Filtracja w akwarium rafowym - część I

* * *

Filtracja mechaniczna i biologiczna

Filtracja w zbiorniku rafowym jest kluczem do sukcesu. Ze względu na obecność zwierząt w akwarium, zarówno ryb, korali jak i bezkręgowców, woda stopniowo zanieczyszcza się. Parametry wody, która jest środowiskiem życia naszych podopiecznych, muszą zgadzać się z ogólnie przyjętymi wymogami. Jeżeli tak będzie się działo, widok naszego zbiornika będzie doprowadzał wszystkich do ochów i achów. Wszystko skupia się na właściwych parametrach wody. Zasada jest następująca: dobre parametry - ładne akwarium, złe parametry - brzydkie akwarium. Magiczne wartości stężeń amoniaku, azotanów, azotynów, poziom wapnia, alkaliczność muszą przestać nas przerażać. Chcąc odnosić sukcesy musimy się przełamać i postarać się choć trochę zrozumieć procesy zachodzące w akwarium morskim.

Dobre parametry wody nie pojawiają się przypadkiem. Są one wynikiem właściwie dobranego sytemu filtracyjnego, regularnych podmian wody, stosowania urządzeń uzdatniających wodę, dodawania odpowiednich preparatów, no a także właściwej pielęgnacji organizmów zamieszkujących akwarium.

Brak właściwie działającego systemu filtracyjnego prowadzi do nagromadzenia produktów organicznych w wodzie, co z pewnością doprowadzi do pogorszenia się jakości wody. Zła woda będzie przyczyną stresu zwierząt, stres wpłynie na podatność zapadania na choroby pasożytnicze (które co prawda można leczyć, ale miedź zawarta w większości leków zabije rafę); choroby pasożytnicze doprowadzą do zwiększonej umieralności, obumarłe organizmy jeszcze pogorszą wodę i tak dalej, i tak dalej. Jest to pewnego rodzaju koło, które raz wprawione w ruch bardzo ciężko jest zatrzymać. Z tego między innymi powodu należy zadbać, aby takie sytuacje nie miały miejsca.

System filtracji w zbiorniku rafowym należy bardzo szczegółowo zaplanować. Podczas planowania, należy zwrócić uwagę na stronę techniczną, ponieważ szafka (z umieszczonym tam tzw. sumpem - innymi słowy zbiornikiem filtracyjnym) oraz zbiornik będą tworzyły Wasz System Filtracji; musicie mieć świadomość co jest do czego potrzebne; nie pozostawiajcie nic przypadkowi ani fantazji szklarza, który będzie wykonywał Wasz zbiornik. W zależności od dobranego przepływu wody muszą być wywiercone w dnie zbiornika dziury na śrubunki. Decyzja musi być praktycznie ostateczna, bo po sklejeniu, ustawieniu i zalaniu zbiornika nie będzie już tak łatwo cokolwiek zmienić. Decyzja o wyborze systemu filtracji musi także zapaść jeszcze przed zamówieniem podstawy - musicie pomyśleć o tym, gdzie wstawicie wszystkie potrzebne urządzenia. Zaprojektujcie szafkę tak, aby było w niej trochę zapasowego miejsca - prędzej czy później zechcecie coś zmodyfikować i wtedy będzie jak znalazł.

Nie sposób w tym momencie nie wspomnieć o gotowych systemach filtracyjnych. Do takich możemy z pewnością zaliczyć na przykład Reef 2000 firmy Aqua Medic - topowy model 6-stopniowego filtra oczyszczająco - uzdatniającego wodę w akwarium rafowym. Jest to rozwiązanie idealne dla osób, które nie będą mogły z pewnych powodów zajmować się szczegółami technicznymi filtracji . Podłączenie tego systemu połączone z właściwą wstępną i okresową regulacją oraz serwisem jest dużym krokiem w kierunku uzyskania wody o wysokiej jakości. Jedynym minusem jest jego cena - bagatela około 6 000 złotych.

Rozwiązanie, do którego będę zachęcał wszystkich hobbystów, to znacznie tańsza, nie mniej gorsza, opcja - tworzymy swój własny system filtracyjny. Takie podejście do sprawy wymaga jednak pewnej wiedzy teoretycznej, bez której możemy sami zapędzić się w kozi róg i brnąć w koszty wykonania kilku lub kilkunastu przeróbek. Niejednokrotnie trzeba będzie także wykazać się zdolnościami manualnymi, które będą niezbędne do wykonania pewnych elementów.

Gorąco polecam wszystkim hobbystom "kopiowanie" działających rozwiązań od kolegów akwarystów. Wiedza osób rozpoczynających przygodę z akwariami rafowymi, a także niejednokrotnie tych, którzy już od kilku lat mają takowe zbiorniki, jest niewielka. Niczego sami nie wymyślicie! Okrutne, ale prawdziwe. Do takiego podejścia potrzeba kilku lub nawet kilkunastu lat doświadczeń. Co zatem należy zrobić. Recepta jest prosta - oglądajcie u znajomych ich zbiorniki - zobaczcie jak wyglądają zwierzęta, czy są zdrowe, czy korale się w pełni otwierają, podpytajcie o aktualne parametry wody. Nie wyciągajcie wniosków z pierwszej wizyty - przyglądajcie się uważnie wszystkiemu.

Jeżeli będzie potrafili wyciągnąć wnioski, to 1:0 dla Was. Jesteście już w 1/3 drogi do stworzenia własnego systemu filtracyjnego. Pozostała 1/3 część to wiedza teoretyczna. Nic nie zwalnia akwarystów z obowiązku wykazania się choć minimalną wiedzą z zakresu zagadnień teoretycznych. W innym wypadku nie będziecie wiedzieli co skąd się bierze i co jest przyczyną Waszych sukcesów bądź porażek. Pozostała część sukcesu to niestety finanse - z żalem to piszę, ale akwarystyka rafowa nie zalicza się do najtańszych hobby. Na hobby trzeba poświęcić co najmniej kilka, jak nie kilkanascie tysięcy złotych. Filtracja jest niestety najdroższym elementem zbiornika, który musimy uwzględnić przy zakładaniu akwarium.

Teoretycznie o filtracji

Wszystkie systemy filtracyjne, zarówno gotowe jak i tworzone przez hobbystów, mają ze sobą jedną rzecz wspólną: wszystkie rodzaje filtracji są zawsze od siebie oddzielone, co nie było tak konieczne w przypadku akwariów słodkowodnych, gdzie w jednym filtrze kubełkowym zachodziła filtracja mechaniczna, biologiczna i chemiczna. Na tym etapie będę chciał skupić się na pierwszych dwóch z poniżej przedstawionych metod filtracji.

* * *

Filtry mechaniczne odgrywają ważną rolę w akwarium, choć spotkałem się także z opiniami, że taki rodzaj filtracji jest niepotrzebny, a co więcej może przynieść więcej złego, aniżeli dobrego. I chyba się z tym nie zgodzę. Ale może od początku.

Zadaniem filtrów mechanicznych jest:

- usuwanie z wody zanieczyszczeń, które mogłyby dostać się do pomp zwrotnych, do komór filtrów biologicznych,
- zapobiganie zmętnieniu wody i unoszeniu się drobin detrytusu, dzięki czemu woda jest bardziej klarowna i przejrzysta (milsza dla oka).

Jak ktoś choć raz w życiu zetknął się z akwarium rafowym to wie, co się dzieje jak w zbiorniku wzburzają się chmury detrytusu po nawet lekkim "zamieszaniu" ręką wody. Nikt nie zaprzeczy, że w każdym zbiorniku tak się dzieje, a w szczególności w tych akwariach, gdzie na dnie zalega piasek. Zresztą, do jednych z czynności serwisowych zalicza się właśnie wzburzanie wody, po to, aby zniszczyć powstające na dnie lub w skałkach złogi nieczystości. Celem tego nie jest przecież tylko wzburzenie, ale także usunięcie tychże zanieczyszczeń - sprawę załatwi właśnie filtr mechaniczny.

Jeżeli jednak akwarysta nie zdecyduje się na mechaniczne usunięcie zanieczyszczeń, to pozostaną one ciągle w zbiorniku, mogą nawet trafić do komory filtra biologicznego lub w inne miejsce w zbiorniku, gdzie będą tworzyły się kolejne złogi, co doprowadzi do powstawania stref beztlenowych. Stąd już niedaleko do wytwarzania się siarkowodoru, który nawet w niewielkich ilościach może znacząco obniżyć parametry wody.

Stosowanie filtrów mechanicznych wiąże się jednak z pewnym ryzykiem. Ponieważ przepływ wody jest stosunkowo duży (od kilku do blisko kilkunastu razy objętości zbiornika na godzinę), filtry te stosunkowo łatwo się zapychają. W zależności od wykorzystanego rozwiązania, filtr mechaniczny może obniżyć wydajność systemu. Decydując się na mechaniczne oczyszczanie wody (co warto moim zdaniem zrobić) należy zwrócić uwagę na kilka rzeczy.

Przede wszystkim, filtr mechaniczny należy zainstalować w takim miejscu, aby dostęp do niego był łatwy i nie wymagał wykonywania żadnych dodatkowych czynności demontażu jakichkolwiek elementów - stara zasada mówi, że im łatwiejszy dostęp do filtra, tym częściej i bez oporów będziemy go czyścili. Filtr mechaniczny musi być czyszczony regularnie (płukany pod bieżącą wodą lub nawet wymieniany) raz na kilka dni - im częściej, tym lepiej. W innym wypadku można doprowadzić do sytuacji, gdzie filtr mechaniczny zacznie działać jako filtr biologiczny, do czego nie powinniśmy dopuścić.

Nie powinniśmy także dopuścić do sytuacji, gdzie nasz filtr nie będzie czyszczony regularnie. Opisywane wyżej ryzyko wytwarzania siarkowodoru odnosi się także do samych filtrów, gdzie spore ilości detrytusu plus nie zjedzone resztki pożywienia mogą prowadzić do powstawania miejsc beztlenowych, a stąd do obniżenia jakości wody już blisko. Pierwszym objawem obniżającej się jakości wody będzie obniżenie zawartości tlenu w wodzie, a tym samym spadek potencjału redox. O tym, że zawartość tlenu w wodzie jest ważna, nie muszę chyba przekonywać nikogo. Inną kwestią jest także właśnie zawartość tlenu - ten rozpuszcza się w wodzie niezmiernie ciężko - 126 razy trudniej, aniżeli w wodzie słodkiej; o tym jednak kiedy indziej.

Do filtracji mechanicznej można używać praktycznie wszystkiego, co będzie w stanie wychwycić z wody zanieczyszczenia, pod warunkiem, że materiał z którego dane medium jest wykonane, nie będzie nic uwalniało do wody. Osobiście polecam włókninę akwarystyczną lub watę perlonową (obydwie te rzeczy można dostać prawie w każdym sklepie akwarystycznym).

Podsumowanie:

- woda powinna być oczyszczana mechanicznie jeszcze zanim trafi do komory biologicznej,
- filtr mechaniczny należy czyścić regularnie (co najmniej raz na 3-4 dni). Częstsze czyszczenie nie zaszkodzi,
- mechaniczne oczyszczanie zapobiega tworzeniu się złogów brudu, co zapobiega:

a) wytwarzaniu się stref beztlenowych
b) wytwarzaniu się siarkowodoru i innych szkodliwych substancji,
c) zmniejszaniu się zawartości tlenu w wodzie

* * *

Zagadnienie filtracji biologicznej jest znakomicie znane wszystkim, którzy zetknęli się już z akwarystyką słodkowodną. Filtracja biologiczna jest najważniejszym rodzajem filtracji w zbiorniku z rafą koralową. Jej zadaniem jest oczyszczanie wody z substancji będących wynikiem przemiany materii organizmów zamieszkujących nasz zbiornik.

W akwarium morskim, gdzie żyją zwierzęta (ryby, kotrale, bezkręgowce) zachodzi wiele reakcji biochemicznych, w wyniku których wytwarzany mi.in. amoniak. Przy bardzo wysokim odczynie wody, gdzie pH waha się w granicach 8,2 - 8,3, amoniak staje się bardzo toksyczny. Nawet niewielkie ilości NH3 (amoniaku) są szkodliwe i wywołują stres u zwierząt, co prowadzi do zwiększenia zachorowalności, a w skrajnych przypadkach podwyższona ilość tego związku może okazać się nawet śmiertelna.

Sprawa nie jest jednak tak straszna, bo tu Matka Natura przychodzi nam z pomocą. Jeżeli w zbiorniku pojawia się amoniak, samoistnie na wszystkich (dosłownie wszystkich) elementach akwarium zaczynają się rozwijać pożyteczne bakterie, które rozpoczną w naszym akwarium tzw. proces nitryfikacji. Te pożyteczne bakterie pojawiają się także w komorze filtra biologicznego, czyli właściwie tam gdzie ich miejsce. Nie mniej jednak, będą one występowały wszędzie. Reakcje biochemiczne, jakie zachodzą w akwarium możne przedstawić poniższy rysunek.

Z powyższego rysunku każdy powinien zapamiętać jedno: zwierzęta wytwarzają amoniak, który jest potrzebny bakteriom nitrosomonas do życia; bakterie te zamieniają amoniak na azotyny. Azotyny, ciągle niezmiernie szkodliwe, są przetwarzane przez kolejne kultury bakterii nitrobacter, w wyniku czego otrzymujemy azotany. Te ostatnie są już mniej szkodliwe, a i ich obecność w niewielkich stężeniach jest tolerowana przez większość organizmów. Niemniej jednak, wielu akwarystów stara się wyeliminować azotany i utrzymywać stężenie na poziomie 0,0 mg/ltr, ze względu na fakt, że przy stężeniu powyżej 5mg/litr rozpoczyna się zahamowanie rozwoju koralowców. Niski poziom azotanów można otrzymać na kilka sposobów:

1) przez regularne podmiany wody,
2) podłączenie do systemu filtracji denitryfikatora (reduktora azotanów),
3) umieszczenie w akwarium dużej ilości żywej skały (lub grubej warstwy piasku koralowego).

Wszystkie powyższe metody wykorzystują do redukcji azotanów bakterie denitryfikacyjne, które w warunkach beztlenowych absorbują azotany i zamieniają je w wolny azot. Warunkiem denitryfikacji jest zawsze dokarmianie bakterii denitryfikacyjnych, które bez dodatkowego źródła pożywienia nie byłyby w stanie przeżyć w beztlenowym środowisku.

Regularne podmiany wody to z pewnością dobra metoda, która przynosi ze sobą także inne korzyści. Nie jest to jednak rozwiązanie idealne, gdyż nawet czysta woda może zawierać niewielkie stężenia tego związku.

Denitryfikator, lub inaczej reduktor azotanów, to urządzenie zaprojektowane specjalnie z myślą o procesie redukcji azotanów - urządzenie ciekawe, zalecane głównie do tych zbiorników, gdzie występują duże ilości ryb. Stosowanie takiego rozwiązania może nieść za sobą pewne ryzyko, dlatego należy stosować je w bardzo rozmyślny sposób.

Trzecim, chyba najbardziej lubianym przeze mnie rozwiązaniem, są naturalne metody. Żywa skała w odpowiedniej ilości może być rozwiązaniem problemów z wysokim stężeniem azotanów. Duża ilość żywej skały w zbiorniku zapewnia, że w pewnych miejscach będą występowały miejsca beztlenowe; tam, gdzie nie będzie cyrkulacji wody wysoce porowata struktura skały zapewni dobre miejsce do osiedlania się bakterii denitryfikacyjnych.

Widziałem wiele zbiorników, gdzie nie stosowano denitryfikatora - jedynie żywa skała i regularne podmiany wody. Jeżeli zbiornik był ustabilizowany, nie przerybiony, to poziom azotanów utrzymywał się zawsze na nie niewykrywalnym przez testy poziomie.

Wróćmy jednak jeszcze na chwilę do bakterii nitryfikacyjnych (nitrosomonas i nitrobacter). Bakterie te, jak już pisałem wyżej, pojawiają się samoistnie w chwili, gdy w zbiorniku pojawi się źródło pożywienia - amoniak. Zasada jest w tym momencie prosta - im więcej amoniaku (pożywienia) tym więcej bakterii nitrosomonas; im więcej wytworzonych przez owe kultury bakterii azotynów, tym więcej pokarmu dla bakterii nitrobacter. Jest to ścisła zależność o której należy zawsze pamiętać. Dlaczego.

Otóż w momencie, kiedy wprowadzamy do zbiornika nowe organizmy, wprowadzamy tym samym źródło amoniaku. Amoniak ten musi być zredukowany przez bakterie w procesie nitryfikacji - jeżeli tak się nie stanie, jego stężenie będzie wzrastało, co może doprowadzić do zwiększonego stresu, a tym samym umieralności współmieszkańców zbiornika. Aby proces ten zachodził właściwie, potrzeba trochę czasu, aby w filtrze namnożyła się odpowiednia ilość bakterii (kolejno nitrosomonas i nitrobacter), która poradzi sobie z nową ilością amoniaku. Proces ten, który możemy nazwać "dostosowywaniem się filtra", zajmuje w zależności od zmiany "obciążenia biologicznego" zbiornika od kilku dni do niespełna 4 tygodni. Wytłumaczę to dokładnie na przykładzie. Liczby są tylko dla zobrazowania zasady - nie mają nic wspólnego z rzeczywistością.

Mamy w zbiorniku 1 rybkę, która dostarcza x amoniaku. Do zredukowania tej ilości szkodliwego związku potrzeba 2 miliony bakterii. Jeżeli wprowadzimy 2 rybkę, to w wodzie pojawia się 2 x amoniaku - a przecież mamy tylko 2 miliony bakterii (!!!). Te dwa miliony nie poradzą sobie z 2 x amoniaku. Potrzeba od kilkunstu dni do niespełna 4 tygodni, aby namnożyły się kolejne 2 miliony bakterii, tak abyśmy mieli 4 miliony. I tak dalej i tak dalej.

Opisuje to w taki sposób, gdyż większość akwarystów uważa, że po tym jak filtr dojrzeje (po około 4 tygodniach od uruchomienia) można wprowadzać wiele zwierząt, bezkręgowców czy też żywej skały na raz. Takie podejście jest niestety błędne - z wyżej wymienionego powodu. Za każdym razem jak w wprowadzane są zmiany w obciążeniu biologicznym, filtr będzie potrzebował czasu, aby się "dostosować".

Przy dokładaniu do zbiornika zwierząt trzeba robić zatem co najmniej kilkudniowe przerwy - im dłuższe, tym lepsze. Pamiętajcie ciągle o tym, że zbiornik rafowy nie lubi zmian. Jedynym wiarygodnym sposobem na określenie czasu, kiedy ponownie można dokładać zwierzęta, jest testowanie stężenia amoniaku, azotynów i azotanó w wodzie.

Ciekawa w tym momencie staje się żywa skała - mówi się tak o niej ze względu na dziesiątki organizmów je zamieszkujących. Zapamiętajcie zatem, że jako coś żywego dlatego jest ona źródłem zanieczyszczeń biologicznych. Żywa skała jest także miejscem, gdzie osiedlają się bakterie nitryfikacyjne i denitryfikacyjne. Czyli jest źródłem zanieczyszczeń i idealnym wręcz filtrem - polecam jej duże ilości w każdym zbiorniku.

Praktycznie

Rodzaj filtra biologicznego powinien być tak dobrany, aby w jak największym stopniu spełnić wymagania bakterii nitryfikacyjnych - zarówno nitrosomonas jak i nitrobacter. Są to bakterie tlenowe, dlatego do efektywnej pracy potrzebują dużej ilości tlenu. Takie wymagania idealnie spełniają tak zwane filtry zraszane (z ang. trickle filter).

Komora takiego filtra zraszanego najczęściej jest wypełniana plastikowym bio-sferami (kulki lub sześciany nazywane bio-ballami, bio-kulkami lub bio-sferami), po których i przez które ocieka spokojnie woda z akwarium. Nie ważne jest marka bio-sfer - ważne jest, aby charakteryzowały się jak najbardziej finezyjnymi kształtami (dużą powierzchnią życiową dla bakterii), a zarazem były tak skonstruowane, aby płynące z wodą zanieczyszczenia mechaniczne nie blokowały przepływu. Filtra biologicznego nigdy nie powinno się czyścić, bo w innym wypadku uszkodzilibyśmy kultury bakterii zamieszkujące medium. Rozmiar i kształt bio-sfer nie powinien po ułożeniu w komorze pozostawiać wielu wolnych przestrzeni.

Woda na szczycie komory jest rozpraszana na tzw. płytce zraszającej i następnie trafia na bio-sfery (są one nazywane złożem zraszanym), gdzie pożyteczne bakterie rozkładają szkodliwe substancje. Złoże zraszane nie może być znużone w wodzie - bio-sfery tracą dużą powierzchnię kontaktu z powietrzem, przez co ich wydajność może spaść o ponad 60%. Z tego też powodu w akwarystyce morskiej nie stosuje się filtrów kubełkowych - woda nie natleniałaby się tak intensywnie jak w przypadku złoża zraszanego, a bakterie nitryfikacyjne nie osiągałyby tak wysokiej sprawności.

Spotkałem się także w literaturze z pewną metodą podnoszenia efektywności filtra zraszanego przez dodatkowe napowietrzanie komory - wykorzystywano do tego celu zwykłą pompkę akwarystyczną z wężykiem umieszczonym w komorze filtra. Efekty, mierzone wysokością potencjału redox były imponujące - potencjał ORP utrzymywał się ciągle na bardzo wysokim poziomie.

Komora filtra zraszanego powinna mieć bok co najmniej o wymiarach 12x12 cm - węższe komory doprowadzają do efektu "przyklejania" się wody do ścianek, przez co bio-sfery nie są optymalnie wykorzystywane. Wysokość takiej komory powinna wynosić co najmniej 20 centymetrów - w innym przypadku woda będzie słabo natleniana. Komora filtra biologicznego powinna być wykonana z materiału nie przepuszczającego światło, gdyż bakterie nitryfikacyjne o wiele lepiej się mają w ciemnościach. Jeżeli ścianki są jasne (co ma miejsce w zdecydowanej większości), należy zadbać o to, aby komora biologiczna znajdowała się w szafce, gdzie jest ciemno.

Przepływ wody przez komorę filtra zraszanego (proszę nie mylić z cyrkulacją wody w zbiorniku) powinien wynosić od około 2 do 6 razy objętości zbiornika na godzinę, przy czym przy przepływie bliskim 6, w zależności od rozmiaru komory, może dochodzić do "zmywania" bakterii z powierzchni bio-sfer. Najczęściej spotykaną wartością wydaje się być przepływ w granicach 3-4 razy objętości zbiornika na godzinę.

Rozmiar komory jest zależny przede wszystkim od obciążenia biologicznego, jakie będzie docelowo znajdowało się w akwarium. Ogólnie spotykane rozmiary komory biologicznej filtra zraszanego wyglądają następująco:

Powyższe dane zostały zaczerpnięte z amerykańskiej literatury. Dane mogą nas lekko przerazić, gdyż wiem, że większość z polskich hobbystów stosuje stosunkowo o około 1/3 lub nawet o połowę mniejsze komory biologiczne, aniżeli wynikałoby to z tej tabeli. Dlaczego tak się dzieje, przyznam, że nie wiem. Sam zdecydowałem się w swoim blisko 600 litrowym (brutto) zbiorniku na komin (tam w większości przypadków polscy akwaryści umieszczają bio-sfery) 2-krotnie większy, aniżeli zalecała to profesjonalna firma zajmująca się akwarystyką morską, która wykonywała mój zbiornik. Nie zgodziłem się z ową firmą także w kwestii umieszczenia dwóch pomp w sumpie o wydajności 3 500 litrów na godzinę - moim zdaniem przepływ przez komorę byłby za szybki. Nie wiem jakie byłyby rezultaty, gdybym pozostał przy kominie 15x15 cm i 2 pompach o wydajności 3 500 litrów/h. Na pewno przepływ przez złoże zraszane byłby zdecydowanie większy. Przy aktualnym rozwiązaniu, mój zbiornik wygląda w miarę sympatycznie, korale twarde rosną, woda ma stosunkowo dobre parametry. Jedynym minusem zastosowania filtra zraszanego jest problem z ciągle spadającą alkalicznością, poza tym nie mogę chyba narzekać.

*wszystkie prawa zastrzeżone*

Koniec części I