De vertaling van dit artikel is nog niet begonnen. Er zijn nog openstaande taken zoals het omzetten van eenheden of het maken van tabellen.
Vertaald in het nederlands door Joost Abrahams

8.6.5. Wervelbed bioloog

Foto van auteur

Auteur : David Bogert

Gepubliceerd :

Tijd om te lezen :
13 minuten
Difficulty : Level 7

Excerpt :

The optimum aquarium filter is a fluidized bed sump.
Deze opvangfilters gebruiken polyethyleen media met een hoog oppervlak (K1 micro, K1, Hel-X, etc.) in een gefluïdiseerd bewegend bed.

Deze beweging wordt goed geïllustreerd door deze opvangbak:

Werking van gefluïdiseerd bed
Werking van gefluïdiseerd bed

Let op de zeer belangrijke cirkelvormige beweging van het K1-medium in de bioloog. Het is belangrijk om op het volgende te letten.

Vele miljoenen dollars aan onderzoek op het gebied van aquacultuur hebben aangetoond dat gefluïdiseerde K1-bedden het beste type filter zijn met een factor van 50% tot 1800% op basis van kubieke inch per kubieke inch.

Als je naar de bovenste regel hieronder kijkt, zie je dat gefluïdiseerd K1 540/340 of 59% beter is dan stationair 30 ppi schuim en 540/30 of 1800% beter dan keramische ballen.

Biomedia"Effectief" oppervlakte ft²/ft³"Effectief" oppervlakte m²/m³ft³ om 5ft² te krijgenm³ om 0,46m² te krijgenft³ om 100ft² te krijgenm³ om 9,29m² te krijgen
Bewegend K1-media (60% lading in bioloog)5401782160.453209.06
30 PPI-schuim in potfilter of bioloog3401122250.7150014.16
30 PPI schuim powerhead aangedreven3401122250.7150014.16
30 PPI schuim luchtaangedreven30099029580
Kunststof pannenspons28092431620
Statische K1 media26085833660
20 PPI-schuim in potfilter of bioloog26085833660
20 PPI schuim powerhead aangedreven26085833660
20 PPI schuim luchtaangedreven23075938751
Ondergrindfilter aangedreven door powerhead140462621240
Aquariumgrind in potfilter of bioloog140462621240
Luchtaangedreven ondergrindfilter120396721440
Blauwe Matala-pads120396721440
1/8 inch tuin puimsteen of perliet100330861720
Bio-ballen100330861720
Alfagrog802641082160
1/2 inch lavasteen601981442880
Seachem-matrix601981442880
Biohome Ultimate401322164320
Keramische ringen401322164320
Keramische ballen30992888.165760163.11
Geëxpandeerde kleikorrels30992885760
Kubieke inches om 5ft² = (5/EA)x1.728 100ft²=(100/EAx1.728) te krijgen

Ontwerp van een wervelbed bioloog

Het beste ontwerp voor een wervelbed bioloog is:

Deze onderdelen zijn onder andere:

1 Verwarming
2 inlaat en 3 grote sokken voor mechanische filters (optioneel)
3-5 lichtverspreidende "eierkrat" panelen (of geboorde acrylpanelen)
4 gefluïdiseerd bed met 60% K1-media en meerdere luchtdiffusors
6 pomp en afvoer

Merk op dat het belangrijk is dat alle secties in de sump worden gescheiden door wanden die poreus zijn (d.w.z. lichtverspreiders of geboorde acrylpanelen). Dit zorgt ervoor dat verdamping geen droge pomp achterlaat die kan doorbranden.

Dit ontwerp is het beste ontwerp voor een aquariumfilter dat je maar kunt hebben. Als K1 wervelbed heeft onderzoek aangetoond dat het gewoon het meest efficiënte filter is dat er bestaat. Het ontwerp maximaliseert zowel het watervolume in de opvangbak als het mediavolume in de opvangbak. Het is eenvoudig en snel te onderhouden. Het maximaliseert de bescherming tegen het drooglopen van de pomp door verdamping. Het is een heel eenvoudig ontwerp.

Neocaridina davidi Garnalen
Neocaridina davidi Garnalen

Luchtstenen vervangen door wavemakers

Een weinig besproken onderwerp bij filtratie is het geluidsniveau. Wervelbedden hebben veel beluchting en luchtbellen nodig om effectief te zijn. Deze hoeveelheid bellen kan lawaaierig zijn, ZEER lawaaierig. En grote luchtpompen kunnen ook veel lawaai maken. Als lawaai een probleem is, gebruik dan wavemakers voor de beweging van het wervelbed.

Zes 2,5 watt wavemakers kosten ongeveer $40 (minder dan een grote luchtpomp en een aantal luchtstenen van hoge kwaliteit). Drie wavemakers gericht op de bodem van een carter en drie gericht op het oppervlak van net onder het oppervlak aan de andere kant van het cartercompartiment zijn ideaal. Deze opstelling zorgt voor een uitstekende circulaire stroming, goede beluchting en een laag geluidsniveau.

Protomelas taeniolatius Rode Keizerin
Protomelas taeniolatius - Rode keizerin

Met het wervelbed van de wavemaker is het erg belangrijk om grote hoeveelheden "choppy waves" te creëren op het wateroppervlak van de sump. Deze "choppy waves" beluchten net zo goed als luchtstenen. Een zuurstofverzadiging van minstens 80% geeft nuttige bacteriën de beste omgeving om hun werk te doen.

Lichtverspreiders (wit "eierkrat" plastic) zijn een veel voorkomend element in veel schachten. Maar het lichtverspreidende plastic is de laatste tijd erg dun en zwak geworden. Dus voor het bouwen van een gefluïdiseerde sump kun je beter acrylpanelen gebruiken met veel gaten erin geboord. Dat is veel sterker dan de lichtverstrooiers en de K1 kan er niet doorheen als de geboorde gaten kleiner zijn dan de diameter van de K1.

Het is belangrijk om ten minste twee grote sokken te gebruiken voor het voorfilter als je sokken gebruikt. Sokken kunnen snel verstopt raken bij een zwaar gevuld aquarium. Polyester matten hebben de voorkeur boven sokken, omdat ze niet zo snel verstopt raken en niet het constante onderhoud van sokken vereisen. Ik gebruik GEEN mechanische filtratie in mijn K1 wervelbedschalen.

Albino Sunshine Pauw
Albino Sunshine Pauw

Merk op dat een wervelbed goed werkt als het sokkencompartiment en de sokken worden verwijderd en er slechts twee compartimenten zijn. Door de agitatie van het wervelbed worden grote voedsel- en uitwerpseldeeltjes snel afgebroken en verteerd door het K1-medium, waardoor er weinig sokken nodig zijn. Al mijn opvangbakken hebben slechts twee compartimenten en geen mechanische filtratie, omdat ik allemaal zwaar gevulde bakken heb.

Het nadeel van het ontbreken van mechanische filtratie is dat je ongeveer 20% tot 30% meer water moet verversen om het nitraat op het gekozen niveau te houden. Dit komt doordat 70% tot 80% van de proteïnestikstof die als voedsel het aquarium binnenkomt, eindigt als ammoniak die via de kieuwen van de vissen wordt uitgescheiden. Slechts 20% tot 30% van de stikstof komt terecht in uitwerpselen en niet-opgegeten voedsel dat door mechanische filtratie kan worden verwijderd.

Sump aquariumfilter
Sump aquariumfilter

De mechanica van wervelbedden in aquariumputten

Een wervelbedfilter is eenvoudigweg een container gevuld met water waarvan ongeveer 60% van het watervolume gevuld is met wat "K1" filtermedia wordt genoemd. Dit K1 filtermedium komt oorspronkelijk uit Kaldnes in Europa, vandaar de naam. Maar op internet zijn veel kopieën en goedkope Chinese "knock offs" te vinden.

K1 Kaldnes Media
K1 Kaldnes Media

Beweging van het wervelbedmedium wordt meestal bewerkstelligd door luchtbellen. Een typische wervelbedfilter, of beter gezegd een gemengd bed bioreactor, een bewegend bed biofilm reactor of een MBBR, is schematisch weergegeven:

Aquarium Wervelbed Schema

Er staan verschillende doe-het-zelf versies op YouTube. Probeer Joey (de koning van de doe-het-zelf aquaria). Hij heeft een geweldig boek over doe-het-zelf aquaria dat slechts $25 kost voor de elektronische pdf-versie. Er staat een wervelbedontwerp in.

Als je geen doe-het-zelf carter voor een wervelbed wilt maken, ben je behoorlijk beperkt. Er zijn een paar erg dure, maar erg goede "reactors" van Bashsea die hun werk goed doen.

Joey heeft een aantal "doe-het-zelf flessenfilters", zowel met wervelbed als met gewone media. Vermijd dit doe-het-zelf-flesontwerp in al zijn variaties. Het debiet door de fles is te laag om een effectief filter te zijn. Een luchtbediend filter heeft een liftbuis nodig om het water door het filter te bewegen.

Vermijd het kleine Ziss Bubble Bio Moving Bed Filter, net als de DIY flessenfilters heeft dit filter geen stroming waardoor het weinig effect heeft in het aquarium.

Panda Apistogramma
Panda Apistogramma

Je kunt ook een van de vele commerciële statische putten kopen en deze vrij eenvoudig ombouwen tot wervelbedputten.

Vrijwel alle wervelbedontwerpen gebruiken beluchting om het medium te verplaatsen. Het is belangrijk om de luchtstenen zo te plaatsen dat de media op een cirkelvormige manier bewegen, omhoog met de bellen, over de bovenkant van het filter, langs de andere kant van het filter en over de bodem.

De beluchting zorgt voor de zuurstof die de nuttige bacteriën nodig hebben om optimaal te kunnen werken en het ontwerp heeft geen dode hoeken waar de biofiltratie vertraagt door zuurstofgebrek.

Hoe het Aquarium Gefluïdiseerd Bed werkt

De sleutel tot dit filter is de binnenkant van het K1-medium. Binnenin het filter ontstaat na verloop van tijd een dunne, filmachtige bruine "smurrie". Deze bruine "smurrie" bestaat uit verschillende soorten nuttige bacteriën in een biofloc.

K1 media in gebruik in aquarium
K1 media in gebruik in aquarium

Door de snelle beweging van de media krijgt de bruine "smurrie" de ideale snelle stroomsnelheid die nodig is voor optimale biofiltratie. De beweging verwijdert ook overtollige bruine "smurrie" en voorkomt verstopping van de media. Dit ontwerp is dus "zelfreinigend".

Het beste medium voor een wervelbed voor een thuisaquariaan is het plastic K1-medium in al zijn vele variaties. Dit medium moet in grote hoeveelheden worden gekocht omdat het belachelijk duur is in kleine hoeveelheden. Dit medium wordt meestal geladen om 60% van het volume van het water in het filterbed te vullen.

Er zijn verschillende andere producten dan het K1-type medium op de markt voor wervelbedden. Ze werken allemaal niet goed in een thuis wervelbedfilter. Gebruik alleen K1-media of vergelijkbare ontwerpen van wit polyethyleenplastic.

Pseudotropheus perspicax rood topje Ndumbi
Pseudotropheus perspicax - Rode top Ndumbi

Poret®aqua Media zijn blokjes urethaanschuim die op de markt worden gebracht als wervelbedmedium. Poret®aqua Media is GEEN goed medium voor wervelbedden. Ten eerste is er geen stroming door het medium, waardoor het erg slecht is. Dan is er het probleem dat de kunststof waaruit het medium bestaat, namelijk urethaan, zwaarder is dan water. Dus zodra de bellen in het schuim verdwijnen (zoals na een paar weken) zinkt het schuimmedium en circuleert het niet meer.

Er is een soort medium uit Duitsland dat de "Mutag Biochip" heet, een schijf van polyethyleenschuim. Het werkt ongeveer net zo goed als K1 in een wervelbed, maar het is wat moeilijk om het in beweging te houden zonder dat het zich opstapelt en de biofiltratie stopt. Het kan heel goed worden gemaakt voor commercieel gebruik met constante technische ondersteuning. Wij denken niet dat het goed is voor een wervelbed in een aquarium. Merk op dat het niet kan werken in een statisch bed vanwege de neiging van de schijven om op elkaar te stapelen, zoals de chips in een doos Pringles.

Protomelas taeniolatius OB Rode Keizerin
Protomelas taeniolatius OB - Rode keizerin

Mythes over wervelbedden

Er bestaan veel mythes over wervelbedfilters. De belangrijkste mythe is dat "oude bacteriën" van het medium worden verwijderd zodat robuuste "jonge bacteriën" kunnen groeien. Bacteriën planten zich voort door binaire splijting, één bacterie splitst zich in twee bacteriën. Er bestaan dus geen "oude" bacteriën.

Wat er wel gebeurt, is dat het midden van het K1-medium gevuld raakt met een pluizige, zachte biofloc die bruin van kleur is. De waterstroom door deze biofloc is perfect voor nuttige bacteriën. Net als de zuurstoftoevoer door de luchtbellen of de oppervlakte-agitatie. En het hele apparaat kan door zijn ontwerp niet dichtslibben en de stroming stoppen. Als de biofloc te ver in de stroming van de K1 komt en de gaten begint af te sluiten, wordt de overtollige biofloc weggeslagen en raken de gaten niet verstopt. Zo ontstaat de geweldige filtratie van een wervelbed carter.

foto van een aquariumvis Maylandia estherae Red Zebra
Maylandia estherae - Rode zebra

Een andere mythe is dat het wervelbed K1 media een aantal weken ondergedompeld moet zijn voordat het een biofilm kan vormen die het verzwaart en laat circuleren in de sump. In werkelijkheid zitten er kleine belletjes in het K1-medium wanneer het voor het eerst in de sump wordt geplaatst. Door deze belletjes blijft de K1 drijven en weigert het te circuleren in de sump. Na twee tot vijf weken lossen de belletjes op en begint de K1 te circuleren.

Een andere mythe is dat wervelbedden veel langer nodig hebben om te werken dan standaard media zoals vaste keramische media. Testen toonden aan dat de gefluïdiseerde K1 net zo snel cycli als alle andere media.

FilterGemiddeld15 dagen30 dagen45 dagen60 dagen75 dagen90 dagen
2,5 cm grind0,50.250,50.50,2510,5
Cartridge HOB3,8142484
Sponsfilter84481688
Bottem flow HOB184832163216
Potfilter328816326464
Ondergrindfilter3316816643264
Statische bioloog8183264128128128
Wervelbed bioloog131166412864256256
Milliliter verdund Ammoniakoplossing geoxideerd

Onderzoek naar wervelbedden

Zoals we hierboven al zeiden.

Vele miljoenen dollars onderzoek op het gebied van aquacultuur hebben aangetoond dat K1 wervelbedden het beste type filter zijn met een factor van 50% tot 1800% op basis van kubieke inch per kubieke inch.

Velen zullen deze bewering in twijfel trekken. Daarom hebben we een heel saai onderzoek samengesteld over wat de wetenschap hierover zegt. Als je net zo'n OCD-nerd bent als de auteur, lees dan verder:

Ter ondersteuning van deze bewering volgen hier vier referenties over ammoniakoxidatie door het type filter.

Aquarium marinefilter efficiëntietabel
Aquarium marinefilter efficiëntietabel

Het verschil hiertussen weerspiegelt het verschil in efficiëntie voor een wervelbedfilter ten opzichte van een statisch ondergedompeld bedfilter. Een wervelbedfilter is slechts twee tot drie keer efficiënter dan een ondergedompeld filter met statische media. Dit komt door de snelle snelheid waarmee het water door het midden van het wervelbed filter circuleert en het grote effectieve oppervlak van de K1.

Rivierkreeft Abrikoos Cherax holthiisi var Abrikoos
Rivierkreeft Abrikoos Cherax holthiisi var Abrikoos

"Production in Intensive and Recycle Systems", Muir et. al., 2000 is een nuttig naslagwerk. Hierin worden de mogelijkheden van de verschillende filtermediasystemen vergeleken.

Aquarium Filter Tabel

Dit komt heel goed overeen met de eerste vier referenties.

Axotyl
Axotyl

Een andere soortgelijke verwijzing is:

Uitgedrukt als volumetrisch verwijderingspercentage voor totaal ammoniak-N (TAN) hadden de MB-filters een significant hoger verwijderingspercentage (231 ± 17 g N-1 m-3 d-1) vergeleken met de FB-filters (92 ± 2 g N-1 m-3 d-1).

"Nitrificatie in bewegend bed en vast bed biofilters die effluentwater behandelen van een groot commercieel RAS voor regenboogforel in de open lucht", Suhr, 2010:

Suhr heeft vier filterputten met identieke capaciteit opgezet. Twee met bewegend bed (MB) en twee met vast bed (FB) media. De bewegende bedden hadden 2,5 keer de filtratiecapaciteit van de vaste bedden, wat de gegevens van de vorige vijf referenties bevestigt. Dit maakt zes referenties die de superieure capaciteiten van een wervelbedfilter bevestigen.

Deze beoordeling van wervelbedden (voor een viskweker zijn dit "Mixed Bed Bioreactors", "Moving Bed Biofilm Reactors" of MBBR's) wordt bevestigd door het zeer recente boek:

Het laatste filter dat we bespreken is de gemengd bed bioreactor (MBBR), het meest gebruikte biofilter voor grootschalig RAS. De MBBR wordt door de meeste RAS-ontwerpers en -beheerders gebruikt vanwege zijn efficiëntie, betrouwbaarheid, voorspelbaarheid en lage kosten.

"Recirculerende aquacultuursystemen: A Guide to Farm Design and Operations", Davison, 2018:

Het meeste onderzoek naar gefluïdiseerde biologen in de aquacultuur is in de afgelopen twintig jaar gedaan, dus je moet relatief recente referenties gebruiken.

foto van een aquariumvis Otopharynx Tetrastigma
Otofarynx Tetrastigma

Merk op dat een vast bed filter met 30 ppi schuim erin ongeveer 63% zo goed is als een gefluïdiseerd K1 bed. De K1 is 60% geladen op 900 vierkante voet per kubieke voet terwijl het schuim 100% geladen is op 340 vierkante voet per kubieke voet. 60% van 900 is 540 vierkante voet per kubieke voet filter. 340/540= 0.63.

Het schuim heeft meestal periodiek onderhoud en gedeeltelijke reiniging nodig, terwijl de gefluïdiseerde K1 nooit onderhoud nodig heeft. Daarom zijn MBBR's zo populair in de aquacultuur.

Merk op dat er sommige filtratiesystemen zijn die, als ze perfect zijn ingesteld en goed worden onderhouden, de K1 wervelbedden overtreffen. Zandfilters, beadfilters en wervelzandfilters presteren allemaal twee tot drie keer beter dan K1 wervelbedden. Maar deze systemen zijn alleen geschikt voor openbare aquaria waar meerdere mensen op de onderhoudsafdeling zitten die al hun tijd besteden aan het onderhouden van de dure systemen. Deze systemen zijn niet geschikt voor hobbyisten thuis.

Bioloog in meer detail

Klik op deze links voor meer informatie over andere soorten biologen:

8.6.1 Bioloog in meer detail

8.6.2. Statische biologische filters

8.6.3. Druppel filters

8.6.4. Nat-droog filters

8.6.6. Doe-het-zelf bioloog

8.6.7. Spons bioloog

Merk op dat veel beginners zich zorgen maken over hoe ze het water naar een bioloog moeten laten stromen. Het gebruikelijke refrein is "mijn aquarium is niet geboord, hoe komt het water in de bioloog?" Klik op deze link om wat ideeën op te doen:

14.7. Overloop apparaten