Le Visio-Réacteur Evolution 2

NILSEN REACTOR WITH SPHERICAL BOTTOM
Evolution 2

Version 1.2b - 01/04/99

ByFabrice POIRAUD-LAMBERT

WHY USE A REACTOR ?

The alkalinity, expressing the measure of bicarbonates, carbonates, borates and hydroxydes present in water, gives an indication of the aquarium's buffering properties, or, told differently, its capacity to limit the pH fluctuations (the pH measures the concentration of hydrogen ions H+ compared to the concentration of hydroxide ions OH-. If the OH- ions increase, the pH goes down).

Distributing kalkwasser (a solution of calcium hydroxide Ca(OH)2) in your aquarium to maintain alkalinity and calcium levels can be done in various ways. A good solution is to use a calcium reactor.

The advantages of the reactor lie in various points:

the reactor is air-tight, the solution doesn't react to atmospheric CO2 (as it happens when you are using a dripping system). We are seeing the following reactions in that case:

Calcium Hidroxyde dissolution in water
Ca(OH)2 + H2O -> Ca++ + 2OH- +H2O

with CO2 present, this follows
Ca++ + 2OH- + CO2 -> Ca++ + CO3-- +H2O
CO3-- is the carbonate ion

Then
Ca++ + CO3-- -> CaCO3 (calcium carbonate)

if the reactions stop there, by lack of CO2, you lost some calcium into an insoluble component. On the other hand, if CO2 is still available:
CaCO3 + H2O + CO2 -> Ca++ + 2HCO3-
2HCO3- is the bicarbonate ion, so this reaction gives calcium away and maintains alkalinity (reactions from Nilsen and Fossa)

the reactor being airtight, we can use a more important dose of calcium hydroxide without worry for a period of many days, even many weeks,
knowing the way the reactor is working, all the aquarium's evaporation can be compensated by kalkwasser, which is not the case with other methods, in any case not in an optimal fashion. For aquariums evaporationg less than 1% of the total volume per day, the use of kalkwasser may be insufficient if the corals load if high. The parallel use of a calcium carbonate/CO2 reactor can then be studied, or you can raise the evaporation rate by using one of the following methods:
- leave the top of the tanks open, which should be anyway the case on most reef tanks
- use Metal Hallide (MH) lights, which are heating the water more than fluorescent lights do, thus raising the evaporation rate ad giving a better light quality
- use fans blowing the water surface, to cool the water by evaporation.

FEATURES

low fabrication cost (USD100 all included)
low number of components' suppliers
NOT USING A MAGNETIC STIRRER (more economical and reliable) (Thanks to Laurent André for the spherical bottom idea !)
the mixing pump is operated by a standard home timer (15mn minimum setting) without the risk of dosing over-saturated kalkwasser in the aquarium. (Thanks to Bernard Capel for the low-level stirring idea !)
time to build: 30mn, glue drying time not included
the calcium hydroxide doesn't make a massive paste at the bottom of the reactor
optimum quality kalkwasser at any time
low maintenance
save on calcium hydroxide usage by using it better
Plug&Play reactor: no settings !
maximum pH at the outlet at any time
no structural fragility, no wearing parts outside of the pump

PARTS (prices are indicative, coming from http://www.plastiques-selection.com):

50cm of clear PVC, 90mm diameter, 4 Bars nominal pressure (NP10 is too costly). This is not a fixed size. The recommended end volume is the amount of water you are evaporating per day ( which shoud be more or less equal to 1% of the aquarium's size) USD20 per meter
1 PVC threaded end, 110x90x3", USD10
1 female PVC threaded cap, 90x3", with its internal gasket. The female part is important, only this type of cap can make the reactor perfectly air and water tight by just screwing it by hand, USD15
1 female PVC cap, 90mm, with spherical internals (EXTREMELY IMPORTANT !), USD8
1 meter of pressure PVC tubing, 12mm external, USD1
2 12mm "L", USD2
1 PVC sleeve, 90mm, it will make the holes solid, USD10
1 non-return air valve (for air pumps), USD2
1 Rena Flow 300 water pump, or any other pump that can work outside the water, whis has input and output tubes compatible with the 12mm PVC, arround 150 l/h, USD15
4m or air tubes
1 automatic top-off system, like the reefiller (you might have to make an adapter to connect it to air tubes)
1m of rigid air tube
10cm of 9/12mm soft tubes
1 12mm metal drill bit
1 5mm metal drill bit
PVC glue

BUILDING : 30 minutes (glue drying not included)

1. Glue the threaded end to one end of the clear PVC tube by applying multiple layers of glue to avoid any leakage
2. Take the spherical cap and cut it so that there is only 1cm left to insert the transparent PVC tube in. This allows for better visibility of the amount of calcium hydroxide left. Don't remove the small plastic knob at the center if there is one, it helps diffusing the water flow. Keep the cut part, it will help to make a stable base for the reactor, and allow it to stand.
3. Glue the spherical cap to the other of the clear PVC tube. The picture is not showing both end parts
4. Using the flat parts of the threaded end to maintain the assembly, cleanly cut the clear tube about 17cm above the spherical cap. This measure is indaicative only and not too important, it could be 15cm or 20cm as well...
5. Glue the 90mm sleeve to the clear tube having the spherical cap
6. 2cm above the bottom of the sleeve, drill a 12mm hole. Insert by force (it will be water tight !) a 15cm long 12mm diameter PVC tube. Push it so that when it is fitted with a "L" pointing to the bottom and an other length of 12mm tube it reaches the center of the spherical cap. Adjust the different parts first, then glue in the following order: 12mm tube going to the bottom to the "L", then the "L" to the internal end of the tube going through the sleeve, and finally this tube itself to the sleeve. This assembly will be used to drive the water from the output of the mixing pump.
7. Now glue the other part of the clear PVC tube to the sleeve. Make sure you are using enough glue !
8. At the top of the sleeve, in the same axis of the previous hole, drill another 12mm hole, in which you insert a 10cm 12mm PVC tube. This one should go after the internal sleeve ridge. This assembly will feed the mixing pump with water
9. The external water pump should be connected to the 12mm PVC tubes using the 9/12mm soft tubing. Shorten the PVC tubes to the right length and use another 12mm PVC elbow. Be careful to connect the pump's output to the bottom tube. You can heat a bit the soft tube to make it easyier, and then use cable-ties to secure the fixation.
10. While the glue for this part of the job dries, drill 2 5mm holes in the threaded cap.
11. Cut 2 pieces of the rigid air tube. One should be about 15cm long, the other should be long enough to go from the threaded cap to the 12mm PVC tube inside the reactor once the cap is screwed. BE CAREFUL, this tube should not go lower than the internal 12mm PVC tube, otherwise the air tube will be blocked and might break at screwing time.
12. Insert by force the 2 rigid air tubes inside the holes of the threaded cap. 3cm should be accessible outside to fix the soft air tubes. Apply glue inside the cap to be sure the assembly will be watertight.
13. Leave the reactor to dry, the test by filling it completely with water. Leave it like that for some time to make sure there are no leaks.
14. Once everything is dry and tested, connect your top-off system to the anti-return valve (this will prevent kalkwasser to go in the fresh water reserve) and then to the long rigid air tube.
15. From the other rigid air tube (the short one) connect another soft tube going to you r sump or aquarium. Beware: to not put the end of this tube too low, other wise the reactor will just empty itself in you sump.

To keep the reactor standing, use the part of the spherical cap you cut away and glue it under the spherical part. Do this only once all is finished to ensure that the reactor will be straight. Once the glue starts to dry, turn the reactor upside-down and give it time tu fully dry.


This picture shows the max leve of the over-saturated solution while mixing.
REGLAGE & PRINCIPE :
Ce nouveau concept ne nécessite aucun réglage : Branchez le réacteur, et agitez 15 minutes toutes les 4 heures. Si vous obtenez trop de calcium (ce qui risque fort de vous arriver), réduisez le nombre d'agitations en veillant à ce qu'elles soit néanmoins suffisantes pour empêcher la formation d'un pâté d'hydroxyde.
Le principe de fonctionnement de ce réacteur est simple : l'eau envoyée sous pression par la pompe de brassage arrive au centre du bouchon bombé. L'eau longe alors le fond et remonte en suivant la courbe du bouchon. L'hydroxyde, privé d'angles où s'agglomèrer et régulièrement soulevé par le brassage, ne peut plus former de pâté et reste donc fluide avec un maximum de contact avec l'eau du réacteur. La solution est donc saturée au maximum. Afin d'éviter tout risque d'envoyer de l'hydroxyde pur dans le bac, la pompe de brassage prend l'eau très bas dans le réacteur : lorsque le brassage a lieu, l'hydroxyde laiteux ne remonte pas plus haut dans le réacteur que quelques centimètres au dessus de la prise d'eau de la pompe, en laissant clair le mélange en haut du réacteur, où l'eau de chaux est prise pour être envoyée dans le bac. Cette situation dure très longtemps (minimum 15 minutes). Au-delà de 15 minutes, le nuage s'élève très lentement, mm par mm. Il faudrait brasser plus de 30 minutes pour que le nuage remonte jusqu'en haut du réacteur... La sécurité du bac est donc assurée, de même qu'une solution optimale en permanence ! Bien entendu, cette sécurité (de même que la qualité de l'effet de l'eau de chaux) dépend aussi de la durée de déclenchement de l'osmolateur et du volume injecté : faites en sorte que les osmolations soient les plus courtes possibles (par exemple 1 verre à chaque fois ou moins). MAINTENANCE :
Chaque semaine videz le réacteur et rajoutez environ 4 grosses cuillères à soupe d'hydroxyde de calcium. Si vous utilisez un hydroxyde de bonne qualité qui ne précipite pas au bout de 8 jours, vous pouvez espacer les remplissages. Après plus de 20 mois d'utilisation dans un réacteur à calcium, l'encrassement de la pompe se révèle nul, en raison de l'absence (relative) de CO2 et donc de précipitation dans le réacteur. Et un simple passage à l'eau lors des démontages permet de la nettoyer à fond.
Vous constaterez qu'au bout de quelques temps d'utilisation, le corps du réacteur se couvre à l'intérieur de carbonate de calcium, obscurcissant la visibilité, et amoindrissant potentiellement l'efficacité du réacteur. Pour le nettoyer, remplissez-le simplement pendant quelques minutes d'une solution diluée d'acide chlorhydrique (Attention aux mains !! - 6,5 FF le litre chez Castorama...), et rincez bien.
Pour nettoyer le réacteur, la manoeuvre est simple : Considèrons que le réacteur est connecté au bac, c'est à dire qu'il est connecté à l'osmolateur et à la décantation via les deux tuyaux souples de 5 mm raccordés sur le bouchon taraudé. Débranchez l'osmolateur pour éviter les gags (!). En maintenant le bouchon d'un main, faites tourner le corps du réacteur afin de déviser le bouchon, après avoir débranché l'alimentation électrique de la pompe et entouré le fil autour du corps du réacteur. Pour faciliter le devissage du bouchon, qui est parfois difficile, vous pouvez monter une clé à filtre à huile sur le bouchon (29 FF), ce qui vous donnera du levier, et vous permettra aussi de serrer plus fort lors du montage et donc d'avoir une meilleure étanchéité. Ne débranchez pas la pompe. Videz le contenu du réacteur, décapez à l'acide si besoin (précipité sur la paroi), rincez, puis remplissez d'eau osmosée et ajoutez l'hydroxyde. Toujours en maintenant le bouchon taraudé immobile (afin de ne pas faire des noeuds avec les tuyaux souples !), revissez rapidement le bouchon taraudé sur le corps en ne faisant tourner que le corps. Agitez le réacteur vigoureusement pendant 1 à 2 minutes, puis rebranchez la pompe de brassage et faites la fonctionner pendant 5 minutes, afin d'assurer un bon mélange. Laissez reposer le mélange, et lorsque le haut du réacteur est clair, rebranchez l'osmolateur. Temps total : maximum 15 minutes.

Mise en garde
Il semble que plusieurs utilisateurs du Visio-réacteur ont siphonné toute leur réserve d'eau et tout le réacteur dans leur bac, avec les conséquences que l'on imagine... Il est clair que l'utilisation de ce type d'appareil nécessite une attention toute particulière au niveau des possibilités de siphonnage. Un conseil : la sortie (du tube qui sort ) du réacteur doit OBLIGATOIREMENT se trouver plus haut que le niveau maximum de la réserve d'eau douce, et à l'air libre. D'aucuns conseillent de rejeter le mélange dans le bac principal, devant le rejet d'une pompe, afin d'éviter le siphonnage et en prime de limiter la précipitation dans la décantation, mais dans certains cas, la pompe de l'osmolateur peut se révéler trop faible pour monter si haut.

Mise en garde 2

Lorsque vous utilisez le réacteur sans changer l'hydroxyde pendant deux semaines ou plus, la qualité de l'eau de chaux que vous distribuez décroît peu à peu, probablement en raison des réactions qui se créent dans le réacteur avec le CO2 dissout dans l'eau douce injectée. En fonction des cas (taille et population du bac, taux d'évaporation,...), la dose de calcium ajoutée suffira, sera trop faible ou trop élevée. Pour augmenter d'efficacité du réacteur, réduisez le délai entre deux nettoyages/remplissages du réacteur. En le faisant tous les 10 jours ou toutes les semaines, votre calcium montera beaucoup plus vite. Seul risque : au-delà d'un certain taux de calcium (probablement au-delà de 480-500 ppm), l'eau sera sur-saturée et le calcium en surplus précipitera en créant beaucoup de sédiments. Pour éviter cela, testez votre calcium avec Salifert régulièrement, et éventuellement coupez le réacteur pendant quelques jours de temps en temps pour laisser retomber le taux de calcium. C'est bien la première fois que vous devez lire un conseil de ce genre concernant le calcium, et pourtant, c'est ce que j'ai dû faire !!!