Устройства для очистки воды в аквариуме называются фильтрами.

Классические фильтры делятся на внутренние и внешние (наружные). Внутренние фильтры размещаются в самом аквариуме, внешние же находятся вне аквариума и сообщаются с ним посредством специальных шлангов. Так как внешние фильтры не ограничены объёмом аквариума, то объём фильтрующих элементов в них обычно больше, по сравнению с внутренними фильтрами. А чем больше объём фильтрующих элементов, тем большую биологическую нагрузку выдерживает фильтр, то есть, как правило, внешние фильтры рассчитаны на большую биологическую нагрузку, чем их внутренние собратья.

А по типу очистки они обычно бывают двух типов: механические и биологические. Под фильтрацией воды в аквариумистике обычно понимают два процесса: механическое очищение воды от взвешенных частиц и биологическое очищение воды от продуктов метаболизма. При механической фильтрации поток воды проходит через какой-либо мелкопористый материал, на котором задерживаются сравнительно крупные, не растворимые частички грязи, органики и аквариумного мусора. Что же удается отфильтровать в аквариуме? Поскольку экскременты рыб и остатки пищи являются источником токсичного аммиака, то наилучший способ не допустить гниения — это удалить их из аквариума.

Самый первый объект — взвесь, плавающие в толще воды мелкие и средние частицы различного происхождения и ухудшающие ее прозрачность. Но даже самые простые, выполняющие только механическую фильтрацию, обладают и биологическим воздействием. Если опавшие листики забивают фильтр, то решение проблемы простое — достаточно прикрепить тонкую хозяйственную крупнопористую губку на всасывающее отверстие аппарата. Таким способом легко избежать засорения и необходимости регулярной промывки картриджей и головки фильтра, а ополоснуть губку не составляет никакого труда.

Биологическая — наиболее важный вид фильтрации, в результате которого токсичный аммиак преобразуется в нетоксичные нитраты. Это осуществляется бактериями. При биологической фильтрации аквариумный фильтр, с помощью живущих в фильтрующих элементах бактерий, проводит биологическую очистку воды в аквариуме. Точнее, биологическая фильтрация перерабатывает высокотоксичные, опасные для рыб химические соединения, накапливающиеся в аквариуме в процессе жизнедеятельности самих рыб, в другие, гораздо менее токсичные соединения, концентрация которых в аквариуме может быть существенно выше первых и которые, могут быть легко усвоены растениями.

Хороший биофильтр должен обладать следующими характеристиками: достаточно большая поверхность фильтрующего элемента (в качестве наполнителя используют гранулят, керамзит, керамические трубки, полые пластиковые шарики и др.); интенсивное насыщение входящей воды кислородом (конструкция фильтра должна предусматривать аэрацию подаваемой воды); достаточная производительность фильтра (л/час). Можно привести усредненную величину: 3-4 объема воды аквариума в час. Что касается объема фильтрующего элемента, то он должен составлять не менее 1-2% от объема аквариума.

В зависимости от скорости прохождения воды, фильтры делятся на быстрые и медленные. Источником движения воды в медленных фильтрах обычно является эрлифт. Принцип его работы состоит в следующем:

• поток воздуха от компрессора в виде мелких пузырьков смешивается с водой;
• газовоздушная смесь поднимается в узком вертикальном канале (трубке) выше уровня воды в аквариуме.

Таким образом, через трубку прокачивается вода, а фильтрующий элемент может быть установлен на входе в трубку или при выходе из нее. В быстрых фильтрах источником движения воды служат механические (чаще всего электрические центробежные) водяные насосы (помпы). Они создают высокий напор воды, обеспечивая тем самым более высокую скорость циркуляции ее через фильтрующий элемент.

Кроме фильтрации, существует еще несколько методов очистки воды: химический, флотация, адсорбционную фильтрацию, озонирование и ультрафиолетовое облучение. В этих фильтрах в качестве фильтрующего наполнителя используется ионообменная смола, цеолит, кораллит, торфяная крошка, активированный уголь, другие материалы, которые активно меняет химический состав воды. Так, для эффективной очистки воды, изобилующей органическими веществами, в качестве наполнителя целесообразно применять активированный уголь, особенно в аквариумах с молодью.

Адсорбционный фильтр (фильтр с активированным углем или цеолитом адсорбирует из воды растворенную органику и некоторые соли). Озонаторы тоже в какой-то степени выполняют химическую фильтрацию путем окисления органики. Пеноотделители (вместе с пеной из фильтра удаляются органика и фосфаты). Для этой фильтрации можно использовать большинство фильтров. Мы рекомендуем использовать либо внутренние биохимические фильтры, либо наружные многосекционные фильтры.

Фильтровальные системы. Для аквариумистики это сравнительно новое понятие: им обозначается целый ряд элементов, составляющих систему фильтрации. Бачки-фильтры закрепляются на штуцерах таким образом, что погружаются на глубину всего лишь ю см. Верхний бачок выступает над поверхностью воды. Насос перегоняет воду через фильтрующую массу, причем степень загрязнения фильтра определить очень легко.

Биореакторы, занимая небольшое пространство, обеспечивают разложение ядовитых азотистых соединений, которые часто и скоро образуются за счет органического загрязнения аквариумной воды (кал, остатки корма). Условием для этого является равномерная работа установки и связанное с ней орошение гранулята, заполняющего биофильтр. Если установлен осмолятор, то он приводит в действие дозирующий насос, который доливает воду и тем самым всегда поддерживает в резервуаре единый уровень воды. Главная задача осмолятора — поддерживать постоянство уровня воды и содержания минеральных веществ в этой воде.

Адсорбционная фильтрация. Адсорбция — это процесс, при котором растворенные вещества поглощаются поверхностным слоем жидкости или твердого тела. Самый известный из адсорбционных материалов, применяемых в аквариумистике — активированный уголь. Значение активированного угля обычно несколько преувеличивается. Во всяком случае, он не удаляет из воды ни нитратов, ни других азотсодержащих ионов. Все что может сделать и делает уголь — это удалить из воды достаточно крупные органические молекулы, аминокислоты, пептиды и некоторые газы. Тем не менее, уголь позволяет бороться с активным азотом косвенно, ведь аммоний и нитрит это как раз продукты распада тек самых белковых остатков, которые задерживает уголь.

Применение угля позволяет добиваться очень хорошей прозрачности воды в аквариуме, также уголь используют после лечения рыб для удаления из воды остатков лекарственных препаратов. Действие угля обеспечивает его исключительно пористая структура, то есть большая площадь поверхности. Для более тщательной очистки воды от растворенной органики или в «пожарных» случаях (когда нужно быстро убрать органику) можно применять фильтры с наполнителями из гранул активированного угля. Помимо ядовитых соединений он поглощает также кислоты (торф), разнообразные красители и медикаменты, а поэтому фильтрование с помощью угля нельзя сочетать с добавкой кислот или медикаментов. Активированный уголь должен быть марки БАУ (Березовый Активированный Уголь). Другие активированные угли могут выделять в воду вредные вещества.

При длительном применении адсорбционного фильтра гранулы покрываются бактериями, и адсорбция прекращается, и такой фильтр начинает работать как погружной биофильтр. Грязь — злейший враг активированного угля и его пористой поверхности. Поэтому угольный фильтр в общей цепи фильтров непременно должен занимать последнее место, а все процессы механической очистки надо провести заранее. Если уголь засорен и забит частицами грязи, в нем нет никакого смысла. Поэтому требуется периодическая проверка и обработка гранул. Многие производители предлагают для своих изделий так называемые патронные фильтры: их внешняя оболочка состоит из механического фильтрующего материала (перлоновой ваты), а внутренний патрон, напротив, пуст и предназначен для заполнения его углем, торфом или другой сходной фильтрующей массой.

Химическая фильтрация. Этот метод используется наиболее редко. Задача химической фильтрации состоит в том, чтобы задержать ядовитые молекулы, которые содержатся в воде. Но как бы ни были хороши поглощающие фильтровальные массы, они только «связывают» эти субстанции. Удалять их приходится самому аквариумисту, прочищая фильтр и, наконец, вынимая насыщенные ядовитыми веществами массы. Главным образом полезна тогда, когда имеются краткосрочные проблемы. Для действующих аквариумов особый интерес представляет разновидность химической очистки воды, связанная с фильтрацией ее через ионообменные смолы или некоторые другие вещества. Удаление нитратов с помощью ионообменника — еще одна возможность, но она заставляет увеличивать подмену воды.

Является специфичным видом, поскольку удаляет из воды определенные соединения, для которых предназначен применяемый реагент (аммиак, тяжелые металлы). В данном случае фильтрующим материалом чаще всего выступают синтетические, ионообменные смолы либо природные минералы из группы цеолитов. Цеолиты и смолы поглощают аммоний, нитраты, фосфаты и др. и вместо них выделяют безвредные ионы натрия, хлора, сульфата. Также можно считать химической фильтрацией использование в качестве наполнителя фильтра верхового торфа. Торф слегка подкисляет воду и вносит в нее различные биологически активные вещества.

Торфяные фильтры. Торфяная фильтрация — словосочетание, укоренившееся в аквариумистике, но оно, строго говоря, не совсем правильно. Ведь фильтр, как известно, должен что-то задерживать, а если он заполнен торфом, то, наоборот, отдает что-то аквариумной воде! Многие тропические воды обладают большей или меньшей кислотностью. При этом речь идет о гуминовых кислотах, которые выделяются древесиной и листвой. Эти органические кислоты можно вводить в аквариум, непосредственно добавляя гуминовые экстракты или пропуская воду через торф, чтобы она вбирала содержащиеся в нем вещества. В продаже имеются самые разнообразные сорта торфа. Торф — это натуральный продукт, и какой бы он ни был — рыхлый или плотный, через несколько недель он вымывается и больше ничего не дает, его нужно заменять.

Вода, которая обогащается гуминовыми веществами, проходя через торф, приобретает особый цвет, от буроватого до янтарного. Но оттенок ее ничего не говорит о наличии кислот и их особенностях. Кислота снижает показатель рН до нейтральной точки = 7,0; а потому имеет смысл, используя торф, установить постоянный контроль за показателями рН. Торф служит также для того, чтобы снижать карбонатную жесткость, присущую большинству типов воды. Кроме того, кислая вода удерживает в определенных границах количество бактерий, что идет на пользу коже многих видов рыб: ранки от укусов не воспаляются под воздействием бактерий. С другой стороны, известны очень многие виды декоративных рыб, ведущих происхождение из особенно чистых и кислых вод: с помощью торфа они оказываются хотя бы приблизительно в условиях, близких к естественным.

Флотация — удаление нежелательных примесей из воды вместе с образующейся пеной. Сущность метода основана, на способности многих веществ адсорбироваться на поверхности пузырьков газа, проходящих через жидкость. Пузырьки газа поднимаются к поверхности жидкости, образуя пену, в которой концентрируются нежелательные примеси. Пена вместе с примесями удаляется и таким образом происходит очистка воды. Принцип его работы состоит в следующем. Для того чтобы экскременты и другие выделения рыб в виде слизи и высокомолекулярных соединений не попадали в механический фильтр, где обычно происходит их первичное разложение, вызывающее отравление всего аквариума органическими веществами, используют так называемые скиммер-камеры, или пеноотделители.

В этих устройствах, представляющих собой высокие цилиндры, заполненные водой, поднимаются мельчайшие пузырьки воздуха, нередко с добавлением озона. Эти пузырьки адсорбируют на своей поверхности частички органических взвесей, слизи, высокомолекулярные компоненты выделений и в виде пены выводят ик за пределы аквариума в отдельные емкости — пеносборники. Периодически собранную пену выливают, а пеносборники, предварительно сполоснув, возвращают на место. Очищенная вода подается в аквариум или другие очистительные устройства. Флотационную очистку хорошо проводить перед ее биологической фильтрацией.

Существует две принципиальные схемы пеноотделителей — прямоточная и противоточная. В первом случае поток обрабатываемой воды движется в том же направлении, что и поднимающиеся вверх пузырьки. Во втором случае обрабатываемая вода движется навстречу потоку пузырьков. Поскольку вторая система признана значительно более эффективной из-за большего времени задержки воды в контакте с пузырьками (этот параметр в иностранной литературе называется «retention time»), а прямоточные пеноотделители в настоящее время потеряли свою актуальность. Лучше всего пеноотделительная колонка работает в соленой воде. Пресноводные модели неэффективны и не приносят никакой реальной пользы.

Диатомовые фильтры применяют при очистке аквариумной воды от особенно мелких частиц. В качестве фильтрующей массы для диатомовых фильтров используется диатомовая земля. Эта очень мелкая желтовато-кремовая земляная масса состоит из кремневых панцирей ископаемых диатомей (микроскопических водорослей). Фильтровальный бачок (стеклянный сосуд) снабжен мощным насосом — сопротивление фильтра, обусловленное слабой пропускной способностью диатомовой земли, здесь выше, чем в других фильтрах. Тот, кто хочет особенно тщательно обработать воду в своём аквариуме (добиваясь особенной прозрачности или сокращения количества паразитов и бактерий, или их полного уничтожения с целью разведения рыб), целенаправленно подключает этот фильтр на многие часы.

При этом речь идет о чисто механической фильтрации, не оказывающей влияния ни на показатели воды, ни на химические добавки (медикаменты). К сожалению, поскольку они задерживают мельчайшие частицы, то быстро засоряются и требуют замены фильтрующего субстрата. Помимо этого, вызывает сомнение необходимость использования таких систем для обычных аквариумов, так как рыбы в воде, лишенной практически всего живого, начинали терять слизь с кожных покровов, что отрицательно сказывалось на их здоровье.

Осмотическая фильтрация воды (reverse osmosis). Если у вас из-под крана течет жесткая вода, а вам хочется держать и, более того, разводить дискусов, которые любят кислую и мягкую воду, то вам придется так или иначе задуматься о том, как приготовить соответствующую воду. Осмотическая фильтрация основана на свойстве воды, проникать через пористую мембрану, непроницаемую для растворенных веществ. Если искусственно поддерживать повышенное давление с одной стороны мембраны, то равновесие будет смещаться. На этом принципе основана работа обратного осмотического фильтра.

Образно говоря, вода проталкивается через мембрану, а соли минералов остаются. Поток из обычного водопровода мембрана разделяет на две части: одна, представляющая очищенную воду, используется для домашних нужд, а вторая, обогащенная отраженными мембраной примесями, сливается в канализацию. В отличие от деионизации, осмотическая фильтрация — механический процесс, который позволяет фильтровать и другие вещества — например, органические молекулы и даже бактерии.

Деионизация воды (deionization). В таких фильтрах используется химически активные фильтрующие наполнители. Они заменяют ионы, растворенные в воде, на другие. Один наполнитель фильтрует положительно заряженные частицы — катионы, заменяя их на ион водорода Н+ (cation resin), второй заменяет анионы на отрицательные заряженные ионы ОН-. Комбинация двух стадий фильтрации образует молекулу воды. Такая фильтрация происходит до тек пор, пока в наполнителе есть достаточное количество ионов для замены. После истощения, смола может быть заряжена снова, используя щелочь и кислоту. Однако этого лучше самому не делать. Некоторые смолы, особенно те, которые рекомендуются использовать как наполнитель для обычного аквариумного фильтра, заменяют катионы на положительный ион натрия. Восстанавливать такую смолу можно в крепком растворе соли.

Однако, повышенная концентрация ионов натрия может быть вредна для некоторых нежных рыб и не очень хороша для растений, блокируя поглощение ими некоторых микроэлементов. Лучше использовать два наполнителя —для фильтрации катионов и анионов. Иногда оба наполнителя смешаны вместе. Такой фильтр будет гораздо сложнее зарядить, поскольку потребуется отделить одну смолу от другой перед регенерацией. В принципе, такие фильтры позволяют получить более чистую воду, чем осмотические фильтры. Например, они хорошо отфильтровывают силикаты, что нужно в коралловом риф-аквариуме. Срок службы и производительность зависит от многих факторов, особенно от содержания минералов в исходной воде. При очень жесткой воде наполнитель может «попроситься в регенерацию» через 100-200 литров. Для увеличения срока службы такого фильтра его можно ставить после осмотические фильтра.