Le processus de filtration d'un bassin

Les organismes vivants dans un bassin produisent des déchets qu'il faut éliminer le plus rapidement possible car ils peuvent devenir un véritable poison pour ces mêmes organismes.
Le cycle de l'azote est le processus le plus important dans cette élimination.
Le moteur de ce cycle est essentiellement lié à l'action des bactéries qui ont besoin d'une surface de colonisation pour ce développer.
Dans la nature, le volume d'eau, son mouvement perpétuel et les surfaces de contact font que ce cycle fonctionne de façon spontanée.
Dans un bassin, où le volume est réduit et la population de poissons souvent très importante, il faut aider la nature par l'adjonction d'une filtration avec un circuit d'eau.
Cette filtration va offrir aux bactéries une grande surface de colonisation et avec la circulation de l'eau, un apport permanent de nourriture (les déchets) et d'oxygène

Le filtre multichambre

Ce filtre est constitué de plusieurs chambres reliées entre elles où l'eau, grâce à une pompe, circule de l'une à l'autre avant de retourner au bassin. Pourquoi faut-il plusieurs chambres ? L'eau a toujours tendance à prendre le chemin le plus facile et donc, dans une seule grande chambre, elle irait se créer des canaux de circulation préferentiels avec des zones mal irriguées. En mettant en série plusieurs plus petites chambres, on diminue ce risque de formation de canaux spécifiques, tout en gardant une grande surface de colonisation. Mais ce procédé augmente la vitesse de passage dans chaque chambre et créé donc le risque d'une différence de niveau importante entre les différentes chambres. C'est pourquoi la taille des chambres, des passages entres les chambres et le matériau de filtration doivent être coordonnés.

Le sens de circulation de l'eau

L'eau arrive du bassin pour traverser les chambres puis retourne au bassin, cela peut se faire en mode pompé ou gravitaire suivant le système adopté.
La plupart des filtres multichambre fonctionnent sur le principe de l'upflow : l'eau arrive par le bas dans une chambre, remonte à travers les masses filtrantes, repasse dans un petit compartiment vers le bas pour remonter dans la chambre suivante (ce cycle se renouvelant autant de fois qu'il y a de chambres).
Le bas de chaque chambre est laissé libre pour permettre aux déchets de se déposer et être évacués lors des vidanges.
La succession de chambres et de masses de filtration engendre une différence de niveau entre chaque chambre, différence qui ira en augmentant au fil des cycles. Ce phénomène est important et doit être pris en compte pour établir le débit maximal que supporte un filtre :

• dans un filtre en mode pompé il y a rique de débordement dans la première chambre si la pompe est trop puissante,
• dans un filtre en gravitaire, la pompe en sortie risque d'aspirer de l'air si elle est trop puissante.

Le calcul de la taille d'un filtre multichambre

Il faut tenir compte de 2 facteurs :

• Le volume du bassin

Dans la gestion moderne des bassins à Kois, il est recommandé de passer le volume du bassin en maximum 2 heures afin de favoriser la circulation de l'eau et donc son oxygénation, mais aussi pour éviter le dépôts de déchets sur le fond.

• La charge organique du bassin

C'est le nombre de poissons et la quantité de nourriture qu'ils vont recevoir et donc la masse d'ammonium à éliminer
Voir : Le calcul du rapport nourriture/surface (volume) de filtration

Conséquences:

La vitesse de passage dans les cuves ne doit pas être trop lente sinon il y a un manque d'oxygène et pas trop rapide sinon les masses filtrantes seraient délavées.
Une vitesse de passage de 0.02 m/s est un bon compromis.
Prenons un exemple : un bassin de 20 m3 avec 15 Kois adultes de 2.5 Kg qui vont manger en moyenne 500gr de nourriture par jour à 40% de protéines.
Il faut une surface de filtration d'environ 100 m² pour transformer l'ammonium produit.
En prenant comme support de filtration le tapis japonais (rapport de 531m²/m3) qui est un classique dans un filtre multichambre il faut un volume de 0.188 m3 de tapis japonais.
Le débit recherché est de 10 m3/h ce qui représente 0.0027 m3/s et donne, avec une vitesse de 0.02 m/s, une surface nécessaire de 0.135 m² qui représente la surface d'une cuve.
Pour arriver à un volume de 0.188 m³ il faut donc une hauteur d'eau de 1.39 m répartie sur 3 cuves cela fait une hauteur de cuve de 0.46 m
Ce bassin nécessite un filtre multichambre de 3 cuves de tapis japonais de 0.062 m3, il faut ajouter 10 cm en dessous pour les évacuations et 5 cm au dessus pour le passage de l'eau. A cela, il convient également de rajouter une petite marge, car les tapis japonais ne doivent pas être collés les uns contre les autres pour assurer une bonne oxygénation. Au total, le résultat nous conduit à une cuve de 0.65 cm de hauteur et par exemple 0.60 x 0.23 de surface

La vitesse de passage dans les Upflow peut être beaucoup plus rapide et ces compartiments sont moins larges.

La filtration mécanique

Les filtres multichambres sont souvent une combinaison de filtration biologique et mécanique.
Les filtres du commerce présentent régulièrement une première chambre en forme de vortex sensée retenir les gros déchets organiques, suivie d'une chambre avec des brosses qui vont retenir les déchets organiques plus fins.
Il est vivement conseillé d'y rajouter, en amont, une filtration mécanique de type "filtre à grille" pour favoriser la rétention des déchets et transformer ce vortex en chambre à brosses.
La chambre ainsi libérée peut être utilisée comme cuve biologique supplémentaire.

L'aération des cuves

Le cycle de l'azote nécessite un nombre très important de bactéries aérobies, il est donc nécessaire d'assurer, dans les supports de filtration, une oxygénation constante et bien répartie.
L'idéal étant d'ajouter des bulleurs dans les compartiments biologiques et cela sous les masses filtrantes.
Cette aération supplémentaire va éviter la constitution de zones anaérobies (risque de développement de bactéries pathogènes), mais aussi le dépôt de déchets sur ces masses. Elle va également contribuer à empêcher la formation de canaux préférentiels de circulation de l'eau.

Entretien

Le filtre multichambre nécessite une surveillance constante et un nettoyage régulier des cuves de filtration mécanique (vortex, brosses) car il faut empêcher la dégradation de ces déchets qui iraient sinon augmenter le travail de la filtration biologique.
L'absence de nettoyage va encrasser toutes les masses de filtration avec pour conséquence une diminution du débit.

Pour procéder au nettoyage, il faut arrêter la filtration et vider les cuves avec un nettoyage complet des brosses.
La filtration biologique nécessite moins d'entretien mais il faut tout de même (en saison) vider la cuve pour éviter une accumulation de déchets sous les masses filtrantes. Ces déchets proviennent essentiellement de l'accumulation de bactéries mortes (en raison de leur âge) et qui forment une poussière brune.

Erreurs à éviter

• Les masses de filtration biologique ne doivent pas être trop serrées, elles n'ont pas pour but de retenir des saletées mais de transformer l'ammoniac et nitrite puis en nitrate moins dangeureux pour les poissons
• Les cuves de filtration mécanique doivent être nettoyées très régulièrement afin d'éviter tout phénomène de dilution des déchets.
• Les masses filtrantes doivent être sous le niveau de l'eau de 2-3cm pour permettre une circulation régulière de l'eau sur toute la surface, ceci concerne également les brosses.
• Ne pas croire que si le dessus des masses filtrantes est propre que le dessous l'est également automatiquement. Préférez plutôt, 1-2 fois par an, enlever toutes les masses filtrantes et nettoyer les cuves à fond.
• Si possible, laisser tourner la filtration en hiver, mais en isolant parfaitement le filtre et les tuyaux car cela permet à la flore bactérienne un redémarrage plus rapide au printemps.
• Vérifier que le débit nécessaire passe bien dans le filtre, n'oubliez pas que les pompes s'encrassent avec le temps et perdent de la puissance.
• Si possible, isoler le filtre, afin d'éviter de transformer la filtration en échangeur de chaleur qui ira chauffer l'eau du bassin en été et la refroidir en hiver.

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