Was sind Schnellfilter?

Als Schnellfilter werden alle Filter bezeichnet, durch die das Wasser schnell fließt. Insbesondere sind damit Außenfilter gemeint, die aufgrund sehr starker Pumpen sehr schnell durchflossen werden. Diese werden oft auch als Topffilter bezeichnet.

Es wird immer wieder diskutiert, ob in solchen Filtern nur Schwebeteilchen mechanisch ausgesiebt werden, oder ob dort auch eine biologische Filterung stattfindet.

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Denitrifikation

Unstrittig ist, dass in einem Schnellfilter keine Denitrifikation stattfindet. Für die Denitrifikation wird ein gut gepflegtes anaerobes Milieu benötigt. Die Bakterien im Filter müssen dazu ständig mit ausreichend Nitrat und Kohlenstoff versorgt werden. Wenn die Versorgung unterbrochen wird, werden giftige Stoffe freigesetzt und es kommt zum Fischsterben. Für die Denitrifikation werden spezielle Nitratfilter benötigt. Mit biologischer Filterung ist in diesem Fall die Nitrifikation gemeint.

These: In einem Schnellfilter findet keine biologische Filterung (Nitrifikation) statt.

Schnellfilter haben einen so hohen Wasserdurchsatz, dass sie nur mechanisch arbeiten und deshalb auch kaum Sauerstoff verbrauchen. Bei Aquarien mit Topffiltern findet ein großer Teil des biologischen Abbaus im Aquarium statt und nicht im Filter. Aquarien mit Sandboden und Außenfilter sind deshalb kritisch zu sehen.

Neben der Durchflussgeschwindigkeit spielt das Filtermaterial eine große Rolle. Zwischen Aquarienvolumen, Filteroberfläche und Durchströmungsgeschwindigkeit besteht eine Dreierbeziehung. Dabei ist unbedeutend, ob die Durchflussgeschwindigkeit 5, 10 oder 12 cm/Minute beträgt. Die Geschwindigkeit bei den meisten Topffiltern ist aber deutlich zu hoch.

Häufig wird dazu als Beispiel ein Fließband verwendet. Wenn das Fließband zu langsam läuft, hat der Arbeiter nichts zu tun. Läuft das Fließband zu schnell, laufen zu viele Teile vorbei, die nicht mehr bearbeitet werden können.

Die Filterbakterien können sich nicht am Filtermaterial festhalten und werden bei zu schnellem Durchfluss einfach ausgespült. Nach einigen Angaben können sich die Filterbakterien ab ca. 30 cm/Minute Durchfluss nicht mehr halten. Selbst wenn sich rechnerisch in einem Außenfilter geringere Durchflussgeschwindigkeiten ergeben, bilden sich in einem solchen Drucksystem Kanäle, die schneller durchströmt werden. Dafür werden andere Bereiche langsamer durchströmt.

Bei Standard-Topffiltern werden die gesamten Schadstoffe mit dem Hauptstrom ein- und ausgeleitet. Eine biologische Filterung findet erst dann statt, wenn der Filter nahezu verstopft ist. Dann hat sich aber auch irgendwo durch das Filtermaterial ein Kanal gebildet hat, durch den der größte Teil des Wassers ungefiltert wieder ins Aquarium zurückgelangt, als eine ungewollte Art des Nebenstrombetriebs.

Der Sauerstoffgehalt im Filter ist relativ unwichtig, weil die Bakterien sowohl bei 1 mg/Liter, als auch bei 8 mg/Liter arbeiten. In Kläranlagen ist Sauerstoff der limitierende Faktor im Belebungsbecken. Im Aquarium ist das normalerweise die organische Belastung, die im Vergleich zu einer Kläranlage sehr gering ist. Im Aquarium reicht 1 mg/Liter deshalb aus. Wichtigstes Ziel im Aquarium ist es nicht, die Bakterien zu vermehren, sondern die Schadstoffe möglichst schnell abzubauen und das Wasser möglichst frei von Zwischenprodukten des Stickstoffabbaus zu halten.

In einem Schnellfilter finden in einem gewissen Rahmen biologische Prozesse statt, diese reichen für einen nennenswerten Schadstoffabbau aber nicht aus.

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These: Auch in einem Schnellfilter findet eine biologische Filterung (Nitrifikation) statt.

Es stimmt nicht, dass die Bakterien Schadstoffe nicht aufnehmen können, weil sie zu schnell an ihnen vorbeifließen. Die Aufnahme von zu klärenden Substanzen in die Zellen der dafür verantwortlichen Mikroorganismen erfolgt bei Kontakt bzw. durch Diffusion je nach Substanz sehr rasch. Die Aufnahme sollte deshalb von der Strömungsgeschwindigkeit ziemlich unabhängig sein. Siehe z. B. auch die Durchflussdialyse, die die effizienteste Form ist, da hierbei ständig maximales Konzentrationsgefälle herrscht. Für gelöste Substanzen müsste eine größere Literleistung der Durchflussgeschwindigkeit der biologischen Klärung sogar förderlich sein.

Im Bild mit dem Fließband rotieren die nicht verarbeiteten Teile nach ein oder zwei Stunden wieder auf das Band. Wenn außerhalb zusätzlich andere Arbeiter vorhanden sind, im Aquarium auf Blättern, im Bodengrund usw., kann der Gesamtabbau ausreichen.

Ein großvolumiger und langsamer Filter kann möglicherweise mehr Nitrifikation pro Zeiteinheit leisten. Aber wichtig ist, dass die Summe ausreicht.

Entscheidend für die Filterleistung ist, wie viele Schadstoffe insgesamt abgebaut werden. Ob die Schadstoffe in einem Durchlauf durch den Filter oder in mehreren Durchläufen abgebaut werden, ist dabei gleich.

Ein Hinweis darauf, dass auch Schnellfilter biologisch arbeiten, ist ein Fall, in dem Filtermaterial aus einem eingelaufenen Außenfilter in einen neuen zusätzlichen Innenfilter für das selbe Quarantänebecken gefüllt wurde. Das Aquarium hatte keinen Bodengrund.
In den ersten zwei Tagen starben zwei Fische, weil die Nitrifikation im Außenfilter nicht mehr so effektiv arbeitete wie vorher.

Selbst kleine Schnellfilter arbeiten also biologisch. Trotzdem kann in einem voll eingerichteten Becken der Großteil des Abbaus im Becken selbst erfolgen. In Seewasserbecken mit lebenden Steinen und ohne Biofilter findet er komplett dort statt. Es kommt darauf an, wo die meisten Bakterien unter den für sie günstigsten Verhältnissen leben können.

Der Sauerstoffgehalt im Filter ist nicht unwichtig. Ab einer Sauerstoffkonzentration von 2 mg/Liter wachsen die Bakterien am Besten. Bei 8 mg/Liter dauert es dreimal so lange, bis sich die gleiche Masse an Bakterien bildet. Unter 8 mg/Liter ist die Aktivität der Bakterien proportional zur Sauerstoffkonzentration. Je weniger Sauerstoff vorhanden ist, desto geringer ist die Aktivität.

Danach spielt im Aquarium und in den entsprechenden Durchlauffiltersystemen die Turbulenz des Wassers eine große Rolle. Sie vermischt die Wasserinhaltsstoffe und beeinflusst die Nitrifikationsrate, d. h. die Zeit, in der das Substrat Ammoniak oder Nitrit bis hin zum Endprodukt umgesetzt.

Bei starker Turbulenz fließen mehr Nahrungs- und Sauerstoffmoleküle an den meist festsitzenden Bakterien vorbei. Weil sie leichter verfügbar sind, erhöht sich die maximale Nitrifikationsrate beträchtlich.

Fazit

Das Problem der Schnellfilter ist kein biologisches Problem sondern höchstens ein mechanisches. Die Bakterien werden zwar mit Nährstoffen versorgt, aber sie werden bei zu starker Strömung permanent aus dem Filter ausgeschwemmt.

Entscheidend für die Filterleistung ist, dass im gesamten System in einer bestimmten Zeitspanne mehr Schadstoffe abgebaut werden als neu entstehen. Dabei ist der Filter eine Komponente, dazu kommt die Filterwirkung des Bodengrunds. Aber auch die Besatzdichte, die Futtermenge usw. spielen eine wesentliche Rolle.

Der Schnellfilter hat den Vorteil, dass er auch mechanisch filtert, und dass er relativ gut gereinigt werden kann.

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Letzte Aktualisierung am 18.05.2019 / Affiliate Links / Bilder von der Amazon Product Advertising API

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