jeremie 說：

其實以我目前讀到的資料來看單位面積所能行的硝化作用根本遠超多數水族玩家的想像

https://oak.go.kr/central/journallist/journaldetail.do?article_seq=11581
以上面這篇韓國的研究為例，他們用100L的缸子以24L/min的流速通過過濾器來測試三種濾材的效果。
取其中單位面積效率最低的沙濾，在以TAN 5g m^3/day輸入氨時，單位面積除氨率為5mg m^2/day。

若以NH4+換算，5mg的TAN約為6.4mg的NH4+，若是在100L的水體等同每平方公尺一天可以處理0.064ppm的總氨。
再用赤子大這篇的數據來換算，無餵食情況100L水體一隻15cm金刀一天可以產生0.336ppm的總氨，也就是說只要約5平方公尺就足以處理(這應該隨便一點沙子就有了)。

所以我現在是幾乎不會去擔心濾材量不足這種問題，因為多數缸子的表面積通常已經很夠了。

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xdai27 說：

你說的是mass balance。我不是污水處理專業，沒有很認真讀過污水處理流程。但印象中污水製程每個區有不同的目的和功能性，因此各種成份的濃度在各區會不同，在魚缸裡就不是這樣子。

以你提到的好氧菌來說，在正常的魚缸裡各個角落的溶氧量差距不會太大，也就是除了特地或自然形成的厭氧/缺氧區以外，其他區都是好氧菌作用範圍，差異不大。而且除非你特地設計厭氧之後的爆氣區，不然我不記得魚缸有什麼目的需要去特別強調好氧菌作用的部分。

另外從魚缸設計角度來看，通常我們會考慮主缸跟底缸的循環次數來規劃主馬達的需求水量，依緩衝空間來規劃底缸容量與尺寸。如果你還有底缸流速需求，那設計起來會很複雜。比如你需要高一點的流速，可能要把底缸尺寸縮小來符合，或需要增加隔板來提升單位空間流速，想起來還蠻複雜的。既然沒什麼人做這樣的設計，表示它的功能在海缸中應該不是那麼必要。反而前面有人提到的緩水流區比較實用一點。以上分享

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wei05170 說：

前輩你好，我認為魚缸與污水處理的系統關聯性還是有的，不然為何要區分物理、生物及化學處理呢…，相對的魚缸過濾區域為何其功能及目的作用性不同，只是製程縮小了對嗎？如有錯誤在請前輩指教…。
對於耗氧菌的錯誤理解，還是我應該說是硝化菌呢…。
對於魚缸設計需求可能就是分成不只一個底缸去設計各單元的流速配置，最後在集中於一個集水槽打回主缸這樣..我能想到的就這樣了。
其實討論不局限於一個底缸同一流速喔～只是想與各位前輩討論研究一下而已～

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wei05170 說：

感謝前輩提供資料做參考，可惜的是沒有提到為什麼是以24L/min的流速去做測試，可能他主要的研究是在於濾材表面積所影響的去除率及負荷率的一個結果，但從這份資料可初步了解到在固定流速、介質表面積、溫度、DO、PH的條件下，水體對於TAN的去除效率及負荷率做為基本參考，且可了解當空間有限時，介質的表面積也相對的產生影響。

只是說到赤子大，好像好久沒看到他在做研究的文章，覺得有點可惜呢…

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xdai27 說：

有點難系統化的解釋我的想法，畢竟不是這方面的專業，只能隨便說說。

首先，我不是認為魚缸的硝化系統和污水處理製程沒有關聯性，只是認為一般的魚缸是個複合式的環境，除了自然生成、或特地製造的厭氧、缺氧區以外，其他魚缸中各個角落的水質並沒有很大的區別。相對於魚缸，人工設計的製程各區目標明確、功能單一，操作參數也固定，和魚缸裡的狀況不同，因此不是沒有關聯，而是沒辦法分區類比。

再來，我覺得流速和水中溶氧量並不是正比關係，也就是說不見得流速快的區域，水中溶氧量較高，而流速慢的區域溶氧量就較低。反而我覺得魚缸裡的各個角落，只要非厭氧區，溶氧濃度都差不多，因此不存在哪個區域溶氧量高，硝化菌作用會更旺盛的概念。因為扣除蛋白的影響(事實上我不知道蛋白是不是真的有增氧的功能，大家都這麼認為，但沒看過相關的數據證實)，水和空氣的接觸面積應該才是溶氧量的主要變因。90%的情況下主缸水面一定是一個魚缸系統中最大的水/空氣接觸面，這是固定參數，沒有可供調整的部分。

另外以前在站上看過一位never-chage大大，這位前輩用污水處理概念，在底缸設計了三個區域:
1. 厭氧桶: 製造厭氧區，用來化除NO3
2. 爆氣桶: 將厭氧桶流出來水大量打氣，製造好氧蓄磷菌喜好的空間除磷
3. 沉澱區: 緩流區，用來沉澱含有高磷的污泥，把污泥吸除後完成除磷的動作
他有計算各區需要的停留時間，這可能和你想要問的東西有點類似。但其實他也沒有高流速區，第二區是利用打氣來增加水中溶氧量，與流速無關。

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jeremie 說：

我主要想提的是一般我們幫自家魚缸配置的生物過濾能處理的污染常常已經遠超實際所需了。
追求讓過濾效能最大化當然沒什麼不好，但反過來講又能有多大的幫助呢？

理論上當流速達到一定上限時物質交換率確實會下降，但也別忘了我們的系統是recirculating system，即使第一輪不夠也會繼續循環處理。
我目前也還沒看到有關太快的流速導致處理效率下降的資料，頂多就是到一個上限值後就不再改變，所以我認為不需要擔心生物過濾器水流太快導致效果降低的問題。

魚缸與污水處理另一個差異在於後者因為更高的污染量所以比較有需要將設備系統化讓不同區域負責不同物質處理。
然而自然狀況下好氧v.s.厭氧或異營v.s.自營的界線並不會那麼涇渭分明，同一塊biofilm上完全可以同時存在這些不同區域。
像是常常會聽到有人說要保持濾材乾淨避免有機污染或異營菌競爭。我當然也讀過有機物會造成硝化作用下降的資料，但實際上到底下降了多少呢？我們真的感覺得出差異嗎？

上面阿帆大所提的溶氧也是一個因素。魚缸中的biofilm多半是泡在水裡的，即使流速再大氧氣也會逐漸被微生物消耗，所以很多大規模的biofilter都會配置某種形式的曝氣設備，或是直接用滴流的方式解除水中的溶解氧氣與二氧化碳的限制。

不過這又回到同樣的問題了，我們的魚缸真的有需要做到這種程度嗎？
三、四十年前柏林系統被發展起來的其中一個原因就是因為傳統的抽底沙及滴流過濾行硝化作用的效率「太好」了，反而讓NO3容易快速累積，而到了現在就連NO3都有人嫌太低了。

我認為水流的重點是對整體生態的幫助。這包括了廢物及養分的運輸、氣體交換、消除濃度及溫度梯度等，過濾效能反而是其次了。

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jeremie 說：

若你是喜歡將底缸當作生物過濾的核心又養了很多魚那確實是可以在主循環上多下點功夫。
至於流速太快我覺得就不用擔心了，畢竟比起污水處理要達到一定的標準才能排放，我們的缸子只要不斷循環總能處理乾淨的，因此水流太大應該也不至於讓過濾效能下降，頂多就是浪費電而已。

不過我個人無論是FO還是軟體缸都不太喜歡養一堆魚，也不會把生物過濾集中在底缸，而是將主缸中的表面積也一併考量在內。
底缸對我而言反而就只是個額外的空間讓我擺東西，主循環的用途也僅是為了讓主底缸水質維持一致。

NC三桶系統我之前也有花一點時間去了解過，不過老實講長期運行的樣本真的不多。
NC大本人的缸子我記得也是魚隻密度不算高的SPS缸，雖然確實成功保持低營養鹽但那真的是那三個桶子的功勞嗎？畢竟只靠一顆蛋白就能養出ULNS的缸子也不算少見。

你若回頭看看海水缸過濾的發展歷史會發現早期的系統反而還更像污水處理般有各種不同的chamber來分工，以追求最強大的過濾效果。
而隨著技術的發展與對生物需求的了解增加，我們也開始能更針對養殖生物的所需來精準提供，這些重裝備反倒開始被縮減再縮減。
而且回歸到飼養生物的觀點，過濾系統太強勢也不見得是什麼好事。養珊瑚軟體姑且不論，即使是FO缸強大的硝化系統也是有耗氧、降pH、吃KH等問題。這些當然都有辦法解決，但不是也有另一條一開始就別玩那麼過火的路嗎？

當然啦，每個人對於海水缸所感興趣的點都會有些不同，像是有些人可能就特別熱衷於硬體設備；有些可能喜歡蒐集名貴生物。
親自配置出一整套酷炫的水質處理系統的確也蠻有成就感的，若喜歡的話在這方面多投注點心思當然沒什麼問題，畢竟這是個嗜好嘛，玩得開心才最重要。

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wei05170 說：

謝謝前輩以上說明～當初會踏路養海水魚不外乎就是被海底生物所吸引，誰知道踏進去後，才發現對於系統的變化的這段過程反而更讓我著迷，而眼前的生物則是當我最後冷靜時所短暫的觀賞片刻，當然過程中生物的來來去去，心裡多少還是會有些受挫（又或是不單單玩一缸心裡較不受影響呢，哈哈），而我的平衡點在於主缸生物變動別過於我心理所能承受或整體過於穩定的狀態，這兩項都可能使我有徹缸的念頭（人就是如此的難捉摸不定…）。
然而如要求最漂亮的海水缸，我想，趕快穿好潛水裝備，實際到大海看看，這景色永遠也超越不了自己所擁有的，哈哈

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xdai27 說：

可以理解，可能是職業病的關係，我也覺得系統設計很有趣，值得鑽研。

但自從發現光是商業化的商品就能輕易的把營養鹽降到「過低」的程度之後，我的注意力就比較會放在系統「平衡」上，也就是質量平衡中的概念: 「Input = Output」，而不是僅僅是output。這比研究如何降NP有趣多了。

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wei05170 說：

感謝前輩理解，請教營養鹽降到過低的商業技術是指低等藻類對系統控制的部分嗎？

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