CN1199559C - 自然生态水族箱及其建置方法 - Google Patents

Abstract

一种自然生态水族箱及其建置方法。为提供一种建立完整的生物多样性、复制天然生态系的环境、节省人力、材料和能源的鱼类管理装置的建置方法及其装置，提出本发明，自然生态水族箱建置方法包括：在箱体底先铺一层珊瑚砂；于珊瑚砂上放置具数个孔洞的底板；在底板上铺满一层珊瑚砂；在珊瑚砂上放置创造生物生存环境的基质；加入水；用抽水机制造波浪和产生强水流；在箱体上方提供光源；引进天然生态系基质；自然生态水族箱包括朝上开口的箱体、铺设于箱体底面一层珊瑚砂、设置于珊瑚砂上具数个孔洞的底板、铺满于底板上一层珊瑚砂、置放于珊瑚砂基质、设置于箱体内的抽水机及设置于箱体上方的光源。

Description

自然生态水族箱及其建置方法

技术领域

本发明属于鱼类管理装置的建置方法及其装置，特别是一种自然生态水族箱及其建置方法。

背景技术

目前常用于水族箱的维生设备，其大多利用物理原理，如过滤、吸附；化学原理，如中和；或生物原理，如脱氮作用。所需设备与器材包括：砂过滤器、过滤棉、底部和外部过滤器、蛋白除沫器、活性碳、钙反应器或添加钙等微量元素、硝酸盐去除器以及活砂(有关此部份原理，可参考美国专利案号：4,995,980，公开日期：1991年2月26日，专利名称：System for biologicalpurification of water containing organic materials and derivativeproducts)等，而对于各装置的原理和缺点分别叙述如下：

1、使用砂过滤器、过滤棉是利用物理性过滤，浮游生物和水族生物的子代被各装置清除而无法存活，常需清洗，耗费人力，若未适时适当处理，则水质容易恶化。

2、在底部和外部使用过滤器是利用水流通过底砂过滤颗粒，与好氧性生物硝化作用，使氨、亚硝酸盐氧化为对生物较无毒性的硝酸盐；但因大量硝酸盐累积于水族箱中，同时产生大量污泥沉淀，而一般以换水和清底泥等耗费人力方式改善。

3、使用蛋白除沫器是利用小气泡表面张力吸附物质原理，有机颗粒和微量元素会被清除而浪费，常需调整、清洗，耗费人力。

4、使用活性碳则是利用活性碳表面大量孔隙吸附物质原理，有机颗粒和微量元素会被清除而浪费，常需更换，耗费材料。

5、使用钙反应器或添加钙是利用二氧化碳溶入水中降低酸硷值，使碳酸钙融解，释出钙离子，常需调整、添加溶液和测量水质，因此耗费人力和材料。

6、使用硝酸盐去除器是利用生物厌氧性脱氮作用，使硝酸盐还原为氮气而逸出水族箱；但硝酸盐可作为水中植物的营养，会被清除而浪费。

7、使用活砂是利用砂层中细菌的生物好氧性硝化作用和厌氧性脱氮作用，使氨、亚硝酸盐氧化为对生物较无毒性的硝酸盐，再使硝酸盐还原为氮气而逸出水族箱；但其生物过滤作用的效率低。

上述各装置的共同缺点：

(1)各装置功能单一，且彼此常相互抵消作用。

(2)欲维持各装置功能正常，常需调整、清洗、添加溶液和测量水质，因此耗费人力和材料，若未适时适当处理，则水质容易恶化。

(3)各装置采购与日常维护所需成本较高，用电较多。

(4)水族箱中原可做为生物营养和食物的物质，如有机颗粒和微量元素，却被各装置清除而浪费。

(5)原可作为食物的浮游生物和水族生物的子代，被各装置清除而无法存活。

(6)难以使各类生物在水族箱中建立完整的生活史，生物多样性低，物质循环和能量转换不完整，须长期耗费人力、饵料、添加物与器材以维持生物稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种建立完整的生物多样性、复制天然生态系的环境、节省人力、材料和能源的自然生态水族箱及其建置方法。

本发明自然生态水族箱建置方法包括：

步骤一

在箱体底先铺一层珊瑚砂；

步骤二

于珊瑚砂上放置具数个孔洞的底板，以区隔出藉以促进物质交换、防止底砂溶氧过低而产生有毒的硫化氢及作为营养盐的储存处的封闭水层；

步骤三

在底板上铺满一层珊瑚砂；

步骤四

在珊瑚砂上放置创造生物生存环境的基质；

步骤五

加入水；

步骤六

用抽水机制造波浪和产生强水流；

步骤七

在箱体上方提供光源；

步骤八

引进天然生态系基质。

本发明自然生态水族箱包括朝上开口的箱体、铺设于箱体底面一层珊瑚砂、设置于珊瑚砂上具数个孔洞的底板、铺满于底板上一层珊瑚砂、置放于珊瑚砂基质、设置于箱体内的抽水机及设置于箱体上方的光源。

其中：

步骤三在底板上铺满一层珊瑚砂，亦可先铺满一层珊瑚砂，再铺满一层颗粒大于先铺的珊瑚砂颗粒的珊瑚砂。

步骤四放置在珊瑚砂上的基质可为礁岩、石块，且覆盖珊瑚砂的1/2至4/5；礁岩堆叠方式应适度松散并建构各类造型，创造多样的生物生存环境。

步骤四放置在珊瑚砂上的基质可为形状不规则的珊瑚骨骼，其数量应覆盖珊瑚砂4的1/2至4/5。

步骤七在箱体上方提供的光源为太阳光。

步骤七在箱体上方提供的光源为植物灯。

步骤七在箱体上方提供的光源为金属卤素灯。

步骤八中引进的基质可为天然生态系的底砂、无污染的水或岩石。

基质为岩石。

基质为形成不规则状的珊瑚骨骼。

加入的水为海水或淡水。

由于本发明自然生态水族箱建置方法包括：在箱体底先铺一层珊瑚砂；于珊瑚砂上放置具数个孔洞的底板；在底板上铺满一层珊瑚砂；在珊瑚砂上放置创造生物生存环境的基质；加入水；用抽水机制造波浪和产生强的水流；在箱体上方提供光源；引进天然生态系基质；本发明自然生态水族箱包括朝上开口的箱体、铺设于箱体底面一层珊瑚砂、设置于珊瑚砂上具数个孔洞的底板、铺满于底板上一层珊瑚砂、置放于珊瑚砂基质、设置于箱体内的抽水机及设置于箱体上方的光源。藉底层细珊瑚砂与封闭水层形成溶氧度接近1mg/l的低溶氧区域，解决一般水缸中常见的硝酸盐累积现象；封闭水层具有促进物质交换，防止底砂溶氧过低而产生有毒硫化氢的作用；藉基质形成大量生物膜，在光照或曝气充足下，植物行光合作用产生氧溶于水中，形成高溶氧区域，促进形成水流和波动，使水团能量逸散，促进物质传送和营养吸收；建立完整的生物多样性、复制天然生态系的环境；经由硝化作用，将有毒性的氨和亚硝酸盐氧化为无毒性的硝酸盐，硝酸盐再经由厌氧性的脱氮细菌还原，而以氮气的形式释出，解决一般水缸中常见的硝酸盐累积现象；浮游生物和生物子代不会被过滤棉和石英砂拦阻而死亡，并有珊瑚砂和基质的岩石所形成的隐蔽空间供其栖息、觅食、躲避掠食者及繁殖，成功地在自然生态水族箱中存活、成长并生殖；本发明自然生态水族箱所使用的材料自然环保，可减少原料消耗和能源使用及物质再生循环利用率高的绝佳功效。不仅建立完整的生物多样性、复制天然生态系的环境，而且节省人力、材料和能源，从而达到本发明的目的。

附图说明

图1、为本发明自然生态水族箱结构示意立体图。

图2、为本发明自然生态水族箱结构示意剖视图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明自然生态水族箱包括具朝上开口的箱体1、铺设于箱体1底面的一薄层细珊瑚砂2、设置于珊瑚砂2上具许多小孔洞的底板3、铺满于底板3上一厚层珊瑚砂4、置放于珊瑚砂4上礁岩、石块等基质5、设置于箱体1内的抽水机7及设置于箱体1上方的光源8。于箱体1内盛有海水或淡水6。

基质5可为岩石或形成不规则状的珊瑚骨骼，其数量应覆盖珊瑚砂的1/2至4/5，堆叠方式应适度松散并建构各类造型，创造多样的生物生存环境。

本发明自然生态水族箱建置方法包括：

步骤一

在箱体1底先铺一薄层细珊瑚砂2；

步骤二

于珊瑚砂2上放置习用的具许多小孔洞的底板3，以区隔出封闭水层，藉以促进物质交换、防止底砂溶氧过低而产生有毒的硫化氢及作为营养盐的储存处；

步骤三

在底板3上铺满一厚层小珊瑚砂4，或是先铺满一厚层小珊瑚砂4，再铺满一厚层中珊瑚砂；

步骤四

在珊瑚砂4上放置一些基质5，如礁岩、石块或形状不规则的珊瑚骨骼，其数量应覆盖珊瑚砂4的1/2至4/5，礁岩堆叠方式应适度松散并建构各类造型，如斜坡、平台、凹槽、洞穴和峭壁等，创造多样的生物生存环境；

步骤五

加入水6；

步骤六

用抽水机7制造波浪和产生适当强度的水流；

步骤七

在箱体1上方提供光源8，光源8可为太阳光、植物灯或金属卤素灯的光能；

步骤八

引进一些天然生态系的底砂、无污染的水、岩石或其他基质以及生物。

自然生态水族箱建置方法中，底层细珊瑚砂2与封闭水层形成溶氧度接近1mg/l的低溶氧区域，硝酸盐经由厌氧性的脱氮细菌还原，而以氮气的形式释出，解决一般水缸中常见的硝酸盐累积现象；磷与一些金属经厌氧处理，结合形成碳酸盐和硫化物而沉淀并贮存在底层中；厌氧处理可使有机质转化形成的生物质量较少，因此，所产生的底泥少，约为好氧处理的25-45％，因而减少底泥沉积(有关此部份原理，可参考洪仁阳，1998，厌氧程序处理工业废水及都市污水的设计，国立编译馆，以及吴先琪、王美雪、施养信、刘泰铭，2000，废水微生物学，国立编译馆)；细菌活动过程中所产生的酸性物质，如硝酸等会被碳酸钙中和，同时造成碳酸盐和钙离子溶出，因而使得pH值得以维持稳定，保有其缓冲能力，并使钙离子等微量元素持续得到补充；封闭水层具有促进物质交换，防止底砂溶氧过低而产生有毒硫化氢的作用。

在珊瑚砂4表层区域可形成大量生物膜，在光照或曝气充足下，植物可行光合作用产生氧溶于水中，形成溶氧度至少大于1mg/l以上较佳的高溶氧区域，(有关此部份原理，可参考上野洋一郎、秦宗显，2001，循环水工程的关键技术，日本高密度水产养殖的净水处理技术，水产出版社)进行好氧处理，有机小颗粒和溶解性的有机物会被好氧细菌吸收利用，经由硝化作用，将有毒性的氨和亚硝酸盐氧化为无毒性的硝酸盐；珊瑚砂为碳酸钙，可维持水质的缓冲能力而不致酸化，并可成为许多生物，包括行光合作用和吸收水中营养盐的藻类，以藻类为食而控制其不至于过度繁盛的螺贝类和甲壳类，扮演清道夫角色而清除有机碎屑的海虫类和海参等栖息、觅食、躲避掠食者、以及繁殖和孵育后代的场所。

基质5的岩石或形状不规则的珊瑚骨骼表层区域可形成大量生物膜，在光照或曝气充足下，植物行光合作用产生氧溶于水中，形成高溶氧区域，进行好氧处理；有机小颗粒和溶解性的有机物会被好氧细菌吸收利用，经由硝化作用，将有毒性的氨和亚硝酸盐氧化为无毒性的硝酸盐；珊瑚骨骼为碳酸钙，可维持水质的缓冲能力而不致酸化，礁岩，其数量应覆盖珊瑚砂4的1/2至4/5，堆叠方式应适度松散并建构各类造型，如斜坡、平台、凹槽、洞穴和峭壁等，创造多样的生物生存环境，以成为许多生物包括行光合作用和吸收水中营养盐的藻类，滤食水中颗粒而维护水质清澈的海绵、管虫、苔藓虫和海鞘等，以藻类为食而控制其不至于过度繁盛的螺贝类、甲壳类、棘皮动物和鱼类，扮演清道夫角色而清除有机碎屑的虾蟹类和海虫类等栖息、觅食、躲避掠食者及繁殖和孵育后代的栖所，岩石或珊瑚骨骼不规则形状的粗糙面，可促进形成水流和波动，使水团能量逸散，促进物质传送和营养吸收。

自然生态水族箱建置方法中，用抽水机7制造适当强度的水流及其所产生的涡流能促进物质交换，增加营养物质与生物的接触，提高物质传送效率，减少边界层效应，促进营养吸收，废物和悬浮物清除；另可制造波浪，使水面形成波纹，如透镜般产生聚光效果，使照度提高，并使水体和空气之间物质交换良好。静水域生态系水族箱，如池塘和水库等，其水流循环率小于1体积/小时较适当，动水域生态系水族箱，如珊瑚礁和溪流等，其水流循环率至少大于1体积/小时较适当。

而在水质清澈度方面，水中悬浮物和有机颗粒会被砂和岩石表面的孔隙、附着动物和滤食性动物捕捉，因而维持水质清澈，并满足生物的食物需求，而本发明自然生态水族箱，经测试结果显示，其在6小时内可使浊度由22 NTU降至2 NTU以下。

溶氧度可利用植物行光合作用，产生氧气溶解于水中而维持；自然生态水族箱中最大生物饲育量可由溶氧度维持至少大于3mg/l以上而估计。(有关此部份原理，可参考上野洋一郎、秦宗显，2001，循环水工程的关键技术，日本高密度水产养殖的净水处理技术，水产出版社)。

而若溶氧偏低，则可辅以夜间曝气以维持适当溶氧，而本发明自然生态水族箱，经测试结果显示，本自然生态水族箱中的水质呈明显日夜周期变化，关灯前溶氧度达最高值为8mg/l，开灯前溶氧度达最低值为4mg/l。

营养盐方面，含氮物质被好氧细菌吸收利用，经由硝化作用，将有毒性的氨和亚硝酸盐氧化为无毒性的硝酸盐，硝酸盐再经由厌氧性的脱氮细菌还原，而以氮气的形式释出，解决一般水缸中常见的硝酸盐累积现象；磷酸盐被植物吸收利用，或与其他金属结合沉淀在底层，本发明自然生态水族箱经测试结果显示，在养殖珊瑚8个月后，其营养盐浓度仍维持很低，氨小于0.05mg/l、亚硝酸盐小于0.01mg/l、硝酸盐小于0.05mg/l、磷酸盐小于0.01mg/l。

浮游生物和生物子代不会被过滤棉和石英砂拦阻而死亡，并有珊瑚砂2、4和基质5的岩石所形成的隐蔽空间供其栖息、觅食、躲避掠食者及繁殖，本发明经测试结果显示，一些海虫类和螺贝类时常有许多新生个体在本发明自然生态水族箱中出现，并且一些珊瑚种类，如细枝鹿角珊瑚、尖枝列孔珊瑚和萼形柱珊瑚等，所释放的幼生可成功地在自然生态水族箱中存活、成长并生殖。

本发明自然生态水族箱所使用的材料自然环保，可减少原料消耗和能源使用及物质再生循环利用率高的绝佳功效。

Claims (12)

1、一种自然生态水族箱建置方法，其特征在于它包括：

步骤一

在箱体底先铺一层珊瑚砂；

步骤二

于珊瑚砂上放置具数个孔洞的底板，以区隔出藉以促进物质交换、防止底砂溶氧过低而产生有毒的硫化氢及作为营养盐的储存处的封闭水层；

步骤三

在底板上铺满一层珊瑚砂；

步骤四

在珊瑚砂上放置创造生物生存环境的基质；

步骤五

加入水；

步骤六

用抽水机制造波浪和产生强水流；

步骤七

在箱体上方提供光源；

步骤八

引进天然生态系基质。

2、根据权利要求1所述的自然生态水族箱建置方法，其特征在于所述的步骤三在底板上铺满一层珊瑚砂，亦可先铺满一层珊瑚砂，再铺满一层颗粒大于先铺的珊瑚砂颗粒的珊瑚砂。

3、根据权利要求1所述的自然生态水族箱建置方法，其特征在于所述的步骤四放置在珊瑚砂上的基质可为礁岩、石块，且覆盖珊瑚砂的1/2至4/5；礁岩堆叠方式应适度松散并建构各类造型，创造多样的生物生存环境。

4、根据权利要求1所述的自然生态水族箱建置方法，其特征在于所述的步骤四放置在珊瑚砂上的基质可为形状不规则的珊瑚骨骼，其数量应覆盖珊瑚砂4的1/2至4/5。

5、根据权利要求1所述的自然生态水族箱建置方法，其特征在于所述的步骤七在箱体上方提供的光源为太阳光。

6、根据权利要求1所述的自然生态水族箱建置方法，其特征在于所述的步骤七在箱体上方提供的光源为植物灯。

7、根据权利要求1所述的自然生态水族箱建置方法，其特征在于所述的步骤七在箱体上方提供的光源为金属卤素灯。

8、根据权利要求1所述的自然生态水族箱建置方法，其特征在于所述的步骤八中引进的基质可为天然生态系的底砂、无污染的水或岩石。

9、一种自然生态水族箱，它包括朝上开口的箱体；其特征在于所述的箱体底面铺设一层珊瑚砂、设置于珊瑚砂上具数个孔洞的底板、铺满于底板上一层珊瑚砂、置放于珊瑚砂基质、设置于箱体内的抽水机及设置于箱体上方的光源。

10、根据权利要求9所述的自然生态水族箱，其特征在于所述的基质为岩石。

11、根据权利要求9所述的自然生态水族箱，其特征在于所述的基质为形成不规则状的珊瑚骨骼。

12、根据权利要求9所述的自然生态水族箱，其特征在于所述的加入的水为海水或淡水。

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