Wstęp do problematyki filtracji w akwarystyce słodkowodnej
Filtracja pomaga utrzymać akwarium w stanie równowagi biologicznej. Ma ona ułatwić przygotowanie wody do hodowli ryb. Dzięki niej pielęgnacja akwarium jest prostsza i wygodniejsza. Ale tylko odpowiedni rodzaj filtracji i właściwie zastosowany może się do tego przyczynić.
Obecnie funkcjonuje podział na filtrację mechaniczną, biologiczną i chemiczną.
Zadaniem filtracji mechanicznej jest zapewnienie odpowiedniej przezroczystości wody poprzez pozbawienie wody zawiesin, pochodzenia organicznego lub nieorganicznego. Takimi zawiesinami będą nie zjedzone resztki karmy, odchody ryb, obumarłe części roślin czy drobne cząstki podłoża. Zapewnienie odpowiedniej przejrzystości wody jest o tyle ważne, iż w dużej mierze decyduje ona o atrakcyjności ekspozycji znajdującej się w akwarium. W praktyce materiałem filtrującym, w filtracji mechanicznej, będzie gąbka o różnej porowatości. Najdokładniejszą filtrację mechaniczną zapewni jednak specjalna wata lub inny materiał o odpowiedniej gęstości. Będzie on wychwytywać najmniejsze cząstki zawiesin, zapewniając wodzie idealną przezroczystość. Stosując odpowiednią intensywność przepływu wody przez wkłady filtracyjne, zapewnimy wodzie właściwą klarowność.
O ile filtracja mechaniczna miała na celu usunięcie widzialnych cząstek zanieczyszczeń, o tyle filtracja biologiczna i chemiczna ma za zadanie pozbawienie wody większości zanieczyszczeń niewidocznych, dla obserwatora, a często znacznie groźniejszych dla organizmów zamieszkujących akwarium. Jakie to będą zanieczyszczenia? Przede wszystkim azot amonowy, azot azotynowy, azot azotanowy, siarkowodór, chlor i metale ciężkie. A z biotycznych czynników chorobotwórczych będą to: bakterie, wirusy, pierwotniaki, grzyby, glony, jamochłony i skorupiaki. Skąd się one biorą w akwarium? Amoniak jest końcowym produktem przemian metabolicznych u ryb. Powstaje on również podczas rozkładu zalegającej w akwarium karmy, kału ryb i innych resztek organicznych. Azotyny i azotany są przejściowymi formami w cyklu przemian azotowych, zachodzących na drodze biochemicznej lub chemicznej. Siarkowodór powstaje podczas beztlenowego rozkładu aminokwasów zawierających siarkę. Chlor jest dodawany do wody w procesie dezynfekcji. W zimnej wodzie może się utrzymywać do tygodnia, z czasem jednak ulatnia się i ulega częściowej neutralizacji. Metale ciężkie mogą się dostać do akwarium wraz z wodą, lekarstwami, farbami używanymi do malowania na przykład wnętrza zbiornika. Biotyczne czynniki chorobotwórcze mogą dostać się do akwarium wraz z nowo nabytymi rybami, roślinami, żywym pokarmem.
Wyeliminowanie powyższych zanieczyszczeń jest podstawowym warunkiem gwarantującym udaną hodowlę oraz pielęgnację ryb akwariowych.
Azotowe produkty przemiany materii mogą zostać wyeliminowane z wody dzięki zastosowaniu filtracji biologicznej. Polega ona na przepuszczeniu wody, z odpowiednim natężeniem, przez `złoże biologiczne`. Złoże takie to nic innego jak cienka błona bakterii Nitrosomonas i Nitrobacter, wykorzystujących do swego wzrostu rozpuszczone w wodzie azotowe produkty przemiany materii ryb. Substratem dla złoża biologicznego są często wkłady z filtrów mechanicznych. Jednak aby za bardzo nie obciążać złoża, zaleca się najpierw przeprowadzić proces filtracji mechanicznej. Trzeba również pamiętać o zapewnieniu odpowiedniej powierzchni na której będzie się rozwijała błona biologiczna. W przeciwnym wypadku złoże biologiczne nie będzie w stanie efektywnie pracować, czyli uwalniać wody od zanieczyszczeń. Najbardziej popularnymi substratami dla złoża biologicznego są porowate struktury ceramiczne lub ze sztucznego tworzywa. Aby na substracie zaczęła rozwijać się flora bakteryjna trzeba go zaszczepić pożądanymi szczepami bakterii nitryfikacyjnych. Proces rozwoju błony bakteryjnej nazywa się ,dojrzewaniem filtra, i trwa około 30 dni. Po tym czasie następuje spadek zawartości amoniaku i azotynów w wodzie, natomiast zwiększa się stężenie azotanów. Usuwanie z wody tych ostatnich odbywa się w filtrze denitryfikacyjnym, w warunkach beztlenowych, przy udziale bakterii chemosyntetyzujących np. Micrococcus denitrificans, oraz przy starannie kontrolowanej szybkości przepływu wody przez filtr. W trakcie tego proces azotany są przekształcane do podtlenku azotu, a następnie do formy gazowej.
Siarkowodór, chlor oraz metale ciężkie można usunąć z wody, na drodze procesu filtracji chemicznej, poprzez przefiltrowanie jej przez warstwę np. węgla aktywowanego. Znacznie lepszym rozwiązaniem jest jednak profilaktyka. Niedopuszczanie do wystąpienia procesów gnilnych w podłożu. Dolewanie wody 'odstanej', pozbawionej chloru. Leczenie ryb w przeznaczonych do tego specjalnych zbiornikach kwarantannowych. Unikanie stosowania farb, lakierów itp. zawierających metale ciężkie. Węgiel aktywowany, prócz szkodliwych związków, usuwa z wody również składniki odżywcze niezbędne dla prawidłowego wzrostu roślin, oraz inne związki, np. kwasy humusowe, korzystne przy hodowli niektórych gatunków ryb.
Skuteczne usunięcie z wody biotycznych czynników chorobotwórczych jest możliwe praktycznie jedynie poprzez sterylizacje wody przy użyciu lamp UV lub zastosowanie procesu odwróconej osmozy. Proces odwróconej osmozy nie jest jednak idealny, z punktu widzenia usuwania zanieczyszczeń, gdyż w znaczny sposób zmienia on parametry fizyczne i chemiczne wody, będąc jednocześnie procesem mało wydajnym oraz wymagającym wyższych nakładów energii (w porównaniu ze sterylizacją promieniami UV). Parametrów wody nie zmienia za to proces sterylizacji wody promieniami UV. Sterylizator UV, umownie jest nazywany filtrem UV. Powinien być on umieszczony na przepływie wody opuszczającej filtr z wkładem mechanicznym, do filtracji chemicznej i złożem biologicznym. Podobnie jak w przypadku innych metod filtracji, również przy sterylizacji wody promieniami UV ważna jest odpowiednia prędkość przepływu wody przez filtr UV. Przy zbyt szybkim nie nastąpi zniszczenie organizmów, natomiast przy zbyt wolnym namnażanie się organizmów szkodliwych może prześcignąć ich niszczenie.
Osobnym zagadnieniem wydaje się klasyfikacja obydwu typów procesów odwróconej osmozy i sterylizacji UV. Nie da się ich jednoznacznie zakwalifikować do jednego z trzech typów filtracji. Proces odwróconej osmozy pozbawia wodę zanieczyszczeń biologicznych i chemicznych. Proces sterylizacji promieniami UV nie przyczynia się za to do usunięcia z wody biotycznych czynników chorobotwórczych. Powoduje natomiast ich unieczynnienie.
Bardzo ważnym, a często bagatelizowanym, aspektem kompleksowej filtracji wody jest jej kolejność. Pierwszą fazą procesu oczyszczania wody jest usunięcie zawiesin (filtracja mechaniczna), drugą fazą jest ewentualne przeprowadzenie procesu filtracji chemicznej, trzecią fazą procesu jest filtracja biologiczna. Po nich można zastosować powtórną filtrację mechaniczną w celu wyłapania najdrobniejszych cząstek zawiesin. Na koniec należy wysterylizować wodę promieniami UV.
Paweł Piotrowski
Wszelkie prawa zastrzeżone.
