專利名稱：自然生態(tài)水族箱及其建置方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于魚類管理裝置的建置方法及其裝置，特別是一種自然生態(tài)水族箱及其建置方法。
2、在底部和外部使用過濾器是利用水流通過底砂過濾顆粒，與好氧性生物硝化作用，使氨、亞硝酸鹽氧化為對生物較無毒性的硝酸鹽；但因大量硝酸鹽累積于水族箱中，同時產(chǎn)生大量污泥沉淀，而一般以換水和清底泥等耗費人力方式改善。
3、使用蛋白除沫器是利用小氣泡表面張力吸附物質(zhì)原理，有機顆粒和微量元素會被清除而浪費，常需調(diào)整、清洗，耗費人力。
4、使用活性碳則是利用活性碳表面大量孔隙吸附物質(zhì)原理，有機顆粒和微量元素會被清除而浪費，常需更換，耗費材料。
5、使用鈣反應(yīng)器或添加鈣是利用二氧化碳溶入水中降低酸鹼值，使碳酸鈣融解，釋出鈣離子，常需調(diào)整、添加溶液和測量水質(zhì)，因此耗費人力和材料。
6、使用硝酸鹽去除器是利用生物厭氧性脫氮作用，使硝酸鹽還原為氮氣而逸出水族箱；但硝酸鹽可作為水中植物的營養(yǎng)，會被清除而浪費。
7、使用活砂是利用砂層中細菌的生物好氧性硝化作用和厭氧性脫氮作用，使氨、亞硝酸鹽氧化為對生物較無毒性的硝酸鹽，再使硝酸鹽還原為氮氣而逸出水族箱；但其生物過濾作用的效率低。
上述各裝置的共同缺點(1)各裝置功能單一，且彼此常相互抵消作用。
(2)欲維持各裝置功能正常，常需調(diào)整、清洗、添加溶液和測量水質(zhì)，因此耗費人力和材料，若未適時適當(dāng)處理，則水質(zhì)容易惡化。
(3)各裝置采購與日常維護所需成本較高，用電較多。
(4)水族箱中原可做為生物營養(yǎng)和食物的物質(zhì)，如有機顆粒和微量元素，卻被各裝置清除而浪費。
(5)原可作為食物的浮游生物和水族生物的子代，被各裝置清除而無法存活。
(6)難以使各類生物在水族箱中建立完整的生活史，生物多樣性低，物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)換不完整，須長期耗費人力、餌料、添加物與器材以維持生物穩(wěn)定。
本發(fā)明自然生態(tài)水族箱建置方法包括步驟一在箱體底先鋪一薄層細珊瑚砂；步驟二于珊瑚砂上放置具許多小孔洞的底板，以區(qū)隔出藉以促進物質(zhì)交換、防止底砂溶氧過低而產(chǎn)生有毒的硫化氫及作為營養(yǎng)鹽的儲存處的封閉水層；步驟三在底板上鋪滿一厚層珊瑚砂；步驟四在珊瑚砂上放置一些創(chuàng)造多樣的生物生存環(huán)境的基質(zhì)；步驟五加入水；步驟六用抽水機制造波浪和產(chǎn)生適當(dāng)強度的水流；步驟七在箱體上方提供光源；步驟八引進一些天然生態(tài)系基質(zhì)。
本發(fā)明自然生態(tài)水族箱包括朝上開口的箱體、鋪設(shè)于箱體底面一薄層細珊瑚砂、設(shè)置于珊瑚砂上具許多小孔洞的底板、鋪滿于底板上一厚層珊瑚砂、置放于珊瑚砂基質(zhì)、設(shè)置于箱體內(nèi)的電動機、抽水機及設(shè)置于箱體上方的光源。
其中步驟三在底板上鋪滿一厚層珊瑚砂亦可先鋪滿一厚層小珊瑚砂，再鋪滿一厚層中珊瑚砂。
步驟四放置在珊瑚砂上的基質(zhì)可為礁巖、石塊，且覆蓋珊瑚砂的1/2至4/5；礁巖堆疊方式應(yīng)適度松散并建構(gòu)各類造型，創(chuàng)造多樣的生物生存環(huán)境。
步驟四放置在珊瑚砂上的基質(zhì)可為形狀不規(guī)則的珊瑚骨骼，其數(shù)量應(yīng)覆蓋珊瑚砂4的1/2至4/5。
步驟七在箱體上方提供的光源為太陽光。
步驟七在箱體上方提供的光源為植物燈。
步驟七在箱體上方提供的光源為金屬鹵素?zé)簟?br> 步驟八中引進的基質(zhì)可為天然生態(tài)系的底砂、無污染的水、巖石或其他基質(zhì)以及生物。
基質(zhì)為巖石。
基質(zhì)為形成不規(guī)則狀的珊瑚骨骼。
加入的水為海水或淡水。
由于本發(fā)明自然生態(tài)水族箱建置方法包括在箱體底先鋪一薄層細珊瑚砂；于珊瑚砂上放置具許多小孔洞的底板；在底板上鋪滿一厚層珊瑚砂；在珊瑚砂上放置一些創(chuàng)造多樣的生物生存環(huán)境的基質(zhì)；加入水；用抽水機制造波浪和產(chǎn)生適當(dāng)強度的水流；在箱體上方提供光源；引進一些天然生態(tài)系基質(zhì)；本發(fā)明自然生態(tài)水族箱包括朝上開口的箱體、鋪設(shè)于箱體底面一薄層細珊瑚砂、設(shè)置于珊瑚砂上具許多小孔洞的底板、鋪滿于底板上一厚層珊瑚砂、置放于珊瑚砂基質(zhì)、設(shè)置于箱體內(nèi)的電動機、抽水機及設(shè)置于箱體上方的光源。藉底層細珊瑚砂與封閉水層形成溶氧度接近1mg/l的低溶氧區(qū)域，解決一般水缸中常見的硝酸鹽累積現(xiàn)象；封閉水層具有促進物質(zhì)交換，防止底砂溶氧過低而產(chǎn)生有毒硫化氫的作用；藉基質(zhì)形成大量生物膜，在光照或曝氣充足下，植物行光合作用產(chǎn)生氧溶于水中，形成高溶氧區(qū)域，促進形成水流和波動，使水團能量逸散，促進物質(zhì)傳送和營養(yǎng)吸收；建立完整的生物多樣性、復(fù)制天然生態(tài)系的環(huán)境；經(jīng)由硝化作用，將有毒性的氨和亞硝酸鹽氧化為無毒性的硝酸鹽，硝酸鹽再經(jīng)由厭氧性的脫氮細菌還原，而以氮氣的形式釋出，解決一般水缸中常見的硝酸鹽累積現(xiàn)象；浮游生物和生物子代不會被過濾棉和石英砂攔阻而死亡，并有珊瑚砂和基質(zhì)的巖石所形成的隱蔽空間供其棲息、覓食、躲避掠食者及繁殖，成功地在自然生態(tài)水族箱中存活、成長并生殖；本發(fā)明自然生態(tài)水族箱所使用的材料自然環(huán)保，可減少原料消耗和能源使用及物質(zhì)再生循環(huán)利用率高的絕佳功效。不僅建立完整的生物多樣性、復(fù)制天然生態(tài)系的環(huán)境，而且節(jié)省人力、材料和能源，從而達到本發(fā)明的目的。


圖1、為本發(fā)明自然生態(tài)水族箱結(jié)構(gòu)示意立體圖。
圖2、為本發(fā)明自然生態(tài)水族箱結(jié)構(gòu)示意剖視圖。
具體實施例方式
如
圖1、圖2所示，本發(fā)明自然生態(tài)水族箱包括具朝上開口的箱體1、鋪設(shè)于箱體1底面的一薄層細珊瑚砂2、設(shè)置于珊瑚砂2上具許多小孔洞的底板3、鋪滿于底板3上一厚層珊瑚砂4、置放于珊瑚砂4上礁巖、石塊等基質(zhì)5、設(shè)置于箱體1內(nèi)電動機6、抽水機7及設(shè)置于箱體1上方的光源8。于箱體1內(nèi)盛有海水或淡水。
基質(zhì)5可為巖石或形成不規(guī)則狀的珊瑚骨骼，其數(shù)量應(yīng)覆蓋珊瑚砂的1/2至4/5，堆疊方式應(yīng)適度松散并建構(gòu)各類造型，創(chuàng)造多樣的生物生存環(huán)境。
本發(fā)明自然生態(tài)水族箱建置方法包括步驟一在箱體1底先鋪一薄層細珊瑚砂2；步驟二于珊瑚砂2上放置習(xí)用的具許多小孔洞的底板3，以區(qū)隔出封閉水層，藉以促進物質(zhì)交換、防止底砂溶氧過低而產(chǎn)生有毒的硫化氫及作為營養(yǎng)鹽的儲存處；步驟三在底板3上鋪滿一厚層小珊瑚砂4，或是先鋪滿一厚層小珊瑚砂4，再鋪滿一厚層中珊瑚砂；步驟四在珊瑚砂4上放置一些基質(zhì)5，如礁巖、石塊或形狀不規(guī)則的珊瑚骨骼，其數(shù)量應(yīng)覆蓋珊瑚砂4的1/2至4/5，礁巖堆疊方式應(yīng)適度松散并建構(gòu)各類造型，如斜坡、平臺、凹槽、洞穴和峭壁等，創(chuàng)造多樣的生物生存環(huán)境；步驟五加入水；
步驟六用抽水機7制造波浪和產(chǎn)生適當(dāng)強度的水流；步驟七在箱體1上方提供光源8，光源8可為太陽光、植物燈或金屬鹵素?zé)舻墓饽?；步驟八引進一些天然生態(tài)系的底砂、無污染的水、巖石或其他基質(zhì)以及生物。
自然生態(tài)水族箱建置方法中，底層細珊瑚砂2與封閉水層形成溶氧度接近1mg/l的低溶氧區(qū)域，硝酸鹽經(jīng)由厭氧性的脫氮細菌還原，而以氮氣的形式釋出，解決一般水缸中常見的硝酸鹽累積現(xiàn)象；磷與一些金屬經(jīng)厭氧處理，結(jié)合形成碳酸鹽和硫化物而沉淀并貯存在底層中；厭氧處理可使有機質(zhì)轉(zhuǎn)化形成的生物質(zhì)量較少，因此，所產(chǎn)生的底泥少，約為好氧處理的25-45％，因而減少底泥沉積(有關(guān)此部份原理，可參考洪仁陽，1998，厭氧程序處理工業(yè)廢水及都市污水的設(shè)計，國立編譯館，以及吳先琪、王美雪、施養(yǎng)信、劉泰銘，2000，廢水微生物學(xué)，國立編譯館)；細菌活動過程中所產(chǎn)生的酸性物質(zhì)，如硝酸等會被碳酸鈣中和，同時造成碳酸鹽和鈣離子溶出，因而使得pH值得以維持穩(wěn)定，保有其緩沖能力，并使鈣離子等微量元素持續(xù)得到補充；封閉水層具有促進物質(zhì)交換，防止底砂溶氧過低而產(chǎn)生有毒硫化氫的作用。
在珊瑚砂4表層區(qū)域可形成大量生物膜，在光照或曝氣充足下，植物可行光合作用產(chǎn)生氧溶于水中，形成溶氧度至少大于1mg/l以上較佳的高溶氧區(qū)域，(有關(guān)此部份原理，可參考上野洋一郎、秦宗顯，2001，循環(huán)水工程的關(guān)鍵技術(shù)，日本高密度水產(chǎn)養(yǎng)殖的凈水處理技術(shù)，水產(chǎn)出版社)進行好氧處理，有機小顆粒和溶解性的有機物會被好氧細菌吸收利用，經(jīng)由硝化作用，將有毒性的氨和亞硝酸鹽氧化為無毒性的硝酸鹽；珊瑚砂為碳酸鈣，可維持水質(zhì)的緩沖能力而不致酸化，并可成為許多生物，包括行光合作用和吸收水中營養(yǎng)鹽的藻類，以藻類為食而控制其不至于過度繁盛的螺貝類和甲殼類，扮演清道夫角色而清除有機碎屑的海蟲類和海參等棲息、覓食、躲避掠食者、以及繁殖和孵育后代的場所。
基質(zhì)5的巖石或形狀不規(guī)則的珊瑚骨骼表層區(qū)域可形成大量生物膜，在光照或曝氣充足下，植物行光合作用產(chǎn)生氧溶于水中，形成高溶氧區(qū)域，進行好氧處理；有機小顆粒和溶解性的有機物會被好氧細菌吸收利用，經(jīng)由硝化作用，將有毒性的氨和亞硝酸鹽氧化為無毒性的硝酸鹽；珊瑚骨骼為碳酸鈣，可維持水質(zhì)的緩沖能力而不致酸化，礁巖，其數(shù)量應(yīng)覆蓋珊瑚砂4的1/2至4/5，堆疊方式應(yīng)適度松散并建構(gòu)各類造型，如斜坡、平臺、凹槽、洞穴和峭壁等，創(chuàng)造多樣的生物生存環(huán)境，以成為許多生物包括行光合作用和吸收水中營養(yǎng)鹽的藻類，濾食水中顆粒而維護水質(zhì)清澈的海綿、管蟲、苔蘚蟲和海鞘等，以藻類為食而控制其不至于過度繁盛的螺貝類、甲殼類、棘皮動物和魚類，扮演清道夫角色而清除有機碎屑的蝦蟹類和海蟲類等棲息、覓食、躲避掠食者及繁殖和孵育后代的棲所，巖石或珊瑚骨骼不規(guī)則形狀的粗糙面，可促進形成水流和波動，使水團能量逸散，促進物質(zhì)傳送和營養(yǎng)吸收。
自然生態(tài)水族箱建置方法中，用抽水機7制造適當(dāng)強度的水流及其所產(chǎn)生的渦流能促進物質(zhì)交換，增加營養(yǎng)物質(zhì)與生物的接觸，提高物質(zhì)傳送效率，減少邊界層效應(yīng)，促進營養(yǎng)吸收，廢物和懸浮物清除；另可制造波浪，使水面形成波紋，如透鏡般產(chǎn)生聚光效果，使照度提高，并使水體和空氣之間物質(zhì)交換良好。靜水域生態(tài)系水族箱，如池塘和水庫等，其水流循環(huán)率小于1體積/小時較適當(dāng)，動水域生態(tài)系水族箱，如珊瑚礁和溪流等，其水流循環(huán)率至少大于1體積/小時較適當(dāng)。
而在水質(zhì)清澈度方面，水中懸浮物和有機顆粒會被砂和巖石表面的孔隙、附著動物和濾食性動物捕捉，因而維持水質(zhì)清澈，并滿足生物的食物需求，而本發(fā)明自然生態(tài)水族箱，經(jīng)測試結(jié)果顯示，其在6小時內(nèi)可使?jié)岫扔?2NTU降至2NTU以下。
溶氧度可利用植物行光合作用，產(chǎn)生氧氣溶解于水中而維持；自然生態(tài)水族箱中最大生物飼育量可由溶氧度維持至少大于3mg/l以上而估計。(有關(guān)此部份原理，可參考上野洋一郎、秦宗顯，2001，循環(huán)水工程的關(guān)鍵技術(shù)，日本高密度水產(chǎn)養(yǎng)殖的凈水處理技術(shù)，水產(chǎn)出版社)。
而若溶氧偏低，則可輔以夜間曝氣以維持適當(dāng)溶氧，而本發(fā)明自然生態(tài)水族箱，經(jīng)測試結(jié)果顯示，本自然生態(tài)水族箱中的水質(zhì)呈明顯日夜周期變化，關(guān)燈前溶氧度達最高值為8mg/l，開燈前溶氧度達最低值為4mg/l。
營養(yǎng)鹽方面，含氮物質(zhì)被好氧細菌吸收利用，經(jīng)由硝化作用，將有毒性的氨和亞硝酸鹽氧化為無毒性的硝酸鹽，硝酸鹽再經(jīng)由厭氧性的脫氮細菌還原，而以氮氣的形式釋出，解決一般水缸中常見的硝酸鹽累積現(xiàn)象；磷酸鹽被植物吸收利用，或與其他金屬結(jié)合沉淀在底層，本發(fā)明自然生態(tài)水族箱經(jīng)測試結(jié)果顯示，在養(yǎng)殖珊瑚8個月后，其營養(yǎng)鹽濃度仍維持很低，氨小于0.05mg/l、亞硝酸鹽小于0.01mg/l、硝酸鹽小于0.05mg/l、磷酸鹽小于0.01mg/l。
浮游生物和生物子代不會被過濾棉和石英砂攔阻而死亡，并有珊瑚砂2、4和基質(zhì)5的巖石所形成的隱蔽空間供其棲息、覓食、躲避掠食者及繁殖，本發(fā)明經(jīng)測試結(jié)果顯示，一些海蟲類和螺貝類時常有許多新生個體在本發(fā)明自然生態(tài)水族箱中出現(xiàn)，并且一些珊瑚種類，如細枝鹿角珊瑚、尖枝列孔珊瑚和萼形柱珊瑚等，所釋放的幼生可成功地在自然生態(tài)水族箱中存活、成長并生殖。
本發(fā)明自然生態(tài)水族箱所使用的材料自然環(huán)保，可減少原料消耗和能源使用及物質(zhì)再生循環(huán)利用率高的絕佳功效。
權(quán)利要求
1.一種自然生態(tài)水族箱建置方法，其特征在于它包括步驟一在箱體底先鋪一薄層細珊瑚砂；步驟二于珊瑚砂上放置具許多小孔洞的底板，以區(qū)隔出藉以促進物質(zhì)交換、防止底砂溶氧過低而產(chǎn)生有毒的硫化氫及作為營養(yǎng)鹽的儲存處的封閉水層；步驟三在底板上鋪滿一厚層珊瑚砂；步驟四在珊瑚砂上放置一些創(chuàng)造多樣的生物生存環(huán)境的基質(zhì)；步驟五加入水；步驟六用抽水機制造波浪和產(chǎn)生適當(dāng)強度的水流；步驟七在箱體上方提供光源；步驟八引進一些天然生態(tài)系基質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然生態(tài)水族箱建置方法，其特征在于所述的步驟三在底板上鋪滿一厚層珊瑚砂亦可先鋪滿一厚層小珊瑚砂，再鋪滿一厚層中珊瑚砂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然生態(tài)水族箱建置方法，其特征在于所述的步驟四放置在珊瑚砂上的基質(zhì)可為礁巖、石塊，且覆蓋珊瑚砂的1/2至4/5；礁巖堆疊方式應(yīng)適度松散并建構(gòu)各類造型，創(chuàng)造多樣的生物生存環(huán)境。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然生態(tài)水族箱建置方法，其特征在于所述的步驟四放置在珊瑚砂上的基質(zhì)可為形狀不規(guī)則的珊瑚骨骼，其數(shù)量應(yīng)覆蓋珊瑚砂4的1/2至4/5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然生態(tài)水族箱建置方法，其特征在于所述的步驟七在箱體上方提供的光源為太陽光。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然生態(tài)水族箱建置方法，其特征在于所述的步驟七在箱體上方提供的光源為植物燈。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然生態(tài)水族箱建置方法，其特征在于所述的步驟七在箱體上方提供的光源為金屬鹵素?zé)簟?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然生態(tài)水族箱建置方法，其特征在于所述的步驟八中引進的基質(zhì)可為天然生態(tài)系的底砂、無污染的水、巖石或其他基質(zhì)以及生物。
9.一種自然生態(tài)水族箱，它包括朝上開口的箱體；其特征在于所述的箱體底面鋪設(shè)一薄層細珊瑚砂、設(shè)置于珊瑚砂上具許多小孔洞的底板、鋪滿于底板上一厚層珊瑚砂、置放于珊瑚砂基質(zhì)、設(shè)置于箱體內(nèi)的電動機、抽水機及設(shè)置于箱體上方的光源。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自然生態(tài)水族箱，其特征在于所述的基質(zhì)為巖石。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自然生態(tài)水族箱，其特征在于所述的基質(zhì)為形成不規(guī)則狀的珊瑚骨骼。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自然生態(tài)水族箱，其特征在于所述的加入的水為海水或淡水。
全文摘要
一種自然生態(tài)水族箱及其建置方法。為提供一種建立完整的生物多樣性、復(fù)制天然生態(tài)系的環(huán)境、節(jié)省人力、材料和能源的魚類管理裝置的建置方法及其裝置，提出本發(fā)明，自然生態(tài)水族箱建置方法包括在箱體底先鋪一薄層細珊瑚砂；于珊瑚砂上放置具許多小孔洞的底板；在底板上鋪滿一厚層珊瑚砂；在珊瑚砂上放置一些創(chuàng)造多樣的生物生存環(huán)境的基質(zhì)；加入水；用抽水機制造波浪和產(chǎn)生適當(dāng)強度的水流；在箱體上方提供光源；引進一些天然生態(tài)系基質(zhì)；自然生態(tài)水族箱包括朝上開口的箱體、鋪設(shè)于箱體底面一薄層細珊瑚砂、設(shè)置于珊瑚砂上具許多小孔洞的底板、鋪滿于底板上一厚層珊瑚砂、置放于珊瑚砂基質(zhì)、設(shè)置于箱體內(nèi)的電動機、抽水機及設(shè)置于箱體上方的光源。
文檔編號A01K63/00GK1465235SQ02140178
公開日2004年1月7日 申請日期2002年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月4日
發(fā)明者樊同云 申請人:國立海洋生物博物館