? ? 良好的水環(huán)境是魚類生存的基礎(chǔ)，水質(zhì)情況的好壞直接影響魚類及其他水生生物的生存、生長和發(fā)育。水體的水處理是尤為重要，水處理系統(tǒng)地健全與否，直接關(guān)系到水生生物飼養(yǎng)的健康及展示效果。各水族館中水處理系統(tǒng)由很多部分組成，由于受各自條件的影響，各不同水族館的維生系統(tǒng)千差萬別，歸納起來由一下幾部分組成:過濾系統(tǒng)、殺菌系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、硝化與反硝化系統(tǒng)（特指內(nèi)陸海洋館）和自動(dòng)控制系統(tǒng)。在此處主要針對(duì)過濾系統(tǒng)（包括物理過濾系統(tǒng)、化學(xué)過濾系統(tǒng)和生化過濾系統(tǒng)）地配置和選型原理及各組成部分的動(dòng)力設(shè)備進(jìn)行討論。
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1、物理過濾系統(tǒng)
過濾作用主要是通過各種過濾設(shè)備去除掉水族箱（池）水中任何多余的物質(zhì)，包括殘餌、生物尸體、分泌物、排泄物、蛋白質(zhì)及有毒的氮鹽。
在一個(gè)采用封閉式維生系統(tǒng)的大型水族館，各種過濾系統(tǒng)地適當(dāng)配置對(duì)水質(zhì)的改善以及水的清晰度都是非常重要的，基本上一個(gè)維生系統(tǒng)包括三種過濾方式：物理式過濾系統(tǒng)、化學(xué)式過濾系統(tǒng)和生物式過濾系統(tǒng)。
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1.1物理式過濾系統(tǒng)的方法
通過物理作用分離，回收廢水中不溶解的懸浮狀態(tài)污染物的方法，可分為重力分離法、離心力分離法及篩濾截留法。屬于重力分離法的處理單元有沉淀、上浮等，相應(yīng)的處理設(shè)備是沉砂池、沉淀池、隔油池、氣浮池及附屬裝置等。離心分離法有離心分離機(jī)和水旋分離器等。篩濾截留法有刪篩截留和過濾兩種處理單元，設(shè)備有格柵和篩網(wǎng)、砂濾池和微孔機(jī)等。物理式過濾系統(tǒng)地主要功能就是去除水中的懸浮物質(zhì)，達(dá)到水質(zhì)清晰的目的。
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1.1.1表面處理法
將人造海綿，細(xì)網(wǎng)布等濾材安置在過濾系統(tǒng)的初始端，當(dāng)水通過濾材時(shí)，水中的殘餌，魚類的糞便等大顆粒懸浮物被擋住，通過及時(shí)清洗或更換濾材達(dá)到去除雜質(zhì)的目的。
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1.1.2空氣提升法
三四十年前水族箱（池）使用的標(biāo)準(zhǔn)類型。在缸（池）底鋪上管子。管子上有小水孔，并在管底部打氣，迫使缸（池）底部形成一個(gè)真空，因而使水中懸浮物吸至底部的沙層，最后通過吸污而排出缸外，該系統(tǒng)適合于大、中、小型水族箱（池）。不僅能有效沉積懸浮物，便于集中去污，而且能有效增加水體中的氧氣。
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1.1.3重力式砂濾池法
重力砂濾的原理是當(dāng)水流經(jīng)過多孔濾料，如砂石層等過濾介質(zhì)時(shí)，流水會(huì)由于濾層表面的機(jī)械阻隔作用，以及在濾層表面及內(nèi)部隙間發(fā)生沉淀、吸附和化學(xué)反應(yīng)，從而使水中懸浮的固體物質(zhì)、細(xì)菌等微生物被過濾除掉或發(fā)生化學(xué)、生物的變化，使水中所含物質(zhì)的化學(xué)成分發(fā)生改變而得到凈化的過程。在重力砂過濾池法中，包括了物理變化，化學(xué)變化和生物變化。
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物理變化主要是指機(jī)械阻隔、沉淀、吸附等。機(jī)械阻隔是指水中的雜質(zhì)（粒徑大于濾料孔隙）被濾料截留，這一過程與濾速無關(guān)。沉淀是指濾層內(nèi)的孔隙類似于小型的沉淀池，小于濾料孔隙的顆粒可沉淀與濾料內(nèi)層。吸附是指微小的懸浮物、膠體和溶解的雜質(zhì)分子等，在分子引力、靜電引力等作用下，被吸附于濾料表面上。
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化學(xué)變化是指溶解的雜質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化，如氧化或分解作用，成為無害或不溶性的化合物的過程。
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生物變化是指過濾介質(zhì)中的細(xì)菌等微生物通過生物降解作用，將有機(jī)物降解成無機(jī)物的過程，來達(dá)到凈化水質(zhì)的作用。這一變化的過程還包括對(duì)致病菌和病原體的殺滅作用。
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（1）重力沙濾池沙濾層的組成
過濾石英砂 厚度：0.75-1.0m 粒徑：0.8-1.2mm
細(xì)砂礫層 ??厚度：0.2m ????粒徑：5-8mm
粗砂礫層 ??厚度：0.2m ????粒徑：10-15mm
卵石層 ????厚度：0.1m ????粒徑：16-32mm
以上砂濾池的組成在特定條件下還需要進(jìn)行細(xì)節(jié)上額調(diào)整。
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（2）確定砂濾池的面積
????????砂濾池凈化能力
根據(jù)過濾砂層的凈化能力經(jīng)驗(yàn)公式：
Y m= ??????10W ???????
?????????0.7+095X102 ????
?????????????????VGD
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其中：Y m=過濾池的凈化能力（mg/min）
????????W=過濾介質(zhì)的表面積（m2）
????????V =過濾速度（cm/min）
????????D =過濾沙層的深度（cm）
????????G =過濾沙層直徑系數(shù)（粒徑（mm）倒數(shù)的110倍）
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從公式可以知道，加大砂濾池的過濾面積比增加深度更能提高過濾池的凈化能力。理論上講，擁有過濾池面積越大，對(duì)水質(zhì)的凈化就越有好處，不過，我們?cè)谶M(jìn)行過濾池設(shè)計(jì)時(shí)，要同時(shí)兼顧實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，在兩者之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)。過濾所選用的石英砂粒徑越小，過濾效果越好。不過，越小的石英砂粒徑對(duì)水的阻力越大，同樣水體需要較大的處理面積。
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????????承載生物污染總量的計(jì)算及討論：
?根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：X=（0.564×10-2B）+0.051F
其中：X表示過濾介質(zhì)負(fù)擔(dān)（mg/min）
??????B表示飼育魚類體重（g）
??????F表示每天投喂量（g）
過濾介質(zhì)的負(fù)擔(dān)由飼育魚類的總重量投喂強(qiáng)度所共同決定，但其中投喂強(qiáng)度其決定性作用。
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????????砂濾池面積的計(jì)算和討論：
通過以上計(jì)算，可以得出X值和Y值，當(dāng)X=Y時(shí)，即水體中國飼育的生物所產(chǎn)生的廢物剛好能夠被砂濾池中的微生物消化；當(dāng)X＞Y時(shí)，過濾池不堪負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致沙層中氮等其他廢物累積，系統(tǒng)趨向崩潰；當(dāng)X＜Y時(shí)，系統(tǒng)會(huì)很好地運(yùn)轉(zhuǎn)。
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通常，水族館中生物飼育密度在水體重量的3-5‰，每天的投喂強(qiáng)度在飼育生物體重的3-5%‰，根據(jù)以上的經(jīng)驗(yàn)公式就可以計(jì)算承載的生物污染總量X，確定Y≥X，就可以進(jìn)行砂濾池面積的計(jì)算。啊按照這個(gè)原則，在工程中一般選取X≈0.8Y確定砂濾池的面積。
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1.1.4壓力沙濾法
壓力沙濾主要通過外界動(dòng)力（來自抽水泵）把水抽到一個(gè)盛有過濾材料的密閉容器中內(nèi)，水通過濾材時(shí)由于機(jī)械阻隔作用和物理吸附作用而將懸浮物留在濾材上層，上層的物質(zhì)可通過反沖洗清除掉，該濾器具有較大的水流，能達(dá)到非常理想的潔水作用。水中的顆粒物質(zhì)可以形象的稱為被子沙層之間的空隙捕捉。而在重力沙濾池中對(duì)水質(zhì)處理有顯著作用的化學(xué)變化則和生物變化則被弱化了許多。這就需要通過加強(qiáng)維護(hù)（即加強(qiáng)反洗的強(qiáng)度和頻率）和加大蛋白分離器的處理能力來維持良好的水質(zhì)。
（1）壓力沙濾過濾沙層的組成：
過濾石英砂 厚度：0.7-1.0m ??粒徑：0.5-0.8mm
細(xì)砂礫層 ??厚度：0.1-0.2m ??粒徑：1~2mm
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（2）確定壓力砂濾罐的過濾面積
????????壓力砂濾罐過濾速度的計(jì)算及討論：壓力過濾罐在不同的操作壓力下會(huì)有不同的過濾速度，一般情況下過濾速度在10~15m/h
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????????砂濾池面積的計(jì)算及討論：
其中：A=過濾面積（m2）
??????Q=單位時(shí)間過濾流量（m3/h）
??????V=過濾速度（m/h）
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（3）影響效率的因素主要有：
水的流速，一般取決于抽水泵的功率及濾材間的空隙。濾材，取決于濾材的大小及深度。
一般情況下，壓力過濾的占地面積只有重力過濾一般或更少。所以在空間比較緊張的情況下是首選。在快速濾器中，其表層2.5cm通常積累最多的污物，倘若太多有機(jī)物堆積，將會(huì)在上層形成一個(gè)負(fù)壓，而使內(nèi)部壓力過大，久而久之，這些表面砂就會(huì)變得堅(jiān)實(shí)，使水流無法通過。因此，對(duì)壓力砂罐定期進(jìn)行反沖洗，以清除污物、減小罐體的壓力是必須的。
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1.2小結(jié)與分析
? ? 表面過濾與空氣氣提法是物理粗濾，只能去除大顆粒的水體中廢棄物；而重力式砂濾池和密閉式壓力罐是物理精濾，根據(jù)相關(guān)研究文獻(xiàn)表明，通過合理選擇石英砂的粒徑及顆粒密度，密閉砂濾罐對(duì)懸浮物的去除效果極為顯著（P＜0.01），去除率達(dá)99.83%，達(dá)到了去除懸浮物的要求。砂濾罐經(jīng)過反沖洗后，能夠再生使用。
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