Ультрафиолетовые лампы — что это такое и для чего они нужны в аквариумистике

УФ-стерилизатор — это прибор, который служит для обеззараживания воды от бактерий, грибов, вирусов, водорослей и простейших микроорганизмов, многие из которых являются патогенными и представляют прямую угрозу для здоровья и жизни водных обитателей. За счет обработки воды жестким ультрафиолетовым облучением с длиной волны 250 нм он позволяет позволяющий контролировать численность возбудителей многих болезней аквариумных и прудовых рыб. После комплекса механической и биологической фильтрации, УФ-стерилизатор является вторым по важности оборудованием, позволяющим весьма сильно улучшить качество воды в аквариуме.

Принцип работы УФ-стерилизаторов таков: вода из аквариума под давлением, создаваемым насосом, проходит через фильтр и подается в стерилизатор, находящийся, как правило, за пределами аквариума (в тумбе, на полке над или под аквариумом и т.п.). Внутри стерилизатора вода подвергается обработке ультрафиолетовой лампой, и, выходя с противоположной стороны от водозабора, опять попадает в аквариум. Такой цикл совершаетя постоянно.

Устройство. Внутри корпуса (имеются в виду классические корпусные проточные модели) бактерицидных ламп располагаются две трубы — внутренняя из кварцевого стекла, и внешняя из ПВХ, герметично соединенные резиной и специальными герметиками между собой с торцов. От внешней трубы с противоположных сторон вблизи торцов впаиваются два штуцера, выходящие за пределы декоративного защитного кожуха прибора, в которые и подсоединяются шланги для забора и обратной подачи воды. Сама бактерицидная лампа располагается внутри колбы из кварцевого стекла. Ее лучи беспрепятственно проникают через кварцевое стекло и уничтожают все живое в воде, проходящей между внутренней и внешней колбой. Качество обработки сильно зависит от того, насколько грамотно прибор спроектирован. Существуют и другие конструкции УФ-стерилизаторов, например, без кварцевого кожуха, но для аквариумных и прудовых целей в промышленном исполнении они практически не выпускаются.

Эффективность работы УФ-стерилизатора по уничтожению микроорганизмов измеряется в мкВт*с/см2 и называется летальной дозой. Для различных типов организмов летальные дозы могут весьма сильно отличаться. Например, большинство бактерий уничтожаются при летальной дозе 4000-20000 мкВт*с/см². Одноклеточным водорослям требуется 20000-40000 мкВт*с/см2. Грибам — 45000-50000 мкВт*с/см². Многие вирусы требуют не более 10000 мкВт*с/см², но есть и такие, которым требуется летальная доза на порядок больше, например 440000 мкВт*с/см² для вируса табачной мозаики. Также плохо дело обстоит со спорами бактерий, здесь значения дозировки также могут достигать 300000-3500000 мкВт*с/см². Еще хуже дело с простейшими. Если, например, амебам достаточно дозы в 50000-100000 мкВт*с/см², то для эффективного уничтожения бродяжек ихтиофтириуса требуется 400000 мкВт*с/см², а для уничтожения бродяжек криптокариона — порядка 800000 мкВт*с/см². Впрочем, на практике для расчетов обычно применяют усредненные и несколько заниженные значения: 12000 мкВт*с/см² для бактерий и вирусов, 25000 мкВт*с/см² для водорослей и 60000 мкВт*с/см² для одноклеточных животных и грибов.

Три параметра стерилизатора определяют обеспечиваемую им дозировку ультрафиолета.

1. Мощность. Тут все понятно. Чем она больше, тем сильнее дозировка, а положительный эффект от такого прибора выше.
2. Размер рабочего зазора, то есть толщина обрабатываемого слоя воды. Вода очень быстро поглощает ультрафиолет. Теоретически в воде средней прозрачности, к которой относится и аквариумная вода, полное поглощение ультрафиолетовых лучей происходит в слое толщиной 40-60 мм. Можно считать, что такой слой утилизирует 100 % излучения лампы, но качество обработки при этом сравнительно невысокое, так как достаточную дозу облучения получает лишь небольшой слой потока, ближайший к лампе. Соответственно, при большом рабочем зазоре между двумя колбами прибора, для полной обработки воды, ее требуется прогнать через УФ-стерилизатор многократно в течении одного часа. Уменьшение рабочего зазора заметно увеличивает эффективность обработки воды.
3. Производительность. Тут сложнее. С одной стороны, чем больше производительность стерилизатора, т.е. ток воды, проходящий через него, тем меньшее время вода находится под воздействием ультрафиолета и тем меньше получаемая доза, а, значит ожидаемый эффект. С другой стороны, для повышения качества обеззараживания воды, желательно чтобы вся вода в аквариуме была обработана несколько раз за сутки и даже в час, и вот почему. Если, например, принять средний период деления бактерии за 12 часов, то, как пишут многие авторы в своих книгах, надо пропустить через УФ-стерилизатор два объема в сутки. Основываясь на всем этом и зная мощность УФ-лампы, ее длину и толщину рабочего слоя воды внутри, можно вычислить оптимальную производительность насоса для аквариума любого объема. Очень важный критерий, это время, в течении которого вода находится в зоне облучения при прохождении через стерилизатор. То есть, чем длиннее УФ-лампа, вдоль которой течет вода, находясь в облучаемой зоне, тем больше возрастает эффективность обработки воды. Математический аппарат расчета этого весьма сложен, приводить его здесь, не т никакой нужды. Гораздо проще воспользоваться рекомендациями производителей. Проще, но не всегда правильнее, поэтому коллектив редакции журнала при всестороннем исследовании непосредственно в рыборазводне Ю.А. Фролова, в свою очередь, в ближайших номерах представит подробный анализ всех основных бактерицидных ламп, продаваемых в нашей стране. Надеемся, что этот материал поможет вам определиться с выбором.

Заметьте, что производительность фильтра и производительность помпы, которая прокачивает воду через фильтр — разные вещи. Допустим, в столитровом аквариуме используется помпа производительностью 100 л/ч. Весь ли объем воды в таком аквариуме пройдет через фильтр за один час? Конечно, не весь. За счет неравномерности течений, перемешивания слоев воды и застаивания в углах аквариума, некоторые частицы воды, а соответственно и микроорганизмы, пройдут через фильтр неоднократно, а некоторые за этот час и даже за 3 часа не попадут в него ни разу. Если мы увеличиваем мощность помп, то уменьшаем экспозицию облучения. Есть довольно сложная теоретическая формула, позволяющая рассчитать время, за которое через фильтр пройдет, например, 99 или 99,9 % всего объема воды. На практике же удобно использовать упрощенное соотношение, обеспечивающее относительно приемлемую точность:

T = 3 * Va / F

Здесь T — время в часах,
Va — объем аквариума,
F — производительность насоса в л/ч.

Для ориентировки приведу пару цифр: при использовании УФ-лампы мощностью 15 ватт и среднем рабочим зазоре облучателя, помпа производительностью 100 л/ч обеспечивает экспозицию 60000 мкВт*с/см² в трехсотлитровом аквариуме дважды в сутки. Теоретически это можно считать нормальным режимом для дезинфекции аквариума не только от бактерий, грибков, вирусов и водорослей, но и от многих простейших. Тот же прибор с насосом в 250 л/ч за сутки должен дважды обеспечить дозу 30 000 мкВт*с/см² в 650-литровом аквариуме. Поскольку основной задачей в аквариуме является уничтожение свободно плавающих бактерий и одноклеточных водорослей, то рекомендации производителей оборудования обычно будут похожи на значения из последнего примера. Но для того, чтобы эффективно и с абсолютной уверенностью без всяких расчетов уничтожать в воде всю микрофлору и фауну, даже используя гораздо более мощные помпы, от 1000 л/ч, необходимо использовать стерилизаторы с рабочим диаметром не превышающим 4-5 мм, при длине прохождения потока через такие облучатели не менее 40 см.

Все вышеприведенные расчеты относятся к промышленным изделиям, которые обычно имеют рабочие зазоры от 8 до 50 мм. Все они работают по схожей схеме: летальная доза обеспечивается за счет многократного прохождения воды через прибор. Помните, за одно прохождение воды через такие приборы, в ней еще останутся не уничтоженные, в том числе патогенные микроорганизмы. В нашей стране ведущими московскими специалистами разработана другая схема УФ обработки воды. Из практики было установлено, что применение очень маленького рабочего зазора, не более 4 мм, а так же длинного пути прохождения воды через такие стерилизаторы, позволяет достигнуть очень больших летальных доз при однократной обработке. То есть всего за один проход воды через УФ-стерилизатор в ней полностью уничтожается все живое. Такие приборы, производятся в нашей стране. Об этих облучателях мы вам расскажем в следующих номерах нашего журнала. Для обеспечения потребностей больших хозяйств несколько таких приборов комбинируются в батареи (коллекторы-облучатели) по несколько штук, в зависимости от потребностей и поставленных задач путем сложных расчетов. Такие системы не имеют аналогов больше нигде в мире, и их применение позволяет решить множество ихтиопатологических проблем.

Кому и зачем нужен УФ-стерилизатор на практике?

Хозяева аквариумов традиционного типа, с умеренным количеством рыб мелкого и среднего размера, в особенности с живыми растениями, могут и не увидеть сколько-нибудь заметного визуального эффекта от применения этого прибора ( конечно, если у вас хорошая биофильтрация, обеспечивающая стабильное биологическое равновесие в аквариуме), хотя качество воды все же улучшится, причем значительно. А вот владельцам аквариумов и водоемов с крупными рыбами, особенно с высокой плотностью их посадки, УФ-стерилизатор окажет немалую, а порой и неоценимую помощь.

Что же касается зоомагазинов, рыборазводен и карантинных баз, то есть там, где плотность посадки рыбы велика, тем более если биофильтрация не идеальна и постоянно приходится иметь дело со стрессуемой и ослабленной рыбой, то им УФ-стерилизация просто необходима. Работая на пару с системой фильтрации, УФ-стерилизатор уменьшает количество факторов, воздействующих на иммунную систему рыбы. Например, в зоомагазинах, как правило, нет мощной биофильтрации, а биомасса рыбы значительна, при этом возникает опасность сбоя биологического равновесия и возникновением бактериального сепсиса любым неправильным действием аквариумиста. Стоит, допустим, немного перекормить рыбу и через некоторое время, если производительность биофильтра мала, в воде резко возрастает масса свободной органики — остатков не съеденного корма и продуктов обмена веществ рыб и других гидробионтов. Свободно плавающие в толще воды бактерии, в том числе и патогенные, представляющие опасность для рыб, начинают разлагать органику прямо в воде, и активно размножаться. Очень скоро (иногда через час — другой) количество патогенных бактерий достигает некой критической точки, после которой иммунная система рыбы (критическая точка у всех видов своя) не может больше защищать организм от воздействия оных и размножающихся вслед за ними простейших. Помните, бактериями питаются простейшие микроорганизмы, многие из которых являются паразитами рыб. Начинается цепная реакция. Таким образом, сопротивляемость организма к воздействию на него патогенной флоры и фауны падает, и рыба начинает болеть, как правило, сразу несколькими видами заболеваний, например смешанными инфекциями. И стоит вовремя не разобраться в сложившийся ситуации и не принять верного решения, как начнется мор.

В такой ситуации невозможно недооценить пользу от УФ-стерилизации воды. Если правильно подобрать и установить этот прибор, то вы снимаете один из самых страшных факторов воздействия на организмы ваших рыб — неконтролируемое размножение в воде патогенных микроорганизмов. Значит, даже если вы совершите некоторые ошибки в кормлении, мытье фильтров, чистке грунта и декораций и прочие, то в большинстве случаев вы будете застрахованы от этой беды. А основной аргумент очень прост и понятен для любого владельца магазина или рыборазводни: использование УФ-стерилизации выгодно, так как позволяет увеличить плотность посадки рыб и поднять ее качество жизни.

Безопасность

1. Ни в коем случае не включайте УФ-лампу без защитного кожуха. Вы можете получить ожог роговицы и даже ослепнуть и получить тяжелые ожоги кожи даже при кратковременной экспозиции.
2. Отключайте УФ-стерилизатор при использовании каких-либо лекарств в аквариуме. Антибиотики и многие органические красители в нем разлагаются, перестают оказывать лечебное действие, а продукты их распада могут отравить рыбу.
3. Лучше не пользоваться УФ-стерилизацией при добавлении в воду удобрений для аквариумных растений. Обработка ультрафиолетом солей металлов-микроэлементов, обязательно входящих в состав удобрений, может перевести их в форму, токсичную для рыб.

Вопросы и ответы

В. Не вреден ли УФ-стерилизатор для рыб?
О. Ни коим образом. Страшные слова типа «убивает все живое», написанные в статье выше, относятся исключительно к тем микроорганизмам, которые находятся в воде внутри УФ прибора в данный момент времени. Никакого вредного воздействия на то, что снаружи, ни на рыб, ни на растения, стерилизатор не оказывает. Конечно, если рыба умудриться попасть внутрь стерилизатора, то ей не поздоровиться…

В. В аквариуме живут не только вредные, но и полезные бактерии. Как быть с ними? Ведь УФ-стерилизация убьет их тоже.
О. Полезные бактерии в аквариуме живут на всех поверхностях — на грунте, стенках, листьях растений и т.п. При наличии биофильтра самая большая колония полезных нитрифицирующих бактерий живет в нем. Полезные бактерии не плавают в толще воды и, следовательно, не могут попасть внутрь УФ-стерилизатора и там погибнуть. Конечно, если вы только запускаете новый аквариум и влили в него промышленную культуру бактерий, то в первые сутки после этого включать УФ-стерилизацию не стоит.

В. Мой аквариум сильно заражен нитчаткой и черной бородой. Поможет ли мне УФ-cтерилизатор? Пишут, что они эффективно борются с водорослями.
О. Нет. По той же самой причине, что и в предыдущем ответе. УФ-стерилизатор очень эффективно борется с плавающими водорослями типа хлореллы и эвглены, то есть, с цветением воды. Но на прикрепленные водоросли в аквариуме он не может оказать никакого влияния.

В. Если объем аквариума меньше, чем расчетный или рекомендованный, то часто можно услышать совет выключать УФ-стерилизатор на время по суточному таймеру. Так ли это?
О. Лучше этого не делать. Избытка здесь не будет в любом случае, а вот экономия сомнительна. Промышленные модели зачастую и так достаточно маломощные, не стоит делать их еще менее эффективными самостоятельно.

В третьем номере журнала “Aqua Animals” читайте подробный анализ всех основных бактерицидных ламп, продаваемых в нашей стране. Мы беспристрастно оценим их качество, надежность, эффективность и прочие критерии и предложим вам сориентироваться на рынке предлагаемых товаров, а вы сможете сделать правильный выбор. Так же мы объясним, как правильно установить УФ-лампы и обслуживать их. Мы рассмотрим несколько способов установки ламп как для аквариумистов-любителей, так и для зоомагазинов.