Устройство УФ-стерилизатора

Ультрафиолетовые лампы – для чего они нужны в аквариумистике.

Продолжение…

Давайте начнем сначала и дадим определение ультрафиолету. УФ — сокращенно от ультрафиолетового света, который является спектром света только ниже диапазона, видимого к человеческому глазу. То есть ультрафиолетовый свет — ниже синего спектра видимого света с длиной волн до 400 нм. Таким образом, ультрафиолетовый свет не может быть замечен человеческим глазом. Ультрафиолетовый свет разделен на четыре группы по длине волны:

• Вакуумный ультрафиолет с длинами волны от 100 до 200 миллимикронов.

• Ультрафиолет-С (UVC) в 200 — 280 миллимикронах.

• Ультрафиолет-В (UVB) в 280 — 315 миллимикронах.

• Ультрафиолет-А (UVA) в 315 — 400 миллимикронах.

Ультрафиолет-C спектр (200-280 миллимикронов) — самая смертельная длина волны для микроорганизмов, потому что это разрушает связи в между атомами в химикалиях в микроорганизмах. Наиболее разрушительны волны длиной 253-267 нм. Причем даже малосущественные отклонения от этого диапазона умаляют воздействие в разы: бактерицидность лучей с длиной волны 290 нм ниже втрое, 300 нм — в 16 раз, а лучи длиной 400 нм обладают силой лишь в 0,01% от стандарта, которым в технологиях обеззараживания принято считать 254 нм. Прибор обычно потребляет раза в 1,2-1,5 больше паспортной мощности бактерицидной лампы, которой он оснащен. Правда, при этом на собственно обеззараживающую долю приходится всего около трети, то есть 15-ваттная лампа будет иметь по жесткому ультрафиолету мощность порядка 5 Вт.

УФ стерилизатор устанавливают вне аквариума. Ультрафиолетовый стерилизатор должен быть помещен последним в линии фильтрации. Вы должны сначала пропустить воду аквариума через механический фильтр и затем через ультрафиолетовый стерилизатор перед возвращением воды в аквариум. Основная задача УФ-лампы в таком аквариуме — предотвращение цветения воды сразу после закладки аквариума, и предотвращение бактериальных вспышек после пересадок растений, подмен воды, введения в субстрат питательных веществ, перемещения коряг и грунта и других задач акваскейпинга. Для значительно более тщательной дезинфекции от возбудителей болезней рыб всегда можно включить прибор на 2-3 дня, кранами уменьшив в 2-3 раза ток воды через канистровый фильтр и УФ-лампу при помощи кранов фильтра.

Источником ультрафиолетового излучения могут служить специальные лампы (например, типа БУФ), которые похожи на обычные люминесцентные лампы, но без слоя люминофора. В современных стерилизаторах, как правило, используются бактерицидные лампы с популярными цоколями G5 или G23 (компактные). Приобретая стерилизатор, обязательно поинтересуйтесь цоколевкой ламп. Если вы заметили, что лампа встроена в устройство намертво, то есть ее цоколь залит компаундом (этим порой грешат китайские изготовители), лучше от покупки откажитесь – это, по сути, одноразовая игрушка. УФ стерилизатор состоит из УФ лампы, заключенной в кожух из материала, который не пропускает УФ лучи вовне, т.к. они опасны для зрения (слепота) и здоровья человека.

В дезинфицирующих устройствах вода должна протекать по стеклянной трубке, расположенной вдоль лампы. Скорость подачи воды должна быть не очень высокой. Лучи не способны проникать на глубину, превышающую 5 см. Эффективность действия УФ облучения зависит от степени загрязнения воды, толщины ее слоя, интенсивности и продолжительности облучения. Для облучения ультрафиолетом можно использовать косметические источники ультрафиолета “Фотон”.

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

• С холодным катодом (cold cathode). Обычно лампы имеют диаметр T5 (16 мм) и выпускаются на несколько мощностей с 12 до 30 Вт. Для них используется схема зажигания instant start, поэтому они могут работать в диапазоне низких температур (например, в холодильниках). Эти лампы бывают двух типов — с генерацией озона (High ozone, имеют букву H) и без (Low-ozone имеют букву L в обозначении). Вторые имеют колбу из стекла, которое не пропускает излучения на длине волны 185 нм, генерирующее озон. Не используйте лампу, генерирующую озон, без надобности. Неконтролируемое использование озона в аквариуме может привести к печальным последствиям. Дыхание избыточным озоном вредно для организма человека. Срок эксплуатации таких ламп составляет 17-20 тыс. часов и не зависит от количества включений лампы.

• С горячим катодом (hot cathode) — выпускаются разных мощностей (4, 8, 15, 20: 25: 36 Вт) и разных диаметров (T5-16 мм, T8-25 мм). Схема включения — или мгновенный поджиг (instant start) или обычная схема (со стартером или без). Срок эксплуатации таких ламп составляет 7,5 тыс. часов и зависит от количества включений лампы.

Опыт наших зарубежных коллег, которые не один десяток лет используют в своей практике УФ-стерилизаторы, подтверждает, что эти устройства как минимум не бесполезны. Ультрафиолетовые лучи при грамотном применении почти со 100-процентной гарантией очищают воду от бактерий, вирусов, спор, водорослей. Для каждого организма есть свой порог облучения, превышение которого вызывает гибель. В международной практике интенсивность УФ-излучения принято выражать в Вт сек/см2 (или микроВт сек/см2, что в миллион раз меньше). Эта размерность связывает мощность лампы (в ваттах или микроваттах), площадь ее поверхности и продолжительность воздействия ультрафиолета на организм.

Как правило, чем крупнее организм, тем устойчивее он к воздействию УФ-лучей. Для «убийства» вирусов вполне достаточно 5000-10000 микроВт сек/см2. Большинство бактерий и водорослей погибает при УФ-интенсивности 15000-25000 микроВт сек/см2. Доза в 20000-35000 микроВт сек/см2 смертельна для большинства грибков и их спор, в том числе и сапролегнии. Освободить воду от одноклеточных микроорганизмов можно при 30000-45000 микроВт сек/см2. А вот для уничтожения яиц нематод или свободноживущих взрослых форм некоторых рыбьих паразитов потребуется 100000-170000 микроВт сек/см2. Но даже этой дозировки недостаточно для гибели некоторых инфузорий. Например, парамеции погибают лишь при 200000 микроВт сек/см2, а для хилодонеллы летальная доза ультрафиолета должна быть еще в 3-5 раз больше. В то же время для уничтожения ихтиофтириуса, который тоже относится к инфузориям, вполне достаточно 10000-30000 микроВт сек/см2.

Обычно при расчете конструкций стерилизаторов и определении скорости протекания через них воды за рабочую дозу принимается величина в 50000 микроВт сек/см2, как вполне удовлетворяющая основным задачам стерилизации воды в аквариуме. Ультрафиолетовые лучи обладают слабой проникающей способностью: белая бумага, хромированные пластины, полированный алюминий отражают большую долю ультрафиолета; пыль, водяные пары без труда поглощают УФ-лучи. Силикатное стекло вообще является для ультрафиолета непреодолимой преградой.

Поэтому вся сила ультрафиолета может быть направлена лишь на свободноживущие организмы (и вредные, и полезные), которые вместе с током воды оказываются в непосредственной близости от колбы бактерицидной лампы. Зато ультрафиолет, в отличие от озона, не представляет никакой угрозы для рыб, растений и других организмов, способных избежать непосредственного контакта с лучами, в том числе и для колоний нитрифицирующих бактерий, поселившихся в грунте или субстрате фильтра.

Есть два первичных типа ультрафиолетового света: Лампы низкого давления производят продукцию в длине волны 254 миллимикронов, которая является очень близко к пику длиной волны 264 миллимикронов. Эти лампы вообще преобразовывают до 40% их ватт входа в ультрафиолетовые — C ватты годные к употреблению, намного выше, чем другие классы ламп. Например, лампа низкого давления на 150 ватт произведет приблизительно 58 ватт ультрафиолетовой — C ватты. Они имеют срок полезного использования 8 000 — 12 000 часов, в зависимости от лампы.

Лампы низкого давления — лучшие лампы для водных ультрафиолетовых стерилизаторов. Лампы среды/высокого давления производят очень широкий диапазон длин волны, от 100 миллимикронов до 700 миллимикронов. Эти лампы — очень бедные производители длин волны годных к употреблению; они вообще преобразовывают максимум 7% их ватт входа в ультрафиолетовые — C ватты годные к употреблению. Например, лампа среднего давления на 175 ватт будет иметь приблизительно 12 ватт ультрафиолетовой — C энергии. Остающиеся 163 ватта преобразованы в высокую температуру и видимый свет. Они имеют срок полезного использования только 1 000 — 2 000 часов, в зависимости от операционного потока лампы.

Какие факторы влияют на работу стерилизаторов? Для простоты можно разделить организмы на группы:

Это лишь общие сведения. Некоторые специфические организмы могут потребовать большую или меньшую дозу облучения. Соответственно, выбор мощности фильтра надо делать, исходя из группы организмов, которую необходимо убить.

Источником УФ-излучения в основном служат бактерицидные лампы, наполненные парами ртути низкого давления. До 80% светового потока этих ламп приходится на лучи с длиной волны 253,7 нм и лишь 2% — на излучение в видимой части спектра (остальное уходит на тепло). Внешне такая лампа похожа на люминесцентную, но ее колба изготовлена из увиолевого (прозрачного для ультрафиолетового излучения) стекла и лишена люминофорного покрытия. В продаже встречаются бактерицидные лампы с парами ртути высокого давления, но они в аквариумистике используются редко, поскольку при работе излучают больше тепла и заметно влияют на температурный режим аквариума. Эритемные лампы тоже излучают ультрафиолет, но спектр их не столь узкий и большую часть энергии они расходуют на излучение в области 280-320 нм. Еще менее эффективны люминесцентные ультрафиолетовые лампы.

Способность УФ-стерилизатора. Недостатки применения УФ стерилизаторов.

Ультрафиолетовые лампы – для чего они нужны в аквариумистике.