自然生態水族箱及其建置方法
2023-10-19 02:49:27 2
專利名稱：自然生態水族箱及其建置方法
技術領域：
本發明屬於魚類管理裝置的建置方法及其裝置，特別是一種自然生態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於水族箱中，同時產生大量汙泥沉澱，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原理，有機顆粒和微量元素會被清除而浪費，常需調整、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、使用鈣反應器或添加鈣是利用二氧化碳溶入水中降低酸礆值，使碳酸鈣融解，釋出鈣離子，常需調整、添加溶液和測量水質，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，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，常需調整、清洗、添加溶液和測量水質，因此耗費人力和材料，若未適時適當處理，則水質容易惡化。
(3)各裝置採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和食物的物質，如有機顆粒和微量元素，卻被各裝置清除而浪費。
(5)原可作為食物的浮遊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，物質循環和能量轉換不完整，須長期耗費人力、餌料、添加物與器材以維持生物穩定。
本發明自然生態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；步驟二於珊瑚砂上放置具許多小孔洞的底板，以區隔出藉以促進物質交換、防止底砂溶氧過低而產生有毒的硫化氫及作為營養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造多樣的生物生存環境的基質；步驟五加入水；步驟六用抽水機製造波浪和產生適當強度的水流；步驟七在箱體上方提供光源；步驟八引進一些天然生態系基質。
本發明自然生態水族箱包括朝上開口的箱體、鋪設於箱體底面一薄層細珊瑚砂、設置於珊瑚砂上具許多小孔洞的底板、鋪滿於底板上一厚層珊瑚砂、置放於珊瑚砂基質、設置於箱體內的電動機、抽水機及設置於箱體上方的光源。
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；礁巖堆疊方式應適度鬆散並建構各類造型，創造多樣的生物生存環境。
步驟四放置在珊瑚砂上的基質可為形狀不規則的珊瑚骨骼，其數量應覆蓋珊瑚砂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滷素燈。
步驟八中引進的基質可為天然生態系的底砂、無汙染的水、巖石或其他基質以及生物。
基質為巖石。
基質為形成不規則狀的珊瑚骨骼。
加入的水為海水或淡水。
由於本發明自然生態水族箱建置方法包括在箱體底先鋪一薄層細珊瑚砂；於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造多樣的生物生存環境的基質；加入水；用抽水機製造波浪和產生適當強度的水流；在箱體上方提供光源；引進一些天然生態系基質；本發明自然生態水族箱包括朝上開口的箱體、鋪設於箱體底面一薄層細珊瑚砂、設置於珊瑚砂上具許多小孔洞的底板、鋪滿於底板上一厚層珊瑚砂、置放於珊瑚砂基質、設置於箱體內的電動機、抽水機及設置於箱體上方的光源。藉底層細珊瑚砂與封閉水層形成溶氧度接近1mg/l的低溶氧區域，解決一般水缸中常見的硝酸鹽累積現象；封閉水層具有促進物質交換，防止底砂溶氧過低而產生有毒硫化氫的作用；藉基質形成大量生物膜，在光照或曝氣充足下，植物行光合作用產生氧溶於水中，形成高溶氧區域，促進形成水流和波動，使水團能量逸散，促進物質傳送和營養吸收；建立完整的生物多樣性、複製天然生態系的環境；經由硝化作用，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象；浮遊生物和生物子代不會被過濾棉和石英砂攔阻而死亡，並有珊瑚砂和基質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，成功地在自然生態水族箱中存活、成長並生殖；本發明自然生態水族箱所使用的材料自然環保，可減少原料消耗和能源使用及物質再生循環利用率高的絕佳功效。不僅建立完整的生物多樣性、複製天然生態系的環境，而且節省人力、材料和能源，從而達到本發明的目的。
圖1、為本發明自然生態水族箱結構示意立體圖。
圖2、為本發明自然生態水族箱結構示意剖視圖。
具體實施例方式
如
圖1、圖2所示，本發明自然生態水族箱包括具朝上開口的箱體1、鋪設於箱體1底面的一薄層細珊瑚砂2、設置於珊瑚砂2上具許多小孔洞的底板3、鋪滿於底板3上一厚層珊瑚砂4、置放於珊瑚砂4上礁巖、石塊等基質5、設置於箱體1內電動機6、抽水機7及設置於箱體1上方的光源8。於箱體1內盛有海水或淡水。
基質5可為巖石或形成不規則狀的珊瑚骨骼，其數量應覆蓋珊瑚砂的1/2至4/5，堆疊方式應適度鬆散並建構各類造型，創造多樣的生物生存環境。
本發明自然生態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；步驟二於珊瑚砂2上放置習用的具許多小孔洞的底板3，以區隔出封閉水層，藉以促進物質交換、防止底砂溶氧過低而產生有毒的硫化氫及作為營養鹽的儲存處；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5，如礁巖、石塊或形狀不規則的珊瑚骨骼，其數量應覆蓋珊瑚砂4的1/2至4/5，礁巖堆疊方式應適度鬆散並建構各類造型，如斜坡、平臺、凹槽、洞穴和峭壁等，創造多樣的生物生存環境；步驟五加入水；
步驟六用抽水機7製造波浪和產生適當強度的水流；步驟七在箱體1上方提供光源8，光源8可為太陽光、植物燈或金屬滷素燈的光能；步驟八引進一些天然生態系的底砂、無汙染的水、巖石或其他基質以及生物。
自然生態水族箱建置方法中，底層細珊瑚砂2與封閉水層形成溶氧度接近1mg/l的低溶氧區域，硝酸鹽經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象；磷與一些金屬經厭氧處理，結合形成碳酸鹽和硫化物而沉澱並貯存在底層中；厭氧處理可使有機質轉化形成的生物質量較少，因此，所產生的底泥少，約為好氧處理的25-45％，因而減少底泥沉積(有關此部份原理，可參考洪仁陽，1998，厭氧程序處理工業廢水及都市汙水的設計，國立編譯館，以及吳先琪、王美雪、施養信、劉泰銘，2000，廢水微生物學，國立編譯館)；細菌活動過程中所產生的酸性物質，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值得以維持穩定，保有其緩衝能力，並使鈣離子等微量元素持續得到補充；封閉水層具有促進物質交換，防止底砂溶氧過低而產生有毒硫化氫的作用。
在珊瑚砂4表層區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生氧溶於水中，形成溶氧度至少大於1mg/l以上較佳的高溶氧區域，(有關此部份原理，可參考上野洋一郎、秦宗顯，2001，循環水工程的關鍵技術，日本高密度水產養殖的淨水處理技術，水產出版社)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，可維持水質的緩衝能力而不致酸化，並可成為許多生物，包括行光合作用和吸收水中營養鹽的藻類，以藻類為食而控制其不至於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、以及繁殖和孵育後代的場所。
基質5的巖石或形狀不規則的珊瑚骨骼表層區域可形成大量生物膜，在光照或曝氣充足下，植物行光合作用產生氧溶於水中，形成高溶氧區域，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，可維持水質的緩衝能力而不致酸化，礁巖，其數量應覆蓋珊瑚砂4的1/2至4/5，堆疊方式應適度鬆散並建構各類造型，如斜坡、平臺、凹槽、洞穴和峭壁等，創造多樣的生物生存環境，以成為許多生物包括行光合作用和吸收水中營養鹽的藻類，濾食水中顆粒而維護水質清澈的海綿、管蟲、苔蘚蟲和海鞘等，以藻類為食而控制其不至於過度繁盛的螺貝類、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後代的棲所，巖石或珊瑚骨骼不規則形狀的粗糙面，可促進形成水流和波動，使水團能量逸散，促進物質傳送和營養吸收。
自然生態水族箱建置方法中，用抽水機7製造適當強度的水流及其所產生的渦流能促進物質交換，增加營養物質與生物的接觸，提高物質傳送效率，減少邊界層效應，促進營養吸收，廢物和懸浮物清除；另可製造波浪，使水面形成波紋，如透鏡般產生聚光效果，使照度提高，並使水體和空氣之間物質交換良好。靜水域生態系水族箱，如池塘和水庫等，其水流循環率小於1體積/小時較適當，動水域生態系水族箱，如珊瑚礁和溪流等，其水流循環率至少大於1體積/小時較適當。
而在水質清澈度方面，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，因而維持水質清澈，並滿足生物的食物需求，而本發明自然生態水族箱，經測試結果顯示，其在6小時內可使濁度由22NTU降至2NTU以下。
溶氧度可利用植物行光合作用，產生氧氣溶解於水中而維持；自然生態水族箱中最大生物飼育量可由溶氧度維持至少大於3mg/l以上而估計。(有關此部份原理，可參考上野洋一郎、秦宗顯，2001，循環水工程的關鍵技術，日本高密度水產養殖的淨水處理技術，水產出版社)。
而若溶氧偏低，則可輔以夜間曝氣以維持適當溶氧，而本發明自然生態水族箱，經測試結果顯示，本自然生態水族箱中的水質呈明顯日夜周期變化，關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。
營養鹽方面，含氮物質被好氧細菌吸收利用，經由硝化作用，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象；磷酸鹽被植物吸收利用，或與其他金屬結合沉澱在底層，本發明自然生態水族箱經測試結果顯示，在養殖珊瑚8個月後，其營養鹽濃度仍維持很低，氨小於0.05mg/l、亞硝酸鹽小於0.01mg/l、硝酸鹽小於0.05mg/l、磷酸鹽小於0.01mg/l。
浮遊生物和生物子代不會被過濾棉和石英砂攔阻而死亡，並有珊瑚砂2、4和基質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，本發明經測試結果顯示，一些海蟲類和螺貝類時常有許多新生個體在本發明自然生態水族箱中出現，並且一些珊瑚種類，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水族箱中存活、成長並生殖。
本發明自然生態水族箱所使用的材料自然環保，可減少原料消耗和能源使用及物質再生循環利用率高的絕佳功效。
權利要求
1.一種自然生態水族箱建置方法，其特徵在於它包括步驟一在箱體底先鋪一薄層細珊瑚砂；步驟二於珊瑚砂上放置具許多小孔洞的底板，以區隔出藉以促進物質交換、防止底砂溶氧過低而產生有毒的硫化氫及作為營養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造多樣的生物生存環境的基質；步驟五加入水；步驟六用抽水機製造波浪和產生適當強度的水流；步驟七在箱體上方提供光源；步驟八引進一些天然生態系基質。
2.根據權利要求1所述的自然生態水族箱建置方法，其特徵在於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.根據權利要求1所述的自然生態水族箱建置方法，其特徵在於所述的步驟四放置在珊瑚砂上的基質可為礁巖、石塊，且覆蓋珊瑚砂的1/2至4/5；礁巖堆疊方式應適度鬆散並建構各類造型，創造多樣的生物生存環境。
4.根據權利要求1所述的自然生態水族箱建置方法，其特徵在於所述的步驟四放置在珊瑚砂上的基質可為形狀不規則的珊瑚骨骼，其數量應覆蓋珊瑚砂4的1/2至4/5。
5.根據權利要求1所述的自然生態水族箱建置方法，其特徵在於所述的步驟七在箱體上方提供的光源為太陽光。
6.根據權利要求1所述的自然生態水族箱建置方法，其特徵在於所述的步驟七在箱體上方提供的光源為植物燈。
7.根據權利要求1所述的自然生態水族箱建置方法，其特徵在於所述的步驟七在箱體上方提供的光源為金屬滷素燈。
8.根據權利要求1所述的自然生態水族箱建置方法，其特徵在於所述的步驟八中引進的基質可為天然生態系的底砂、無汙染的水、巖石或其他基質以及生物。
9.一種自然生態水族箱，它包括朝上開口的箱體；其特徵在於所述的箱體底面鋪設一薄層細珊瑚砂、設置於珊瑚砂上具許多小孔洞的底板、鋪滿於底板上一厚層珊瑚砂、置放於珊瑚砂基質、設置於箱體內的電動機、抽水機及設置於箱體上方的光源。
10.根據權利要求9所述的自然生態水族箱，其特徵在於所述的基質為巖石。
11.根據權利要求9所述的自然生態水族箱，其特徵在於所述的基質為形成不規則狀的珊瑚骨骼。
12.根據權利要求9所述的自然生態水族箱，其特徵在於所述的加入的水為海水或淡水。
全文摘要
一種自然生態水族箱及其建置方法。為提供一種建立完整的生物多樣性、複製天然生態系的環境、節省人力、材料和能源的魚類管理裝置的建置方法及其裝置，提出本發明，自然生態水族箱建置方法包括在箱體底先鋪一薄層細珊瑚砂；於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造多樣的生物生存環境的基質；加入水；用抽水機製造波浪和產生適當強度的水流；在箱體上方提供光源；引進一些天然生態系基質；自然生態水族箱包括朝上開口的箱體、鋪設於箱體底面一薄層細珊瑚砂、設置於珊瑚砂上具許多小孔洞的底板、鋪滿於底板上一厚層珊瑚砂、置放於珊瑚砂基質、設置於箱體內的電動機、抽水機及設置於箱體上方的光源。
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 優先權日2002年7月4日
發明者樊同雲 申請人:國立海洋生物博物館