? ? 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）和自動控制系統(tǒng)。在此處主要針對過濾系統(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力設(shè)備進行討論。
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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，水中的殘餌，魚類的糞便等大顆粒懸浮物被擋住，通過及時清洗或更換濾材達到去除雜質(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，流水會由于濾層表面的機械阻隔作用，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械阻隔、沉淀、吸附等。機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，將有機物降解成無機物的過程，來達到凈化水質(zhì)的作用。這一變化的過程還包括對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，對水質(zhì)的凈化就越有好處，不過，我們在進行過濾池設(shè)計時，要同時兼顧實用性和經(jīng)濟性，在兩者之間找到一個平衡點。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算及討論：
?根據(jù)經(jīng)驗公式：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度所共同決定，但其中投喂強度其決定性作用。
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????????砂濾池面積的計算和討論：
通過以上計算，可以得出X值和Y值，當(dāng)X=Y時，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，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，系統(tǒng)會很好地運轉(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‰，每天的投喂強度在飼育生物體重的3-5%‰，根據(jù)以上的經(jīng)驗公式就可以計算承載的生物污染總量X，確定Y≥X，就可以進行砂濾池面積的計算。啊按照這個原則，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力（來自抽水泵）把水抽到一個盛有過濾材料的密閉容器中內(nèi)，水通過濾材時由于機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。這就需要通過加強維護（即加強反洗的強度和頻率）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算及討論：壓力過濾罐在不同的操作壓力下會有不同的過濾速度，一般情況下過濾速度在10~15m/h
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????????砂濾池面積的計算及討論：
其中：A=過濾面積（m2）
??????Q=單位時間過濾流量（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，倘若太多有機物堆積，將會在上層形成一個負(fù)壓，而使內(nèi)部壓力過大，久而久之，這些表面砂就會變得堅實，使水流無法通過。因此，對壓力砂罐定期進行反沖洗，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，密閉砂濾罐對懸浮物的去除效果極為顯著（P＜0.01），去除率達99.83%，達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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