[发明专利]水质净化微生物生态系统及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及水质净化微生物生态系统及其应用。

背景技术

水族箱用来饲养热带鱼或者金鱼的玻璃器具，起到观赏的作用。水族箱又称为生态鱼缸或水族槽，是为观赏用、专门饲养水生动植物的容器，是一个动物饲养区，通常至少有一面为透明的玻璃及高强度的塑料。水族箱内人工饲养著生活于水中的植物及动物（通常为鱼类，但亦可是无脊椎动物、两栖动物、海洋哺乳动物或爬行动物）。

水族箱内的氮素消解与利用是水族人士最关注的问题，即如何管理水族生物排出的生物废物。鱼、无脊椎动物等会排出氮废物氨（NH₃）（氨可能会被转化为铵，NH₄⁺），而动物的排泄物以及植物死亡残体在分解过程中同样会释放出氨。当这些氮废物积累到一个高的浓度水平就会使生物中毒，故此务必通过氮循环将这些物质控制于一个低浓度范围。 

一个平衡良好的水族箱应该含有可将废物转化的生物。氮废物可经硝化细菌进行转化，首先亚硝酸菌属Nitrosomonas可将水中的氨转化成亚硝酸盐（NO^2-）。惟高浓度的亚硝酸盐同样可毒害生物。其次硝化细菌（如硝化螺旋菌属，Nitrospira）会将亚硝酸盐转化成毒性较低的硝酸盐（NO^3-），饲养者再以换水的方式稀释水中硝酸盐的浓度。这个硝化作用的过程是水族嗜好者所熟知的。在水族箱中，硝化菌往往附著在滤材以及底砂上，形成数种菌类共生的菌膜。除了物理过滤使用的白棉及羊毛绒之外，亦有专门用以培养硝化菌的生化棉、陶瓷环等等生化滤材，或提供较佳的水流，或提供较大的附著环境，以培养硝化菌。 

中国发明专利申请（申请号：02140178.0 申请日：2002-07-04）公开了自然生态水族箱及其建置方法，自然生态水族箱建置方法包括:在箱体底先铺一薄层细珊瑚砂；于珊瑚砂上放置具许多小孔洞的底板；在底板上铺满一厚层珊瑚砂；在珊瑚砂上放置一些创造多样的生物生存环境的基质；加入水；用抽水机制造波浪和产生适当强度的水流；在箱体上方提供光源；引进一些天然生态系基质；自然生态水族箱包括朝上开口的箱体、铺设于箱体底面一薄层细珊瑚砂、设置于珊瑚砂上具许多小孔洞的底板、铺满于底板上一厚层珊瑚砂、置放于珊瑚砂基质、设置于箱体内的电动机、抽水机及设置于箱体上方的光源。该专利涉及了具有珊瑚砂结构的生态水族箱，但是其中的珊瑚砂中的菌种是自然生长的，其品种有限，而且珊瑚石主成分是碳酸钙，市售鱼缸使用的珊瑚石颗粒直径多数大于5mm，每升比表面积不足100M²，并不适用于多种菌种的生长，同时制造波浪的抽水机并未起到水体循环过滤的功能。

中国发明专利申请（申请号：200710128413.8 申请日：2007-07-05）公开了一种自动化循环水维生与养殖系统，包括至少一可拆组式养殖槽体、一自动化循环式净水设备连接该养殖槽体，以及一自动化实时监控、预警与回馈设备，用以监控该养殖槽体内的水质，所述自动化循环式净水设备包括一机械与微生物过滤装置、一消毒杀菌装置以及一维生装置，用以抽取养殖槽体中水经物理性及生物过滤处理后，进行消毒杀菌及提高水中溶氧率后，导入养殖槽体中循环再使用，藉此，确保养殖槽体中的水质于最佳状态，且于水质发生异常时，可及时发出警示讯息，由操作者加以排除，使该系统可以提供一几近恒定的养殖环境。但其缺乏良好的物理过滤材料以及高效快速强化的硝化菌群。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的一个目的是提供一种水质净化微生物生态系统，该水质净化微生物生态系统采用多孔土质滤材，不仅具有大量的有效吸附面积，同时具有土壤的一般特性，即具有离子交换力、具有微量元素，因此适合植入多种硝化菌群物，也满足了生态微景观中水草和鱼的生长繁育。本发明的另外一个目的是提供上述的水质净化微生物生态系统的一种应用。

为了实现上述的第一个目的，本发明采用了以下的技术方案：

水质净化微生物生态系统，该系统包括多孔土质滤材层，所述的多孔土质滤材层由多孔土质滤材堆积构成，多孔土质滤材为由火山灰性土烧制成，具有空隙直径为0.1-4μm，每升比表面积1-5万M²、颗粒直径1-10mm的通水性过滤材料，并在所述的多孔土质滤材层中植入多种硝化菌群，多种硝化菌群包括亚硝化细菌、硝化细菌与反硝化细菌群。

作为优选，上述的多孔土质滤材的空隙直径为0.1-2μm，每升比表面积1-3万M²、颗粒直径2-6mm的通水性过滤材料。