Filtr akwariowy
Filtry akwariowe są kluczowymi elementami zarówno akwariów słodkowodnych, jak i morskich. Filtry akwariowe usuwają fizyczne i rozpuszczalne odpady chemiczne z akwariów, upraszczając konserwację. Ponadto filtry akwariowe są niezbędne do podtrzymywania życia, ponieważ akwaria to stosunkowo małe, zamknięte objętości wody w porównaniu z naturalnym środowiskiem większości ryb.
Przegląd
Zwierzęta, zazwyczaj ryby, trzymane w akwariach produkują odpady z odchodów i oddychania. Innym źródłem odpadów jest niezjedzona żywność lub martwe rośliny i ryby. Te odpady gromadzą się w zbiornikach i zanieczyszczają wodę. Wraz ze wzrostem stopnia zanieczyszczenia rośnie zagrożenie dla zdrowia akwariów, a usuwanie zanieczyszczeń staje się krytyczne. Filtracja jest powszechną metodą stosowaną do utrzymania zdrowych akwariów.
Filtracja biologiczna i obieg azotu
Właściwe zarządzanie obiegiem azotu jest istotnym elementem udanego akwarium. Ekskrecje i inne rozkładające się substancje organiczne wytwarzają amoniak , który jest wysoce toksyczny dla ryb. Procesy bakteryjne utleniają ten amoniak do nieco mniej toksycznych azotynów , które z kolei są utleniane, tworząc znacznie mniej toksyczne azotany . W środowisku naturalnym azotany te są następnie pobierane przez rośliny jako nawóz i rzeczywiście w pewnym stopniu dzieje się tak w akwarium obsadzonym prawdziwymi roślinami.
Akwarium jest jednak niedoskonałym mikrokosmosem świata przyrody. Akwaria są zazwyczaj znacznie gęściej obsadzone rybami niż środowisko naturalne. Zwiększa to ilość amoniaku produkowanego w stosunkowo niewielkiej objętości akwarium. Bakterie odpowiedzialne za rozkład amoniaku poprzez przekształcenie go w azotyny, Nitrosomonas , kolonizują powierzchnię wszelkich przedmiotów w akwarium. Bakteriami, które następnie przekształcają azotyny w azotany, są Nitrospira i Nitrobacter . W większości przypadków filtr biologiczny to nic innego jak chemicznie obojętna porowata gąbka, która zapewnia znacznie powiększoną powierzchnię, na której bakterie te mogą się rozwijać. Te kolonie bakteryjne tworzą się przez kilka tygodni, podczas których akwarium jest podatne na stan powszechnie znany jako „syndrom nowego zbiornika”, jeśli zbyt szybko zostanie zarybiony rybami. Niektóre systemy zawierają bakterie zdolne do przekształcania azotanów w gazowy azot.
Nagromadzenie toksycznego amoniaku z rozkładających się odpadów jest największą przyczyną śmiertelności ryb w nowych, źle utrzymanych lub przeciążonych akwariach. W sztucznym środowisku akwarium cykl azotowy skutecznie kończy się produkcją azotanów. Aby poziom azotanów nie narastał do szkodliwego poziomu, wymagane są regularne częściowe podmiany wody w celu usunięcia azotanów i wprowadzenia nowej, niezanieczyszczonej wody.
Filtracja mechaniczna i chemiczna
Proces mechanicznej filtracji usuwa cząstki stałe ze słupa wody. Te cząstki stałe mogą obejmować niezjedzoną żywność, odchody lub szczątki roślin lub glonów. Filtrację mechaniczną zwykle uzyskuje się poprzez przepuszczanie wody przez materiały, które działają jak sito, fizycznie wychwytując cząstki stałe. Usuwanie odpadów stałych może być tak proste, jak fizyczne ręczne siatkowanie gruzu i / lub wymagać bardzo złożonego sprzętu. Wszelkie usuwanie odpadów stałych obejmuje filtrowanie wody przez jakąś formę siatki w procesie znanym jako filtracja mechaniczna . Odpady stałe są najpierw zbierane, a następnie muszą być fizycznie usuwane z systemu akwariowego. Filtracja mechaniczna jest ostatecznie nieskuteczna, jeśli odpady stałe nie są usuwane z filtra i pozostawiane do rozkładu i rozpuszczania w wodzie.
Rozpuszczone odpady są trudniejsze do usunięcia z wody. Do usuwania rozpuszczonych odpadów stosuje się kilka technik, zwanych wspólnie filtracją chemiczną , z których najbardziej popularne to frakcjonowanie węgla aktywnego i piany . Do pewnego stopnia zdrowe rośliny podczas wzrostu wydobywają z wody rozpuszczone odpady chemiczne, więc rośliny mogą pełnić rolę w powstrzymywaniu rozpuszczonych odpadów.
Ostatnia i mniej powszechna sytuacja wymagająca filtracji wiąże się z chęcią sterylizacji patogenów przenoszonych przez wodę. Sterylizację przeprowadza się poprzez przepuszczanie wody akwariowej przez urządzenia filtrujące, które wystawiają wodę na działanie światła ultrafioletowego o dużym natężeniu i/lub wystawiają wodę na działanie rozpuszczonego ozonu.
Materiały odpowiednie do filtracji akwariowej
Liczne materiały nadają się jako media filtracyjne do akwarium. Należą do nich wełna syntetyczna, znana w akwarystyce jako wełna filtracyjna, wykonana z politereftalanu etylenu lub nylonu . Syntetyczne gąbki lub pianki , różne produkty ceramiczne i ze spiekanego szkła i silikonu oraz żwiry magmowe są również stosowane jako mechaniczne materiały filtracyjne. Materiały o większej powierzchni zapewniają zarówno filtrację mechaniczną, jak i biologiczną. Niektóre materiały filtracyjne, takie jak plastikowe „biokulki”, najlepiej nadają się do filtracji biologicznej.
Z godnym uwagi wyjątkiem filtrów okrzemkowych, filtry akwariowe rzadko mają działanie czysto mechaniczne, ponieważ bakterie kolonizują większość materiałów filtracyjnych, wpływając w pewnym stopniu na filtrację biologiczną. Węgiel aktywny i zeolity są również często dodawane do filtrów akwariowych. Te wysoce porowate materiały działają jak adsorbaty wiążące różne substancje chemiczne na swoich dużych powierzchniach zewnętrznych, a także jako miejsca kolonizacji bakteryjnej.
Najprostszy typ filtra akwariowego składa się wyłącznie z wełny filtracyjnej i węgla aktywnego. Wełna filtracyjna zatrzymuje duże zanieczyszczenia i cząstki, a węgiel aktywny adsorbuje mniejsze zanieczyszczenia. Należy je regularnie wymieniać w odpowiednich odstępach czasu. Jest to szczególnie ważne w przypadku filtrów z węglem aktywnym, które mogą ponownie uwalniać zaadsorbowaną zawartość w dużych (a przez to szkodliwych) dawkach, jeśli zostaną dopuszczone do nasycenia. Węgiel aktywny adsorbuje toksyny na rozszerzonej porowatej powierzchni węgla. Nie można go reaktywować przez gotowanie w wodzie. Adsorpcję węgla aktywnego można przywrócić przez regenerację termiczną w temperaturach 500–900 ° C (932–1652 ° F), regenerację elektrochemiczną , ultradźwięki lub inne procesy przemysłowe. Dla akwarysty zastąpienie węgla aktywnego świeżym materiałem jest proste i niedrogie.
typy
Na rynku dostępnych jest wiele rodzajów filtrów akwariowych, w tym:
Filtry mocy
Filtry Power lub HOB (zawieszane z tyłu), które są napędzane wirnikiem , usuwają wodę z akwarium, zwykle za pomocą długiej rurki syfonującej, która jest następnie przepychana (lub ciągnięta) przez szereg różnych mediów filtracyjnych i zwracana do akwarium. Są to najpopularniejsze rodzaje filtrów akwariowych. Często są bardziej odpowiednie dla większych zbiorników niż inne typy. Jednak niekoniecznie są one najlepsze dla mniejszych zbiorników, ponieważ mają tendencję do powodowania nadmiernego przepływu wody w mniejszych zbiornikach. Inne typy, takie jak filtry gąbkowe, są idealne w tym środowisku.
Zaletą tego typu filtrów jest to, że pozwalają na dobór różnych rodzajów wkładów filtracyjnych w zależności od potrzeb zbiornika oraz to, że są łatwe w czyszczeniu, nie przeszkadzając mieszkańcom zbiornika, ponieważ siedzą na zewnątrz akwarium. Wady filtrów zasilających obejmują mniejszą pojemność mediów filtracyjnych w porównaniu z filtrami kanistrowymi, wspomnianą wyżej tendencję do tworzenia nadmiernych prędkości przepływu oraz to, że są one zwykle bardzo głośne, zwykle wynikające z wibracji.
Filtry kanistrowe
W porównaniu z filtrami zawieszanymi z tyłu akwarium, filtry zewnętrzne w kształcie kanistra oferują większą ilość materiałów filtracyjnych do zastosowania oraz większą elastyczność w zakresie wyboru materiału filtracyjnego. Woda wpływa do kanistra wypełnionego wybranym materiałem filtracyjnym przez rurkę wlotową na dnie kanistra, przechodzi przez materiał i jest kierowana z powrotem do akwarium rurą powrotną. Woda jest zmuszana do cyrkulacji przez filtr za pomocą pompy, zwykle instalowanej na górze kanistra. Należy zauważyć, że filtry kanistrowe są systemami szczelnymi, w pełni zalanymi, co oznacza, że akwarium, rura ssąca, wnętrze filtra i rura powrotna tworzą ciągły zbiornik wodny. W tej konfiguracji zarówno dolot, jak i powrót tworzą dwa syfony , które precyzyjnie równoważą się. W tych okolicznościach pompa filtrująca nie musi wkładać żadnego wysiłku w podnoszenie wody z powrotem do akwarium, niezależnie od tego, jak wysoko jest ono zainstalowane nad kanistrem. Pompa powinna być wystarczająco mocna, aby przepchnąć wodę przez materiał filtrujący, a także pokonać opór w rurach wlotowych i powrotnych. To sprawia, że pompy z filtrem kanistrowym są praktycznie niewrażliwe na różnicę wysokości między akwarium a filtrem (chociaż przekroczenie określonego przez producenta limitu wysokości może prowadzić do nieszczelności).
Zaletą tego typu filtrów jest to, że mogą zapewnić dużą ilość materiału filtracyjnego bez zmniejszania wewnętrznej przestrzeni w akwarium oraz to, że można je odłączyć od zbiornika w celu czyszczenia/konserwacji i wymienić bez zakłócania wnętrza akwarium lub mieszkańców. Ponadto, jako filtr z hydrauliką zewnętrzną, umożliwia montaż w linii innych urządzeń akwariowych, takich jak podgrzewacze wody i dwutlenku węgla . Takie wyposażenie można wyjąć ze zbiornika i zainstalować w rurze powrotnej filtra. Wady filtrów kanistrowych obejmują zwiększony koszt i złożoność w stosunku do filtrów wewnętrznych oraz trudności w czyszczeniu rurek, które przenoszą wodę do iz akwarium. Istnieje również ryzyko wycieku, co naturalnie jest problemem dla każdego filtra umieszczonego poza akwarium. Oni również padają ofiarą problemu nadmiernego przepływu wody.
Filtry kanistrowe zostały pierwotnie zaprojektowane do filtrowania wody pitnej pod niskim ciśnieniem. Filtry kanistrowe do akwariów wykorzystują wysokie ciśnienie wody z odpowiednio zasilanej pompy do przepychania wody przez gęsty materiał filtracyjny. Pompa może pobierać wodę z filtra podżwirowego i przepuszczać ją do kanistra w celu podwójnej filtracji.
Filtry okrzemkowe
Filtry okrzemkowe służą jedynie do sporadycznego czyszczenia zbiorników, nie są eksploatowane w sposób ciągły w akwariach. Filtry te wykorzystują ziemię okrzemkową do stworzenia niezwykle dokładnego filtra do 1 µm, który usuwa cząstki stałe z słupa wody.
Filtry strużkowe
Filtry zraszające, zwane również filtrami mokrymi/suchymi to kolejne systemy filtracji wody do akwariów morskich i słodkowodnych. Ten filtr występuje w dwóch konfiguracjach, jednej, która jest umieszczana na górze akwarium (rzadziej spotykana) i jedna, która jest umieszczana pod akwarium (częściej).
Jeśli filtr mokry/suchy jest umieszczony na wierzchu akwarium, woda jest pompowana przez kilka perforowanych tacek zawierających wełnę filtracyjną lub inny materiał filtracyjny. Woda przepływa przez tace, utrzymując wełnę filtracyjną mokrą, ale nie całkowicie zanurzoną, umożliwiając rozwój bakterii tlenowych i wspomagając filtrację biologiczną. Woda wraca do akwarium jak deszcz.
Alternatywnie filtr mokry/suchy można umieścić pod zbiornikiem. W tym projekcie woda jest dostarczana grawitacyjnie do filtra pod akwarium. Wstępnie przefiltrowana woda jest dostarczana na perforowaną płytkę (płytę ociekową). Filtracja wstępna może odbywać się w akwarium przez blok piankowy lub tuleję w przelewie, jazowy lub może być filtrowana wstępnie przez watę filtracyjną spoczywającą na płycie perforowanej. Zanieczyszczona woda z akwarium rozlewa się po płytce ociekowej i spływa przez medium. Może to być wełna filtracyjna/siatka z tworzywa sztucznego zwinięta w okrągły kształt (DLS lub „Double Layer Spiral”) lub dowolna liczba plastikowych wkładów powszechnie znanych jako Bio Balls. Gdy woda spływa kaskadą po mediach, wydziela się CO 2 , pobierany jest tlen, a bakterie przekształcają ścieki ze zbiornika w mniej szkodliwe substancje. Stąd woda wpływa do studzienki. Miska może zawierać kilka przedziałów, każdy z własnym materiałem filtracyjnym. Często w studzience umieszczane są grzejniki i termostaty.
Filtry algowe
Glony mogą być hodowane celowo, co usuwa z wody substancje chemiczne, które muszą być usunięte, aby mieć zdrowe ryby, bezkręgowce i koralowce. Jest to naturalna („zielona”) metoda filtrowania, która pozwala akwarium działać tak, jak działają oceany i jeziora.
Glony i organizmy chorobotwórcze można również usunąć, poddając wodę działaniu promieniowania ultrafioletowego , ale wadą promieniowania UV jest to, że zabija ono również pożyteczne bakterie. Dlatego obróbka UV jest zwykle stosowana tylko w razie potrzeby, a nie przez cały czas.
Filtry przegrodowe
Filtry deflektorowe są podobne do mokrych i suchych filtrów zraszanych, ponieważ są zwykle umieszczane pod akwarium. Ten typ filtra składa się z szeregu przegród, przez które musi przejść woda, aby dotrzeć do pompy, która zawraca wodę do akwarium. Te przegrody działają wtedy podobnie jak seria filtrów kanistrowych i mogą być wypełnione różnymi mediami filtracyjnymi do różnych celów.
Filtr ze złożem fluidalnym
Filtr ze złożem fluidalnym (FBF) jest wyłącznie reaktorem biologicznym. Zasadą jest kierowanie wody przez złoże piasku (lub podobnego medium) od dołu, tak aby piasek uległ fluidyzacji – zachowywał się jak płyn. Mechanizm ten jest widoczny w upłynnianiu , szybkim piasku i procesach przemysłowych, w tym w oczyszczaniu ścieków komunalnych . Łączna powierzchnia wszystkich cząstek piasku w filtrze jest bardzo duża, a więc istnieje duża powierzchnia dla tlenowych bakterii denitryfikacyjnych . Dlatego rozmiar filtra może być skromny.
Sam filtr może być wewnętrzny lub zewnętrzny. W swojej najprostszej DIY FBF jest bardzo łatwy do zbudowania, z pojemnikiem, piaskiem, pompą i odrobiną hydrauliki. Istnieje wiele zmiennych: kształt i rozmiar pojemnika, ilość piasku lub ekwiwalentu, rozmiary cząstek, moc pompy i hydraulika.
Filtry wewnętrzne
Filtry wewnętrzne to z definicji filtry wewnątrz akwarium. Należą do nich filtr gąbkowy, odmiany filtra narożnego (na zdjęciu u góry po prawej i lewej stronie), filtr z wkładem piankowym i filtr podżwirowy. Filtr wewnętrzny może być wyposażony w pompę elektryczną i tym samym być wewnętrznym filtrem zasilającym, często mocowanym do wnętrza akwariów za pomocą przyssawek.
Filtry powietrzne
Filtry gąbkowe i filtry narożne (czasami nazywane filtrami skrzynkowymi) działają zasadniczo według tego samego mechanizmu, co filtr wewnętrzny. Oba na ogół działają drogą powietrzną , wykorzystując bąbelki z pompy powietrza wznoszące się w rurze w celu wytworzenia przepływu. W filtrze gąbkowym wlot może być przykryty jedynie prostym blokiem pianki o otwartych komórkach. Filtr narożny jest nieco bardziej złożony. Filtry te są często umieszczane w rogu na dnie akwarium. Woda wchodzi przez szczeliny w pudełku, przechodzi przez warstwę pożywki, a następnie wychodzi przez rurkę powietrzną, aby powrócić do akwarium. Filtry te są zwykle odpowiednie tylko dla małych i słabo obsadzonych akwariów. Filtr gąbkowy jest szczególnie przydatny do odchowu narybku, gdzie gąbka zapobiega przedostawaniu się małych ryb do filtra.
Filtry podżwirowe
Filtry podżwirowe, jeden z najstarszych typów filtrów, składają się z porowatej płyty, która jest umieszczona pod żwirem na dnie akwarium oraz jednej lub więcej rur wznoszących. W przeszłości filtry podżwirowe były napędzane przez wypieranie powietrza. Kamienie powietrzne są umieszczane u podstawy rur wznoszących, które wypychają wodę z rury wznoszącej, tworząc podciśnienie pod płytą filtra podżwirowego (zwaną również komorą wyrównawczą). Następnie woda przesącza się przez żwir, który sam jest materiałem filtracyjnym. Większe natężenie przepływu wody przez żwir można osiągnąć poprzez zastosowanie pompy wodnej zamiast przemieszczania powietrza.
Pożyteczne bakterie kolonizują złoże żwiru i zapewniają filtrację biologiczną, wykorzystując samo podłoże akwarium jako filtr biologiczny.
Filtry podżwirowe mogą być szkodliwe dla zdrowia roślin wodnych. Drobne podłoża, takie jak piasek lub torf, mogą zatkać filtr podżwirowy. Filtry podżwirowe nie są skuteczne, jeśli złoże podłoża jest nierówne. W nierównym podłożu żwirowym woda będzie przepływać tylko przez cienkie części złoża, pozostawiając silniej pokryte obszary, które staną się beztlenowe .