|
Aquarium- en vijvertechniek in de praktijk, deel 3 Waterbeheersing door middel van techniek Voor de kennis en know-how van waterchemie. Met voorbeelden van het gebruik van de diverse hulpmiddelen voor een praktisch inzicht. Tekst: W. van Lierop Filtersystemen Welk type filter men kiest, hangt sterk samen met de vraag met wat voor milieu men te maken heeft. Een vijver zal meer baat hebben bij een goed mechanisch filter al dan niet gecombineerd met een biologisch werkend filter. Een zoetwateraquarium dat goed beplant is, zal voldoende hebben aan een mechanisch filter, terwijl een zwaar belast cichlidenaquarium zowel een aëroob als een anaëroob filter goed kan gebruiken. Een zeewateraquarium kan niet zonder een aëroob filter, alhoewel er steeds meer stemmen opgaan dat een sterke eiwitafschuimer voldoende zou zijn. Een combinatie van beide lijkt de beste oplossing te bieden voor een aquarium met vissen. Voor een puur lageredierenaquarium is een biologisch filter niet van evident belang en kan dan zelfs schadelijk werken door het stimuleren van rode algen. Dit omdat er geen belasting voor de bacteriën is. Deze zullen dan ook niet stabiel functioneren. UV-lampen Deze kunnen uitstekend worden ingezet om troebel water, ontstaan door een overmaat aan zweefalgen, helder te maken. Niet alleen zorgt een behandeling met UV voor het helder worden van het vijver- of aquariumwater, ook wordt het schadelijk hoge bacterie-aantal teruggebracht naar een meer normale waarde. Hierdoor kan men, mits juist toegepast, een veel lagere besmettingsgraad bereiken m.b.t. infectieziekten, Een dergelijke UV-installatie met voldoende capaciteit wordt veel ingezet op aquariumstellingen welke door de vakhandel worden benut. Men dient zich echter te realiseren dat UV-licht ook invloed uitoefent op de in het water toegepaste medicamenten. Deze invloed kan zich zo sterk doen gelden dat medicamenten compleet onwerkzaam worden. Bij een behandeling met medicamenten (vooral antibiotica) dient de UV-installatie dan ook te worden uitgeschakeld. Ozonisatoren Ozon is een stof die gemaakt kan worden uit zuurstof. Een ozonisator maakt met behulp van hoge spanning de ozon aan welke in een klein percentage in de uitstromende lucht voorkomt. Doordat ozonmoleculen instabiel zijn, proberen ze zich te verbinden met allerlei stoffen. Deze stoffen worden op hun beurt geoxideerd (verbrand). Als men deze ozonrijke lucht toevoert aan een aquarium d.m.v. een eiwitafschuimer, ozonreactor of luchtsteen zullen de in het water aanwezige afvalstoffen worden verbrand. Hierdoor neemt natuurlijk de redoxwaarde van het water toe. Door een mV-regeling toe te passen op een ozonisator kan men dus de redoxwaarde naar boven toe regelen. Wel zal men in de praktijk moeten zorgdragen voor voldoende bescherming tegen ozon. Veel ozon in de lucht van de kamer waar het aquarium staat, kan hoofdpijn veroorzaken. Door de uitstromende lucht uit het aquarium of eiwitafschuimer via een koolfilter te laten lopen wordt de lucht ontdaan van vrije ozon. Te hoge doseringen van het actieve ozon aan het aquariumwater kan schadelijke gevolgen hebben voor de vissen. Het is daarom raadzaam om ozon voorzichtig toe te passen en niet te doseren in zuiver water. Een overdosering wordt hierdoor vermeden. Ozon is in principe ook toepasbaar op zoetwateraquaria en vijver mits men de nodige voorzorgsmaatregelen in acht neemt. Vooral zwaar bevolkte aquaria en vijvers kunnen er groot voordeel mee doen. Ozon is ook in staal nitriet om te zetten tot nitraat. Het is daarom helemaal niet zo'n gek idee om bij nitrietproblemen in de vijver tijdelijk ozon te doseren te zamen met de overige maatregelen om nitrietproblemen op te lossen. CO²-bemesting Planten verbruiken koolzuur. Althans al ze voldoende licht krijgen en de temperatuur hoog genoeg is. Ook de nodige voedingsstoffen mogen niet ontbreken. Planten kunnen soms zoveel koolzuur in een aquarium verbruiken, dat dit volkomen op raakt. In dergelijke sterk beplante aquaria is een koolzuurtoediening dan ook wenselijk. Koolzuurtoediening verlaagt de pH-waarde. Hierdoor kan men met een pH-regelaar de hoeveelheid toegevoerd koolzuur regelen. Wel dient het aquarium waarop een koolzuurapparaat wordt geïnstalleerd, een voldoende hoge KH-waarde te hebben om een te plotselinge pH-daling te voorkomen. Een KH-waarde boven 4 is dan ook noodzakelijk indien men veilig gebruik wil maken van een koolzuurapparaat. Een koolzuurapparaat bestaat uit een diffusor, toevoerslang, ventielenset en een koolzuurcylinder. De regeling voor het koolzuur bestaat uit een pH-meter met een schakelklep voor gassen. Deze klep wordt in de toevoerslang van de diffusor gemonteerd en kan daardoor de toevoer van het koolzuurgas regelen. Ook wordt koolzuurtoediening gebruikt in het zeewateraquarium. Hierbij doorloopt het koolzuurgas een kalkreactor. Zoals de naam reeds zegt, is dit een buis gevuld met kalksteen die wordt opgelost door het met koolzuur verrijkte water. Op die manier kan men in zeewater eenvoudig het calciumgehalte verhogen. Hierbij is het van evident belmg ook de pH-waarde te laten regelen door een pH-controller, zodat te lage pH-waarden worden vermeden. De KH-waarde wordt in dit zeewater ingesteld tussen 5 en 8. Hogere KH-waarden houden het oplossen van calcium tegen. In sommige gevallen kan een te hoge KH-waarde tot troebelingen van het zeewater leiden. FILTERMATERIALEN Filtermaterialen en hun specifieke doel Er is een groot aantal filtermaterialen verkrijgbaar, elk met zijn eigen specifieke eigenschappen. We spreken van 4 groepen filtermaterialen:
Absorptieve materialen hebben alle een ding gemeen: ze nemen stoffen uit het water op. Zoals reeds vermeld bij watertoebereiding, kunnen kunstharsen stoffen opnemen en wel ook heel specifiek een bepaalde groep stoffen. Een goed voorbeeld is nitriethars, dat kan worden gebruikt om grote hoeveelheden nitriet te verwijderen in bv. onbeplante aquaria met een hoge visbezettingsgraad. Koolstof is een elegant product om geur- en kleurstoffen te verwijderen. Koolstof in actieve vorm is bovendien in staat grote hoeveelheden eiwitten te binden. Wel dient de koolstof regelmatig te worden vernieuwd. Verzadigde koolstof zal namelijk grote hoeveelheden bacteriën aantrekken die het opgeslagen afval als voedsel benutten. Hierdoor komt het afval weer in het aquarium terug. Ook wordt koolstof vaak ingezet om medicamenten of restanten te verwijderen. In combinatie toegepast met zeolieten kan men zowel eiwitten als ook het schadelijke ammoniak verwijderen. Door het gecombineerd gebruik wordt bovendien de werkzaamheid van het zeoliet sterk verlengd. Zeoliet zelf kan ook zware metalen verwijderen zoals koper, zink, aluminium etc. pH-stabiliserende materialen Deze materialen worden vooral toegepast in zeewater en alkalisch zoetwater, zoals Malawi- en Tanganjika-aquaria. Ze hebben tot doel de pH-waarde stabiel te houden in het bereik van 8,0 - 8,4. Vooral kunstharsen zoals ANI-hars hebben, mits juist toebereid een enorm bufferend vermogen. Kalksteenvormen, zoals biosubstraat, hebben een zwak bufferend vermogen. Filterreiniging Het mag als bekend worden verondersteld dat in mechanische filtersystemen ook bacteriën zullen groeien. Dit komt door de enorme ophoping van slibafval. Door deze tijdelijke toenames van bacteriën kunnen allerlei schadelijke stoffen worden geproduceerd, welke in het water terechtkomen. Bovendien is het niet gunstig dat slib in een mechanisch filter wordt afgebroken. Het komt dan weer terecht in de stikstofkringloop van het aquarium. Daarom dienen mechanische filtersystemen dan ook frequent te worden gereinigd. Filterwatten ongeveer 1x per week en absorberende filtermaterialen zoals koolstof en zeolieten om de 2 - 6 weken. Uitleg over het reinigen van het filter Heel anders is het gesteld met de reiniging van biologische filtersystemen. In tegenstelling tot de mechanische dienen de biologische filtersystemen niet voor het opslaan van slib, maar het herbergen van bacterieculturen. Daarom worden deze biofilters slechts sporadisch gereinigd. Als reiniging van deze biofilters noodzakelijk wordt, vervangt men niet in één keer al het filtermateriaal, maar met tussenpozen steeds een klein deel. Dit om te voorkomen dat we door een complete filterreiniging in een klap alle nuttige bacteriën verliezen. Mocht om een of andere reden de bacteriecultuur in een biologisch filter nalaten (bv. na gebruik van medicamenten), dan dient het filter opnieuw te worden geënt. De goede werking van een biologisch filter kan men zelf gemakkelijk controleren aan de hand van metingen van ammonium/ammoniak, nitriet en nitraat, althans wat betreft de werkzaarnheid van aërobe biologische filtersystemen. BIOLOGISCHE FILTERSYSTEMEN Het hoe en waarom van biologische filtersystemen Biologische filtersystemen hebben in alle gevallen gemeen dat niet het filter zelf voor de verwerking van het afval zorgdraagt, maar de aanwezige bacteriën deze taak volbrengen. De aanwezige filtermaterialen in dit type filters dienen slechts als dragermateriaal (huisvesting) voor de gewenste bacteriën. Veel vijvers en waterpartijen worden vooral in de zomermaanden snel troebel en groen, waardoor geen vissen meer te zien zijn. Alleen een fonteinpompje met een sponsje kan daar geen verandering in brengen. Met een biologisch filter bent u in staat het water in korte tijd weer in conditie te brengen. Hoe gaat dat in praktijk? Een aquarium is toch een heel ander ecologisch systeem dan een vijver. De temperatuur in een aquarium is veel hoger dan in een vijver, wat micro-organismen en bacteriën veel sneller laat groeien. Het aquarium bevat meestal een aanzienlijk kleinere inhoud. Hierdoor voltooien zich biologische processen in een aquarium vele malen sneller dan in een vijver. Daarom zullen ook biologische filtersystemen in een aquarium sneller 'gerijpt' zijn dan in een vijver. In ieder geval is het rijpen van een biologisch filter geen kwestie van uren of dagen, maar van weken. Het is daarom bijzonder belangrijk een nieuw gestart biofilter te enten (te voorzien van de juiste bacterieculturen). Deze worden in de handel gebracht onder de naam Bacto Z (voor het aquarium) en Bacto P (voor de vijver). Doordat deze culturen vloeibaar zijn en levende bacteriën bevatten, is maar een korte startperiode nodig. Buiten het enten met bacteriën dienen de bacteriën natuurlijk ook van voedsel te worden voorzien. Het voedsel voor deze bacteriën is het langs natuurlijk weg ontstane afval. Dit kan slechts ontstaan als er vissen worden gehouden in het nieuwe aquarium of de nieuwe vijver en indien deze dan ook worden gevoederd! De keuze van het type filter De keuze van het juiste type filter hangt regelrecht af van de de doelstelling. Voor de afbraak van ammonium/ammoniak, nitrieten, eiwitten, polypeptiden etc. maakt men gebruik van de zogenaamde aërobe nitrificerende bacteriegroepen. Deze werken alleen als er voldoende zuurstof in het water aanwezig is. Om de door de bacteriën verbruikte zuurstof in het filter aan te vullen kan men van de volgende technische middelen gebruikmaken: beluchting, druppelfiltermethode (filter niet gevuld met water), roterende sproeifilters en een grotere doorstroomsnelheid. Heeft men de verwijdering van nitraten en/of fosfaten als doelstelling, dan zal men dit onder anaërobe condities moeten doen. Hiervoor zijn andere bacteriegroepen nodig die zonder zuurstof werken. Door het water slechts zeer langzaam door een lange kolom of bak te voeren wordt voorkomen dat er grote hoeveelheden zuurstof in het filter terechtkomen. Een anaëroob filter is volkomen gesloten! Bovendien hebben anaërobe bacteriën een andere voedingsbron nodig om hun behoefte aan organisch koolstof te bevredigen. Dit voedsel kan worden toegevoegd onder constante toevoer aan het filtcr. Hierdoor zijn de aanwezige bacteriestammen in staat het nitraat af te breken tot elementair stikstofgas. Omdat stikstof een gas is, dient het anaërobe filter dan ook regelmatig te worden ontlucht. De keuze van het filtermateriaal Het nuttige oppervlak van het dragermateriaal is bepalend voor het functioneren van het biofilter. Hoe groter het nuttig oppervlak, des te beter. Veel materialen hebben wel een groot oppervlak, maar de poriën zijn van de buitenzijde afgesloten. Deze zijn dan ook niet te bereiken voor bacteriën. Het oppervlak van alle bereikbare poriën en het buitenoppervlak samen noemt men het nuttig biologisch oppervlak. Ook de structuur van het materiaal bepaalt de capaciteit. Bacteriën stellen bijzondere eisen aan de poriegrootte. Te kleine poriën zullen dichtslibben, tenvijl bacteriën in tc grote poriën zullen wegspoelen. Het beste materiaal is dus het materiaal met de meeste poriën in een formaat van 75 tot 150 micrometer, waarbij de poriën opencellig dienen te zijn. Een goed materiaal kan men herkennen aan het lichte gewicht in droge toestand. Of men besluit voor een kunststofproduct of een natuurproduct hanggt samen met de grootte van het filter. Een natuurproduct met bijzonder goede biologische eigenschappen is bv. Denilit. Ook de chemische eigenschappen van het dragermateriaal beïvloeden de ontwikkeling van de bacterieculturen. Calciumhoudende materialen zijn omwille van de hardheidsbeïvloeding en pH-verhoging in zoetwateraquaria minder geschikt. Materialen die een koolstofbron bevatten zijn juist weer goed bruikbaar in anaërobe filtersystemen. De chemisch neutrale materialen (die niets aan het water toevoegen of onttrekken) hebben in de praktijk de langste levensduur. Wel dient men rekening te houden met het feit dat zich op het filtermateriaal in aërobe filters een biofilm afzet, die de poriën kan doen dichtslibben. Met andere woorden, uiteindelijk dient ook een biologisch filter (mits het werkt!) van tijd tot tijd gedeeltelijk te worden gereinigd. AËROBE BIOLOGISCHE FILTERSYSTEMEN Het hoe en waarom van een aëroob filtersysteem Zoals reeds gezegd zullen aërobe filters veel zuurstof verbruiken. De bacteriën dienen dan ook van een constante aanvoer van zuurstof te worden verzekerd. Door het toepissen van grovere korrels neemt de doorstroming toe, waardoor er meer zuurstof in het filter beschikbaar komt. Kleinere korrels geven in tegenstelling tot de grovere een kleinere doorstroming, dus minder zuurstof in het filter. Kleinere korrels hebben natuurlijk wel veel meer oppervlak voor de aanhechting van bacteriën. Er dient dus een compromis gesloten te worden tussen de korrelgrootte en de doorstroomsnelheid van het filter. Doorstroomsnelheid In te snel doorstromende filters zullen de bacteriën weinig kans tot aanhechting krijgen. Te langzaam doorstromende filters zorgen niet voor voldoende aanvoer van zuurstof. In de praktijk blijkt een doorstroomsnelheid van 1 l/cm² per uur optimaal te zijn. Men kan dit bij een aëroob filter gemakkelijk berekenen door de bepaling van het oppervlak van de vakgrootte. Bv. een filter met 5 kamers die ieder een oppervlak hebben van 200 cm² zal een pompcapaciteit nodig hebben van 200 l/uur. Formule: lengte (cm) x breedte (cm) x doorstroomsnelheid per cm² (1 l/cm²/uur) = pompcapaciteit (l/uur). ANAËROBE BIOLOGISCHE FILTERSYSTEMEN Zuurstofarm of zuurstofloos Het anaëroob filter is ontworpen om het eenmaal gevormde nitraat te verwijderen door de omzetting naar stikstofgas, dat dan ontwijkt. Belangrijk is een koolstofbron die de bacteriën nodig hebben als voeding, in de vorm van koolzuur, acetaten of andere koolwaterstofverbindingen. Het filter functioneert alleen goed onder zuurstofarme/zuurstofloze omstandigheden. Een ontluchting voor het ontstane stikstofgas is noodzakelijk. O.a. Denibac is een bacteriecultuur die nitraat en slib in het water verwerkt zonder zuurstof te verbruiken. Nitraat en slib ontstaan door een incomplete biologische afvalverwerking. Door de toepassing van Denibac worden deze afvalstoffen als het ware opgegeten. Ook het ontstane bioslib uit aërobe biofilters wordt onder deze anaërobe omstandigheden verwerkt. Een anaëroob filter kan men op goede werking controleren door redoxmetingen en een zuurstoftest van het uitstromende water uit te voeren. Het bypass-systeem Een bypass-systeem is een filter dat het water slechts voor een gedeelte door het anaërobe filtersysteem stuurt. Dit wordt gedaan om d.m.v. van slechts één pomp zowel een aëroob als een anaëroob filter te kunnen bedienen. Het water passeert dan voor het grootste gedeelte het aërobe filter. Bovendien wordt het uitloopwater van het anaërobe systeem toegevoerd aan de inloop van het aërobe filtersysteem. Hierdoor voorkomt men dat slecht functionerende anaërobe filtersystemen leiden tot een nitriet- of ammoniak-ophoping in aquarium of vijver. Het eventueel geproduceerde nitriet en ammoniak wordt dan immers weer door het aërobe filtersysteem verwijderd. ANAËROBE BIOLOGISCHE FILTERSYSTEMEN De voedingssfoffen voor de bacteriën Buiten de afvalstoffen die we willen afbreken in het biologisch filtersysteem (de nitraten) hebben de bacteriën, zoals reeds vermeld, een koolstofbron nodig. Omdat het gaat om levende wezentjes (bacteriën) hebben deze ook een constante aanvoer van deze voedingsstoffen nodig. Dit kan men bereiken door bv. het gebruik van denitraatzakjes of d.m.v. een doseerpompje dat continu zeer kleine hoeveelheden van deze voedingsstoffen aan het filter doseert. Te grote doseringen kunnen aanleiding geven tot watertroebelingen of een te snelle onttrekking van alle zuurstof uit het aquarium. Dit kan men eenvoudig voorkomen door het uitloopwater van een anaëroob filter te beluchten. In zeewateraquaria is het helemaal niet zo dom om het water uit een denitraatfilter via een ozonreactor te laten lopen. Hierdoor wordt eventueel aanwezig nitriet zeer snel omgezet in nitraat. Wel dient men er zorg voor te dragen, dat er zich geen ozon in het aquarium zelf ophoopt. Dit zou namelijk snel aanleiding kunnen geven tot ongewenste giftige reacties bij de vissen. Dit kan men voorkomen door na de ozonreactor het water via een koolfilter te laten lopen. Men vult dit met een hoogactieve koolstof, welke natuurlijk regelmatig dient te worden vervangen. Ziet men af van een ozonbehandeling, dan laat men het uitloopwater terechtkomen in de inlaat van het normale aërobe filtersysteem. Als voedingsstof kan men bijzonder goed de hulp inroepen van bv. Bactofood, dat bovendien volledig afbreekbaar is en geen schadelijke restanten achterlaat in zowel zoet als zeewater. Controle door metingen Bevat de uitloop van het anaëroob filter geen zuurstof meer, dan werkt het filter goed. Ook zeer lage zuurstofwaarden onder 2 mg/l zijn nog acceptabel. De redoxpotentotiaal dient niet te laag te worden. Bij te lage redoxwaarden gaan bacteriën over tot de reducering van sulfaten, wat giftige sulfiden (zwavelwaterstofgas etc.) laat ontstaan. Deze zijn voor vissen dodelijk. In de praktijk blijkt bovendien dat geringe hoeveelheden nitraat in het water verhinderen dat deze ongewenste situatie ontstaat. Over de juiste waarde van het redoxgehalte lopen de meningen flink uiteen, maar de ondergrens staat in ieder geval vast op 300 mV. Voorwaarden voor het functioneren Wil een anaëroob filter goed werken, dan is een pH van neutraal tot licht alkalisch noodzakelijk. Het water dient een laag zuurstofgehalte (onder 2 mg/l) te hebben en zeer langzaam door het filter te stromen (in de praktijk worden doorstroomsnelheden ingesteld tussen 5 en 30 l per dag). Het is uiterst belangrijk om ervoor te zorgen dat deze lage doorstroomsnelheden constant blijven! Dit vereist speciale kranen om deze instelling zorgvuldig te kunnen doen. Ook heeft het gebruik van pijpen in plaats van slangen de voorkeur. Een plotselinge toeneming van de doorstroomsnelheid door een falende techniek laat de bacteriën in enkele uren afsterven en hierdoor kunnen de zorgvuldig opgebouwde stammen in één klap vernietigd worden. Tot slot kan ik nog vermelden dat een anaëroob filter niet hoeft te worden gereinigd indien het juist is geïnstalleerd en correct functioneert. Aquarium- en vijvertechniek in de praktijk: Waterchemie know-how (deel 1) Het gebruik van hulpmiddelen bij waterbeheersing (deel 2) |