АКВАРИУМИСТИКА
Аквариум и озон.
В.Мигулин
Рыбоводство и Рыболовство 3/1969
Аквариумистам хорошо известны способы насыщения воды кислородом воздуха. Но немногие знают о той огромной пользе, которую приносит введение в аквариум вместе с воздухом небольших количеств озона.
В последние годы на страницах некоторых зарубежных журналов появились статьи, в которых не без основания утверждается, что озон - наиболее совершенное дезинфицирующее средство.
В некоторых аквариумах, чаще всего перенаселенных, особенно с мягкой и кислой водой, биологическое равновесие иногда нарушается. Из-за бурного развития бактерий вода становится мутной и непригодной для жизни рыб. Если аквариум систематически озонировать, то уже через два-три дня вода в нем заметно посветлеет, а через неделю - станет кристально прозрачной. Исчезнет и образовави-аяся поверхностная пленка.
Обеззараживание нерестилища озоном перед посадкой на нерест производителей и умеренное озонирование воды во время созревания икры дают исключительно хороший результат. Выход здоровых личинок достигает 95-97%.
Имеются сообщения о применении озона для лечения болезней рыб. По данным чехословацкого аквариумиста С.Франка, больные рыбы, пораженные Costia necatrix, при помещении их в озонированную воду выздоравливают через 4-6 часов. Можно ожидать, что озонирование будет полезным и при лечении других заболеваний.
Молекула озона (О3) состоит из трех атомов кислорода. Атомы кислорода в молекуле озона связаны слабо, поэтому он сравнительно неустойчив и со временем самопроизвольно распадается с выделением атомарного и молекулярного кислорода.
То обстоятельство, что при распаде выделяется только кислород и не образуется никаких вредных побочных продуктов, особенно ценно для аквариума. Присутствием атомарного кислорода объясняются сильные окислительные свойства озона, которые проявляются и в воде. Озон осаждает из водных растворов вредные для рыб соли железа и марганца, обесцвечивает красящие вещества, улучшая тем самым цвет воды, убивает бактерий, жгутиковых, споровиков и других представителей простейших.
Озон обладает и другими важными свойствами: большим молекулярным весом и хорошей растворимостью в воде. Он примерно на 60% тяжелее воздуха. Будучи тяжелым и обладая большой диффузионной способностью, озон легко проникает в нижние, наиболе зараженные слои воды аквариума.
Озон лучше растворявтся в воде, чем кислород. При температуре 20° 100 объемов воды растворяют около 3 объемов кислорода и 45 объемов озона. Большой вес и хорошая растворимость облегчают введение в воду нужного количества озона.
Возможно, многие любители заинтересуются озоном и захотят его использовать в своем аквариумном хозяйстве. Должен огорчить своих коллег-аквариумистов: прибора для получения озона в магазинах пока нет. Поэтому единственный выход из положения - изготовить прибор самостоятельно. Для атого надо обладать некоторыми знаниями в области радиотехники и уметь выполнять несложные слесарные и монтажные работы.
Разработанный и построенный мной прибор - электронный генератор озона уже несколько лет успешно эксплуатируется. Я собрал его из стандартных деталей, продающихся во всех радиомагазинах.
Работа прибора основана на принципе высокочастотного электрического разряда. Известно, что степень ионизации газа переменным электрическим полем зависит не только от напряженности поля, но и от частоты колебаний. Процесс высокочастотного разряда в газе весьма сложен. Упрощенно картину разряда можно представить себе следующим образом.
Ионы и свободные электроны газа в переменном электрическом поле совершают колебательное движение. С увеличением частоты колебаний увеличивается путь, который они пробегают прежде, чем попадают на один из электродов; следовательно, увеличивается и число возможных соударений их с нейтральными молекулами газа. Если кинетическая энергия ионов (электронов) в момент соударения достаточно велика, то происходит расщепление нейтральных молекул с образованием) новых ионов. Таким образом, в электрическом поле высокой частоты можно получить интенсивную ионизацию газа при сравнительно малых токах, потребляемых от источников питания.
В описываемом приборе для получения озона воздух продувают через таи называемую разрядную трубку. Электроды трубки подключены к ламповому генератору высокой частоты. Частота колебаний генератора выбрана равной 100-150кгц и превышает частоту промышленного тока в 2-3 тысячи раз. Напряжение на электродах разрядной трубки достигает 9000в, а ток разряда трубки приблизительно равен 1ма. Мощность, потребляемая прибором от сети, не превышает 35вт.
Принципиальная схема прибора показана на рисунке 1. Правая ее часть представляет собой ламповый генератор высокой частоты, а левая - выпрямитель, служащий для питания генератора. Генератор собран по автотрансформаторной схеме. Обмотки трансформатора Тр2 и конденсатор C3 образуют колебательный контур. Трансформатор является одновременно и повышающим. Высокое напряжение с обмоток подводится непосредственно к электродам разрядной трубки.
В качестве трансформатора может быть использозан так называемый строчный трансформатор от телевизионного приемника. Для генератора годится любой строчной трансформатор с ферритовым сердечником.
Конденсатор С2 и резистор R1 обеспечивают необходимый режим питания сетки лампы. Резистор R2 служит для ограничения тока экранирующей сетки лампы.
Выпрямитель предназначен для преобразования напряжения сети в постоянное напряжение, необходимое для питания генератора. Ток, потребляемый от выпрямителя, при напряжении 300-350в равен 40-60ма. В выпрямителе использован силовой трансформатор Tp1 от обычного лампового радиоприемника. Мощность трансформатора должна быть не менее 40вт. Выпрямление осуществляется полупроводниковыми диодами Д1 и Д2. Конденсатор C1 сглаживает пульсацию выпрямленного тона. Выключатель Вк служит для включения и выключения прибора, а предохранитель Пр защищает его от случайных коротких замыканий.
Перейдем к описанию устройства разрядной трубки (рис.2). Ее придется сделать самостоятельно. Трубка тонкостенная, стеклянная, закрытая с двух сторон пробками со вставленными в них стеклянными трубочками: одна - для подвода воздуха от аквариумного компрессора и вторая - для отвода полученного озона. Наружная поверхность трубки охватывается двумя электродами из алюминиевой фольги, и которым подводится напряжение от высокочастотного генератора. К внутренней поверхности трубки прижат третий электрод из перфорированной алюминиевой фольги.
Электрический разряд происходит между наружными и внутренним электродом, причем максимальная напряженность поля возникает внутри трубки около острых кромок перфорационных отверстий. В этой области и происходит интенсивное выделение озона. Толщина стенок стеклянной трубки должна быть не более 0.5-0.8мм. Хорошую трубку можно сделать, отрезав кусок нужной длины от использованной люминесцентной лампы (трубки дневного света). Отрезанную трубку очищают от люминофора, а острые кромки ее оплавляют на пламени газовой горелки (плиты).
Алюминиевую фольгу для электродов проще всего получить, разобрав электрический конденсатор от радиоприемника. Фольгу промывают горячей водой и разрезают ножницами на куски нужных размеров. На фольге, предназначенной для внутреннего электрода, с одной стороны острым шилом или иглой прокалывают множество отверстий. Чем больше отверстий, тем лучше. Затем фольгу свертывают в цилиндр, острыми кромками отверстий наружу и вставляют в стеклянную трубку. Концы трубки плотно закрывают обыкновенными (не резиновыми) пробками со встав ленными в них стеклянными трубочками. Острые кромки отверстий внутреннего электрода должны по возможности плотно прилегать к поверхности стеклянной трубки.
Внешне электроды намазывают с одной стороны эпоксидной смолой или бакелитовым лаком и плотно приклеивают к наружной поверхности стеклянной трубки. Затем на внешних электродах укрепляют металлические хомутики с припаянными и ним проводами. Один из проводов, идущий от повышающей обмотки трансформатора, должен иметь очень хорошую изоляцию. Провода с такой изоляцией применяют, например, в телевизоpax для подвода питания к анодам кинескопов, в системах зажигания автомобилей и в других местах.
Готовую разрядную трубку изолируют снаружи двумя слоями эпоксидной смолы (бакелитового лака) и закрепляют а кронштейнах из органического стекла. Кронштейны крепятся к шасси прибора двумя винтами.
Шасси можно изготовить из любого материала. Его размеры выбирают с учетом возможности размещения имеющихся в наличии деталей. Детали располагают, как показано на рисунке 3. Строчный трансформатор укрепляют на изолирующих подставках из органического стекла. При монтаже необходимо проследить, чтобы все точки высокого потенциала (электроды разрядной трубки, анод генераторной лампы, выводы обмоток строчного трансформатора) были удалены от шасси прибора и других токопроводящих деталей не менее чем на 2-3см.
Электрический монтаж выполняют по принципиальной схеме (рис.1). После проверки правильности монтажа приступают к настройке прибора. Настройка заключается в подборе емкости конденсатора С3 и проверке тока, потребляемого генератором от выпрямителя. Для настройки достаточно иметь миллиамперметр или тестер и неоновую лампочку. От величины емкости конденсатора С3 зависит частота колебаний генератора и напряжение на электродах разрядной трубки, а следовательно, и интенсивность образования озона. При настройке в разрыв провода А-Б включают миллиамперметр, а неоновую лампочку, держа в руке, подносят к электроду разрядной трубки, соединенному с повышающей обмоткой строчного трансформатора. Если генератор работает, лампочка начинает светиться. Меняя конденсатор, добиваются максимального свечения лампочки. При этом ток, потребляемый генератором, не должен превышать 60-70ма. По окончании настройки конденсатор припаивают на место и закрывают прибор защитным кожухом.
Генератор собран вместе с воздушным насосом на общем шасси. В приборе применены следующие детали: трансформатор силовой от радиоприемника "Урал"; трансформатор телевизионный строчный ТВС-А; электронная лампа Г-807 с панелью; два кремниевых диода Д-226; конденсатор МБГП-1, 1.0миф, 500в; конденсатор КСО-2, 3000пф, 500в; конденсатор КСО-1, 470пф, 500в; .резистор МЛТ-0.5, 100ком; резистор МЛТ-1, 5.1ком; тумблер (выключатель сети) ТВ2-1; предохранитель 0.5а; штепсельная вилка со шнуром.
Остановимся на способах введения озонированного воздуха в аквариумы и режимах озонирования.
Насос для продувки воздуха (микрокомпрессор) необходимо устанавливать до озонатора. Он должен нагнетать воздух в разрядную трубку, а не отсасывать его через себя, иначе озонированный воздух быстро разрушит резиновые детали насоса. Резиновая диафрагма, например, выходит из строя за несколько минут работы. По этой же причине нельзя пользоваться резиновыми соединительными шлангами, они должны быть заменены хлорвиниловыми трубочками.
Озонированный воздух нельзя подавать через распылитель прямо в заселенный аквариум. Обладая сильным окислительным свойством, пузырьки озонированного воздуха при непосредственном соприкосновении сжигают слизистые покровы рыб и разрушают эпидермис растений
Простейшее приспособление для защиты рыб и растений от ожогов газообразным озоном показано на рисунке 4. Оно состоит из двух стеклянных трубок А, Б и воронки В. Один конец трубки А оттянут для получения малого отверстия, а второй соединен хлорвиниловой трубочкой с "выходом" озонатора. Пузырьки озонированного воздуха, поднимаясь по трубке В, насыщают озоном находящуюся в ней воду и выталкивают ее в воронку В. Избыток озона из воронки уходит в атмосферу, а озонированная вода стекает обратно в аквариум. Конец воронки устанавливают у поверхности воды, чтобы свежеозонированная вода находилась в верхних слоях. Благодаря этому удается сохранить некоторое количество полезных донных бактерий, вырабатывающих бактериофаги. Еще лучше насыщать воду озоном вне аквариума и только потом вводить ее в заселенный водоем. Можно совместить озонирование воды с процессом фильтрации, применив, например, в качестве промежуточного звена между генератором озона и аквариумом внешний фильтр. Озонирование происходит в фильтре, причем выгодно озонировать уже очищенную воду, прошедшую через фильтрующую секцию.
Рекомендуемые способы озонирования, конечно, не являются единственно возможными. Любители могут придумать свои остроумные и простые способы защиты населения аквариумов от непосредственного соприкосновения с газообразным озоном.
Что касается режимов озонирования, то есть необходимой продолжительности работы озонирующей аппаратуры и периодичности ее включения, то здесь можно привести лишь приблизительные рекомендации. Приблизительные, во-первых, потому, что для большинства случаев до сих пор не установлена оптимальная концентрация озона в воде; во-вторых, потому, что при продувке в воде растворяется только часть озона, а некоторое, обычно неизвестное, количество его уходит в воздух, в-третьих, потому, что любителю не всегда известна производительность своего озонатора. Принимая во внимание эти обстоятельства, любителю, не имеющему опыта работы с озоном, можно посоветовать в первое время включать озонатор по два раза в сутки, лучше утром и вечером, не более чем на 10-15мин. Наблюдая за состоянием аквариума и поведением рыб, постепенно это время можно увеличить до одного-двух часов в сутки.
В водоемах, где рыбы содержатся недолго, например, только во время карантина, концентрация озона должна быть увеличена в 2-3 раза (лучше увеличить число сеансов, чем их продолжительность).
Для дезинфекции вновь приобретенных растений достаточно погрузить их на 20-30мин. в свежеозонированную воду. Такую воду готовят в отдельном небольшом сосуде: не менее часа озон продувают непосредственно через распылитель. Сильно озонированная вода имеет слегка голубоватый цвет. Так же, как растения, дезинфицируют и живые норма. Их помещают в свежеозонированную воду на 10-15мин., желательно незадолго до скармливания рыбам.
Хочу предупредить, что чрезмерно высокая концентрация озона в воде аквариума, особенно если она поддерживается в течение длительного времени, может оказаться опасной для рыб и растений. Поэтому увеличивать продолжительность сеансов озонирования без особой надобности не следует.