Het indraaien van het filter

Minimalisatie van filtermateriaal

Het filter en dan met name de filteropbouw is een onderwerp waar men continue vragen over stelt en discussies over voert.
En zoals met bijna alle onderwerpen heeft iedereen daar zo zijn eigen mening over. Dus laat mij zo vrij zijn om ook een duit in het spreekwoordelijke zakje te doen.

Ik heb het al ergens anders beschreven; de belangrijkste functie van een filter is ten eerste de verwijdering van ammonium , daarna de watercirculatie en als laatste pas de filtering van kleine deeltjes uit het water. Een filter voor een aquarium met veel vissen heeft een geheel andere opbouw van filtermateriaal dan een filter wat bij het aquascapen met een hoge plantenbezetting word gebruikt.

Het is alles bepalend welk soort bak je hebt staan. Heb je een 'bare bottom', dus helemaal geen bodem, dan kan je filterinhoud niet groot genoeg zijn. Hetzelfde als jij een enorme visbezetting hebt. Of vissen hebt die erg veel vervuilen en in de bodem bezig zijn.
Maar als jij een aquasoil gebruikt met daarbij een plantbezetting van <75%. Dan word het een geheel ander verhaal.

Filteren van het water.
Ik vindt dat hobbisten teveel zijn gefocust op de bacteriekolonies die zich in het filter zouden nestelen en daar de kwaliteit van je water beter zouden maken. Ik zal je proberen uit te leggen waarom ik vind dat dit niet het geval is;

In filters word veelal het bijgeleverde keramisch materiaal gebruikt. Het primaire doel van dit materiaal is feitenlijk om de stroming te beperken, zodat de grotere deeltjes van het afval daarin vast komen te zitten. Er groeien natuurlijk ook bacteriën in het filter, zoals op elk oppervlak in je bak, maar de functie is niet om te fungeren als broedkolonie voor bacteriën. Je leest overal om biologisch filtermateriaal te gebruiken omdat daar de meeste bacteriën op groeien. In de praktijk is dit dus een geheel ander verhaal. Bacteriën in het filter groeien beter op mechanische filtering (zoals fijne sponzen of scrubbies), dan op keramisch filtermateriaal. Bacteriën groeien het meest slecht (!) op gesinterd glas en keramische pijpjes. Ongeacht in welke volgorde je de filtermedia ook opbouwt!
Maar bacteriën die belangrijk zijn in onze bakken groeien voornamelijk in de bodem.

Scrubbies:
Geen van alle dure merkfiltermedia doet meer dan wat scrubbies of plastic stukjes doen, ondanks alle technische termen.
Keramiek heeft een veel groter oppervlak voor bacteriën dan bijvoorbeeld scrubbies, maar keramiek vermindert de stroom meer dan scrubbies, terwijl scrubbies afval opvangen dat gemakkelijk kan worden verwijderd bij het reinigen van het filter. Het andere belangrijke voordeel van scrubbies is dat ze de stroming niet blokkeren zoals de mooie gesinterde glasmedia dat doen. Je krijgt dus een veel betere doorvoer dankzij minder hydrodynamische weerstand. En met doorvoering van water betekend meer...zuurstof!
Het enige voordeel van deze dure filtermedia is dat ze een groter oppervlak hebben dan scrubbies, wat eigenlijk niet nodig is omdat de planten de giftige stikstofverbindingen opvangen en het proces dus in zekere mate kortsluiten. Nitrificerende bacteriën onttrekken zuurstof aan het water om hun functie uit te voeren, dus waar je over na moet denken is niet hoeveel bacteriën je kunt huisvesten, maar hoe effectief je de behoefte aan een hoge bacteriepopulatie kunt verminderen.

Het beste biologisch filtermateriaal zijn...planten
Het grootste oppervlak voor de afbraak van gifstoffen zijn de wortels van onze planten in onze bakken. Daarom is een goede doorstroming/opbrengst van onze filters belangrijker dan het enorme oppervlak van keramische media in goed beplante bakken.
Realiseert men zich wel dat planten biofilters zijn? Dat ze beter werk doen dan welke biomedia dan ook?

Discussie over de poriënruimte in filtermedia zijn eigenlijk nutteloos.
Ik denk niet dat het hebben van nitrificatie en denitrificatie in het filter klopt, dus de poriënruimte in filtermateriaal wordt daarmee grotendeels al irrelevant. Als je een substraat en planten hebt, zul je te maken krijgen met een reductie van nitraat, via opname in plantenweefsel en enige denitrificatie in het substraat.
Het andere probleem is waar geen enkel commercieel bedrijf ooit over praat: zuurstof. Hoe meer zuurstof u heeft, hoe minder filtermedia u nodig heeft. Biologische filtratie wordt zeer zelden beperkt door het mediavolume; het wordt bijna altijd beperkt door de beschikbaarheid van zuurstof. Vervuiling wordt gekwantificeerd door BOD = Biochemical Oxygen Demand. De biologische vraag naar zuurstof. Als je niet genoeg zuurstof hebt gaat het ammoniakniveau onvermijdelijk stijgen.

We kunnen discussiëren over het niveau waarop nitraat giftig wordt maar niemand zal een opmerking maken over de ammoniaktoxiciteit. De commercie gaat mensen niet vertellen dat planten en zuurstof de sleutel zijn; dan kun je ze de filtermedia niet verkopen, dat "absoluut beter is omdat het meer poriënruimte heeft".

Plant- en microbe-systemen
In een bak met rijkelijke planten en een goed 'open' substraat loop je veel minder risico op plantproblemen, omdat er een zeer grote hoeveelheid nitrificerende bacteriën/ archaea in de bovenste lagen van je bodem hebt en in de rizosfeer rond plantenwortels. Daarnaast zijn planten netto-producenten van zuurstof en zetten ze NH4 + / NO3- om in plantaardig materiaal, waarbij ze stikstof binden (stikstoffixatie) uit de waterkolom.

Planten zijn potentieel vele malen efficiënter dan alleen microbe systemen (filters) op zichzelf.

Het merendeel van de mensen zijn teveel gefixeerd op ammoniak en het "cyclen" van hun bak , maar wetenschappers meten hoe 'ongecycled' water is door haar "biochemische zuurstofvraag" (BOD) te bepalen. Want je hebt ten aller tijde een bepaalde hoeveelheid zuurstof die nodig is om in het water aanwezig organisch materiaal door micro-organismen tot CO2 en H2O te laten afbreken. Dit geld voor zowel in de waterkolom als in de bodem en het filter. .

Als in een systeem de zuurstofvoorziening de zuurstofbehoefte overschrijdt, zal ammoniak nooit tot gevaarlijke niveaus opbouwen en het maakt niet uit hoe je de ammoniak kwijtraakt.
Nitriet (NO2) is ook giftig, maar minder giftig dan ammonia (NH3, NH4), en nitraat (NO3) is veilig en is voeding voor de plant.
Dat verklaard ook dat veel aquascapers met een dichte beplanting veel minder filtermateriaal gebruiken en alleen de nadruk hebben op de waterverplaatsing en circulatie hiervan in hun bak.

bron:
https://www.ukaps.org/forum/threads/oxygen-levels-required.43073/#post-461900
Spatial and resource factors influencing high microbial diversity in soil. Applied and Environmental Microbiology 68:326-334.

The Small Planted Tank