Если вы планируете использовать городскую воду для выращивания рыбы, необходимо очистить ее от хлора. Большинство муниципальных систем для безопасного потребления человеком обрабатывают воду хлором или хлорамином (смесь хлора и аммиака). В небольших количествах эти вещества не вредят человеку, однако хлор представляет смертельную опасность для рыб. Перед объяснением процесса дехлорирования, разберемся с тем, почему хлор используют в качестве дезинфицирующего агента.

Хлорирование городских вод

Хлор представляет собой хорошо растворимый в воде газ (7160 мг/л при 20°C и 1 атм), который легко гидролизуется до хлорноватистой кислоты (HOCl). Это вещество проявляет дезинфицирующие свойства.

Cl₂ + H₂O => HOCl + H+ + Cl-

Побочный продукт, хлорноватистая кислота (HOCl) ионизируется до гипохлорита (OCl-). Степень диссоциации зависит от pH и температуры.

HOCl => H+ + OCl-

Хлорноватистая кислота и ионы гипохлорита обозначаются как свободный доступный хлор (FAC). Когда хлор вносят в воду, он сначала реагирует с любым восстановителем, включая аммиак. Хлорноватистая кислота реагирует с аммиаком с формированием хлорамина.

HOCl + NH₃ => H₂O + NH2Cl (монохлорамин)

HOCl + NH2Cl => H₂O + NHCl₂ (дихлорамин)

HOCl + NHCl₂ => H₂O + NCl₃ (трихлорамин)

Формирование хлораминов зависит от pH, температуры и концентрации аммиака. В присутствии этих хлораминов, доступный хлор обозначается как комбинированный доступный хлор (CAC). После завершения этих реакций, накапливается остаточный хлор, в форме FAC или CAC. Общий остаточный хлор является суммой свободных и комбинированных форм остаточного хлора. Как дезинфицирующий агент, свободный доступный хлор (FAC) более эффективный, чем комбинированный доступный хлор (CAC), потому что хлорамины обладают умеренной бактерицидной активностью и слабой активностью против вирусов и цист. Однако, в качестве добавки для очистки муниципальных вод, хлорамины получили большое распространение, потому что в отличие от хлора он не формирует тригалометаны, токсичные для человека.

Как провести дехлорирование воды для выращивания рыб?

Проведение этой процедуры необходимо, потому что остаточный хлор токсичен для гидробионтов в концентрации более 0.05 мг/л для FAC и 0.2 мг/л для CAC.

Обычно дехлорирование проводят одним или сочетанием четырех методов: химическая обработка, сильная аэрация, фильтры с активированным углем и УФ-облучение. Каждый метод имеет достоинства и недостатки, и подходит для определенных условий.

Химическая обработка воды включает внесение восстановителя. В аквакультуре обычно используют тиосульфат натрия (Na₂S₂O₃).

Na₂S₂O₃ + Cl₂ + H₂O => Na₂SO4 + S + HCl

Тиосульфат натрия также реагирует с хлорноватистой кислотой с формированием серы, соли и воды.

Na₂S₂O₃ + 2HCl => 2NaCl + H₂O + S + SO₂

Необходимая дозировка тиосульфата зависит от pH воды, и составляет 2-7 частей на 1 часть хлора. Важно отметить, что тиосульфат натрия также связывается с хлораминами, высвобождая аммиак. От уровня pH воды зависит, находится ли аммиак в форме токсичного аммиака или менее токсичного иона аммония. В нейтральной среде (pH=7) возрастает доля токсичного аммиака, опасного для рыб. При низких значениях pH, аммиак переходит в менее токсичный аммоний. Тиосульфат натрия также удаляет кислород из воды, которую поэтому необходимо аэрировать перед внесением в систему. На рынке существует множество средств кондиционирования воды с рассчитанной концентрацией тиосульфата натрия. Хотя в качестве дехлорирующего агента пригоден и сульфит натрия (Na₂SO₃), тем не менее, тиосульфат наилучший, недорогой и безопасный выбор для небольшого хозяйства.

Сильная аэрация предусматривает работу диффузоров или колон для аэрации, где хлор улетучивается в атмосферу. Этот процесс медленный, особенно при изначально низкой концентрации хлора. Кроме того, сильная аэрация неэффективна для удаления хлораминов из воды в интенсивных коммерческих системах, потому что связь хлора с аммиаком не разрывается при аэрации.

Фильтры с активированным углем эффективно удаляют хлор и хлорамины. Активированный уголь является специальным типом наполнителя, предназначенного для дехлорирования, удаления органических веществ и обесцвечивания воды. Таким образом, активированный уголь оказывается полезным для удаления химических веществ, фтора и других загрязнителей в низких концентрациях. Эффективность очистки зависит от продолжительности контакта угля с поступающей водой и объема наполнителя.

Будучи потраченным, активированный уголь можно восстановить (реактивировать) паром под высоким давлением. Пар освобождает множество пор на поверхности угля. Чем больше специфическая площадь поверхности наполнителя, либо, чем мельче частицы угля, тем больше мест связывания существует. Молекулы загрязнителя из воды попадают в поры и задерживаются там. Наполнитель истощается скорее не от хлора, а от других присутствующих в воде загрязнителей. В конечном счете, все поры заполняются, и активированный уголь нуждается в реактивации.

Частота обновления зависит от степени и типа загрязнения воды. В процессе обслуживания наполнитель фильтра нуждается в обратной промывке для очистки от частиц дебриса, которые налипают на поверхности угля. Частота обратной промывки управляется таймером в заданные интервалы времени. Для очистки больших объемов муниципальных вод фильтры с активированным углем не практичны и экономически невыгодные. Однако, в интенсивной рециркуляционной системе объем поступающей воды относительно мал, поэтому этот фильтр работает идеально.

Использование ультрафиолетового облучения является относительно новым методом дехлорирования. УФ-облучение дает достаточную дозу излучения для разрушения свободного хлора. УФ свет способен разрушить хлорамины, хотя требуется существенно более высокая доза. Этот тип дехлорирования имеет несколько преимуществ. Так, активированный уголь может служить субстратом для роста бактериальных колоний, потенциально опасных для водной популяции. Кроме того, УФ технология, помимо дехлорирования, проводит дезинфекцию и дает на выходе очень чистую воду. С другой стороны, этот метод требует высоких капитальных и операционных затрат. Он эффективен только при адекватном водном потоке и прозрачной воде, любые органические вещества снижают эффективность.

——

Carla Macquarrie and Sean Wilton. The Ins and Outs of Dechlorination. Hatchery International, September/October. 2002