Mattex Chamber, Filter Mekanik untuk Lahan Terbatas

Gambar 1:

Filter Mekanik: Mattex Chamber

Filter mekanik dalam hal ini merupakan sebuah media dalam system sirkulasi air kolam yang berfungsi untuk menyaring kotoran koi yang berupa padatan baik berat, kecil, maupun melayang, dan bukanlah untuk menyaring zat terlarut dalam air (filter biologi).

Baru-baru ini ditemukan sebuah cara sederhana namun tidak kalah operasinya dengan model-model konvensional terdahulu. Model ini sangat cocok bagi mereka yang mempunyai lahan terbatas maupun tidak terbatas tentunya.

Perbedaan mencolok dengan model konvensional adalah digabungkannya Vortex Chamber dengan Japmat Chamber. Dengan disaringnya kotoran ikan sebelum memasuki filter biologi, diharapkan tidak perlu lagi ada maintenance di filter biologi untuk membersihkan kotoran ikan yang melekat.

Prinsip kerja:

1. Air kotor dari bottom drain masuk ke bagian bawah vortex, berputar, dan mengakibatkan kotoran kasar mengendap pada dasar kerucut.
2. Kotoran melayang akan tetap menuju ke atas sehingga tersaring oleh japmat. Akumulasi kotoran melayang yang terus menerus pada bagian bawah japmat akan menambah beratnya sehingga ia melepaskan diri dan akan mengikuti pusaran air untuk kemudian mengendap di dasar vortex sebagai kotoran kasar. Karena itu sangat direkomendasikan jika menggunakan japmat, seyogyangan aliran air dari bawah. Pastikan juga agar tidak ada kebocoran di sela-sela japmat yang akhirnya akan mengganggu filtrasi.
3. Kotoran melayang yang ditangkap japmat bukan hanya di bagian bawah, melainkan juga masuk di sela-selanya. Akumulasi kotoran melayang pada sela-sela ini secara otomatis akan menghambat laju air dari bawah dan dikhawatirkan tekanan air dari bawah akan menjebol filtrasi japmat. Namun jika japmat kaku dan kasar, kotoran tadilah yang akan tertekan ke atas membentuk endapan di atas japmat yang terikat satu sama lain. Karena itu direkomendasikan japmat yang kaku dan kasar, misalnya filtermat biru buatan jepang.
4. Air yang telah melewati japmat kemudian dialirkan ke chamber kedua (terakhir) melewati celah di sebelah atas.
5. Chamber terakhir mempunyai komponen inti berupa fine mat (busa dengan pori-pori halus) yang terdapat summersible pump di bawahnya. Pastikan juga tidak ada celah kebocoran di sela-sela busa. Air pada chamber ini disedot ke bawah mengakibatkan busa akan menangkap kotoran melayang yang masih lolos dari chamber pertama tadi sehingga air yang dikeluarkan oleh pompa berupa air sangat bersih dari kotoran mekanis dan siap untuk selanjutnya masuk ke filter biologi. Maintenance pada bagian ini tergantung pada tersumbatnya aliran air yang dihasilkan pompa yang bisa sampai berbulan-bulan.

Sekilas tentang Endapan Kotoran di Vortex Chamber

Kalau kita perhatikan endapan vortex di pucuk kerucut bawah, setelah beberapa hari kadang akan terangkat sendiri dikarenakan ada gelembung udara. Hal ini tidak dikehendaki mengingat gelembung tadi akan membawa serta setumpuk endapan kotoran ke permukaan air vortex apalagi sampai terbawa ke chamber berikutnya. Penjelasan berikut solusi permasalahan di atas dapat dilihat di http://lukmannet.blogspot.com/2011/10/cara-mudah-membuat-penyedot-limbah.html.

Semoga bermanfaat…

Trickle Tower, The Perfect Biological Pond Filter

  

This time, I would like to talk over Trickle Tower Filter Theory after searching from various internet references worldwide, referring to either general water chemistry or any other experimental results conducted by several Koi enthusiasts as well as many arguments pertaining to Trickle Tower’s issues. To tell you the truth, I have not received an exact theory from any academic professors about what really happens on a Trickle Tower. Yet, it is the only type of biological pond filter that can reduce nitrate (NO₃) significantly.

Acknowledgments I dedicate on Mr. Google that has guided me to find many valuable references over Trickle Tower experiments unnecessarily conducted by me myself. :). One of main URLs is found at this forum where Mark, a pond enthusiast, had initiated to reveal out some of his Trickle Tower experiments completed with corresponding measurements.

Now, let’s move on to the lesson...

A. How to Manage Clear Pond Water

To clear pond water needs only 3 requirements:

1. Free from debris

To get rid of this, the necessary mechanical/physical treatment must be available, namely:

a) Settlement chamber, usually in the form of a vortex chamber, to settle heavy/hard debris,

b) Japmat, filtermat, or brush, to catch the flying debris that can not be settled in the vortex chamber, and

c) Fine Debris Filter Mat, the final physical filter, to clean out fine debris.

2. Free from dyes

Dyes in this term here mean anything that can cause water to be discolored (reddish, bluish, etc). The mayor cause is mostly by fish food type and excessive feeding. Therefore, it is wise to avoid excessive feeding and select good fish food that does not cause discoloration to the pond water. There is no special way to get rid of this, but along with the oxidation occurring all the time in the pond, usually the dyes are then bound with other bigger molecules and consequently trapped by the fine mechanical filter chamber.

3. Free from algae.

In a relatively high concentration of either ammonia or nitrate in a pond water, with the support of sunlight, can cause the pond water to become greenish due to alga bloom. As algae are microscopic, they could not be filtered through any existing mechanical filtration chamber. We do not necessarily have to kill the algae, instead, we’d better prevent the algae not to grow well in our pond, by minimizing the concentration of both ammonia and nitrates from the water by the so-called biological filtration which will be talked over below.

B. Nitrate, The Final Substance of Nitrogen Cycle?

In the biological nitrogen cycle of conventional submerged filtration system, fish waste products in the form of ammonia (NH3 and NH4 +), are then decomposed into nitrite (NO₂) and subsequently converted to nitrate (NO₃). All the liquid nitrogen compounds of the ammonia, nitrite, and nitrate contain several molecules that have some bonds with the nitrogen elements. These compounds have to be maximally removed for effective filtration result. Decomposition of ammonia to nitrite and subsequently to nitrate takes place in an aerobic condition (oxygen needed) whereas nitrate takes place in an anaerobic one. The biological decomposition of both ammonia and nitrite along with oxygen generally occurs with the help of some bacteria namely Nitrosomonas sp (oxidizing ammonia into nitrite) as well as Nitrobacter (oxidizing nitrite to nitrate). Both Nitrosomonas and Nirobacter live by attaching themselves onto any solid objects, the more extensive the contacts the more effective biological filtration takes place, following the chemical equalities:

4NH₃ + 7O₂ ---(nitromonas)---> 4NO₂ + 6H₂O

2NO₂ + O₂ ----(nitrobacter)---> 2NO₃

Aerobic process is more easily done in the filtration system rather than of the anaerobic one. Just aerate the pond water and let the bacteria do the filtration process themselves along with the media such as bioballs, japmat, or filtermat. Usually such system would result in nitrate as the final compound. The Nitrate is too difficult to decompose as it must be on an anaerobic condition. Also reported that the anaerobic condition of a pond circulation system has the potential to make fish population susceptible to disease, the reason why such treatment is rarely conducted. One popular filter example that uses the decomposition of nitrate is known as "coil denitrator", which is usually applied only for the aquarium water treatment usually following the chemical equation:

2NO₃ --- (anaerobic )---> N₂ + 3O₂

For any koi pond, the above reaction is hardly conducted considering the large amount of pond water, so that the nitrate can relatively also be hindrance for the koi enthusiast.

Please note here that the biological filtration needs a relatively long time due to the process of bacteria 'eating' ammonia to produce nitrite and subsequently nitrate. The term biological filtration means that the bacteria process the nitrogen compounds by means of their own digestive bodies, so it can not happen in just a short time. That’s why, based on general rules that may have been tested by conventional koi experts, there has been a consensus which says that effective submerged filter volume is supposed to be 1/3 of the main pond water volume. This is, nothing intended, in my comprehension, in order that the water runs pretty slowly on the sidelines of japmat / bioballs so that there is enough time for the nitrification and denitrification bacteria to decompose ammonia to nitrite and then nitrate.

Despite nitrate is not really harmful against koi fish, however, in an excessive level, it can decrease the Koi’s growth as they should. In addition, nitrates can also trigger the growth of algae as well as moss that can cause pond water to become greenish. Conventionally, to reduce/dilute the nitrate level, the pond owner during a certain period, need to make 20-25% pond water change with the fresh one. A practical way to get rid of the problem, but is boring if managed everyday. :)

Another way to lower nitrate level is to give the so-called Veggie Filter (vegetation filter). But it does need both a relatively broad area and sunshine as well in order that the filtration runs effectively. Besides, fallen leaves must be cleaned soon so that they don’t sustain contribution of ammonia and dirty/clogged water ponds. Off course, such filter is not suitable for those having limited space.

C. Trickle Tower Theory

Actually the discussion about Trickle Tower has grown long enough, either by pond or aquarium enthusiasts. But the controversy about its use, so far, was not really complete in the theoretic scope. There are some quite fundamental arguments by experts regarding the trickle tower issues, whether it can remove or even produce nitrates (i.e. the final result of Ammonia-nitrite-nitrate decompositions). However, some other enthusiasts proudly announced that their DIY Trickle Towers are much more effective to break down fish waste rather than the submerged ones. What a nitrate remover!

In the subsequent development, Momotaro Koi Farm had attempted to perfect conventional trickle tower with a new name of Bakki Shower, which mainly differs in their 4 tray system. Which of these filters is more effective? Later will be explained.

There are 3 possible reactions happening regarding the capability of Trickle Towers releases the nitrogen molecules into free air:

1. Aerob Reaction

The gaseous nitrogen molecules can be released from the waste compounds (Ammonia, Nitrite, and Nitrate) by some kind of bacteria (aerobic or anaerobic) through an excessive oxidation process converting nitrite into NO as well as (in greater amount) N₂O which is 1,5 times heavier than the air. It gives the comprehension that in the waste nitrogen compounds to release gaseous nitrogen molecules, the nitrite becomes the gateway of the process. Shortly speaking, before the nitrate is formed, the nitrite precedes to react with the remaining ammonia to release nitrogen molecules into the air. Even for the available remaining nitrate itself, it has to be converted as well into nitrite so that the reaction could take place. You can’t do it, but the bacteria can!

As a matter of fact, in the conventional submerged system, both NO and N₂O can still be produced and ready to be released into the free air as a proper process. But due to both the lack of aeration and the difficulty of the molecules to escape out of the filter chamber, the both gaseous nitrogen molecules NO and N₂O would then re-react back with the water (H₂O) resulting in new soluble nitrite and nitrate which subsequently re-circulated into the pond circulation system. What a pity!

A natural example of an excessive oxidation condition occurs in water river flow. With so many cracks among the corals can cause the water to become clear, away from the greenish impression of algae.

2. Anammox Reaction - (Anaerobic Ammonium Oxidation)

In biological processes inside the trickle filters, both nitrite and ammonia are converted into gaseous nitrogen by following the reaction:

NH₄₊ + NO_2- à N₂ + 2H₂O.

The bacteria that perform this process are including the phylum planctomycetes and Pirellula. Excessive oxidation here is used to convert some of Ammonia to nitrite (NO₂-) and subsequently react with the remaining ammonia in aerobic conditions. Pay attention that there is no nitrate produced. The whole both ammonia and nitrite react each other to release N₂ and pure water.

3. Excessive Oxidation Reaction

Based on an experiment conducted by Mark, say the pond expert, with 4 tons of pond water, using submersible pump of 25 tons/hour, and the capacity of the former submerged filter containing 1200 submerged bioballs, he managed to reduce nitrate concentration from 250 ppm to 10 ppm in his pond just within 6 days.

If we understand, the water that passed through the cracks of bioballs on Mark’s above experiment, due to the large water discharge, the water flowed so fast that it was almost impossible for bacteria on the bioball’s surface to be able to decompose the whole ammonia contained in the water. What definitely took place then was that the water spread through bioballs would increase oxygen level significantly (excessive oxidation) so that it made gaseous nitrogen molecules, either in the form of N₂, NO, or N₂O, to 'vaporize themselves', escaped from ties with the waste compounds of Ammonia, nitrite, and nitrate.

Relating to excessive oxidation mentioned here, there are two possible analysis to take into account:

a) Without any Biological effect:

By means of excessive oxidation, it is likely to release molecular nitrogen in the form of gas from the three waste liquids of ammonia, nitrites, and nitrates without undergoing any biological process, but just excessive oxidation taking place. It is also based on the common fact that the concentration of nitrate will be relatively low in the pond water where good oxygen contact is available.

b) With Biological Effect

In case of a mature pond, biological equilibrium actually has already been taking place, since the water kept circulating as a result of natural nitrogen cycle. The dissolved ammonium-nitrite-nitrate in the form of ions circulating throughout the mature pond, need the right place where excessive oxidation occurs to release the gaseous nitrogen molecules. The Trickle Tower does enable such circumstance.

D. DIY Trickle Tower Best Design

Keep in mind that each theory aforementioned does contribution towards Trickle Tower’s perfect filtration result. All we could do now is to breakdown and accommodate the above three reactions into an ideal DIY trickle tower design. By doing so, hopefully our own Trickle Tower design would work well supporting the purpose “small pond for many fish” or “kolam kecil ikan banyak” in Indonesian. Let’s try…

1. Well Ventilated Base;

Referring to figure 1 exposing that N₂O is 1,5 times heavier than the surrounding air, so that it tends to settle at the bottom of the filter chamber, therefore it is strictly recommended that the bottom side of the trickle tower chamber is supposed to be very well ventilated (open). Such design will allow the heavy N₂O to escape out by the environment breeze blow. Otherwise, it is not impossible that some of the N₂O produced would again dissolve in main pond water to form new nitrate, back into the pond to circulate again and again. That’s why, when referring to this theory, a good trickle tower is not supposed to own trays as seen in a Bakki Shower. We’d better let the water pass through the cracks of bioballs without any tray hindrance.

2. Water Spread

The thinner the water wets the solids, the better the oxidation takes place. This can be conducted by spreading the water feeder towards large possible surface. The water trickles should not be too rapid to allow ‘wet and dry’ condition throughout the whole bioballs as ideally called for.

3. More Bioballs

The larger the solid surface, the faster the nitrogen compounds to be degassed from the liquids of ammonia, nitrite, and nitrate. In case of solid materials installed, I personally recommend to use bioballs as the medium that have very large surface area and are not easily clogged. The more the bioballs, the better the biological filtration. Just use Mark’s overview by using 300 bioballs/ton as minimum calculation.

E. Trickle Tower’s Controversy

Some aquarists maintained that Trickle Tower seemed to be a nitrate producer. We may say that this is likely due to the lack of air circulation inside the Trickle Tower. Remember that they usually locate the aquarium tank inside the house, don’t they?

On the other hand, koi ponds are usually located outside the house where the breeze will blow the gaseous nitrogen waste out of the Trickle Tower. So, we can conclude that aquarium’s trickle towers are different from those of the ponds due to the filter’s location.

We could give them advice for those who use the trickle tower as the biological filter:

Try to give good aeration throughout all bioballs to ensure that gaseous nitrogen molecules can easily escape from the tower by installing small electric fan at a strategic position, so much so, the waste gas emerging could be released at once. This manner also would avoid the gaseous nitrogen molecules re-reacting with the water and consequently reduce the nitrate level.

Hopefully my comprehension from various references on the internet is useful for you. Do give me suggestions and critics to improve the theory of The Trickle Tower for our own goodness.

Here is the latest video:

Trickle Tower, Filter Biologi Terbaik

Dalam wacana ini, saya menyimpulkan dari berbagai referensi yang ada pada internet baik berkaitan dengan teori kimia air, hasil percobaan-percobaan para ahli kolam, maupun argument-argumen yang terjadi seputar permasalahan Trickle Tower yang sampai saat ini pun saya belum memperoleh teori yang pasti tentang apa yang sebenarnya terjadi pada Trickle Tower sehingga ia satu-satunya jenis filter yang mampu mereduksi nitrat (NO₃).

Ucapan terima kasih saya persembahkan pada Om Google yang telah membimbing saya mencari referensi yang berharga utamanya percobaan-percobaan yang tidak perlu saya lakukan sendiri. He he…

Syarat Air Bening.

Air kolam yang bening biasanya hanya memiliki 3 syarat:

1. Bebas dari debu dan kotoran ikan.

Untuk mengatasi hal ini, perlu treatment secara mekanik agar kotoran dapat tersaring dengan sempurna, yaitu:

a) Settlement chamber, biasanya berupa vortex, untuk mengendapkan kotoran kasar dan berat,

b) Japmat, filtermat, ato brush untuk menangkap kotoran melayang yang tidak mampu diendapkan vortex,

c) Fine Mat, untuk menyaring kotoran halus

2. Bebas dari alga.

Apabila konsentrasi ammonia dan nitrat tinggi dalam kolam, dengan bantuan sinar matahari, dapat menyebabkan air kolam menjadi hijau akibat tumbuhnya alga. Karena ukuran alga mikroskopis, ia tidak bisa tersaring lewat filter mekanik. Kita tidak perlu membunuh alga, namun mencegah agar alga tidak tumbuh yaitu dengan meminimalisir konsentrasi ammonia dan nitrat dari dalam air yaitu dengan apa yang disebut Filter Biologi yang akan kita bahas selanjutnya.

3. Bebas dari zat pewarna

Zat pewarna yang dimaksud di sini adalah segala hal yang menyebabkan air berubah warna yang salah satu penyebabnya biasanya adalah pakan ikan. Karena itu carilah pakan yang tidak menyebabkan perubahan warna air kolam serta tidak berlebihan memberi makan. Tidak terdapat cara khusus untuk menghindari ini, namun seiring dengan oksidasi yang terjadi pada kolam, biasanya zat pewarna ini terikat dengan molekul lain dan tertangkap oleh filter mekanik.

Nitrat, Hasil Akhir Filter Tenggelam

Sebagaimana kita ketahui bersama bahwa pada filtrasi siklus nitrogen konvensional, produk buangan pada ikan berupa ammonia (NH₃ dan NH₄₊) diuraikan menjadi nitrit (NO₂) dan selanjutnya diubah menjadi nitrat (NO₃). Baik ammonia, nitrit, dan nitrat merupakan molekul yang mempunyai ikatan dengan nitrogen yang harus dilepaskan agar siklus filtrasi berjalan optimal. Penguraian ammonia menjadi nitrit dan selanjutnya nitrat berlangsung pada kondisi aerob (membutuhkan oksigen) sedangkan penguraian nitrat secara anaerob. Reaksi amonia dan nitrit dengan oksigen umumnya terjadi karena dibantu oleh bakteri Nitrosomonas sp yang berperan mengoksidasi amonia menjadi nitrit, sedangkan Nitrobacter berperan mengoksidasi nitrit menjadi nitrat.

Nitrosomonas dan Nirobacter hidup dengan melekatkan diri pada benda padat, semakin luas bidang kontak maka akan semakin efektif filtrasi biologi berlangsung.

4NH₃ + 7O₂ ---(nitromonas)--- > 4NO₂ + 6H₂O

2NO₂ + O₂ ----(nitrobacter)--- > 2NO₃

Proses aerob lebih mudah dilakukan dalam system filtrasi dari pada anaerob, semudah dengan kita mengaerasi air kolam dan selanjutnya biarlah bakteri melakukan proses filtrasi, baik dengan media bioball, japmat, filtermat. Biasanya system ini selalu berakhir dengan nitrat yang merupakan produk yang sulit untuk terurai mengingat harus berada pada kondisi bertentangan, anaerob. Selain itu konon kondisi anaerob berpotensi membuat koi rentan terkena penyakit sehingga jarang dilakukan. Salah satu cara penguraian nitrat adalah dengan menggunakan yang disebut “coil denitrator” yang biasanya diterapkan hanya pada aquarium yang biasanya mengikuti persamaan reaksi:

2NO₃ ---( anaerob)--- >  N₂ + 3O₂

Untuk kolam, reaksi di atas hampir mustahil dilakukan mengingat besarnya kapasitas air kolam sehingga sedikit banyak nitrat dapat juga menjadi momok bagi penggila koi.

Perlu diketahui di sini bahwa filtrasi secara biologis akan cenderung memakan waktu agak lama karena terjadi proses bakteri bekerja ‘memakan’ ammonia selanjutnya menghasilkan nitrit dan nitrat, tidak bisa dalam waktu singkat. Karena itu, berdasarkan kaidah secara umum yang mungkin telah diuji oleh para pakar koi konvensional, terdapat kesepakatan bahwa volume filter tenggelam efektif seyogyanya 1/3 volume kolam. Ini tidak lain dimaksudkan, menurut saya, agar air berjalan cukup lambat di sela-sela japmat/bioball sehingga terdapat cukup waktu bagi bakteri nitrifikasi dan denitrifikasi untuk menguraikan ammonia menjadi nitrit dan kemudian nitrat

Walaupun nitrat tidak berbahaya bagi ikan. Namun pada kondisi berlebih dapat menghambat pertumbuhan ikan sebagaimana seharusnya. Selain itu nitrat juga dapat memicu tumbuhnya alga dan lumut kolam yang dapat menyebabkan hijau/keruhnya air kolam. Biasanya untuk mengurangi/mengencerkan nitrat, pemilik kolam selama periode tertentu mengganti 20-25% air kolam dengan air baru. Sebuah cara praktis namun cukup merepotkan jika dilakukan tiap hari. He he…

           Cara lain untuk mengurangi nitrat yaitu dengan memberi filter vegetasi. Namun dibutuhkan area yang cukup luas sekaligus banyak terkena cahaya matahari (keperluan fotosistesis) untuk menerapkan filter ini pada kolam agar berjalan efektif, serta daun yang gugur harus cepat dibersihkan agar tidak menyumbang ammonia dan kotornya/tersumbatnya air kolam.

Penggunaan Filter Tetes (Trickle Filter)

Sebenarnya pembahasan tentang Trickle Tower telah berkembang cukup lama, baik oleh pakar kolam ataupun pakar aquarium. Namun kontroversi tentang penggunaannya sampai saat ini pun belum benar-benar tuntas secara teori. Terdapat argument cukup fundamental oleh pakar-pakar kolam berkenaan dengan permasalahan Trickle Tower yang mereduksi nitrat atau justru memproduksi nitrat (maksudnya hasil akhir dari penguraian Ammonia-nitrit-nitrat). Bagaimanapun keduanya membuktikan bahwa Trickle Tower merupakan filter yang jauh lebih efektif untuk mengurai limbah ikan dari pada tipe submerged (tenggelam). Dalam perkembangannya Momotaro mengembangkan Trickle Filter ‘model lain’dengan nama baru Bakki Shower, yaitu sedikit modifikasi pada nampan/baki sehingga nampak agak tidak alami, he he. Manakah dari kedua filter ini yang lebih efektif? Kelak akan terjelaskan.

Terdapat 3 hal yang terjadi berkenaan dengan mampunya Trickle Tower melepaskan langsung molekul nitrogen ke udara bebas:

1. Reaksi Aerob

Unsur nitrogen dapat terurai dari ketiga serangkai tersebut oleh semacam bakteri (aerob atau anaerob) melalui oksidasi yang berlebih sehingga mampu mengubah nitrit menjadi Nitrit Oksida (NO) dan yang banyak adalah Nitrat Oksida (N₂O). Ini memberi pengertian bahwa dalam tiga serangkai, untuk pelepasan nitrogen, nitritlah yang menjadi pintu gerbang penguraiannya. Sehingga sebelum membentuk nitrat, nitrit telah langsung bereaksi dengan ammonia melepaskan molekul nitrogen. Bahkan agar dapat terurai, nitrat-pun harus diubah menjadi nitrit, tentu saja bakteri pengurai yang melakukannya.

‘Sebenarnya’ pada system submersible Nitrit Oksida (NO) dan Nitrat Oksida (N₂O) tetap bisa dihasilkan dan siap dilepaskan ke udara sebagai suatu proses semestinya. Namun mengingat sangat minimnya aerasi dan sulitnya molekul nitrogen keluar chamber menyebabkan Nitrit Oksida (NO) dan Nitrat Oksida (N₂O) kembali larut bereaksi pada air sehingga menciptakan kembali nitrit dan nitrat baru yang disirkulasikan kembali masuk ke kolam.

Kondisi oksidasi berlebihdi alam terjadi pada sungai air deras. Dengan banyaknya batu koral sepanjang perlintasan menyebabkan air menjadi bening, jauh dari kesan hijau karena alga.

2. Reaksi Anammox – (anaerobic ammonium oxidation)

Dalam proses biologi pada Trickle Filter, nitrit dan ammonia langsung dikonversi menjadi nitrogen dengan mengikuti reaksi:

NH₄₊ + NO_2- ----> N₂ + 2H₂O.

Bakteri yang melakukan proses ini termasuk filum planctomycetes dan Pirellula. Oksidasi berlebih di sini digunakan untuk mengubah sebagian Ammonia menjadi nitrit (NO2-) dan selanjutnya bereaksi dengan sisa-sisa ammonia yang belum terurai dalam kondisi aerob.

3. Reaksi Oksidasi Berlebih

Berdasarkan salah satu percobaan yang dilakukan oleh Mark, seorang ahli kolam, dengan kapasitas kolam 4 ton, pompa tenggelam 25 ton/jam, dan kapasitas 1200 bioball bekas filter tenggelam, dia mampu mereduksi nitrat dari 250 ppm ke 10 ppm di kolamnya hanya dalam 6 hari.

Kalau kita lihat air yang melewati celah-celah bioball pada percobaan Mark di atas, karena karena debit yang besar, air mengalir terlalu cepat sehingga hampir mustahil bakteri pada Trickle Tower mampu menguraikan ammonia yang terkandung dalam air secara keseluruhan. Yang pasti terjadi saat itu adalah bahwa air yang mengalir tersebar pada bioball akan meningkatkan kadar oksigen secara signifikan (oksodasi berlebih) sehingga ‘memaksa’ molekul nitrogen, baik berupa N₂, NO, maupun N₂O, untuk ‘menguapkan diri’ lepas ikatan dengan tiga serangkai.

Ada dua kemungkinan kejadian yang terjadi:

a) Tanpa Pengaruh Biologi

Dengan Oksidasi berlebih ini dimungkinkan terjadinya pelepasan molekul nitrogen dari tiga serangkai molekul ammonia, nitrit, dan nitrat tanpa pengaruh secara biologi melainkan ‘hanya’ oksidasi berlebih. Ini juga didukung oleh kenyataan bahwa konsentrasi nitrat akan relative jarang pada air kolam dengan kondisi kurang oksigen, terbukti saat kita mendiamkan air yang mengandung nitrat, akan terjadi endapan selama beberapa hari.

b) Dengan Pengaruh Biologi

Dalam hal kolam sudah mature, sebenarnya pengaruh secara biologi sudah terjadi pada main pond yaitu dalam hal pembentukan ion amonium, nitrit, dan nitrat. Keseluruhan ion-ion yang ada hanya menunggu saat yang tepat agar dapat segera melepaskan molekul nitrogen, yaitu saat terjadinya oksidasi berlebih yang terjadi pada Trickle Tower.

Secara praktis, kita anggap ketiganya terjadi. Yang penting adalah bagaimana kita sebisa mungkin mengakomodir ketiga kejadian di atas ke dalam suatu desain Trickle Tower ideal untuk ketiga kondisi di atas.

1. Di antara ketiga kejadian, poin 1 memerlukan perlakuan relatif lebih sulit mengingat fakta bahwa berat (N₂O) adalah 1,5 berat udara sehingga dia cenderung mengendap ke bagian bawah filter. Oleh sebab itu saat mendesain trickle filter bagian bawah sebisa mungkin terdapat ventilasi lebih yang memungkinkan N₂O ini terbawa angin, jika tidak, bukan mustahil sebagian N₂O ini kembali larut dengan air membentuk nitrat, kembali masuk ke kolam dan berputar dalam sistem. Karena itu Trickle Filter yang baik tidak mempunyai banyak nampan seperti Bakki Shower, jika mengacu pada teori ini. Lebih baik air langsung ‘bablas’ tanpa melewati nampan terlebih dahulu dengan tetap mengedepankan meratanya air ke sebanyak mungkin bioball.

2. Semakin tipis air yang melingkupi benda padat, oksidasi semakin bagus;

Ini dilakukan dengan meratakan feeder air ke sebanyak mungkin permukaan benda padat. Aliran air hendaklah tidak terlalu deras sehingga memungkinkan terdapat kondisi basah dan kering pada masing-masing bioball.

3. Semakin luas permukaan benda padat, semakin cepat tiga serangkai terurai.

Dalam hal benda padat ini saya merekomendasikan bioball sebagai medianya yang memiliki kelebihan permukaan luas dan tidak mudah mampet. Semakin berongga dan/atau semakin banyak bioball, semakin baik.

Beberapa pakar aquarium justru menganggap Trickle Tower sebagai produser nitrat. Hal ini barangkali disebabkan kurangnya sirkulasi udara pada Trickle Tower mereka mengingat lokasi aquarium yang biasanya ada dalam rumah. Lain halnya dengan kolam yang biasanya di luar rumah dimana angin semilir akan meniup produk gas molekul nitrogen dari dalam Trickle Tower. Selain itu saya cenderung berpikir bahwa mereka cenderung membuat Trickle Tower tertutup karena takut air menciprat kemana-mana yang selanjutnya juga dengan cepat akan mengurangi kapasitas air aquarium yang hanya beberapa gallon.

Saran saya bagi pemilik aquarium yang menggunakan trickle filter sebagai filtrasinya, akalilah trickle tower Anda yang tertutup itu dengan kipas angin atau menempatkan blower (biasanya bekas CPU komputer) guna menyedot N₂O yang tercipta.

           Semoga teori yang saya simpulkan dari berbagai referensi di internet ini bermanfaat untuk Anda. Jangan lupa kirimkan kritik dan saran membangun guna perbaikan teori Trickle Tower ini. 

Berikut videonya:

FILTER KOLAM KOI

-->

  Idealnya, sebuah filter mekanis sederhana kolam harus mempunyai:

A) Filter Mekanik untuk menjernihkan air (Fisika) berupa:

(1) saringan kasar (Settlement Chamber/Vortex),

(2) saringan sedang (japmat), dan

(3) saringan halus (kapas),

B) Filter Biologi untuk menetralisir racun amonia diantaranya berupa:

(1) Veggie Filter (filter tanaman), namun memerlukan lahan yang luas dan terkena sinar matahari;

(2) Filter tenggelam (paling banyak macamnya), memerlukan luas sekitar 1/3 volume kolam, terlalu makan tempat dan tidak mampu mengurai nitrat;

(3) Trickle Filter, tidak terlalu makan tempat dan merupakan satu-satunya filter biologi yang terbukti mampu memecah nitrat, sehingga filter inilah yang akan dipakai untuk filter biologi .

Adapun filter yang digunakan terdiri dari 3 chamber, berupa:

1. Vortex chamber 1 untuk kotoran kasar dan berat

Tabung vortex di sini akan mengendapkan kotoran kasar yang berbentuk tabung (diameter Min 40 cm) dengan bagian bawah menyerupai kerucut, sedangkan pada bagian dasar (pucuk kerucut) dihubungkan dengan bottom drain 1 berupa paralon ¾ dim (knee) guna mempermudah melakukan back wash. Tabung dapat diperoleh dengan membeli pot bunga dan digerinda sendiri sesuai kebutuhan sehingga lubang pipa menyerupai bentuk berikut:

Gambar asli vortex filter

Sistem Operasi:

Pada saat air kotor kolam masuk secara gravitasi melalui Inlet (paralon 1½ dim pada posisi bawah tabung - di atas kerucut) ke bak vortex, menyebabkan air berputar (gaya sentrifugal) serta perlahan-lahan akan mengendapkan kotoran padat ke dasar kerucut. Air akan keluar melalui outlet (paralon 1½ dim – bagian tabung agak ke atas) berikut kotoran lebih halus, yang mungkin masih bisa mengendap) menuju ke Inlet bagian bawah chamber 2.

2. Chamber 2 untuk Kotoran Melayang.

Berupa bak semen segi empat, namun pada bagian bawah tetap diupayakan sedemikian rupa tetap berbentuk lingkaran kerucut menuju bottom drain 2 (berhubungan dengan bottom drain 1, serta outputnya menuju paralon keluar sebagai sarana back wash). Tujuan bentuk filter ini adalah mempermudah penempatan filter mat atau media lain dihamparkan, mengingat sulit mendapatkan/membuat filtermat berbentuk lingkaran, sementara sistem kerja vortex tetap berjalan.

Chamber ini terdiri dari 3 bilik:

1. Bilik dasar, untuk mengendapkan kotoran melayang yang terkumpul sebagaimana prinsip chamber 1.
2. Filtermat, dibuat menjadi sekat, guna menyaring kotoran yang lebih halus dan melayang.
3. Pada bagian atas dimasukkan cukup brush. Akhirnya pada bagian inilah akhirnya air keluar menuju chamber terakhir penyaring kotoran halus.

3. Chamber 3 untuk Kotoran Halus

Pada chamber ini terdapat 3 bagian:

· Waterpump pada bagian bawah yang mana outputnya digunakan untuk mengisi filter biologi trickle filter;

· Bagian atas waterpump dikondisikan dengan batu kecil sedemikian rupa rata dan dapat ditempati kapas filter yang berguna agar lebih meningkatkan kualitas penyaringan kotoran secara fisika (tentu saja sekalian berfungsi filter biologi).

4. Trickle Tower

Chamber ini cm tersusun atas sejumlah besar bioball (ribuan) yang bias disusun sesuai selera. Untuk lebih jelasnya bacalah pada blog ini eksklusif teori dan praktek membuat Trickle Tower di http://lukmannet.blogspot.com/2010/05/trickle-tower-filter-biologi-andalan.html