Система обратного осмоса (RO) является незаменимым компонентом любой системы морского аквариума, иначе без нее они просто плохо функционируют.
Системы обратного осмоса также важны и для пресноводных аквариумов, особенно если это большие аквариумы. Хорошая система обратного осмоса помогает поддерживать правильный химический состав воды, pH и устанавливает правильное осмотическое давление для рыб (по этой последней причине нельзя помещать соленоводных рыб в пресноводный аквариум: их клетки бурно размножаются).
Здесь мы рассмотрим качество воды, которое вы можете ожидать от системы обратного осмоса, подробно расскажем о том, что она делает для вашего аквариума, о ее компонентах, а также о том, как правильно запустить систему и поддерживать ее в функциональных параметрах.
Что такое обратный осмос (RO)?
Система обратного осмоса — это система очистки воды, в которой давление подается через полупроницаемую мембрану (подобно микроскопическому ситу), которая избирательно пропускает растворители, основываясь на ограничениях по размеру или заряженному состоянию, тем самым удаляя их из воды. Растворитель — это все, что свободно растворяется в воде, которая является растворителем.
Все природные источники воды содержат различные ионы металлов, неметаллические ионы и некоторые полиатомные ионы. Ион — это состояние атома или молекулы (совокупность одинаковых или непохожих атомов), которое принимает на себя заряд.
Электроны также делятся между атомами в молекулах и могут образовывать гибридные (слитые) версии атомных орбиталей. В реальности не происходит истинного добавления частицы электрона в облако, поэтому его называют ‘облаком’.
На самом деле происходит передача или потеря энергии в облаке, и настоящие электроны не существуют до тех пор, пока их не измеряют (наблюдают). Это часть теоремы, называемой дуализмом частица-волна, в которой фундаментальные частицы, такие как электроны или фотоны, например, могут проявлять либо волнообразные свойства, либо поведение, подобное частицам, но не оба одновременно.
Какие детали входят в систему обратного осмоса?
Системы обратного осмоса состоят из нескольких частей, которые работают согласованно для достижения более высокого качества воды путем избирательного удаления ионов из воды. Это очень важно для поддержания благоприятной химической среды для ваших рыб, а также для создания правильной осмотической среды (подробнее об этом ниже).
Мембрана
Мембрана системы обратного осмоса, которая является частично проницаемой (полупроницаемой), является сердцем всей системы. Она представляет собой тип микромолекулярного сита, которое пропускает воду и избирательно пропускает некоторые растворители. Те растворители, которые могут пройти через мембрану, делают это потому, что они либо достаточно малы, чтобы порты внутри мембраны могли пройти через них, либо имеют заряд, который позволяет им пройти через мембрану.
Другие более высокозаряженные ионы (такие как двухвалентные ионы, которые имеют два дополнительных или два меньших заряда) ограничены от прохождения, если мембрана не повреждена. Как таковые, мембраны имеют рабочий срок службы и должны периодически заменяться, когда происходят нарушения или когда уровень связывания ограниченного растворителя с мембраной существенно снижает свободное прохождение воды и растворителей.
В некоторых системах обратного осмоса, рассчитанных на большие объемы фильтрации воды, используется несколько слоев мембран. Среди всех расходных компонентов системы обратного осмоса мембрана, как правило, является самой дорогой частью.
Системы префильтров
Поскольку мембраны обратного осмоса могут быть немного дороговаты, защитить их от необходимости отфильтровывать высокие концентрации растворителей из воды для вашего продукта можно с помощью системы префильтрации. Фильтры предварительной очистки могут удалять грубые твердые частицы и растворители, обычно встречающиеся в источниках жесткой воды.
Эти системы префильтров устанавливаются перед основным картриджем мембраны обратного осмоса и состоят из нескольких типов, часто используемых в комбинации для получения довольно чистой воды перед мембраной. Распространенным компонентом префильтра является колонка активированного угля.
Активированный уголь имеет на своей поверхности многочисленные участки связывания, поглощающие различные химические вещества и ионные растворители в воде. Если в исходной воде имеется большое количество твердых частиц, песчаные фильтры часто являются предпочтительным устройством для удаления твердых частиц перед подачей воды в картридж с активированным углем.
Другой популярный вариант предварительного фильтра, получивший более широкое распространение с момента его появления, — это специальные полипропиленовые цилиндры, в которые во время формовки вводятся волокна нетканого полимера. Эти полипропиленовые колонки представляют собой, по сути, 5-микронную фильтрующую систему, в то время как большинство мембран обратного осмоса работают в диапазоне до 0,0005 микрон (в большинстве систем обратного осмоса для аквариумов используется мембрана обратного осмоса размером 0001 микрон).
Манометр
Убедиться в том, что вы случайно не продуете свою дорогую обратноосмотическую мембрану, довольно важно, и это можно обеспечить, установив манометр. Манометр позволит вам отрегулировать скорость потока в системе до оптимальных параметров для мембраны и даст вам знать, не превышаете ли вы или не понижаете давление в системе.
Некоторые готовые системы обратного осмоса для небольших применений не комплектуются манометром. Однако манометр можно легко установить на вашу систему. Мы настоятельно рекомендуем этот компонент.
Ограничитель потока
Ограничители потока являются отличным помощником в регулировании воды, оптимизации работы системы и защите картриджа мембраны обратного осмоса от повреждений. Ограничитель потока — это своего рода обратный клапан, который будет ограничивать входящий поток воды до тех пор, пока не будет достигнуто правильное внутреннее давление для оптимальной работы системы обратного осмоса.
В случае избыточного давления ограничители потока будут поддерживать пиковое внутреннее давление в отсеке картриджа мембраны обратного осмоса и позволят направить избыток поступающей воды в обход системы к выходу сточных вод.
Промывочный клапан
Промывочные клапаны позволяют воде обходить ограничитель потока, чтобы обеспечить обратную промывку мембранной системы от крупных отложений. Это помогает увеличить срок службы мембраны и предотвращает задерживание вредных веществ на ее поверхности.
Большинство систем обратного осмоса не имеют промывочного клапана, но его можно приобрести отдельно и дооснастить практически любую систему обратного осмоса.
Продуктовая вода (выход)
Продуктовая вода — это первый из двух выходов системы и главная цель вашей системы обратного осмоса: производство очищенной воды. Хорошо функционирующая система обратного осмоса обычно способна удалить около 90% нежелательных компонентов из обычной водопроводной воды.
Чтобы убедиться в эффективности работы системы обратного осмоса, полезно регулярно проверять, соответствует ли вода в продукте заданным параметрам. Это можно сделать с помощью нескольких наборов или датчиков.
Измеритель общего количества растворенных твердых веществ (TDS) или набор для определения общей жесткости (GH) проанализируют качество воды и скажут вам, правильно ли работает система. Растворенные твердые частицы в хорошо обслуживаемой системе обратного осмоса должны составлять около 10 ppm или меньше, а общая жесткость воды в вашем продукте должна быть равна нулю.
Сточные воды (выход)
Это второй выходной компонент системы обратного осмоса, который содержит воду со всеми отделенными растворителями, которые вы не хотели видеть в своем аквариуме. Типичный выход сточных вод содержит более высокие уровни нитратов, фосфатов, металлов (таких как свинец, ртуть и медь), пестицидов и продуктов распада пестицидов, чем в обычной водопроводной воде.
Сточные воды можно использовать для комнатных растений, для вашего сада или теплицы, поскольку растения хорошо реагируют на нитраты и фосфаты, которые являются питательными веществами для роста растений. Однако имейте в виду, что если в сточных водах повышена концентрация тяжелых металлов, не стоит использовать эту воду для пищевых растений.
Что система обратного осмоса делает для аквариума
Если говорить кратко, то хорошая система обратного осмоса удаляет из исходной воды растворимые компоненты, которые могут оказывать вредное воздействие на водные растения и организмы. В некоторых случаях неспособность удалить эти растворители может привести к отравлению животных и гибели жизни в вашем аквариуме.
Системы обратного осмоса могут эффективно удалять избыточное количество хлора, фторида, мышьяка, бензола, кальция, магния, свинца, ртути, меди, пестицидов и многих других органических твердых веществ. Удаление этих твердых частиц идеально для здоровья любого аквариума, но фактически является обязательной частью любого аквариума с морской водой.
Это правда, что некоторые удаленные компоненты полезны для водных растений (например, нитраты и фосфаты), но эти питательные компоненты часто пополняются в воде аквариума животными, находящимися в нем (рыбами, моллюсками, улитками и т.д.).
Давайте рассмотрим все химические изменения, которые система обратного осмоса вносит в очищенную воду, и то, что удаление этих растворителей делает для вашего аквариума.
Жесткость воды
Системы обратного осмоса снижают жесткость воды путем удаления высокого уровня кальция и магния из обычной исходной воды. Эти элементы могут вступать в реакцию со многими биологическими системами, а также инертными материалами, оставляя корки, которые циклически продолжают повторно растворять кальций и магний обратно в воде аквариума.
Неспособность контролировать жесткость воды может превратить балансировку pH в вашем аквариуме в настоящий кошмар. Каждый раз, когда вы регулируете pH, это приводит либо к увеличению накопления кальция и магния на существующих отложениях, либо к увеличению высвобождения ионов кальция и магния из этих отложений.
В результате вы будете постоянно гоняться за своим хвостом, пытаясь достичь желаемого значения pH в аквариуме. Помимо этой проблемы, некоторые виды рыб более чувствительны к повышенному уровню кальция и магния, чем другие виды.
Тропические рыбы из тропических лесов Амазонки, такие как рыбы-ангелы и дискусы, плохо выживают и не размножаются в жесткой воде. Напротив, существует множество видов, устойчивых к жесткой воде, таких как гуппи, мечехвосты, рыбы-арбалеты и другие пресноводные виды.
Это лишь краткий пример, и вы должны сделать свою домашнюю работу или проконсультироваться со специалистом по аквариумистике, если вам нужно знать специфику экологических требований организмов, которые вы собираетесь поселить в своем аквариуме. Подводя итог, можно сказать, что контроль жесткости воды обеспечивает более широкий спектр организмов, которые вы можете поселить в своем аквариуме.
Нитраты
Нитраты (NO3-), а также нитриты (NO2-) — это азотно-кислородные молекулы, которые могут существовать самостоятельно в виде ионов или присоединяться к более крупным молекулам в качестве функциональных групп. Они являются продуктами биологических систем животных, хотя могут также образовываться в воздухе под воздействием энергии плазмы, образующейся при ударе молнии во время грозы.
У животных эти азотистые соединения являются продуктами реакций дезаминирования, которые являются этапами метаболизма аминокислот, полученных в результате потребления белков. В результате реакций трансаминирования образуются кетокислоты, которые могут вступать в цикл Кребса и обеспечивать клетки энергией.
Азотистые побочные продукты этого процесса являются отходами и выводятся из организма. В зависимости от животного и его водных проблем, азотистые соединения превращаются в аммиак, мочу или мочевую кислоту и выделяются через миктурию (мочеиспускание) и дефекацию. В окружающей среде нитрифицирующие бактерии расщепляют эти отходы до нитратов и нитритов, которые обычно потребляются растениями в качестве питательных веществ.
В исходной воде, такой как водопроводная, присутствие этих химикатов обычно антропогенно и является результатом избыточного использования удобрений и сельскохозяйственных стоков в пресноводные источники, такие как ручьи, реки и озера. Что касается их воздействия на аквариумные системы, то пресноводные аквариумы, если их не контролировать, в некоторой степени терпимы к умеренным уровням нитратов (верхний предел 40 ppm), тогда как морские аквариумы совершенно не терпимы (верхний предел 0,25 ppm).
Поскольку нитраты будут накапливаться в вашем аквариуме в результате распада мочи и фекалий рыб и должны отфильтровываться из аквариумной воды, начиная с низкого уровня нитратов в отфильтрованной исходной воде, вы получаете некоторую свободу действий в поддержании химического состава аквариума. В дополнение к системе обратного осмоса и регулярной чистке аквариума, размещение определенных растений или материалов в аквариуме может помочь вам контролировать уровень нитратов.
Живой песок и живой камень, содержащие нитрифицирующие бактерии, снизят уровень нитратов в аквариуме. Мангровые растения также умеют поглощать и использовать нитраты в качестве питательных веществ для роста, создавая тем самым экосистемный цикл в аквариуме.
Фосфаты
Высокий уровень фосфатов, которые являются питательным веществом для растений, может вызвать цветение водорослей в ваших аквариумах. В конце концов, цветение водорослей снизит напряжение кислорода в воде аквариума из-за конкуренции и начнет убивать жизнь в аквариуме.
В аквариумах с морской водой уровень фосфатов должен поддерживаться ниже 0,2 промилле, иначе водоросли уничтожат ваши кораллы и задушат ваших рыб и моллюсков.
Силикаты
Силикаты могут содержаться в грунтовых водах и, даже если они отфильтрованы из исходной воды, также растворяются в песчаных субстратах в вашем аквариуме. Они могут быть источниками нереста водорослей и часто приводят к цветению гравийных водорослей (вид бурых водорослей).
Кроме того, силикаты могут стимулировать размножение диатомовых водорослей (некоторые виды которых являются водорослями), которые питаются кораллами. Система обратного осмоса снижает общее давление накопления силикатов на аквариумный аквариум.
Комментировать