Nguyên lý và quá trình lọc nước trong hồ thủy sinh

Như các bạn đã biết hồ thủy sinh là một hệ sinh thái khép kín. Trong hồ có nhiều loại động vât thủy sinh sinh sống kể cả những loại vi khuẩn. Mỗi ngày chúng ăn và thải ra nhiều chất thải. Chất thải này nếu không được sử lý hay sử lý không đúng cách sẽ làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và hệ sinh thái trong hồ. Thậm chí nó sẽ tác động trực tiếp đến sức khỏe của cây và thủy sinh vật.

he-thong-loc-nuoc-ho-thuy-sinh

Để sử lý những chất thải này, thay nước cũng là 1 biện pháp để giảm thiểu lượng chất thải. Nhưng thay nước nhiều hay thường xuyên cũng không phải việc làm có lợi cho hồ thuỷ sinh (việc thay nước chỉ nên thay mỗi tuần 1 - 2 lần). Để đạt được hiệu quả cao trong việc sử lý chất thải trong hồ thủy sinh, lọc nước sẽ đóng vai trò này.

Máy lọc dùng cho việc lọc nước trong hồ có hình dạng khác nhau cũng như nguyên lý hoạt động. Loại máy lọc thường gặp là:

Lọc treo (Overhang fillter)Lọc đáy (lọc nền) dùng sỏi đáy trong hồ làm vật liệu lọcLọc ngoài (Canister or External fillter) đặt ở ngoài hồ.

Cây thủy sinh sẽ nhả ra Oxy mà thủy sinh vật cần và làm sạch nước "tự nhiên" bằng cách hấp thu chất độc hại như Ammonia và Nitrogen mà thủy sinh vật thải ra. Đó là lý do tôi luôn luôn nói "Nếu cây thủy sinh trong hồ khỏe thì cá, tép đương nhiên cũng sẽ khỏe (ngoại trừ cá mới mang về hoặc cá đã có mầm bệnh)".

Nhưng ngoài hệ thống lọc, chúng ta cũng nên nghĩ đến những nhu cầu cơ bản của cây thủy sinh:
NướcÁnh sángCO2 (carbon dioxide).

Cây thủy sinh sống và tồn tại dựa vào nước. Cây thủy sinh thực thụ mà chúng ta trồng có thể sống trong môi trường nước nghèo nàn dinh dưỡng. Khi nước trở nên giầu dinh dưỡng, rêu tảo sẽ thừa cơ hội hấp thu dinh dưỡng và phát triển nhanh hơn cây thủy sinh. Trong trường hợp này nếu lọc nước tốt sẽ có khả năng loại trừ vấn đề này song song với việc thay nước thường xuyên.

Nếu lọc nước của chúng ta có dung tích nhỏ, đương nhiên là số lượng nước được lọc sẽ ít theo và không thể loại trừ hay ngăn cản rêu tảo ra khỏi hồ. Ngoài ra cá, tép trong hồ sẽ bị bệnh nếu lọc nước không được làm vệ sinh thường xuyên. Nếu lọc tốt, hệ vi sinh trong lọc sẽ loại trừ hay khống chế mầm bệnh (gây bệnh cho cá tép) và rêu tảo không tồn tại được.

Tiếp theo, xét về yếu tố ánh sáng, Lọc treo hay lọc trên hồ sẽ làm giảm hay ngăn cản nguồn ánh sáng mà cây thủy sinh rất cần. Hồ thủy sinh, ánh sáng phải được phân bổ đều khắp hồ và không bị che khuất.

Cuối cùng, xét về vấn đề liên quan đến CO2. Máy lọc có khả năng làm thông khí hay đánh tan khí vào nước, đó là nguyên do làm cho CO2 bị thất thoát. Giống như chúng ta lắc lon SODA. Sau đó mở nắp lon "Xuỵt" tất cả CO2 trong lon sẽ bay ra vào không khí, soda sẽ trở nên nhạt tẻ. Chắc chắn chúng ta không thích soda nhạt cũng như cây thủy sinh. Tất cả các loại lọc tạo sự tiếp xúc giữa nước và không khí, là nguyên nhân làm cho Co2 trong nước thất thoát. CO2 dễ dàng hòa tan vào trong nước hơn không khí gấp 70 lần nhưng dễ hòa tan bao nhiêu thì cũng dễ thất thoát vào không khí bẫy nhiêu. Lọc nước chuyên dùng cho hồ cá là yếu tố đầu tiên liên quan trực tiếp đến cá, tép, phải tạo ra Ôxy thay thế CO2. Còn hồ nuôi trồng cây thủy sinh thì không thể dùng lọc nước làm phân tán CO2 hay tạo ra sự chuyển động hoặc làm cho nước tiếp xúc trực tiếp với khí.

Máy lọc mà đáp ứng được cho cả 3 hình thức (làm sạch nước, không che nguồn ánh sáng, không làm Co2 tan trong không khí) là 1 trong những thiết kế đặc biệt để cây thủy sinh phát triển : Máy lọc ngòai (external, canister power filter) rất mạnh, mình không nên lắp đặt đầu ống dạng phun tia (spray bar). Ống nước ra phải cho nó thấp hơn mặt nước và hãy quên việc sử dụng - lắp đặt đầu ống phun tia.

Phương pháp dùng sỏi từ lớp nền bên dưới làm lọc đáy sẽ có 1 vài ảnh hưởng. Đầu tiên, lớp phân nền (trộn với sỏi) bên dưới không thể sử dụng được, thứ 2 khi sử dụng 1 thời gian cát bắt đầu hết tác dụng trong việc lọc, cuối cùng, khi cây lớn lên, rễ cây sẽ ngăn dòng chảy của nước thông qua lớp nền bên dưới. Tuy nhiên phương pháp này lại tốt cho hồ thủy sinh giai đoạn đầu khi mới set up . Nó sẽ đem Oxy trong nước trực tiếp đến rễ cây và làm cho nhiệt độ (đã chênh lệch) giữa nền và nước bằng nhau. Mặc dù có sự phát triển tốt hơn trong thời gian đầu, nhưng trên thực tế hệ thống lọc đáy , sau 1 thời gian, sẽ làm nảy sinh các vấn đề đã đề cập ở trên. Chắc chắn nguyên lý này không ứng dụng cho người trồng cây thủy sinh muốn thay đổi bố cục thường xuyên.

Nguyên lý lọc có thể phân ra được 2 lọai:

- Lọc hóa họcLọc sinh học

- Quá trình lọc sinh học

Lọc hóa học dùng than họat tính hay zeolite để loại Ammonia & Nitrogen ra khỏi nước. Còn lọc tự nhiên hay sinh học thì dùng vi khuẩn để phân hủy Ammonia & Nitrogen và chuyển hóa thành Nitrates ít độc hại hơn (với thực vật thuỷ sinh) qua quá trình Oxy hóa. Cả 2 phương pháp này đều có lợi điểm và cùng được sử dụng cho hồ cá và cây thủy sinh.

Khi mới set up hồ cho đến lúc vi khuẩn đã phát triển tối đa trong vật liệu lọc, quá trình lọc hóa học với than họat tính có thể làm giảm vi khuẩn. Nhưng nếu chỉ dùng than họat tính bỏ vào trong hộp lọc của máy, nó sẽ giữ lại nhiều mẩu cặn thải lớn. Sau 1 thời gian các cặn thải này sẽ trở thành thức ăn cho vi khuẩn (nitrobacteria), chuẩn bị vào quá trình lọc sinh học 100%. Than họat tính sẽ tự mất khả năng lọc của nó trong 1 hoặc 2 tuần, thay vào đó hệ vi sinh bám trên than hoạt tính sẽ phát triển tốt hơn và đảm nhận vai trò lọc sinh học.

Việc xác định thời gian chuyển đổi từ lọc hóa học sang lọc sinh học rất quan trọng. Không nên chuyển từ lọc với than hoạt tính sang lọc sinh học trong thời gian quá ngắn. Vì hệ vi sinh (nitrobacteria) bám trên than và các vật liệu lọc khác chưa phát triển đủ mạnh để đảm nhận trọng trách lọc sinh học trong thời gian đầu. Nếu điều này xảy ra (lấy than hoạt tính ra khỏi lọc) sẽ có sự mất cân bằng về sinh thái, cá sẽ bắt đầu chết và rêu tảo bắt đầu phát triển. Do đó, than hoạt tính có thể tiếp tục được sử dụng như là vật liệu lọc cho quá trình lọc sinh học.

Mặc dù là 1 vật liệu lọc rất tốt và cần thiết để làm sạch môi trường nước nhưng than hoạt tính có 1 bất lợi là hay làm cho lọc bị tắc sau 1 thời gian. Vì vậy nó thường được thay thế bằng các vật liệu lọc khác cũng tốt cho sự phát triển của con vi khuẩn. Việc thay vật liệu lọc không quá khó, việc quyết định thời gian khi nào cần thay mới khó. Tóm lại, than họat tính nên được thay thế ngay sau lần thứ nhất hay thứ hai lọc bị tắc.

Quá trình lọc sinh học

Thật sự không cường điệu chút nào khi nói rằng môi trường hồ thủy sinh phụ thuộc rất nhiều vào quá trình lọc sinh học. Khi hệ vi sinh phát triển thịnh vượng, nước sẽ sạch và không có rêu tảo.

Phản ứng hóa học (thông qua quá trình oxy hóa) bởi vi khuẩn đã chuyển hóa Ammonia từ dạng độc hại sang không độc hại: ammonia (NH3) > Nitriet (NO2), Nitrate (NO3). Vi khuẩn chuyển NH3 thành NO2 được gọi là Nitrosomonas và NO3 là Nitrobacter. Nghiên cứu cho thấy rằng việc duy trì nitrate sẽ ít độc hai hơn nitrite khỏang 70 lần. Nhưng nếu tích luỹ nhiều trong nước nó cũng trở thành độc hại. Do đó, chúng ta cần phải luôn thay nước thường xuyên ngay cả khi vẫn dùng máy lọc nước. Máy lọc nước có khả năng loại bỏ nitrates có thể xuất hiện trong thế kỷ sau.

Để quyết định độ Nitrate và Nitrite trong nước có 2 cách tính: dùng dụng cụ đo và phương pháp hóa học. Cách thứ 2 sẽ tốt hơn nhưng đó có thể không thuận tiện về chi phí. Tốt nhất để biết được độ nitrates mình có thể đánh gía từ độ pH. Khi nitrates tăng độ pH sẽ giảm, và nước nếu có nitrites cao sẽ có pH cao. Nếu độ pH 5.0 nó cho thấy độ nitrate cao.

Độ pH bị ảnh hưởng bởi 2 yếu tố. Yếu tố thứ nhất là nitrates còn gọi là acid. Yếu tố thứ 2 khi vi khuẩn bị oxy hóa chúng sẽ hấp thu Oxygen và thải ra Co2. Tương tự ,mức độ ô nhiễm ở sông cũng được biểu hiện như một biểu đồ gọi là B.O.D(như cầu sinh hóa học - Oxygenbiochemical oxygen demand) . Điều này cho thấy rằng có bao nhiêu Oxygen được sử dụng bởi vi khuẩn, do đó nó là cũng vật chỉ thị mức độ chất thải hữu cơ trên sông.