以下是我費盡千辛萬苦打出來的小論文

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在此也感謝漢堡哥的指導~((鞠躬

 

由於是直接從Word檔複製過來 格式上會有點奇怪......

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過濾器概論

 

 

壹 前言

    過濾器在水族箱養殖上是一個非常重要的角色,過濾器等同於水族箱的心、肝、腎,推動水流、分解毒素、濾除汙物、淨化水質等作用。

在一個封閉式的小生態裡它真的非常重要,若是沒有了過濾器,水質會在短時間內敗壞,水族箱中的生態會崩解,造成相當嚴重的損傷,就有如世界末日一般。

在筆者上一編名為Nature Aquarium小論文第七章節中,有提到「水草造景的成敗取決於過濾系統」,這篇【過濾器概論】就要以上次只簡略介紹的過濾器做個深入延伸。

 

 

貳 正文

  1. 1.      過濾原理淺談

    水族箱養殖的過濾法簡單分為三大類:物理過濾、生化過濾、化學過濾

就先大略介紹這三種過濾法的原理,再來配合濾材做詳細解說。

一.  物理過濾:利用濾材孔洞的大小將水體與有機碎屑、沙泥、懸浮微粒等大型物質分開,通常做為初步過濾。 濾材有:羊毛、化纖、沙石等,孔洞致密透水性佳的物體

 

二.  生化過濾:生化過濾是利用硝化細菌、微生物,將有機顆粒、氨態氮、磷酸鹽等水中溶解物分解掉,常和物理過濾共同使用甚至融為一體,為目前水族箱養殖所使用的過濾法的主流之一。 濾材有:生化棉、生物球、砂石、海棉、菜瓜布等 結構穩固,透水性極佳,單位總表面積大的物體。

 

三.  化學過濾:化學過濾基本上是利用濾材本身的化學性質、吸附性及溶出物質,進行水質處理。 過濾的水體須先經過初步過濾去除大型雜質,以免影響過濾效果及濾材壽命。 濾材有:活性碳、離子交換樹脂(軟水樹脂)等 常用於水質處理及養殖用水的前置作業,調整水質硬度、pH值

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. 2.      濾材分析

    前文提到物理過濾和生化過濾長被共同使用,所以筆者在這將其兩者作共同說明。

(1)   市售白色過濾棉

一般水族箱養殖常使用的白棉分為兩種。

天然的羊毛纖維以及人造的塑膠化纖,前者較為昂貴為天然羊毛拉纖製成,後者為人造塑膠拉成絲線後重疊製成,兩者都具有去除大型雜質的能力,還兼顧生物濾材的可附著性,也是優良的生物濾材。

兩者清洗方法相同,清洗時只需在水中抖動、搓揉、稍做沖洗,即可將上面的汙垢去除。 因其孔洞會有硝化細菌等微生物附著於其中,所以不要過度清洗,因為要保留菌種以利重新繁殖,定期的清洗可以促進硝化菌繁殖,處於優勢種的地位,也可確保良好的過濾效果。

 

(2)   海綿與菜瓜布

海綿雖然較少被使用,但它不管是去除大型雜質還是培養硝化細菌,效果確實比市售白棉強大許多,孔洞致密、透水性極佳,就以市售洗碗用海綿來說,一塊海綿裡可以同時存在兩種硝化系統,外層因可接觸較多的含氧水,會以好氣性細菌為主,則內層因水流較緩,氧氣量較少,會以厭氧菌為主,然而這兩種環境都會在水族箱中自然形成。

海綿常使用於大型魚缸的過濾器中,利用海綿來擴大硝化系統,菜瓜布也有相同效果,但主要是以好氧菌為主,因為菜瓜布本身孔洞、厚度、透水性都比海綿來的大、薄、更佳,不易產生厭氧區,且大部分水族養殖都會以好氣系統為主。

 

    筆者認識的水族玩家為例,他是全綿系統的專家,就常將菜瓜布和海綿作為過濾系統的基礎,他還常說「濾材不建議單一使用,要兩種(含以上)多種濾材複合使用,利用其優缺來互相彌補不足,這樣才可以使過濾系統更完善」。

 

好氧系統與厭氧系統的反應過程:

好氧系統(多氧環境)

有機氮→氨(NH3)→銨(NH4+)→亞硝酸(NO2-)+氧(O2)→硝酸(NO3-)

厭氧系統(缺氧環境)

硝酸(NO3-)→亞硝酸(NO2-)→一氧化氮(NO)→一氧化二氮(N2O)(以氣態逃逸)→N2(以氣態逃逸)←銨(NH4+)+亞硝酸(NO2-)

 

 

 

 

 

(3)   生化濾材

在這段正式進入生化濾材的範圍,生化濾材是提供硝化細菌和微生物一個穩固、可附著的基質,附著後會開始在其表面繁殖形成”生物膜”,而濾材上的大小孔洞則可以擾亂水流和提供小型微生物躲藏,以逃避大型微生物的掠食和增加總表面積讓更多的微生物附著。

 

人造者

(a)球狀:直徑約5~10mm不等,原料主要以陶瓷為主,經過高溫燒製使其結構硬化不易崩解,上佈滿微細孔洞,非常適合硝化細菌附著。

優點:球與球之間孔洞多,水體流動通暢,有利含氧水輸送。

缺點:球體間孔洞較大,小型雜質不易濾除,建議配合前置過濾加強過濾效果。

 

(b)環狀:長約7~15mm、直徑6~15mm,在市面上依大小分為S、M、L三種尺寸,外觀為中空圓柱,表面佈滿粗糙不規則凹凸,中空的設計有利於水體流通,不易產生厭氧菌,主要用於水草與高級觀賞魚蝦的養殖。

優點:中空設計有助於水體流通,也提供更多的硝化菌附著面積。

缺點:中空的圓柱結構較為脆弱,不耐重壓,不過一般使用是不會遇到這個問題。

 

(c)格網狀:大小形狀多樣,多為塑膠製品,廣泛使用於大型過濾槽中,孔洞大小規則,水體流通也很順暢,也常在小型淡水觀賞蝦的蝦苗繁殖槽中提供幼蝦躲藏。

優點:價位低、質輕、清洗容易。

缺點:體積大,單位總表面積小,且並不適用於所有的過濾系統。

 

天然者

大小多為4~20mm不等,材質多樣化,依照形成方式分為三種,以下是詳細說明。

 

(a)多孔火山岩:為火山活動的產物,世界各地皆有產,質輕密度小,內外孔洞大小不規則,表面極為粗糙,很適合硝化細菌大量繁殖,但質地脆易產生粉塵。

優點:孔洞分佈均勻,材質為火成岩不會改變水質。

缺點:質脆易產生粉塵,即使在水中使用久了也會碎裂,建議定期更換清洗,以免引起懸浮粉塵汙染水質。

 

(b)天然輕石:產地在日本,同上者為火成岩,但結構較為緊密堅固不易碎,外型因為長時間風化也較為圓滑,且形狀不規則。 用途多樣,還可以利用微生物容易附著等特性做為水草造景的底床基礎。

優點:結構堅固不易碎裂,不改變水質,用途廣泛。

缺點:且台灣不易取得,故售價稍高。

(c)川石:是河床石塊經過長時間風化形成,大小外型多樣,且因各地區地質因素會含有會釋放含鈣、鎂離子之物質,所以使用前須特別注意成分性質。

一般作為生化濾材的大小約4~10mm左右效果為佳,外型圓滑,質地多為砂岩。且極易取得,在台灣各地河川中上游皆有產,也可向濾水器業者購買,但後續處理較為麻煩,處理過程如下:

篩選大小(人力挑選,篩網過濾皆可)→清洗(洗除粉塵砂土及有機物碎屑)→漂白(殺除雜菌、藻類等有害物質)→清洗(將殘留氯和死亡細菌、藻體清除)→鹽酸處理(去除含鈣、鎂之礦物質去除,以免日後影響水質)→清洗(洗去殘留藥劑)→日曬(曬乾殺菌,且吸水乾燥後有些土質石塊會崩解,須予以去除)→再次清洗(洗除土質石塊崩解後的殘渣)→乾燥(作為最後殺菌,日曬、乾炒皆可)→之後即可使用。

優點:取得容易,不易崩解。

缺點:處理較麻煩,除非大量處理,否則較不經濟。

 

(4)   化學濾材

為具吸附性、離子交換,以改變水質等功能,主要用於水體前置理,比較少直接用在水族箱中。

 

(a)    活性碳:直徑約0.6~1.5mm不等的不規則顆粒或條狀,水族用活性碳是植物性

活性碳,原料通常以椰殼、木屑、糖粒等碳水化合物,製造過程須使用乾餾法,將原料在900℃高溫加熱乾餾→在經過800℃~900℃之空氣、CO2或蒸氣再加熱,將其活化,去除殘留在內的碳化氫,使炭粒內外產生孔洞→(酸鹼處理後可產生特殊吸附性)。

優良的水族用活性碳須有下列五項要點:

  1. 1.      自我調節pH值,使水質傾向中性。
  2. 2.      顆粒大小適當,0.6~5.0mm為佳。
  3. 3.      單位表面積大、質輕。
  4. 4.      不具親水性,內部充滿空氣,有時會浮於水面。
  5. 5.      硬度高,不易破碎,以免粉末汙染水質。

在水族箱上,主要要用來去除水色、脫臭、吸附色素及有毒氣體(如:硫化氫等)。

使用方法很簡單,直接放在過濾器當中或整包放在水裡即可。

但活性碳是有壽命的,每3~6個月須更換一次,且它也會被消化細菌等微生物當作是生長基質,久了表面孔洞會被有機物和微生物覆蓋、堵塞,導致溪復能力減弱甚至消失。

如何判斷活性態還有吸附能力呢?

可以在水中先滴入一些黑水(草酸泥丸溶出有機物),染上水色,等待過濾器中的活性碳吸附,若過了一段時間水色依然沒有消失,就表示活性碳以沒有吸附能力,須立即更換。

(b)   離子交換樹脂:可將硬水中的金屬離子吸附使水體總硬度降低,有些甚至可以吸收磷酸鹽、和硝酸鹽等有害物質,市售的軟水樹酯多為混床式,大小約0.4~0.6mm,呈球狀顆粒,還可用顏色來區分,淺黃色是弱酸氫形,深橘色是強酸氫形。  通常只使用在前置濾水及水質處理,造景時因為有些素材會溶出使水體總硬度提高的物質,則需要用特殊容器裝載軟水樹脂,進行軟水作業。

軟水樹脂正常使用情形下,壽命約6個月,一旦失去效力就需替換,也可使用氯化鈉(NaCl)、硫酸(H2SO4)、鹽酸(HCl)、苛性鈉(NaOH)等溶劑作為再生還原劑,方法非常簡單,只需用還原劑溶液清洗、浸漬對應的離子交換樹脂即可。

 

 

  1. 3.      過濾器類型

市面上過濾器類型琳瑯滿目,依照動力來源主要分為兩類,氣舉式與動力式。

氣舉是用空氣壓縮機(打氣機),將空氣壓縮後透過風管打入水中的過濾器,利用氣泡從過濾器裡浮出帶動水體向上使水體循環。

動力式則利用電磁馬達推動水體,水流量較為穩定。

 

氣舉式

(1)   底部式:構造簡單,以底沙作為濾材,相對的過濾效果取決於底沙的量與材質。

由於是氣舉動力,運作時會產生大量曝氣,導致水中CO2大量逸散至空氣中,從底床中在度回到魚缸的水體會把底床中機肥的養分憶起帶入水中,這會使水中營養鹽過剩造成藻類大量孳生,且清洗時須將水抽乾,把底沙挖出來清洗,對水草會造成極大的傷害,因此底部是過濾器極不適合做水草種植。

但因其曝氣量大,高氧環境可使消化系統穩定,且蝦類對氧氣的需求量也很高,而受到高級觀賞蝦(水晶蝦等)玩家愛用。

切記避免使用粒徑過小的底沙,以面造成堵塞。

 

(2)   水妖精:全名氣動式海綿過濾器,游生物棉擔任主要濾材,型態分為缸壁式與沉底式兩種。

缸壁式利用吸盤黏貼在魚缸內側,不會接觸底床,沉底式則利用本身重量沉底,不適合用於有底沙之水族箱,有些沉底式水妖精的主體是以陶瓦製成,也提供大量的生物附著面積。

由於是靠氣體上浮力量帶動水流,就算魚卵、幼魚、仔蝦被吸入也不會有死亡或受傷的問題,廣泛利用魚水族業者、高級觀賞蝦及觀賞魚類的繁養殖上,也可外接在其他的動力是過濾器之入水口,作為前置過濾篩選大型汙染物、防止魚蝦吸入,使用方法可說是不受限制。

(3)   外掛式:是初學者最容易接觸到的過濾器材之一,體積小、安裝方便,非常適合小型魚缸,但培菌空間小,建議選擇培菌效力強的濾材。

由一顆水路馬達作為動力,構造為一管、一室、一馬達,結構非常的簡單,可依照需求進行改裝,例如:CO2添加系統、冷水晶片、加熱器、增氧機等。

市售的外掛式過濾器出水量多為可調式,可以照需求改變水流量,出水方向廣,也適合水草種植,但水體從過濾器回到水缸時會產生些微曝氣,若要保持CO2濃度可加大添加速度或進行改裝,將止逆閥直接安裝於進水管上,利用馬達運轉打碎CO2氣泡,提高溶解量。

 

 

(4)   沉水式:可整顆放在水體中,利用馬達推動水體,過濾空間小,效果有限,比較適合在中大型魚缸裡促進水流擾動,品質較好的以水陸馬達作為動力,可用於兩棲缸。

濾材因空間限制以棉類或活性碳為主,其實沉水過濾器用途很多,除了過濾外,還可以倒立設置作為水面的除油墨器,或者是作為換水時的抽水機,加快換水速度,功能非常的多,像筆者也有兩組沉水式過濾器作為換水時的幫手及緊急過濾用途。

 

 

(5)   上部式:是目前最多人使用,濾材搭配最多樣的過濾器之一,多採用可堆疊式設計,可以一層接著一層的堆疊加高,擴充過濾空間。

濾材選擇非常的多樣,除了軟水樹脂,所有性質了濾材皆可使用於此,其滴流式的設計大幅提高了過濾水體的溶氧量,促進消化系統成長,也讓水質更穩定,極為適合光賞魚蝦的養殖,但就因為滴流曝氣這點,造成它不適合用在水草種植,因為水體中的CO2會因曝氣逸散至空氣中,CO2又是水草最重要的氣體之一,CO2不足會導致光合作用減弱,讓植物生長減緩甚至停滯,且上部式過濾出水時,水體會直接從魚缸上方衝下,衝擊底床,除非魚缸中沒有鋪設底床,否則你絕對不會想要水流將底床沖的亂七八糟。

防治方法很間單,用板子或導流管安裝在出水口的下方,讓水流向上或向周圍流竄,這樣底床就不會被過大的水流衝擊了。

 

導流管可利用寶特瓶製作,將保特瓶的頭尾剪下,中間捨棄不用,將頭尾用熱熔膠黏合,再用剪刀或刀片在黏合的瓶身一側開洞,讓水體從此流出,之後安裝至上部式過濾器的出水口即可。

 

 

 

 

(6)   圓筒式:是所有過濾行式中唯一採封閉式設計、性能最強大、不易產生曝氣,也是各國廠商一直積極研發精進的過濾系統,濾材選用比上部式更多樣,從濾棉至化學濾材皆適用,因採封閉式,空氣無法滲入,也不易產生曝氣,被眾多學者認為是最接近自然的過濾方式。

水質穩定、過濾效果好及出水量穩定等優勢,被許多水草造景及高級觀賞蝦的玩家愛用,當培菌空間不足時,還可以串連的方式擴充過濾空間,但要注意,每款統是過濾的馬達揚程不同,不能無限上綱,否則馬達力量不足,導致水流緩慢甚至無法推動,會造成厭氧的發生。

而厭氧在高級觀賞蝦的養殖是不允許的,當揚程不足時,可在串連的路徑上加裝水陸馬達作為補強,防止水體流動過慢,導致厭氧發生。

 

 

(7)   底缸式:又稱溢流式過濾,多用於海水缸或大型水族箱,設置在主缸下方,過濾缸大小約主缸的1/4至相等,設置上需要相當大的空間。

過濾流程,汙水以滴流方式由主缸流至下方的過濾缸中,過程中會大量曝氣,使水中溶氧大增,水體在過濾缸中流竄,經過每層過濾,最後流到儲水空間,再由強力馬達抽回主缸中。

此過濾系統濾材容量相當大,適合各種濾材,其分層式的設計也可設置各種輔助機器(如:蛋白質泡沫處理機、增氧機等),強化過濾效果,裝設製作複雜須考量空間與主缸大小、玻璃厚度、水體導流、水量平衡等,需要一定的基礎知識與經驗。

 

 

 

  1. 4.      過濾器在水草缸的實際應用與問題

    在第二章結,以詳細介紹了各種濾材與過濾器的應用方法與特性,選擇適合的過濾器對水草造景來說非常重要。

用於水草造景時過濾器應挑選:

(1)   不易產生曝氣

(2)   水流量穩定,不宜過強

(3)   避免占據缸內空間

(4)   容量大,以提供足夠的培菌面積

 

上部式與氣舉式(水妖精),因為會產生大量曝氣,列為不建議使用,但還是可以應用在陰性草的種植,陰性草耐低CO2與弱光,就算使用此兩種過濾器依然可以良好生長,但陽性草需要大量的CO2與光亮,曝氣使水中CO2大量減少,會導致陽性草光合作用遲緩,不利生長。

 

以筆者家中的三座魚缸來說,60H(60Wx45Dx45H/cm)懶人缸,採用三層上部式過濾器,裡面飼養咖啡鼠魚x4、斯卡神仙x1及數隻霓虹燕子,少量的光、配合上部式過濾的大量曝氣與強大的硝化系統,使水質穩定,且很少換水,肥料也只添加鉀、鐵這兩個無法在水槽中自然形成的元素,氮與磷這兩種巨量元素也只靠魚類及飼料提供。

水草選擇都偏耐陰性草種,像是細葉鐵皇冠、黑木蕨、水蘭、娜娜小榕、迷你小榕、三角幕斯、爪哇幕斯。 沒有使用燈具與CO2添加設備,己使在白天因為水槽設置在背光面,光量只有其他水槽的一半,低光量下許多藻類也生長不起來,只有少量的褐藻與藍綠藻,因有大量曝氣溫度也較其他水槽低1~2度(約25~28℃),水質相當的穩定。

 

60P(60Wx30Dx36H/cm),雖然目前以水草保種及養蝦為主,過濾器一樣不可馬虎,採用德製伊罕EHEMI 2213圓筒過濾器(容量3L、水流量440L/H),濾材為中性陶瓷環S號(3L),出水口也特別設計成斜漏斗狀,使水流較為和緩,更適合水草生長,且圓筒式密封式過濾,過濾過程中不會接觸空氣,水中CO2容易逸散至空氣中,相對的夜間水草會停止光合作用行呼吸作用,為了避免夜間缺氧,可以將出水口的上緣提出水面,形成落差造成曝氣。

 

30C(30Wx30Dx30H/cm),是以水草造景為主,迷你圓筒(容量約1.5L、出水量360L/H),濾材選用川石與生物棉,在小容量中川石的單位附著面積比陶瓷環還要大。 此外,水流量須配合水族箱尺寸,出水口是玻璃製的百合花形出水口(斜漏斗狀),且水族箱為正方形,進出水口的位置須成對角或相鄰,使水流能夠在水族箱中順暢循環。

 

過濾器需要定期清洗,依照濾材、水質狀況、水中生物、濾材性質,來做為是否清洗過濾器的基準,若是沒這方面的經驗,建議每3~6個月清洗一次,以保持水流通暢、細菌群落厚度和濾材效能,培菌濾材的更換則建議每年更換一次,更換時要保留至少1/5的舊濾材,讓原有的菌在新的濾材上繁殖。

過濾器的管線也須利用清洗過濾器時做清潔,先用漂白水浸泡,在使用水管刷將內壁的污垢刷除,當然各廠牌的過濾器設計不同,有些特殊的清洗方式就不再此說明。

 

 

 

 

 

 

 

結語

全文徹底的將各種過濾器的功能、使用方法及特性,呈現於各位讀者的眼前,希望能幫助各位解決挑選過濾器這項難關,成功的成為一位玩家。

然而過濾器的使用方法不能侷限於書面介紹,各位可以發揮巧思,改造、製作屬於你自己的器材,別讓制式的規定束縛你的創意。

你們要記住,你要相信的不是我所相信的你,也不是你所相信的我,你要相信的是相信自己的自己!  Aqua is your life do nature aqua now!

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