l'eau du bac rajout,test etc...
Jeu 21 Avr 2011, 13:47
la sédimentation
Le nouvel aquarium est installé. Il traverse sans peine sa phase de démarrage, puis sa phase de maturation durant laquelle il est resplendissant. Puis quelques mois, voire quelques années plus tard, les algues indésirables apparaissent. Il s’agit d’abord de quelques taches éparses qui s’étendent plus ou moins rapidement en nappes noiratres et disgracieuses jusqu’à l’envahissement complet de l’aquarium. Voilà le schéma d’évolution malheureusement trop fréquent de nombreux bacs. Lorsque le système de traitement de l’eau (par exemple, l’écumeur pour la méthode berlinoise) est correctement dimensionné, le principal facteur responsable de cette dégradation est généralement l’accumulation de sédiments dans les recoins de l’aquarium. Voici ce qu'il faut savoir pour maîtriser la sédimentation et assurer la pérennité de votre bac :
De tous les soucis que rencontre l’aquariophile, le problème des sédiments est sans doute le plus pernicieux à long terme. Leur accumulation est extrêmement lente et invisible (au moins pour l’arrière du décor) et lorsque les algues apparaissent, il est bien souvent déjà trop tard. Voilà pourquoi il est important de prendre en compte ce phénomène dès l’élaboration de l’aquarium ou s’il est déjà en eau, apporter les modifications qui s’imposent. La première démarche à avoir est de mieux connaître l’ennemi à combattre.
Les sédiments ont plusieurs origines possibles : l’érosion des pierres, la coprécipitation de certains composés chimiques et les particules organiques en voie de minéralisation.
Les premiers sont inoffensifs, ils proviennent de l’abrasion des pierres vivantes et des squelettes de madrépores par le courant généré dans l’aquarium ou par l’action érosive de certains organismes (oursins, poissons-perroquets, invertébrés taraudeurs, etc). Ils sont composés exclusivement de carbonates (sauf si votre décor est en granite ou autres roches non carbonatées, ce qui est rare) et leur granulométrie peu varier de quelques microns à plusieurs millimètres. Il va sans dire que ce type de sédiment, bien que très répandu à l’arrière du platier en nature, reste anecdotique en aquarium.
Les sédiments de précipitation sont beaucoup plus fréquents, surtout si l’on emploie un réacteur à calcium. L’eau de mer ne peut dissoudre qu’une certaine quantité de calcium dont la valeur fluctue en fonction du pH, de la salinité, de la température et de la concentration en ions d’accompagnements (carbonates, bicarbonates, etc). Lorsque le calcium est ajouté en excès, le surplus précipite en fine particules de carbonates de calcium (cristallisée sous forme d’aragonite) mais aussi de phosphate de calcium (Ca3 (PO4)2). Leur granulométrie n’excédant pas le dixième de millimètre, ces fines particules restent longtemps en suspension et sont très facilement repérable en aquarium : ce sont généralement elles que vous voyez virevolter dans la lumière de vos HQI.
Les particules organiques sont généralement des fèces de poissons ou d’invertébrés, des restes de nourritures non consommés ou des débris organiques d’origines diverses en cours de minéralisation. Elles répondent au doux nom de COP. NOP ou POP (C, N et P pour respectivement carbone, azote et phosphore, OP pour organique particulaire). Leur devenir est de se décomposer (ou minéraliser) en particules minérales par le biais des bactéries ou des organismes détritivores. Leur taille fluctue entre quelques millimètres pour une fèces de poisson à quelques microns.
Ces deux dernières familles, de part leur composition susceptible d’être riche en azote et surtout en phosphore, en font l’engrais idéal pour les algues indésirables, d’autant que celle-ci disposent d’un équipement enzymatique capable d’extraire les nutriments piégés dans ces sédiments. Il est même avéré que le phosphate contenu dans la calcite peut, en présence de CO2 et à pH inférieur à 8 (cas d’un sol mal aéré donc anaérobique)Â ; être libéré et retourner en solution. Autant de bonnes raisons pour s’intéresser au problème et entreprendre de maîtriser ses sédiments.
Trois types de solutions s’offrent à l’aquariophile, la voie naturelle, la voie technique et une troisième alliant les avantages des deux premières :
La voie naturelle, qui n’est réellement efficace que si le bac est pourvu d’un lit de sable, consiste à introduire les maillons de la chaîne alimentaire que s’alimentent naturellement des sédiments ou du moins que ont un rôle fouisseur. Cela comprend avant tout les invertébrés benthiques qui vivent dans les sédiments, mais aussi les poissons type Valenciennae strigata ou Amblygobius phalaena, les paguridés et les holothuridés. Ces excellents terrassiers nettoieront le sable des reliefs de repas non consommés ainsi que des excréments de toutes sortes, accélérant ainsi la minéralisation des particules organiques.
Mais à cela s’ajoute l’introduction inévitable de végétaux (algues supérieures, phanérogames ou palétuviers) qui prélèveront les nutriments (azote et phosphore) des sédiments. En effet, seuls les végétaux sont à même de boucler les cycles de la matière et d’extraire du système, au moyen d’élagages réguliers, les nutriments qui s’accumulent.
La voie technique comporte plusieurs méthodes, à l’efficacité variable. Il y a d’abord le classique et fastidieux siphonnage (ou clochage en présence d’un lit de sable) et dont l’efficacité ne dépend que de l’accessibilité du décor et du courage de l’aquariophile. Elle est donc incompatible avec la plupart des moyens ou grands bacs au décor chargé. De plus, bien rares sont les aquariophiles qui s’astreignent de cette corvée avec rigueur.
Les autres méthodes prélèvent les particules avant qu'elles n’aient eu le temps de sédimenter. En effet, tous les types de sédiments ont au moins un point commun, ils ont connu durant un temps variable une phase en suspension dans l’eau, ce qui conduit usuellement à les nommer MES (matières en suspension). Le but du jeu est alors de séparer une phase solide d’une phase liquide. La méthode la plus classique consiste à utiliser une filtration mécanique sur la surverse, dont l’efficacité ne dépend également que de la volonté de l’aquariophile de nettoyer régulièrement l’ustensile.
La méthode la plus simple est comme à l’accoutumée bien rarement employée en aquariophilie faute d’informations. Il s’agit de la séparation gravimétrique appelée encore décantation. Cela n’a rien à voir avec le bac technique situé sous le bac que l’on nomme volontiers bac de décantation dans lequel la sédimentation est totalement incontrôlée. La décantation gravimétrique consiste à faire passer l’eau dans un récipient quelconque dans lequel les particules auront le temps de se déposer. La taille et la forme du récipient devront permettre un écoulement laminaire (opposé de turbulent) et une vitesse de déplacement du liquide suffisamment lente pour laisser le temps aux particules de se déposer. A noter qu’une variante existe sous la forme de la décantation cyclonique, qui consiste à former un mini cyclone dans un récipient conique afin de séparer les particules par l’effet conjugué de la force centrifuge et de la force de pesanteur. Ce type de décanteur redoutablement efficace utilisé parfois sur les filtres de bassins extérieurs demande malheureusement un cabinet d’ingénieurs hydrauliciens pour le dimensionnement. Nous nous cantonnerons donc au décanteur traditionnel.
Avant la mise en pratique, il convient d’aborder un minimum de théorie. Le liquide à traiter, dans notre cas l’eau de mer, possède sa propre masse volumique, aux alentours de 1,028 (un litre d’eau de mer pèse 1.028kg). La masse volumique des particules à séparer peut être inférieure, égale ou supérieure à celle du liquide. Dans le premier cas, la particule tend à gagner la surface, on a alors recours à l’écumage. Dans le second cas, seul la filtration est efficace (la particule reste indéfiniment en suspension). Dans le troisième, qui va nous intéresser ici car c’est le cas majoritaire en aquariophilie récifale, la particule tend à couler suivant une certaine vitesse. En connaissant cette vitesse, il est possible de concevoir un dispositif de piégeage rudimentaire mais très efficace (un petit aquarium aux dimensions précises).
Cette vitesse de sédimentation est fonction de la masse volumique de la particule, mais aussi des frottements qu’elle engendre. Bien que certains modèles mathématiques permettent de calculer cette vitesse de sédimentation, l’expérimentation reste la solution la plus simple pour la déterminer. Il suffit pour cela d’une bouteille d’eau minérale graduée ! Remplissez la bouteille d’eau de l’aquarium mélangée à des sédiments ponctionnés dans le bac, mettez la bouteille tête en bas quelques secondes, retournez là et laisser reposer (le but étant de mettre les particules en suspension sans pour autant générer des mouvements d’eau trop importants, ce qui fausse les mesures) et chronométrez. Relevez le temps lorsque la totalité des particules a sédimenté. En connaissant la hauteur d’eau dans la bouteille, il est possible de savoir à quelle vitesse les particules sédimentent. Ces vitesses sont généralement comprises entre 1 mm par seconde et 1 cm par seconde mais peuvent fortement varier d’un aquarium à l’autre (suivant l’origine des particules).
Grace à cette valeur, il est dorénavant possible de concevoir le décanteur. En effet, la particule arrivant dans le système de piégeage aura une trajectoire parabolique puisqu'elle est portée horizontalement par le courant laminaire (suivant une vitesse nommée VX) et verticalement par son poids (noté VH et qui n’est autre que la valeur expérimentalement trouvée). En appelant X la longueur du décanteur et H sa hauteur, il suffit que :
X / VX = H / VH
ou
X = (VX x H) /VH
C'est-à-dire que le rapport entre la longueur du décanteur et la vitesse du flux (autrement dit le temps que la particule met pour atteindre l’autre extrémité du décanteur) doit être inférieur au rapport entre la hauteur et la vitesse de sédimentation (le temps que met la particule à atteindre le fond).
Pour rappel, la vitesse de circulation VX se trouve en divisant le débit (en m3 par seconde !) par la section du décanteur (en m2). Pour vous éviter l’aspirine, prenons un exemple :
Un bac dispose d’une descente d’eau dont le débit est de 2000 litres par heure, c'est-à-dire 0,00055m3 par seconde (2/3600). On décide que le décanteur aura pour largeur 30 cm et pour hauteur 20 cm, soit 0,06 m2 de section. La vitesse de circulation du flux sera donc de 0,00055/0,06 soit 0,0092 ms-1 ou encore 0,92 cm par seconde. Après expérimentation, la vitesse de sédimentation VX est de 0,2 cm par seconde (ce que est déjà très lent), donc le décanteur dont avoir une longueur minimum de (0,92 x 20) / 0,2 = 92 cm.
En pratique, il convient de surdimensionné le décanteur pour augmenter l’efficacité et surtout de prévoir une arrivée d’eau qui ne crée pas de turbulences. Pour ce faire, un tube percé de nombreux gros trous et placé perpendiculairement à l’axe du décanteur constitue la solution idéale. Le décanteur doit être muni d’un trou plein qui se déversera dans la cuve technique. Il suffit juste de placer l’écumeur et la pompe de reprise dans une séparation du décanteur alimentée par surverse.
Il convient également de placer avant le trop-plein une plaque de verre partant du fond jusque 3 cm sous la surface afin de retenir les particules qui n’ont pas encore eu le temps de se déposer. L’entretien du décanteur est très simple. Il suffit de siphonner régulièrement les particules accumulées, la tache étant alors simplifiée à l’extrême. Il peut être judicieux de placer un by-pass entre l’arrivée d’eau du décanteur et la sortie pour faciliter cette tache et éviter de remette en circulation des sédiments lors du siphonnage. A noter qu’il est important de placer le décanteur dans un endroit sombre voir obscur pour éviter le développement des algues enter deux nettoyages. Enfin, il va sans dire que le décanteur ne pourra pas piéger les particules qui auront déjà sédimentées dans le bac. Aussi il convient d’optimiser le brassage pour éviter le phénomène. Il suffit pour cela de réduire voir d’éliminer les zones de mortes eaux qui se situent généralement à l’arrière du décor. Pour ce faire, un tuyau percé de nombreux trous, alimenté par une pompe puissante (type Eheim 1060), placé à l’arrière du décor et refoulant vers l’avant empêchera la sédimentation dans le bac. Le système est efficace avec ou sans lit de sable, surtout si des poissons fouisseurs se chargent de remettre en suspension les sédiments.
La troisième méthode consiste à s’équiper du décanteur et à le transformer en mangrove. On y place un lit de sable calcaire de plusieurs centimètres, plusieurs palétuviers et/ou quelques pieds de phanérogames ou d’algues supérieures type caulerpe, une faune d’Invertébrés composée de pagures, holothuries et autres échinodermes détritivores ou benthophages (qui se nourrissent sur le fond) et pourquoi pas quelques poissons lents comme des hippocampes et des syngnathes (les poissons fouisseurs sont à proscrire car ils remettront les sédiments en suspension). Quelques tubes fluorescents ou un HQI de puissance moyenne éclaireront votre mangrove. Le brassage étant à proscrire, il ne sera possible de placer que quelques coraux mous aux exigences de courant bien faibles (Discosoma sp, Zoanrhus sp)…
L’avantage de cette méthode est qu’elle allie la méthode naturelle ainsi qu’une technique de concentration des nutriments très efficace. Voici donc encore une occasion de vous enrichir d’un nouvel aquarium tout en prétextant à votre moitié qu’il s’agit d’un filtre supplémentaire.
J-C = papito
Jeu 21 Avr 2011, 18:23
ou la c'est du lourd papito
Jeu 21 Avr 2011, 18:31
Encore un super article
Merci
Dim 06 Nov 2011, 18:29
Bravo pour cet exposé sur la décantaion et surtout pour la formule de calcul pour une cuve de décantation
Lun 07 Nov 2011, 00:00
joli !
ça me rappelle la conception d'un décanteur lamellaire basé sur la Loi de Hazen il y a quelques années .... concept malheureusement peu rependu dans l'entretien de nos cuve .
Sam 19 Nov 2011, 17:44
article toujours intéressant a relire
Dim 11 Déc 2011, 15:11
Bonjour,
Super article.
Quelle est l'efficacité de l'écumeur sur les sédiments? N'en enlève-t-til pas déjà une bonne partie?
Rintintin
Dim 11 Déc 2011, 15:59
rintintin a écrit:Bonjour,
Super article.
Quelle est l'efficacité de l'écumeur sur les sédiments? N'en enlève-t-til pas déjà une bonne partie?
Rintintin
seulement si le brassage et le turn over sont efficaces
Lun 24 Fév 2014, 22:18
Interessant , Merci

Les filtres lamellaires permettent de raccourcir le bac de sédimentation, ça se fait en eau de mer ?
Efficcacité équivalente en plus compact ?
Lun 24 Fév 2014, 22:38
Bon un premier tour sur le web n'est pas encourageant pour les lamellaires, dérives de bac , baisse du redox etc ....
Pourquoi la cuve à sédimentation décrite ci dessus serait plus interessante ? le principe est le même le résultat aussi seule la méthode change