水族箱过滤系统是维持水族箱生态平衡、确保水质清洁健康的关键设备。其工作原理主要分为物理过滤、化学过滤和生物过滤三个方面。
-
物理过滤： 物理过滤是通过对水流进行过滤，去除水中的可见杂质，如鱼粪、食物残渣、落叶等。这通常是通过过滤棉、丝棉等材料实现的，它们可以拦截大于过滤材料间隙的杂质。物理过滤可以减少水中的悬浮物，保持水质的透明度。
-
化学过滤： 化学过滤主要利用活性炭、沸石等化学吸附材料去除水中的有机污染物、余氯、重金属离子等有害物质。活性炭的多孔结构提供了大量的表面积，能吸附水中的色素、异味等，改善水质。
-
生物过滤： 生物过滤是利用过滤材料上的微生物（如硝化细菌等）分解水中的有机物和有毒物质（如氨和亚硝酸盐），将其转化为相对无害的物质（如硝酸盐）。这个过程称为硝化作用。生物过滤的关键在于建立并维持一个稳定的微生物群落。
以下是详细的工作原理：
-
微生物粘膜的形成：过滤材料（如生化棉、陶瓷环、玻璃环等）提供了大量的附着面积，便于微生物附着并形成粘膜。这些微生物主要是硝化细菌，但还包括其他种类的有益菌种，共同协作维持水质。
-
硝化作用的两个阶段：第一阶段是氨被氧化成亚硝酸盐，第二阶段是亚硝酸盐被氧化成硝酸盐。这两个阶段都需要好氧环境，因此过滤系统需要提供足够的溶解氧。
-
水流的设计：为了确保过滤效果，水流需要均匀并通过整个过滤系统。水流速度不宜过快，以免冲刷掉过滤材料上的微生物群落；同时也不宜过慢，以免造成死水区，影响硝化作用。
设计过滤系统时应注意以下要点：
- 过滤材料的选择：应根据水质和饲养的生物选择合适的过滤材料。
- 过滤容量与水族箱匹配：过滤器的流量应与水族箱容量相匹配，一般每小时能让水体循环7次左右为佳。
- 微生物群落的培养：初期可以添加液态硝化菌来快速建立硝化系统。
- 滤材的维护：避免过度清洗滤材，以免破坏硝化菌群。应定期部分更换滤材，保留一部分旧滤材以保留菌群。
综上所述，一个有效的水族箱过滤系统不仅要实现物理和化学过滤，更重要的是建立一个健康的生物过滤系统，这样才能长期保持水质的稳定和清洁。