Zuivering | Waterkwaliteit | Alle belangrijke waterwaardes en afhankelijkheden op een rijtje

Waterkwaliteit

noodzaak voor ontwikkeling

"Steriel" water

"Steriel" water


Met de huidige moderne filtratie-mogelijkheden als trommelfilters neemt ook de roep van hobbyisten weer toe dat "steriel water" niet goed zou zijn voor onze koi. Hierbij is het natuurlijk belang goed te begrijpen wat men daarmee dan bedoelt, vaak is het een persoonlijke interpretatie van een hobbyist die kan leiden tot een gemene discussie die leidt tot alleen maar meer misverstanden.

Steriel water
 

Definitie


Volgens het woordenboek der Nederlandse taal is de exacte betekenis van "steriel":

steriel
 bijv.naamw.
eˈril]
Uitspraak:  
[st
1) als je geen kinderen kunt verwekken of voortbrengen

Voorbeeld:  
`Door de bestraling is hij steriel geworden.`
Synoniem:  
onvruchtbaar
2) als iets geen stoffen bevat die je ziek kunnen maken

Voorbeeld:  
`een steriele tang`
3) als iets er kaal, saai en ongezellig uit ziet

Voorbeeld:  
`een steriel ingericht kantoor`
Synoniem:  
clean
 
Daar valt al meteen iets interessants op. Het moge duidelijk zijn dat uitleg 1 niet van toepassing is, hetzelfde kan gezegd worden van optie 3 waarmee hoogstens iets gezegd kan worden over de wijze van inrichting van de vijver (maar is niet gerelateerd aan gezondheid). De kern van de discussie zit natuurlijk in optie 2, en goed lezend zou je daaruit eigenlijk moeten concluderen dat een vijver niet steriel genoeg kan zijn!! Definitie is hier dus erg belangrijk en afgaand op de correcte betekenis zou discussie niet mogelijk moeten zijn, maar waar komen discussies omtrent "steriel" zijn van koi-vijvers dan vandaan?

 

"Steriel" zegt iets over het aantal ziekmakende bestanddelen


 In onze vijvers vinden biologische processen plaats die het water zuiveren. Toch kan het voorkomen dat door overbezetting, wat feitelijk in iedere vijver is ten opzichte van de natuur, een verhoogde bacteriedruk gaat optreden. In deze situatie neemt het aantal ziekmakende bacteriën toe die leiden tot het langzaam verzieken van de leefomgeving. Aangezien bacteriën niet zichtbaar zijn met het blote oog en alleen zichtbaar is via sterke lenzen in microscopen is dat niet direct te zien aan het water en kan alleen een bacteriedruk-meting uitsluitsel geven.
 

Meten is weten


Hobbyisten associëren zichtbare kenmerken vaak met "goed" of "slecht" water. Een vijver die bijvoorbeeld middels moderne filtertechnologie vrij van zweefvuil is noemt men soms "steriel", terwijl het water een enorm hoge bacteriële druk kan bevatten. Andersom komt ook voor, namelijk dat het water bol staat van vuil maar toch een lage bacteriedruk heeft en dus eigenlijk meer steriel is dan de waarneming vermoedt. In beide gevallen zegt het niets over de daadwerkelijke aanwezigheid van ziekmakende bacteriën maar ligt slechts een optische waarneming ten grondslag aan de uitspraak. Daarmee wordt men snel op het verkeerde been gezet, niet alles wat men waarneemt klopt, de helderheid van water bijvoorbeeld wordt al decennia lang foutief geassocieerd met "gezond" of "ongezond" water. Meten is weten, van een te lange concentratie ammonium of nitriet kunnen uw koi goed ziek worden, zichtbaar is het allemaal niet. Dergelijke ziekmakers spelen zich af op molecuul- of bacterie-niveau, een wereld die alleen middels microscopie zichtbaar gemaakt kan worden.
 
Sommige hobbyisten doen er nog een schepje bovenop en denken zelfs dat bacteriën en moleculen door onze moderne filtersystemen eruit gefilterd kunnen worden wat eigenlijk met een klein beetje nadenken subiet naar het rijk der fabelen gestuurd kan worden: de meeste bacteriën hebben een grootte van 1-5 µm (0,001 -0,005 mm) (bron:Wikipedia) terwijl het meest effectieve voorfilter wat wij toepassen een maaswijdte heeft van 70µm, oftewel 50-70 maal zo groot!!  De afmetingen van moleculen liggen zelfs in de orde van nanometers. (1 nm = 1 × 10−9 m, één miljoenste millimeter) (bron: Wikipedia). Daarmee is het uitfilteren van moleculen of bacteriën absoluut onmogelijk met de mechanische filtratiesystemen die in onze hobby beschikbaar zijn. Chemisch is dit wel (beperkt) mogelijk, zoals met ozon gebeurt (op basis van oxidatie, waarbij door middel van een vrij zuurstofmolecuul een verbranding wordt gerealiseerd).
 
Er lijkt dus soms een NIET-causaal bestaand verband gelegd te worden tussen  "gezond water" en "helder water", en tussen "steriel water" en "effectieve filtering". Een levensgevaarlijke associatie die kan leiden tot het in gevaar brengen van de gezondheid van onze koi.
 
 

Samenvattend


Vijverwater kan volgens de definitie dus nooit "te steriel" zijn, ziektemakers horen niet thuis in een vijver en dus streef je per definitie naar steriel water. Interpretatieverschillen zorgen hier voor Babylonische spraakverwarringen, die te pas en te onpas worden aangehaald in discussies rondom vijver hygiëne en filtratie. Doe daarmee wat u wilt, maar onthoudt altijd de basisaspecten van vijver hygiëne:
 
  • zorg ervoor dat vuil geen kans heeft in uw vijver, elimineer vuil zo snel mogelijk in het filterproces. Met name bij mechanisme filtratie als trommelfilters kunt u dat bijvoorbeeld een beetje sturen, bijvoorbeeld middels een frequentie van 1x per 30 minuten middels uw spoelcyclus. Biologische filtratie controleert u met hoge frequentie om vuilophoping te voorkomen en reinigt u bij constatering met vijverwater. Vuil hoort niet in een vijver en zeker niet in uw filter, elimineer het dus zo snel als mogelijk
  • alles wat er met uw vissen gebeurt start met uw eigen gulle hand, teveel voer of verkeerd voer kan leiden tot een te hoge bacteriedruk door rottend materiaal (afvalstoffen). Voer dus seizoensgebonden voer en verdeel uw voerbeurten over de dag heen (24 uur), bijvoorbeeld middels ons voederschema.
 

Reverse Osmosis (RO)

Reverse Osmosis (RO)


In het artikel over TDS is reeds gesproken over het structureel verlagen van deze waarde ten behoeve van de ontwikkeling van koi. In onze algemene drang de waterwaardes te optimaliseren is het noodzakelijk deze TDS-waarde zo laag mogelijk te maken. Omdat de natuur (of eigenlijk de watermaatschappij) ons drinkwater aanbiedt "met een hoge kwaliteit" blijkt het drinkwater zoals wij dit kennen minder geschikt voor koi. Voor een optimale ontwikkeling heeft de koi geen behoefte aan al deze opgeloste stoffen. Sterker nog, de koi zou beter af zijn als deze helemaal niet aanwezig zouden zijn. Pas dan komt het ware groei-potentieel en kwaliteit naar boven.

Misschien dat bovenstaand niet direct erkend wordt, maar de gevorderde hobbyist heeft het vaker gezien in zijn of haar vijver: het prachtige zijde-achtige beni (rood) van die droomvis lijkt na een tijdje onze vijver niet meer zo zijdezacht. Het beni in Japan is rekbaar, zacht en egaal gepigmenteerd terwijl dezelfde vis in Nederland wat "harder" beni krijgt. Het elastische, wat juist deze vis zo bijzonder maakt, verdwijnt en daarvoor komen wat hardere kleuren voor terug. Het is moeilijk uit te leggen, maar onthoudt dat het verschrikkelijk moeilijk is om een koi in Europese wateren te verbeteren zonder een streng watermanagement. Vaak is namelijk het omgekeerde het geval helaas: de koi verslechtert en verliest haar magie ondanks vele waterwissels en goede zorgen! Let wel, het gaat hier niet om wegtrekkend beni wat we allemaal wel eens meemaken, het gaat hier om de wijze waarop het zich aan ons presenteert.

Een ander voorbeeldje: op dit moment is de hobbyist een beetje verdwaald geraakt door de groei-curves die ons worden voorgehouden door de Japanners. Het schept een verwachting, een wens dat een koi met een dergelijke groei tot mega-formaat gaat uitgroeien. De praktijk is dat dezelfde koi in Europese wateren haar groei-kracht verliest. Natuurlijk wordt de koi groot maar het ware groei-potentieel, zoals de koi in Japan heeft laten zien, wordt zelden doorgezet. Een kweker als Momotaro die ons heeft verbaasd met koi van boven de meter en enorme grote jonge koi aanlevert is daar een voorbeeld van, maar wie heeft er nu echt een mega-jumbo van deze kweker (of anderen!) in zijn of haar vijver zwemmen.... eerlijk zeggen Winking

Het ligt in ieder geval niet aan de koi, het zijn de omstandigheden die bepalen of een potentieel daadwerkelijk wordt benut. En een van de hulpmiddelen om dit potentieel te borgen is door aandacht te schenken aan de TDS-waarde en deze te verlagen met behulp van een proces dat "Reversed Osmosis" heet (RO). RO is een proces van diffusie.

Reversed Osmosis (Omgekeerde Osmose)
Osmose is een proces op basis van diffusie waarbij een vloeistof, waarin stoffen zijn opgelost, door een zogenaamd halfdoorlatend membraam stroomt, dat we de vloeistof doorlaat maar niet de opgeloste stoffen. Bij de omgekeerde osmose is de stromingsrichting van het water omgekeerd ten opzichte van osome, deze omkering vindt alleen plaats onder druk. Door over een halfdoorlatend membraam een drukverschil aan te brengen kan dit als een filter gaan werken: de vloeistof (water in ons geval) zal zich naar de kant bewegen waar de som van de externe druk en de osmotische druk (osmotische waarde) het laagst is. Als de externe druk aan de kant van de geconcentreerde oplossing groot genoeg is, zal de vloeistof (zonder de opgeloste stoffen mee te nemen) naar de andere kant worden geperst:

reverse osmosis

In simpele taal houdt dit in dat water heel hard dwars door een zeef met microscopische gaatjes wordt geduwd (Bron: Wikipedia). Wanneer omgekeerde osmose wordt gebruikt als zuiveringsmethode wordt dit ultrafiltratie of membraanfiltratie genoemd. Omgekeerde osmose is in staat om 95-99% van het TDS-gehalte te verwijderen en verschaft vellig, puur water.

De oplettende lezer zit nu ongemakkelijk, iets onder druk brengen en water gebruiken waar niet alles van overblijft.... dat kost geld. En dat klopt helaas, een RO-installatie heeft twee eigenaardige eigenschappen:

  • bij zeer weinig verlies van water wordt gebruik gemaakt van stroomverslindende pompen (>500kWatt is geen uitzondering!)
  • bij zeer veel verlies van water kan gebruik gemaakt worden van meer zuinige pompen

De ultieme RO-installatie, waarbij al het water kan worden gebruikt tegen lage stroomkosten, bestaat helaas niet. Het proces van omgekeerde osmose heeft helaas in zich dat het rendement van het ingebrachte water (vaak kraanwater) relatief laag is en er dus veel water niet bruikbaar is. Indien dit wordt geoptimaliseerd dan nemen de hoeveelheid wattages exponentieel toe! Daarnaast is gebleken dat een flinke verversingsgraad per dag nodig is om de waarden stabiel te houden. RO is dus niet goed voor uw portemonnaie, maar uw koi varen er wel bij!

RO-installaties
Het proces van omgekeerde osmose vereist een installatie dat de filterfunctie vervult. Er is een maximum opbrengst aan osmose-water bij een installatie. Onderstaande afbeeldingen zijn voorbeelden van een installaties met een capaciteit van 30m3 per uur en 3m3 per uur (bron: Lenntech):




In principe bestaat een RO-installatie uit drie componenten:

  • een drukverhogende faciliteit, in de meeste gevallen is dit een of meerdere pompen
  • de membranen die de stoffen af kunnen vangen, een goed RO-systeem is zelfreinigend (de stoffen moeten natuurlijk ook afgevoerd kunnen worden om verstopping van de membranen te voorkomen)
  • electronica voor de aansturing en bewaking van het gehele proces

Waterkenmerken
Het langdurig gebruik van Osmosewater is direct zichtbaar in een vijver: een stabiele pH, zeer lage fosfaat- en nitraat-niveaus, en geen tot weinig algengroei omdat er geen enkele voedingsstof in het water aanwezig is. De GH en KH van ge-osmotiseerd water is van beiden 0. Daar schuilt ook een gevaar! In het nitrificerende proces wordt gesnoept aan de carbonaten waarvan de hoeveelheid wordt uitgedrukt in KH. Tijdens dit proces komt een zuur vrij dat zich bindt, zonder de aanwezigheid van voldoende carbonaten zal het water steeds zuurder worden en zal de pH "crashen". Vele vijveraars hebben al op deze manier koi verloren. Het gebruik van een RO-installatie moet dan ook vergezeld gaan met een veilig meet-systeem om de Ph te stabiliseren en een pH-crash te voorkomen!. De meeste installaties zijn dan ook gestuurd middels de Ph-waarde, en bij een schommeling daarvan wordt er naast gegenereerd osmose-water ook gewoon kraanwater bijgevoegd. Daarmee wordt het tekort aan carbonaten vanzelf weer bijgevuld. Er zijn ook oplossingen die een vloeistof toe kunnen voegen met een hoge KH-waarde vanuit de installatie.

Door het proces van omgekeerde osmose en het verwijderen van alle stoffen in het water wordt het water neutraal qua pH. De waarde van de pH zal dus richting de 7 gaan kruipen in onze vijvers, afhankelijk van de hoeveelheid CO2 die extern in het water terecht kan komen.

Toepasbaarheid
Op dit moment wordt flink ge-experimenteerd met RO om deze technologie beschikbaar te krijgen voor de hobbyist. Huidige installaties hebben hun nut al bewezen maar leveren een enorme hoeveelheid osmose-water. Omdat er bij het toepassen ervan streng gestuurd wordt op waterwaardes is het "eventjes aanzetten en af en toe laten draaien" niet aan de orde: de installatie moet permanent draaien en dus zal de opbrengst van de installatie afgestemd moeten zijn op de inhoud van de vijver om efficiënt te werken. Er worden meer en meer oplossingen verwacht die zijn toegespitst op de koi-hobby met installaties met een passende opbrengst. In de aquarium-wereld is RO al een gemeengoed net zoals dit in de waterzuivering is. Het is nu wachten op een passende oplossing voor onze vijvers die ook economisch rendabel is!

Denitrificatie

Denitrificatie



Denitrificatie is het proces waarbij nitraat wordt omgezet naar stikstof, nitriet en ammonium. Nitraat, als eindprodukt van de stikstofkringloop, wordt doorgaans aangepakt door waterwissels waarmee de concentratie wordt verlaagd. In theorie zou een concentratie nitraat kunnen ontstaan die op ten duur schadelijk is voor de koi. Het is dus van belang om de concentratie nitraat laag te houden, en het denitrificatie-proces is een welkome aanvulling op het arsenaal aan waterverbeteringsmethoden maar dan aangeboden vanuit de natuur.

Het denitrificatieproces ziet er als volgt uit:

5 CH2O + 4 NO3- + 4 H+ >> 2 N2 (g) + 5 CO2 (g) + 7 H2O

Wat hier feitelijk staat is dat bij dit proces de aanwezigheid van zuurstof niet direct op prijs wordt gesteld. Om toch aan een zuurstofatoom te komen (zonder zuurstof geen denitrificatie) wordt deze als het ware afgesnoept van het nitraat-molecuul. Dat klinkt ingewikkelder dan het is, het betekent dat denitrificatie alleen kan plaatsvinden op zuurstofarme plaatsen! In onze vijvers is dat in de biofilm van onze filters, wat gezien kan worden als een soort "deken" over het filtermateriaal heen. Nu is een bioloog een subtiel evenwicht tussen honderden bacteriën en organismen waarvan er per dag miljoenen sterven en ook weer worden aangemaakt. Hierdoor circuleert organisch materiaal in deze biolaag, waardoor diep in deze laag de denitrificatie kan plaatsvinden. Het is om deze reden dat zeer poreus filtermateriaal als Siporax van sera, Bacteria-home en Bacterie House gretig worden toegepast in onze filters. Diep in deze poriën kan, onder de juiste omstandigheden, denitrificatie plaatsvinden. De kwaliteit van de biolaag (dikte) alsook het gebruikte filtermedium hebben grote invloed op de mate of en waarin er denitrificatie ontstaat. Wel kan gesteld worden dat een dikke biolaag een hogere kans biedt op denitrificatie. Zorg dus goed voor uw filters, en zeker in combinatie met medicijnen die desastreuze gevolgen kunnen hebben voor uw biolaag!

Nitrificatie

Nitrificatie



Nitrificatie is de biologische oxidatie van ammonium tot nitriet gevolgd door de oxidatie van dit nitriet tot nitraat. Nitrificatie is een belangrijke stap in de e stikstofkringloop">stikstofkringloop van ecosystemen zoals een vijver.

De oxidatie van ammonium in uiteindelijk nitraat gebeurt door bacteriën uit verschillende geslachten. De eerste stap naar nitriet wordt onder andere gedaan door bacteriën uit de geslachten Nitrosomonas en Nitrosospira (het voorvoegsel nitroso staat voor ammonium). De tweede stap naar nitraat wordt hoofdzakelijk gedaan door de bacteriën uit de geslachten Nitrospira en Nitrobacter (het voorvoegsel nitro staat voor nitriet).

In onderstaande afbeelding wordt deze kringloop gepresenteerd, waarbij het eindprodukt nitraat weer door planten wordt opgenomen:


Nitrificatie en stikstofkringloop

Overigens wordt ammonium ook opgenomen door planten zoals algen waarmee zij een beetje inbreken op de kringloop. Vanuit de kringloop en het bijhorende nitrificatie-proces is het duidelijk dat de kringloop start met het ontstaan van ammonium. Ammonium wordt in onze vijvers geproduceerd door de koi, waarvan het grootste gedeelte (>75%) direct via de kieuwen aan het water wordt gegeven.

In het proces is nog een speciaal proces aangegeven, en dat is het proces van enitrificatie">denitrificatie. Daarbij worden nitraten weer afgebroken door de bacterien.


Bron: Chemie in het aquarium