龙巅
鱼缸过滤系统原理探究（原创）
2011-05-18 08:56:13
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本帖最后由 森林大帝 于 2011-5-19 23:47 编辑
鱼缸过滤系统原理探究
过滤系统是现代水族箱的基本配置，并且发展出了多种过滤形式：上滤、底滤、侧滤、内置过滤、外置桶滤、反气举等等。这篇文章并不是讲述各种过滤形式应该如何设置，而是探讨过滤系统的构成要素及原理，通过原理分析揭示过滤系统的本质，更好的认识过滤系统。
一、鱼缸过滤系统的作用
鱼缸过滤系统的作用是清除水中的毒素保持水体清澈。我在“养鱼好水的定义”这篇文章里论述过：“毒素指标是判定水质好坏的决定性指标，只要检测出有毒素指标，不管水有多么清澈都不是好水，都不适合养鱼。毒素的存在说明硝化系统还没有建立健全，水还没有养好，真正的好水毒素指标必须是零，这个没有商量的余地，是具有一票否决权的指标”。因此鱼缸过滤系统的核心实质上是生化过滤，它是通过硝化系统的建立健全，采用生化手段来分解毒素保持水质的一种方法，这就是我们通常把鱼缸过滤系统叫做生化过滤系统的原因。
二、过滤系统的构成要素及原理
一个完整的生化过滤系统应该具备物理过滤和生化过滤两种功能。先看一下定义：
1、物理过滤：通过滤材的物理截留作用，滤除水中肉眼可见异物的过程，叫做物理过滤。物理过滤滤除的水中可见异物包括：鱼便、残饵等各种有机物颗粒、以及纤维、尘埃、滤材脱落的粉末等各种无机物颗粒。物理过滤的目的是使水体保持清洁透彻、减轻硝化系统的负担，因此要想得到清澈靓丽的好水，加强物理过滤是王道。
2、生化过滤：通过水循环利用微生物的生化反应来消除水中有毒物质的过程，叫做生化过滤。生化过滤滤除的物质是人肉眼看不见的无机物：氨和亚硝酸盐。它是依靠硝化系统所培养的硝化菌对毒素进行氧化分解并最终将其转化为毒性很小的硝酸盐的过程。生化过滤的目的是使水质保持无毒，想做到这一点必须依靠强大健全的硝化系统才能够实现，所以又引出了一个概念：什么是硝化系统？
3、硝化系统：以生物滤材做为载体培养硝化菌的水循环过滤系统叫做硝化系统。
咋一看硝化系统和生化过滤的概念差不多，其实还是有很大区别的：硝化系统是系统，生化过滤是过程，只有建立起硝化系统才能进行生化过滤。硝化系统是一个培养硝化菌的平台，生物滤材给硝化菌提供了栖息繁殖的场所，水循环为硝化菌带来了氧气和食物（氨和亚硝酸盐），这就是硝化系统，它的最终目的是培养硝化菌来清除水中的毒素。
硝化系统是由水泵、生物滤材和硝化菌这三大要素构成。
A、水泵：
水泵的作用是提供合适的水循环次数，一般以每小时循环5-10次为佳。为什么要规定水循环的次数呢？可能有人认为是物理过滤的需要，水过滤的次数越多水越清，这个看法是片面的。设计水循环的次数的出发点应该是满足硝化系统的需要，这是受硝化菌的特殊习性决定的。硝化菌必须依附于生物滤材才能生长繁殖和工作，而其他的细菌没有这样的特性，比如异营菌，有机物出现在哪里异营菌就会在那里生长繁殖分解有机物，它们不需要滤材，自然界中大多数细菌都是这样的，唯硝化菌比较特殊。如果没有滤材，漂在水中的硝化菌是不能工作的，所以我们鱼缸里的硝化菌大部分都集中在生物滤材上，漂在水中的很少。
水中的毒素是在不断产生的，一个完善的硝化系统必须要在第一时间清除掉水中的毒素，所以必须保证有足够的水流经生物滤材才能使硝化菌充分发挥作用，因此这就需要一个强大的水循环系统。而5-10次的水循环量是经验数据，很多硝化系统不好的鱼缸换大功率水泵后水质变好就是这个道理，增加水循环量是加强硝化系统的一个重要手段。
B、生物滤材：
生物滤材是硝化菌的家。至少需要鱼缸体积5-10％的生物滤材才能给硝化菌构成一个舒适的家。我把常用的生物滤材按照培养硝化菌效率由高到低这样排列的：陶瓷沙－石英球－细菌环－细菌屋－玻璃环－白棉－生化棉－陶瓷环。这种多孔结构的滤材其表面越粗糙、体积越小，其表面积就越大，培养硝化菌的能力就越强。
陶瓷沙体积最小、表面积最大，培养硝化菌的效果一流，排在第一当之无愧。我在多篇文章里详细的介绍过陶瓷沙，这里不再多说了。可能把陶瓷环放在最后出乎很多人意料，难道它比白棉还差吗？我认为是的。陶瓷环是高温烧结的，其表面玻化严重、很光滑、孔隙率低，不利于培养硝化菌。
白棉是很好的滤材，不但可以做物理滤材使用，还是很好的生化滤材。其实没有真正意义上的物理滤材，所有物理滤材都具有生化功能，只是我们使用的着重点不同罢了。白棉的质地紧密，可以给硝化菌提供合适的住所，如果把滤器里的生化棉、陶瓷环都换成白棉其生化过滤效果会更好，这就是为什么很多鱼商只用一篮子白棉就能养出好水的原因。
在滤材方面加强硝化系统的手段包括：更换高效滤材、增加滤材数量、确保水流经过所有滤材，这一点相当重要，如果水流走了捷径，只流经部分滤材的话，硝化系统的功效就大打折扣了。
C、硝化菌：
硝化菌是构成硝化系统的最重要因素，整个硝化系统都是为培养硝化菌服务的。硝化菌我们看不到摸不着，但可以通过水质毒素检测来判定硝化菌的状态，一个完善的硝化系统在任何时候不能检测出水质有毒素指标。硝化系统的建立需要时间，在水泵功率、滤材数量、开缸手法都正常的情况下一般需要20-30天。凡是说开缸3-5天硝化系统就能建立好的都是在误导别人，没有科学依据。
硝化菌的生命力是很顽强的，在没有食物、环境不适宜的情况下，硝化菌会转入休眠，因此我们不用担心硝化系统会崩溃。比如最常见的停电，根据我的经验停电24小时对硝化菌不会造成大的伤害。还有很多人把水变混浊了理解为硝化系统出现问题，这也是完全错误的，我在“误区：水清与硝化系统（硝化菌）有关系吗？”这篇文章里有详细的论述，有兴趣的朋友可以看看。
对硝化菌威胁最大的是杀菌药、鱼药，多数人都是在主缸里下药，这样很不好，会形成恶性循环的。一旦硝化系统被破坏，毒素就开始堆积，使病鱼雪上加霜，而且毒素的危害要比鱼病本身大的多，可以直接要了鱼的性命。既便治疗好了鱼病，也需要清洗滤材重新开缸，非常麻烦。所以我反对主缸下药的做法，而是提倡治疗缸药浴。
三、物理过滤的重要性
经过前面的论述大家可以看到，在设计一个过滤系统的时候，几乎所有的设计思想都是从生化过滤方面考虑的，重生化轻物理这样的设计理念对吗？我说对。因为物理过滤相对于硝化系统简单的多，能满足硝化系统流量的水泵，对物理过滤来讲已经绰绰有余。
在一个过滤系统里，物理过滤担负两方面的任务：保持水体清洁透彻和减轻硝化系统负担。我研究过一百多个水质有问题的鱼缸（水质混浊、毒素超标），发现这些鱼缸都存在物理过滤不好的问题，加强物理过滤后水质混浊、毒素超标等现象会得到明显改观，因此强大的物理过滤对鱼缸来说太重要了。
一说到加强物理过滤，很多人就会想到增加滤棉、换大功率水泵，这样对吗？也对，但这不是问题的本质。我在指导鱼友改善水质的时候不提这样的建议，而是让大家增加造流。我认为加强物理过滤的核心是要加强造流。因为我研究发现所有问题鱼缸都存在鱼便、残饵堆积现象，所以才会造成水质的恶化，物理过滤不好是水质问题的根源，是万恶之首。要想解决这个问题增加滤棉是没有用的，增大水泵功率效果也很有限，唯有加强造流才是解决问题的根本之道。
造流系统只要能把鱼便、残饵吹到水泵附近，就会被过滤系统抽走，根据“流水不腐”的原理，异营菌想在滤槽里大量繁殖几乎是不可能的。因为异营菌必须要“着床”吸附在鱼便残饵这些有机物上才能生长繁殖，而滤槽里的水流速很快，不利于异营菌的“着床”，这样就抑止了异营菌的大量繁殖。只要能把鱼便、残饵及时的过滤到滤槽里，鱼缸的水就不会暴菌，就不会混浊，这样才能解决水质问题。
一个好的物理过滤系统应该能在30分钟内将鱼便过滤掉，使缸底随时保持清洁，这样的系统才能保证水质。在滤材方面3-5层白棉即可，还可以在泵的出水口套2层丝袜以阻隔大的杂质，减少滤棉的堵塞和清洗次数，如果能做到过滤系统“干湿分离”则效果更佳。在造流方面可以使用造浪泵，配备滤桶的朋友也可以把滤桶的出水用于造流，我在“裸缸过滤系统的合理设置及使用心得”已经论述过，有兴趣的朋友可以看看。
再上两个视频，大家看看我的裸缸和底沙缸的造流排污情况：
我的这两个缸，上滤水泵才12瓦，但是大家看造流系统会把鱼便自动的送到水泵处，只要有鱼便产生很快就会被滤除，所以水质保持的相当好。
好的造流对于成品缸来说意义更加重大。我所说的那些问题鱼缸大部分都是成品缸，成品缸的通病就是过滤系统薄弱，滤槽很小所放滤材数量有限。放的滤材少就不能培养出足够的硝化菌，如果造流再不好出现鱼便堆积就会引发暴菌造成水混，大量繁殖的异营菌会代谢出大量的氨，使本来就薄弱的硝化系统更加不堪重负，因此这种缸里毒素超标、水质混浊、死鱼是常有的事。如果在这种缸里增加造流系统后情况会马上改观，鱼便产生后会被造浪泵立刻吹到水泵边滤除掉，不给异营菌在缸里大量繁殖的机会就不会产生大量的毒素，因此可以极大的减轻硝化系统的负担，同时还能保持水质的清澈，可谓一举两得。
解决成品缸水质问题，物理过滤是王道，加强造流是关键，希望受此困惑的朋友可以借鉴。
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