Calculul mediului filtrant in cazul filtrului biologic
In cazul filtrarii biologice este importanta maximizarea suprafetei filtrulu. Mai trebuie luati in calcul si alti factori cum ar fi gradul de compactizare al mediului filtrant, permeabilitatea, debitul si rata de schimb a gazelor.
Cand se calculeaza un filtru, primul lucru ce trebuie avut in vedere este debitul de apa care il va strabate. In cazul unei sectiuni existente exista un optim al debitului.
Exemplu:
1. Pentru un mediu foarte poros avand o suprafata totala:
500l/ora pentru 100mm x 100mm; grosimea nu ar trebui sa depaseasca 150 mm
2. Pentru medii filtrante deschise (bio balls):
150l/ora pentru 100mm x 100mm; grosimea nu ar trebui sa depaseasca 600 mm
Folosind mediu filtrant poros pentru un debit de 6000l/ora:
6000/500=12,, deci avem nevoie de 12 x 100mm x 100mm
Daca este folosita o sectiune de 300mm x 400mm cu grosimea de 150mm, va rezulta un volum de 18l. Aceasta este o cantitate destul de mare de mediu filtrant atfel incat se poate reduce grosimea pentru a deservi acvariul si incarcatura sa bilogica. In cazul in care se folosesc medii filtrante performante (ex. Siporax – inele ceramice), in conformitate cu specificatiile producatorului, filtrul astfel conceput va deservi un acvariu de 3600l. Un debit de 6000l/ora deserveste un acvariu de 1200-1800l, astfel incat volumul mediului filtrant poate fi redusa la 9l, grosimea ajungand la 75 mm.
De fapt cand se proiecteaza un filtru biologic trebuie avuta in vedere suprafata efectiva colonizata de bacterii. Trebuie retinut ca o suprafata mai mare de filtrare nu inseamna neaparat mai multe bacterii folositoare.
Cand se compara suprafetele filtrelor, este important sa fie luati in calcul si alti factori care reduc eficacitatea filtrelor. Oxigenul este un prim factor in ordinea importantei. Astfel, rata de oxigenare este direct proportionala cu cantitatea de amoniac ce poate fi oxidata. De aceea, filtrele in zone mai putin oxigenate au nevoie de suprafete mai mari pentru a deservi acelasi acvariu. Acest lucru se vede cel mai bine cand se compara filtrele UGF cu cele wet/dry, cele din urma pot face aceeasi treaba folosind o suprafata mai mica intrucat suprafata lor filtranta este direct expusa aerului, avand astfel o rata mai mare de oxigenare.
Filtrele biologice din canistre sufera si ele din cauza lipsei de oxigen. Cand filtrul este curat, primeste o cantitate marita de oxigen; cu timpul, datorita infundarii, din ce in ce mai putin spatiu este rezervat bacteriilor. In cazul curatarii, bacteriile pot recoloniza suprafetele. Acest lucru duce la un ciclu al populatiei de bacterii deoarece la inceput cresc cand filtrul este curat apoi scad odata cu infundarea materialului filtrant. Ca o consecinta a acestui ciclu, concentratii marite de amoniac pot fi detectate in acvariu. Din aceasta cauza se recomanda ca filtrele sa fie curatate periodic de resturi organice.
Un alt motiv pentru a reduce cantitatea de reziduuri organice este lupta pentru acelasi spatiu a bacteriilor heterotrofe cu cele nitrifiante. Bacteriile heterotrofe sunt responsabile cu descompunerea materiilor organice in compusi simpli (mineralizare). Aceste bacterii cresc in jurul particulelor de reziduuri ale pestilor, de mancare nemancata, resturi de plante. Daca acest tip de reziduuri este prezent in filtru, atunci bacteriile heterotrofe vor creste. La fel ele sunt aerobe, la fel ca si cele nitrifiante, in consecinta vor consuma si ele oxigenul aflat la dispozitie. Problema este data de rata de crestere a populatiei celor doua tipuri de bacterii. In 24 de ore, o bacterie nitrifianta se va transforma in doua bacterii. In acelasi interval, o singura bacterie heterotrofa poate da nastere unei populatii de 2.361.183.241.434.820.000.000 de bacterii!!! In plus, principalul rezultat al descompunerii reziduurilor organice de catre bacteriile heterotrofe este amoniacul. De retinut este ca, in majoritatea cazurilor filtrul biologic este si mecanic, in consecinta bacteriile nitrifiante se reduc atunci cand filtrul este curatat. Din acest motiv este bine ca filtrul mecanic sa fie complet separat de cel biologic.
In cazul filtrelor wet/dry, trebuie avuta in vedere si cantitatea de mediu filtrant aflata in contact cu apa intrucat bacteriile nitrifiante nu traiesc in afara apei.
In functie de proprietatile apei bacteriile cresc mai greu sau mai repede. Cu cat apa este mai rece cu atat mai greu se inmultesc bacteriile – in acvariile de apa rece pot trece luni pana cand bacteriile nitrifiante sa poata ajunge la un nivel suficient pentru a reduce o cantitate semnificativa de amoniac.
Ph-ul apei este, la fel, direct proportional cu eficienta bacteriilor nitrifiante. Cu cat ph-ul este mai mic cu atat rata de oxidare a amoniacului este mai redusa. Aceasta se datoreaza faptului ca amoniacul se afla in forma ionizata (ammonium – NH4+) in timp ce bacteriile folosesc forma non ionizata (amoniac – NH3). In plus, bacteriile se pare ca nu prea supravietuiesc in mediu acid.
Cum afecteaza temperatura si ph-ul calculul suprafetei efective? In cazul in care mediul filtrant este scufundat, bacteriile trebuie sa faca fata temperaturii si ph-ului mediului ambiant. Dar in cazul in care mediul filtrant nu este complet scufundat (filtru wet/dry) situatia este diferita intrucat aerul din camera afecteaza temperatura si ph-ul apei. Atfel mediul va fi mai bun pentru bacterii, acestea putand sa lucreze mai eficient.
Ca o concluzie, nu toate filtrele biologice sunt asemanatoare si nu pot fi evaluate doar prin suprafata filtranta de care dispun. In plus unele filtre vor necesita o intretinere mai mare decat celelalte. Filtrele de substrat lucreaza bine dar trebuie intretinute mai des decat alte filtre biologice pentru a suporta aceeasi incarcatura biologica.
Este bine cand considerati achizitionarea/construirea unui filtru biologic sa luati in considerare aspectele prezentate mai sus pentru a avea un filtru cat mai eficient si adecvat nevoilor voastre.
In plus este recomandat ca sistemul de filtre al acvariului sa aiba atat filtrare mecanica, cat si bologica si chimica.
Aceasta continuare a fost posibila folosind materialele de pe:
Federation of New Zealand Aquarium Societies
http://www.fnzas.org.nz/articles/technical/filtration_2/
si
Timothy A. Hovanec, Ph.D.; Marineland;
"Biofilter Surface Area: It Must Be Effective"
Originally published in Aquarium Fish Magazine, Apr. 1996
http://www.marineland.com/science/articles/24BioSurf.asp