專利名稱：一種交替氧化還原式自凈水族養(yǎng)殖方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水生動(dòng)植物養(yǎng)殖方法，具體地說是指一種交替氧化還原式自凈水族養(yǎng)殖方法。
一個(gè)密閉生態(tài)的物質(zhì)循環(huán)能否長期維持下去，取決于其系統(tǒng)中的陰陽(即氧化與還原)是否共存并達(dá)到平衡，因?yàn)槟承┪镔|(zhì)的循環(huán)再生必須經(jīng)過有氧和無氧兩個(gè)階段才能完成。例如氮的循環(huán)氣態(tài)氮(無氧固氮)→氨(合成)→蛋白質(zhì)(有氧分解)→氨(有氧硝化、反硝化)→亞硝酸、硝酸(無氧脫氮)→氣態(tài)氮。而水族箱內(nèi)主要污染來源為餌料及生物排泄物，餌料主要由蛋白質(zhì)、脂肪及和淀粉組成，脂肪和淀粉的分解產(chǎn)物主要為CO2，是一種對魚類無害的物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)表明，水族箱內(nèi)氨是對生物影響最大的毒性物質(zhì)，它是含氮有機(jī)物(餌料及排泄物中的蛋白質(zhì))分解的中間產(chǎn)物。氨溶于水后生成分子復(fù)合物NH3.H2O，其對水生生物毒性較大，在低氧條件下其毒性尤為嚴(yán)重。對觀賞魚來說，氨水安全濃度為2.5毫克/升。當(dāng)水中溶氧充足時(shí)，氨(氮)在各種細(xì)菌的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}氮。硝化作用分兩步進(jìn)行第一步氨在亞硝化功菌作用下氧化成亞硝酸鹽；第二步亞硝酸鹽在硝化細(xì)菌的作用下氧化成硝酸鹽，即蛋白質(zhì)→氨→亞硝酸鹽→硝酸鹽，此時(shí)，脫氮細(xì)菌開始進(jìn)行脫氮作用，使硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為NO2及氣態(tài)分子氮逸出水面(脫氮)，從而降低了水體毒性；但是，脫氮作用是在嫌氣性條件下，(即缺氧)才可強(qiáng)烈進(jìn)行的，而魚缸中生物又需要大量的氧才能存活，這就形成了一對矛盾即在一個(gè)小小的水體內(nèi)(甚至10升水以下)有氧與無氧狀態(tài)共容的矛盾。而現(xiàn)有的養(yǎng)殖方法及系統(tǒng)對此問題卻沒有很合適的解決方案。
本發(fā)明的目的是提供一種交替氧化還原式自凈水族養(yǎng)殖方法。該方法包括以砂?；蚝＞d等多孔物質(zhì)作為生物床的載體，以待凈化的物質(zhì)為底物(即培養(yǎng)基)，通過控制流經(jīng)生物床的水的流量和流速(即控制生物床氧的輸入量)，使生物床處于氧化態(tài)和還原態(tài)的交替變化過程中，利用適者生存的原理，定向培養(yǎng)適應(yīng)于本方法的并能夠高效分解待凈化物(即有機(jī)污染)的生物群落，形成一種能夠完全處理(礦化)生物有機(jī)污染的各種功能微生物在量上平衡的生物床，即為本發(fā)明的交替氧化還原式自凈水族養(yǎng)殖方法的技術(shù)實(shí)質(zhì)。
其中，所述的生物床中含有三大類微生物，即好氧、厭氧和兼性厭氧微生物，包括蛋白質(zhì)分解菌、淀粉分解菌、幾丁質(zhì)分解菌、纖維素分解菌、氨化菌、硝化菌、亞硝化菌、脫氮菌等，以及一些以上述微生物為食的原生動(dòng)物。
其中，所述的生物床處于氧化態(tài)和還原態(tài)的交替變化是在水族系統(tǒng)內(nèi)交替用電能控制形成有氧或無氧狀態(tài)；在裝置上制成有氧層(魚生活空間)及無氧層(脫氮作用進(jìn)行)兩個(gè)不同的區(qū)域，達(dá)到矛盾共容一體的目的，再結(jié)合量化調(diào)整，從而形成一個(gè)物質(zhì)循環(huán)(單向)基本平衡的低密度養(yǎng)殖小水體生態(tài)系統(tǒng)。所述的量化調(diào)整的全過程分為以下幾個(gè)階段進(jìn)行新裝水族箱階段此階段由于是新水水體內(nèi)含有毒物質(zhì)(氨氮)較少，主要應(yīng)解決將水中的肉眼可觀察到的雜質(zhì)(餌料殘?jiān)吧锱判刮?氧化分解，使水體變得清澈透明。因此，此時(shí)應(yīng)大量通氧，使水體形成溶氧處于過飽和狀態(tài)，必要時(shí)(水中雜質(zhì)過多)可加配物理過濾器，此階段的結(jié)果是形成水體氨氮濃度增加。
硝化階段當(dāng)水體中氨氮濃度增加到魚類致死臨界濃度時(shí)，需要繼續(xù)進(jìn)行氧化過程，使氨氮轉(zhuǎn)化為對生物無毒的硝酸鹽氮。此時(shí)需要繼續(xù)通氧。此階段結(jié)果有兩個(gè)一是水體中的有毒物質(zhì)氨氮轉(zhuǎn)化成硝酸鹽氮暫時(shí)積累起來；二是培養(yǎng)了大量的亞硝化菌及硝化菌，為以后水體生態(tài)單向循環(huán)構(gòu)筑起一段生物鏈。
傳統(tǒng)的水族箱養(yǎng)殖進(jìn)行到這個(gè)階段就停止了，系統(tǒng)開始大量積累硝酸鹽氮，當(dāng)其積累到一定濃度時(shí)硝酸鹽氮開始反向還原成為亞硝酸鹽氮或氨氮。當(dāng)氨氮濃度積累到水生物致死臨界值時(shí)，傳統(tǒng)的處理方法為①換入新鮮的水以沖淡氨氮的濃度(傳統(tǒng)養(yǎng)殖方式)，此方式的缺陷是一是增加了勞動(dòng)強(qiáng)度；二是在換水時(shí)由于不容易掌握水質(zhì)情況，往往容易導(dǎo)致生物死亡。
②用活性炭吸附或用滴水式生物球處理或用光合細(xì)菌進(jìn)行水的預(yù)處理(歐美及國內(nèi)一些高水平養(yǎng)殖所采用的方式)。此方式一是增加了成本；二是不能徹底去除毒性，一般三個(gè)月左右還是要換一次水。
而本發(fā)明的方案中的處理方式為還有一個(gè)脫氮階段當(dāng)硝酸鹽氮積累到一定濃度后，加入經(jīng)過培養(yǎng)的脫氮菌群并附著在某些附載物上，同時(shí)開始在箱體內(nèi)控制形成無氧層及無氧時(shí)間，給脫氮菌提供一個(gè)厭氧環(huán)境，由于此時(shí)有大量的硝酸鹽氮作為脫氮菌的食物，因此，脫氮菌開始在缸內(nèi)繁殖并逐漸達(dá)到平衡所需要的種類及數(shù)量，在脫氮菌的作用下，硝酸鹽氮開始減少，轉(zhuǎn)變?yōu)镹O2及N2逸出水面(此過程稱為生物脫氮)，從而形成了一個(gè)單向物質(zhì)循環(huán)生物鏈。
在無氧層形成的同時(shí)，水族箱內(nèi)將近五分之四的水體溶氧對生物來說是充分的，也就是說，在脫氮作用進(jìn)行的同時(shí)，水生物繼續(xù)生存在水族箱內(nèi)。
因此，在本發(fā)明方法中物質(zhì)轉(zhuǎn)換按如下過程進(jìn)行
蛋白質(zhì)→氨→亞硝酸鹽→硝酸鹽→NO2＋N2＋其他其中，控制流經(jīng)生物床的水的流量和流速(即控制生物床氧的輸入量)的方法為流量的控制為泵功率的大小是可使水族箱內(nèi)水在1小時(shí)內(nèi)循環(huán)一次，如水體積為1立方米，則泵的出水量不得小于1立方米/小時(shí)；流速的控制為在符合上述流量的要求下，泵的出水口面積小于百分之一的底板面積。
在此過程中的幾個(gè)技術(shù)特征為1、平衡點(diǎn)的有序量化調(diào)節(jié)連續(xù)通電情況下有氧與無氧控制時(shí)間比例從5∶1至1∶5，根據(jù)上述量化調(diào)整過程分為以下幾個(gè)階段①新裝水族箱階段從裝缸開始3天內(nèi)按通電50分鐘，斷電10分鐘循環(huán)操作，此階段主要目的為氧化分解有機(jī)質(zhì)；②硝化階段第四天至2周內(nèi)按通電30分鐘，斷電30分鐘循環(huán)操作，此階段在繼續(xù)氧化分解有機(jī)質(zhì)的同時(shí)，開始培養(yǎng)脫氮細(xì)菌；③2周后通電及斷電時(shí)間比例為1∶4或1∶5，根據(jù)不同箱體情況微調(diào)，以最終結(jié)果達(dá)到生態(tài)平衡(即氨及硝酸濃度基本為零)為準(zhǔn)。
2、餌料蛋白含量超過40％，每天投放數(shù)量為水中生物體重的1/100至15/100、1000公斤水體的生物最大承載量為30公斤。
上述量化調(diào)整使容器內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)不致于在平衡點(diǎn)附近大幅度波動(dòng)。
3、水族箱內(nèi)不能也不需加入任何抗菌藥物。
4、人工照明光量在3000勒克斯以上，在此光量下，生長良好的植物有助于水質(zhì)的凈化。
5、水體積不能小于5升水。
6、菌群承載體主要以沙為主，如石英沙、石米或水晶沙等，沙的直徑在1毫米至5毫米，按同樣比例分三層鋪在箱底，最小的排在最下邊，最大的放在最上邊。
在上述條件滿足的情況下，針對不同的容器體積及生物種類的具體調(diào)節(jié)，最終形成一個(gè)氨氮含量低于水生物致死臨界濃度、水質(zhì)晶瑩透明的生態(tài)自然平衡的水環(huán)境。并可在長時(shí)間不用換水的情況下保持水質(zhì)良好。
其中，以下技術(shù)特征也將對本發(fā)明的實(shí)施起到很關(guān)鍵的作用，即所述的生物床載體的選擇應(yīng)根據(jù)不同觀賞生物對水質(zhì)硬度的要求，選擇不同種類的載體，高硬度水質(zhì)采用珊瑚砂、低硬度水質(zhì)采用普通建筑用砂或海綿；根據(jù)生物床的厚度和過濾板(或過濾管)的隙縫選擇砂粒大小，砂粒以多面體為佳，一般為一至五毫米，粒徑小，面積大；粒徑大，面積小，阻力小。
所述的生物床凈化能力的估算(生物床的凈化能力由體積、載體粒徑、過濾速度所決定)指標(biāo)為P＝10S/
。其中p為凈化率(毫克氧/分)，S為生物床面積(平方米)，V為過濾速度(厘米/分)，D為生物床厚度(厘米)，G為砂粒系數(shù)G＝x1/d1＋x2/d2＋…xn/dn，d為砂粒直徑(毫米)，x1＋x2＋…xn＝100。
所述的觀賞生物量的確定(即污染率，由觀賞生物的代謝率、數(shù)量和大小，以及投餌率所決定)為C＝∑(Bi)exp0.544＋0.051F.C為污染率(毫克氧/分)，Bi為觀賞生物個(gè)體重量(克)，F(xiàn)為投餌量(克)。
所述的系統(tǒng)內(nèi)凈化率應(yīng)大于污染率，即P≥C。
所述的生物床應(yīng)接種微生物菌群(從舊生物床移植)，以便使建立生物床的速度加快，接種方法為用5％～50％的培養(yǎng)成熟生物砂與新砂混合。
所述的生物床微生物在給定的底物和氧化還原時(shí)間間隔條件下作定向培養(yǎng)。
所謂“給定的底物”是指底物(即餌料)的營養(yǎng)成分必須保持新鮮，各種營養(yǎng)成分比例穩(wěn)定，如持續(xù)提供動(dòng)物蛋白含量為48％的秘魯魚粉為水族箱餌料，這些蛋白質(zhì)分解的產(chǎn)物的有機(jī)污染物是相同的，因此分解它們的微生物種類隨之建立。加上控制氧化還原時(shí)間相同，因此，生物床上的微生物種類及數(shù)量隨之穩(wěn)定，這就是“定向培養(yǎng)”，也即生物競爭的“適者生存”。
所述的生物床微生物群落的發(fā)展成熟過程中的化學(xué)指標(biāo)為氨濃度上升(氨化細(xì)菌生長期)→亞硝酸濃度上升(亞硝化細(xì)菌生長期，氨濃度下降)→硝酸濃度上升(硝化細(xì)菌生長期，亞硝酸濃度下降)→總含氮量下降(脫氮菌生長期)→生物床成熟(各種功能微生物種群在分布和量上達(dá)到平衡)。
另外還應(yīng)對所使用的裝置系統(tǒng)作日常維護(hù)。因?yàn)樯锎驳奈⑸锓N群是處于動(dòng)態(tài)平衡之中的，在最大凈化能力范圍內(nèi)，它將隨著觀賞生物養(yǎng)殖品種和數(shù)量的變化而變化，即凈化能力隨著污染率的增加而提高，但有一定的滯后期，即當(dāng)系統(tǒng)的污染率增加時(shí)，系統(tǒng)凈化能力的提高并達(dá)到新的平衡需要三至五天的時(shí)間。因此，系統(tǒng)生物量的增加和投餌量的增加應(yīng)逐步進(jìn)行。若生物量一次性增加較大，應(yīng)注意監(jiān)測水體中亞硝酸的積累情況，一旦超過觀賞生物的忍受范圍時(shí)，應(yīng)適當(dāng)換水，直至生物床的凈化能力達(dá)到新的平衡為止。為防止打破微生物種群平衡，本方法中不得加入任何抗菌素。


圖1為本發(fā)明的交替氧化還原式自凈水族養(yǎng)殖方法裝置系統(tǒng)圖；圖2為實(shí)施例1的正視圖；圖3為實(shí)施1的俯視圖；圖4為實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；其中a為由一定大小和品種的砂子所組成，為微生物提供附著表面的生物床；b為支撐生物床并構(gòu)成水的回流渠道的過濾板或過濾管道；c為回流管；d為容器；e為作為系統(tǒng)動(dòng)力的潛水泵；f為可接駁于潛水泵的進(jìn)水口或出水口的進(jìn)氣管；g為控制兩個(gè)潛水泵按一定時(shí)間間隔交替工作的控制器。
當(dāng)水體帶著有機(jī)污染物和溶解氧流經(jīng)生物床a時(shí)(氧化態(tài))，生物床a中的好氧微生物(如蛋白質(zhì)分解菌、淀粉分解菌等)進(jìn)行有氧呼吸，分解底物，消耗氧氣，產(chǎn)生二氧化碳等礦化物質(zhì)當(dāng)水流停止時(shí)，滯留于生物床a內(nèi)的溶解氧被迅速消耗，生物床a進(jìn)入無氧階段(還原態(tài))此時(shí)兼性厭氧微生物轉(zhuǎn)入無氧發(fā)酵，同時(shí)激活厭氧微生物(如脫氮菌)，將水中的大分子有機(jī)物發(fā)酵降解，并以硫酸根、硝酸根等作為電子受體，產(chǎn)生硫化氫、氣態(tài)氮等揮發(fā)性物質(zhì)。流經(jīng)生物床a并帶有上述微生物代謝產(chǎn)物的水在生物床a出水口進(jìn)行氣體交換(即暴氣)，使二氧化碳、氣態(tài)氮、硫化氫等揮發(fā)性物質(zhì)逸入空氣中，氧氣進(jìn)入水中，由于兩個(gè)潛水泵e交替工作，系統(tǒng)的氣體交換也是連續(xù)進(jìn)行的，從而使水體的溶解氧維持飽和狀態(tài)，同時(shí)生物床中的各種微生物也分泌維生素等多種活性物質(zhì)，從而保證水體清、活、爽。
本發(fā)明應(yīng)用于水族系統(tǒng)，可以使水族系統(tǒng)內(nèi)的有機(jī)物質(zhì)得到充分礦化，本部分含氮化合物最終都以氣體的形式逸出水族系統(tǒng)，大幅度地延緩了系統(tǒng)的水質(zhì)老化過程，保持水質(zhì)清新、富有活性，能為觀賞生物提供最佳、最穩(wěn)定的水環(huán)境。淡水系統(tǒng)可以長達(dá)二至三年、海水系統(tǒng)可達(dá)一年半以上的時(shí)間才需要少量換水；其中需要換水的原因不是本系統(tǒng)崩潰，而是由下述原因所造成其一由于水族系統(tǒng)水分蒸發(fā)，必須不斷補(bǔ)充水分；而蒸發(fā)掉的水分幾乎是純水，而補(bǔ)充進(jìn)來的水分含有一定的離子(如銅、鋅、鎘)；另一方面，飼料中也含有一定的無機(jī)鹽，時(shí)間一長，系統(tǒng)內(nèi)水體的離子濃度會(huì)相對提高，部分無機(jī)鹽可以形成不溶物沉淀于生物床內(nèi)，造成離子失調(diào)，水質(zhì)老化；其次部分觀賞生物，特別是活體珊瑚、海葵等海洋無脊椎生物，在其生長過程中需要某些痕量元素，其所需的種類和數(shù)量目前還未為人類所了解，也非一般設(shè)備可檢測，這些痕量元素一旦用盡，對于這些生物而言。水質(zhì)已經(jīng)老化，必須更換部分新水，以保持水質(zhì)活性。因此，本系統(tǒng)在運(yùn)作過程中多長時(shí)間需要換水、換多少水，取決于所養(yǎng)殖的觀賞生物的種類和觀賞生物品種之間的相容性，以及平時(shí)所補(bǔ)充水分的質(zhì)量(無離子水優(yōu)于自來水)。
實(shí)施例1本發(fā)明所使用的水族箱結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示，長、寬、高分別為80、40、50、a為生物床，采用小號建筑用石米為載體，粒徑為2-3.5毫米，面積與箱底相同，高度7厘米；b為過濾板(香港產(chǎn))；c為生物床出水口，管徑18毫米、e1為氣管，f1為仙水牌138A氣泵；c、e1、f1構(gòu)成氣提泵，作為生物床的水循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)；d、e2、f2分別與c、e1、f1相同，沉淀過濾系統(tǒng)的氣提泵，h、h′為連通的沉淀池，i為沉淀池的出水口；g為控制器，控制f1，f2工作時(shí)間。
本系統(tǒng)(淡水)于1989年10月安裝，1990年1月調(diào)試完畢，養(yǎng)殖紅蓮燈25對、白云金絲10對、藍(lán)鼠3對、白鼠2對、小清道夫1尾。氣泵f1工作時(shí)間為25分鐘，f2工作時(shí)間為35分鐘，每周用自來水補(bǔ)充少量因蒸發(fā)的水分，每半年左右清理一次沉淀池內(nèi)的污泥(可用作花泥)，水質(zhì)長期保持清新，魚類健康活潑，除少數(shù)死因不明之外(可能是自然死亡)，所有觀賞魚均未發(fā)生急性傳染病或大批量死亡現(xiàn)象。1991年7月份在沉淀池中繁殖、培養(yǎng)白云金絲成功(證明水體中無對觀賞魚類有害的毒性物質(zhì)積累)。水質(zhì)經(jīng)珠江水產(chǎn)研究所水化室分析，氨氮、亞硝酸氮未檢出。本系統(tǒng)在1992年10月份換成海水(見例三)之前，經(jīng)歷三年的運(yùn)行，效果良好。
實(shí)施例2水族箱凈化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示，長、寬、高分別180、40、60厘米。a為生床，采用小號建筑用石米為載體，粒徑為2-3.5毫米，面積與箱底相同，高度8厘米；b為過濾板(香港產(chǎn))；c為生物床出水口，管徑18毫米，e為廣東中山小欖水族器材廠生瓣的12瓦潛水泵，f為進(jìn)氣口；g為控制器，控制e1、e2工作時(shí)間(分別各為30分鐘)。
本系統(tǒng)(淡水)于1992年春節(jié)安裝，用戶為廣州第二機(jī)械廠職工，92年養(yǎng)殖孔雀魚，黑魔、小金魚等低檔魚類，效果很好；93年改養(yǎng)地圖魚等大型魚類，其中有兩條地圖魚一年左右從六七公分長到近一公斤，由于魚大，時(shí)常撞擊水族箱體，用戶擔(dān)心水族箱被撞破，于是于94年改養(yǎng)七彩神仙、普通神仙、紅蓮燈、白云金絲、老鼠等。據(jù)用戶反映，該系統(tǒng)四年來工作正常、水質(zhì)穩(wěn)定、魚類健康，除了補(bǔ)充因蒸發(fā)的水分外，至今未曾大量換過水。
實(shí)施例3即例一的水族箱，水族系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與例一完全相同，于1992年10月份從中取出淡水魚后，加入廣東徐聞縣生產(chǎn)的速溶海水晶，調(diào)成比重為1.202左右的人工海水，系統(tǒng)工作方式不變，45天后亞硝酸檢測低于0.05ppm，隨后放入三點(diǎn)白一對、藍(lán)魔一對、而后陸續(xù)放入小丑、蝶魚等，至1994年9月份水族箱破裂之前，水質(zhì)良好(但珊瑚、?？溶涹w動(dòng)物養(yǎng)殖未成功)。
實(shí)施例4本系統(tǒng)水族箱長、寬、高分別為130、35、80厘米。于1994年9月份安裝，生物床面積與箱底一致，分兩個(gè)單元(結(jié)構(gòu)與例二相同)。采用粒徑3-5毫米的珊瑚砂為載體，生物床高度為10厘米，潛水泵與例二相同。采用70％美國產(chǎn)BIOSEAWHATER人工海水和30％國產(chǎn)人工海水(與例三相同)，配80瓦菲利普日光燈，第一盞1100至2000，第二盞1130-2100，全自動(dòng)開關(guān)。水溫夏天隨氣溫而變化，最高30.5℃，冬天人工控溫為21℃。養(yǎng)殖硬珊瑚(寶石花、太陽花)，管蟲、?？?、蟹、拳題師蝦、小丑魚、兩款海草、未知名稱的軟珊瑚、數(shù)種小海螺，以及隨活石帶來的各種無名海洋生物。到1996年2月為止，水質(zhì)清新，效果良好。
實(shí)施例51994年元月裝箱一個(gè)，水體積為180×60×40厘米，淡水，沙床厚度為15厘米，放養(yǎng)12厘米長的金魚8條，25厘米長的錦鯉兩條，經(jīng)量化調(diào)整后最終有氧與無氧時(shí)間比例為1∶2，即通電20分鐘，斷電40分鐘，每日投餌10克左右，現(xiàn)存活金魚六條，錦鯉一條，水質(zhì)晶瑩透明，氨氮濃度小于1PPM，至今換過水(蒸發(fā)掉的水用自來水補(bǔ)充)。
實(shí)施例61995年元月裝箱一個(gè)，水體積25×25×35厘米，淡水，沙床厚度為6厘米，放養(yǎng)紅蓮燈20條，孔雀魚3條，水草5根，經(jīng)量化調(diào)整后最終有氧所無氧時(shí)間比例為1∶4，即通電10分鐘，斷電40分鐘，每日投餌3克左右，現(xiàn)存紅蓮燈18條，孔雀魚2條，水質(zhì)晶瑩透明，氨氮濃度小于1PPM，至今換過水(蒸發(fā)掉的水用自來水補(bǔ)充)。
實(shí)施例71995年11月裝箱一個(gè)，水體積為60×35×40厘米，淡水，沙床厚度為8厘米，放養(yǎng)紅蓮燈20條，孔雀魚4條，四間魚15條，按吻魚2條(食藻類)，經(jīng)量化調(diào)整后最終有氧與無氧時(shí)間比例1∶5，即通電10分鐘，斷電50分鐘，每日投餌5克左右，現(xiàn)存紅蓮燈16條，孔雀魚3條，四間魚15條，接吻魚1條。水質(zhì)晶瑩透明，氨氮濃度小于1PPM，至今換過水(蒸發(fā)掉的水用自來水補(bǔ)充)，該箱曾斷電2天，此期間開始變混，但無死魚，證明該系統(tǒng)容忍度比一般水族箱大。
權(quán)利要求
1.一種交替氧化還原式自凈水族養(yǎng)殖方法，包括以砂粒或海綿等多孔物質(zhì)作為生物床的載體，以待凈化的物質(zhì)為底物，通過控制流經(jīng)生物床的水的流量和流速，使生物床處于氧化態(tài)和還原態(tài)的交替變化過程中，定向培養(yǎng)適應(yīng)于本系統(tǒng)、能高效分解待凈化物(即有機(jī)污染)的生物群落，形成一種能夠完全礦化處理生物有機(jī)污染的各種功能微生物在量上平衡的生物床，即得以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的交替氧化還原式自凈水族養(yǎng)殖方法。
2.權(quán)利要求1所述的一種交替氧化還原式自凈水族養(yǎng)殖方法，其中，所述的生物床包括好氧、厭氧和兼性厭氧微生物。
3.權(quán)利要求2所述的一種交替氧化還原式自凈水族養(yǎng)殖方法，其中，所述的好氧、厭氧和兼性厭氧微生物包括蛋白質(zhì)分解菌、淀粉分解菌、幾丁質(zhì)分解菌、纖維素分解菌、氨化菌、硝化菌、亞硝化菌、脫氮菌，以及一些以上述微生物為食的原生動(dòng)物。
4.權(quán)利要求1所述的一種交替氧化還原式自凈水族養(yǎng)殖方法，其中，所述的生物床處于氧化態(tài)和還原態(tài)的交替變化是在水族系統(tǒng)內(nèi)交替用電能控制形成有氧或無氧狀態(tài)，用工藝制作形成有氧層及無氧層兩個(gè)不同的區(qū)域，再加上精心的量化調(diào)整，生成一個(gè)物質(zhì)單向循環(huán)基本平衡的低密度養(yǎng)殖小水體生態(tài)系統(tǒng)。
5.權(quán)利要求1所述的一種交替氧化還原式自凈水族養(yǎng)殖方法，其中，所述的量化調(diào)整的過程分為以下幾個(gè)階段進(jìn)行a新裝水族箱階段大量通氧，使水體形成溶氧處于過飽和狀態(tài)。b硝化階段繼續(xù)通氧，使氨氮轉(zhuǎn)化為對生物無毒的硝酸鹽氮。c脫氮階段當(dāng)硝酸鹽氮積累到一定濃度后，此時(shí)加入經(jīng)過培養(yǎng)的脫氮菌群并附著在某些附載物上，同時(shí)開始在箱體內(nèi)控制形成無氧層及無氧時(shí)間，給脫氮菌提拱一個(gè)厭氧環(huán)境，由于此時(shí)有大量的硝酸鹽氮作為脫氮菌的食物，脫氮菌開始在缸內(nèi)繁殖并逐漸達(dá)到平衡所需要的種類及數(shù)量；在脫氮菌的作用下，硝酸鹽氮開始減少，轉(zhuǎn)變?yōu)镹O2及N2逸出水面(此過程稱為生物脫氮)，從而形成了一個(gè)單向物質(zhì)循環(huán)生物鏈，投入水中物質(zhì)對水生物有毒的部分基本上變成了氣體逸出水面；在無氧層形成的同時(shí)，水族箱內(nèi)將近五分之四的水體溶氧對生物來說是充分的，也就是說，在脫氮作用進(jìn)行的同時(shí)，水生物繼續(xù)生存在水族箱內(nèi)。
6.權(quán)利要求1所述的一種交替氧化還原式自凈水族養(yǎng)殖方法，其中，所述的量化調(diào)節(jié)中，連續(xù)通電情況下有氧與無氧控制時(shí)間比例從5∶1至1∶5，量化調(diào)整過程分為以下幾個(gè)階段①新裝水族箱階段從裝缸開始3天內(nèi)按通電50分鐘，斷電10分鐘循環(huán)操作，此階段為氧化分解有機(jī)質(zhì)；②硝化階段第四天至2周內(nèi)按通電30分鐘，斷電30分鐘循環(huán)操作，此階段在繼續(xù)氧化分解有機(jī)質(zhì)的同時(shí)，開始培養(yǎng)脫氮細(xì)菌；③2周后通電及斷電時(shí)間比例為1∶4或1∶5，根據(jù)不同箱體情況微調(diào)，以最終結(jié)果達(dá)到生態(tài)平衡(即氨及硝酸濃度基本為零)為準(zhǔn)。
7.權(quán)利要求1所述的一種交替氧化還原式自凈水族養(yǎng)殖方法，其中，所述的定向培養(yǎng)是指將生物床微生物在給定的底物和氧化還原時(shí)間間隔條件下作定向培養(yǎng)。
8.權(quán)利要求1所述的一種交替氧化還原式自凈水族養(yǎng)殖方法，其中，所述的定向培養(yǎng)中，所述的底物、即餌料的營養(yǎng)成分必須保持新鮮，各種營養(yǎng)成分比例穩(wěn)定，使分解它們的微生物種類隨之建立。加上控制氧化還原時(shí)間相同，因此，生物床上的微生物種類及數(shù)量隨之穩(wěn)定，即定向培養(yǎng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種交替氧化還原式自凈水族養(yǎng)殖方法包括以砂粒或海綿等多孔物質(zhì)作為生物床的載體，以待凈化的物質(zhì)為底物，通過控制流經(jīng)生物床的水的流量和流速，使生物床處于氧化態(tài)和還原態(tài)的交替變化過程中，定向培養(yǎng)適應(yīng)于本系統(tǒng)、能高效分解待凈化物(即有機(jī)污染)的生物群落，形成一種能夠完全處理(礦化)生物有機(jī)氮污染的各種功能微生物在量上平衡的生物床，即得以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的交替氧化還原式自凈水族養(yǎng)殖方法。
文檔編號A01K63/04GK1144038SQ96105349
公開日1997年3月5日 申請日期1996年6月25日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月25日
發(fā)明者林文輝, 葉鋒, 周臻 申請人:北京靈山咨詢有限責(zé)任公司