Статья будет скучной (без картинок) и, во многом, "сильно вторичной", так как о фильтрации написаны гигабайты информации и центнеры брошюр.
Но несмотря на гигантский объем накопленных человечеством к 21-ому веку знаний, приходится начать со следующей цитаты:

Дальше там еще что-то про "дыхание и СО2". Типа, "фильтр ака бражка". Что есть - совсем сюр...
Оспидя... Откуда что... "Постулат - лицом в салат".

Если исходить из приведенного "постулата", то "правильный" (и бессмертный, как Дункан Маклауд) фильтр должен иметь мощнейший префильтр и максимально долго оставаться чистым. Позже мы представим (умозрительно) такой фильтр, но сначала рассмотрим другой, противоположный по смыслу постулат: "фильтр должен становиться максимально грязным, оставляя максимально чистым сам аквариум. Как можно дольше".
Мне это кажется логичным.
Иначе - на кой-куй оно вообще надо?

Фильтр в аквариуме фильтрует воду. Механически (от взвесей) и биологически (от невидимой глазу "химии" - продуктов метаболизма гидробионтов). Механические и химические "агенты" образуются по всему аквариуму и там же - склонны осаждаться и накапливаться в субстрате (если таковой есть) или - оседать где попало.

Следовательно, задача фильтра - еще и организовать такое движение воды (как можно "ровнее по всему аквариуму"), которое стаскивало бы весь сор к фильтру и благополучно перегоняло бы на "переработку".
Так как даже если поставить чрезвычайно могучий фильтр, но расположить забор и "выхлоп" поблизости, в одной части аквариума - эффективность его работы для аквариума в целом будет "никакой". Примерно - как у стоящего на месте и круглосуточно включенного пылесоса - для борьбы с пылью по всей квартире из нескольких комнат.
Поэтому "выхлопы" фильтров дооснащают всякими шлангами-желобами-флейтами или хотя бы располагают так, чтобы обеспечить циркуляцию воды по всему аквариуму.
И, организуя водооборот" мы к тому же неизбежно попадаем в "ножницы": так как стремясь собрать как можно больше дряни в фильтр мы рискуем создать такую "тягу", такое "бурление", в котором никто из гидробионтов, кроме низших водорослей, любящих стремнины - жить не сможет.
Более того, даже "с виду" умеренное (переносимое) обитателями, но все же чрезмерное для них течение вызовет усиление метаболизма, перерасаход корма и, в итоге - нагрузит тот же фильтр вполне бессмысленным и избыточным образом. Поэтому водооброт нужно делать умеренным, не отступая от усредненных общепринятых рекомендаций, а не руководствоваться принципом про кашу и масло, в логическом завершении превращающимся в ложку каши - на бочку масла.
Так же нам нужно принять, как неизбежное, что ни один фильтр, даже в гигиеническом аквариуме не способен "собрать всё на 100%". Что-то где-то - осядет, но чем больше фильтр соберет - тем лучше.

Второй вопрос: что фильтр собирает и частично перерабатывает? Как говорилось выше - "химию и механику". Причем оба вида перерабатывают не только "внешние лохани", но и "губки на головках" при достаточном объеме, на сей счет есть таблицы, например, губки объемом 0,5-0,75 литра на каждые 100 л.ч. водооборота вполне достаточно для аквариума с плотностью посадки 2-3 литра на 1 см. тела рыбы в качестве полноценной фильтрации. И "мехо" - и "био". И, замечу, многие канистры имеют схожие, а то и худшие соотношения субстрата к водообороту (по помпе). Можете сами убедиться, глянув их ТХ по каталогам.

Теперь - по химии, механике и префильтрации.
Помимо видимой механической взвеси (которую можно уловить префильтром подходящей плотности), основной "задачей" именно для БИОФИЛЬТРАЦИИ является невидимая глазом и НЕУЛАВЛИВАЕМАЯ НИКАКИМ ПРЕФИЛЬТРОМ, ЕСЛИ ВЫ НЕ ВКРЯЧИТЕ ТУДА ОСМОС - "химия". Органические соединения, в "бульон" из которых превращается вода в любой заселенной замкнутой системе. И именно эта химия - и есть ЕДА для "нежнолюбимых полезных племенных бактерий бережного фильтровода". Потребляя которую (как ресурс) они что делают? - правильно - размножаются. Образуя вполне зримую, осязаемую и пригодную для регистрации даже грубыми весами МАССУ - ил, точнее - "активный ил".
Но я не рекомендую сводить микрофлору фильтра только к бактериям - там и низшие грибы, и простейшие - много всего, а тем более - к "бактериям азотного цикла" ("одной химической формуле"). Это было бы таким же упрощением, как идея о том, что "лошадь бежит - потому что попердывает". И "дышит" эта микрофлора по-разному (там неизбежно чередование зон разной аэробности) и "занимается" - не только азотом, просто азотный цикл - больше всего "интересует" аквариумиста (и ради него вся эта возня с фильтром и затевается).

То есть, если вернуться к изначально, пардон, совершенно идиотскому постулату - то очевидно, что префильтр очень слабо влияет за заиливание. Вот бионагрузка - сильно влияет, экспоненциально, а префильтр - так, "гомеопатически". Чуть замедляет - не более. Ито, если его часто мыть - иначе он сильно "просаживает" производительность и усиливает рост анаэробных зон при ухудшающейся проточности основной системы.
Это не значит, что префильтр вреден - он очень "на месте" (сам всегда ставлю), так как позволяет часто и быстро удалять "много грязи".
Но заиливание основного фильтра он - не останавливает.
Как не останавливает неизбежное перерождение биофильтра - в "гниющее болото" - по мере старения и изменения экологии микроценозов, ухудшения аэробности, накопления продуктов метаболизма и "тел" мертвой микрофлоры, вытеснения одних форм (полезных) микроорганизмов - другими (вредными, выделяющими токсины и прочую гадость).

Поэтому нельзя ставить сверхплотный префильтр - это потребует перерасхода энергии при низкой эффективности (придется ставить мощную помпу и все равно - будет низкий водооборот), а при даже кажущимся с виду "чистым" субстрате в "основном" фильтре, в нем все равно будет илообразование, только при плохой проточности - сразу с повышенным риском запуска нежелательных процессов.

Нормальный (человеческий) постулат исключает "бессмертие" фильтра. Его микроэкосистема проходит постадийно процесс становления, молодости, зрелости, старения (до этого его УЖЕ СЛЕДУЕТ ПОМЫТЬ!!!) и, наконец, - гибели как фильтра, так как он превратится в гниющую свалку, пуляющую в аквариум токсичными продуктами.

Следующий нормальный (человеческий) постулат уже был приведен выше: фильтр должен быть грязным, а чистым должен быть аквариум. Если, конечно, мы подразумеваем у фильтра такое качество, как "эффективность".
И исходя из этого эффективный фильтр необходимо регулярно мыть (канистру - от ежеквартально, при высокой нагрузке, до раз в полгода-максимум - год). Мыть как следует, тщательно, промывая все как следует.
Так как если вы не будете мыть фильтр кипящей водой или сильными антисептиками (вряд ли это кто делает) - там сохранится достаточно колоний, чтобы восстановить эффективность омоложенной системы в считанные часы, максимум - за двое-трое суток (в течение которых можно просто устроить рыбе небольшой пост, для снижения нагрузки). Так как восстановление уже сложившихся колоний в промытом фильтре требует на порядки меньшего времени, чем их "формирование с нуля" в новом, только установленном (да еще и приставленном к несложившемуся, новому аквариуму).

В аквариумах с очень высокой плотностью (бионагрузкой) канистры вообще неприменимы - частых перемывов они не выдерживают (аппаратно - текут, ломаются) и их ограниченных возможностей биофильтрации банально недостаточно.
Там спасают только простейшие мех.фильтры+подмены (протока). При дорогой воде или нежных видов, "трепетно" относящихся к параметрам воды - сампы или фитофильтры.
С префильтрами, конечно - удобно, куда без них.

Но - по прежнему постулату - "грязный фильтр - чистый аквариум".

А любители редкого и нежного "легкого прополаскивания" фильтров, гордящиеся тем, что не моют их годами вызывают недоумение. И тем, что банально "портят хорошую вещь" (не давая ей работать как должно) и тем, что уподобляются хозяйке, которая подметая изредка только коридор - считает, что живет в чисто убранной квартире.