Книги по аквариумистике

Флотатор (аэратор, вспениватель)

Область применения флотатора – насыщение кислородом, получение мелких пузырьков с целью вспенивания и получение воздушных пузырьков для водного движения (водяные вальцы, насос-«мамонт»). В то время как для инициирования движения воды подходят относительно большие пузырьки воздуха, то насыщение кислородом и вспенивание функционируют тем лучше, чем меньше пузырьки. Поэтому необходимо приложить большие усилия для того, чтобы выбрать материал, который позволяет получить оптимальный размер воздушных пузырьков.

Экспериментальная конструкция установки аэрирования воды воздушными пузырьками с измерением количества воздуха и давления водного столба

Имеются различные материалы для применения. Наряду с флотаторами из древесины, используются флотаторы из стекла, керамики и камня. Все материалы предлагают приемлемые размеры пузырьков, причем самые мелкие получаются при распылении через древесину.

На срезе древесины хорошо видны мелкие поры, которые пригодны для мелкопористого аэратора

При сравнении различных типов распылителя нужно обращать внимание не только на размер пузырьков, но и на используемое давление. При этом и простая аппаратура безотказна. Она состоит из насоса для воздуха, который связан через вентиль с расходомером для воздуха. Из расходомера воздух поступает в распылитель, который находится в мерном цилиндре. Манометр постоянно измеряет давление. При одинаковых количествах воздуха и одинаковом водяном слое (столбе) в мерном цилиндре используются различные распылители. Поэтому, наряду с количеством воздуха, измеряются давление и расстояние до водной поверхности. Обоснование этого измерения заключается в следующем: большие пузырьки имеют высокую скорость подъема, маленькие пузырьки – маленькую. Если в водяном столбе остается некоторый рой маленьких пузырьков, то при расходе воздуха примерно 100 л/час получается увеличение объема примерно на 130 мл, и это делает заметным подъем водной поверхности. Пузырьки большего размера с удвоенной скоростью подъема обладают только половинным увеличением объема и поэтому также половиной подъема водной поверхности. Таким простым способом можно рассчитать относительный размер диаметра пузырьков. Если проводить испытания различных распылителей, то получается, что распылитель через древесину производит самые мелкие пузырьки и одновременно показывает самую небольшую потерю давления. Эти факторы предопределяют его использование для обогащения кислородом в качестве флотатора малой мощности. Конечно, следует подчеркнуть и то, что древесный распылитель является природным продуктом и поэтому изменяется в воде. Длительность его использования составляет от 4 до 8 недель. Кроме того, распылители из камня и керамики также должны меняться через некоторое время, так как их поры загрязняются и трудно очищаются.

Незначительная потеря давления у «распылителя через древесину» представляет интерес для любителей, так как для него достаточно доступного по цене небольшого насоса с незначительным потреблением энергии. Для образования мелких пузырьков самое главное найти нужную пористую структуру древесины. Особенность распылителя через древесину состоит в том, что древесина исключительно гидрофильна.

Рисунок вверху слева показывает, какие силы участвуют в образовании пузырьков.

Внутри действует давление газа, которое создается компрессором, снаружи – поверхностное натяжение в трехфазной системе вода/воздух/распылитель, поверхностное натяжение в двухфазной системе вода/воздух на поверхности воздушных пузырьков и гидростатическое давление в форме результирующей подъемной силы. Что касается граничной поверхности вода/воздух, для распылителя прежде всего важно, какие свойства проявляет материал распылителя – гидрофильные (сродство к воде) или гидрофобные (нет сродства к воде). Если имеется гидрофильное вещество, например такое, как древесина, то вода позволяет воздушным пузырькам как можно быстрее отрываться от поверхности.

В гидрофильных веществах, напротив, вода позволяет пузырькам, как можно дольше задерживаться на распылителе. Чем больше время сцепления их с поверхностью, тем сильнее пузырьки «надуваются» и тем больше они становятся. Относительно пограничной поверхности вода/воздух легко представить, что при высокой вязкости и вследствие высокого поверхностного натяжения образуются пузырьки большого объема. Увеличивающимися вязкостью и поверхностным натяжением часто можно объяснить образование мелких пузырьков в морской воде. В соленой воде пузырьки воздуха достигают размера примерно 0,5 мм в диаметре, в то время как в пресной воде – до 5 мм. Мелкие пузырьки, гарантирующие достаточное вспенивание, образуются уже в малосоленых водах Балтийского моря. Таким образом, можно было в 1972 г. с успехом взяться за водоподготовку воды Балтийского моря для аквариума в Киле. Конечно, можно сделать неверный вывод о том, что способ образования пузырьков нужно списывать только на вязкость или поверхностное натяжение. Если рассмотреть соответствующий рисунок (см. диаграмму на стр.21) , то видно, что между 20 и 25 °C имеется различие по вязкости примерно на 0,1. Подобное смещение происходит при изменении содержания соли от 0 до 30%. Так как смещение температуры тоже практически не влияет на процесс, можно с большой вероятностью сказать, что ни поверхностное натяжение, ни вязкость не отвечают за образование мелких пузырьков в морской воде.

Диаметр пузырьков и скорость их подъема зависят в основном от содержания солей

Единственное значение, которое заметно зависит от содержания соли, – проводимость. Можно предположить, что в соленой воде электрические заряды на поверхности пузырьков предотвращают образование слишком больших пузырьков. Но это только гипотеза. Может быть, эта гипотеза вскоре будет научно и практически обоснована.

Гидростатическое давление рассматривается здесь в связи с тем, что оно должно преодолеваться при образовании пузырей компрессором.

Это естественный фактор, на который, к сожалению, не обращают внимания при покупке и подключении установки аэрации.

Предыдущая || Следующая || Оглавление