filtration_biologique

Filtration biologique

par Bob Fenner

Les poissons, les invertébrés, les algues, les pierres vivantes et les composants vivants du substrat ont une influence sur l'eau de votre système. Si vous en êtes conscient, ou essayez d'améliorer votre savoir là-dessus ou que cela vous laisse froid, les diverses réactions existantes convertissent, mieux "recyclent" l'accumulation et la toxicité des déchets et leurs annexes.

La vedette de la littérature spécialisée dans notre hobby est sans conteste l'azote et son cycle. Qu'est ce qui fait que l' azote soit un "outil" aussi épatant pour vous faire garder l'oeil sur la qualité de l'eau de votre système? Imaginez-vous étant capable de faire des mesures simples sur ce qui se passe dans le métabolisme complexe du système? Le test mesurant les dérivés d'azote vous y aide.

Fondamentalement, toutes les choses vivantes se composent de modules moléculaires appelés " acides aminés" abrégés en "AA". Ce sont des structures de chaînes de carbone (certains avec du soufre), de l'oxygène, de l'hydrogène qui sont liés les uns aux autres par les acides aminés pour former des protéines.

"Aminé" ressemble phonétiquement un peu à "ammoniaque" et en fait, les acides aminés en sont. Le cycle d'azote est le total de somme de processus qui convertissent l'azote atmosphérique (N2) en composés utiles aux animaux et aux plantes (protéines composées d'AA's), qui éventuellement refont le chemin en sens inverse(cycle) pour revenir à leur stade initial(azote atmosphérique).

Pour l'aquarium marin l'image est beaucoup plus simple. L'azote protéinique entre dans le système principalement sous la forme de cheptel et de nourriture. Consommé ou non, la majeure partie de ces matières est décomposée et convertie(par union) à l'ammoniaque (NH3) et à l'ammonium (NH4) (ionisé) une forme moins toxique. La nitrification se produit principalement par l'action des bactéries (par exemple (Nitrosomonas) métabolisant l'ammoniaque en nitrites (NO2 -) et aussi d'autres groupes (Nitrobacter) modifiant les nitrites en nitrates (NO3 -).

Regardons ceci d'une autre manière, voulez-vous?

L'établissement du schéma temporel pour créer le cycle de l'azote dans un nouvel aquarium marin, nécessite la création d'une échelle :

À la marque " 0 " vous avez lancé l'installation de votre système et avez utilisé une nouvelle eau marine(stérile), synthétique dans la plupart des cas. Dans la plupart des cas, l'amateur introduira très vite"1"

Quelques poissons résistants(surtout aux dérivés ammoniaqués) comme les Demoiselles pour aider à démarrer le système.
Un système de nourrissage chimique(source d' ammoniaque, etc avec ou sans bactéries bénéfiques.
Un peu d'aliments comme source d'ammoniaque en décomposition pour instiguer la fixation de bactéries.

Au point "2", assez d'ammoniaque aura été converti par les bactéries qui ont été intentionnellement ou accidentellement ajoutées au système pour détecter la présence du produit de nitrification: les nitrites.

Le point " 3 " dénote le commencement de l'activité de Nitrobacter avec " 4 " marquant l'initialisation discernable de la conversion des
nitrites en nitrates.

À " 5 " la concentration d'ammoniaque a fait un "pic" et diminue généralement rapidement.

A "6", nous retrouvons le même topo pour les nitrites.

L'ammoniaque et les nitrites sont toxiques aux bas niveaux pour la plupart des poissons et invertébrés.

Arrivés au moment du "7", généralement quatre à huit semaines après l'installation, les deux sont tombés à des concentrations acceptablement basses pour permettre davantage de vie.

Les nitrates dans notre exemple continuent à monter et pourraient arriver à des niveaux dangereux dans un système véritablement fermé.

Les méthodes d'intervention par les amateurs impliquent :

changements d'eau,
médias filtrants chimiques,
accélération du cycle biologique complet,
filtration humide-sèche,
nettoyage des roches par le grattage des algues,
pierres vivantes abondamment pourvues de macro-algues vigoureuses

peuvent être mis en jeu pour limiter avec succès l'accumulation en " goulot " du nitrate ("8").

Convenance et taux de réaction.

Dépendante de facteurs tels que le format physique de nourritures/déchets fourni, la température, la dynamique de population de bactéries, et l'approvisionnement en oxygène, la filtration biologique dans votre système peut être une brise légère ou un cauchemar éternel.

Permettez-moi de m'étendre brièvement sur ces points; il est important d'en saisir les idées, leur compréhension évitera le piège le plus commun en aquariophilie, l' empoisonnement du métabolisme.

N'abusez pas sur la nourriture, surtout sur celle en flocons. Pourquoi? Elle ne sera pas récupérable en totalité par les poissons et donc n'entrera pas dans le cycle biologique normal.

En fait, l'ammoniaque supplémentaire pourrait accabler vos bactéries et votre macro-vie, rendant nécessaire un rétablissement de mineur/majeur du cycle nutritif, ou transformant le système entier en bouillabaisse.
Avez-vous jamais vu un système microbien de culture dans un laboratoire, dans une école ou dans un hôpital? Et dans l'affirmative, y avez vous noté tout le soin pris pour garder la température constamment à un certain point?

Les bactéries bénéfiques de votre système fonctionnent de façon optimale dans les mêmes conditions. Faites attention à éviter la dérive thermique.

Que pourriez-vous dire au sujet de la dynamique des membres de la population micro-biologique? Ils sont aussi vigoureux et dynamiques que la vie plus grande(taille) du récif. Même les individus autotrophes comme les bactéries que nous voulons cultiver(bénéfiques) doivent se prémunir contre des concurrents, des prédateurs, le manque d'oxygène, trop d'anhydride carbonique, et d'autres sources d'empoisonnement comme les médicaments pour poissons. Comme déjà dit, propreté n'est pas stérilité. Le nettoyage en général, le blanchiment excessif des ornements aux agents javellisés dérangent ou détruisent les cultures bactériennes nécessaires . Ne soyez pas trop minutieux à propos du nettoyage de tout votre système dans l'immédiat si vous voulez de bonnes et fortes populations de bactéries bénéfiques vivant dans et sur les surfaces " dures " de votre système.

Bactéries bénéfiques, qu'est-ce encore?

On peut se rendre compte de la potentialité de la viabilité d'un système à sa capacité de supporter des poissons et toutes autres vies aquatiques grâce à la présence massive et à la vitalité de microbes mystérieux et magiques.

En fait, ces bactéries sont partout ; elles tomberont "du ciel" dans votre système, plus sérieusement de l'air, des décors du bac,, etc. sans qu'elles soient introduites sciemment. Vu que le travail de ces aides microscopiques est si important, toutes sortes d' objets ont été inventés pour leur faire office de support(biotope).

Les divers matériaux de filtre; perles, éponges, fibres synthétiques; de substrat, de double-couche (DLS, DLF), en céramique et en verre, sable, et de plus, dans tous les types de récipients; filtres sec/humide, boîtes métalliques ou autres utilisées dans le transport aérien de nos poissons...Tous ont pour but annexe, tout en étant primordial, de maintenir ces microbes salutaires sains et métaboliquement actifs. Mais que pouvez-vous faire pour accélérer leur entrée dans votre système? Beaucoup.

Il y a les inoculations courantes de cultures de bactéries vendues en ampoules afin d'établir un commencement de cycle biologique. Parfois elles fonctionnent; trop souvent non . La plupart des cultures sont faibles, trop diluées, et/ou composées d'espèces inadéquates de microbes. Trop souvent néanmoins, c'est l'amateur qui est à blâmer. Les bactéries ont été introduites dans un milieu chimiquement hostile et non nutritif ou alors dans une eau trop chargée d'ammoniaque. Attention aux solutions ammoniaquées de départ destinées à lancer le système, bien lire le mode d'emploi, le suivre à la lettre surtout lorsque l'ammoniaque est concentré. La chose la plus triste dans l'utilisation de ces cultures préparées du commerce est de les considérer en tant que merveilles modernes au lieu d'attendre trente ou soixante jours. Il y a d'autres méthodes plus saines, plus rapides et moins onéreuses pour arriver au même résultat. Ce que je laisse entendre est de transplanter simplement une souche de bactéries bénéfiques d'un système établi au nouveau. Dans la pratique, une partie stabilisée, d'un gravier libre de tous polluant et parasite, roches, médias de filtrage est soigneusement placée dans le nouveau bac stérile à la température, à la densité et au pH très proches. Voilà! Bactéries instantanées. On doit encore observer naturellement " une période de traitement " avec une alimentation soigneusement dosée, le cheptel clairsemé devant être étroitement surveillé.

Comment savoir?

Comment pouvez-vous dire combien d'ammoniaque, nitrite et de nitrates vous avez? Et pourquoi vous en inquiéter? Les réponses sont faciles :

A) les kits d'essai.

B) parce qu'aux concentrations suffisantes ils sont mortels pour votre cheptel. Devez-vous vraiment mesurer ces paramètres et être averti des quantités relevées afin de réussir? Non, votre bac "cyclera" de l'une ou l'autre manière. Mais un aquariophile marin consciencieux voudra savoir ce qui se passe dans le système, et essaiera de saisir le pourquoi et le comment des choses.

Quelques paramètres chimiques de l'eau que vous devez garder à l'esprit et maintenir dans votre système :

1) ammoniaque (ammoniaque non-ionisé) (NH3), moins de 0,01ppm

2) (ammoniaque ionisé) (NH4+), moins de 0,25
ppm

(la concentration relative des deux types d'ammoniaque peut être déterminée à partir des kits d'essai séparés, ou d'une table montrant le rapport entre pH, température et l'ammoniaque total( comme ammonium)).

3) ions de nitrite (NO22 -), moins de 0,1 ppm comme ion de nitrite.

4) ions de nitrate(NO3 -), moins de 25 ppm.

(il n'y a aucune ligne de division claire selon laquelle le nitrate est absolument nocif; des poissons et des invertébrés conditionnés ont
été maintenus dans l'eau avec plusieurs centaines (même des milliers)de ppm. La seule chose acquise est : au moins, au mieux).

5) pH, devrait être idéalement dans une marge de 8,0 à 8,5.

6) la température se situera entre 22,2 et 26,7 °C. (périodiquement plus haut, n'est pas généralement un problème pour les systèmes tropicaux; la stabilité étant plus importante qu'autre chose).

De l'histoire ancienne : les filtres sous gravier.

Tous les systèmes fermés ont besoin d'un filtre biologique aussi grand et efficace que possible pour minéraliser les déchets en nutrients non-toxiques, tout en n'amenant qu'un changement minimal de la composition de l'eau, en particulier du pH. Tous autres appareillages, stérilisateurs ultra-violets, redoxmètres et dosimètres,
infuseurs, etc... sont superflus à une filtration biologique appropriée.

Comment nous pouvons estimer que ceci est historique? Quand et comment au juste les aquariophiles ont-ils songés aux écrous et aux boulons du cycle biologique?Eh bien, c'est comme poser la question de savoir " L'homme descend-il vraiment des singes?". La réponse à ces interrogations est la même :" nous n'en savons encore rien".

Les systèmes marins originaux étaient " semi-ouverts " avec leurs administrateurs y versant constamment de la nouvelle eau, sortant la vieille en espérant et priant pour que leur cheptel tout neuf survive un autre jour.

Dans les années 50 aux Etats-Unis, Robert P.l. Straughan et d'autres ont popularisé l'utilisation des couches filtrantes "sous gravier" de pair avec l'usage du gravier calcaire. Leurs motifs? Elles ont fonctionné. Peu était généralement connu quant au comment et au pourquoi. Maintenant nous " savons " que les bactéries salutaires mentionnées ci-dessus
prospèrent dans de tels arrangements avec leur nourriture chimique (ammoniaque, nitrite, oxygène, et CO2 comme source de carbone)
OH- ainsi débordant commodément des coins et recoins du biotope fournis par le substrat "troué".

Aujourd'hui même, avec l'avènement des macro-algues, du récifal, du "Berlin" et d'autres systèmes de " pierres vivantes " fournissant le même habitat, la même circulation et les avantages du tamponnement, la filtration" sous gravier" demeure la méthode prédominante de filtration biologique, particulièrement pour les systèmes réservés aux poissons uniquement.

Les plaques des filtres modernes, qu'elles soient standards ou faites sur commande
utilisent des matériaux chimiquement inertes pour fournir continuellement et d'une manière stable un courant à la base du système. Les meilleurs filtres incorporent de grands (un pouce et plus) transports d'air, des "powerheads" et des mécanismes entraînés par diverses pompes.

Il n'y a rien de mal à utiliser les systèmes à diffuseurs d'air seuls. Ceux-ci déplacent un volume appréciable d'eau, avec l'avantage supplémentaire de fournire une diffusion gazeuse accrue; tout en n'ajoutant pas la chaleur perdue par les pompes. Les compresseurs(pompes à air) sont le fournisseur du mouvement de l'eau les moins onéreux à l'usage.

Éponge et boîte. Types d'éponges et types de boîtes :

Riez si vous voulez, vous les amateurs d'eau douce de la vieille génération. Ces types de filtre arrivent en tête en tant que " maisons de
bactéries " pour les systèmes nouveaux et surchargés et les aquarium de quarantaine. Ils supportent les changements (tels que déplacements) et ne changeront pas votre chimie de l'eau pendant les traitements.

Filtres de puissance:

Accrochés sur l'arrière, à l'intérieur du bac, pressurisés ou non, ces modèles sont tous de bonnes idées. En plus d'accélérer et de stabiliser le "cycle " , ces "chevaux de labours" sont de "grands" filtres et animateurs(circulation) mécaniques de l'eau. Ils peuvent facilement être aussi bien équipés de médias filtrants chimiques. J'encourage fortement l'utilisation d'au moins un filtre de puissance en même temps que celle d'un filtre sous gravier et d'un écumeur de protéines pour le plus simple des systèmes marins.

Une note concernant leur fonction " biologique" : prenez soin de ne pas procéder au changement complet de tous les médias en même temps. La rotation dans les changements permettra de maintenir la population bactérienne et d'assurer son transfert sur le nouveau média.

Filtres à écoulement secs/humides :

Sont fortement suggérés pour tous les aquariophiles marins sérieux avec des systèmes moyens à grands; et certainement pour ceux voulant s'essayer à la détention de coraux et autres invertébrés marins.
Un pas de géant dans l'amélioration de la qualité biologique de l'eau a été fait avec l'introduction des filtres humide-secs. Les poissons et les invertébrés vivent plus longtemps et l'entretien est considérablement réduit grâce à leur utilisation. Les filtres humide-secs correctement construits et employés exécutent plusieurs fonctions importantes (les mêmes que tous les autres filtres biologiques) meilleures que tous autres modes de filtration.

Ils fournissent une circulation et un échange proportionnés de l'eau; hébergent les microbes aérobies (et souvent anaérobies) bénéfiques, favorisent les échanges gazeux; filtrent mécaniquement les grands déchets solides (généralement dans un pré-filtre) et leurs carters de vidange sont souvent équipés de contacteurs, de doseurs, d'appareils de mesure et d'écumeurs de protéines.

Ces unités ont aussi leurs imperfections; incorrectement manufacturées elles peuvent occasionner une inondation ou créer un risque électrique; leurs pompes et autres appareillages peuvent être gourmands d'énergie, gaspilleurs de chaleur et d'eau aussi. Il est facile de tomber dans le "trou noir" de l'achat de plus en plus d'appareils avec ces filtres, sans compréhension concomitante de la façon dont bénéficiera le bien-être de votre système.

Le résultat sous-jacent est que les filtres humide-secs "accélèrent" les mêmes réactions biologiques mieux que n'importe quel autre mode de filtration, améliorant et stabilisant ainsi la qualité de l'eau; dans la mesure où une multitude d'organismes qui mourraient autrement peuvent soutenir les autres inconstances du biotope en captivité que sont les aquariums.

Autres technologies:

Le lit fluidisé, les épurateurs d'algues (en gazon), les dénitrateurs anaérobies, l'OH et tant d'autres encore sont de nouvelles manières de filtrer biologiquement l'eau.

Les filtres à lit fluidisé partent d'une technologie additionnelle empruntée à l'industrie de traitement d'eaux d'égout. Ces tours utilisent des médias et la circulation afin d'essayer d'optimiser la superficie de filtre, et l'efficacité de circulation/conversion par-unité.
Cela marche. Ils sont particulièrement utiles dans de grands systèmes très peuplés (comme dans la vente en gros) avec les bio-charges variant largement.

Les autres filtres focalisent sur l'élimination du " produit final " des systèmes marins fermés et bien peuplés, les nitrates. les Macro-algues et d'autres consommateurs de nitrates comme les pierres vivantes, peuvent faire tellement en épuisant ce métabolite si chaudement discuté. Les épurateurs d'algues de différentes sortes, avec une lumière intense, une eau peu profonde et des médias filtrants spécialisés peuvent éliminer des quantités étonnantes de nitrates (et autres nutrients). J'attends ardemment la commercialisation de ces unités.

J'éprouve moins d'estime pour les dénitrateurs anérobies. La dénitrification est au juste ce qu'elle semble être : l'inversion des processus biologiques, nous avons la nitrification avec du nitrate étant converti de nouveau au nitrate, puis au nitrite, à l'ammoniaque et finalement au gaz d'azote. Cet exploit est accompli par d'autres espèces de bactéries qui prospèrent en l'absence d'oxygène (par conséquent anaérobie). Une certaine dénitrification anaérobie se produit dans chaque système mais pas assez pour excentrer l'accumulation vers l'avant du nitrate. Il y a des produits de module de filtre qui présagent la promotion de ces bactéries et leurs activités salutaires. Je vous invite à faire attention dans leur choix et
utilisation. Beaucoup sont des unités nécessitant un entretien élevé et requièrent un suivi journalier. Tous ont le défaut potentiel de des autres productions anaérobies empoisonnant votre système.

En conclusion, à mon avis, leur prix ne vaut pas qu'on se les dispute. Le coût et le possible revers négatif chimique ; comparés aux changements d'eau, aux médias chimiques, et à toute autre interposition biologique (p.e photosynthèse) ne font pas pencher la balance en leur faveur.

Autres :

Il y a plusieurs autres " efforts " de filtration qui secondairement, ou tertiairement peuvent servir d'adjonctions à la filtration biologique. Vous obtiendrez un aperçu de la plupart d'entre eux dans les deux prochaines sections sur les méthodes physiques, mécaniques et chimiques de filtration.