Testen van aquariumfiltermedia op hun effect op de helderheid van het water
Samenvatting
De helderheid van het water werd gemeten voor tien aquaria van 150 liter met verschillende filtermedia in potfilters en een zware belasting aan voedsel. Er werden vier tests uitgevoerd met in totaal ongeveer dertig aquarium- en potfilters gedurende ongeveer drie maanden per test.
De tweede test gebruikte de helft van de media die bij de eerste test werd gebruikt. De derde test gebruikte twee keer zoveel media als de eerste test. Een vierde test gebruikte echte visjes in vijf aquaria met vijf verschillende media.
In de eerste test produceerden vier van de tien media kristalhelder water. In de tweede test (de helft van de media) leverde slechts één medium, het schuim, kristalhelder water op. Alle andere media leverden in beide tests troebel water op. In de derde test (twee keer zoveel media) werden alleen de vijf slecht presterende media getest en GEEN ENKELE daarvan leverde kristalhelder water op. De vierde test bevestigde eenvoudigweg dat de aanwezigheid van vissen geen invloed had op de uitkomst van de tests.
Deze tests bevestigden grotendeels dat kristalhelder water ongeveer twintig keer zoveel effectief filteroppervlak vereist als ammoniakoxidatie. Deze ‘regel’ werd bevestigd in de wetenschappelijke literatuur.
Zoals gebruikelijk op dit hiërarchische niveau is deze langdurige discussie alleen voor echte nerds, zoals de auteur.
Test
Er werden aquaria van 150 liter (vijf aquaria van 150 liter die twee keer werden opgesteld) geplaatst met Sunsun HW 304 B-filterpatronen (~0,014 m³ filtermedium, 370 GPH). Vervolgens werden verschillende media in het filter geplaatst. Dit was het enige medium in het filter. Elk van de aquaria werd goed belucht door een wavemaker die op het oppervlak was gericht om een groot gebied met “woelige golven” te produceren.
Aan het begin van elke test werd bruine smurrie uit een bestaand aquarium en natriumfosfaat toegevoegd. De aquaria werden vervolgens gecirculeerd met twee gram per dag commercieel droog vlokkenvisvoer en zonder vissen. Dit is een hoge belasting die gegarandeerd infusoria en veel troebel water produceert. Verschillende keren proefdraaien met bestaande media in filters toonden aan dat deze belasting gegarandeerd binnen enkele dagen zeer troebel water produceert. De tests duurden elk negentig dagen. De pH werd boven 7,4 gehouden door bakpoeder toe te voegen wanneer de pH daalde.
Uit tests van het ammoniakgehalte bleek dat alle aquaria en alle filtermedia binnen twee weken succesvol waren ingedraaid. Ze oxideerden allemaal het ammoniak dat door het rottende voedsel werd geproduceerd binnen 24 uur (d.w.z. er was minder dan 0,25 ammoniak en nitriet in alle aquaria).
Een onpartijdige waarnemer die niet wist wat er in de filters zat, werd gevraagd om een zelfgemaakte, afgedrukte oogkaart te lezen door de lengte van de waterkolom op de tanks van veertig gallon. Er waren tien lijnen op de oogkaart, gaande van groot naar klein. De waarnemer kon regels tot zo ver lezen:
- Zonder voedseltoevoegingen, alleen aquariums en nieuw schoon water, kon de waarnemer de achtste regel naar beneden (de derde kleinste letter) op alle vier de aquariums lezen. Dit zou overeenkomen met kristalhelder water.
- Dit zijn de cijfers voor de media over een periode van 90 dagen. Acht staat voor kristalhelder water. Zes staat voor ‘dof’ water. Vier staat voor ‘troebel’ water.
| Filtermedia | 45 dagen | 60 dagen | 75 dagen | 90 dagen |
|---|---|---|---|---|
| 30 ppi schuim | 8 | 7 | 6 | 8 |
| K1 media | 5 | 7 | 8 | 8 |
| Aquarium grind | 4 | 3 | 4 | 3 |
| Pannenspons | 6 | 7 | 6 | 8 |
| Blauwe Matala Pads | 6 | 8 | 5 | 7 |
| 1/2 inch lavasteen | 3 | 3 | 3 | 5 |
| Bioballen | 4 | 3 | 3 | 4 |
| Biohome | 3 | 5 | 3 | 3 |
| Matrix | 4 | 4 | 6 | 5 |
| Keramische ringen | 3 | 3 | 5 | 4 |
Let op: deze gegevens kunnen gemakkelijk verkeerd worden geïnterpreteerd. De gegevens zijn niet lineair. Daarom is interpretatie moeilijk. Het enige medium dat binnen 45 dagen kristalhelder water opleverde, was het schuim. De enige media die binnen 90 dagen een “kristalheldere” toestand bereikten, waren het schuim, de K1 en de pannensponzen. Alles wijst erop dat al deze media onder normale omstandigheden heel goed in staat zijn om, mits er voldoende tijd is, een zogenaamde ‘doffe toestand’ te bereiken. Maar de overgang naar een ‘kristalheldere’ toestand vereist een enorme sprong voorwaarts.
Deze gegevens waren niet het verwachte resultaat van deze test. Op basis van de ammoniaktest werd verwacht dat het schuim, de pannensponzen en de K1 kristalhelder water zouden opleveren, terwijl de lavasteen en keramische ringen zeer troebel water zouden opleveren, met alle andere resultaten daar tussenin. Dit was duidelijk niet het geval. De gegevens wijzen op een “drempelwaarde”, waarboven kristalhelder water te zien is en waaronder dat niet het geval is.
En verrassend genoeg lijkt er geen significante tijdsafhankelijkheid te zijn na de eerste 45 dagen van indraaien. Verwacht werd dat zelfs zeer slechte media, zoals keramische ringen, na verloop van tijd kristalhelder water zouden produceren als ze niet werden schoongemaakt. Dit was echter NIET het geval.
Dit is een eenvoudige test die gemakkelijk kan worden herhaald door elke hobbyist die geïnteresseerd is in nauwkeurigheid. Dit was heel bewust. We hebben bewust het soort test vermeden dat misschien ‘wetenschappelijk correct’ is, maar moeilijk thuis te herhalen.
Replicaties bij lagere filtratieniveaus
Vervolgens werden aquaria van 150 liter (vijf aquaria van 150 liter die twee keer werden opgesteld) opgesteld met vijf Sunsun HW304 B-filters die voor de helft van de inhoud van het potfilter waren gevuld. Vervolgens werden verschillende media (~ een kwart kubieke voet) in het filter geplaatst.
De eerste studie werd vervolgens opnieuw uitgevoerd:
| Filtermedia | 45 dagen | 60 dagen | 75 dagen | 90 dagen |
|---|---|---|---|---|
| 30 ppi schuim | 6 | 8 | 7 | 8 |
| K1 media | 4 | 3 | 4 | 5 |
| Aquarium grind | 2 | 1 | 4 | 5 |
| Pannenspons | 6 | 5 | 5 | 6 |
| Blauwe Matala Pads | 3 | 4 | 5 | 4 |
| 1/2 inch lavasteen | 2 | 4 | 3 | 4 |
| Bioballen | 3 | 5 | 3 | 5 |
| Biohome | 3 | 4 | 5 | 4 |
| Matrix | 2 | 5 | 3 | 4 |
| Keramische ringen | 4 | 3 | 3 | 5 |
Het feit dat pannensponzen, Matala pads en K1 alleen troebel water opleverden, geeft aan dat kristalhelder water minimaal twintig keer zoveel oppervlakte nodig heeft voor ammoniakoxidatie, namelijk 100 vierkante voet oppervlakte per pond vis. Dit bevestigt de gegevens van de eerste test op waterhelderheid vrij goed. Deze test wees uit dat de oppervlakte van het filtermedium de belangrijke variabele is bij het bepalen van kristalhelder water.
Replicaties bij hogere filtratieniveaus
Vervolgens werd een derde test uitgevoerd. Er werden aquaria van 150 liter opgesteld met twee Sunsun HW304 B-filters die volledig waren gevuld met filterpatronen. Vervolgens werden verschillende media (~1 kubieke voet) in de twee filters per aquarium geplaatst. Er werden slechts vijf media gebruikt.
De eerste studie werd vervolgens opnieuw uitgevoerd:
| Filtermedia | 45 dagen | 60 dagen | 75 dagen | 90 dagen |
|---|---|---|---|---|
| 1/2 inch lavasteen | 5 | 4 | 6 | 5 |
| Bioballen | 3 | 6 | 6 | 4 |
| Biohome | 4 | 5 | 4 | 5 |
| Matrix | 3 | 5 | 6 | 6 |
| Keramische ringen | 4 | 4 | 6 | 5 |
Dit was onverwacht. Zelfs bij een zeer hoog volume leverden deze media geen kristalhelder water op. Alle vijf deze media leverden in ALLE tests troebel water op. Dit toont aan dat schuim minstens vier keer beter is dan elk van deze vijf media voor het creëren van gezond, kristalhelder water. Op basis van het oppervlak wordt geschat dat deze media slechts 5 tot 10% zo efficiënt zijn als schuim, wat precies overeenkomt met de bevindingen van de ammoniakoxidatietest.
Merk op dat dit ook bewijst dat de beweringen over het oppervlak van media zoals Matrix en Biohome slechts marketingpraatjes zijn. Deze dure media zijn geen goede filtermedia, vooral niet als men kristalhelder water wil.
Merk ook op dat deze waterhelderheidstest de reden onthult waarom het water op de overgrote meerderheid van de foto’s van aquaria op sociale media op zijn best ‘dof’ is en zeker niet ‘kristalhelder’. De hobbyisten hebben voldoende mediaoppervlak voor ammoniakoxidatie, maar niet genoeg oppervlak voor kristalhelder water. Aquaria met echt kristalhelder water zijn zeer zeldzaam op sociale media.
Een vierde test
De vijf 150 liter kweekaquaria die werden gebruikt in de waterhelderheidstest waren nodig als kweekbakken voor enkele cichliden uit het Malawimeer. Dus werd er voor de realiteit een test opgezet. De bakken werden ingericht zoals hierboven beschreven, met Sunsun HW 304 B-filterkasten en wavemakers, net als hierboven. Elk potfilter werd gevuld met een van de vijf media:
- Statische K1 media
- plastic pannensponzen
- Matrix
- Biohome
- Alfragrog
De Alfragrog was slechts een ‘impulsaankoop’ die voor de afwisseling werd toegevoegd. Elk van de vijf aquaria en potfilters werd snel doorlopen met ammoniak, voer en spoelingen van sponsfilters. Vervolgens werd een groot aantal Malawi-broedjes in elk aquarium geplaatst en gedurende vijf maanden grootgebracht.
Na twee maanden gebruik waren drie aquaria kristalhelder: Static K1-media, plastic potscrubbers en de Alfragrog. Twee aquaria hadden merkbaar ‘dof’ water: de Matrix en de Biohome. Deze verhouding bleef vervolgens nog drie maanden gehandhaafd.
De prestaties van de K1, pot scrubbers Matrix en Biohome waren volledig in lijn met alle andere 55 tests. Dit was dus geen verrassing.
De prestatie van Alfragrog was een complete verrassing. Het had geen kristalhelder water mogen produceren. Het bewijst maar weer eens dat wanneer je denkt dat je alles doorhebt, Moeder Natuur je voor een verrassing stelt.
Alfragrog is een product uit het Verenigd Koninkrijk. Toen iemand in Engeland er iets over zei, dacht ik dat ze het over bier hadden. Het heeft een soort keramiek met een zeer ruw oppervlak. Het is zeer beperkt verkrijgbaar (ik heb slechts één leverancier in de VS kunnen vinden) en het bedrijf is mogelijk failliet. Je moet niet te veel waarde hechten aan één aquariumtest, maar het was wel een verrassing.
Interpretatie van de test
Wat dit kan betekenen, wordt geïllustreerd door het aantal vissen dat een typisch potfilter kan verwerken wanneer deze gevuld is met een aantal van deze media (kristalhelder water en zeer gezonde vissen):
- Schuim
36 vissen van 12,5 centimeter
- Statische K1 media
24 vissen van 12,5 centimeter
- Keramische ringen, lavasteen
4 vissen van 12,5 cm
Dit zijn enkele grote verschillen.
De wiskunde
Dit is de saaie wiskunde van deze test.
- Elk potfilter heeft een inhoud van een halve kubieke voet voor media.
- Schuim heeft een EFFECTIEF oppervlak van ongeveer 400 ft2/ft3
- Dit betekent dat het potfilter met schuim van 30 ppi een oppervlakte had van 200 vierkante voet.
- K1 heeft een effectief oppervlak van 260 vierkante voet per kubieke voet of 130 vierkante voet oppervlakte in dit potfilter.
- Vissen metaboliseren 75% van het voedsel dat ze eten tot kooldioxide of lichaamsmassa, waardoor slechts 25% overblijft om DOC’s te vormen en het water troebel te maken. Nog eens 5% DOC’s is afkomstig van niet opgegeten voedsel. Dit komt neer op een totaal van 30%.
- Voor één pond (454 gram) vis is 1,5% of 6,81 gram voer per dag nodig.
- Dus één pond vis dat dagelijks 6,81 gram voer krijgt, komt overeen met het voeren van een aquarium zonder vis met 30% x 6,81 of 2,04 gram voer.
- Dus twee gram voedsel per dag zonder vis staat gelijk aan het voeren van een pond vis.
- Dus één pond vis heeft kristalhelder water met een oppervlakte van 200 vierkante voet, maar niet met een oppervlakte van 130 vierkante voet.
- Deze cijfers zijn uiteraard zeer globaal en kunnen op verschillende manieren worden geïnterpreteerd.
Deze test toont aan dat voor “kristalhelder water” minstens twintig keer het EFFECTIEVE oppervlak van alleen ammoniakoxidatie nodig is, d.w.z. MINSTENS honderd vierkante voet oppervlakte per pond vis.
Opgemerkt moet worden dat kristalhelder water drie dingen nodig lijkt te hebben:
- 100 vierkante voet EFFECTIEF oppervlak per pond vis
- Zeer goede beluchting
- Redelijk hoge doorstroming door het filter, minimaal twee keer per uur doorstroming van het aquarium.
Het belangrijke punt hier is dat er één “RICHTLIJN” is:
Eén kilo vis heeft 20 vierkante meter Biomedia-oppervlak nodig voor kristalhelder, gezond water
Opgemerkt moet worden dat ammoniakoxidatie slechts een oppervlakte van 1 vierkante meter per kilo vis lijkt te vereisen, slechts 5% van wat kristalhelder gezond water vereist.
Let op: dit is een RICHTLIJN. Helder, gezond water is het resultaat van vele variabelen, zoals beluchting, waterbeweging en stroming over het filtermedium. Uit bovenstaande tests blijkt echter dat het oppervlak zeer belangrijk is en dat het cijfer van 20 vierkante meter accuraat is voor een goed belucht aquarium met een behoorlijke stroming.
Dit betekent dat een medium met een effectief oppervlak van 5 vierkante voet per kubieke voet ammoniak oxideert voor één pond vis. Voor kristalhelder, gezond water is echter 100 vierkante voet per pond vis nodig. Merk op dat deze regel voor het oppervlak wordt ondersteund in de literatuur (“Understanding Biological Surface Area in Aquaponics”, Michael, 2016, merk op dat deze referentie sinds 01/02/2022 niet meer op het internet te vinden is).
“Onthoud: uw systeem heeft minimaal nodig: 5 ft2 biologisch oppervlak per pond vis (bij lage bezettingsdichtheid en lage voederfrequentie). Voor een gezonder systeem raden we aan: 100 ft2 per pond vis.”
Dit kan niet vaak genoeg worden herhaald:
“Voor een gezonder systeem raden wij aan: 100 ft2/pond vis of 20 m2 per kilo vis.”
Alternatieven
Het is belangrijk om op te merken dat een oppervlakte van 100 vierkante voet per pond vis slechts één van de drie methoden is om kristalhelder water te verkrijgen. De drie methoden zijn:
- 100 vierkante voet filteroppervlak per pond vis
- Een polijstend filtermedium zoals Polyfil (polyestervezels), polyestermatten (Pinkie Pads) of 40 ppi foam. Het nadeel hiervan is dat het medium elke 3 tot 10 dagen moet worden vervangen, afhankelijk van de vissen in het aquarium. Dit polijstmedium kan ook de doorstroming door een filter aanzienlijk verminderen.
- Een UV-installatie die 24 uur per dag, 7 dagen per week aanstaat, doodt de bacteriën en infusoria in de waterkolom. De auteur is geen voorstander van deze methode. UV-licht mag alleen een aanvulling zijn op een goede filtering.
Geloof Volharding Effect
Veel mensen die veel geld hebben uitgegeven aan de media die ze in hun filter hebben, zullen zeggen dat deze test verkeerd is om deze en die reden. Dit is het psychologische fenomeen van het “belief perseverance effect”. Mensen zullen elke wetenschap die niet overeenkomt met hun overtuigingen rationaliseren en wegredeneren. Het is zinloos om te proberen dit fenomeen te bestrijden.
.
“Niets sterft moeilijker dan een leugen die mensen willen geloven” Calvijn
Ammoniakoxidatietest van aquariumfiltermedia
Er werd nog een reeks tests uitgevoerd op het ammoniakoxidatievermogen van elk medium. Uit deze tests blijkt dat ammoniakoxidatie slechts ongeveer 5% van het oppervlak vereist dat helder water nodig heeft. Deze test kun je vinden op deze link:
7.1.3. Filter Media Ammonia Oxidation Test
Elk specifiek filtermedium
Dit is een index van artikelen gewijd aan alle verschillende filtermedia die in filters worden gebruikt. Elk artikel bespreekt elk mediatype grondig:
7.2.1. Filterwatten
7.2.2. Schuim en spons
7.2.3. K1 Filter media
7.2.4. Perliet en Puimsteen
7.2.5. Aquarium Grind
7.2.6. PP Filtermat en EVA Filtermat
7.2.7. Bio ballen
7.2.8. Pannenspons
7.2.9. Lava Steen
7.2.10. Growstone
7.2.11. Keramische media
7.2.12. Matrix
7.2.13. Hydrokorrels
Startpagina Aquariumscience
Bron: Aquariumscience.org – David Bogert
De auteur, David Bogert, is een gediplomeerd chemicus, iets wat alleen nuttig is in de secties over chemicaliën zoals conditioners en meststoffen. Hij heeft zo’n 43 patenten, grotendeels op het gebied van medische hulpmiddelen, wat alleen helpt bij sommige doe-het-zelf-ontwerpen. Maar hij heeft ook een groot deel van zijn leven als wetenschappelijk onderzoeker gewerkt aan literatuuronderzoek, gegevensanalyse, statistiek en een weinig begrepen vakgebied dat ‘ontwerp van experimenten’ wordt genoemd. Deze ervaring is zeer van toepassing op ALLE wetenschap over het houden van vissen. De auteur houdt al meer dan 54 jaar allerlei soorten aquaria en allerlei soorten vissen. Hij heeft momenteel tien grote en veel kleine aquaria. Maar merk op dat hij geen “expert” is in alle aspecten van het houden van aquaria. De ecologie van een aquarium is veel te complex voor iemand om een echte “expert” te zijn in alle verschillende aspecten. Men kan alleen in de tijdschriften en boeken zoeken naar relevant onderzoek in elk afzonderlijk onderwerp.
