Lebende Steine und belebte Steine sind nicht nur ein Element, um einen Riffaufbau zu konstruieren. Sie sind ein wichtiger passiver biologischer Filter und bereichern das Aquarium-Millieu mit wichtigen Mikroorganismen - und mit Glück auch Niederen Tieren. 

Lebende Steine werden aus natürlichen Riffen gebrochen und werden schonend wie Tiere per Luftfracht transportiert, um das in und auf ihnen befindliche Leben zu erhalten. Sie bereichern das Aquarium mit wichtigen Bakterien, Algen, Protozoen und Larven von Schnecken und einigen Niederen Tieren. Es ist natürlich auch möglich, dass unerwünschte Tiere ("Trojaner") und Algen eingeschleppt werden. Die Vielfalt an Organismen ist bei lebenden Steinen erheblich höher als bei belebten Steinen.

Belebte Steine sind Bruchstücke von fossilen (oder auch alten Lebenden Steinen) Riffen und werden in Meerwasserkreisläufen für längere Zeit gelagert, damit sich Bakterien und einiges anderes in den Poren etablieren können. Die Ökobilanz ist besser, die Vielfalt an Leben jedoch erheblich geringer.

Lebende und belebte Steine dürfen auf keinen Fall unangenehm (faulig) riechen, sondern müssen frische nach Meer riechen.

In Kombination mit einer starken Abschäumung sind lebende Steine Hauptbestandteil der BERLINER Systems.

Das Deep Sand oder auch Sandbodenfilter genannt ist ein passiv biologischer Filter, der Nitrat und ein wenig Phosphat vermindern kann.

Das Sandbett besteht aus feinem Sand und hat eine Schichthöhe von mindestens 10 cm. Im Laufe der Zeit dringen organische Stoff und Bakterien in die Bodenschicht ein. Die Bakterien bauen die organischen Stoffe unter Sauerstoffverbrauch ab, so dass in tieferen Schichten anaerobe Bedingungen entstehen. Hier können Bakterien ebenfalls organische Stoffe abbauen, veratmen mangels Sauerstoff jedoch Nitrat.

Steigt die Belastung mit organischen Stoffen zu weit an, können Zonen mit Schwefelwasserstoffbildung entstehen (Sulfatatmung). Dieser absolut unerwünschte und kaum steuerbare Prozess sollte vermieden werden und das ist der kritische Punkt dieser Methode. Auch das starke Durchmischen der Bodenschicht durch grabende Tiere bringt die denitrifizierende Biologie durcheinander. Diese Nachteile können durch die erweiterte JAUBERT-Methode vermieden werden.

Das JAUBERT-System ist ein passiv biologischer Filter und eine Weiterentwicklung des Deep Sand Filters und kann gesteuert werden. 

Das Sandbett besteht aus feinem Sand und hat eine Schichthöhe von mindestens 10 cm. Im oberen Teil befindet sich ein Gitter. Es verhindert, dass grabende Tiere in tiefere Schichten vordringen. Unter der Sandschicht befindet sich eine wasserdurchlässige Absperrschicht, die unterhalb des Sandes ein wassergefülltes Plenum ermöglicht.

Im Laufe der Zeit dringen organische Stoff und Bakterien in die Bodenschicht ein. Die Bakterien bauen die organischen Stoffe unter Sauerstoffverbrauch ab, so dass in tieferen Schichten anaerobe Bedingungen entstehen. Hier können Bakterien ebenfalls organische Stoffe abbauen, veratmen mangels Sauerstoff jedoch Nitrat.

Steigt die Belastung mit organischen Stoffen zu weit an, können Zonen mit Schwefelwasserstoffbildung verhindert werden, indem sehr geringe Wassermengen aus dem Plenum in das Aquariumwasser gepumpt werden. Das von oben durch den Sand nachfließende Wasser verhintert die Schwefelwasserstoffbildung. Die Kontrolle des Systems ist nicht einfach und deshalb können wir diese Methode für Anfänger nicht empfehlen.

Der Fließbettfilter ist ein passiv biologischer Filter mit potentiell hohen Umsatzraten und geringer Verstopfungsgefahr. 

Der Fließbettfilter ist z.B. mit Sand gefüllt und bietet eine große Oberfläche für die Besiedlung mit Bakterien an. Das Wasser fließt von unten nach oben mit einer so hohen Geschwindigkeit, dass die Sandkörner stetig in Bewegung sind und zu dicke Biofilmschichten kontinuierlich abgeschabt werden. So wird ein Verkleben der Sandkörner verhindert und der biologische Abbauprozess konstant gehalten.

Ein Fließbettfilter ist besonders sinnvoll für Aquariensysteme, in denen kein Bodengrund (bare bottom), wenig oder keine lebende Steine und kein Refugium vorhanden sind. Hohe Ammoniak- und Nitritkonzentrationen werden verhindert.

Das Fließbettverfahren kann auch mit anderen Filtermedien betrieben werden, um maximale Reaktionsleistungen zu garantieren.

Das Refugium ist ein vom Aquariumsystem getrenntes Zusatzaquarium (auch eine Unterteilung im Filterbecken ist möglich), in dem ohne Fressfeinde (z.B. Fische) eine reiche Mikro- und Makrofauna entstehen kann. Das Refugium gehört zu den passiv arbeitenden Filtersystemen.

Die Vermehrungsprodukte der Fauna (Schnecken, Krebse, Tunikaten und vieles mehr) werden mit dem Ablaufwasser des Refugiums in das Aquarium getragen und dienen dort als reichhaltiges Plankton für Fische, Korallen und Filtrierer.

Wird das Refugium nachts beleuchtet (antizyklisch) pendelt der pH-Wert des Aquariumwassers nicht so stark. Auch nächtliche Sauerstoffdefizite bei Aquariensystemen ohne Abschäumung verringern sich. Ein Refugium kann ebenfalls mit einem Deep Sand oder JAUBERT-System ausgestattet sein. Möglich sind auch Mangroven-"Filter", die ebenfalls zu den Refugien gerechnet werden können.

Der Algenfilter ist ein geschlossender Biofilter, der mit einer Faden- oder Makroalgenart gefüllt ist. Er wird zur Reduzierung (Assimilation) von Stickstoff (Nitrat) und Phosphor (Phosphat) eingesetzt. Die populärste eingesetzte Art ist die Drahtalge Chaetomorpha spec.. Der Algenfilter ist ein passiver Filter. Die Algenfilterstufe kann alternativ in einer Kammer des Filterbeckens untergebracht werden. Eine Beleuchtung ist notwendig. Die überschüssigen Algen müssen regelmäßig entfernt werden

Ebenso wie ein Refugium kann er nachts beleuchtet werden und schwächt die täglichen pH-Wertschwankungen ab. Auch der nächtliche Sauerstoffmangel in abschäumerlosen Aquariumsystemen wird vermindert.

Der Algae-Scrubber ist ein offener Biofilter zur Reduzierung (Assimilation) von Stickstoff (Nitrat) und Phosphor (Phosphat). Über eine schiefe Ebene fließt das Aquariumwasser. Auf dieser Ebene liegt ein Netzgewebe, auf dem sich fädige Algen ansiedeln können. Die Fläche muss beleuchtet werden. Ab und zu werde die überschüssigen Algen vom Netzgewebe abgeschabt.

Ebenso wie ein Refugium kann er nachts beleuchtet werden und schwächt die täglichen pH-Wertschwankungen ab. Auch der nächtliche Sauerstoffmangel in abschäumerlosen Aquariumsystemen wird vermindert.

Der POC-Filter ist ein aktiver Biofilter der durch Assimilation Stickstoff (Nitrat) und Phosphor (Phosphat) entfernt. Er wird oft unter der Bezeichnung Pelletfilter vertrieben. Er zeichnet sich durch die Benutzung von partikulärem organischem Kohlenstoff (englisch: particular organic carbon = POC) aus. Er kann unter bestimmten Betriebsbedingungen auch zur Denitrifkation (Nitratreduktion) benutzt werden.

Das organische Material kann entweder als Festbettfilter (z.B. "Deniballs") oder im Fließbettverfahren (z.B. Material in Pellet- oder Kugelform) betrieben werden.

1. Assimilation:
Auf dem Material wachsen Bakterien, die ihre Energie durch den biologischen Abbau der Kohlenstoffquelle (POC) erhalten. Nitrat und Phosphat werden ebenfalls zum Aufbau der Bakterienbiomasse aus dem Wasser entnommen. Für maximale Leistung sollte der Wasservolumenstrom hoch sein.

2. heterotrophe Denitrifkation:
Bakterien wachsen ebenfalls auf den organischen Aufwuchskörpern und decken ihre Energie durch den Abbau der Kohlenstoffquelle. Unter Sauerstoffmangelbedingungen beginnen die Bakterien das im Wasser vorliegende Nitrat zu veratmen = Denitrifikation. Es darf nur wenig Wasser in den Filter geleitet werden (Bypass-System), um das sauerstoffarme Millieu im Filter zu etablieren. Werden sehr kleine Biokörper verwendet (Pellet- oder Kugelform), sollte das Verfahren in einem Reaktor betrieben werden, bei dem ein interner Kreislauf dafür sorgt, dass die Biokörper immer in Bewegung bleiben. Eine Kontrolle des Wassermillieus durch eine Redox-Messung ist sinnvoll.

Der Schwefel-Nitrat-Filter ist ein aktiver Biofilter der durch Denitrifkation (Nitratreduktion) die Stickstoffkonzentration (Nitrat) im Aquariumwasser reduziert.

Im Gegensatz zur heterotrophen Denitrifikation mit einer abbaubaren Kohlenstoffquelle arbeitet der Schwefelfilter autotroph, d.h. die auf der Schwefelfüllung wachsenden hochspezialisierten Bakterien versorgen sich mit Kohlenstoff aus der im Wasser befindlichen Carbonat / Hydrogencarbonat / Kohlendioxid. Die benötigte Energie wird aus dem Schwefelmaterial genommen (chemotroph).

Der Schwefel-Nitrat-Filter darf nur einen geringen Wasserzulauf haben (Bypass-System), damit sich im Filter eine sauerstoffarme Umgebung bildet. Schwefel in Kugelform kann leider nicht im Fließbettverfahren betrieben werden, weil die Schwefelkugeln zu weich sind und der Abrieb im Fließbett zu hoch ist. Eine Redox-Überwachung ist i.A. nicht notwendig. Eine automatische Spülung ist möglich und besonders bei größeren Systemen sinnvoll.

Video: Großfilter mit automatischer Spülung

Der Kohlenstoff-Nitrat-Filter ist ein aktiver Biofilter der durch Denitrifkation (Nitratreduktion) die Stickstoffkonzentration (Nitrat) im Aquariumwasser reduziert.

Im Gegensatz zur autotrophen Denitrifikation mit einer abbaubaren Schwefelquelle arbeitet der Kohlenstoff-Fiter heterotroph, d.h. die im Filter wachsenden Bakterien versorgen sich mit Kohlenstoff aus dem zugegebenen organischen Kohlenstoff. Die benötigte Energie wird ebenfalls aus der Kohlenstoffquelle genommen (organotroph). Die C-Quelle wird zugegeben in gelöster Form DOC (dissolved organic carbon) oder als Partikel POC (particular organic cabon) in Form von abbaubaren Biokörpern.

Der Nitrat-Filter darf nur einen geringen Wasserzulauf haben (Bypass-System), damit sich im Filter eine sauerstoffarme Umgebung bildet. Zur besseren Reaktion ist ein interner Umlauf sinnvoll.

Der Kohlenstoff-Nitrat-Filter kann entweder als Festbett, z.B. "Bioballs", oder als Fließbett mit z.B. Quarzsand und einer flüssigen C-Quelle betrieben werden, alternativ sind sogenannte "Pellets" also abbaubare organische Partikel möglich. Eine Redox-Überwachung ist notwendig. Der Betrieb ist nicht ganz einfach, weil z.B. die Redoxmesskette mit Bakterien überwächst und falsche Ergebnisse anzeigen kann oder wichtige System wie Pumpen verstopfen können.