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过滤知识扫盲 第四部分

2018-8-11 15:19| 发布者: core| 查看: 2133| 评论: 0|原作者: 韩峰

摘要: 加油新手们,继续学习过滤知识吧。(生物过滤基础) 上一次我们讨论的是机械过滤,也就是从水中过滤掉不想要的东西的屏障。对于有过淡水养殖经验的新手来说,机械过滤与生物过滤组合使用时,其目的是相反的。在淡 ...
加油新手们,继续学习过滤知识吧。(生物过滤基础)
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上一次我们讨论的是机械过滤,也就是从水中过滤掉不想要的东西的屏障。对于有过淡水养殖经验的新手来说,机械过滤与生物过滤组合使用时,其目的是相反的。在淡水饲养中,两种过滤的配合使用是很常见的,而在海水水族箱中我们希望在颗粒分解腐败之被输出。换句话说,希望海水水族箱的机械过滤成为一个输出设备,就像蛋白分离器,藻缸收割,甚至换水。让我们先来导论一般意义上的生物过滤。

细菌在废物处理中的重要作用已经被发现100多年了。Lord Franklin,池塘种植科学的创始人,已经发现了慢砂滤池中去污层上细菌的存在,但他不了解细菌的真正功能。他所发现的只是为了保持慢砂滤池的过滤功能,这些细菌必须定期进行更新。过滤砂每天需要放在清水中几次,过滤功能会比一直连续使用效果好得多。Franklin始终没有搞明白是怎么回事。现在我们知道这个间歇清水浸泡阶段是细菌在进行有氧呼吸。当时的另一个未解之谜是为什么这种过滤能够去除水中的有机物?现在我们明白,细菌膜中的微生物会吃掉水中有机物质,以生存、生长和繁殖。
淡水水族箱中最广泛应用的是底砂过滤(UGF)。底砂过滤使得在淡水水族箱内饲养更多的鱼儿成为现实。当底砂过滤被最初设置的时候,需要一个成熟的过程,就像Franklin创造的慢砂滤池培养的过程一样,直到有大量的蛋白水解细菌和氨氧化细菌出现。在此之前,底砂过滤就是一堆砾石,其中有水流穿过,一个很糟糕的机械过滤而已。

异养菌(Heterotrophic bacteria)砂床上最初发展的细菌。异养菌是利用有机物作为碳源的简单的细菌。当化合物如蛋白质,含有氮,有些氮是以氨的形式被排出的,对于鱼和无脊椎动物有明显毒性。
还有另一群细菌叫自养细菌(autotrophs),它们直接从二氧化碳中汲取碳源。它们通过氧化氨生成亚硝酸盐和硝酸盐而产生能量。自养菌没有异养菌生长繁殖速度快,因此需要很多时间在砂床中培养足够数量的自养菌。一般情况下需要7-10天时间培养足够的细菌将氨转化为毒性较小的亚硝酸盐形式。有趣的是有很多争论是关于到底哪种细菌真正完成硝化作用的。候选名单包括,但不仅限于亚硝化单胞菌(Nitrosomonas),亚硝化球菌(Nitrosococcus),亚硝化螺菌(Nitrosospira),硝化菌(Nitrobacter),亚硝化弧菌(Nitrosovibrio),亚硝化页菌(Nitrosolobus),和硝酸刺菌(Nitrospina)。不管是否还包括其它细菌,滤材中的硝化细菌都能将氨和二氧化碳进行反应。
另一种细菌,或者在某种程度上说是一种藻类,因为它们会进行光合作用,是蓝藻(cyanobacteria)。它们在江河湖海中都能生存,而且有独一无二的本领。它们能够吸收氮气,并将其转化为氨或硝酸盐。尽管这是大自然中最重要的氮化过程,却是水族爱好者最不希望看到的。
这些细菌(除一些蓝藻外)共同特性是好养菌。也就是它们需要氧气代谢食物。这方面知识在生物过滤引入淡水水族前大家已经了解。实际上,硝化作用消耗大量氧气,比将碳转化为二氧化碳还要多。在底砂过滤中自养和异养细菌在分解有毒物质时相互帮助。底砂中的高速水流可以为这两种细菌提供充足的氧气。
即使这样,氧气也可能出现问题。细菌会和鱼儿争夺氧气。如果底砂过载,氧气含量可能低到危险的程度。有两种来自于废水处理工业的方法可以解决这个问题。
比较老的废水处理方法是滴滤池(trickling filter)。基本上该过滤就是一个装满石块的容器,未处理的废水被喷撒在石块表面。随着过滤器使用时间的增加,石块上附着了细菌薄膜,就像在底砂过滤系统中的一样。水流速度非常慢,石块一直暴露在空气中。空气中的氧气为石块上的细菌提供了就像浸泡在水中一样足够的氧气。在水族过滤中,该技术演变为半干/湿过滤器。在所谓“干”的部分,水流是滴在生物过滤媒介上的,细菌在那里大量繁殖。大多数废物在那里利用空气中的氧气被转化。“湿”的部分起到过滤处理过的水体的作用。有关这种过滤使用什么滤材的说法很多。生化球是最普遍的滤材,除非你有更多钱去烧,购买更贵的滤材。

另一个氧驱动的过滤是仿造废水处理的旋转生化接触装置(RBC,Rotating Biological Contactor)设计的。它是一种可旋转的鼓状物,与水和空气交替接触。细菌膜在鼓形表面生长,净化水质。水族版的应用是生化轮(bio-wheel)。生化轮一大优点是没有机械过滤功能,无需清理。一个较脏的生化轮反而是高效的生化轮。
无论是半干/湿过滤还是生化轮过滤都适合海水水族箱。海水与淡水相比,溶解氧的能力要差些,在为细菌膜提供氧气的同时还要为鱼儿和无脊椎动物提供氧气。

在淡水中氮是个仇敌,而在海水中,情况会好些。大多数情况下,淡水缸是运行在比海水更低的PH值情况下,高ph值能减少氨的毒性。氧化后的氨形成亚硝酸盐和硝酸盐,在海水中的毒性也不像在淡水中那么强烈。
有些鱼友的淡水缸很长时间也不换一次水,而鱼类似乎一直保持健康,而在海水中将会导致珊瑚的灾难。

本文转自于海水驿站,转需请注明出处。


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