Ako funguje biologické čistenie vody vo filtri?

Každá filtrácia je mimo toho, že zachytáva hrubé nečistoty, založená na biologickom čistení vody pomocou baktérií. Hoci ich pravdepodobne nikdy neuvidíte, dôkazy o ich činnosti môžete pozorovať vo vašom jazierku každý deň. Filtračných baktérií je veľa druhov a ku svojmu životu potrebujú, mimo kyslíka, tiež čpavok a dusitany (ako zdroj energie), uhlík (ako potravu) a niektoré aj dusičnany (ich rozkladom získavajú potrebný kyslík). Všetky tieto látky dokážu filtračné baktérie využiť z vody, pretekajúcej filtrom. Podľa spôsobu ich života sa delia na aeróbne (potrebujú k životu kyslík) a anaeróbne (môžu žiť aj bez kyslíka, respektíve dokážu ho získať rozkladom látok vo vode, ktoré ho obsahujú). Biologický rozklad škodlivých látok v jazierku prebieha v troch základných fázach.

1. fáza: Aeróbne baktérie sú nevyhnutné pre prvú fázu čistenia vody vo filtri, ktorá sa nazýva nitrifikáciou. K tejto časti filtrácie sa využívajú baktérie rodu Nitrosomonas. Aby nitrifikačné baktérie mohli efektívne pracovať, je nutné zaistiť dobré prekysličenie vody, čo možno najväčšú celkovú plochu filtračných materiálov, ktorú môžu osídľovať, stabilnú úroveň PH a zdroj potravy.

Prekysličenie vody

Spotreba kyslíka pri činnosti aeróbnych baktérií je pomerne veľká. Bakterie potřebují k přeměně čpavku na NO₂ nejen kyslík a uhlík (uhličitany), ale i minerály a stopové prvky. Bez nich nemohou pracovat. Velmi hrubý poměr těchto základních ingrediencí k přeměně jednoho dílu čpavku je 7 dílů kyslíku spolu s různými formami uhličitanů, minerálů a stopových prvků. Z toho vyplývá, že aby mohl filtr fungovat na 100%, musí toto vše být obsaženo v dostatečné míře v jezírkové vodě. V přírodě si bakterie vše potřebné bez problémů obstarají, ale v jezírku je kvalita a složení vody téměř zcela odkázaná na nucenou cirkulaci vody přes filtraci.

Filtračné procesy sa úplne zastavujú pri poklese úrovne kyslíka na 2 mg / l vody. Pravdepodobnosť tak nízkeho nasýtenia je však malá, pretože by začali hynúť aj ryby v jazierku. Mohlo by k nemu ale dôjsť vo veľkých filtroch s pomaly prúdiacou vodou, ktoré by bolo nutné prevzdušňovať.

Zabezpečenia dostatočnej úrovne prekysličenia vody vo filtrácii sa líšia podľa typu filtra a spôsobu, akým čistí vodu. Baktériám vo väčšine kvalitných filtrov stačí na dobré fungovanie kyslík, obsiahnutý v pretekajúcej vode. Má-li být biologické čištění vody dostatečné pro daný objem jezírka, musí čerpadlo, které zajišťuje přísun kyslíku a dalších látek pro filtrační bakterie, přečerpat celý objem jezírka přes filtraci 1 x za 2 hod minimálně, 1 x za hodinu optimálně (toto pravidlo o výkonu čerpadla platí zároveň i z mnoha jiných důvodů). Zvolenému výkonu čerpadla pro dané jezírko pak samozřejmě musí odpovídat i max. možná průtoková kapacita filtru k danému jezírku. Samozrejmosťou je 24 hodinová prevádzka cirkulácie vody. Dodatočné prekysličenie vody vo filtroch pomocou kompresora nie je na škodu, ale umiestnenie vzduchovacích kameňov ku dnu filtračných komôr so sebou nesie neustále vírenie kalov, ktoré by tu mali sedimentovať. Filtre prevzdušňované kompresorom následne horšie zachytávajú pevné častice, čomu sa dá predísť iba dokonalým predčistením vody (napr. bubnovým, alebo štrbinovým filtrom), prípadne vzduchovacie kamene umiestniť len do poslednej filtračnej komory.

Plochy filtračných materiálov

Cieľom pri výbere najvhodnejších materiálov pre biologickú časť filtrácie je získať z daného objemu filtračnej komory čo najviac plochy, ktorá bude osídlená baktériami. Preto je povrch a vnútorná štruktúra týchto filtračných médií (nosičov) členitá, s mnohými výstupkami a nerovnosťami, zvyšujúcimi celkovú plochu materiálov. Zároveň musí byť zachovaná priechodnosť pre vodu, prinášajúcu kyslík a potravu. Tieto špeciálne materiály (biomolitan) sa umiestňujú do posledných filtračných komôr, kde by sa už nemali vyskytovať hrubé nečistoty, ktoré zanášaním znižujú využitie všetkých plôch.

Stabilná úroveň pH

Stabilita pH je zaistená len pri správnej úrovni uhličitanovej tvrdosti vody (KH). Jej úroveň by mala byť medzi 5 až 8 ppm. Uhličitanovú tvrdosť vody možno ľahko kontrolovať pomocou testovacích prúžkov (QuickStick 6v1). V prípade nameraní nižšej úrovne KH ako je 5 ppm ju možno opäť ľahko a dlhodobo upraviť pomocou vhodných prípravkov (Teich Stabil). 

Zdroj potravy

Baktérie, ktoré sa využívajú na biologické čistenie vody v jazierku, potrebujú ako zdroj energie uhlík. Dostatočné množstvo uhličitanov vo vode zaisťuje správnu úroveň uhličitanovej tvrdosti vody (KH). Úroveň KH je teda dôležitá nielen pre stabilitu pH, ale aj pre fungovanie baktérií. V prvej fáze filtrovania vody baktérie využívajú čpavok (NH3), ktorý svojou činnosťou rozkladajú na dusitany (NO2). Čpavok je do vody vylučovaný samotnými rybami, tvorí sa tiež zo zvyškov krmiva a exkrementov.

V dôsledku činnosti zodpovedajúceho množstva aeróbnych baktérií vo filtri je čpavok (NH3) premenený na dusitany (NO2), ktoré sú ale pre ryby, tak ako čpavok, jedovaté.

2. fáza: Druhá fáza filtrácie vody prebieha aj pomocou aeróbnych baktérií a to rodu Nitrobacter a Nitrospira. Na rozdiel od baktérií prvej fázy, ktoré začnú rozkladať čpavok a množiť sa ihneď po osídlení jazierka rybami, rozvoj baktérií druhej fázy prebieha oveľa pomalšie. Tieto baktérie totiž rozkladajú dusitany (NO2), ktoré sa vo vode ešte len musia vytvoriť ako dôsledok činnosti baktérií, rozkladajúcich čpavok. Baktérie druhej fázy teda premieňajú dusitany (NO2) na dusičnany (NO3). Dusičnany už nie sú pre ryby jedovaté, avšak ich zvýšená koncentrácia najme u mladých ryb spôsobuje ťažkosti s rastom, zafarbením a množením. Je žiadúce držať obsah dusičnanov v jazierku na čo najnižšej úrovni (do 50 mg/l). Mimo to, že spôsobujú problémy rybám, slúžia tiež ako potrava pre všetky druhy rias.

3. fáza: Pri tretej fáze filtrácie vody dochádza k premene dusičnanov na neškodný, voľný dusík (N₂), ktorý ako plyn odchádza pri filtračnom procese do atmosféry. Využívajú sa k tomu baktérie, ktoré dokážu pri nedostatku kyslíka vo vode využiť kyslík, ktorý tvorí súčasť rôznych látok, vrátane dusičnanov. Takéto baktérie (hovorí sa im fakultativné) patria medzi anaeróbne. Pre filtráciu je dôležité, že baktérie rodu Pseudomonas, Rhodobacter a iné, dokážu využiť kyslík z dusičnanov (NO3) a fosfátu (PO4) a to tak, že odobratím troch molekúl kyslíka z (NO3), alebo štyroch molekúl kyslíka z (PO4), rozložia tieto látky na neškodné prvky. Zabezpečujú teda nielen rozklad dusičnanov, ale redukujú aj fosfáty, ktoré sa do vody dostávajú spolu s krmivom a z rybích exkrementov. Fosfáty slúžia ako potrava pre rastliny a riasy a ich nadbytok je nežiadúci. Proces pri ktorom sa dusičnany vo filtrácii menia na voľný dusík sa nazýva denitrifikáciou.

Pri použití správnej filtračné techniky môžeme dosiahnuť veľmi kvalitného nitrifikačného procesu (rozkladu čpavku a dusitanov). Problémom ostáva proces denitrifikácie (rozkladu dusičnanov), pre ktorý by bolo najvýhodnejšie použiť veľmi husto a jemne pórovitý filtračný materiál, ktorý je uložený vo vode s veľmi nízkym, alebo žiadnym obsahom kyslíka. U týchto materiálov (napr. Zeolit, Aquarock, Ogata cristal Bio) je však nutné udržiavať ich poréznosť. Nezanesené musia zostať veľmi drobné mikropóry, vnútri ktorých žijú denitrifikáčné baktérie, v prostredí s minimom kyslíka. Tieto baktérie sú zásobované dusičnanmi vznikajúcimi ako produkt nitrifikačných baktérií, žijúcich na povrchu týchto pórovitých materiálov. Pre proces denitrifikácie sa využívajú posledné komory filtračných zariadení, kde predpokladáme relatívne čistú vodu s malým obsahom kyslíka. Dosiahnuť v posledných komorách čistej vody bez drobných čiastočiek, ktoré by nezanášali jemné porézne filtračné médiá, je však veľmi ťažké. Všetko o dusičnanoch a možnostiach ich redukovania sa môžete dočítať v článku ,,Dusičnany a ich redukcia v záhradnom jazierku."
 
Čo teda môžeme urobiť pre správne fungujúce prostredie vo filtrácii?

• nepodceniť voľbu zodpovedajúcej filtrácie a čerpadlá. Obe tyto základní čiasti jazierkovej techniky priamo súvisia s objemom jazierka
• čo najdokonalejšie předčistit vodu v komorách pred biologickou časťou filtrácie - bubnový filter, predfilter, kefy, vortex
• používať správne filtračné materiály podľa poradia komôr pri prietoku vody filtrom - kefy, bioguličky, molitán, japonská rohož
• filtrační bakterie doplňovat vždy po jarním rozběhu cirkulace vody a po každém nestandardním zásahu do chodu jezírka
• nepodceňovať pravidelné čistenie filtrácie. Biologické čistenie môže naplno fungovať iba ak sú materiály a filtračné komory pravidelne zbavované usadenín a nečistôt
• na čistenie filtra nepoužívať chlórovanú ani tlakovú vodu. Dokonalé vymývanie, prípadne chlór vo vode, obmedzujú množstvo baktérií
• pravidelne kontrolovať kvalitu filtračního procesu testováním parametrů vody v jezírku - sledovat zejména úroveň dusitnů (NO2), dusičnanů (NO3) a čpaku (NH3) - 
• testovací papírky QuickStick 6v1

Dôležité pojmy

Dátum poslednej revízie a doplnenie: