Denitrificatie in nitraat filter.

Als u nog niet de blog over biologische filtering in aquaria en vijvers hebt gelezen, doe dat dan eerst. Daar leggen we uit wat er in de 1^e stap van de biologische filtering gebeurt. Denitrificatie in het nitraat filter is de  2^e stap in het proces.

Denitrificatie vindt plaats in alle aquaria. Maar omdat het in een zuurstofarme omgeving plaats vind, is het aandeel in het biologisch proces niet heel groot. We kunnen dan ook vaak constateren dat het nitraat gehalte in het aquarium oploopt. Met andere woorden: de vorming van nitraat in het nitrificatie proces is groter dan de afbraak van nitraat in het denitrificatie proces. Dit kunnen we natuurlijk oplossen door het toepassen van water verversen. We kunnen er echter ook voor zorgen dat de denitrificatie beter gaat verlopen.

In een zoet water aquarium met voldoende water planten en een dikke zandbodem, zullen er in de bodem zuurstof arme plekken ontstaan waar denitrificatie kan plaats vinden. Tevens zullen de planten stoffen opnemen waardoor er afvoer van nitraat plaats vindt.

In een zeewater aquarium hebben we vaak maar een dunne bodem waar geen denitrificatie in plaats vind. Dit gebeurt meer in het levende steen. De stenen bestaan vaak uit vele holle ruimten en kanalen waarvan het oppervlak zuurstof bevat, maar meer naar binnen worden de ruimten zuurstofarm. Ook in deze bakken zien we echter vaak een oplopend nitraat niveau. Meestal is de reden hiervoor dat we veel vis hebben in een te kleine hoeveelheid water. Vissen moeten eten en dit levert uiteindelijk nitraat op in het aquarium systeem.

Waarom loopt het nitraat gehalte op?

In het denitrificatie proces in het nitraat filter wordt nitraat NO₃ omgezet in stikstofgas N₂. Om dit te kunnen doen, hebben de bacteriën wel een organische koolstofbron nodig als voedingsbron. Laat nu deze koolstofbron het probleem zijn bij de denitrificatie. Om dit beter te begrijpen, moeten we ons eerst verdiepen in de Redfield ratio.

De Redfield ratio.

In 1934 was het de Amerikaan Alfred C. Redfield die zich bezig hield met het onderzoeken van zoöplankton in zeewater. Redfield ving in verschillende oceanen plankton en kwam tot de ontdekking dat de verhouding van koolstof (C), stikstof (N) en fosfor (P) in zoöplankton én water in alle oceanen hetzelfde was. De verhouding C: N: P bleek telkens 106:16:1 te zijn. Deze verhouding wordt de Redfield ratio genoemd. De reden lijkt mij voor de hand liggend.

Liefhebbers met een plantenbak proberen de Redfield ratio vaak om algen problemen te voorkomen. Hierover is op internet genoeg te vinden en we gaan er hier niet verder op in.

We hebben hierboven gezegd dat de bacteriën een koolstofbron nodig hebben om nitraat af te breken.

Zouden we een nitraatfilter gaan installeren en daarin een zuurstofarm milieu creëren, maar geen koolstof (meestal in de vorm van alcohol) gaan toevoegen, dan zal er niet zo veel gebeuren. De bacterie cultuur zal zich wel ontwikkelen, maar dat zal heel summier zijn. Er zal dan ook niet veel denitrificatie in het nitraat filter gaan plaats vinden. Het nitraat niveau zal gaan oplopen in het aquarium. Uit de Redfield ratio blijkt dat de verhouding koolstof best wel hoog is in de natuur in verhouding met het stikstof en nitraat.

De afvalstoffen, voedseloverschotten en detritus die de bacteriën zullen tegen komen bevatten te weinig koolstof in verhouding tot stikstof en fosfor. Dit houdt in dat bij de assimilatie het beschikbare koolstof wordt opgenomen en in verhouding stikstof en fosfor. Het overschot van de stikstof en fosfor wordt aan zuurstof gebonden en uitgestoten als nitraat en fosfaat. Hiermee zouden we in een vicieuze cirkel belanden. Eerst verwijderen we nitraat door middel van nitrificatie om vervolgens weer nitraat en fosfaat te maken door denitrificatie in het nitraat filter.

We zullen dus een koolstofbron moeten gaan toevoegen als we de denitrificatie willen verhogen zodat er voldoende nitraat wordt afgebroken. Veel aquarium liefhebbers gebruiken daarvoor alcohol. De wodka methode is een veel gebruikte methode om een koolstofbron toe te voegen aan het systeem. Veel methodes zijn gebaseerd op het principe dat de alcohol rechtstreeks wordt toegevoegd in het systeem. Dit is een optie, maar hier gaat het over toevoegen van alcohol in het filter.

Wodka wordt veel gebruikt omdat het een hele schone drank is waarin geen toevoegingen zitten.

Wat hebben we nodig voor een goed draaiend nitraat filter?

• Een gesloten systeem waarin een constante interne stroming is.
• Voldoende media waarin de bacteriën zich kunnen vestigen.
• Toevoeging van een koolstofbron.
• Geringe doorstroom door het filter, waardoor er een zuurstofarm milieu ontstaat.

Let op: ons advies is om een nitraatfilter alleen te gebruiken in combinatie met een redox module. Hiermee zal de doorstroom automatisch geregeld op basis van de redox meting. Dit heeft te maken met het feit dat een nitraatfilter wat niet goed draait, de hele populatie van een aquarium kapot kan maken. Een slecht draaiend filter kan zwavelwaterstof verbindingen vormen (rotte eieren lucht).

Instellen doorstroom snelheid van een nitraat filter.

*De volgende informatie komt uit de handleiding van de Deltec nitraatfilters die wij ook aanbieden op de webshop. We gaan uit van een automatisch gecontroleerde opstelling met een Redox meter.

• Vul de reactor met water. Om de rijping van het filter te bevorderen, kunt u er voor kiezen om bacteriën toe te voegen. Installeer de Redox elektrode en controller, de doseerpomp en de watertoevoer vanuit de sump
• Sluit het deksel van de reactor.
• Zet de circulatie pomp aan en controleer het filter op eventueel lekkages.
• Wanneer de reactor vol zit met water en luchtbellen zijn verdwenen, dan draait u de water toevoer vanuit de sump dicht (kraan ”F”). De circulatie pomp laten we draaien. Deze situatie laat u drie dagen bestaan.Vanaf dag 1 gaat u de bacteriën voorzien van voeding. De hoeveelheid voeding die u gaat toevoegen hangt af van het type filter dat u gaat gebruiken. In de handleiding staat de toe te voegen hoeveelheid per type filter vermeld. Verdeel de hoeveelheid voeding in 2 of liever nog 4 porties per dag. Dit is met een doseerpomp gemakkelijk te realiseren.
• Op dag 4 opent u voorzichtig de water toevoer vanuit de sump (kraan ”E”) totdat u één drup per 3 seconden uitstroom hebt. U gaat intussen door met toevoegen van voeding zoals hierboven omschreven. Kraan ”D” blijft afgesloten.
• We gebruiken kraan ”D” pas na enkele weken als het filter is gerijpt en goed doorstroomt. Met deze water toevoer is het mogelijk om het goed draaiende filter straks te sturen op de Redox factor.
• Dag 5: meet het nitraat gehalte van het water dat uit de reactor druppelt (kraan ”Z”). Wanneer de meting nul is, verhoog de uitstroom dan met ⅓ van de beginstand. U komt dan op één drup per 2 seconden. Wacht 2 tot 3 dagen (of indien nodig langer) totdat het nitraatgehalte weer gezakt is tot nul . Ook nu weer gewoon door gaan met de voeding voor de bacteriën.
• Wanneer de meting uitwijst dat er nog steeds nitraat uit de reactor komt, wacht dan nog 1 dag of indien nodig 2 dagen totdat de nitraatmeting nul aangeeft. Intussen gaat de voeding van de bacteriën gewoon door.
• Geleidelijk zal het mogelijk zijn om iedere 2 tot 6 dagen de doorstroom te verhogen met steeds 20 – 30% wanneer de nitraat meting weer nul aan geeft. Het doel is uiteindelijk om de doorstroom zo in te stellen dat de totale inhoud van uw aquarium iedere 14 dagen een keer door uw filter stroomt (maximale doorstroom) met een minimum van 28 dagen.

Instellen van de hoeveelheid voeding voor de bacteriën.

• Als de doorstroom snelheid wordt verhoogd, zal de toevoeging van de koolstofbron ook verhoogd moeten worden. De vraag met hoeveel per keer is moeilijk te beantwoorden.
• Stelregel in deze kwestie is vaak dat wanneer het filter met maximale doorstroom functioneert, de voeding met ongeveer 25% moet zijn toegenomen in vergelijking met de begin hoeveelheid. Wanneer u bijvoorbeeld met 8 ml voeding per dag begint, dan zou er op het einde zo’n 10 tot 11 ml moeten worden toegevoegd.
• Verhoog de hoeveelheid per stap dus enkele procenten en blijf goed meten.

Voor meer informatie op de Deltec website klik hier.

Voor de mensen die meer willen weten over biologische filtering kunnen ook de blog Hoe krijg ik een goede biologische filtering in een aquarium lezen.