海洋馆水族馆水处理之化学过滤系统篇
良好的水环境是鱼类生存的基础,水质情况的好坏直接影响鱼类及其他水生生物的生存、生长和发育。水体的水处理是尤为重要,水处理系统地健全与否,直接关系到水生生物饲养的健康及展示效果。各水族馆中水处理系统由很多部分组成,由于受各自条件的影响,各不同水族馆的维生系统千差万别,归纳起来由一下几部分组成:过滤系统、杀菌系统、温控系统、硝化与反硝化系统(特指内陆海洋馆)和自动控制系统。在此处主要针对过滤系统(包括物理过滤系统、化学过滤系统和生化过滤系统)地配置和选型原理及各组成部分的动力设备进行讨论。
化学过滤系统
化学过滤系统的功能是可以去除水中的可溶性废物或有机物及有毒物质;改变水的化学性质以使之更适于养殖水生生物的生存;去除水中“黄色物质”,以使水更清晰,可以采用活性炭吸附系统、离子交换树脂及高分子量吸附剂、蛋白分离系统、文丘里射流等方法。
1 活性炭吸附系统
活性炭拥有许多纤细的小孔,提供了巨大的表面积,当水流过这些细孔时,水中的可溶性物质就吸附在其表面上,二把这些物质“留住”,所以流出来的水就比原先少了许多有机物质,活性炭的作用机制和机械式过滤不同的是活性炭的作用发生在内部的细孔。活性炭表面上的生物膜,该膜具有两个特性,其一是阻止较大分子量的水中可溶性有机炭进入活性炭的细孔,其二是活性炭失去活性后,仍可继续进行生物过滤作用把可溶性有机炭去除。
据据徐越群、王爱萍等人[32-37]研究表明:活性炭可以去除水中的有机物、废料、碳水物、蛋白质、臭氧、抗生素药、微量元素及有毒物质等等,同时活性炭还可以去除水中的黄色素。但活性炭在水处理中也会出现负面效果,如去除水中的微量元素,而导致水生生物无法获取足够的必需微量元素,如Cu、Zn、I、Se等。同时因为它的吸附作用,治疗鱼病需用药时,必须暂时停用活性炭,以免药物被活性炭吸附掉,而达不到治疗剂量。
影响活性炭功能的因素有很多,诸如被吸附物能够被吸附的量;水流与活性炭的接触时间长短;被吸附物的浓度及性质;活性炭本身的大小,表面积及选择性等。
2 离子交换树脂及高分子量吸附剂
使用离子交换树脂及高分子量吸附剂来清除水族馆中的养殖水中有机物是一项高成本的投资,其效率和对海水水族馆的维生系统的影响仍未清楚,离子交换树脂的好处是可以特别设计来针对某种物质,能去掉水中特定物质,而不会影响其它有机物浓度。如对于特定的饲养生物,如七彩神仙鱼的饲养用水需用软水,这就需要用离子交换树脂处理饲养水,吸收水体中的钙、镁等,以达到软化水质的目的。
3 蛋白分离系统
蛋白分离器是水族馆维生系统中的一种主要设备,主要是利用气一水界面的吸附作用,水中的有机物吸附于气泡上,经过一个柱状筒往上推升而被排出。简单的讲,就是向水中通入空气形成微小的气泡,使水中不溶性的蛋白质、氨基酸、脂肪酸、碳水化合物、酶类、有机碎屑、藻类物质、无机化合物、原生动物等等,被气泡吸附,并随着气泡的上升到达水面,形成泡沫,最终被去除,从而达到了水质净化的目的。蛋白分离器工作正常与否,对于水族馆水质中有机物、无机物、浊度等指标具有重要的作用。蛋白分离系统的组成:蛋白分离系统主要包括蛋白分离器、蛋白分离泵、文丘里射流器和文丘里泵。
研究表明,活性炭尤其是粒状活性炭为载体,通过富集或人工固定化微生物,在活性炭表面形成生物膜,利用活性炭的吸附作用和生物膜的生物降解作用来去除污染物。同时,生物膜通过生物降解活性炭吸附的部分污染物而再生活性炭,从而大大延长活性炭的作用周期。活性炭技术处理微污染水源(尤其是在水族馆水处理)中具有诸多的优势,在未来的发展中将发挥着越来越重要的作用。为进一步提高处理水的出水水质,增加去除有机污染物的效率,在以后生物活性炭技术的发展中应当加强对臭氧、膜技术,超滤技术等其他水处理工艺的结合工艺的综合应用。同时,活性炭作为微生物群落集结地和降解污染物的场所,对微生物的吸附和建立群落层次有着重要的作用,因此活性炭材质对生物的形成及降解能力强弱有无影响值得我们关注。