Filtracja biologiczna w akwarium: Klucz do czystej i zdrowej wody

Szczegóły: Opublikowano: 05. March 2026

Dla bardziej ambitnych akwarystów, którzy pragną zrozumieć procesy zachodzące w ich zbiornikach, kluczowe jest zrozumienie filtracji biologicznej. Niniejszy artykuł skupia się na omówieniu procesów, które pozwalają zrozumieć, co dzieje się w akwarium, a nie na konkretnych modelach filtrów.

Rodzaje filtracji w akwarium

W akwarystyce wyróżnia się kilka rodzajów filtracji, które, choć różne, wspólnie dążą do utrzymania czystości i stabilności środowiska wodnego:

Filtracja mechaniczna: Usuwanie zanieczyszczeń stałych z wody.
Filtracja chemiczna: Zatrzymywanie szkodliwych substancji za pomocą odpowiednich związków chemicznych.
Filtracja biologiczna: Przemiana biochemiczna niepożądanych związków w związki pożądane przez pożyteczne bakterie.

Dla rozróżnienia, filtrację właściwą nazwano w akwarystyce "filtracją mechaniczną". Jest jeszcze "filtracja chemiczna", która polega na zatrzymywaniu niektórych substancji na złożu przy pomocy odpowiednich związków chemicznych. Nie będę robił tu rewolucji i procesy te będę dalej określał zwyczajowymi w akwarystyce nazwami. Omówię je równocześnie mimo, że są to zupełnie inne procesy.

Filtracja mechaniczna

Filtracja mechaniczna służy do wyłapywania cząstek stałych z wody, takich jak: drobne cząstki mineralne, kurz, resztki pokarmu, inkrementy wydalane przez zwierzęta, części roślin, glony, pływające glony, pierwotniaki. W zależności od źródła różna jest wielkość stałych cząsteczek - różna też powinna być „przegroda”. Grube gąbki i siatki wyłapują tylko najgrubsze zanieczyszczenia. Drobne zanieczyszczenia wyłapywane są za pomocą ciasnych wypełnień typu filtrów sznurkowych, mat perlonowych, waty perlonowej (przy okazji odradzam stosowanie waty aptecznej – szybko zgnije). Ciasne wypełnienia skutkują dokładnym oczyszczeniem wody, ale szybko zabijają się pory i filtr trzeba często czyścić (czasem nawet codziennie).

Najdrobniejsze zanieczyszczenia o wielkości nawet większych cząsteczek chemicznych zatrzymują membrany odpowiedniej konstrukcji. Są to filtry odwróconej osmozy (skrót RO). Zasada działania filtra RO jest identyczna jak innych filtrów mechanicznych a więc woda pod ciśnieniem uderza w membranę, która działa jak sitko przepuszczając tylko najmniejsze cząsteczki (głównie wodę). Reszta pozostaje na membranie i jest spłukiwana większym strumieniem wody. Stąd w filtrach RO uzyskuje się wodę czystą (1/5 – 1/3 całości) i odciek z brudami (pozostała część wody). Przy okazji, filtry RO zatrzymują wszystkie cząsteczki powyżej pewnych rozmiarów.

Przeczytaj także: Zastosowanie RO w akwarystyce

Jeżeli do filtra wprowadzi się wodę brudną to membrana zostanie szybko zapchana i uszkodzona. Przy filtracji mechanicznej dąży się do maksymalnej szybkości przepływu wody przez złoże. Zwykle przyjmuje się, aby filtr był w stanie przepuścić w ciągu godziny podwojoną objętość akwarium. Oczywiście zależy to od wkładu i wypełnienie filtru watą perlonową zamiast gąbki zdecydowanie zmniejszy wydajność.

Filtracja chemiczna

Filtracja ta ma na celu wyłapanie szkodliwych, bądź zbędnych substancji z wody w akwarium z wykorzystaniem „zwykłych filtrów”. Czasem służy to wzbogaceniu wody w akwarium o pożądane substancje. Dokonuje się tego za pomocą wkładów o odpowiednich właściwościach.

Wkład torfowy: Powoduje lekkie zakwaszenie wody, zmniejszenie jej twardości węglanowej a trochę i ogólnej. Emitowane są substancje nawozowe, kwasy humusowe i garbniki. Woda przybiera kolor lekkiej (bądź mocnej) herbatki. Ogranicza to nieco rozwój glonów. Kwasy humusowe stabilizują mikroelementy w wodzie (np. żelazo) więc przysłuża się również roślinom, które dzięki temu mają lepsze warunki do wzrostu.
Wkład węglowy: Węgiel aktywny usuwa z wody głównie substancje organiczne. Nie usuwa nawozów podanych w postaci soli, ale może usuwać stabilizujące niektóre mikroelementy chelaty.
Wkłady jonowymienne: Stosuje się je do usuwania wybranych jonów. Mogą to być kationity usuwające jony metali (np. tworzące twardość wody) lub anionity (usuwające aniony, będące resztami kwasowymi – azotany, fosforany, siarczany itd.).
Wkłady zeolitowe: Zeolity działają podobnie jak żywice jonowymienne. Główne ich zastosowanie polega na usuwaniu powstającego w wodzie amoniaku. Powoduje to usunięcie z wody początkowych produktów przemiany materii i zabezpiecza to akwarium przed nadmiernym wzbogaceniem wody w związki służące rozwojowi glonów.

Wszystkie podane sposoby filtracji chemicznej stosuje się raczej doraźnie w miarę potrzeb. Ciągłe ich stosowanie wiąże się zarówno z niewygodą jak i solidnymi kosztami.

Filtracja biologiczna: Serce akwarium

Filtracja biologiczna to proces, w którym, podczas przepływu wody przez złoże, zachodzi biochemiczna przemiana niepożądanych związków w związki pożądane.

Źródła zanieczyszczeń w akwarium

W akwarium znajdują się produkty przemiany metabolicznej ryb (głównie), roślin i bakterii. Jest to tzw. „rozpuszczony organiczny węgiel” opisywany skrótem (DOC). Są to białka, tłuszcze, cukry, aminokwasy, kwasy organiczne, alkohole i inne pochodzące zarówno z wspomnianych przemian, jak i są wprowadzane sztucznie np. z pokarmem. Są to związki ogólnie szkodliwe dla ryb a i roślinom bardzo nie pomagają. Wspomagają za to wzrost glonów.

Przeczytaj także: Definicja i pomiar filtracji kłębuszkowej

Sumarycznie możemy powiedzieć, że są to związki węgla, tlenu, wodoru, azotu, fosforu i innych pierwiastków. Najbardziej nas interesujące procesy dotyczą tych pierwszych. Załóżmy, że przykładowe białko może mieć sumaryczny wzór: CqHxOyNz, gdzie q,x,y,z oznaczają liczby atomów pierwiastków C (węgiel), H (wodór), O (tlen), N (azot). Zauważmy, że wydziela się dwutlenek węgla (CO2), amoniak (NH3) i kwas węglowy (H2CO3). Tak naprawdę, te dwa ostatnie tworzą natychmiast wodorowęglan amonu (NH4HCO3). Amoniak może pozosać niezwiązany tylko przy dużej zasadowości wody (pH > . Wodorowęglan ten stanowi bufor węglanowy (i jest odpowiedzialny za twardość węglanową). Rozpuszczający się w nadmiarze wody CO2 może tworzyć kolejną porcję kwasu węglowego (H2CO3). I woda zakwasza się.

Cykl azotowy: Kluczowy proces w filtracji biologicznej

Wszystkie te reakcje przemian związków azotowych łącznie noszą nazwę tzw. „cyklu azotowego”. Zachodzą one w warunkach obfitości tlenu. Jest to dla nas zbawienie, gdyż zarówno amoniak, jak i jon amonowy i azotyny są silnie trujące dla ryb. Dopiero końcowe azotany do stężenia ok. W pewnych warunkach (beztlenowych) może zachodzić dalsza reakcja powodująca usunięcie azotu z uzyskanych związków tlenowych azotu.

Główne etapy cyklu azotowego:

Amonifikacja: rozkład związków organicznych zawierających azot do amoniaku (NH3) i jonu amonowego (NH4+).
Nitryfikacja: dwuetapowy proces utleniania amoniaku i jonu amonowego do azotynów (NO2-) (przez bakterie Nitrosomonas) i następnie do azotanów (NO3-) (przez bakterie Nitrobacter).
Denitryfikacja: redukcja azotanów do azotu cząsteczkowego (N2) w warunkach beztlenowych (przez bakterie denitryfikacyjne).

Po prostu bakterie nie mogąc skorzystać z rozpuszczonego tlenu zabierają go sobie z innych związków. Zauważcie, że wydziela się azot gazowy, troszkę tlenu i jon wodorotlenowy (OH-), który powoduje zalkalizowanie środowiska. Jeżeli zsumujemy wszystkie reakcje wyjdzie na to, że pH ani się nie zmniejszy, ani zwiększy (jony H+ i OH- wzajemnie się zniosą). Niestety tak nie jest.

Warunki beztlenowe w naszych akwariach są rzadkością i są raczej niekorzystne. Z jednej strony wszystko by wyzdychało, z drugiej strony mogą zachodzić reakcje zabierania tlenu (przez bakterie) z innych związków, np. siarczanów (SO4), które wtedy przechodzą w trujący siarkowodór (zapach zgniłych jaj). Warunki takie występują czasem w źle przewietrzanych podłożach, bądź w specjalnych filtrach – denitryfikatorach.

Przeczytaj także: Webber AP8400 - wymiana filtrów

Rola bakterii w filtracji biologicznej

Tlenowe związki azotu (fosforu i siarki) służą bakteriom do oddychania. Jako pożywienie i budulec do wzrostu i rozmnażania się bakterie zużywają głównie DOC. Stąd pewna ilość organicznych związków węgla jest w wodzie niezbędna. Dla zapewnienia odpowiedniej pracy bakterii wymagana jest woda zawierająca takie związki. Stąd świeżo założone akwarium „dojrzewa” . Do dojrzewania akwarium, a więc i odpowiedniego namnażania bakterii niezbędna jest pożywka, czyli amoniak i związki organiczne.

Są one dawane do zbiornika za pośrednictwem zwierząt (lub sztucznie jako preparaty do przyspieszania dojrzewania). Stąd dojrzewanie pustego akwarium nie ma większego sensu. Oczywiście nie ma sensu wpadać w drugą skrajność i wpuszczać od razu całą obsadę ryb. Jeżeli to tylko możliwe należy kolejne ryby wprowadzać do zbiornika sukcesywnie w miarę namnażania się bakterii, tj. w trakcie dojrzewania akwarium. Produkty reakcji biochemicznych (CO2, jony amonowe, azotyny, azotany, fosforany i inne) stanowią naturalne źródło pożywienia dla roślin.

Rośliny wyższe dokonują przemiany CO2 w budulec swojego ciała. Glony korzystają z węgla zawartego w DOC więc mogą rosnąć bez obecności CO2 w wodzie. Podobnie jest z nawozami (N, P są zawarte w DOC).

Podłoże i filtry w filtracji biologicznej

Duża część filtracji biologicznej zachodzi w podłożu. Jeżeli stosuje się gruby żwir, czy wręcz specjalne, porowate podłoża to duża część bakterii znajduje dom właśnie tam. Zwykle jednak przy filtracji mówi się o filtrach. Tak skonstruowany filtr wykorzystujący podłoże jako materiał filtrujący nosi nazwę filtru podżwirowego. Zanieczyszczona woda przenika przez warstwę podłoża do położonego wprost na szkle akwarium kraty z plastiku (nie wiem jak to nazwać inaczej) i stąd jest wypompowywana przez pompę z powrotem na powierzchnię. Zapewnione są więc warunki tlenowe dla bakterii osadzonych na żwirku.

Filtry biologiczne mają zwykle postać większego baniaczka wypełnionego odpowiednim, porowatym wkładem na którym osadzają się bakterie. Ponieważ bakterie osadzają się na powierzchni wkładu ważne aby miała maksymalnie dużą powierzchnię. Dużą powierzchnię zapewniają drobno porowate substraty w stylu drobnej gąbki, waty perlonowej itp. Niestety nie sprawdza się to w praktyce. Zbyt małe pory powoduje szybkie ich zamykanie zarówno przez rosnące bakterie, jak i za pomocą pyłów obecnych w wodzie. Przepływ wody ustaje i bakterie zdychają.

Dużo lepsze są mimo wszystko wkłady grubiej porowate typu gąbka, biobale, „rzadka ceramika”. Zalecane przez niektórych wkłady z porowatego keramzytu posiadają zbyt małe pory, większość z nich jest zamknięta i nie spełniają swojej roli. Dużo lepsze są wkłady z pumeksu jako mające pory otwarte o stosunkowo dużej przepustowości. Niektórzy stosują pocięte kawałki rurki igielitowej, żyłkę plastikową (np. myjki do naczyń) itp.

Konstrukcje filtrów są różne. Mogą to być nawet filtry z turbiną montowane jako filtry wewnętrzne lub kaskady. W zasadzie każdy filtr mechaniczny po pewnym czasie zaczyna pracować jako biologiczny. Z uwagi na to, że filtry te myje się często nie ma tu jednak mowy o skutecznej filtracji biologicznej.

Typy filtrów biologicznych

Podstawowym typem filtrów wykorzystywanych do filtracji biologicznej są filtry kubełkowe (oczywiście mogą być one wykorzystywane tylko jako filtry mechaniczne). Ich przydatność wynika z ich dość dużej objętości. Przy standardowych zbiornikach objętość filtracyjna kubełków jest wystarczająca.

Dla dużych akwariów, lub takich w których wymagana jest wyjątkowa skuteczność filtracji biologicznej (m.in. akwaria morskie) kubełki już nie wystarczają. Stosuje się wtedy sumpy, czyli filtry otwarte. Są to filtry, zwykle samodzielnie robione o olbrzymiej wobec kubełków objętości dochodzącej od 10-30% wielkości akwarium (a są i większe). Filtry te to najczęściej drugie, mniejsze akwarium posiadające odpowiedni system przegród i wkładów, zaopatrzone w system pobierania wody z akwarium (zwykle za pomocą przelewu tzw. „kominem”), wkłady filtracyjne i pompę tłoczącą wodę z powrotem do akwarium.

Zamiast dużego kubełka lub sumpa można też stosować filtry zawiesinowe, zwane też czasem fluidalnymi. Nie wnikając, których filtrów nie powinno nazywać się fluidalnymi, lepiej mówić o filtrach zawiesinowych. Zasada ich działania jest następująca: przez zawiesinę piasku, zeolitu, bądź innego substratu tłoczy się od dołu wodę. Piasek rozluźnia się i zaczyna pływać w strumieniu płynącej wody. Osiadłe na piasku bakterie nitryfikacyjne mają szczególną obfitość tlenu i szybkie uzupełnienie wykorzystanego substratu (amoniaku, azotynów) więc proces nitryfikacji zachodzi w trybie ekspresowym.

Czasem wystarczy 1 dzień pracy filtra i "żółta bo zgnita" woda jest całkowicie oczyszczona. Tak się dzieje gdy złożem jest mielony zeolit, który dodatkowo wspomaga chemicznie pracę filtra. Warunkiem ich używania jest dokładne oczyszczenie mechaniczne wody kierowanej do filtra a więc wcześniejsze je przepuszczanie np. przez mały kubełek. Warunkiem sprawności filtru jest możliwość regulacji szybkości przepływu wody. Filtry te charakteryzują się stosunkową prostotą budowy, małą wielkością i tanią obsługą.

Denitryfikatory: Usuwanie azotanów

Jak wspomniano, wymagane jest środowisko beztlenowe. Stąd przed denitryfikatorem musi być usunięty z wody tlen. Dokonuje się to z wykorzystaniem bakterii tlenowych. Po prostu przepuszcza się wodę przez złoże bakterii tlenowych aż do chwili, gdy cały tlen zostanie usunięty z wody. Dokonuje się to poprzez minimalny przepływ wody (rzędu kilku litrów na godzinę) przez długą (kilkanaście-kilkadziesiąt metrów) rurę. Może być to kawał rury do podlewania ogródka. Przepływ wody musi być minimalny aby pojawiły się warunki beztlenowe.

Do pracy bakterii beztlenowych potrzebny jest DOC. Podczas uruchamiania filtra wprowadza się go sztucznie. Może to być np. roztwór cukru, alkoholu itp. nalany do rury. Po odczekaniu kilku dni (aby stworzyć środowisko beztlenowe) przez denitryfikator zaczyna się przepuszczać wodę mierząc poziom azotanów (powinien być równy 0). Codziennie zwiększa się przepływ aż do chwili, gdy ilość azotanów jest mierzalna. Ciągła praca filtru wymaga dostępu do DOC. Czasem, przy małej obsadzie rybnej wprowadza się ją dodatkowo np. przez uruchomienie "bimbrowni" bez oczyszczania wychodzącego CO2.

Filtracja z użyciem roślin

Filtry te wykorzystują rośliny do oczyszczania wody. Stosuje się drugi baniak obrośnięty glonami, bądź odpowiednimi roślinami wodnymi (np. rzęsą wodną, rogatkiem) i zapewniając im dostęp do ...

Wkłady filtracyjne

Kiedy pojemność naszych filtrów akwariowych nie jest zatrważająco wielka, należy dobrze przemyśleć, jakie wkłady i w jakiej ilości włożymy do naszego filtra. Jeśli tej przestrzeni jest mało, posiadamy dostępne warianty, które charakteryzują się powierzchnią filtracyjną kilkukrotnie większą niż wkłady konkurencyjnych filtrów. Miłośnicy pielęgnic południowoamerykańskich powinni zawsze posiadać torf w rezerwie. Jest to wkład tym bardziej pożądany, gdyż powoduje on brunatne przebarwienia wody, które w przypadku ryb tzw.

Węgiel aktywny to naturalne złoże filtracyjne zdolne do absorbcji i adsorpcji. Węgiel aktywny odpowiada za pozbywanie się przebarwień wody, np.

Dojrzewanie akwarium

Przed wpuszczeniem ryb do nowo zakładanego zbiornika należy przejść rozpocząć od etapu zwanego dojrzewaniem zbiornika. Obejmuje on kolejne cykle obiegu azotu w akwarium. Zwykle trwa ten okres ok. 30-40 dni od wprowadzenia kultur bakterii, które podajemy zawsze na złoże biologiczne do filtra lub do rurki zasysającej wodę do filtra. Zamknięcie tego cyklu możemy stwierdzić, wykonując testami regularne pomiary parametrów wody: amoniaku, azotynów i azotanów. Najprościej tłumacząc, jeżeli zauważymy, że amoniak i azotyny maleją do poziomów niewykrywalnych, a poziom azotanów się podniósł, to możemy uznać, że cykl nitryfikacyjny jest zamknięty i akwarium dojrzało biologicznie:

amoniak (NH3) = 0,0 mg/l (bardzo toksyczny dla ryb!)
azotyny (NO2-) = 0,0 mg/l
azotany (NO3-) = 25-30 mg/l.

Kultury bakterii nitryfikacyjnych najbezpieczniej jest wprowadzić do świeżego zbiornika za pomocą gotowych preparatów do startu, które można kupić w sklepach zoologicznych. Na pewno proces dojrzewania przyspieszy uzupełnienie wody w nowym akwarium dojrzałą biologicznie wodą ze stabilnego pod względem biologicznym zbiornika, wykorzystanie dojrzałych, ale w miarę nieobciążonych materią organiczną wkładów filtracyjnych (ok.

Podsumowanie

Filtracja, niezależnie od rodzaju, jest kluczowa dla utrzymania zdrowego środowiska w akwarium. Filtracja biologiczna, oparta na pracy bakterii nitryfikacyjnych, odgrywa szczególną rolę w usuwaniu szkodliwych związków azotu. Wybór odpowiedniego filtra i wkładów filtracyjnych, a także dbałość o stabilne parametry wody, są niezbędne dla sukcesu w akwarystyce.

tags: #akwarystyka #filtracja #biologiczna #no2