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生物滤材的选择、布置与管理

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一、前言

生物过滤是整个过滤系统的重心,一个过滤系统是否能够发挥关键性(除氨)功能,端视生物过滤能否正常运作而定。市面上有贩卖许多生物滤材的相关产品,面对琳琅满目的生物滤材,如何做出适当的选择,应是我们在布置过滤系统之前首先必须了解的课题。

其次,当生物滤材选定之后,又如何把它布置在过滤系统中也是一门学问。唯有懂得布置的要领,做出适当的布置,才能使生物滤材发生作用,进而发挥预期的效果,否则它的功能是会被打折扣的。还有,在使用过程中,生物滤材应该如何管理,也是我们要去了解的问题。

本文特别针对生物滤材的选择、布置与管理等热门话题,做深入的报导,相信这篇报导对那些正打算在自己水族缸使用生物过滤,但又不懂如何进行作业的新手,应该可称得上是一项福音吧,因为这篇报导能提供有用的信息供给他们参考,而勿须再为此感到茫然无头绪矣!

二、生物滤材及其种类

我们所要探讨的生物滤材,主要是一类能利用高接触面积,使硝化细菌能附着于其表面上生长,并逐渐形成「生物膜」,再藉由生物膜与循环水密切接触之机会,将其中的氨除去,以达到净化水质之目的之滤材。

现在已有许多专为培养硝化细菌生长用的滤材,这些滤材可以放置在过滤装置中,藉以培养硝化细菌、建立硝化系统,使氨能在硝化作用的过程中被氧化掉,而不再对养殖鱼类构成危害。

生物滤材的种类固然很多,例如,塑料生化球、陶瓷环、生化棉、炼石、砂砾等,都是我们最常见的种类。不过我们可以依其材质不同,而区分为:塑料制品、陶瓷制品、天然产品、炼石制品,以及其它替代物品等,其中以塑料制品的种类最多,应用也最广,其次是陶瓷制品,其它种类的应用则较少。

三、生物滤材的选择

由于硝化细菌必须附着于适当的载体表面才能生长,并进行硝化作用,所以我们在选择生物滤材时,通常以优先考虑具有大表面积者为佳。理由是,表面积越大,硝化细菌的含容度理应越高,即越多菌生长在其中。不过,此种选择仍应兼顾到溶氧必须不受到限制为前提,否则硝化细菌仍不容易在其内部被培养起来。

在科学上,衡量生物滤材的表面积是大或小,主要是以「比表面积」作为参数。所谓比表面积是指单位体积(立方公尺)的生物滤材所具有的表面积(平方公尺),单位为m2/m3。一般塑料制品的比表面积约30~120m2/m3,陶瓷制品约50~1000m2/m3。显然陶瓷制品的比表面积较大似乎占优势,但是比表面积越大者,其内部孔隙往往较小,且通气性较差,对硝化作用可能有不良影响,所以选择高比表面积的陶瓷制品,不见得就一定最有利。

一般产品生物滤材的产品通常有标示其比表面积,例如,某些国外进口塑料制品之比表面积如下:Bio-strata(33.5m2/m3)、Bio-film(78.9m2/m)、Bio-Fill(76.2m2/m3)、Bioballs(48.8m2/m3)、ScrubPads(112.8m2/m3)、Biocalm(28~39.6m2/m3)。陶瓷制品的质地细致,不容易准确衡量其比表面积,它通常只列出大约范围值而已。无论如何,我们都可以根据商品所揭示的比表面积,作为初步选择之参考。

生物滤材的形状及大小也是我们要注意的选项,因为它对硝化作用的效率也会产生不同程度的影响。例如,陶瓷制品的形状特别多,有矩鞍环、异鞍环、十字环、鲍尔环、阶梯环、拉西环、共轭环、陶瓷低环、陶瓷蜂窝填料…等等,让人看得眼花缭乱。选择时,可以考虑以能达到最大堆积密度者为佳,毕竟过滤器能堆积的生物滤材的空间相当有限,若其形状越有利于彼此接合,以及形状较小者,可以节省堆积空间。

还有,选择时亦需注意生物滤材的物理性质及化学性质的稳定性,且宜以质轻、坚固耐用、耐负荷、耐冲击者为佳,例如,陶瓷制品不会因堆积重量而粉化,塑料制品不会因堆积重量而变形,而且都能耐得起水流的冲刷,而不会释出影响水质的化学成分或有害物质等,这些都是作为生物滤材的必要条件。

有些塑料制品的表面相当光滑,亲水性差,无法使气、水、生物膜得到充分接触与交换,以致在过滤操作过程中容易造成呆水流或产生死角,这绝对会影响硝化作用的效率,因此若想选择塑料制品作为滤材,应该以表面粗糙者作为优先选购的对象;或置入水中再取出观察,如果滤材表面的润湿性越高越佳,凡滤材表面有水珠凝聚现象者要避免选择。

最后考虑的是价格的问题。贵的产品不一定就是好的,反之,也非便宜无好货。如果价格低,而生物滤材的比表面积高,单位容积需要的滤材数量多(节省空间),滤材表面的润湿性好,不会放出不受欢迎的物质,我们似乎没有不优先选择的理由。

四、生物滤材的布置

硝化作用会受到有机污染的抑制,硝化细菌的生长也会间接受到有机污染之影响,所以专门用来培养硝化细菌的生物滤材,应该尽量避免有机污染的入侵,尤其是那些会引来腐生细菌大量滋生的污染源更是如此,否则当污染问题严重时,硝化细菌可能连无立身之地都没有,更遑论发挥除氨净水的功能。

腐生细菌会随着有机碎屑到处流窜,物理滤材则是拦截有机碎屑的地方。水族缸中的鱼粪、残饵、水草残骸等有机碎屑,很容易被循环水载运到这地方来集中,因此物理滤材乃是腐生细菌谋生的天堂,也是各种腐生细菌族群的大本营。

腐生细菌靠分解有机碎屑获得生存及繁衍所须之质能,但同时也在此过程中生产大量的氨。氨能通过物理滤材而被水流夹带往下扩散,所以若能在物理滤材的下方,再布置一道适当的生物滤材,正好可以用来培养硝化细菌并把氨给消除掉。换言之,生物滤材最适合布置在物理滤材的下方。例如,滤绵→生化绵→陶瓷环等。

五、生物滤材的管理

生物滤材不必换洗,如果把生物滤材拿出来换洗,那么好不容易建立起来的硝化系统一定会受到严重的破坏。这样看来,生物滤材的管理工作似乎很简单,不过仍须尽量避免让生物滤材有受到有机碎屑污染之机会。

有机碎屑不会对硝化细菌造成任何毒害反应,然而如果让有机碎屑不断渗漏至生物滤材中,势必遭致腐生细菌的大举入侵,而直接压缩到硝化细菌的生存空间,影响所及,硝化细菌的菌落将受到破坏,这当然会对硝化作用造成不利的影响。职是之故,物理滤材物必经常换洗,以免有机碎屑负荷过多,有渗漏至生物滤材之虞。

生物滤材久用之后,难免也会藏污纳垢,不过,不用担心,这些污垢主要是一些即将剥落的生物膜。生物膜通常也有寿命,只要它的厚度太厚,导致深层形成厌气状态,其中的硝化细菌因无法继续生存,而在循环水的冲刷下,逐渐剥离生物滤材的表面,最后脱离其表面,并被循环水从过滤器中夹带出来进入水族缸内,随即又被循环水重新带回物理滤材终被除去。新的生物膜,不久之后又会在原来剥落的地方重新长起来。


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