной продукции направлено на разработку специальных препаратов, в т.ч. денитраторов. Некоторые из них достаточно хорошо знакомы российским аквариумистам.

Препарат Nitra-Zorb фирмы Aquarium Pharmaceuticals представляет собой смесь ионообменных смол для удаления из аквариумной воды аммиака, нитритов, нитратов. Фирма Tetra предлагает препараты Easy Balance и Nitrate minus. Последний выпускается в виде жидкости для заливки в аквариум или гранул для помещения в грунт или фильтр и по действию схож с этанолом (водкой) — (цитирую) «мутняк в воде, недостаток кислорода, практически нулевой уровень нитратов и полностью забитый слизью фильтр». Все эти средства есть в наших зоомагазинах. Однако в целом, эти и другие подобные им препараты можно охарактеризовать как относящиеся к разряду вещей, о которых почти все слышали, но мало кто применяет. Причин тому несколько, а именно высокая стоимость, неспособность устранять весь комплекс атрибутов старения аквариума (не одними нитратами стареет вода, в ней накапливается еще много другого вредного, не улавливаемого нашими тестами), сомнительные побочные эффекты и, наконец, обычные регулярные подмены воды или протока достаточно хорошо решают проблему. Существенным недостатком продуктов Tetra является также то, что производитель не раскрывает их состав и принцип действия. В данном контексте нас может интересовать скорее перспектива, обусловленная простотой и удобством такого метода борьбы с нитратами (пусть не с помощью ныне предлагаемых препаратов, но с теми, которые появятся в будущем), хотя для ряда западноевропейских стран, где плата за водоснабжение очень высока, данные средства является вполне актуальными уже сегодня.

Из того, что уже имеется, но не продается в наших зоомагазинах, имеет смысл рассказать о продукте Baсteria Right Now (на фото), выпущенном в 2004 г. американской Hiatt Distributors Ltd. (сокращенно — HDL), предназначенный для запуска полного азотного цикла, включая нитрификацию и денитрификацию в обычном внешнем биофильтре, причем уже в первые 24 часа использования. Для успешного запуска и функционирования системы в аквариуме обязательна интенсивная аэрация.

Изобретение HDL запатентовано (U.S. Patent Number 6.025.152) 15 февраля 2000 г. Его суть в том, что были найдены аэробные виды денитрифицирующих бактерий и подобрана комбинация видов, дающая устойчивую микрофлору и способная противопоставить себя микрофлоре традиционной нитрификации. Согласно описанию патента, препарат состоит из двух основных элементов: смеси штаммов девяти разных видов бактерий рода Bacillus и бактерии Enterobacter sakazakii и смеси четырех ферментов: целлюлозы, амилазы, протеазы и липазы, предназначенных для жизнеобеспечения бактерий. Третьим неотъемлемым элементом патента является производимый той же фирмой Activated Tri-Base Pelletized Carbon — некий особый активированный уголь, содержащий также скорлупу кокоса и синтетический лигнин, предназначенный к использованию в качестве биосубстрата фильтра и одновременно служащий источником элементарного углерода для гетеротрофных бактерий. Уголь сделан в форме твердых таблеток, которые не разрушаются со временем и не засоряют фильтр. Форма таблеток такова, что не позволяет создаваться анаэробным зонам в фильтре. Для поддержания полного цикла аэробной денитрификации в фильтре должен быть именно такой активированный уголь, а не какой-либо иной субстрат. Его можно закладывать в любой тип внешнего фильтра — канистровый, орошаемый (wet/dry, trickle), сампы, карбоновые трубки. Технология работает только в аквариумах, прудах и других замкнутых водоемах. В реках внесение такой культуры бактерий дает значительное, но временное снижение загрязненностью органикой, и не заменяет собой процесс нитрификации. В условиях аквариума стандартный цикл нитрификации сразу же заменяется работой специально подобранных набор культур бактерий, которые преобразуют аммиак (NH3) и гидроксид аммония (NH4OH) в аммоний (NH4+), а благодаря наличию в субстрате особой формы углерода эти вещества преобразуются в газообразный азот (N2), углекислый газ (СО2) и другие безвредные вещества денитрифицирующими бактериями. Нитратам и нитритам после такого преобразования почти неоткуда браться. Это значительно снижает биологическую нагрузку на замкнутую экосистему аквариума и облегчает его обслуживание. А кроме того, при запуске аквариума не нужно ждать несколько недель пока наладится традиционный процесс нитрификации. Процесс полностью аэробный, поэтому нет риска образования сероводорода, сернистого газа или метана. Использование продуктов HDL не требует их регулярной замены и соответственно большего расхода. Культуру бактерий достаточно внести всего один раз, а запаса углерода в активированном угле фильтра хватает на пять лет. Через шесть месяцев рекомендуется добавить совсем немного Baсteria Right Now, потому что при первоначальном запуске аквариума определенные виды бактерий употребили все вредные вещества и вымерли.

Таким образом, можно сделать вывод, что продукт Baсteria Right Now является разновидностью бактериальной закваски, но с более широким и пролонгированным действием, чем обычные биостартеры. Согласно патенту, препарат Baсteria Right Now может быть использован не только для удаления из воды аммония, нитрата и нитрита, но и ортофосфатов, тяжелых металлов, органических и неорганических соединений серы. В общем, «панацея» от всех несчастий. Однако из инструкции по применению можно прийти к заключению, что данное средство позиционируется не как альтернатива регулярным подменам воды, а должно дополнять их для полного устранения вредных веществ из аквариума, поскольку в инструкции сказано: «подмены воды каждую неделю 30–50%». (При обычной практике в цихлидариуме довольно проблематично добиться содержания нитратов ниже 20 мг/л, даже при сильных подменах воды, особенно если сразу из-под крана мы уже получаем 5–10 мг/л.) Примечательно также указание при инсталляции продукта в старый аквариум не класть в фильтр сразу весь уголь Tri-Base Pelletized, т.к. при этом из воды будет очень быстро поглощен кислород, и это приведет к замору рыбы, а заменять биосубстрат в фильтре порционно. А для растительного аквариума использование Tri-Base Pelletized Carbon и вовсе противопоказано, иначе растения останутся без питания, и предлагается использовать биокультуру Baсteria Right Now совместно с продуктом Earth Pellets, высокопористым субстратом, похожим на керамзит (впрочем, очевидно, здесь может быть задействован любой стандартный биосубстрат), а биокультура станет работать как биостартер, стимулирующий процесс нитрификации.

По данным фирмы-изготовителя, положительную оценку разработке HDL дал известный аквариумист и предприниматель Оливер Луканус, рекомендовавший данный препарат зоомагазинам для быстрого запуска торговых и карантинных аквариумов. Естественно, вся эта информация должна быть тщательно проверена, чтобы отделить правду от вымыслов и маркетинговых уловок, в том числе и на предмет возможных побочных воздействий, а они наверняка имеются. В рунете мне удалось найти всего два упоминания о применении чудодейственного заморского средства. В одном случае бактериальная закваска была заказана и применена без фирменного субстрата, и сколько-нибудь ощутимого эффекта денитрификации не отмечено, что впрочем вполне согласуется с описанием. Во втором случае технология использовалась с полным комплексом элементов в соответствии с рекомендациями производителя, в том числе в аквариумах с дискусами, без живых растений, и было отмечено, во-первых, снижение нитратов до минимума, во-вторых, очень высокая потребность в содержании в воде кислорода.

И еще раз о подменах воды

http://www.american.cichlids.ru/images/articles/ranonecoFCB.jpg
Профессиональная система водоподготовки в домашнем цихлидном хозяйстве. Угольный фильтр FCB рабочим объемом 28 л и фильтр тонкой очистки в колбе Big Blue 20″.
Фото Е. Грановского
Теперь вернемся из мира фантазий в мир реальностей. Наиболее широко применяемым методом борьбы с избытком нитратов в цихлидном аквариуме на настоящий момент являются регулярные подмены воды и/или протока. Здесь же следует подчеркнуть важность подмен воды в аспекте профилактики гексамитоза. При увеличении содержания нитрата в аквариуме опасность заболевания сильно возрастает. И даже «нормативные» 50 мг/л нельзя в этом отношении признать оптимумом. Однако польза водоподмен состоит не только в снижении концентрации токсинов в аквариуме, но и в стимулировании очищения желудочно-кишечного тракта у рыб, что не менее важно. Естественно, подменная вода должна быть соответствующим образом подготовлена, чтобы не наносить рыбам вред, поскольку есть и противоположный опыт, когда большие подмены воды становились причиной вспышки гексамитоза у чувствительных видов.

Вода, текущая из нашего водопровода, далеко не идеальна, а порою даже враждебна рыбам. Здесь нужно сказать несколько слов о водоподготовке. В свое время на аквариумных веб-форумах было не много споров, нужно ли перед заливом в аквариум воду отстаивать. И единства мнений не было. Кто-то считал, что отстаивать нужно и обязательно; кто-то говорил, что всю жизнь льет прямо из-под крана и не видит никаких проблем. Но по сути эти споры — пустые, поскольку ошибка заключается уже в самой постановке вопроса. Во-первых, вода в различных местах разная. И не только в разных городах, но и районах одного города и даже, как может оказаться, в двух соседних домах. Поэтому здесь бесполезно (и опасно) использовать чужой опыт. Во-вторых, отстаивание воды, преподносимое в большинстве книг по аквариумистике как основной способ водоподготовки, во многих случаях не решает проблемы. Отстаивание позволяет избавить воду от улетучивающегося по прошествии некоторого времени хлора, а также снизить карбонатную жесткость и содержание железа за счет выпадения части ее содержимого в осадок. Однако кроме этого в водопроводной воде может присутствовать аммиак/аммоний, нитраты и еще много того, что не определяется стандартным набором аквариумных тестов: фенол, хлороформ, тяжелые металлы, триглометаны, нефтепродукты, пестициды и гербициды и пр. А хлор, о котором тоже много сказано в аквариумной литературе, является пожалуй самым «безобидным» элементом из того токсичного набора, которым снабжает нас водоканал. Существует даже мнение, что в контролируемых дозах вливание хлорированной воды полезно для аквариума, т.к. оказывает дезинфицирующее воздействие, а также подавляет рост водорослей.

На аквариумные кондиционеры, как показал опыт, тоже нельзя полностью полагаться. Ранее эта тема уже была рассмотрена в статьях «Проблема подменной воды. Хлор. Аммиак» и «Кондиционеры воды. Как работает Ammo-Lock и чем SERA aquatan отличается от SERA toxivec». Здесь мне хотелось бы еще раз обратить внимание читателя на целесообразность использования для водоподготовки активированного угля, обладающего широкими адсорбционными свойствами. Однако среди аквариумистов есть и немало противников активированного угля, считающих, что наряду с токсичными веществами, он удаляет из воды элементы, необходимые для растений. Но для цихлидоводства активированный уголь дает больше плюсов, чем минусов, а подкормку растений, если таковые имеются, можно осуществлять, внося в аквариум специальные препараты и при этом не нанося рыбам вред заливом неочищенной водопроводной воды.

Еще одна тема споров — это как часто подменивать и сколько менять в один присест. Считается, что многие виды рыб, в т.ч. цихловых, плохо переносят массированные вливания свежей воды. Кроме того есть мнение, что чрезмерные водные инвазии могут негативно отражаться на биологическом равновесии. В качестве устоявшихся норм обычно рекомендуется менять воду 20–25% объема один раз в неделю для обычного аквариума и 25–40% один–два раза в неделю для цихлидариума. На самом деле постановка вопроса тоже неправильная. Часто истинной причиной ухудшений самочувствия рыб, связанных с массированными подменами, является неграмотная водоподготовка, а не подмены воды как таковые. Хотя конечно существуют и очень чувствительные в перемене водных параметров виды. Но, как показывает опыт, в отношении многих видов цихлид проблема устраняется с помощью активированного угля при водоподготовке. Еще одна особенность, о которой ранее уже писалось, состоит в том, что на рыбу может негативно воздействовать не только повышенное содержание нитратов и других токсичных веществ в аквариуме, но и резкое снижение их концентрации, что также нужно иметь в виду. И в этом аспекте замена воды 70% раз в неделю переносится рыбой хуже, чем 70% ежедневно. Что же касается разрушительного воздействия свежей воды на биосистему, то в цихлидоводстве, где применяются мощные биофильтры, эта проблема вообще не стоит. Абстрактные рекомендации менять столько-то процентов еженедельно также не выдерживают критики, поскольку требуемый объем подмен зависит прежде всего от плотности посадки рыб в аквариуме (а она может отличаться в разы), видового состава, возраста, интенсивности кормления и других факторов. Тем не менее усредненное значение «30% в неделю» может являться ориентиром для начинающего цихлидовода, способным уберечь его питомцев, с одной стороны, от отравления нитратами и от вливаний слишком большого количества плохо очищенной водопроводной воды, с другой стороны. Опытный аквариумист должен сам определить необходимый режим водоподмен. Но принцип «чем больше, тем лучше» с определенными оговорками здесь по-видимому может быть принят за правило.

Наиболее распространенным решением водоподготовки является бытовой магистральный фильтр, использующий насыпной гранулированный уголь или специальные сменные картриджи. Берущаяся из-под крана вода прогоняется через него в процессе залива в аквариум. Не обязательно ставить у себя в квартире такого «монстра», как представлен справа на фотографии. Можно, например, использовать угольный фильтр на базе колбы стандарта «Big Blue 20 дюймов». Но при этом следует учитывать, что размер фильтра, а вернее количество находящегося в нем фильтрующего материала, налагает ограничения на скорость фильтрации. Для эффективной очистки ток воды должен быть достаточно медленным. Поэтому для быстрого наполнения аквариума нужны фильтры достаточно большого объема, а малые кухонные системы производительностью не более 2–3 л/мин для этой задачи не подходят. Если используется фильтр и картридж заводского изготовления, то рекомендуемая скорость фильтрации указывается в спецификации. Например, для угольного картриджа K255 производства «Новая вода» этот показатель — до 15 л/мин.

Кроме активированного угля в бытовой водоочистке сейчас также применяется шунгит. Целесообразность использования этого сорбента для аквариумистики требует дополнительного исследования. Также распространена практика применения в картриджах для питьевых фильтров серебра, обладающего бактерицидными свойствами, что в аквариумистике более во вред, чем на пользу — серебро подавляет микрофлору, делая воду «мертвой».

Если при подготовке подменной воды практикуется отстаивание в специальной емкости, то может применяться внутренний или проточный угольный фильтр меньшего объема, чем при прямой заливке воды из-под крана. Качественная водоочистка при этом достигается посредством многократного прогона воды через фильтр. Также водоотстойник позволяет обеспечить нагревание, аэрацию и обработку воды кондиционером перед заливкой в аквариум, обеспечив тем самым комплексную водоподготовку. Отстаивание воды чаще всего ассоциируются с ведрами, канистрами или кучей бутылей, стоящих на балконе или в ванной комнате. Однако на самом деле, если подойти этому вопросу творчески, водоотстойная емкость может быть эстетично выполнена и гармонично вписана в интерьер квартиры.

Проблема подменной воды. Хлор. Аммиак
Евгений Грановский

(опубликовано 18.02.2009 / grange)

Как правильно подготовить водопроводную воду для аквариума? Почему у рыб ухудшается состояние после залива свежей воды? Нужно ли применять кондиционеры воды? Эти и другие вопросы рассмотрены в статье.

Хлор — в свободном состоянии при нормальных условиях двухатомный газ желто-зеленого цвета, относится к галогенам. Хорошо растворим в воде. Впервые хлор был получен в 1774 г. в Швеции Шееле взаимодействием соляной кислоты с пиролюзитом. Однако только в 1810 г. Дэви установил, что хлор — химический элемент и назвал его Chlorine (от греческого «Chloros» — желто-зеленый). В водопроводную воду хлор вносится с целью ее обеззараживания. В настоящее время обычно используется гипохлорит натрия (NaClO), который затем разлагается распаданием на хлор, кислород и соли. В больших концентрациях хлор ядовит. Определить высокую концентрацию хлора можно по характерному запаху этого газа, знакомому многим людям, посещавшим плавательные бассейны, но надежнее всего воспользоваться специальным тестом. В водопроводной воде хлор содержится не всегда, ибо в некоторых случаях в системе водоканала для обеззараживания применяется озонирование (если излагать совсем точно, то некоторые концентрации хлора могут присутствовать даже в таком водопроводе, поскольку перед закачиванием воды в трубы все равно применяется хлор или хлорамин). Концентрация хлора в водопроводе меняется в зависимости от времени года. Где-то она выше всего весной и осенью, где-то — летом.

Для большинства аквариумных рыб предельная концентрация хлора в воде — 0,25 мг/л, а концентрация 1 мг/л является летальной. При более низких концентрациях, он тоже вредит рыбе, повреждая жабры.

Основными методами очистки подменной воды от хлора — отстаивание воды и химическая очистка.

Отстаивание воды. Хлор относительно непостоянен в воде, самостоятельно улетучиваясь в атмосферу. Касательно длительности отстаивания водопроводной воды перед заливом в аквариум в литературе обычно называется цифра 1-2 суток. Хотя авторы книги «Современный аквариум и химия» рекомендуют более длительный срок: 5-6 дней. Резервуар для отстаивания воды должен иметь достаточно большую поверхность взаимодействия с воздушной средой. Процесс удаления хлора из воды можно ускорить, если при заливе воды в ведро для отстаивания пустить из водопроводного крана сильную струю, либо лить воду из душа, а также если в ходе отстаивания воду аэрировать. Следует добавить, что при отстаивании водопроводная вода освобождается от ряда других вредных примесей, не рассмотренных в этой статье.

Химическая очистка. Самым быстрым способом удаления хлора из воды является применение химического препарата-дехлоратора, который вступает в химическую реакцию с растворенным в воде хлором, превращая его в малотоксичные вещества. Классический описанный в литературе дехлоратор – это тиосульфат натрия Na2S2O3, восстанавливающий хлор до хлорид-ионов. Также в качестве компонентов для удаления хлора в аквахимии используются сульфит натрия Na2SO3, гидросульфит натрия NaHSO3 и более сложные соединения, такие как гидроксиметан сульфинат натрия CH3NaO3S. При использовании дехлораторов следует иметь в виду, что указанные в инструкции дозировки являются усредненными, в то время как содержание хлора в водопроводной воде может колебаться в зависимости от местности, времени года и других условий. В моей практике имеется случай когда в после обработки аквариума кондиционером Tetra AquaSafe вся запущенная в аквариум стартовая рыба данио рерио быстро погибла с явными признаками сильного отравления хлором, т.е. рекомендованная производителем дозировка очевидно оказалась недостаточной.

Более надежным способом является адсорбционный метод — прогон хлорированной водопроводной воды через активированный уголь, хлор адсорбируется на нем, и вода освобождается от токсичного компонента. На практике этот способ очистки реализуется посредством проточного угольного фильтра, через который пропускается вода из-под крана, либо оснащения емкости для водоподготовки внутренним фильтром с углем. Кстати, необязательно покупать в зоомагазине специальный аквариумный уголь, бытовой активированный уголь работает не хуже. Вообще, вопреки сложившемуся стереотипу, не стоит отклонять возможность использования для аквариумного хозяйства бытовых фильтров водоподготовки. Единственное, нужно четко соотносить стоящие задачи и состав используемых фильтрующих элементов.

В числе способов по очистке воды от хлора называется также кипячение, либо нагревание до температуры 80-90°C. Кипячение делает воду «мертвой» с точки зрения содержания полезных микроэлементов и резко снижает карбонадную жесткость. Кроме того, нагревание воды до температуры кипения или близкой к ней не может быть произведено в штатных емкостях для водоподготовки. Для этого требуются специальные металлические емкости и длительное время для охлаждения воды до нормальной температуры.

Многие аквариумисты льют в аквариум хлорированную воду прямо из-под крана. Мне даже приходилось слышать мнение, что хлор в разумных дозах положительно сказывается на функционировании аквариумной биосистемы — замедляет рост водорослей, дезинфицирует воду, укрепляет у рыб иммунитет к воздействию ядовитых веществ. Действительно, так можно делать, поскольку при заливке в налаженный аквариум хлор в течение нескольких секунд нейтрализуется во взаимодействии с местной средой и не успевает навредить. Хотя, например, для некоторых видов танганьикских цихлид при массированной подмене воды и этих нескольких секунд оказывается достаточно, чтобы убить их. В данной ситуации губительно даже не столько само отравление хлором, сколько стресс от резкой перемены параметров воды в аквариуме. Поэтому количество единоразово подмениваемой воды должно увязываться со степенью прихотливости того или иного вида рыб, а если рыба ранее содержалась в аквариуме, куда заливалась очищенная от хлора вода, следует приучать ее к хлору постепенно, поэтапно увеличивая объем подмен. Но лучше все-таки заливать воду, предварительно очистив ее, тем более, что как показано выше, сделать это несложно. Особенно опасно использовать хлорированную воду в период весеннего паводка, когда для лучшего обеззараживания воды концентрацию хлора в ней повышают.

Еще одним химическим веществом, применяемым предприятиями водоснабжения для обеззараживания воды является хлорамин, смесь хлора с аммиаком. Как считается, хлорамин «имеет значительные преимущества, т.к. его бактерицидное действие сохраняется в течение большего времени, чем у хлора, и, кроме этого, хлорамины не придают воде неприятного запаха и привкуса, как хлор и его соединения с веществами, содержащимися в воде». С точки зрения же аквариумистики все абсолютно наоборот. Хлорамин — это огромное зло и головная боль. Тиосульфат натрия способен нейтрализовать только часть хлорамина — хлор, тогда как аммиак при этом остается в воде, хотя существует предположение, что хлорамин все-таки диссоциирует в воде не полностью и образует комплексы, которые поддаются адсорбированию углем. К счастью, в нашей стране практика хлораминирования водопроводной воды не получила широкого распространения. Однако следует иметь в виду, что хлорамин может образоваться и самостоятельно в результате взаимодействия хлора водопроводной воды и аммиака.

Аммиак — бесцветный газ с удушливым резким запахом, хорошо растворяется в воде, спирте и ряде других органических растворителей. Вода содержащая летальные дозы аммиака не имеет запаха. В воде существует в виде свободного аммиака (NH3) и ионов аммония (NH4+), а также солей аммония. В аэробных условиях окисляется до нитритов и нитратов. Впервые аммиак был получен в чистом виде в 1774 г. английским химиком Дж. Пристли. Он нагревал нашатырь (хлорид аммония) с гашеной известью (гидроксид кальция). В 1784 г. К. Бертолле установил элементный состав этого газа, который в 1787 г. получил официальное название «аммониак». Это название сохраняется и ныне в большинстве западно-европейских языков (нем. ammoniak, англ. ammonia, фр. ammoniaque), сокращенное название «аммиак», которым мы пользуемся, ввел в обиход русский химик Я.Д. Захаров в 1801 г.

Неионизированный аммиак является сильно токсичным соединением: летальный уровень составляет примерно 0,2-0,5 мг/л для различных видов рыб. Негативное воздействие в более малых дозах приводит также к резкому снижению иммунитета рыбы, что нередко прочти сразу же проявляется в виде «горения» плавников и помутнения тканей. Ионы аммония тоже токсичны, но в меньшей степени. Соотношение концентраций NH3 и NH4+ в воде также зависит от ее кислотности и температуры: в кислой и холодной воде аммиак практически отсутствует, в щелочной и теплой среде его концентрация возрастает.

Аммиак хорошо известен аквариумистам как первый этап так называемого «азотного цикла». Отработаны и методы борьбы с ним в аквариуме. В современных аквариумах данная проблема эффективно решается с помощью биофильтрации и, как правило, не вызывает у аквариумиста больших затруднений. Но есть и другой аспект, а именно содержание аммиака уже в водопроводной воде. Открытие этого неприятного факта нередко вызывает удивление и даже шок. Между тем ничего «удивительного» здесь нет, ибо официально установленная предельно допустимая концентрация (ПДК) содержания аммиака и ионов аммония в водоемах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования составляет: 2 мг/л по азоту или 2,6 мг/л в виде иона аммония, и показатели тестов водопроводной воды на аммиак 0,3-0,5 мг/л и более являются совершенно «нормальным» явлением. В Санкт-Петербурге, например, по осени этот показатель регулярно достигает единицы. Тоже самое имело место и в Москве слякотной зимой 2006/07 гг., когда резкие ухудшения самочувствия рыб после подмен воды заставили меня впервые всерьез озадачиться изучением данной проблемы. Кстати, для сравнения: ПДК аммоний-иона для рыбохозяйственного производства — 0,5 мг/л, для вод озера Байкал — 0,04 мг/л; для питьевой воды в странах Евросоюза — 0,5 мг/л.

Откуда берется аммиак в водоемах и водопроводной воде? В отличие от хлора, аммонийные соединения попадают в водопроводную воду сами собой, без непосредственного участия человека, а вернее сказать при косвенном его участии. Растворенный аммиак (аммоний-ион) поступает в водные объекты с поверхностным и подземным стоком, атмосферными осадками, а также со сточными водами промышленных предприятий. В водоемах аммиак также образуется при разложении азотсодержащих органических веществ (в частности аммонийные соединения в больших количествах входят в состав удобрений). Основными источниками загрязнения являются животноводческие фермы, хозяйственно-бытовые сточные воды, поверхностный сток с сельхозугодий, а также сточные воды предприятий пищевой и химической промышленности. Здесь же следует отметить, наличие сезонных колебаний концентрации аммиака в водоемах: в период весеннего паводка и осенних дождей она существенно возрастает.

В. Ковалев в статье «Кислотный дождь» говорит еще об одной причине. Из-за сильного загрязнения промышленными выбросами в выпадающих на землю осадках содержится диоксид серы и серная кислота. В процессе таяния снега происходит преимущественная потеря растворенных ионов, поскольку они стремятся накапливаться снаружи зерен льда, из которых состоят сугробы. Это означает, что на ранних стадиях таяния выносится именно растворенная серная кислота. Возможно двадцатикратное повышение ее концентрации в талой воде. В это время,- указывает В. Ковалев,- вода в водопроводе может стать гораздо кислее обычного, а также содержать повышенное количество аммония и сернокислого алюминия. С помощью сернокислого алюминия воду на водопроводных станциях «коагулируют» — алюминий дает коллоидный осадок, он отфильтровывается сам и заодно извлекает из воды множество других загрязнителей. Кислая вода очень плохо коагулируется. Поэтому ее специально подщелачивают. Как правило, это делают с помощью гидроксида аммония (NH4OH) или аммиака. Таким образом он оказывается затем в водопроводной воде обычно в виде ионов аммония или хлораминов.

Несколько слов о тестах. Во-первых, в зоомагазинах продаже имеется большое предложение тестов различных производителей. Новички часто задают вопрос, какие тесты нужны и какого производителя предпочесть. Для контроля процесса нитрификации в аквариуме и работы биофильтра приобретать тест на аммиак едва ли имеет смысл — более целесообразно контролировать содержание нитрита (хотя и он после запуска аквариума скорее всего будет пылиться на полке). Однако если из-под крана течет вода с высоким содержанием аммиака, то иметь такой тест необходимо. В отношении производителей из того, что я пробовал, самые точные — тесты Tetra, а самые практичные — Aquarium Pharmaceuticals. Не рекомендую использовать тесты Sera и НИЛПА. Во-вторых, тест позволяет определять лишь общую концентрацию аммонийных соединений, не отделяя аммиак от ионов аммония, хлорамина, аммонийных солей и других соединений, токсичность которых неравнозначна. Теоретически существуют специальные таблицы для определения процентного соотношения концентраций NH3 и NH4+ в зависимости от показателей pH и температуры воды. Но на практике это не вполне применимо, а главное не проверяемо. Поэтому, в отличие, например, от нитрита, четко оценить степень угрозы мы не имеем возможности.

Методы удаления аммиака из воды.

Биологическая очистка. Применительно к водоподготовке использование процесса нитрификации может быть реализовано посредством временного переноса погружного фильтра со сформировавшейся колонией нитрифицирующих бактерий в наполнителе из аквариума в емкость для подготовки воды. При этом вода должна быть предварительно отстояна или химически очищена от хлора, а после выполнения своей работы фильтр должен быть возвращен обратно в аквариум. Все это не слишком удобно. Кроме того, если используется один водоотстойник на несколько аквариумов, возникает опасность распространения возбудителей заболеваний из того аквариума, откуда взят фильтр.

Фитофильтр. В последнее время много говорят об этом, в основном применительно к нитратам, но также растения могут поглощать и аммиак. В частности, мощным поглатителем нитрогенов является роголистник, который обычно рекомендуют применять в качестве стартовой травы при запуске нового аквариума, но он может применяться и в емкостях для предварительного отстаивания воды.

Кипячение воды. После недолгого кипячения в 5-10 минут тест не обнаруживает присутстия аммиака. Данный метод является одним из самых простых и эффективных, но, к сожалению, как уже ранее отмечалось, малопригоден для аквариумистики.

Нагревание. При повышении температуры растворимость NH3 падает и он испаряется. Данный метод по-видимому позволяет снизить концентрацию свободного, т.е. наиболее токсичного, аммиака, хотя общая концентрация аммонийных соединений визуально по тесту изменяется не слишком обнадеживающе. При всех очевидных достоинствах недостатком данного метода является опять-таки невозможность нагревания в штатных емкостях до высоких температур, время, требующееся для охлаждения, и невозможность проконтролировать результат с помощью теста.

Обратный осмос. Процесс обессоливания воды, в котором из воды на 99% удаляются минеральные соли, органические вещества и микроорганизмы. Принцип работы установки обратного осмоса основан на продавливании воды через полупроницаемые осмотические мембраны. В результате чего одна часть воды практически полностью обессоливается и идет на использование, другая же часть, содержащая соли, частью сбрасывается в канализацию, а частью повторно подается на мембраны. По своим характеристикам осмосная вода близка к дистилляту. Для использования в аквариуме ее требуется обогатить солями. Для этого, в частности, могут быть использованы соли Sera mineral salt. Обратный осмос применяется в аквариумистике, но по понятным обстоятельствам пригоден далеко не для каждого и не для любых условий.

Аэрация. Принцип аэрации для удаления применяется в бытовых фильтрах для дегазации растворенных газов — сероводород, аммиак, метан и т.д. Известно, также что в индустриальных рыбоводных хозяйствах и инкубационных цехах производят водоподготовку, используя дегазаторы-аэраторы. Дегазация достигается барботированием воздуха в тонкий слой текущей воды. Соотношение воздуха и воды (5-10):1. При таком барботаже вода бурлит под воздействием большого количества проходящих через нее пузырьков воздуха. При этом из нее быстро (в течение нескольких секунд) удаляется аммиак, метан, сероводород и другие нежелательные для рыб газы, если они были в воде. В условиях домашнего аквариумного хозяйства аэрация дает хорошие результаты в сочетании с нагреванием. Так, по опыту израильского аквариумиста Якова Оксмана, нагрев водопроводной воды до приблизительно до 50°C с одновременной мощной продувкой воздухом и созданием бурления воды с помощью компрессора уменьшает концентрацию аммиака/аммония до трети. Однако напомним здесь же, что сильное насыщение воды кислородом ведет к повышению pH, что нежелательно как с точки зрения требования согласованности параметров аквариумной и подменной воды, так и увеличения процентного содержания неионизированного аммиака в воде с высоким показателем pH.

Воздействие кислотой — при этом аммиак и ионы аммония преобразуются в малотоксичные соли аммония. Данный метод, используется в химии, но для аквариумистики едва ли приемлем.

Ионообмен. Ионообменные смолы — нерастворимые синтетические высокомолекулярные (полимерные) соединения, способные вступать в реакции обмена с ионами раствора. То есть они способны улавливать из воды ионы различных веществ и «впитывать» их в себя, отдавая в замен «запасенные» ранее ионы. Внешне ионообменная смола представляет собой скопление очень мелких зерен. Ионообменные смолы подразделяются на катиониты, т.е. смолы, способные к обмену катионами, и аниониты — смолы, обменивающие анионы. Используя ионообменные смолы, можно снизить или устранить общую жесткость, карбонатную жесткость, общее содержание солей, нитрогены, фосфаты, сульфаты, органические вещества и тяжелые металлы. В водоочистке ионообменные смолы применяются еще с 1960-х годов, но особенное распространение получили, начиная с 1990-х готов. Важнейшая функция катионита — удаление жесткости. При удалении жесткости с помощью ионообменника ионы кальция и магния заменяются на ионы натрия. Другие возможные области применения — удаление из воды тяжелых металлов и декарбонизация. Основная область применения анионитов — удаление нитратов. Для этого используются анионообменные смолы. Они удаляют из воды азотнокислые анионы, замещая их ионами хлоридов. В качестве регенеранта используется раствор соли NaCl. Данный способ реализован в бытовых фильтрах по очистке питьевой воды. Недостаток бытовых фильтров для квартиры заключается в их слабой производительности, затрудняющей приготовление достаточного количества подменной воды для аквариума. В сельской местности применяются более крупногабаритные и производительные водоочистные установки для коттеджей. Эти фильтры позволяют также освобождать воду от нитратов, содержание которых в некоторых районах превышает все мыслимые для аквариумистики и употребления воды в пищу нормы. Следует иметь в виду, что фильтрации через ионообменные смолы приводит к деминерализации и снижению жесткости воды.

Фильтрация через цеолит. Термин цеолит (в переводе с греческого «кипящий камень») включает целое семейство минералов — водосодержащих алюмосиликатов с катионами калия, натрия, кальция и магния. Существуют природные и искусственно синтезированные цеолиты (пермутиты), которые находят широкое применение в водоочистительных приборах как адсорбенты, ионообменники и молекулярные сита. Общим в строении для всех минералов из группы цеолитов является наличие трехмерного кристаллического каркаса, образующего системы полостей и каналов, в которых расположены щелочные, щелочноземельные катионы и молекулы воды. Катионы и молекулы воды слабо связаны с каркасом и могут быть частично или полностью замещены путем ионного обмена и дегидрации, причем обратимо, без разрушения самого каркаса. Обезвоженный цеолит представляет собой микропористую кристаллическую «губку», объем пор в которой составляет до 50% объема его каркаса. Такая «губка» имеет в зависимости от вида цеолита диаметр пор от 0,3 до 1 нм.

Подвижность катионов и их способность к ионному обмену определяет высокие сорбционные свойства цеолитов. В упрощенном виде это можно описать так: цеолит «забирает» аммиак и «обменивает его на соль». Однако, как показала практика, наши представления о способности цеолита очищать воду от аммиака несколько преувеличены. Например, цеолит AquaEl, будучи загруженным мною в проточный фильтр для водоподготовки, судя по показаниям тестов, никак не влиял на концентрацию аммиака/аммония. Не слишком обнадеживающими оказались и испытания цеолитов ряда других производителей. В этой связи, во-первых, можно предположить, что для эффективной очистки нужен не разовый, а многократный прогон через фильтр (либо существенно более слабый ток воды, либо гораздо больший объем фильтрующего материала), поэтому применение цеолита в проточных фильтрах для водоподготовки не дает столь сильного эффекта, как использование активированного угля для удаления хлора и как использование того же цеолита в аквариумных фильтрах.

Во-вторых, не все виды цеолитов обладают способностью очищать воду от аммиака и аммония. Размеры микропор определяют специфичную селективность свойств цеолитов как адсорбентов, ионообменников и молекулярных сит, и таким образом у одних видов цеолитов выражены одни свойства, у других — другие. Ионообменные свойства цеолитов обуславливаются также особенностями химического сродства ионов с кристаллической структурой цеолита. При этом, также как и при адсорбции молекул, необходимо соответствие размеров входных отверстий в цеолитовый каркас и замещающих ионов.

Специальные кондиционеры, позволяющие обезвреживать аммиак и хлорамиды, временно связывая в безопасные химические соединения. Причем тесты на аммиак после их применения будут давать по-прежнему положительные результаты, но аммиак будет уже в нетоксичной форме. К числу таких препаратов относятся Ammo-Lock производства Aquarium Pharmaceuticals и SERA toxivec. Их действие более подробно будет рассмотрено в отдельной публикации. Здесь же ограничимся рекомендацией не увлекаться этими средствами и использовать их только в экстренных случаях. Для регулярного использования в водоочистке вышеназванные кондиционеры не пригодны.

В вопросе, может ли аммиак адсорбироваться активированным углем, среди аквариумистов нет единства мнений. Специалисты в области бытовой водоочистки говорят однозначно «нет». Мои собственные замеры воды дали тот же отрицательный ответ. Однако практический опыт указывает на то, что при использовании активированного угля рыбы намного лучше переносят залив больших объемов водопроводной воды, содержащей аммиак. Объяснение этому заключается по-видимому в том, что помимо аммиака в текущей из-под крана воде может содержаться еще множество других нежелательных веществ: фенол, хлороформ, тяжелые металлы, триглометаны, нефтепродукты, пестициды и гербициды. Рыбы переносят воздействие сразу нескольких токсичных веществ хуже, чем если бы они имели дело только с аммиаком. И вот здесь активированный уголь, обладающий широкими адсорбционными свойствами, способен сослужить хорошую службу.

Итак, если подытожить, приходится признать, что с аммиаком дело обстоит не столь легко, как с удалением хлора. Поэтому рекомендуется обратить внимание и на то, чтобы правильно проводить подмену воды. Напомню, в данном случае опасно не столько само отравление, сколько стресс от резкой перемены параметров водной среды. Как показывает опыт, рыба обычно достаточно неплохо переносит кратковременное повышение концентрации аммонийных соединений до 1 мг/л и даже до 2 мг/л, но только при условии, что эта концентрация наращивалась постепенно, например, при запуске аквариума. Иначе происходит при быстром заливе в аквариум воды с аналогичной аммониевой концентрацией. Да, не стоит беспокоиться о том, что попавший в аквариум аммиак останется там надолго, он будет очень быстро переработан и устранен биофильтрацией, но резкое изменение (увеличение) его концентрации может нанести существенный ущерб здоровью рыб, а применительно к некоторым особо чувствительным видам даже вызвать их гибель, в особенности, если высок уровень содержания нитратов в аквариуме. Что можно сделать для минимизации негативного воздействия? Во-первых, не менять слишком много воды за раз. Во-вторых, не торопиться и заливать воду из шланга тонкой струей. В-третьих, воду для снижения негативного воздействия аммиака на рыб можно подсаливать (5 столовых ложек на 100 л). В-четвертых, применять кондиционеры-антистрессы, содержащие особые защитные коллоиды, предохраняющие слизистую оболочку и кишечную полость рыб и уменьшающие таким образом шок от воздействия токсичного вещества. Можно назвать AquaVital Conditioner (производитель — Aquarium Munster), Stress coat (Aquarium Pharmaceuticals) и SERA aquatan (не путать с ранее выпускавшимся SERA aqutan, без буквы «а» в середине слова, содержащим поливинилпирролидон). И, наконец, в-пятых, что при умеренном содержании аммиака в водопроводе позволяет пренебречь предыдущими четырьмя пунктами — использовать для водоочистки активированный уголь.

В тоже время следует предостеречь от чрезмерного увлечения кондиционерами, содержащими сорбенты. В результате их действия в аквариуме образуются малорастворимые соли, а чаще комплексы, при последующем разложении которых через некоторое время (зависит от pH, редокс-потенциала, температуры воды и устойчивости комплекса) в воде оказывается смесь ионов, которая может повторно реагировать. Эти ионы не так токсичны, как исходное токсичное вещество, но их реакции непредсказуемы. Хотя конечно во многом эти страхи преувеличены. В любом случае, если сорбция заливаемой воды необходима, то, на мой взгляд, лучше прогнать ее через фильтр с активированным углем или иным адсорбентом. Еще одним противопоказанием относительно использования кондиционеров является то, производители скрывают их состав, особенно в последнее время. А лить в воду «не пойми что», довольствуясь лишь рекламными заверениями фирмачей, — не самое лучшее решение. Также часто задаются вопросы относительно методики внесения кондиционеров. Обрабатывать ли препаратом подменную воду или вносить его непосредственно в аквариум? Если первое, то лить ли кондиционер загодя или в ходе подмены воды? И исходя из какого объема рассчитывать дозировку: объема аквариума или емкости для предварительного отстаивания воды? Решение нужно принимать, исходя из состава и принципа действия. И в каждом конкретном случае подход может быть разным — в зависимости от того, какой кондиционер применяется и против конкретно какого токсичного вещества. В частности, если основное вещество — это защитные коллоиды, предохраняющие слизистую, то лить кондиционер заранее не следует, а дозировку имеет смысл рассчитывать исходя из объема аквариума, а при применении сорбента — чаще всего наоборот.

Наряду с хлором и аммиаком водопроводная вода может содержать нитраты, а также избыток двухвалентного железа, что, в частности, характерно для некоторых районов Московской области. Для обезжелезивания воды используется отстаивание, а в качестве радикальной меры — регенерируемый фильтр, работающий методом каталитического окисления двухвалентного железа с последующим осаждением гидроокиси железа в фильтрующей загрузке, либо обратный осмос. Для устранения нитратов — ионообменный фильтр, либо обратный осмос.

Здесь же следует сказать пару слов о температуре воды. В зимнее время из холодного течет ледяная вода, поэтому для достижения приемлемой температуры приходится перемешивать ее с водой из горячего крана. Последняя гораздо хуже по качеству (это ощутимо даже по вкусу), поскольку горячие трубы из-за более агрессивной среды находятся обычно в худшем состоянии. Избежать этого можно с помощью проточного водонагревателя, а при использовании емкости для отстаивания поместить в нее аквариумный водонагреватель или дождаться пока вода естественным образом достигнет комнатной температуры.