魚菜共生技術詳談—5.3：建立硝化系統及章末總結
系統循環和開始生物過濾
系統循環是描述初次啟動任何RAS（包括魚菜系統單位）時構建細菌菌落的初始過程的術語。 在正常情況下，這需要3-5周——是一個緩慢的過程，需要耐心。總的來說，該過程需要不斷地將氨源引入系統當中，培養新的細菌菌落並創建生物過濾器。 通過監測氮水平來了解進度。 一般來說，一旦建立了魚菜系統，循環就會發生，但是當創建一個新的魚菜系統系統時，可以讓生物濾池先行一步。重要的是要明白，在循環過程中會有高水平的氨和亞硝酸鹽，這可能對魚類有害。另外，在開始該過程之前，確保所有的魚菜系統組件，特別是生物過濾器和魚缸都不受陽光直射。一旦進入該單元，氨就成為AOB的最初食物來源，其中一些自然發生並自行進入到系統中。 在第一次添加氨之後的5-7天內，AOB開始形成菌落並開始將氨氧化成亞硝酸鹽。
氨應該持續，但謹慎地加入，以確保發育中的菌落充足的食物而不會變成毒性。 再過5-7天後，水中的亞硝酸鹽水平開始上升，反過來吸引NOB。 隨著NOB人口的增加，亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽時，水中的亞硝酸鹽含量會開始下降。 圖5.3說明了整個過程，其中顯示了在循環的前20-25天水中氨，亞硝酸鹽和硝酸鹽的趨勢。
循環過程的結束定義為當硝酸鹽水平穩定增加，亞硝酸鹽水平為0毫克/升並且氨水平低於1毫克/升時。 在良好的條件下，這需要大約25-40天，但如果水溫很低，完成循環可能需要兩個月才能完成。 此時，已形成足夠的細菌菌落並積極將氨轉化為硝酸鹽這個過程很長的原因是因為硝化細菌生長相對較慢，需要10-15小時才能使菌落數量增加一倍。 然而，一些異養細菌在20分鐘內就可以翻倍。
水族館或水產養殖零售商出售含有活性硝化細菌的各種產品（瓶裝）。 一旦添加到設備中，它們立即建立一個系統，從而避免上述的循環過程。
然而，這些產品可能是昂貴的或不好用的，並且最終是不必要的，因為循環過程可以使用有機手段來實現。 另外，如果有另一種魚菜系統系統可用，分享部分生物過濾器作為新系統的細菌種子非常有用。這大大減少了循環系統所需的時間。
通過連續地將含有2-3mg / L氨的溶液提前數周分開啟動生物濾池介質也可能是有用的。 介質將通過簡單地將其納入新的魚菜系統生物過濾器作為食物。 一個簡單的滴流系統可以，通過在含有氨水溶液的小水箱上方懸掛一個寬的塑料包裝箱來完成，該水箱由一個小型水族箱泵循環。許多人在新水箱中使用魚作為氨的原始來源。 然而，這些魚在整個循環過程中都會受到高氨和高亞硝酸鹽的影響。 許多新的魚無法活到形成完全循環，結果是新魚死亡，通常稱為「新水箱綜合症」。 如果使用魚類，建議使用非常低的放養密度（≤1kg / m3）。 除了使用魚之外，還有其他來源的這種初始氨氣開始供給生物濾池菌落。 一些可能的來源包括魚飼料，無菌動物糞便，硝酸銨肥料和純氨。 這些來源中的每一個都有正面和負面的，有些來源比其他來源更好，更安全。最好的氨源是精細研磨的魚類食品，因為它是一種生物安全的產品，控制氨的添加量相對容易（圖5.4）。 一定要使用新鮮的，未受污染的無病魚飼料。 儘管雞糞是一種極好的氨氣來源，但是它的風險很高，可以將危險的細菌引入魚菜系統系統（圖5.5）。 大腸桿菌和沙門氏菌屬。 通常在雞和其他動物糞便中發現，因此在使用前必須對任何糞肥進行消毒。 可以使用家用氨產品，但要確保產品為100％氨氣，不含可能破壞整個系統的其他成分，如洗滌劑，著色劑或重金屬。 一旦選擇了氨源，重要的是慢慢地並一致地添加氨，並且每隔2-3天監測氮水平（圖5.6）。 在圖表上記錄級別以跟蹤騎車過程非常有用。 重要的是不要添加過多的氨，最好稍多一點。 目標水平是1-2毫克/升。
如果氨含量超過3毫克/升，則必須進行水交換來稀釋氨以防止其抑制細菌。
添加魚和植物
植物和魚只應在循環完成後加入。 植物可以提前一點添加，但是這期間早期植物的營養缺乏，因為其他營養物質需要時間才能達到最佳濃度（圖5.7）。只有當氨和亞硝酸鹽的含量低於1毫克/升時，開始放養魚才是安全的。 始終開始慢慢放養魚。一旦養殖魚類，出現較小的氨和亞硝酸鹽峰值並不罕見。 如果從新添加的魚產生的氨比在循環過程中添加的每日氨量大得多，則會發生這種情況。 繼續監測所有三種氮的水平，並準備在氨或亞硝酸鹽含量超過1毫克/升時進行水交換，同時系統繼續循環。
章節總結
? 在魚菜系統，氨必須被氧化成硝酸鹽，以防止對魚的毒性。
? 硝化過程分兩步進行氨氧化細菌將氨轉化成亞硝酸鹽，然後亞硝酸鹽氧化細菌將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽。
? 良好的硝化作用的五個最重要的因素是：高表面積的細菌繁殖和殖民的介質;pH（6-7）; 水溫（17-34°C）; DO（4-8毫克/升）; 避免直接暴露在陽光下
? 系統循環是在新的魚菜系統裝置中建立硝化細菌菌落的初始過程。 這種3-5周的過程包括向系統中添加氨源（魚飼料，氨基肥料，濃度高達1-2毫克/升），以刺激硝化細菌的生長。 這應該緩慢而一致地完成。 監測氨，亞硝酸鹽和硝酸鹽以確定生物過濾器的狀態：在硝酸鹽開始積聚之前，氨的峰值和隨後的降低伴隨著類似的亞硝酸鹽模式。 只有當氨和亞硝酸鹽含量低並且硝酸鹽含量開始上升時，才添加魚和植物。
? 使用氨和亞硝酸鹽測試來監測硝化細菌的功能和生物過濾器的性能。 在系統中，氨和亞硝酸鹽應接近0毫克/升。 高含量的氨或亞硝酸鹽需要換水和管理行動。 通常，較差的硝化是由於水溫，DO或pH值的變化。
? 天然存在於魚菜系統中的另一類微生物是異養細菌。 他們分解固體廢物，通過一種稱為礦化的過程將一些營養物質釋放到水中。
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