外部式フィルターのろ材、他

質問

フィルターなどにお詳しい方がいらっしゃいましたら、ご回答お願いいたします。
外部式のろ材は、どういうものが好ましいでしょうか？

我が家の外部式には、ジクラのリング型ろ材とウールマットや
エーハイムの青いスポンジを併用しているフィルターもあれば、
丸いろ材だけをぎっしり詰めただけの物もあります。
後者は、物理ろ過でなく生物ろ過に重点を置いたもので、実は掃除が簡単です。
ただ、ジクラのろ材が新品の買い置きが結構あり、もったいなくて、
使い道を検討しております。

お奨めの外部式のろ材の中身（あるいは組み合わせ）や、リング式ろ材の使い道？？を
ご存じでしたら、教えてください。

エンゼル水槽が多いですが、今年中に淡水フグ水槽も、外部式に変更するつもりです。
上部式のエンゼル水槽を、まず外部式に換えたいと思います。

回答No.1

zinchan

外部式フィルターの濾材については、濾過細菌が定着するまでの初期の状況を除いては、生物濾過機能があれば十分です。専門書や雑誌には活性炭を詰め、2週間おきに交換とか、定期的に掃除することとか記述がありますが、現在飼育されている種や、今後導入を考えている種に対して、活性炭もいらなければ、定期的な掃除を頻繁に行う必要はありません。流量が低下したときに目詰まりを起こしている可能性があるので、そのときにメンテナンスすれば事足ります。

　濾過細菌のアンモニア→亜硝酸→硝酸への変換は、一般的な化学反応速度に比べ極めて早く、ほぼ瞬間的にその反応がなされます。その反応速度と効率は、濾過細菌の生存量×活性化率×汚濁水との接触量になります。

　濾過細菌は、濾材の表面に付着しているので、容積に対して濾材の表面積が大きければ、濾過細菌の生存量を多くできます。

　また、濾過細菌は入れば全ての細菌が浄化してくれるわけではなく、活性の高い菌と低い菌が同時にいます。飼育水がとても綺麗な状態では、菌は活性化率が低く、飼育水が急激に水質悪化したときに、濾過細菌はすぐに対処できず、濾過細菌が活性化するまでのタイムロスが生じます。ある程度細菌の餌となる物質が一定の割合で安定的にあれば活性化率が高くなります。すなわち、飼育環境を一定に保たせることができれば、そこそこの活性化率を安定的に保つことができるわけです。つまり、濾過細菌の生息域の環境を常に一定に保てるように配慮する必要があるということです。
　また、よく、多孔質の濾材で表面積が多いとうたっている濾材がありますが、濾過細菌が孔の奥に棲息していたとしても、その上部に濾過細菌が繁殖してしまえば、表面に出ている細菌は餌となるアンモニアや亜硝酸を即時に取り込み、硝酸へ変化させますが、孔の奥にいる濾過細菌は餌となるアンモニアや亜硝酸を表面の細菌に取られ、実質役割を果たせず、活性化率が低い状態でいます。

　さらに、濾過細菌は浄化の反応速度が速いと言うことは、大量の汚濁水を速く回転させられれば、言い換えると濾過細菌に単位時間あたりの汚濁水を接触させることができればできるほど濾過能力が高まります。
　ただし、だからといって能力の過剰なポンプを載せた外部フィルターは、浄化された水の吐出流速を早めてしまうので、魚や水草へ過剰に水が当たってしまいストレスをかけたり、藻の発生につなげてしまいます。要は、目詰まりを起こしづらい濾材の選択と言うことになります。

　濾材の粒が小さければ小さいほど単位容積あたりの濾材の表面積が増え、濾過細菌の付着面積が大きくなりますが、目詰まりを起こしやすくなり、流速を安定的に確保できません。だからといって濾材の粒を大きくすれば、目詰まりを起こしづらくなり流速を安定的に速く確保することができますが、濾過細菌の付着する面積は相対的に減ります。
　多孔質の濾材といっても、結局は表面にいる細菌だけが活性であり、孔の奥にいる細菌は働いていないので、実際は濾材の表面積で濾過能力は決まります。

　では、どうしたらいいか？
　例えば、流速が10リットル/分で、濾材の表面積が10,000cm平方なら、分あたり100,000の濾過能力とします。流速が8リットル/分で、12,000cm平方なら、分あたり96,000の能力で、前者の方が濾過能力が高いと結論できます。
　導入する外部フィルターは、水槽の大きさを考慮して適度な能力のものを選ぶことになると思われるので（あまりポンプ能力の強いものは、濾過能力は上がる要因となるが、魚や水草のストレス要因、藻の発生に寄与する可能性があるので）、必然的に流速の最高値は決まります。あとは濾材の粒の大きさと目詰まりのしにくさで決定することになります。
　よく見かける濾材は、リング式のものと丸い金平糖のような濾材ですが、同じ大きさだとすると、どちらが表面積が大きくなるか、計算してみてください。
　どの大きさが適当かは、どちらが速く水が通り抜けるか実験してみないとわかりませんが、確かめてみられるとよろしいでしょう。
　私としては、外部フィルターについては、入り込んだ水が濾材全体に一定の速度で行き渡る設計のものを選択し、濾材には、導入部には目詰まり防止用の目の粗いナイロン網を1cmくらい、その次にリング式の濾材をなるべく水が通る方向にリングが当たるように丁寧に敷きます。濾材の目詰まりさえ起こさなければ濾材は取り出して洗ったりしないので、最初のナイロン網
さえたまに確認すれば、もう開けません。

　本質問とは離れますが、回答中述べた、浄化水の吐出流速について、なるべく弱くするよう、吐出口を広くする等の措置を取ってください。

　あと、これもついでですが、外部フィルターへの吸水口ですが、底面濾過やプレフィルターを通してから外部フィルターに取り入れる方式は、上記で述べた流速を遅くする所業となるので、素直に直接取り込んだ方が濾過能力が高くなります。ただし、稚魚が生まれたときには稚魚を吸い込んでしまうおそれがあるので、その際には稚魚が吸い込まれない程度の目のスポンジを吸水口に取り付ける必要はあるかと思います。

　以上、長々となりましたが、私の知見を述べさせていただきました。参考になれば幸いです。

お礼

こんにちは！
大変詳しくありがとうございます。
とても勉強になりました（＾＾）