Jak funguje biologické čištění vody ve filtru?

Každá filtrace je mimo toho, že zachycuje hrubé nečistoty, založena na biologickém čištění vody pomocí bakterií. Přestože je pravděpodobně nikdy neuvidíte, důkazy o jejich činnosti můžete pozorovat ve vašem jezírku každý den. Filtračních bakterií je mnoho druhů a ke svému životu potřebují, mimo kyslíku, také čpavek a dusitany (jako zdroj energie), uhlík (jako potravu) a některé i dusičnany (jejich rozkladem získávají nutný kyslík). Všechny tyto látky dokáží filtrační bakterie využít z vody, protékající filtrem. Podle způsobu jejich života se dělí na aerobní (potřebují k životu kyslík) a anaerobní (mohou žít i bez kyslíku, respektive dokáží jej získat rozkladem látek ve vodě, které jej obsahují). Biologický rozklad škodlivých látek v jezírku probíhá ve třech základních fázích.

1. fáze: Aerobní bakterie jsou nezbytné pro první fázi čištění vody ve filtru, která se nazývá nitrifikací. K této části filtrace se využívají bakterie rodu Nitrosomonas. Aby nitrifikační bakterie mohly efektivně pracovat, je nutné zajistit dobré prokysličení vody, co možná největší plochu filtračních materiálů, kteoru mohou osídlit, stabilní úroveň PH a zdroj potravy.

Prokysličení vody
Spotřeba kyslíku při činnosti aerobních bakterií je poměrně velká. 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.

Filtrační procesy se úplně zastavují při poklesu úrovně kyslíku na 2 mg/l vody. Pravděpodobnost tak nízkého nasycení je však malá, protože by začaly hynout i ryby v jezírku. Mohlo by k němu ale dojít ve velkých filtrech s pomalu proudící vodou, které by bylo nutné provzdušňovat.

Zajištění dostatečné úrovně prokysličení vody ve filtraci se liší podle typu filtru a způsobu, jakým čistí vodu. Bakteriím ve většině kvalitních filtrů stačí k dobrému fungování kyslík, obsažený v protékající vodě. 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. Samozřejmostí je 24 hodinový provoz cirkulace vody. Dodatečné prokysličení vody ve filtrech pomocí kompresoru není na závadu, ale umístění vzduchovacích kamenů ke dnu filtračních komor s sebou nese neustálé víření kalů, které by zde měly sedimentovat. Filtry provzdušňované kompresorem následně hůře zachytávají pevné částice, čemuž lze předejít pouze dokonalým předčištěním vody (např. bubnovým nebo štěrbinovým filtrem), případně vzduchovací kameny umístit jen do poslední filtrační komory.

Plochy filtračních materiálů

Cílem při výběru nejvhodnějších materiálů pro biologickou část filtrace je získat z daného objemu filtrační komory co nejvíce plochy, která bude osídlena bakteriemi. Proto je povrch a vnitřní struktura těchto filtračních médií (nosičů) členitá, s mnoha výstupky a nerovnostmi, navyšujícími celkovou plochu materiálů. Zároveň musí být zachována průchodnost pro vodu, přinášející kyslík a potravu. Tyto speciální materiály (biomolitan) se umisťují do posledních filtračních komor, kde by se již neměly vyskytovat hrubé nečistoty, které zanášením snižují využití všech ploch.

Stabilní úroveň pH

Stabilita pH je zajištěna jen při správné úrovni uhličitanové tvrdosti vody (KH). Její úroveň by měla být mezi 5 až 8 ppm. Uhličitanovou tvrdost vody lze snadno kontrolovat pomocí testovacích proužků (QuickStick 6v1). V  případě naměření nižší úrovně KH než je 5 ppm ji lze opět snadno a dlouhodobě upravit pomocí vhodných přípravků (Teich Stabil). 

Zdroj potravy

Bakterie, kterých se využívá k biologickému čištění vody v jezírku, potřebují jako zdroj energie uhlík. Dostatečné množství uhličitanů ve vodě je zajišťuje správná úroveň uhličitanové tvrdosti vody (KH).  Úroveň KH je tedy důležitá nejen pro stabilitu pH, ale také pro fungování bakterií. V první fázi filtrování vody bakterie využívají čpavek (NH₃), který svou činností rozkládají na dusitany (NO₂). Čpavek je do vody vylučován samotnými rybami, tvoří se také ze zbytků krmiva a exkrementů.

V důsledku činnosti odpovídajícího množství aerobních bakterií ve filtru je čpavek (NH₃) přeměněn na dusitany (NO₂) které jsou ale pro ryby, tak jako čpavek, jedovaté.

2. fáze: Druhá fáze filtrace vody probíhá také pomocí aerobních bakterií a to rodu Nitrobacter a Nitrospira. Na rozdíl od bakterií první fáze, které začnou rozkládat čpavek a množit se ihned po osazení jezírka rybami, rozvoj bakterií druhé fáze probíhá mnohem pomaleji. Tyto bakterie totiž rozkládají dusitany (NO₂), které se ve vodě teprve musí vytvořit jako důsledek činnosti bakterií, rozkládajících čpavek. Bakterie druhé fáze tedy přeměňují dusitany (NO₂) na dusičnany (NO₃). Dusičnany již nejsou pro ryby jedovaté, avšak jejich zvýšená koncentrace zvláště u mladých ryb způsobuje potíže s růstem, zabarvením a množením. Je rozhodně žádoucí držet obsah dusičnanů v jezírku na co nejnižší úrovni (do 50 mg/l). Mimo to, že způsobují problémy rybám, slouží totiž jako potrava pro všechny druhy řas. 

Vysoká uroveň NO₂ ve vodě ovlivňuje ryby tak, že se NO₂ uváže v krvi ryb na hemoglobin, který rozáší kyslík po celém těle. Při tomto procesu vzniká tzv. methemoglobin, který však neumožňuje transport kyslíku po těle. Takže vysokou úrovní NO2 způsobený nedostastek O₂ v těle může vést až k úhynu ryb.  

3. fáze: Při třetí fázi filtrace vody dochází k přeměně dusičnanů v neškodný, volný dusík (N₂), který jako plyn odchází při filtračním procesu do atmosféry. Využívají se k tomu bakterie,  které  dokážou při nedostatku kyslíku ve vodě využít kyslík, který tvoří součást různých látek, včetně dusičnanů. Takové bakterie (říkáme jim fakultativní) patří mezi anaerobní. Pro filtraci je důležité, že bakterie rodu Pseudomonas, Rhodobacter a jiné, dokážou využít kyslík z dusičnanů (NO₃) a Fosfátů (PO₄) a to tak, že odebráním tří molekul kyslíku z (NO₃) nebo čtyř molekul kyslíku z (PO₄), rozloží tyto látky na neškodné prvky. Zabezpečují tedy nejen rozklad dusičnanů, ale redukují i fosfáty, které se do vody dostávají spolu s krmivem a z rybích exkrementů. Fosfáty slouží jako potrava pro rostliny a řasy a jejich nadbytek je nežádoucí. Proces při kterém se dusičnany ve filtraci mění na volný dusík se nazývá denitrifikací.

Při použití správné filtrační techniky můžeme dosáhnout velmi kvalitního nitrifikačního procesu (rozkladu čpavku a dusitanů). Problémem zůstává proces denitrifikace (rokladu dusičnanů), pro který by bylo nejvýhodnější použít velmi hustě a jemně pórovitý filtrační materiál, který je uložený ve vodě s velmi nízkým nebo žádným obsahem kyslíku. U těchto materiálů (např. Zeolit, Aquarock, Ogata cristal Bio) je však nutné udržovat jejich poréznost. Nezanesené musí zůstat velmi drobné mikropóry, uvnitř kterých žijí denitrifikační bakterie, v prostředí s minimem kyslíku. Tyto bakterie jsou zásobovány dusičnany vznikajícími jako produkt nitrifikačních bakterií, žijících na povrchu těchto pórovitých materiálů. Pro proces denitrifikace se využívají poslední komory filtračních zařízení, kde předpokládáme relativně čistou vodu s malým obsahem kyslíku. Dosáhnout v posledních komorách čisté vody bez drobných částeček, které by nezanášely jemně porézní filtrační média, je však velmi těžké. Vše o dusičnanech a možnostech jejich redukování se můžete dočíst v článku ,,Dusičnany a jejich redukce v zahradním jezírku."

 
Co tedy můžeme udělat pro správně fungující prostředí ve filtraci?

• nepodcenit volbu odpovídající filtrace a výkonu čerpadla. Obě tyto základní části jezírkové techniky se přímo váží na objem jezírka.
• co nejdokonaleji předčistit vodu v komorách před biologickou částí filtrace - bubnový filtr, předfiltr, kartáče, vortex
• používat správné filtrační materiály podle pořadí komor při průtoku vody filtrem - kartáče, biokuličky, molitan, japonská rohož
• filtrační bakterie doplňovat vždy po jarním rozběhu cirkulace vody a po každém nestandardním zásahu do chodu jezírka
• nepodceňovat pravidelné čištění filtrace. Biologické čištění může naplno fungovat, pouze pokud jsou materiály a filtrační komory pravidelně zbavovány usazenin a nečistot
• k čištění filtru nepoužívat chlórovanou ani tlakovou vodu. Dokonalé vymývání, případně chlór ve vodě, omezují množství bakterií
• pravidelně kontrolovat kvalitu filtračního procesu testováním parametrů vody v jezírku - sledovat zejména úroveň dusitnů (NO2), dusičnanů (NO3) a čpaku (NH3) - testovací papírky QuickStick 6v1

Důležité pojmy

Datum poslední revize a doplnění: