Filtracja cz. 4 - Po co woda się rusza?

Wstęp w części pierwszej i spis treści: LINK.

Dziś pokrótce opiszę podstawowy element filtracji, jakim jest ruch wody.

Aktualna teoria odnośnie filtracji jest pełna sprawdzonych przepisów przekazywanych z rąk do rąk, wskazań producentów filtrów i ogólnego pojęcia. Odnośnie ruchu wody wskazania są następujące:

1. pompka powinna mieć przepływ 5-10 razy większy niż wielkość akwarium,
2. filtry o dużej objętości biologicznej (sumpy, kubełki) mogą mieć mniejszy przepływ,
3. filtry hamburskie, o których kiedyś powinienem napisać mają ściśle określony przepływ,
4. w akwariach morskich stosuje się jednocześnie filtry o dużej objętości biologicznej i potężne pompy o przepływie kilku tysięcy litrów na godzinę (falowniki).

 

Teoria

Po co w ogóle przepływ wody?
To pytanie chyba trzeba zadać pierwsze. Właściwie odpowiedź jest bardzo prosta - żeby zamieszać wodę. I nie ma tutaj żadnego więcej haczyka, po prostu po to. Nieco inaczej ma się sprawa w przypadku filtrów przepływowych (kubełki, sumpy) - tutaj ruch wody nie tylko miesza, ale też powoduje dostarczenie wody zanieczyszczonej do mediów filtracyjnych i odbiór wody przefiltrowanej. W tym wpisie chcę ograniczyć zakres do mieszającego ruchu wody. Opiszę działanie tego procesu i stosowane technologie.

Czemu woda musi być mieszana?
Odpowiem opisując, co dzieje się w wodzie, która stoi. Myślę, że wtedy oczywiste stanie się, czemu woda musi być mieszana i stanowi to wymagany czynnik w żywym środowisku.
Proszę sobie wyobrazić dużą cysternę. Ale taką np. 10x10x5 m. Taką cysternę napełniamy deszczówką w trakcie deszczu. Cóż - taka deszczówka pełna jest liści, piasku, bakterii, dobrze natleniona. Nie nadaje się do spożycia, bo jest bardzo zanieczyszczona. W cysternie następują dwa procesy - sedymentacja i flotacja. Sedymentacja polega na opadaniu cięższych rzeczy (np. piasek, rower) na dno, a flotacja na unoszeniu się rzeczy lekkich (np. bąbelki powietrza, liście, pusta butelka). Im dłużej woda w cysternie zostaje nieruszona, tym więcej drobin opadnie (bakterie, cięższe i mniej rozpuszczalne sole), tym więcej wypłynie (wszystkie gazy). W ten sposób mniej-więcej w środku cysterny pojawia się obszar, w którym jest praktycznie tylko czysta woda. Jednak woda ta nie zawiera tlenu, ani dwutlenku węgla, składników odżywczych poza dobrze rozpuszczalnymi solami. Jest to środowisko bardzo nieprzyjazne, życie rozwinie się albo na powierzchni (rośliny pływające, film bakteryjny), albo na dnie na resztkach organicznych (bakterie).
Gdybyśmy wodę zamieszali?

• natleniona przy powierzchni woda znalazłaby drogę do dna, gdzie procesy metaboliczne zaczęłyby zachodzić znacznie bardziej efektywnie,
• resztki organiczne i sole podniosłyby się do powierzchni dostarczając składników odżywczych.

Istotą całego procesu jest natlenienie wody. Tlen jest trudno rozpuszczalny w wodzie, więc warto dostarczać go najwydajniej jak to możliwe.
Wniosek: wystarczy zamieszać wodę, by natlenić resztki organiczne. W ten sposób wspieramy mikroorganizmy, które lepiej rozkładają niechciane substancje.
Ważne! W warunkach beztlenowych powstaje dużo amoniaku oraz azotynów. Są to trucizny. Niegroźny azotan powstaje w warunkach tlenowych.

Skoro już rozumiemy te kwestie podkreślę jedną rzecz. W filtracji mieszanie = natlenianie. O to chodzi w tych technikach. Powyższy opis jedynie pokazuje, dlaczego natlenianie całej objętości akwarium jest ważne i wprowadza sposób natlenienia - mieszanie.

Tlen w wodzie

Źródłem tlenu jest powietrze. Tlen przechodzi z powietrza (21% składu atmosfery), do wody poprzez powierzchnię. Tutaj ważne są dwie kwestie:

• powierzchnia - im większa powierzchnia tym więcej miejsca na rozpuszczanie się tlenu - im płytszy zbiornik, tym lepiej,
• ruch powierzchni - ruch znacznie polepsza wymianę gazową.

Ponadto często stosuje się kurtyny napowietrzające czy pompki z rurką napowietrzającą. Te rozwiązania nieco wspomagają wymianę gazową, lecz nie jest to ich główna funkcja.
Skutkiem tego, że wymiana odbywa się na powierzchni, woda przy powierzchni jest najlepiej natleniona. Wodę tę należy rozmieszać z wodą z dna. Korzystając z ruchu wody wszystkie elementy akwarium: podłoże, rośliny, korzenie stanowią naturalny filtr biologiczny, na którym osiedlają się bakterie. Dzięki temu, nie zawsze trzeba wykorzystywać duże filtry biologiczne (sumpy, kubełki).
W przypadku akwariów morskich ruch wody służy również odżywianiu ukwiałów i usuwaniu złogów mułu, które nie mogą powstawać.

Dobrze, teraz, skoro już wiemy po co nam mieszanie, po co nam tlen w tym mieszaniu i jak ten tlen dociera do wody, to może czas opisać techniki, którymi się posługują akwaryści.

Technologie

Pompy przepływowe
Jest to podstawowe urządzenie. Występuje w filtrach (wewnętrzne, kubełkowe, kaskadowe), pompa może też wystąpić jako urządzenie samodzielne, cyrkulator lub falownik. Działanie takiej pompy powoduje ruch wody. W przypadku pomp przepływowych będzie to ruch w określonym kierunku, a cyrkulatory i falowniki tworzą niezorientowany, bardziej chaotyczny ruch. W przypadku akwariów słodkowodnych nie stosuje się cyrkulatorów i falowników, przynajmniej ja się z tym nigdy nie spotkałem - za to są powszechnie wykorzystywane w akwariach morskich dowolnej wielkości.
Jaka powinna być wydajność pomp? 5-10 razy większa niż objętość akwarium. Np. 1000l/h dla 100l akwarium. Jednak akwaryści morscy wykorzystują cyrkulatory o niesamowitej wydajności (np. Aquael Circulator Reef - 2600l/h) nawet w małych (25l) akwariach. Ruch wody należy dostosować do hodowli, np. krewetki i narybek nie powinny być trzymane w pralce, a z kolei zbrojniki, topornice czy ryby morskie wręcz należy ,,wirować''.

Ruch powierzchni
Aby uzyskać ruch powierzchni należy skierować strumień wody z filtra w stronę powierzchni.  Dzięki temu powierzchnia zacznie falować, co znacznie poprawi dostęp tlenu do wody. Jest to podstawowa technika natlenienia.
Główną wadą jest plusk wody, przy źle wyregulowanym wypływie. Poziom wody należy utrzymać taki, żeby ten plusk nie był zbyt uciążliwy. Należy o tym pamiętać szczególnie przy wykorzystaniu filtra kaskadowego, którego wypływ nie może być dostosowany. Oprócz skierowanej dyszy i kaskady wykorzystuje się deszczownice położone zarówno ponad powierzchnią wody, jak i poniżej.

Bąbelki
Bąbelki powietrza są bardzo niedoceniane lub przeceniane. Faktycznie jednak, bąbelki to znakomita metoda mieszania, wymagająca stosunkowo niskich nakładów energetycznych. Z drugiej strony ich wpływ na stężenie tlenu nie jest wysoki i nie zastąpią filtracji biologicznej, chemicznej i mechanicznej.
Bardzo stara technologia obejmuje tzw. brzęczyk - czyli pompkę membranową pompującą powietrze do akwarium. W takiej konfiguracji wylot wężyka może znajdować się na praktycznie dowolnej głębokości. Bąbelki bardzo skutecznie wymieszają wodę, a równocześnie wzbudzą ruch powierzchni gdy do niej dopłyną. Brzęczyki mogą być głośne - nie należy ich stosować w sypialniach.
Aktualnie filtry wewnętrzne są wyposażone w dysze Venturiego - czyli po prostu specjalną konstrukcję wylotu filtra z doczepioną rurką, która doprowadza powietrze. Ta technika daje dobry ruch powierzchni i dużo pęcherzyków, ale nie działa, gdy zanurzymy filtr zbyt nisko. Bąbelki raczej nie będą lecieć, gdy filtr będzie niżej niż 10cm od powierzchni.
Rozszerzeniem technologii brzęczyka jest tzw. kurtyna napowietrzająca, czyli rurka z wieloma dziurkami, przez które wydobywają się pęcherzyki powietrza. Daje to dużo więcej bąbelków oraz znaczny lecz spokojny ruch wody.
Bąbelki powietrza podobno bardzo skutecznie odciągają dwutlenek węgla z wody. Jest to poważny problem, gdy posiadamy akwarium roślinne. Dlatego też bąbelki należy stosować tylko w akwariach nastawionych na zwierzęta.
Bąblowaniu towarzyszy specyficzny dźwięk, dla mnie nie jest uciążliwy.

Przepływ wody a filtracja kubełkowa
Mieszanie wody, a filtracja w złożu biologicznym to dwie osobne kwestie. Najpopularniejszym rozwiązaniem jest jednoczesne wykorzystanie systemu mieszania (pompka, cyrkulator) oraz osobnego systemu oczyszczania biologicznego. Dzięki temu ogranicza się nieco zużycie energii, uzyskuje dobrą filtrację i daje to duże możliwości konfiguracyjne. Zalecam tę technikę: kubełek o dużej objętości, lecz bez specjalnie dużego przepływu + dodatkowa pompka przepływowa.

To chyba wszystkie metody natleniania wody.

Podsumowanie i uwagi:

• ruch wody to podstawowa technika filtracji - pozwala na mieszanie wody, szczególnie rozprowadzanie tlenu w całej objętości akwarium,
• pompy powinny być włączone przez cały czas, szczególnie w nocy,
• bąbelki powietrza to świetna metoda mieszania, wzbudzania ruchu powierzchni, jednak niezbyt odpowiednia dla akwariów roślinnych,
• w przypadku planowania techniki mieszania i napowietrzania należy rozważyć głośność urządzeń, jeśli akwarium ma stać w sypialni.

Jak wybrać pompkę do akwarium?

To jest bardzo trudne zagadnienie i nie ma tutaj prostej odpowiedzi. Często okazuje się, że w jednym akwarium pompeczka o małej wydajności działa bardzo dobrze, nie ma glonów i jest super, a w innym, potężna pompa o wydajności dwudziestokrotnie przekraczającej objętość akwarium się nie sprawdza. Mimo to spróbuję ugryźć ten temat i udzielić kilku wskazówek.

Akwarium bez dużego przepływu:
krewetkaria, narybek, roślinny low-tech
Tutaj nie chcemy dużego przepływu wody, więc unikamy pompek. Aby zapewnić odpowiednią filtrację stosuje się następujące strategie:

• mała obsada (kąsaczowate, razbory) - dzięki temu nie trzeba silnej filtracji,
• filtry o dużej objętości filtracyjnej (kubełki, sumpy, filtry hamburskie) (nie low-tech),
• brzęczyki,
• małe pompki,
• w przypadku akwariów dla narybku można skorzystać z kurtyn napowietrzających.

Akwarium ogólne:
W takim akwarium mamy kilka roślin i ryb, ale zależy nam na ładnym wyglądzie, a nie kondycji poszczególnych gatunków. Dzięki temu, możemy stosować bardziej bezprecedensowe rozwiązania jeśli chodzi o filtrację (silniejsze pompki), lecz nadal wystrzegamy się rozwiązań takich jak potężne cyrkulatory czy kurtyny.

• niezbyt duża obsada (unikamy pielęgnic i staramy się nie przekraczać zasady 1cm/1l wody),
• filtry o dużym przepływie - 4-10x objętość akwarium na godzinę,
• możliwe wykorzystanie kubełków lub sumpów.

Akwarium z dużym przeływem:

akwaria bez roślin, morskie, Tanganika, Malawi, black water, zbrojniki, topornice, paletk, złote rybki

Akwaria z rybami, bez zaawansowanych roślin, są stosunkowo łatwe w utrzymaniu i nie wymagają wiele opieki, o ile tylko nie nastąpi jakieś nadzwyczajne wydarzenie. Osiąga się to właśnie dzięki wydajnemu systemowi filtracji.

• unikamy dużego przerybienia (no wiadomo, czasem się rozmnożą i nie ma co z tym zrobić),
• filtr biologiczny (kubełek, sump) o przepływie 3-7 razy większym niż objętość akwarium,
• dodatkowo potężny filtr mechaniczny/pompka lub nawet falownik (od 500 l/h do kilkudziesięciu tysięcy l/h, z reguły 7-15x objętość akwarium dla słodkowodnych, 30-200x dla morskich), można skorzystać z kurtyny napowietrzającej,
• preferencyjnie skrimmer,
• rośliny tylko odpowiednie, np. mikrozorium lubi rosnąć w strumieniu wody, mogą być nurzańce.

Problemy z doborem pompek:

• Nieprawdziwy przepływ. No niestety, często okazuje się, że producent na filtrze podał wartość przepływu w bardzo wyidealizowanych warunkach. Z zapchaną gąbką lub po prostu, po pewnym czasie od zakupu filtr działa znacznie słabiej. Należy zawsze brać na to poprawkę i kupować filtry nieco mocniejsze niż dolna granica. Nie dotyczy to brzęczyków (pompa membranowa zawsze przeciągnie objętość nominalną). W przypadku niektórych pomp i filtrów rozbieżność może być bardzo duża! Głowice pompek należy też regularnie czyścić.
• Producent napisał 50-120l na tym filtrze. Na pewno wystarczy do mojego 90l baniaka! Niestety, raczej nie. W przypadku akwariów czystych (krewetkaria, low-tech) być może taki filtr się sprawdzi, ale w większości przypadków wielkości podane przez producenta są bardzo przesadzone i należy je po prostu podzielić przez 2. Czyli ten filtr będzie dobry w akwariach 25-60l. Pytanie też, czy filtracja mechaniczna i mieszanie wystarczy, czy zaplanowaliśmy dostatecznie dużo podłoża i innych elementów służących jako filtracja biologiczna?
• Zapycha mi się pompka. No tak niestety jest, pompki to elementy, które trzeba regularnie odczyszczać. W przypadku gdy zbyt długo nie odczyszczamy uszkodzeniu może ulec wirnik i inne elementy.
• Odpowietrzanie. Filtry należy odpowietrzać. Powietrze w głowicy pompki ma bardzo zły wpływ na pracę wirnika - jest ona głośna i mało wydajna. W celu odpowietrzenia należy po prostu filtrem pokręcić w wodzie, tak, by uleciały bąbelki.
• Głośno. No tak, niestety zdarza się, że filtr jest po prostu głośny. W takim wypadku należy zmienić model lub sam wirnik. Przed zakupem warto poszukać opinii w Internecie, użytkownicy często skarżą się na takie sytuacje. Z własnego doświadczenia - przestrzegam przed filtrami Eheima. Eheim ma wyznawców, którzy nie napiszą o nim złego słowa, a produkty tej firmy są stosunkowo głośne. Przed wydaniem kilkuset złotych na pompeczkę, warto sprawdzić czy hałas będzie znośny. Nie jest to wielki hałas, po prostu jest głośniejszy niż konkurencja.