Samogradnja: Kalcijev reaktor na CO2


Slika 1: Sistem za dovajanje CO2 in Ca reaktor

Kameni koralnjaki za svojo rast potrebujejo kalcij (Ca) in alkalnost (KH), zato v vsakem morskem akvariju, kjer so prisotne kamene korale stalno pada nivo kalcija in alkalnosti. Obstaja več različnih metod za dodajanje kalcija in višanje alkalnosti. Metoda s Ca reaktorjem na CO2 je ena izmed najbolj priljubljenih saj povečuje nivo kalcija in obenem dviguje KH (alkalnost), obenem pa je metoda povsem avtomatizirana in ne potrebuje nobenega vzdrževanja na tedenski ali celo dnevni bazi, kar je slabost ostalih metod.

Kalcijev reaktor na CO2 je naprava, ki je napolnjena s kalcijevim karbonatom (CaCO3), skozi katero se pretaka akvarijska voda.

V literaturi sta navedeni samo dve slabosti te metode v primerjavi z ostalimi. V nekaterih akvarijih, ne vedno, lahko ta metoda znižuje Ph vrednost. Kot osnovna slabost pa se navaja visoka cena za opremo, tako da naj kar takoj omenim, da izdelava kalcijevega reaktorja v samogradnji po mojem načrtu zahteva samo 20.000 SIT za nabavo materiala. Podrobna specifikacija materiala za izgradnjo Ca reaktorja je podana v nadaljevanju.

Dodatno je potrebno nabaviti še jeklenko(1) za CO2, regulator(2), števec mehurčkov(4) in povratni ventil(3). Celoten sistem je prikazan na sliki 1. Pri nabavi sistema za doziranje CO2 nisem varčeval in sem kupil kvalitetne komponente. Za 2kg jeklenko sem odštel 99 EURO, za regulator z dvema manometroma 94 EURO in za števec mehurčkov 10 EURO. Strošek za kompletni sistem je torej približno 300 EURO, bi pa bil lahko tudi nižji, če bi varčeval pri kvaliteti sistema za doziranje CO2.

Prednost izdelave CO2 reaktorja v samogradnji je predvsem ta, da lahko reaktor izdelamo po merah, ki se prilegajo v prostor, ki ga imamo na voljo, no po drugi strani pa tudi prihranimo nekaj denarja.

Opis delovanja

Kroženje vode v reaktorju

Opisani kalcijev reaktor je valjasta posoda, ki jo napolnimo s kalcijevim karbonatom. Črpalka, ki je nameščena v valju zgoraj skrbi za kroženje vode v reaktorju. Pretok skozi plasti kalcijevega karbonata je od zgoraj navzdol. Črpalka sesa vodo preko cevi iz spodnjega dela reaktorja in vodo izriva v zgornjem delu reaktorja. Ker je pretok 1000 litrov na uro je voda v zgornjem delu akvarija zelo valovita. Zaradi omenjenega delovanja črpalke se torej voda po valju skozi plasti kalcijevega karbonata pretaka od zgoraj navzdol.

Dovajanje CO2

Osnovna naloga kalcijevega reaktorja je topljenje kalcijevega karbonata, kar doseženo če Ph vode pade v območje 6,5 do 6,7. Znižanje Ph dosežemo z dovajanjem CO2. V mojem reaktorju CO2 dovajam v sesalni del črpalke, ki mehurček CO2 razprši. Nato drobni mehurčki CO2 potujejo od zgoraj navzdol med plasti kalcijevega karbonata. Posledica je padec Ph v reaktorju, kalcijev karbonat se prične topiti, KH in Ca v reaktorju začne naraščati.

Dovajanje CO2 v akvarij je prikazano na spodnji sliki 2. CO2 potuje najprej preko povratnega ventila (slika2, 1), do vhoda v števec mehurčkov (slika2,  2) in nato po cevi za CO2 (slika2,  3) do T člena (slika2,  4) , ki omogoča tudi ponovno dovajanja odvečnega C02, skozi uvodnico v notrajnost reaktorja, kjer po cevi (slika2,  5) pride pred sesalni del črpalke. Glej tudi sliko 1 povsem zgoraj. Ponovno dovajanje odvečnega CO2 je podrobno opisano v nadaljevanju.

Slika 2: Zgornji del kalcijevega reaktorja

Izmenjava vode med reaktorjem in akvarijem

Sedaj je potrebno poskrbeti le še za izmenjavo vode med reaktorjem in akvarijem. Izmenjava vode ne sme biti prehitra, običajno je v rangu 1 do 3 litrov na uro. Opisani reaktor je izdelan tako, da podpira vse štiri načine, ki se uporabljajo pri kalcijevih reaktorjih:

  1. uporaba dozirne črpalke,

  2. T člen na izhodu črpalke, ki skrbi za pretok vode iz sump-a v akvarij, če seveda imamo sump,

  3. princip gravitacije, če je nivo vode v akvariju višji od nivoja vode v kalcijevem reaktorju in

  4. sesanje v reaktor.

Sesanje v reaktor je doseženo s tem, ko je vhodna cevka za vodo napeljana v sesalni del črpalke. Za ostale tri metode je potrebna dodatna zunanja oprema. Voda potuje po cevki (slika2,  10), skozi uvodnico v notranjost reaktorja in od tu po cevki (slika2,  11) pred sesalni del črpalke. Glej tudi sliko 1 povsem zgoraj.

Izhodna cevka sesa vodo obogateno s Ca in KH iz zgornjega dela reaktorja (slika2,  8). Izven reaktorja je na izhodni cevi ventil (slika2,  9)  s katerim reguliramo pretok vode med akvarijem in reaktorjem.

Metoda sesanja vode v reaktor je seveda najbolj enostavna , vendar ima tudi slabe strani, ki so predvsem sledeče:

  1. Ko reaktor prvič zaženemo, ga je treba napolniti z morsko vodo, ker se sam ne bo napolnil.

  2. Kroženje vode med akvarijem in reaktorjem je potrebno zagnati ročno, tako da se z vodo napolni izhodna cevka, ker je pač sesalna moč majhna in ne more premagati višinske razlike.

  3. Izhodna cevka za vodo iz reaktorja mora biti stalno pod vodno gladino v sumpu, ker se bo sicer reaktor ob izklopu črpalke izpraznil.

Namestitev cevi za izmenjavo vode med sumpom in reaktorjem je torej pomembna in je prikazana na sledeči sliki 3. Slika 3: Postavitev cevi za izmenjavo vode med reaktorjem in sumpom

Seveda pa je možno povsem isti reaktor uporabiti tudi za sisteme za sisteme z ostalimi metodami izmenjave vode, če nas slabe lastnosti navedene zgoraj preveč motijo.

Ponovna uporaba odvečnega CO2

Omenjeni del ni nujno potreben za delovanje reaktorja, vendar vsekakor priporočam, da se realizira. Določen del CO2 pobegne na vrh reaktorja, kjer se kljub turbulentni vodi zelo počasi topi. Seveda se ta CO2 lahko porabi na način, da se prekine dovajanje CO2 v reaktor in se bo CO2 na vrhu počasi raztopil, vendar je to raztapljanje CO2 prepočasno in Ph v reaktorju bo narasel.

Ideja za porabo odvečnega CO2 je zelo enostavna. Cevko za odjem odvečnega CO2 izvedemo tako, da odjema CO2 povsem na vrhu, nato se ta cevka preko T člena (slika2, 4) združi s cevko za dovod CO2 iz jeklenke in sesalna moč črpalke na ta način odvečni CO2 povleče nazaj v črpalko in razbije v mehurčke.

Slika 2  prikazuje sistem za ponovno dovajanje CO2 v mojem reaktorju, ki je narejen zelo komplicirano, saj sta v ta sistem vgrajena še dva ventila, ki nista nujno potrebna. Ventil (slika2, 7) v vertikalnem položaju je normalno zaprt. Ta ventil omogoča izpuščanje CO2 ali zraka iz reaktorja, če ga odpremo. Koristen je pri polnjenju reaktorja z vodo do vrha. Ventil (slika2, 6) v horizontalnem položaju je stalno odprt. Če ga zapremo, izklopimo funkcijo porabe odvečnega CO2. Osebno ne vidim nobenega razloga, da bi izklopil to funkcijo, tako da ventil ni potreben. Funkcija namreč omogoča, da se v Ca reaktorju porabi ves CO2, ki ga dovajamo.

Izdelava

Obstaja mnogo načrtov za samogradnjo Ca reaktorja, pa tudi mnogo različnih tovarniško izdelanih Ca reaktorjev.  V osnovi se kalcijevi reaktorji delijo na enostopenjske in dvostopenjske. Moj kalcijev reaktor je enostopenjski in kot vsi ostali enostopenjski reaktorji vsebuje:

- posodo s pokrovom,

-sistem za kroženje vode v posodi (1000 litrov na uro)

-cevko za dovod CO2 v sesalni del črpalke

-cevko za dovod vode iz akvarija v sesalni del črpalke in cevko za izhodno vodo v akvarij

Slika 4: PosodaPosoda s pokrovom

Prvi korak izdelave kalcijevega reaktorja je izdelava posode s pokrovom. V osnovi je potrebno izdelati posodo, ki mora imeti pokrov, ki se ga da nepredušno zapreti. Posodo zelo redko odpiramo tako, da ni potrebo, da je odpiranje ali zapiranje posode enostavno. Priporočljivo je , da je posoda prozorna, da lahko vidimo v notranjost reaktorja.

Za izdelavo posode sem uporabil pleksi steklo. Osnova je valj z pleksi stekla z zunanjim premerom 12cm, notranjim premerom 11 cm in  dolžine 40 cm. Kupimo lahko valje raznih premerov , ki se režejo na poljubno dolžino, tako da lahko velikost reaktorja povsem prilagodimo našim prostorskim možnostim.

Poleg valja potrebujemo še:

-  3 kvadrate iz pleksi stekla debeline 5mm, ki imajo stranico za 3 cm večjo od zunanjega premera valja, kar v mojem primeru pomeni 15cmx15cm

- še en tak kvadrat 15cmx15cm debeline 3mm tudi iz pleksi stekla in

- še en tak kvadrat 15cmx15cm iz silikonske gume debeline 4mm.

Prvi kvadrat debeline 5mm iz pleksija nalepimo na dno. Lepljenje pleksija ni povsem enostavno, zato podrobno opisujem proceduro, katero je izumil kolega Dejan Škrinjar. Na stekleno šipo naneseno lepilo in ustrezno količino trdilca in nato premešamo. Mešanico posesamo z injekcijo. Pri tem pazimo, da se nam ne naredi preveč mehurčkov. Z injekcijo nato nanašamo lepilo na spodnji rob valja. Samo nanašanje je podobno kot bi nanašali silikonsko lepilo pri lepljenju akvarija. Pazimo, da ne delamo mehurčkov in da ni prekinitve v nanosu lepila. Na kvadratni kos pleksija s šestilom narišemo 12cm velik krog na sredini in sedaj postavilo valj z nanesenim lepilom v zarisani krog na kvadratnem pleksiju. Teža valja povzroči ravno pravo mero pritiska. Po treh urah je spoj trden, vendar je dobro počakati vsaj še en dan preden nadaljujemo z delom. Rezultat našega dela je vaza iz pleksija. Lahko jo uporabimo za cvetlice, no lahko pa tudi nadaljujemo z izdelavo pokrova.

Zložimo sendvič, ki ga sestavljajo: kvadrat pleksi debeline 5mm, silikonska guma debeline 4 mm, kvadrat pleksi debeline 3mm in kvadrat pleksi debeline 5mm. Na spodnji kvadrat s šestilom v sredini narišemo krog premera 11cm, ki nam bo v pomoč določitve mesta izvrtin, katere zarišemo na zgornjem kvadratu. Priporočam osem izvrtin za vijake, ki jih razporedite na mestih oglišč osmero kotnika. Ko sendvič lepo zložimo priporom, da ga stisnemo s prsti tako da se ne premika, nato pa izvrtamo v predvidena mesta dve luknji z 2mm svedrom skozi celoten sendvič . Nato v ti dve luknji vtaknemo žeblja, da se nam sendvič ne premika in izvrtamo še ostalih 6 lukenj z 2 mm svedrom. Sledi vrtanje z 6mm svedrom. Vrtanje v pleksi ni problematično, če imamo ustrezen sveder. Pomembno je, da je kot na vrhu svedra čimbolj top (sveder za kovino).

Sledi šniclanje luknje 11 cm v spodnji kvadrat. Na krožnici izvrtamo luknjo 2 mm, nato pa z žagico za šniclanje izrežemo cel krog. Pomembno je, da imamo pravi list, pa nam bo delo šlo zelo hitro od rok. Po kakih petih minutah rekreacije (šniclanja) smo dobili kvadrat z luknjo 11 cm in še krog iz pleksija premera 10,8 cm, ki nam bo kasneje še koristil.

Krog premera 11 cm izrežemo tudi iz silikonske gume z uporabo šestila in škarij. Notranji krog ne potrebujemo.

Sledi še drugo lepljenje, ki je povsem enako kot lepljenje dna, le da sedaj lepimo kvadrat z luknjo 11 cm, ki bo kasneje na vrhu.

Počakamo kak dan, da se lepilo posuši in sedaj lahko sestavimo celo posodo. V posodo nalijemo vodo. Na vrh zložimo še silikonsko gumo, kvadrat 3mm in kvadrat 5mm in vse skupaj privijemo z osmini vijaki. Posodo postavimo na glavo, da preverimo če tesni.

Slika 5: Sistem za kroženje vode v reaktorjuSistem za kroženje vode v reaktorju

Sistem za kroženje vode v reaktorju se sestoji iz črpalke in konstrukcije, ki omogoča pritrditev črpalke in poskrbi za ustrezno kroženje vode preko medija. Osnova konstrukcije, ki prikazana na sliki, je cev z zunanjim premerom 16mm, na katero se lepo prilega črpalka Maxijet 1000 in krog , kateri je že predhodno izrezan iz pleksija pri izdelavi pokrova. Podrobnosti izdelave ne bom pojasnjeval, saj menim, da je vse lepo vidno na slikah. Uporaba silikonske gume kot blažilca vibracij na črpalki in podstavku zagotavlja, da delovanje črpalke ne povzroča nobenega zvoka zaradi tresenja .

Montaža cevi za CO2 in cevi za pretok vode med akvarijem in reaktorjem

Koncept reaktorja v samogradnji temelji na želji po tem , da je zelo enostavno možno zamenjati sistem delovanje reaktorja, ne da bi ponovno delali posodo, s katero je največ dela. Prav zaradi tega so vse cevke in kabli speljani skozi pokrov, kar pomeni da tudi če se v bodočnosti odločim za povsem drugačen koncept reaktorja, bo potrebno na nove izdelati le zgornji dve plošči pokrova.

Najprej je seveda potrebno pojasniti zakaj sta nad silikonsko gumo dve pleksi plošči za pokrov. Razlog je v tem, da za vodenje cevi in kablov iz reaktorja uporabljam uvodnice in tesnila, ki so na razpolago v trgovini Elektronabava, vendar jih ni možno montirati v ploščo, ki presega debelino 3mm. Po drugi strani se pleksi debeline 3mm preveč krivi, zato potrebuje dodatno učvrstitev z 5mm debelo ploščo.

Skozi pokrov je potrebno speljati:

Slika 6: Pokrov 3mm pleksiSlika 7: Pokrov 3mm pleksi z montiranimi uvodnicamiSlika 8: Oba pokrova 3mm in 5mm

V ta namen sem uporabil 5 uvodnic PG7. Postopek vrtanja izvrtin je sledeč. Naredimo sendvič iz zgornjih dveh plošč. Določimo mesta vseh 5 lukenj. Vrtamo najprej z 2mm, nato z 6 mm svedrom. Do končnega premera pa luknje razširimo z rezkalom. V spodnjo 3 mm ploščo je potrebno narediti luknje premera približno 10 mm, v zgornjo pa večje. Rezkalo zelo lepo rezka pleksi in širi luknjo, tako da lahko uporabimo metodo malo porezkamo in pomerimo in tako naprej. Mogoče se sliši komplicirano pa ni, tako da je delo končano v 10 minutah.

Sedaj v spodnjo ploščo privijemo uvodnice s tesnili in s tem je končano umazano delo lepljenja, rezanja in vrtanja.

Sledi samo še instalacija cevk. Način instalacije cevk je povsem jasen, če razumemo delovanje reaktorja.

Material

Uporabljeni material za izdelavo kalcijevega reaktorja je:

 

Material

Komadov

Nabava

Cena

1

Valj iz pleksi stekla ,zunanji premer 12cm, notranji premer 11 cm, dolžina 40 cm

1

Acrytech d.o.o.

6000 SIT

2

Pleksi plošča  debeline 5mm, mere 15cmX15cm

3

Bauhaus, Acrytech d.o.o.

600  SIT

3

Pleksi plošča ,debeline 3mm, mere 15cmX15cm

1

Bauhaus, Acrytech d.o.o.

200  SIT

4 Silikonska guma debeline 4mm, mere 16cmX16cm se kasneje obreže na 15cmX15cm. 1 Astra 1300 SIT

5

Vijak, matica , podložka za pokrov

8

KAMM Navtična trgovina v bližini City Park-a v Ljubljani

1600 SIT

6 Plastična cev zunanji premer 16mm dolžine 30 cm in spojni člen za 16mm cev 1 VogelFarm 1000 SIT
7 Platične uvodnice PG7 z maticami 5 Elektronabava 500 SIT
8 Vtič za 220V namenjen črpalki 1 Elektronabava 300 SIT
9 Tesnila za uvodnice 5 Bauhaus 200 SIT

10

Črpalka MaxiJet1000

1

Trgovine z akvaristično opremo

6000 SIT
11 Kompleti cevk, T členov, spojnih členov  in ventilov  Gardenia 1 Bauhaus 2000 SIT
12 Cevka 5 mm za akvaristiko 1 Trgovine z akvaristično opremo 300 SIT
13 Lepilo za pleksi   Dejan Škrinjar Akripol, Trebnje  
14 Lepilo za PVC   VogelFarm  
  SKUPAJ     20000 SIT

Orodja

Potrebujemo sledeča orodja:

- vrtalni stroj ter svedre za kovino 2mm in 6mm, ter rezkar prikazan na sliki desno,

- polokroglo pilo za kovino,

- žagico za šniclanje,

- injekcijo za nanašanje lepila.

Seveda lahko uporabimo tudi bolj profesionalna orodja, vendar pa našteta povsem zadostujejo.