Sivukartta
Etusivu


Haulla voi hakea sivustossani sanaa tai sanoja;
+kala = Sanan täytyy esiintyä tuloksissa.
-kasvi = Sana ei saa esiintyä tuloksissa.
? mikä kirjain tahansa; * kirjainryhmä
Hakuohjesivulle
Hae sivustosta Netistä
FreeFind
Etusivu Akvaario vanha liete
Käännös. Dr. Gerd Kassebeer: Liete akvaariossa - ominaisuudet ja merkitys
 
  Rinnakkaisuudet puhdistuslaitoksiin
Erot liejun ja lietteen välillä
Lietteen koostumus
Lietetilavuuden dynamiikka
Lietteen ulkonäkö
Liete puskurina
Liete ja mineraalit
Hapen kulutus
Lietteen muodostuminen
Saostuminen
Bakteerien asettuminen suodattimeen
Aiemmat vanhavesi-kokeet
Bakteerilajien välinen kilpailu
Vanhan lietteen ominaisuudet
Selluloosa
Lieju kalanruokana
Nälkiintyvät bakteerit
Lieju kalanruokana
Mattosuodattimen koko
Tarinan opetus
Seuraava teksti kuvaa havaintojani ja käsityksiäni akvaariosuodatinlietteestä. Ne perustuvat mattosuodattimen asennukseen. Kaikki havainnot ja käsitykset eivät ole sovellettavissa tavallisiin akvaariosuodattimiin. Kun matossa virtausnopeus on välillä 1 - 10 cm/min laminaarisesti, saavuttaa virtausnopeus tavallisessa suodattimessa arvoja 50 - 200 cm/min (helppoa havainnollistaa, kun ajattelee pumpun tehoa ja suodattimen pinta-alaa suom. huom.). Tämän lisäksi esiintyy turbulenssia, tukoksia ja kanavien muodostumista. Tavallinen suodatin on puhdistettava suhteellisen lyhyin väliajoin, mattosuodatinta normaalisti ei. Tavalliseen suodattimeen ei eri puhdistuskertojen välillä ehdi muodostua optimaalista bakteeristoa. Se taa voi vaikuttaa negatiivisesti bakteerien hajotustoimintaan.

alkuun Rinnakkaisuudet puhdistuslaitoksiin

Koko akvaario, erityisesti sen suodatin, on pieni jätevedenpuhdistuslaitos. Kun jätetään kokoero huomiotta, on sekä rinnakkaisuuksia että eroavuuksia. Monet käsitykset akvaariolietteen toiminnoista olen saanut intensiivisestä ammatillisesta työskentelystä puhdistuslaitoksissa, henkilökunnalla tekemistäni kysymyksistä ja tutustumisesta puhdistuslaitos-kirjallisuuteen.

Kunnallisessa jätevedenpuhdistuslaitoksessa on useita osia, joilla on erilainen tehtävä ja erilaista lietettä esimerkiksi esiselkeyttämöstä ja jälkiselkeyttämöstä. Esiselkeyttäminen on mekaanista erottamista, kuten akvaariossakin. Aktiivilietteessä tapahtuu liuenneiden orgaanisten hapetusta yhtyneenä nitrifikaatioon. Akvaariossa on nitrifikaatiota, mutta vastakohtana useimpiin jäteveden puhdistuslaitoksiin ei denitrifikaatiota.

?
Akvaariossa hyödyllinen bakteerifloora on pääosin kiinteän alustan päällä. Jätevedenpuhdistuslaitoksissa siihen käytetään lietteitä. Puhdistuslaitoksissa kuormitus tilavuusyksikköä kohti on suurempi, sitä vastoin akvaariossa puhdistus jatkuu pitemmälle. Akvaarion suodattimen ulostulossa elää vaativiakin kaloja, puhdistuslaitosten jätevesissä näin käy harvoin. Periaatteessa jätevedenpuhdistuslaitosten ylimääräliete sopii ympiksi uusiin akvaarioihin (ymppi= alku, siemen…). Aktiivilietteen ja sen floora ja fauna ovat samantapaisia kuin vastaavat akvaariossa. Puhdistuslaitokset, joissa on alhainen kuormitus ja hyvä puhdistustulos ovat vielä harvinaisia.

alkuun Erot liejun ja lietteen välillä

Erot liejun? (Mulm) ja lietteen? (Schlamm) välillä

Esilietteellä? ymmärretään lietteen esiastetta, joka peittää akvaarion pohjaa tai osaa siitä. Tonkivat kalat, äyriäiset ja kotilot muokkaavat ja liikuttavat sitä jatkuvasti. Se on karkeajakoisempaa kuin liete ja voi sisältää myös kuolleita kasvinosia. Esilietteen? hajottamisesta muodostuvat samennusta aiheuttavat hiukkaset päätyvät suodattimeen ja muuttuvat suodatinlietteeksi. Lietteellä ymmärretään suodattimesta huuhdeltavissa olevaa sisältöä, riippumatta siitä miten se on muodostunut. Samoin mikä esilietteestä? tunkeutuu pohjan sisään on lietettä.

(Edellisessä kappaleessa kaipaan suomalaisille termeille täsmennystä.)

alkuun Lietteen koostumus

Liete koostuu suspendoituneista partikkeleista ja hiutalemaisista aineksista, jotka kerrostuvat suodattimen pinnalle ja sisään. Se koostuu pääasiassa kuolleesta orgaanisesta, enemmän tai vähemmän hajotetusta ja enemmän vähemmän mikrobiologisesti käsitellystä materiaalista, epäorgaanisesta materiaalista kuten savesta, hiesusta, saostuneista aineista, kuten kalsiumfosfaatista, kipsistä, karbonaateista ja raskasmetallien oksideista (esimerkiksi kasvilannoitteista peräisin olevasta rautaoksidihydraatista), elävistä bakteereista ja sienistä ja mikrofaunasta, joka käyttää pääasiassa bakteereita ravintonaan. Yksisoluisten eläinten (Protozoa) joukossa tässä faunassa on ripsieläimiä (Ciliaatteja, kuten tohvelieläimet) tunnetuimpina. Lisäksi on vielä matoja, rataseläimiä ja ehkä pieniä kotiloita.

alkuun Lietetilavuuden dynamiikka

Kalojen ylijäämäruoka ja lahoavat kasvinosat tuottavat lisää lietettä, suodattimen puhdistukset ja orgaanisen aineen mineralisaatio vähentävät lietteen määrää. Akvaarion tasainen hoito ilman lietteenpoistoa johtaa tasapainotilaan (lietettä muodostuu ja sitä hajoaa yhtä paljon suom. huom.). Jos muodostuva liete ei virtausten tonkivien kalojen tai muiden eläinten toimesta liiku tai pöllyä, muodostuu (esi- ?)lietekerros. Runsas kalojen ruokinta johtaa esilietteen ja lietteen määrälliseen kasvuun. Vähäinen ruokinta sen hajoamiseen. Jos akvaariota ei ruokita viikkoihin, kutistuu lietteen määrä, koska bakteeristo ei kasva siinä määrin, kuin bakteereja syövä mikrofauna sitä hävittää.

?

alkuun Lietteen ulkonäkö

Jos imee mattosuodattimen sisältöä ja laskee tummanruskeaa "tauhkaa" haavin läpi, niin tauhkasta jää harmaanruskeita hiutaleita, jotka kärsivällisestä ylijäävän veden poiskaatamisen seurauksena voidaan rikastaa lietteeksi. Tutkin tätä lietettä ja käytin sitä ympiksi uuteen mattosuodattimeen. Tarkastelin näytettä stereomikroskoopin 40 kertaisella suurennuksella. Lietteessä oli erilaisia matoja, tohvelieläimiä ja pyöreähköjä ripsieläimiä, osia mikrofaunasta, joka otaksuttavasti käyttää bakteereja ravintonaan.

alkuun Liete puskurina

Vuosia tutkin vanhavesiakvaarioiden, joissa oli mattosuodatin (Hamburger Filter), alhainen pH (5-6) ja paljon esilietettä, stabiiliuden syitä. Vuosien aikana huomasin, että sinänsä matala pH-arvo akvaarioissani nousi aina vedenvaihtojen yhteydessä odotetulla tavalla, kuten KH ja CO2-pitoisuus antaa odottaa, mutta että se muutaman tunnin aikana laski jälleen.

?
Asia meni niin pitkälle, että osittaisen vedenvaihdon jälkeen nostettu KH hävisi täysin, ja alkuperäinen (alhainen) pH palautui. Rinnakkaisena siihen Laskivat GH ja sähkönjohtokyky. Eristettyyn lietemäärään, jonka pH oli 7,4 tarvitsin 16 ml yksimolaarista suolahappoa litraan lietettä, saavuttaakseni arvon pH 5. Sitä vastoin vain 1 ml HCl (=3,6 %) tarvittiin ylijäämäveden KH:n neutralointiin. Lopun käytti liete. Jäljelle jääneessä liuoksessa olivat kovuudenmuodostajat.

Molemmat ilmiöt käyvät ymmärrettäviksi, kun huomataan että suodatinlietteellä on heikosti happamen kationinvaihtajan ominaisuuksia, Jotka ovat osittain H-muodossa, osittain on kovuuden muodostajien lataama. Sen kapasiteetti oli tapauksessani noin 15 millimoolia litra. Kaupallisissa kationinvaihtajissa on 700-1000, turpeessa 100 millimoolia ioninvaihtokapasiteettia. Vedenvaihdoissa korkeampi KH puskuroitui laskennallinen pH-korotus, suolattoman (osmoosiveden) tai mineraalihapon laskema pH puskuroitui samoin. Ensimmäisessä tapauksessa lietteen humusaineet absorboivat Ca- ja Mg-ioneja, toisessa tapauksessa vapauttivat näitä. Vaikutukset ilmenivät pH-alueella 4,5 ja 7,4.

alkuun Liete ja mineraaliaineet

Humusaineet ja muut liejun ainesosat kelatoivat kationeja, pääasiassa kovuudenmuodostajia (kaksi- ja useampiarvoisia metalleja eli pääosin Ca- ja Mg- suom. huom.), muuta myös raskasmetalleja kuten rautaa ja kuparia. Jos erilleen otettua lietettä hapottaa, niin ylimäärävedessä löytyy näitä aineita. Lietteen orgaanisten aineiden mineralisaatiossa vapautuvat niihin sitoutuneet mineraaliaineet, hiili hiilidioksidina, typpi ammoniumina, nitriittinä ja nitraattina, fosfori fosfaattina, rikki sulfaattina, magnesium, kalium, ja hivenaineet ionimuodossa. Bakteerit akkumuloivat raskasmetalleja runsaasti yli oman tarpeensa. Esimerkiksi 95-99 % puhdistuslaitokseen joutuneista raskasmetalleista löytyy lietteestä. Lietteen käyttö mm. maanviljelyyn on siksi ongelmallista.

alkuun Hapen kulutus

Lieju kuluttaa happea bakteerien hapetustoiminnassa, liuenneiden ja kiinteiden orgaanisten aineiden hajottaminen kuluttaa sitä samoin kuin nitrifikaatio. Eräästä muutaman tummin ikäisestä liejunäytteestä mitattiin 0,0 mg/l, samoin kuin 0 mg NO3 mg/l päällä olevasta vedestä, merkki siitä että lieju hengitti ja nitrifikaatio toimi. Happimittarilla onnistui mitata hapenkulutus mattosuodattimessa. O2-pitoisuus akvaariossa oli 5 mg/l, kirkasvesikammiossa 4 mg/l. Virtaus oli yksi akvaarion kokonaiskierto tunnissa, viipymisaika suodattimessa 4 minuuttia. Tämä 80 litran suodatin kulutti siis noin 2 grammaa happea päivässä! Hapen kulutus voitiin laskea suodattimen säännöllisellä puhdistuksella, tosin bakteerioptimin kustannuksella.

alkuun Lietteen muodostuminen

Kaloja ruokitaan ja ne erittävät erilaisia aineita kuten CO2 ja NH4 kiduksistaan, sulamatonta jätettä suolistostaan. Ulostepartikkelit vaeltavat joko pohjaliejuun ja/tai suodattimeen. Liuennutta NH4/NH3:a käyttävät osaksi kasvit ravintonaan, ja osaksi se muuttuu nitrifioivien bakteerien toimesta ensin nitriitiksi ja sitten nitraatiksi. Suodattimen ollessa oikeanlainen, asettuu nitrifikaatiofloora siihen ja muodostaa osan lietettä. Suurimmat partikkelit kuten kalanjätteet, ravintomuruset ja kasvien osat hienontavat kalat, kotilot ja bakteerit edelleen pienemmiksi, ja hiukkaset joutuvat suotatinlietteeseen. Siellä ne hajoavat ja mineralisoituvat bakteerien toimesta. Välituotteina syntyy vaikeasti hajoavia humusaineita, jotka vaikuttavat heikkoina kationinvaihtajina.

alkuun Saostuminen

Hiukkasten seuloutuminen suodattimen huokosiin on vähämerkityksistä. Suurin osa partikkeleista on pienempiä kuin keskimääräinen huokoskoko ja se poistuu vedestä adsorboitumalla. Myös hiutaloitumisella (flokkulaatio) on merkitystä, mikä voidaan helposti osoittaa lisäämällä muutama tippa rauta(III)-kloridiliuosta sameaan akvaarioveteen. Muutaman tunnin kuluttua akvaario on kristallin kirkas! Hiutaleissa, partikkelien väleissä ja suodattimen sisäpinnoilla vaikuttavat myös sähköstaattiset voimat. Esimerkiksi akvaariossa, jossa vesi virtasi kerran tunnissa suodattimen läpi (noin 1,25 cm/min), vedessä oli 0,1 -0,2 mg NH4, suodattimen ulostulossa 0,0 mg/l. NH4 mg/l ja 0,0 mg/l NO2-. Keskimääräinen viive suodattimessa oli noin 4 minuuttia. Tässä ajassa tapahtui siis täydellinen nitrifikaatio! Suuremmilla virtausnopeuksilla ei tippatestin erotuskyky riittänyt, koska vaikuttava pitoisuus tuli liian alhaiseksi.

?

alkuun Bakteerien asettuminen suodattimeen

Akvaarion vedessä on liuenneita ja suspendoituneita aineita, jotka ovat peräisin ruokittujen kalojen eritteistä tai ylijäämä ruoista, osaksi kuolleista kasvinjätteistä. Nämä aineet kelpaavat ruoaksi bakteereille. Alussa hyvin vähäiset bakteerit käyttävät nämä aineet peittääkseen siten energiantarpeensa. Samalla ne lisääntyvät ja asuttavat paitsi vapaan veden, myös pinnat esimerkiksi kasvit, lasit, ja suodattimen sisällön. Tietyt bakteerit asettuvat hiukkasten pinnoille ja mineralisoivat ne. Lajit joilla on riittävästi ravintoa lisääntyvät kunnes ruoka alkaa loppua ja ne nälkiintyvät. Tällöin alkaa bakteerien määrä vähentyä, koska nyt mikrofaunalla on ravintoa. Kunkin lajin solumäärä pysyy tällöin suurin piirtein samana. Bakteerien lisääntyminen tapahtuu jakaantumalla. Useimmat laji lisääntyvät ravinnon riittävyyden ollessa optimaalista noin 20 minuutin välein, nitrifioivat bakteerit vain noin kerran päivässä. Nopeat lajit tarvitsevat vain päivän tuottaakseen uuteen suodattimeen toimivan bakteerimäärän. Nitrifioivat bakteerit tarvitsevat siihen 2 - 3 viikkoa ilman massiivista ymppäystä. Nitrifioivan bakteeriston kasvua voidaan seurata ammoniumin ja nitriitin mittauksilla. Virtauksen ollessa liian vähäinen bakteerit poistuvat suodattimesta ja asettuvat vapaaseen veteen tai somisteiden pinnoille. Liiat suuret virtaukset voivat huuhdella bakteeristoa suodattimen sisäpinnoilta. Suodatingeometrian, virtauksen, ja orgaanisen kuormituksen täytyy siis olla sopivassa suhteessa toisiinsa.

?

alkuun Aiemmat vanhavesi-kokeet

Ensimmäinen vanha-vesikoe tapahtui 15 litran akvaariossa. Puska vesitähteä (Callitriche vernalis), parvi allikkosalakoita (Leucaspius delineatus), brillanttisuodatin kahdella vaahtomuovipatruunalla ja mammuttipumpulla, sekä voimakas valaistus olivat varustuksena. Kalat saivat päivittäin elävää ruokaa. Pohjalle kerrostui paksu liejukerros. Suodatinpatruunat tukkeutuivat ajoittain ja ne piti puristella jälleen käyttökuntoon. Haihtunut vesi korvattiin uudella. Vesitähti muodosti paksun kerroksen pinnalle ja kasvu rauhoittui sitten. Sitä ei vähennetty! Viikoittain mitattiin pH ja kovuus. pH putosi kolmessa kuukaudessa 7,5:stä 6:een ja kohosi seuraavien kolmen kuukauden aikana jälleen 7,0:aan ja jäi siihen kokeen loppuun saakka. Kovuus nousi 6 kuukaudessa 10°dH:sta 20°dH:een ja jäi siihen. Noin reilun vuoden kuluttua koe lopetettiin, koska mikään parametri ei enää muuttunut. Muitakin vanha-vesi-kokeita seurasi laajentamatta kuitenkaan tietämystä olennaisesti.

Vihdoinkin löysin ratkaisun ongelmaani, nimittäin omituiseen stabiliteettiin jossain aivan muualla nimittäin jätevedenpuhdistus-laitoksissa. Syynä ei olekaan vanha-vesi, vaan lietteen ominaisuudet!

alkuun Bakteerilajien välinen kilpailu

Akvaarioveden puhdistukseen osallistuu suuri joukko bakteereja. Ne kilpailevat osaksi keskenään, mutta täydentävät osaksi toinen toisiaan. Eri lajit hajottavat eri aineksia toisiksi perä perää. Siten mm. ammoniumin hapettamiseen nitriitiksi osallistuvat toiset lajit kuin sitä seuraavaan nitriitin hapettumiseen nitraatiksi. Sessiilit (alustassa kiinni olevat) bakteerit kilpailevat vapaasti uivien samantyyppisten kanssa. Vähäinen ruokatarjonta, eli runsas nälkäinen populaatio vähenee todennäköisesti mikroeläimistön syöntipaineen seurauksena. Vesi kirkastuu.

alkuun Vanhan lietteen ominaisuudet

Tuore liete koostuu melkein pelkästään erilajisista bakteereista. Vanhemmat lietteet rikastuu vähitellen erilaisista aineista, esimerkiksi selluloosasta, ligniinistä, kitiinistä, kuiduista humusaineista, rautaoksidihydraatista, rautafosfaatista, kalsiumfosfaatista ja erilajisista raskasmetalleista. Vanha-vesi-kokeissani herätti huomiotani ettei fosfaattipitoisuus milloinkaan kohonnut yli 6 mg/l. Löysin siihen yksinkertaisen syyn: fosfaatti muodostaa raskasmetallien, kuten raudan ja kalsiumin kanssa vaikealiukoisia suoloja. Nämä suolat saostuvat ja kulkeutuvat suodatinlietteeseen. Tämä selittää väkisin vakiintuneen kovuuden. Eräänä päivänä vedenvaihdon jälkeen oli akvaariossa fosfaattipitoisuus jälleen yhtä suuri kuin aiemmin, seurauksena fosfaatin liukeneminen lietteestä. Sama pH:n suhteen, kuten aiemmin mainitsin. toisaalta vaikeasti hajoavat aineet mineralisoituivat edelleen, joskin hitaammin, mutta jatkuvasti. Siihen tarvittavat bakteerit asettuvat vasta vanhempaan lietteeseen. Nuorissa lietteissä niitä ei vielä mainittavasti ole. Vanhan veden kellertävä väri ei johdu kalojen uriinista, vaan vesiliukoisista fulvohapoista, jotka syntyvät humusaineiden hajoamisesta ja niiden edelleen hajoamisesta. Muutoin ne ovat heikkoja kompleksinmuodostajia (kelaattoreja), jotka pitävät hivenaineita, kuten rautaa ja kuparia pieninä pitoisuuksina liuoksessa. Liukoiset raskasmetallit absorboituvat, ja vaikealiukoiset fosfaatit, hydroksidit ja karbonaatit pidättyvät. Toisaalta vapautuu bakteriellissa mineralisaatiossa pieniä pitoisuuksia mikrogrammoina litrassa- alueella, jotka riittävät kasveille. Lääkkeet sitoutuvat nopeasti, niin ettei niillä ole toivottua tulosta. Mikäli annostellaan voimakkaammin, häiritään ainakin osaa bakteerikasvustoa.

alkuun Selluloosa

Kiinteät orgaaniset ainekset hajoavat tiettyjen bakteerien toimesta hyvin hitaasti; bakteerit hakeuduttua niiden pinnoille. Selluloosaa hajottavilla bakteereilla on sellulaasientsyymiä. Tätä entsyymiä erittää bakteerisolun seinämä, ja bakteeri ottaa hajoamistuotetta ravinnokseen.

?

alkuun Lieju kalanruokana

Harrastelijaviljelijöille on vanhassa vaahtomuovimaton lietteessä vielä mielenkiintoisia sivuvaikutuksia. Monet kalalajit, kuten monet eläviä poikasia synnyttävät, tai imumonnit, hakevat ravintoa vähintään osittain liejun mikroeläimistä, laiduntaen maton pintaa. Suodatin työntää jatkuvasti osaa pieneliöstöstä esiin, mikä on pienille kalanpoikasille ihanteellista ruokaa.

alkuun Nälkiintyvät bakteerit

Nälkiintyvät bakteerit kykenevät ottamaan ympäröivästä vedestä liuenneita aineita sangen vähäisestä konsentraatiosta ja rikastamaan soluun. Ne käyttävät siihen erilaisia mekanismeja. Tämä selittää, miksi ne voivat tuottaa niin puhdasta vettä. Juomavesilaitoksiin lisätään bakteereita esimerkiksi poistamaan ammoniumia tai nitraattia.

alkuun Mattosuodattimen koko

Matto asetetaan tavallisesti akvaarion sivuseinälle. Usein käytetään pienisoluista 5 cm paksua mattoa. Tästä seuraa akvaarion pituuden mukaan 5 - 20% suhteellinen suodatintilavuus. Partikel sammeln sich an der Oberfläche, während die Bakterien auch in der Tiefe des Filters siedeln. Hiukkaset tarttuvat ulkopintaan, kun taas bakteerit ovat syvemmällä. Mikäli akvaario on kovin kuormitettu täyttyvät maton solut ja suodatinkammio lietteellä. Virtausvastus kasvaa, ja matto on puhdistettava. Tätä varten imuroidaan maton pinta, mutta ei muuta. Jonkun vuoden kuluttua matto on kulunut bakteerien ja kalojen syömäjälkien seurauksena ja se pitää uusia. Mikäli akvaario ylikuormittuu, on kalojen ruokintaa vähennettävä reilusti. Maton kuormitettavuus on otaksuttavasti hyvin vaihteleva.

alkuun Tarinan opetus

Jouduin tekemisiin lietteen kanssa kun ihmettelin, miksi vanhavesiakvaariot olivat pitkiä aikoja vakaita. Tänään tiedän että stabiiliuden aiheuttaa liete eikä vanha vesi. Olen vakuuttunut siitä että puhdistamaton mattosuodatin vaikuttaa olennaisesti akvaarion vakauteen.

alkuun