A biotechnikai vízkezelés hatásmechanizmusa, az ember, az állatok és a technika kölcsönös egymásra hatásának eredménye

Átírás

1 A biotechnikai vízkezelés hatásmechanizmusa, az ember, az állatok és a technika kölcsönös egymásra hatásának eredménye Harmadik bõvített és átdolgozott kiadás

2 AKVÁRIUM ÖKOLÓGIA A biotechnikai vízkezelés hatásmechanizmusa, az ember, az állatok és a technika kölcsönös egymásra hatásának eredménye Ahhoz, hogy sikeresen akvarizálhassunk, az akvárium alapvetõ mûszaki berendezésein kívül a természetben lejátszódó folyamatok megértésére is szükségünk van. A mû a víz tisztántartásának mûszaki módszerei mellett (mint pl. szûrés, hableválasztás, stb.) a biológiai folyamatok lényegébe is bepillantást nyújt. Egy további fejezet a víz minõségi megítéléséhez szükséges modern mérési módszerekkel foglalkozik (vezetõképesség-, ph-mérés, redoxpotenciál mérése stb.). A szerzett ismereteket szabadtéri vizsgálatok és akváriumi megfigyelések eredményei egészítik ki. A könyv elsõsorban a haladó akvaristának készült és az akváriumokban alkalmazott mûszaki berendezések értelmét és célját ökológiai szempontok alapján próbálja megismertetni. Így az édesvízi és a tengeri akvarisztika szerelmesei számára egyaránt értékes segítségként szolgál. Ez nem utolsó sorban a TUNZE-technika megértésére is vonatkozik.

3 Tartalomjegyzék Elõszó 1. Az akvarisztikával kapcsolatos alapvetõ megjegyzések 1.1 Ökológia és akvarisztika 1.2 Mûszaki berendezések az akváriumban? 1.3 Mi a vízklíma? 1.4 A vízcsere témájával kapcsolatos szakértõi vélemény 2. Mûszaki vízkezelés 2.1 Szûrés 2.2 Biológiailag fontos áramlási formák megvalósítása 2.3 A keringtetõ szivattyúk hatékonyságának meghatározása 2.4 Gázcsere az akváriumban 2.5 Mikroorganizmusok az akváriumban 2.6 Bioreaktor 2.7 Fehérje-hableválasztás 2.8 Ozmózisszabályozás 2.9 A vezetékes csapvíz tisztítása fordított ozmózissal

4 3 Mineralizálás 3.1 A három akváriumtechnikai bomlási lépcsõ 3.2 Milyen tulajdonságokkal kell ezek alapján egy jó víztisztító rendszernek rendelkeznie? 4 Mérlegjellegû gondolkodás az akvarisztikában 4.1 Az akváriumi rendszer anyagegyensúlya 4.2 Az akvárium mint feladat 5 Akvarisztikai mérések 5.1 Mi a vezetõképesség? 5.2 Szénsav az akváriumban 5.3 A tengervíz keményítése 5.4 A redoxpotenciál és gyakorlati jelentõsége 5.5 Foszfor 5.6 Oxigén 5.7 A Maldív-szigetek ökológiai szempontból 6 Akvarisztikai gyakorlat 6.1 Az aktív szén adszorpciós képességének a vizsgálata 6.2 Különbözõ biológiai szûrõanyagok lebontási teljesítményének tesztelése 6.3 A jó koszt a halak esetében is lényeges szempont 6.4 Azok a kellemetlen algák Irodalomjegyzék

5 Elõszó N. Tunze ezen könyv elsõ kiadásának kezdeményezõje és szerzõje 35 éven keresztül különbözõ biotópokhoz sorolható akváriumokkal foglalkozott. Ezalatt azt figyelte meg, hogy a legtöbb akvárium sikeres periódusa inkább véletlenszerû, tehát nem tetszõlegesen megismételhetõ összefüggéseken alapszik, aminek oka jelentõs mértékben azonban az akvarista akváriumgondozási szokásaiban rejlik. Ezek a sokéves megfigyelés alapján gyûjtött tapasztalatok vezettek olyan kategóriájú mûszaki berendezések kifejlesztéséhez, amelyek akváriumtechnikai gyûjtõfogalmát a hatvanas években N. Tunze neve fémjelezte és amelyeket ma az egész szakma használ. Akváriumtechnika alatt azt értjük, hogy a ma rendelkezésre álló mûszaki eszközökkel és modern víztisztító eljárásokkal megpróbáljuk az akváriumi élõlények életkörülményeit optimalizálni. További szerzõk: F.J.Wichowsky, biológus: Kielben tengeri biológiát tanult; ezt követõen egy délnémet nyilvános akváriumnál szerzett tapasztalatokat és 1987 között õ vezette a Tunze cég hidrobiológiai laboratóriumát. J. Sarbacher, diplomás biológus: Karlsruhe-ben végzett 1993-ban, diplomáját a Településvízgazdálkodási Intézetben (Németország) szerezte. A víztisztítás területén dolgozott. A TUNZE cég független munkatársa. A.Tunze, diplomás mérnök: A Müncheni Mûszaki-Fizikai Fõiskolán mûszaki környezetvédelmet végzett óta a TUNZE cég ügyvezetõ igazgatója.

6 1. Az akvarisztikával kapcsolatos alapvetõ megjegyzések 1.1 Ökológia és akvarisztika Az ökológia a természettudományok részterületeként a természetben lejátszódó biológiai, kémiai és fizikai folyamatokat kutatja, valamint a természet dinamikájának megfigyelésével és kölcsönös kapcsolatainak és összefüggéseinek a leírásával foglalkozik. Az ökológia az akvarisztikai fejlõdés fontos alapjának ill. hajtóerejének is tekinthetõ. A fenomenológia (jelenségkutatás) a megfigyelések szigorúan objektív feljegyzésével és leírásával foglalkozik. Ezeket a jelenségeket lényegében tapasztalati tudás útján ismerjük fel (empíria). Az akvarisztika szinte összes lényeges felismerése így született. Az akváriumban tartott állatok és növények biológiai és fizikai igényét, mint pl. a hõ-, fény-, oxigén- és vízmozgás iránti igényt már a 19. században is ismerték. Az akváriumokat egyszerû mûszaki eszközökkel üzemeltették. Az akvarisztika és kifejezetten az akváriumtechnika fejlõdésére az utolsó évtized általános mûszaki elõrelépése természetesen alapvetõ hatást gyakorolt. Mégis megfigyelésre érdemes, hogy számos berendezés az akvarisztikai és a természetben végzett megfigyelések kiértékelési eredményeként született meg. A következõ fejezetben ezek közül választottunk ki néhány ismertetésre méltót. 1. ábra: A természet dinamikáját fizikai, és kémiai folyamatok határozzák meg. Ezek megfigyelése és kiértékelése segít a természet megértésében és az akváriumban való leképezésében.

7 1.2 Mûszaki berendezések az akváriumban? Foglalkozzunk elõször egy kicsit az orvostechnikával, ami az ember segítségére alakult és az életünkbõl voltaképpen senki sem akarná igazán nélkülözni. Ugyanez vonatkozik a modern biológiai ivóvíztisztításra, amely a növekvõ városi népesség mellett a túlélés biztosítéka. Az a tény, hogy modern víztisztítási eljárásokkal az akváriumban gyakran alacsonyabb nitrát tartalmat lehet elérni és fenntartani mint az ivóvízben, önmagáért beszél. Érthetõ, hogy egyre hangosabbá válik a jobb és gondosabb ivóvíztisztítás iránti igény. Ha mi ma gyakorlatilag a világ bármely trópusi vidékérõl származó halakat, növényeket és alacsonyrendû állatokat nemcsak hosszabb ideig tudunk jó állapotban tartani, hanem szaporítani is, akkor ezt elsõsorban a biológia egyre újabb ismereteinek és az erre épülõ biotechnikának, esetünkben speciálisan az akváriumtechnikának, köszönhetjük. A véletlen sikerbõl éveken keresztüli állandó sikerek, a modern mérési módszerekre támaszkodó, folyamatos ellenõrzésû, modern víztisztító technika alapján válhatnak. Ez sikerült például a kõkorallok és korallsügerek esetében. Aki az élõlények életkörülményeit biztonságosan fenntartó biotechnikát elveti, akár tudatlanságból vagy takarékosságból, inkább ne is foglalkozzon akvarisztikával, ez ugyanis csak állatkínzás lenne. 2. ábra: A mai akváriumi élõlények tartási sikere a biológia újabb ismereteinek és az erre épülõ biotechnikának (akváriumtechnikának) köszönhetõ (TUNZE Comline készlet).

8 1.3 Mi a vízklíma? Édesvíz A természetben a napfény mértéke dönt a természetes édesvizek hõmérsékletérõl és növényzetének növekedésérõl. Az ázsiai és dél-amerikai trópusokon, ahonnan a díszhalaink és növényeink jelentõs része származik, átlagosan és Lux körüli a megvilágítás erõssége (ez a fák és az úszónövények által leárnyékolt eredetileg Lux körüli napfény). A napközben mért vízhõmérséklet 30 C körüli. Éjjel a vízmennyiségtõl függõen 2-10 C körüli lehûlés tapasztalható. Szabályként érvényes, hogy minél kisebb a hõingadozás annál nagyobb a víz fajtagazdagsága. Tengervíz A nyílt trópusi tengereken, azaz a korallzátonyok tenger felõli oldalától kezdõdõen a víz hõmérséklete közel állandó, az éjszakai és nappali hõmérséklet csupán néhány tizedfokkal tér el egymástól. Ezzel szemben a lagúna hõmérséklete a vízmélységtõl függõen jelentõsen ingadozhat. Apálynál rövid idõre akár 40 C-ra is felmelegedhet. Itt is igaz, hogy minél kisebb a hõingadozás annál nagyobb a víz fajtagazdagsága. Fény és hõmérséklet az akváriumban Az akvarisztikában a kis hõsugárzású és viszonylag magas láthatófény-részarányú világítóréteggel ellátott lámpák terjedtek el. Függetlenül attól hogy higanygõzlámpát (HQL) vagy fénycsövet használunk-e, a növények jó növekedését magas piros- és/vagy kékhányadú világítóeszközzel pl. Aqua Coral vagy Grolux tudjuk elérni. Szinte az összes világítóeszköz egy év alatt közel 50%-ot veszít a fényerejébõl, ezért ennyi idõ elteltével célszerû õket kicserélni. Az elektronikus gyújtás a fénycsövek élettartamát lényegesen megnöveli.

9 Fém-halogén lámpák (HQI) A jelenleg kapható 70W /150W/ 250W/ 400W teljesítményeket elsõsorban a tengeri akvarisztikában használják alacsonyrendû állatok tartására. Ezek drágák, de akár Lux fényerõ elõállítására is képesek. A fûtésre különféle, termosztát vezérlésû üvegcsöves és szilikon-fûtõkábeles fûtés használható. A meghibásodási rizikó csökkentése végett célszerû két, beépített termosztáttal ellátott, egyenként a szükséges fûtõteljesítmény felének megfelelõ teljesítményû üvegcsöves fûtõ rudat használni. Mindenképpen fontos azonban a konstans hõmérséklet. Ideális a 0,1 C pontosságú szabályozás lenne. 1. táblázat: A szükséges fûtési teljesítmény áttekintése Wattban (normál üvegezésû, jól lefedett akváriumok tapasztalati értékei alapján) akvárium-térfogat a 20 C szobahõmérsékletnél nagyobb kívánt hõmérséklet literben = szükséges fûtõteljesítmény Wattban (max. 28 C-ra való felfûtéshez)

10 A táblázat különösen nagy segítségül szolgál fokozatosan szabályozható fûtés felhasználásánál a legjobb fûtési teljesítmény kiszámításában. A fenti adatok csupán tapasztalati értékek, így a helyi adottságok függvényében eltérésekkel kell számolnunk. A táblázatból továbbá az is látható, hogy a nagy medencék fûtéstechnikailag elõnyösebbek mint a kisebbek. Különösen a helyiség hõmérsékletingadozására nem olyan érzékenyek. A fûtés megválasztásánál a felhasznált szûrõszivattyú teljesítményét is figyelembe kell venni. Vízmozgás - áramlás - keringtetés Közismert tény, hogy a víz oxigén megkötési képessége a hõmérséklet növekedésével csökken. A nagyteljesítményû, a vízfelületre kifolyó l/h teljesítményû merülõ-szivattyúk erõs oxigéncserét tesznek lehetõvé. Szinte az összes vízinövény anyagcseréjére a vízáramlás serkentõleg hat. Az algalepedék kialakulását a vízáramlás viszont gátolja. A vízmozgáshoz szükséges szivattyú teljesítményére ökölszabály édesvíz esetében, hogy a medence vízmennyiségét óránként 1-4-szer, tengervíz esetében óránként 4-10-szer kell megforgatni (lásd 2.1 Szûrés és 2.2 Biológiailag fontos áramlási formák megvalósítása). Konstans vezetõképesség és sûrûség - ezek is hõmérsékletfüggõ problémák! Ha a modern vezetõképesség-mérõ mûszereinkkel megvizsgáljuk az akvárium vizét, akkor egy hõérzékelõvel vagy kézi beállítás útján a hõmérsékletet 25 C-ra kompenzáljuk. Erre azért van szükség, hogy összehasonlítható mérési eredményeket kapjunk. Mert pl. a 18 C-os tengervíz 25 C-ra vonatkoztatott 50 ms = us biológiailag azaz pontosabban fiziológiailag hatásos vezetõképessége a valóságban kb. 44,4 ms = us. A vezetõképesség kb. 800 us/ C-os változása fiziológiailag ugyanannyi változásnak felel meg mint amennyit a párolgás idéz elõ! Ennek az az oka, hogy az ionok, vagyis a szabadon mozgó töltéshordozó részecskék a folyadékban annál gyorsabban

11 mozognak minél magasabb a folyadék hõmérséklete. Ebbõl legalábbis az érzékenyebb állatok és növények tartásához az következik, hogy a konstans hõmérséklet csökkenti a fiziológiai megterhelést és az alkalmazkodási stressz elkerülhetõ. Ebbõl a felismerésbõl kiindulva nagyon pontosan mérõ és szabályozó fûtõberendezéseket fejlesztettek ki. A hõmérsékletet egy nagy digitális kijelzõn tizedpontosan lehet leolvasni. Gombnyomással egy hõmérséklethatárt is megadhatunk. A készülék ezután ezt az értéket 0,1 C pontossággal megtartja. A berendezéssel max. 600 Wattos fûtés és 450 Wattos motorok is vezérelhetõk (induktív terhelések esetén kb. 20%-al kisebb teljesítmény). 3. ábra: A számos klímaberendezés egyike az akváriumban a hõmérséklet mérõ és szabályozó készülék (7028-as hõmérséklet szabályozó készlet)

12 1.4 A vízcsere témájával kapcsolatos szakértõi vélemény F.J. Wichowsky A biológiai tanulmányaim 1983 novemberi befejezése után közel egy évig a München /Hellabrunn beli állatkert akváriumának és terráriumának vezetõ munkatársa voltam és 1987 között a TUNZE cég kutatólaboratóriumának voltam tudományos vezetõje Penzbergben. Ennek a Kutatási és Tudományos Szövetségi Minisztérium által támogatott tevékenységnek a keretében ma több trópusi tengeri állatot és növényt tartalmazó kísérleti akvárium felügyeletét látom el. A TUNZE cég többek között azt is céljául tûzte ki, hogy az akvarisztikának modern természettudományos módszerek felhasználásával új impulzusokat adjon. Ezen erõfeszítés központi problematikája az akváriumok természetes körülményeknek megfelelõ üzemeltetése. Segédeszközként a TUNZE cég szivattyúit, hableválasztóit, bioreaktorait és ozmózisszabályozóit valamint biológiai know-how-ját használják. A természeteshez hasonló feltételeket akkor lehet elérni, ha a vizek biológiai és kémiai körfolyamatai (vagyis a káros anyagok lebontása és a tápanyagok rendelkezésre állítása) az akváriumban is megvalósíthatók. A legfontosabb cél tehát, hogy az egyik faj (pl. halak) által a vízbe leadott szennyezõ anyagokat olyan anyagokká változtassuk, amelyeket a másik faj (pl. növény) hasznosítani képes vagy egy mûszaki berendezéssel (szûrõk, bioreaktorokkal biokémiai úton, stb.) eltávolítsuk és ezáltal hatástalanítsuk. Eddig az akvarisztikában a víz erõs szennyezõdése miatt úgynevezett rendszeres vízcserére volt szükség (lásd a szakirodalmat). Ezúton évente több tízezer liter sós szennyvíz kerül a közcsatornákba. Az úgynevezett rendszeres vízcsere nem csak egyfajta környezetszennyezést, de az akváriumi élõlények szempontjából is egyfajta elõre nem kalkulálható veszélyt jelent. Elég ok ez ahhoz, hogy ezt az eljárást fölöslegessé tegyük! Azt, hogy ez lehetséges, egy közel hároméves, tudományosan megalapozott vizsgálattal bizonyítottuk. A 2,5 évig tartó kísérlet során a víz legfontosabb paramétereit naponta rendszeresen mértük. Ezek részletes alakban rendelkezésre állnak és bizonyítják, hogy a sikeres korallszirti akvarisztika a rendszeres vízcsere nélkül is megvalósítható.

13 2. Mûszaki vízkezelés 2.1 Szûrés A modern akvarisztikában a szûrés több okból is jelentõs szerepet játszik. Egyfelõl szép látvány az akvárium kristálytiszta vize. Másfelõl, és ez sokkal lényegesebb, az állatok egészségben tartásához elengedhetetlenül fontos, hogy az oldott, szemmel láthatatlan anyagok koncentrációját is korlátok között tartsuk ill. hogy lehetõleg a növények által hozzáférhetõ vegyületekké alakítsuk (biológiai körfolyamat) A hatékony szûrés ezért legalább két lépésbõl áll: 1. Mechanikus szûrésbõl, amelyre célszerû gyorsan cserélhetõ nagyteljesítményû szûrõt használni (pl. Comline, TUNZE SYSTEM). 2. Biológiai szûrésbõl, egyfajta biológiai reaktor használatával (röviden bioreaktorból). A gyorsan cserélhetõ mechanikus szûrõ Feladata, hogy az összes szemmel látható lebegõ anyagot rövid idõ alatt kiszûrje az akvárium vizébõl. Ilyen elsõsorban a táplálékmaradék, elhalt növényi részek, halürülék stb. Mivel ezek a hulladékok egy idõ múlva feloldódnak és a víz minõségét rontják, ezért a jó mechanikus szûrõvel szemben mindenek elõtt két követelmény támasztandó: nagy szûrõhatás valamint gyors és könnyû tisztítási lehetõség. A TUNZE cég több mint tíz éve alkalmaz többrétegû, speciális eljárással merevített vattából készült szûrõpatronokat. Ezt a szûrõfajtát a biotechnikában mélységi szûrésnek nevezik. A leválasztás abszorpcióval történik, azaz a részben ragadós részecskék rátapadnak a vatta szálaira

14 és elektrosztatikus kölcsönhatás eredményeképpen rögzülnek (a negatív és a pozitív töltésû részecskék vonzzák egymást). Ennél a folyamatnál a kolloidoknak mint rögzítõ elemeknek ( ragasztó ) jelentõs szerep jut. Minél jobban beállt egy akvárium biológiailag, annál hatékonyabban mûködik a szûrõpatron. Az akváriumban tartott élõlények mennyiségétõl függõen a szûrõpatront 3 hét múlva egyetlen mozdulattal ki lehet cserélni, vagy 2-3 alkalommal ki lehet mosni. Az akváriumi higiénia miatt azonban célszerû a vattát már 1-2 hét elteltével kicserélni. 4. ábra: A mélységi szûrés elvi vázlata 1. akril vatta 2. vattafonalak 3. szennyezõ anyagok 4. kolloidok 5. szûrlet Gyógyszeres kezelés utáni mérgezések esetében és erõs sárga színezõdéskor a szûrõpatron helyett az utántöltõ patronba szénszûrõs betéteket helyezhetünk, ezeket is néhány kézmozdulattal lehet kicserélni. Ez a megoldás egy készenlétben álló tûzoltó készülékhez hasonlítható. Az utántöltõ patronokat hosszútávon hétköznapi szûrõvattával vagy makacs zavarosodás esetén a finomszûréshez mikrovattával is feltölthetjük. A TUNZE által az utóbbi években az egyszerû patronos és fazékszûrõkbõl kifejlesztett gyorscsere-szûrõkomponensek a másodpercek alatt végrehajtható, kényelmes szûrõcserét valamint egy teljes rendszer biológiai vízkezelõ berendezésekbõl történõ felépítését teszik lehetõvé. A berendezés gyûjtõneve TUNZE vízkezelõ komponensek.

15 A. beszívó csövek B. felületi elszívás C. szûrõpatron visszafolyás elleni védelemmel D. szivattyúkimenet E. az ozmózisszabályozó érzékelõi vízszint-szabályozás F. rögzítõ 2.2 Biológiailag fontos áramlási formák megvalósítása -hiszen az áramlás egyben életenergia is 5. ábra: Szivattyús szûrõ és homogén, tekercselt vatta szûrõpatronnal (Comline) Oka és jelentõsége A föld tengervíz- és édesvíztömegének a mozgása a szélnek, az atmoszférikus nyomásnak, a hold és a föld kölcsönös vonzásának és sûrûségkülönbségeknek (hõmérséklet) valamint lejtésnek köszönhetõ. Az ezáltal keletkezõ áramlások természetesen nagymértékben függnek a földrajzi adottságoktól. Ezek nélkül a hidrodinamikai hatások nélkül pl. a tengeri élet csak nehezen képzelhetõ el. Ezért van az akváriumi ökoszisztémában is nagy jelentõsége a biológiailag fontos áramlások megvalósításának. A biológiai hatások nagyon átfogóak. Ezeknek az áramlási formáknak lényegében fontos szál-

16 lító- és elosztószerep jut. Így pl. a meleg, az oldott gázok egyenletes elosztása vagy a tápanyagrészecskék szállítása különösen fontos feladat. Az oxigén és a széndioxid diffúziós sebessége állóvízben olyan alacsony, hogy a miáltalunk ismert tengeri élet nem alakulhatott volna ki. A zátonyon a helyhez kötötten élõ lények elõszeretettel telepszenek meg az erõs áramlásnak kitett helyekre. A korallzátony életfeltételeinek egyik legfontosabbika, hogy a korallok elsõsorban az áramlással szállított planktonnal táplálkozhassanak. Az akváriumi ökoszisztémában az áramlás a szennyezõ anyagokat kell a szûrõbe szállítsa, ami nem kisebb szerep. Az áramlás megfigyelése a szabad természetben az akváriumi adaptálás céljából Ha megfigyeljük egy nagyobb édesvizû tó vagy a tenger vízmozgását, akkor felismerhetjük, hogy ebbõl lényegileg öt mozgásfajtát vihetünk át az akváriumra. 1. Széles felületû áramlás: A természetes vizek áramlása a hatalmas méretarányból és a keletkezés módjából kifolyólag széles felületû. Ez azt jelenti, hogy az áramlási vonalak inkább párhuzamosak és nem egy pontból indulnak ki, mint egy szivattyú kifolyócsöve esetében.

17 2. Hullámverés: A felszín közeli szél eredményeképpen keletkezõ hullámmozgás (hullámverés) erõsebb (hullámvölgy) és gyengébb (hullámhegy) áramlási impulzusokat kelt. Az így keletkezõ áramlás néhány méter mélységig hat. Ez az áramlás számos turbulenciát is kelt. 3. Intervallumos áramlás Irányát változtató áramlás többé kevésbé rendszeresen keletkezik, ilyen pl. az ár és az apály okozta irányát váltó áramlás (intervallumos áramlás). Hatása a zátony anyagszállítása szempontjából különösen fontos. Az akváriumban a szûrõ hatásfokán lehet ezáltal lényegesen javítani. 4. Éjszakai lecsendesülés Az éjszaka folyamán a zátonyon a hullámverés az elfekvõ szélnek köszönhetõen lényegesen lecsendesül. A nappali állatok többsége nyugovóra tér, a plankton felemelkedik. Ez alatt az idõ alatt az áramlási aktivitás csökken. 5. Etetési szünet A természetes vizek hidrodinamikus jelenségei alapvetõen a tápanyagszállítást szolgálják. A legtöbb halfaj a táplálkozáshoz nyugodtabb vizeket részesít elõnyben, feltéve, hogy a kívánt táplálékkínálat ott is megtalálható. Az akváriumban viszont az áramlás útján a szûrõkörbe történõ táplálékbeszívás problémát okoz. Így tehát a halak táplálkozását zavarhatja a túl erõs áramlás és a táplálék a szûrõben landol. Ekkor a szûrõ leállítása segíthet (Etetési szünet).

18 Szivattyúk A fenti mozgások megvalósításához alkalmas szivattyúkra van szükség. Természetesen próbálkoztak már másmódon is áramlást kelteni az akváriumban (sûrített-levegõs rendszerek, mozgó lemezek). Ezek a megoldások azonban rendszerint a csekély teljesítményen vagy a rossz ár-teljesítmény viszonyon buktak meg. Ezen kívül a szivattyúk megbízhatósága az akvárium lakóinak túlélése szempontjából a legjelentõsebb elõny. Az elsõ akváriumi szivattyú szellõztetõ szivattyúként mûködött. Ezeket azonban a csekély áramlási teljesítményük miatt csak az édesvízi akváriumoknál lehetett felhasználni, a tengerieknél alig. A számos szivattyúrendszer közül az akvarisztikában a legjobban a centrifugálszivattyúk váltak be. Centrifugálszivattyúk Különbözõ centrifugálszivattyú típusok, ill. meghajtástípusok léteznek. Ezek lényegileg a motorok típusában és alkalmazásuk céljában térnek el egymástól. A motorok között megkülönböztetünk szinkron és aszinkron motorokat valamint az új, elektronikus szabályozású, biztonsági kisfeszültséggel mûködõ elektronikus motorokat. A szinkron motorok, amint ezt a nevük is mutatja a hálózati frekvenciával szinkronban forognak. Ezeket rendszerint mûgyantával kiöntött búvárszivattyúkban szokták használni. Ezeket az egyszerû ki- és bekapcsoláson kívül az akvarisztikában kifizethetõ berendezésekkel vezérelni nem lehet. A csapágyak kenése valamint a hûtés is vízzel történik. Az utóbbi években szinkronmotoros biztonsági kisfeszültségû (12/24V) búvárszivattyúk is kaphatók a piacon. Az aszinkron motorok a hálózati frekvenciától eltérõ fordulatszámmal is foroghatnak. Ezért elõszeretettel használják õket csillapítótagos elektronikus vezérlésekkel együtt, rendszerint merülõ centrifugál-szivattyúkként. Az alsó szekrénybe vagy egyéb külsõ elhelyezéshez mágne-

19 ses kuplungos kivitelben is készülnek. A motorok felépítésébõl következik, hogy többségüket levegõvel hûtik. A TURBELLE szivattyúk továbbfejlesztése egy új szivattyútípus akvarisztikai alkalmazását tette lehetõvé. Elektronikus elõtétek segítségével sikerült a búvárszivattyúkat biztonsági kisfeszültséggel mûködtetni úgy, hogy ezek elektronikusan szabályozhatók legyenek és nagy hatásfokkal rendelkezzenek (lásd 7. ábra). A mûszaki lehetõségek szerteágazó területén az áramláskeltésre három szivattyútípust szokás alkalmazni: merülõ centrifugálszivattyúkat, búvárszivattyúkat és külsõ szivattyúkat. Merülõ centrifugálszivattyúk A merülõ centrifugálszivattyúkat már a hatvanas években is használták. A TUNZE cég a TURBELLE név alatt az áramoltató szivattyúk gyártásában ezzel a szivattyútípussal vezetõ szerepet játszott. Amint ezt a neve is jelzi, a merülõ centrifugálszivattyú centrifugál része a víz alatt helyezkedik el. A motor viszont léghûtéses és a víz színe felett nyer elhelyezést. Ez a szivattyútípus eddig szinkron-motorral lett ellátva és megfizethetõ költségért elektronikusan szabályozható. 6. ábra: Turbelle merülõ centrifugálszivattyú

20 Búvárszivattyúk Ezeket a szivattyúkat az akvarisztikában Powerhead-szivattyúknak is szokás nevezni. Ezeket teljesen a vízszint alá süllyesztve lehet mûködtetni. Az egyszerû felépítés miatt rendszerint szinkronmotorokkal látják el õket. Ez a felépítés vízkenést és vízhûtést tesz lehetõvé. Mûanyagok használatának köszönhetõen nincsenek korróziós problémák. Hátrány viszont, hogy ezeknek a motoroknak definiálatlan a forgási iránya, ezért a legtöbb gyártó szimmetrikus centrifugál házat kénytelen használni. Ennek eredményeképpen a szivattyú hatásfoka viszonylag rossz és így több hulladékhõ jut az akváriumba. Ez fõképp a nyári hónapokban lehet kritikus. A TURBELLE szivattyú továbbfejlesztése szinkron motoros búvárszivattyúkká viszont ezen problémák jelentõs csökkentését tette lehetõvé. Ezek forgásirány-adóval és aszimmetrikus centrifugál házzal rendelkeznek, ami a szivattyúk hatásfokát kb. 1/3-al javítja. Külsõ szivattyúk (az akváriumon kívül) Ezeket a szivattyúkat szinkron és aszinkron motorokkal is építik. Különlegességük, hogy teljesen tömített centrifugál házzal rendelkeznek és az akváriumhoz tömlõkkel csatlakoznak. Ezáltal a szivattyút ugyan kivettük az akváriumból, ennek fejében azonban egy bizonyos szivárgási rizikó, illetve a tömlõk miatt vezetési veszteség is adódik. 7. ábra: Balra: Szinkronmotoros búvárszivattyú: Turbelle powerhead Jobbra: Búvárszivattyú elektronikus motorral fordulatszám-szabályozáshoz: Turbelle electronic

21 Milyen erõsen melegítik fel a búvárszivattyúk az akvárium vizét? Az irodalomban néha találkozhatunk akvaristák beszámolóiban azzal a félelemmel, hogy a búvárszivattyúk az akváriumot veszélyesen felmelegítik, akár a szobahõmérsékletnél 3-4 C-al melegebbre is. Egy ilyen akaratlan pótfûtés fõképp a forró nyári hónapokban veszélyt jelentene az egyébként C-on üzemelõ akváriumok számára. Mi történik tehát ténylegesen a búvárszivattyúk energiájával? A termodinamika elsõ fõtétele alapján egy külsõ szivattyú esetében a teljes meghajtó energia hõenergiaként jelentkezik az akváriumban. A teljesen víz alá merített szivattyúk esetében még a motor által fejlesztett hõ is ehhez társul. Ha azonban egy 20 W-os és kb. 50% hatásfokú szivattyút a víz alatt mûködtetünk, akkor 10 W hõenergia keletkezik a víz mozgatásával és 10 W a motor hõveszteségébõl adódóan, ami összesen 20 W hõenergiát jelent. Gyakorlati tesztben ez a következõképpen nézett ki: Egy nyitott 300 literes tengeri akváriumot állatok és növények nélkül víz alá merített 20 W áramfelvételû (3000 l/h) Turbellével mûködtettünk. Ennek eredményeképpen a 22 C szobahõmérséklethez képest 0,4 C hõemelkedés jelentkezett (az üzembevételtõl számított 24 óra elteltével mérve). Egy 3000 l/h Turbelle egy 300 literes akváriumban erõs áramlást kelt, ez több is mint amire egy ekkora tengeri akváriumban tényleg szükség lehet. Egy ilyen áramtakarékos szivattyúval egy nagyobb akváriumban, pl. egy 600 literesben a vízmennyiség megduplázódása miatt a hõemelkedés megfelezõdik. Ez a fûtés tehát olyan csekély, hogy nyugodt lelkiismerettel elhanyagolhatjuk. A biztonsági kisfeszültségû szivattyúknál (12/24V) a fûtõhatás szempontjából a transzformátorok melegedését le kell vonni. Példa: Egy elektronikus vezérlésû 24V-os és (2m emelési magasság esetén) 4000 l/h teljesítményû búvárszivattyú a transzformátorral együtt 48 W-ot fogyaszt. Maga a szivattyú csak 38 W-ot igényel, a többi a transzformátorra és a vezérlõelektronikára jut

22 (mindkettõ az akváriumon kívül helyezkedik el). Így a szivattyú tényleges hõleadása kisebb mint a megadott összes teljesítményfelvétel. Összegzés: Az akváriumban üzemelõ szivattyúk megállapított teljesítmény-felvételét az akvárium lakóit fenyegetõ nyári meleg miatt minél alacsonyabb értéken célszerû tartani. Ezért (és nem csak ezért) célszerû a nagyteljesítményû szivattyúk vásárlásánál az alacsony teljesítményfelvételt is szem elõtt tartani. Az áramlás jellemzõi Találékony emberek rájöttek, hogy az olcsóbb kerti tavi szökõkútszivattyúkkal fergeteges áramlást lehet az akváriumban létrehozni. Egy idõ múlva azonban az öröm alábbhagy, mert az akvárium valahogy nem szereti igazán ezt a megoldást. Mi is történt voltaképpen? Minden áramlás peremén úgynevezett nyíróerõk lépnek fel. Ezek bizonyos nyomáshatárérték felett megölik a planktont. Szabályosan szétszakítják. Az ökológusok nyírási-stresszrõl is beszélnek. A hatása hasonló mint amikor egy ügetõ ló maga után vonszol valamit, vagy amikor vízisízés közben 60 km/h sebességgel vízbe esünk. Az ilyen kemény áramlás többek között pl. szökõkútszivattyúkkal érhetõ el, amelyek több mint 2m-es vízoszlop állandó nyomásával kis keresztmetszeten mintegy belõnek az akváriumba. Az ilyen sebesen áramló vizekben se a díszhalaink, se a vízinövényeink nem fordulnak elõ, a korallokról nem is beszélve! A zátonyok erõs árapályáramlásainak kitett részein csak néhány, speciálisan alkalmazkodott faj képes a túlélésre. Tapasztalt ökológusok és akvaristák óvnak az akváriumban az élõlényekre nézve veszélyes, nagynyomású áramlás keltésétõl! Ezért speciális, a biotópra jellemzõ áramlás elõállítására kifejlesztett szivattyúkat használjunk és ne a kerti tavak és szökõkutak univerzális szivattyúit.

23 Nagy teljesítményû keringtetõ szivattyúként jól használhatók a kb. 20 mm-es vagy nagyobb külsõ áramlási átmérõjû szivattyúk. (Lásd 8.2 ábra.) Ekkor az átáramló mennyiség 4000 l/h-nál ne legyen nagyobb. A 8 mm-es átmérõk esetében 1000 l/hnál ne kergessünk több vizet át a rendszeren, különben a 2m vízoszlopnál nagyobb nyomás keletkezik (lásd 8.4. ábra.) Az ilyen szivattyúk inkább a csõ - és tömlõvezetékek nyomószivattyúinak felelnek meg. Ezen túlmenõen egy alkalmas kifolyócsonk alkalmazásával az áramlás szétterül és a természetben elõforduló áramláshoz hasonlóvá válik (lásd 8.3 ábra). Ha azonban úgynevezett áramlásosztókat alkalmazunk, sok apró lyukkal ellátott csöveket, akkor az áramlás erõteljes veszteségével kell számolnunk. Ezért az ilyen megoldások alkalmazása csak korlátozott mértékben javasolható. 8. ábra Különbözõ áramlási képek ábrázolása 1. A természetben elõforduló áramlás (széles frontú, párhuzamos) 2. Mûszaki áramlás nagy keresztmetszettel, kis nyomással 3. Kifolyócsonkkal az áramlás tovább szélesíthetõ 4. Mûszaki áramlás, kis keresztmetszettel és nagy nyomással, erõs nyíróerõk lépnek fel.