比较各种底沙系统之一二三合并版
比较各种底沙系统之一二三合并版
发布人:白熊 作者:p


我们在下列会研究的底沙系统有:充水层plenum,厚底沙dsb,薄底沙(铺3寸以下的沙),底喉undergravel,反方向底喉(水由沙底入,沙面出),沙樽(液态沙床),及清缸 (不铺沙)。
各种系统,各有奇技及局限。

比较硝化作用
意思是把NH3/4化为NO2,再把NO2化成NO3。此作用需要氧气来进行。
硝化作用功能,处理得最出色的底沙系统排名是:
1. 沙樽。
2. 反方向底喉,是第二名。
3. 底喉。
4. 厚底沙。
5. 充水层。
6. 最差是薄底沙。
清缸没有计分, 因无此功能。

所有底沙系统中,硝化作用做得有没有效率,决定性的因素是运输,把氧,NH3/4,NO2从水中运送给底沙系统。

沙樽,反方向底喉,底喉的运输核心是水泵,是直接,主动,快速的。
沙樽做得最好,第一名,是因为沙粒在樽内漂浮着,这能用尽每粒沙的表面,不像其他系统的沙粒,层垫时便减小了表面面积,及减慢水流。

反方向底喉由下层入水,这样,下、中层的氧是充足的。上层贴着主缸的水,因而有氧的供应。所以它是第二名。
底喉却由沙的上层入水,这区含氧量必高,但上、中层的硝化菌把氧耗尽得七七八八,下层便不够氧了。

厚底沙,充水层,薄底沙的运输,非靠水泵,是靠扩散作用。扩散是什么?做个实验便能解释:你在一间房,点起一枝烟。烟由香烟散出,散到房的空间中,就是扩散作用。这运输方法是较不直接,不主动,慢的。
底沙系统的含氧量,会影响扩散作用的速度。底沙的氧量,越是低于缸水中的,水中的NH3/4,氧,NO2扩散到底沙的速度便越快(但怎快也不能跟水泵相比)。双方氧量的差别,是为potential difference。
厚底沙有微氧区、无氧区,所以整个厚底沙的总含氧量是最低的,因此它排第四。
充水层系统没有无氧区,只有带氧区、及微氧区,所以总含氧量不及厚底沙的低。
薄底沙系统只有带氧区,就算底部有微氧区,也只是薄薄的一层。所以总含氧量不及厚底沙,充水层的低。

比较H2S的产生
只有厚底沙有无氧区,故只有它才有产生H2S。

比较化NO3的功能
即是脱氮作用,是把NO3化作N2。有关的菌要在微氧环境下工作,不是带氧,也并非无氧。
龙虎旁:
1. 充水层,功能最好。
2. 厚底沙,第二名。
没排名的原因:薄底沙。它的功能很低,或无,盖其厚度未必能做出微氧区;就算做得到,也只是薄薄一层,能给多少化NO3的菌居住?
无此功能:反方向底喉,沙樽,底喉,及清缸。

充水层的英文是plenum,即是指埋藏在沙里,底架内的空间。这空间没有沙,只有水,重点是那里的水中,储存着氧。氧会慢慢扩散去微氧区,来维持该区的微氧量。所以其微氧区的体积是最大的,最稳定的。它的化NO3功能最出色。充水层的氧从何而来?就是由脱氮作用而来,整个作用是:
NO3---->(化成)NO2---->N2O---->N2。注意化学程式的右边第二个的N2O化成N2,那个O就是氧,去了那里?就是扩散去了充水层内。

厚底沙因没有充水层,所以其微氧区的体积较细,难掌握,也易受外来环境的影响,并不太稳定。

反方向底喉,沙樽,底喉在硝化上的成功,暗藏了无化NO3之技,充足氧气仍它们的两刃剑。

比较对缸水的影响:NO3污染度
谁会令鱼缸的水有较高的NO3?排名如下:
1. 沙樽,最利害。
2. 反方向底喉。
3. 底喉。
4. 薄底沙。
没有排名:充水层、厚底沙。
不会有直接影响:清缸。

头三位的名次,是跟硝化作用功能的排名一至的。底喉,反方向底喉,沙樽不只无化NO3功能,更因它们的硝化作用太有效,而且流经它们的水流越快速,通顺,制成品NO3便越是冲了出来。三巨头有“NO3工厂”的花名。使用这3种系统,缸水中的NO3必会较高,要用其他补救方法,如换水次数频密些,NO3去除器等器材。
如果淡水水草缸用底喉,反方向底喉,底沙 /泥中的养分,便会不断地冲出缸水中,植物的根部就吸收得不够,反而缸内的藻得益不少。

充水层、厚底沙有化NO3功能,又没被水流贯穿,更有贮存NO3的能力。其沙中的含量,是会高出缸水中的很多。以充水层为例,Bob Goemans博士的鱼缸内,水中NO3之含量,跟沙中的比例约是8比18(各个鱼缸不同)。
充水层、厚底沙还有贮存NH3/4、NO2的功能,等于水中的含量便小了。
贮存着的N氏三恶贼,是在排队等候被处理,所以贮存量不会无限上升。若缸中情况有变,如加多/ 减数条鱼,系统会慢慢自动调节,除非太多生物,负荷不来。

薄底沙,较低硝化力;小或无化NO3功能;有些贮存功力(因较充水层,厚底沙薄)。结论是缸水中N氏三恶贼的总含量会较高,NO3影响度排行第四,且会有相对高的NH3/4,NO2,NO3在水内。

清缸会令所有的N氏三恶贼都在水中。再用刚才Bob Goemans鱼缸的比例去看NO3,按比例计算,缸水便含8+18=26了,比他的充水层系统高26/8=3.25倍。

比较对缸水的影响:pH
跟硝化作用有关,因此作用的副产品是H离子。硝化得越有效率,越多H离子出产。pH数值,就是计算有多少H离子,越多,pH越低,即越酸。
对缸水的pH有向下倾向力的排名:
1. 沙樽,最利害。
2. 反方向底喉。
3. 底喉。
4. 薄底沙。
5. 厚底沙。
6. 充水层。
不会有影响:清缸。

第1至3位,与硝化作用功能的排名一样。再者,沙樽的水流最快,沙的阻力又最少,出产的H离子拉肚子般冲出,因此,其影响力最高,最快。三位的影响,在换水不足的缸中,会最明显。

薄底沙的硝化作用不及头三名,所以没出产那么多H离子。

化NO3作用与硝化作用相反,会使pH上升。充水层的化NO3作用最优,所以酸碱的中和,比厚底沙的多。Bob Goemans鱼缸的充水层系统,上下层沙和充水层的水都是pH7.6,这与缸水的pH有分别,便有点影响。厚底沙会较充水层酸一些,影响力大一级。
水不会快速穿梭于厚底沙、充水层、薄底沙,所以H离子有时间停在沙中,会溶化一些沙粒,这也有酸碱中和作用。

第1至6位的系统,或多或少对鱼缸有酸化的倾向。不察觉,是因为缸水中的碱性alkalinity在秘密工作,有缓冲作用buffer。这是消耗碱性的。通常有足够的换水行动,碱性能够被补充,或鱼友自行保持着碱性。

比较贮存PO4的能力
贮存力愈大,等于水中的含量便愈小。但只是暂时贮存在沙粒表面,所有底沙系统都不会处理PO4,它会慢慢溶回水中,部分则被沙面,沙中的藻吸收。
贮存PO4功力旁:
1. 充水层。
2. 厚底沙。
3. 薄底沙。
4. 底喉。
5. 反方向底喉。

没此功能:沙樽,清缸。沙樽多数用矽沙,有说会放出diatom藻的养分silicate,有说不会。

充水层、厚底沙中的PO4含量,是会高出缸水中的很多。前者的pH比厚底沙高,令溶回水中的PO4较小,较慢。

薄底沙比前两位薄,沙的数量较小,pH又较低,所以贮存力较弱。

底喉、反方向底喉水流快,部份PO4未粘到沙粒,已被冲走,因而贮存力低。底喉之硝化作用低反方向底喉一级,pH高一点,所以排名第4。

沙樽内的水流更快,pH最低。

比较打理麻烦度
1. 最烦是底喉。要经常局部洗沙,因垃圾会被拉入沙层中。洗沙也能防止菌的生物膜把沙粒粘在一起,降底水流速度,及形成死位。
不时也要清洗水泵,保持水速。
2. 反方向底喉。一定要在水泵入水位,用棉来过滤垃圾,否则底部的沙会藏污。棉最少要每一周更换一次。
不时要局部洗沙,防止沙粒粘在一起,及清洗水泵。
3. 沙樽。一定要在水泵入水位,用棉来过滤垃圾。棉,最少要每一周换一次。有棉便不用洗沙。
亦不时要清洗水泵。
4. 充水层、厚底沙、薄底沙。成熟后,若正确运作,沙中的垃圾是不会过量的,甚至非常小,所以不需要洗沙。这行动反而会伤害到沙中的小虫,小动物等。
太多藻长在沙面,会减弱扩散作用,要清除。
日子久了,沙粒也有粘在一起的机会,那就局部洗沙。这情况不常发生。
5. 清缸便只需不时吸缸底的垃圾便可。

无论缸底有没有沙,都要有足够的清洁队,如虾、蟹、海星等;水流够的话,垃圾有机会被吹起,被过滤系统化去;有垃圾,要清除;清缸的缸底如果太多藻,有藏污功能。不太多,有吸废物功能。

系统升级
以氧为首。
以扩散作用为重心的充水层、厚底沙、薄底沙,缸水中的含氧量,与沙中的含氧量,两者的差别越大,便越有potential difference,扩散作用会越佳,系统的效率便越出色。我们不能控制沙里的氧量,但能使水中的尽量高,来拉阔它们的距离。

用水泵为重心的底喉,反方向底喉,沙樽,如果缸水有充足氧的话,泵往系统的水,也会够氧,功能因而升值。

要注意关灯后,藻、共生藻、植物都会消耗氧,珊瑚数目满满的鱼缸为甚。我们建得各种底沙系统工厂,当然要它24小时也在最高状态。任何时候,尽力保持约7ppm的氧量。设备一些晚上才开动的水,气泵能帮一臂,泵不怕会增热,因灯已关。
水温高时,水的含氧量会下降,应留意,在夏天时,底沙系统的功能会打了折扣。

沙樽的水泵,如用会喷气的泵,有升级效能。要小心调校喷气量。把喷气量从零,慢慢调大,硝化作用的效率会随之而逐渐增加。但校大至某一个位,再调大喷气量,效率反而会随之而逐渐减低。理由是喷气量多了,使泵水量下降;及太多水泡阻碍水流等。调校喷气量,硝化作用的反应不会即时变更,应慢慢观察。
不要把先经其他硝化系统(例如滤桶)的水,驳去沙樽,因先前的器材已把氧用了很多。

沙樽,反方向底喉的水泵,其入水位应低于缸水水面的2寸,或以上。因上2寸的缸水中,含大量的有机化合物,把它们泵入系统中,便会刺激处理有机化合物的菌的生长,它们会霸占了硝化菌的居所,和氧,也会使系统内变得太酸,影响硝化作用。上2寸的缸水,最好是泵到专负责处理有机化合物的器材,如化氮器,活性碳。

相反,底喉的出水位则越近水面越好,因打出的涟漪,有增加水中氧量之力,也能使CO2升空,降底酸性。

充水层的充水层底架,在黑暗环境下,会奏出最高效能的化NO3工作〔Bob Goemans, 2000〕。如果在鱼缸玻璃的下方,见到充水层底架内的空间,那就不是黑暗环境了。此底架可以打做得比鱼缸的长,阔,各短半至1寸,那样铺下的沙,便能包围底架的四边。也要留意缸的底部是否透光。

种植有根而局部生长于水面上的植物,会令厚底沙的功能,全方位地升级,请参巧 < dsb厚底沙的缺陷and奇妙破解理论>一文。

沙中与水中pH的差别,也会影响充水层、厚底沙、薄底沙的扩散作用。本来差别愈大,愈佳,但我们不能把水中的pH尽情提升,唯有力保不跌穿8.2-8.4。也要注意不开灯时段的pH下降,珊瑚数目爆棚的鱼缸为甚。

充水层、厚底沙、薄底沙,约一年一次活化沙行动--加些新活沙,活石,希望补回沙中死了的小虫,小动物等。

反方向底喉、底喉、充水层、厚底沙、薄底沙的效能,与沙面的外露面积成正比。不要放置太多活石,珊瑚在沙面。

停电又如何
停电,便没有水流、灯、气泵等充氧功能。氧不再供应到缸水,但饲养的生物,硝化菌等菌,却是继续吸氧的。氧的消耗,今次以鱼类数目爆棚的鱼缸为甚。应加派一个后备充电气泵。但即使有此器材,反方向底喉、底喉的底部,氧气是鞭长莫及的,那处的硝化菌会先死亡。时间太久,或有可能产生毒素,比方H2S。长时间停电后,要留意水质,作换水之准备。

沙樽一停电,便与缸水隔绝,因而硝化菌等菌不会跟缸内生物抢氧。只是樽内的菌,会受缺氧之苦得比其他底沙系统快,全体受影响,而不是两种底喉的局部。有可能产生较大量的毒素,如H2S。如早知将会停电,就关其泵,开其上盖,放入气石。

沙粒的溶解
假设装置正确,打理得好,长线最大的问题是沙粒的溶解。Aragonite 沙在低过pH8.2便开始溶化,其他钙沙,如calcite低过约pH7.8才溶。沙的溶解是慢的,长线才会发觉底沙系统变薄了,导致功能弱了。
除充水层外,其他系统只须保补沙粒便成。不过不要一次过加太多沙,这会使沙中的原居民突然住低一层,会影响沙层的各区。分开几次,薄薄的遂层遂层地加,或遂个地段加便大吉大利了。

充水层最烦是在沙层中,设有网,因而使你加沙时,只加到网上的。网下的沙慢慢降底,会出现细波大胸围现象----离哂罩。解决锦囊是在网下的,不用Aragonite 沙,以减低溶化速度;不用网。但不能养中度或以上的番沙,钻沙动物;用Aragonite 沙,就不要加太多strontium微量元素,它会加速溶化度。讲究的话,calcite沙也分为高含镁量沙(HMC),及低含镁量沙(LMC)。后者溶得更慢。