Тропики на подоконнике
Выращивание тропических растений в нетропическом климате
ЗОО клуб Каталог Статьи Карта сайта Поиск О нас Контакт Аквариум TopTropicals.com

Тропики на подоконнике
Выращивание тропических растений в нетропическом климате

ЗОО клуб
Каталог
Статьи
Карта сайта
Поиск
О нас
Контакт
Аквариум
TopTropicals.com

Тропики /

Ультрафиолетовый стерилизатор в аквариуме (UV-filter)



 

Для чего нужен UV?

Данный вид фильтрации предназначен для обеззараживания воды от болезнетворных бактерий и организмов (например, protozoa, вызвающий ихтиофтириоз - белая сыпь на теле рыбы), а также для борьбы с водорослями (например, с "зеленой водой"). Подобный фильтр можно отнести к hi-tech оборудованию, которое необязательно для успешного содержания аквариума. Главным залогом успеха является правильный выбор мощности фильтра и скорости протекающей через него воды. В противном случае фильтр будет неэффективным. Данный фильтр является более простым в эксплуатации устройством, чем используемые для обеззараживания воды озонаторы (они и не только для обеззараживания используются). Помимо достоинств, UV-фильтр имеет и недостатки, например, многие органические соединения, такие как антибиотики, соединения с железом, используемые для подкормки растений могут разлагаться под действием UV-излучения. Однако, мой использования UV-фильтра показал отсутствие подобных проблем.

к началу страницы  назад к оглавлению 

Принцип работы и используемые типы ламп

Такой фильтр-стерилизатор обычно выполняется в двух видах:

В качестве лампы используется люминесцентная лампа, генерирующая излучение в диапазоне 250нм, который наиболее губителен для микроорганизмов (UV-C диапазон). В принципе, это та же самая лампа, что обычная, но не покрытая слоем люминофора, который преобразует UV-излучение в видимое.

Для включения этих ламп используются обычные схемы зажигания люминесцентных ламп. Лампы бывают двух типов:

к началу страницы  назад к оглавлению 

Правила безопасности

Помимо обычных правил безопасности для работы с электричеством, следует соблюдать и следующие правила:

к началу страницы  назад к оглавлению 

Кого и чем убиваем

Доза (zap dosage) измеряется в мкВт с/см2. Некоторые значения приведены в таблице (из R. Legan "UV disinfection chambers require custom designing", Water and Sewage works, 1980)

Bacillus sp.2500-11000Dysentery bacilli4200E. Coli (она обычно используется для эффективности работы системы)6600Salmonella sp.7500-15000Дрожжи6600-8800Penecillium sp.25000-90000Вирус - Bacteriophage6600Вирус - Influenza 6800Chrlorella vulgaris (водоросль)22000Protozoa (амебы) - Nematode Eggs92000Грибок -Fungi45000Вирус тобачной мозаики440000

Как видно спектр доз очень широк и намного больше чем аналогичные дозы для сухого воздуха. Обьясняется это тем, что бактерии во влажном воздухе и воде могут выдержать гораздно большую дозу радиации чем в сухом воздухе

Для простоты можно разделить организмы на три группы:

Бактерии и вирусы12000Водоросли25000Protozoa (амебы)60000

 

Соответственно, выбор мощности фильтра надо делать, исходя из группы организмов, которую необходимо убить.

к началу страницы  назад к оглавлению 

Выбор фильтра - теория

В данном разделе рассмотрен расчет мощности фильтра. Для тех, кто не любит математику, ничего интересного тут нету и можно смело переходить к следующему разделу.

Как было уже сказано, выбор фильтра определяется величиной дозы. Эта величина зависит как от мощности лампы, так и от скорости протекания воды через фильтр.

Скорость протекания воды можно определить из условия, что рекомендуется, чтобы в сутки через фильтр проходило как минимум два обьема акварима (полагая средний период деления микроорганизмов - около 12 часов). В разделе про выбор фильтра была приведена формула, из которой следует, что 95% воды фильтруется за время, равное 3*Объем воды (литр)/Производительность фильтра (литр/час). Отсюда производительность фильтра равна 1/3 - 1/4 обьема аквариума в час. Обычно, имеет смысл поставить более мощную лампу и включать фильтр периодически, например, если ваш фильтр позволяет фильтровать обеьм аквариума в час, то 95% аквариумной воды будет отфильтрованы за 3 часа, Такой фильтр можно включать на 6 часов в сутки (например 3 часа утром и 3 часа вечером). В общем случае возмем:

T= c Va/F

Здесь,
Va - обьем аквариума (л)
F - производительность фильтра (л/час)

Диаметр фильтра определяется глубиной проникновения UV радиации в воду. Эффективная глубина проникновения UV излучения зависит от прозрачности воды и т.д. Philips Lihgting Handbook дает значения 5" для питьевой воды низкого качества (а аквариумная вода еще менее прозрачная), P. Escobal, ссылаясь на справочник GE, дает значение 2-3". Поэтому остановимся на среднем значении 2.5"=60 мм. Средний размер стерилизатора для небольших мощностей Ro=4 cм.

Время облучения воды равно:

t= Vf/F

Здесь Vf - обьем фильтра (л)

Vf=3.14 Ro2L=0.05 L (л)

Здесь L - длина фильтра (лампы) в см.

Время облучения (в секундах):

t= 180 L/F (c)

Теперь немного математики. Предпложим, что лампа имеет бесконечную длину и ее радиусом можно пренебречь, т.е. оня является линейным источником излучения. В воде излучение поглощается и рассеивается. Это можно описать согласно закону Бугера:

W(R) = Wo e- k R/Ro

Здесь:
W- поток UV излучения на расстоянии R от оси лампы в перпендикулярной плоскости.
Wo - мощность UV излучения на поверхности лампы
Ro = 4 см - радиус стерилизатора
k - безразмерный коэффициент поглощения и рассеяния излечния в воде

Плотность излучения (аналогичная освещенности для видимого излучения) на поверхности цилиндра радиусом r равна:

E(R) = W(R)/2 pi RL

Теперь найдем среднюю плотность излучения по обьему фильтра. Это сделать несложно, проинтегрировав выражение для освещенности. Любители математики могут это сделать сами, не забыв про переход в полярные координаты. В итоге получается простая формула, поскольку мы предположили, что вся энергия поглощается внутри внутри воды и плотность излучения на стенках корпуса нулевая:

Eo = Wo/2 pi k RoL

Примем коэффицент поглощения равным k=4 (тогда на расстоянии 5 см, поток излучения буедт равен 0.01 от исходного). В итоге:

E0 = 105 Wo /L (мкВт/см2)

Доза облучения равна:

D = Eo t = 1.8 106 Wo/F (мкВт c/см2)

Проивзодительность подставляется в л/ч.

Для фильтра производительностью F=100 л/ч определим дозу облучения для различных ламп. Данные вычислены для наиболее распространенных ламп с горячим катодом

4

14

0.6

11000

8

31

1.5

27000

15

46

3.7

67000

25

46

5.0

90000

30

90

9.9

180000

Дозу для другой производительности фильтра можно получить по формуле:

D = D F=100 100/F

Аналогично оченивается доза и для фильтра другого диаметра

Максимальная производительность стерилизатора (округленные значения) дана в таблице. Максимальный обьем аквариума дается из условия, что 95% аквариумной воды проходит через фильтр два раза в сутки (производительность фильтра равна 1/3 обьема аквариума). Если объем аквариума меньше максимального6 то фильтр можно включать на меньшее время, либо число прогонов воды увеличиться и стерилизация будет более эффективной.

Доза облучения (мкВт с/см2) Максимальная производительность (л/ч) Максимальный объем аквариума (л)12000 (микрорг.)9027025000 (водоросли)4514060000 (амебы)206012000 (микрорг.)22065025000 (водоросли)11035060000 (амебы)5015012000 (микрорг.)550160025000 (водоросли)27080060000 (амебы)11035012000 (микрорг.)750220025000 (водоросли)360110060000 (амебы)15045012000 (микрорг.s)1500450025000 (водоросли)710210060000 (амебы)300900

Данный расчет не претендует на абсолютную точность и предназначен лишь для оценки параметров фильтра. Проверка расчета производилась путем сопоставления расчетных данных с данными, даваемыми производителями для своих фильтров.

к началу страницы  назад к оглавлению 

Практический выбор фильтра

Как было показано выше (те, кто пропустил этот раздел, могут поверить на слово), при выборе фильтра важны два параметра:

Как понятно, чем мощнее фильтр, тем больше дозу получает вода, проходя через фильтр. Максимальная производительность выбирается из условия, чтобы вода получала заданную дозу. Понятно, что чем больше производительность фильтра, тем меньшее время вода находится внутри фильтра, тем меньше получаемая доза.

С другой стороны, производительность фильтра должна быть такова, чтобы весь обьем аквариума прошел несколько раз в сутки через фильтр. В разделе про выбор фильтра была приведены формулы для расчета производительности фильтра. В среднем можно принять удовлетворительным условия прохождения 95% аквариумной воды два раза в сутки. При этом производительность фильтра составляет 1/3-1/4 обьема аквариума в час. Если фильтр рассчитан на большую производительность, то его включать через таймер.

Не имеет смысла брать маленькие фильтра мощностью 4 или 6 Вт. Их придется использовать круглосуточно, что приведет к более частой замене лампы, что в конечном итоге окажется более невыгодным, чем покупка более дорого мощного фильтра. Помимо повышенной дозы, он позволит держать его включенным не круглосуточно, а определенное количество часов. Это удлинит срок службы лампы. которое составляет около 7.5 тыс. часов для ламп с горячим катодом и 12-17тыс. для ламп с холодным катодом.

Мощность и производительность фильтра выбирайте в зависимости от типа убиваемых организмов по таблицам выше или по рекомендациям изготовителя. Помните, что все данные ориентировочные и со временем эффективность лампы падает, за счет ее старения, загрязнения стекла колбы и т.д. Если производительность недостаточна для вашего аквариума, то можно соединить несколько фильтров последовательно.

 Внешне большинство фильтров представляют собой закрытую непрозрачную трубу, через которую протекает вода и куда вставляется лампа

Некоторые фильтры делаются с лампами, помещенными в кварцевую трубку, которая не дает воде контактировать со стеклом лампы, Такая защитная трубка имеет как достинства, так и недостатки:

Стерилизатор следует включать после фильтра, осуществляющего механическую фильтрацию. например после внешнего фильтра. Засорение стерилизатора грязью и органикой приведет к снижению его эффективности. Если ваш фильтр имеет производительность большую, чем максимальная производительность стерилизатора - поставьте разветвитель после фильтра, который будет пропускать только часть воды через стерилизатор.

Несколько слов о выборе мощности фильтра, размещаемого над кюветой с водой. Данные взяты из Philips Lighting handbook для глубины проникновения излучения в воду 5 см. Дозы даны для микроорганизма E. Coli (6600 мкВт с/см2). Для другой дозы можно легко пересчитать.

10 320 30 630

О самодельных фильтрах. В принципе сделать его несложно. Электрическая схема питания абсолютно идентична схеме питания обычной люминесцентной лампы. Следует обратить внимание на герметизацию фильтра и обязательное его заземление через специальныое предохранительное устройство, которое отключает питение при утечке тока на земляной провод. Не используйте ламп, изготовленных из ртутных или подобных ламп, у которых удалена внешняя колба. Такая лампа не дает необходимого бактерицидного излучения, не работает в оптимальном температурном режиме (внутренная колба должна быть нагрета до опеределенной температуры), взрывоопасна и т.д. К тому же, многие современные лампы сделаны так, что они не включаются при повреждении внешней колбы

 

© 2002 - TopTropicals.com

Коммерческое использование материалов без нашего письменного согласия запрещено.
При использовании материалов ссылка на UKROP.info / TopTropicals.com обязательна.