Aquarium Filters

Het Biologisch Filter – Over Overlopen

Het Biologisch Filter – Over Overlopen

Bij filteren kennen wij aquarianen drie hoofdsystemen.

  • Het gesloten filtersysteem
  • Het interne filtersysteem
  • Het open externe filtersysteem (de Bioloog)

Over die laatste gaan we het hier eens hebben. Zo’n open filtersysteem buiten het aquarium wordt ook wel een “bioloog” genoemd. Deze keer hebben we het dus niet over iemand die biologie heeft gestudeerd.

Zo’n bioloog is een bak met water en filtermateriaal die we onder (of boven dat kan ook) het aquarium opstellen. De voordelen van zo’n bioloog zijn:

  • Meer vrije ruimte in het aquarium dan bij een intern filtersysteem.
  • Groter totaal wateroppervlak waardoor een betere gasuitwisseling met de atmosfeer kan plaatsvinden
  • Gemakkelijker te reinigen dan bij een gesloten filtersysteem
  • Techniek als thermometers, verwarmingselementen, pompen en pH elektroden kan onzichtbaar in de bioloog ondergebracht worden
  • Vrijere keus in opbouw van filter waardoor deze beter is af te stemmen op bijv. een bepaald biotoop.

Nadelen heeft een bioloog ook.

  • Neemt meer ruimte in, de meeste ruimte onder je aqarium ben je dan wel kwijt.
  • Hoger energiegebruik van de pompen bij eenzelfde waterhoeveelheid t.o.v. een gesloten systeem
  • Door grotere totale oppervlak van bioloog en aquarium wat groter verlies aan CO2
    Maar een bioloog is mits goed geconstrueerd zeker geen CO2 slurpend monster zoals wel eens wordt gesuggereerd.
  • Wanneer een bioloog niet goed wordt ontworpen kan het zich ontpoppen als een gorgelend en blubberend luidruchtig stukje techniek.
  • Gevoeliger voor storingen. Ook dit is een nadeel wat niet zo hoeft te zijn mits het ontwerp goed is.
  • Vereist veel eigen handwerk en vindingrijkheid.
    Een bioloog en zeker de koppeling met een aquarium is niet iets wat je standaard bij je viswinkel om de hoek koopt. Het is een stukje maatwerk. Specialisten kunnen het perfekt voor je in orde maken, maar dat heeft z’n prijs! Voor de armere aquarianen en de echte knutselaars zit er dan niets anders op dan het zelf te maken. Dat is ook een beetje de charme van een bioloog. Geen enkel systeem is hetzelfde.

Het begint met de overloop

Het opzetten van een goede bioloog valt of staat met een goed overloop systeem. Wordt deze niet goed ontworpen dan zal de bioloog zich al gauw ontpoppen als een gorgelend lawaaierig stuk filtertechniek waarvan je wenst dat je het nooit toegepast had.

Overloop systemen zijn er ook in vele varianten en uitvoeringen. We kunnen de onderstaande drie hoofdsystemen onderscheiden:

  • De overlopen volgens het hevel principe, hierbij hoeft geen gat in het aquarium aanwezig te zijn.
  • De overloopsystemen in de zijwand van het aquarium.
  • De overloopsystemen door de bodem van het aquarium.

Op deze pagina zullen we de drie systemen eens wat beter gaan bekijken. Waar moeten we op letten, welke diameter? en welke materialen zijn er nodig.

De overloop volgens het hevel principe.

Aquarium overloop met hevelwerking

Aquarium overloop met hevelwerking

Wanneer we een bioloog onder het aquarium willen, maar niet van plan zijn om gaten in de zijkant of de bodem van het aquarium aan te brengen. Dan hebben we een hevel nodig om het water over de rand van het aquarium te krijgen. Het basisprincipe van de hevel is in het schema hiernaast weergegeven.

Voor een aquarium is dat lastig zo’n hevel. Een beetje te laag waterniveau in het aquarium en de hevel stopt. Als de pomp die het water vanuit de bioloog weer terug het aquarium inpompt stopt dan loopt het aquarium helemaal leeg tot de onderkant van de hevel. En als zo’n hevel eenmaal stopt, dan komt ie ook niet meer vanzelf op gang! Zondermeer een hevel direkt naar een bioloog is dus geen goed idee!

Een hevel met overstroomschot

Een hevel die blijft doorstromen als de pomp stopt is niet iets waar we op zitten te wachten.

Gelukkig hebben slimme aquarianen daar iets op gevonden. Een overstroom voorziening na de hevel. En dat is in het schemaatje hieronder weergegeven.

Het water stroomt vanuit het aquarium in een bakje op gelijke hoogte naast het aquarium. In dit bakje zit een schotje waar het water overheen moet stromen. Dan gaat het water via een valpijp terug naar de bioloog.

Aquarium overloop met overstroomschot

Aquarium overloop met overstroomschot

Als nu de pomp stopt dan zien we dat het waterniveau in het aquarium daalt tot het niveau van het schotje in het overstroombakje. Dan zijn beide waterniveau’s gelijk en stopt de hevel. Maar er komt geen lucht in de hevel! Komt dan de pomp in bedrijf dan gaat de hevel gewoon weer functioneren. Probleem met een pomp die stopt is zo opgelost!

Met de hoogte van het overstroomschot bepalen we ook de waterhoogte in het aquarium. Het is dan wel gemakkelijk als we de hoogte van dat overstroomschotje kunnen varieren. Of we bewegen het hele overstroom bakje omhoog of omlaag. Dat kan natuurlijk ook.

Is het systeem hiernaast perfekt?

Nou als we alleen aquariumwater bij de bodem, dus laag uit de bak willen aanzuigen dan werkt dit systeem goed. Maar het water hoog afzuigen is lastig! Dan komt er lucht in de hevel. Oppervlakteafzuiging met dit systeem is dus niet mogelijk.

Ook moeten we opletten dat de uitloop van de pomp nooit onder de uitloop opening van de hevel komt. Immers als de pomp stopt dan daalt het waterniveau in het overstroombakje teveel en zal de hevel lucht zuigen en de hevelwerking stopt! In het schema hiernaast zien we die situatie ook weergegeven.

Deze opzet kan dus alleen goed werken als we de pompuitloop boven de uitloopopening van de hevel hebben en we geen gebruik maken van oppervlakte afzuiging.

Nog een klasse beter, een hevel met twee overstroomschotjes

Aquarium overloop met 2 overstroomschotten

Aquarium overloop met 2 overstroomschotten

Willen we het helemaal fail-safe maken dan moeten we ook aan de aquariumkant een overstroombakje maken. Hoe we de pompopening dan ook plaatsen. De hevel blijft altijd gevuld met water. En met zo’n tweede overstroombakje zijn we meteen in staat om ook het oppervlak van het aquarium netjes af te zuigen. Da’s mooi gemakkelijk om een kaamlaag te voorkomen.

Deze versie is dus al weer een stuk beter. Wel moeten we oppassen dat we de onderkant van de overstroomschotjes zowel in het aquarium als in het bakje buiten het aquarium nooit lager maken dan de onderkant van een hevelopening. Dan kan er immers weer lucht toetreden. Houden we daar rekening mee dan is zo’n overloopsysteem redelijk veilig.

Aquarium overloop met 2 overstroomschotten en gaatje

Aquarium overloop met 2 overstroomschotten en gaatje

We moeten er wel altijd op letten dat het water dat bij pompuitval terug stroomt naar de bioloog in die bioloog opgevangen kan worden. Die moet daarvoor groot genoeg zijn.

We kunnen een uitstroom van een pomp dus niet onbeperkt laag zetten. Of we moeten een erg grote bioloog hebben waarin al het aquariumwater past. Willen we de uitstroom toch laag, maar hebben we niet zo’n grote bioloog. Dan kan ook dat weer geregeld worden. Een gaatje bovenin de uitstroombuis en dan de uitstroomopening weer omlaag brengen. Het schema hiernaast  maakt ook dat principe weer duidelijk.

Verfijningen, variaties op een thema

Verder zijn er natuurlijk een aantal varianten te bedenken. De mogelijkheden zijn eindeloos. Een aantal verfijningen wil ik niet onvermeld laten omdat ze soms wel vreselijk handig zijn.

Die hevels daar mag dus absoluut niet teveel lucht inkomen, anders stoppen ze met functioneren. Een mogelijkheid om de hevel te ontluchten als er zich wat lucht in op hoopt is dan wel erg gemakkelijk. Het schemaatje hieronder geeft wat voorbeelden. Een slangpilaartje van 4-6 mm waarop een luchtslangetje kan worden aangesloten. In dat luchtslangetje komt dan zo’n luchtkraantje. Is er lucht in de hevel? kraantje open. Lucht eruit zuigen zodat de hevel vol water komt tot in het luchtslangetje. kraantje weer dicht. En de hevel is ontlucht en klaar voor bedrijf. Zo’n ontluchtingsaansluiting is simpel. Een gaatje in een knie te boren en daar de nippel in lijmen is al voldoende. De onderkant van de nippel moet dan niet doorsteken maar moet vlak zijn met de bovenkant.

Soms zie je ook wel een soort ontluchtingsversies die werken met een T-stuk en een verzamelkamer. Dat kan, maar nodig is het niet. Juist dan krijg je al gauw lucht ophopingen. Vooral in bakken waarbij de planten assimileren en kleine zuurstofbelletjes produceren. Beter is het een redelijk grote watersnelheid in de hevel aan te houden. Luchtbelletjes worden zo snel in de hevel meegesleurd voordat ze zich kunnen ophopen. Maar daar komen we bij het dimensioneren van een overloop nog op.

Voor de grotere waterhoeveelheden krijgen we al gauw hevels met een aardig grote diameter. Da’s lastig zo’n dikke buis over de aquariumrand. Ook dat probleem is op te lossen. Bijvoorbeeld meerdere hevels van een kleine diameter. Of in plaats van buis een overloop maken uit plexiglas. De foto geeft een voorbeeld van zo’n gelijmde plexiglazen overloop. Lijm die niet met siliconen maar met speciale lijm voor plexiglas. Siliconen houdt op den duur niet, helaas ben ik ervaringsdeskundige wat betreft zo’n overloop…600 liter water over de vloer. Ook bijvoorbeeld Tunze heeft zulke kant en klare overlopen. Goedkoop zijn ze niet! Ca. 90 euro.

Het systeem met hevel en twee overstroombakjes is ook geschikt te maken voor bodemafzuiging al dan niet in combinatie met oppervlakte afzuiging. Ook daarvan wat opzetjes.

Het precies afstellen van de gewenste aquariumhoogte met die overstroomschotjes of door de hoogte van het hele overstroom bakje buiten het aquarium te veranderen is wat lastig. Gemakkelijker is om de valpijp naar de bioloog door te laten lopen. Dan lijmen we een sok op de valpijp in het overstroombakje. In die sok kunnen we dan een stuk PVC-buis klemmen met wat teflon tape. Dat stuk PVC-buis is dan simpel op de juiste hoogte te zagen en kunnen we gemakkelijk uitnemen en weer herplaatsen. De teflon-tape zorgt voor een goede afdichting, maar een klein beetje lekkage is ook geen ramp.

Een ander probleem wat we niet alleen bij een overloop systeem met hevel maar ook bij systemen met bodemdoorvoer of wanddoorvoer tegenkomen is geluid. Geborrel van lucht wat via de valpijp naar de bioloog wordt meegenomen.

Er zijn meerdere oplossingen, o.a. de Durso stand-pipe. Google er maar eens op. Maar naar mijn ervaring is ook dat geen definitieve oplossing. Het geborrel blijft, zij het wat gedempter. En de lucht blijft ook nog steeds uit de valpijp opening borrelen. Goed voor de zuurstofvoorziening, minder om je CO2 te behouden.

De enige definitieve oplossing die ik ken is een kogelkraan in de valpijp naar de bioloog. Of beter nog een schuifafsluiter (beter in te stellen). Die afsluiter wordt dan zover geknepen dat de hele pijp vol water komt te staan. Het liefst nog tot in het overstroombakje. Het aanzuigen van lucht wordt zo voorkomen.

Ook zo’n afsluiter in de valpijp heeft z’n nadeel. Door de vernauwing in de buis wordt ie wat gevoeliger voor vervuiling en verstopping, bijvoorbeeld door een vis op zoek naar de vrijheid. Een tweede noodoverstroom die het water wat hoger uit het bakje haalt is dan een goede optie om een waterballet te voorkomen. Als je de uitlaat van die noodoverlaat dan hoog boven het wateroppervlak van de bioloog uit laat komen dan hoor je ook goed wanneer die noodoverlaat in bedrijf is.

Speciale hevelconstructies

Een hevel is niet alleen te gebruiken om een bioloog aan de praat te krijgen zonder gaten in het aquarium te hoeven boren. Er zijn ook nog andere mogelijkheden voor een hevel.

Ja natuurlijk, een hevel voor het waterverversen of de bodem schoon te zuigen is ook nog een mogelijkheid. Maar die bedoel ik niet. Die kent iedereen. Nee, een hevel is bijvoorbeeld ook te gebruiken als een soort golfslag generator. Om periodiek een grote hoeveelheid water toe te voeren. Het schema hieronder geeft twee voorbeelden.

De ene is bekend als de Carlson overflow, de andere als…..

Ook voor Eb/Vloed constructies kan een hevelconstructie goede diensten bewijzen. Jawel, zie weer het schema hieronder.

Over hevels, overstroomschotten, allerlei buizen en het dimensioneren ervan

overloopkam

Overloopkam

We lopen bij het dimensioneren maar eens de diverse componenten af. Allereerst de overstroomkam, je weet wel dat plastic ding met die sleuven erin om te voorkomen dat vissen en zo ook het filter in gesleurd worden.

Afhankelijk van het fabrikaat hebben die spijlen van de kammen een bepaalde breedte en een bepaalde doorlaatopening. Bijvoorbeeld 7 mm brede spijlen met een doorlaat van 3 mm. Da’s dan een vrije doorlaat van ca. 100x 3/(7+3)= 30%.

Maar hoeveel water kun je over zo’n overloop halen? Nou dat is afhankelijk van die vrije doorlaat. Hoe groter, des te meer water kan er overheen. Een kam met dunne spijlen en een brede opening laat dus meer water door. In de praktijk kun je een capaciteit aanhouden van 75-150 l/h per cm kamlengte. De minimale lengte van een kam is 5 cm. (Ivm evt. verstopping door een blad die ongelukkig voor de aanzuigopening gaat liggen).

Afmetingen overloopkam

Afmetingen overloopkam

Heb je een overloop met een capaciteit van 1000 l/h dan heb je dus een kamlengte nodig van bijvoorbeeld 1000/100 = 10 cm. Voor 2000 l/h dus een kamlengte van 2000/100 = 20 cm, enzovoorts.

Hoe meer water we over zo’n kam halen en hoe kleiner de netto doorlaat, des te groter wordt het hoogteverschil van het water dat over de kam stroomt. Is een kam te klein voor een bepaalde hoeveelheid water dan stijgt het hoogteverschil. De waterspiegel in het aquarium stijgt. In extreme gevallen kan zo het water over de kam zelf heen lopen. Dan hebben we duidelijk niet goed ontworpen, of er is een verstopping.

Maar gelukkig is er de weerstandscalculator, en die kan ook de afmetingen voor een overloopkam berekenen.

Stijgsnelheid luchtbel afgezet tegen saliniteit

Stijgsnelheid luchtbel afgezet tegen saliniteit

Na de overloopkam komen we bij de hevel.
Een luchtbelletje heeft een stijgsnelheid van ca. 20-25 cm/s (zie de grafiek hiernaast). Om er voor te zorgen dat luchtbelletjes zich niet in de leiding ophopen en goed meegenomen worden moeten we dus een snelheid hebben in de hevel die hier iets boven ligt, maar niet teveel anders wordt de leidingweerstand weer te groot, en die willen we voor de hevel zo laag mogelijk. Een goede waarde voor de watersnelheid in de hevel is dan 27-35 cm/s. Met de weerstandscalculator is dan uit te rekenen hoe groot de diameter van een hevel moet zijn voor een bepaalde waterhoeveelheid.

Bijvoorbeeld.

Wat wordt de heveldiameter voor 750 l/h?
In schone toestand vinden we voor een inwendige diameter van 27,2 mm een snelheid van 0,35 m/s
Bij 1 mm vervuiling is die gestegen naar 0,41 m/s. Een leiding van 27,2 mm is dus geschikt.
Willen we uit bedrijfszekerheid twee hevels (2×375 l/h) dan vinden we een leiding van 21,2 mm (25 mm uitwendig) met een watersnelheid van 0,29 m/s in schone toestand en 0,35 m/s in vervuilde toestand.

Na de hevel komt dan het overstroomschot in het externe bakje, en da’s dan vaak net zo breed als de kam, dat is dan altijd sowieso voldoende. Maar die overstroom kunnen we ook zonder problemen korter maken. Immers de kam had een beperkte vrije doorlaat en nu is deze zonder kam 100%, in de weerstandscalculator zetten we dan gewoon de spijlbreedte op nul.

Als we de valbuis als overstroomschot nemen dan hoeven we verder niks te berekenen

Daarna kunnen we de diameter van de valbuis naar de bioloog uitrekenen. Dat kan weer met de weerstandscalculator. Een weerstand van 800-1000 Pa/mtr is prima. Evt. 2000 Pa/mtr is ook nog geen probleem.

Adriaan Briene

Een van de grote voorbeelden in de Nederlandse aquarium wereld was Adriaan Briene. Zijn artikelen over de verlichting van het aquarium, de waterwaarden, evenwichten Co2 en nog vele anderen worden door vele aquarianen gebruikt als voorbeeld en als referentie. Helaas is Adriaan in 2010 overleden in een poging een drenkeling te redden. Tijdens de reddingspoging werden beiden gegrepen door twee hoge golven waarbij ze beiden het leven lieten. Helaas is zijn website Aquarius Tubanti niet meer online. Om zijn artikelen voort te laten leven zijn ze met toestemming van zijn broer naar deze website gekopieerd. Onze dank gaat dan ook uit naar Adriaan voor het onderzoeken en schrijven van deze fantastische artikelen.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *