钙反应器各类问题终结解答(第一部分)----转载

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第一部分摘要:

        尽管有很多文章从不同角度介绍过钙反应器，但从看到的提问帖中我发现，还有很多深层次的问题大家不太理解。为了避免悲剧发生，本文中会深入的介绍钙反应器，具体有如下几项：第一部分，本月，包括以下主题：

    • 说明什么是钙反应器？

    • 从经济和适用的角度探讨什么情况下需要钙反应器？

    • 相关的设备、消耗和典型特点：钙反需要什么？外部设备和钙媒是如何工作的，它们的功能是什么？有什么安全预防措施？

    • 可选配件：能节省你的精力的东东？

第二部分，下个月刊登，包括以下主题：

    • 安装：如何安装钙反应器及其周边设备？

    • 调试：如何调整钙反应器使其适合水族箱内钙的消耗。

    • 维护：清洗、更换耗材和维护部件。

    • 最后，包括一些故障的发现和处理的建议。

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什么是钙反应器？一个相关的简单的介绍…

        首先，无论它的名字叫什么，肯定与我们的饮食补钙没有任何联系。海水中的钙离子和碳酸盐硬度会不断的被生物消耗，钙反应器是一个连续自动补充海水中钙离子和碳酸盐硬度的设备。海水生物种的LPS、贝类和SPS都需要钙离子和碳酸根(alkalinity)来建造骨骼，因此，它们不断的消耗这两种离子。补充这两种离子是保证生物健康和生长的重要手段。

        从技术原理上来讲，钙反应器是将二氧化碳溶于海水中降低PH值，形成酸性海水，并利用这种酸性溶解钙媒（碳酸钙），将其分解成钙离子和碳酸根离子，并把富含这两类离子的海水排回水族箱。钙反应器的名字非常具有迷惑性，让大家以为补充钙离子是它的主要功能，但就像刚才提到的，它还能以均衡的方式持续补充碱度，也就是说同时补充珊瑚所消耗的钙离子和碳酸根离子。比率大约是钙20 ppm 毫克/升 (2.8 dKH，碱度) 。因为碱度测量非常容易，所以我推荐大家在调整钙反的时候测量碱度。

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是否经济实惠：什么时候使用钙反比较经济实惠？或者说什么时候才需要钙反这个东东…
与自动滴定设备相比，大家对钙反褒贬不一:

    • 钙反的投资是自动滴定的1.5 - 2 倍。

    • 对于钙和碱度消耗量大、水体较大的水族箱，钙反的运行费用低于滴定的钙和碱度双补充设备，这部分节约可以弥补初期投资的多余开销。

    • 钙反的操作需要一个学习的过程，并掌握一定技巧。一旦了解和掌握这些知识和技巧，可以几个月不用调整，一劳永逸。

    • 钙反带来的二氧化碳溶解量会低于气泵打气给水族箱带来的二氧化碳溶解量，热量散发低于自动滴定设备。

    • 通风不良的水族箱使用钙反可能会造成PH值降低0.05 - 0.1 个单位，小型钙反需要增加石灰水补充设备以应对PH值下降问题。

    • 钙反可以连续使用，也可以通过控制器或定时器间歇使用。

    • 因为需要使用二氧化碳气瓶，所以要保证气瓶的安全。

    • 钙反在设计的时候就考虑到了钙和碱度的平衡问题。

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   • 在营养盐浓度较高的水族箱内，使用钙反会因增加二氧化碳溶解量刺激低等藻的生长，同样也会刺激藻缸中高等藻的生长，但对前者的刺激更明显。

    • 尽管有些如磷酸盐类的物质可能在使用钙反时进入水体内，但剂量比滴定石灰水要少很多。

    • 钙反不会影响水族箱的盐度，也不会改变离子平衡。

    • 钙反出水的离子浓度不变，不会像滴定石灰水随蒸发而改变补充液浓度。

        基于费用的考虑和个人意见，下面的表格反应了不同方法对120加仑水族箱的维护费用的比较。最初(无添加碱度的需要)到5年内期间的花费和回报。值得注意的是，从长远看，设备、耗材的总投资还是有很大的差别的。

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从图表上看，石灰水反应器是最廉价的，但有时光石灰水是不能满足系统要求的

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       尽管从图表上看，石灰水反应器是最廉价的，但有时光石灰水是不能满足系统要求的。一个200升左右或更小的水族箱很难确定到底那种方式更省钱。再加上考虑到选用品牌和钙媒的价格不同的因素，总体上看，200升-280升的水族箱或更小的，很难确定哪种方法更省钱。
        上图中为120加仑的水族系统，钙反和DIY滴定的价格不好确定谁高谁低，因为要考虑到碱度的消耗问题。但图中显示，日消耗碱度2 dKh的情况下，使用钙反是比较划算的。对于大于850升的水族箱，钙反是最经济最实惠的选择。
相关设备… 钙反的组成
        钙反系统当然包含反应器本身、二氧化碳源（一般为二氧化碳高压气瓶，调节器，电磁阀门和气体调节阀门）。还有向反应器内注入水族箱内的海水，钙媒，链接气瓶和反应器，设置反应器出水口。
让我们回顾一下 …

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反应器： 钙反应器的反应仓一般为圆柱形，其中容纳钙媒；一个水泵，使海水在反应器内再循环；以小型阀门调整反应器内水流速度；同时还有一个计泡器，标示气体的流量。有时，计泡器会内置在气体调节器（或叫节流阀）内。

海水和二氧化碳气体联通到再循环泵的水管上，在水管中气体和海水混合在一起，然后进入反应仓，循环泵不断将海水在反应仓内循环。海水最终从反应仓出口的阀门流出，返回水族箱。这里的水流通过阀门可以控制。

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图中描绘的是钙反的结构图。

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       图中描绘的是钙反的结构图。在这个设计中，出水口在反应器顶部，出水量调节阀也在那里。进水口和二氧化碳进气口联接在再循环泵的线路上。钙设计中，水流是由下向上的运动，不过由于设计理念的不同，钙反的设计也是多种多样的。所有的设计都遵循着酸性海水流经钙媒的基本原则。


        那么让我们来回顾一下设计中哪些元素能够改变，进而使大家在购买钙反的时候可以心中有数，合理的评价产品。

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反应仓体积：反应仓直径越大，高度越高，能容纳的钙媒数量就越多，消耗的时间就越长… 那么是不是钙媒容积越多就越好呢？

钙媒有效堆积高度： 这是什么概念？让我来解释一下。每次水流经过钙媒，相当于经过一次反应器高度（长度）的钙媒反应，如果循环泵循环5次，相当于经过了5倍的钙媒反应高度（长度），如果换用更强大的水泵，水循环达到10次，相当于经过了10倍的钙媒反应高度（长度）。这个高度（或长度）就是有效高度。

钙媒的有效高度越高，滤材与酸性海水接触的时间就越长。换句话说，水在反应器内的时间就越长，反应时间越长。反应时间越长，钙媒的溶解量和二氧化碳的消耗量就越多。同时，有效高度越高，水流速度应该越快，带走钙媒表面溶解钙离子的效率就越高，钙反的工作越好。总之，再循环泵越大，能提供的有效钙媒的高度越高，反应时间越长，水流速度越高。

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不过先别急！不是说用一个可以瞬间喝干整个游泳池的水泵就是好事。当然有很多条件限制着钙反水泵的应用。这些限制主要存在于功率损耗、水泵中形成的气穴、震动、管路和阻断、钙媒反应延迟等。

水流方向： 为了增加水流在钙媒之间流动的效率，避免形成沟渠通道，反应仓设计成多种多样，有水流从下向上的，有水流从上向下，还有从中心向外辐射的水流设计。每种方法都有优势和缺点。让我们比较两种最常见的水流方向：逆流式（由下向上）和顺流式（由上向下）。

        逆流式现在越来越流行，它的主要优势是防止钙媒间隙被阻塞。随着钙媒的不断溶解，非常细的颗粒可以会留在钙反内部，并形成类似淤泥状物质，阻塞在钙媒间隙中，而促进在钙媒内形成沟渠。逆流式水流可以将这些小颗粒随更有效的水流向上运动，并在出水口排出。注意，大量的颗粒状物质会先进入再循环系统，然后才能被排除。这个过程有助于进一步溶解这些微粒，但较大颗粒在线路中不断运行，也减少了水泵叶轮的寿命。

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        对水泵的损害，在酸性海水流经砂状钙媒的钙反设计中非常明显。这些反应器在溶解钙媒方面的效率非常高，出水口的钙离子浓度和碱度都很高，但是它们牺牲了水泵的寿命。流态钙反应器（fluidized reactors）的改进设计中，工作效率有所降低，在出水口前增加了海绵过滤物质，以控制小型颗粒进入循环线路。

        第二个潜在的问题是小颗粒很有可能卡在出水口的水阀内，尤其是使用针型阀的情况。另外，这些没有镁外衣保护的小颗粒进入水族箱会促进钙离子在其表面沉积碳酸钙，从而减少了刚刚制造出来的钙离子。这种反向效果到底有多明显，现在还不得而知，不过我想应该可以忽略不计。但这些微小颗粒的在缸底的沉积会促进藻类的生长。

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        最后，如果出水口不是设置在反应器顶部，逆流式水流可以促使气泡在反应仓顶部累计。当气泡在反应器顶部堆积到一定程度时，会引起水泵空穴，干转，甚至毁掉水泵。顺便说一句，一般情况下，除非反应仓顶部有专门的气体仓收集调整累计的气体，否则无论水流方向怎样，将出水口设计在反应仓顶部都是非常必要的。


        顺流反应器容易在反应器底部的过滤棉处形成泥状小颗粒堆积。过滤棉阻止了小颗粒通过，保护叶轮，但最终泥状物质会阻塞过滤棉，进而导致钙媒中各部分的水流压力不同，形成钙媒中的结构沟槽，降低工作效率。通过使用大块的滤材能够明显减低这种情况发生几率，定期清理过滤棉或每4-6个月清理一次钙媒也可。

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        建议：大多数反应器都是用亚克力或PVC制造的。确定亚克力材料的厚度很重要。上下圆柱体底面材料厚度低于6毫米的在封闭加压后容易变形弯曲，圆柱体亚克力太薄也不适合与水管和圆柱体底面(法兰)连接。


        我喜欢那种去掉顶盖（法兰）后能很轻松的伸手进入反应仓清洗和维护的设计。我还喜欢顶盖上有螺丝孔的设计，这样在取下顶盖时，螺丝就不用完全拆除了。如果是尼龙材质的免刀螺丝就更方便了，连拆卸工具都省了。首选顶盖边缘经过手工或机械抛光的那种，不会伤到手，但不能使火焰抛光的，因为这种方法可能刺激细裂纹的产生，进而发展成小龟裂痕。


如果循环泵直接连接在反应仓或顶盖上，接口处应非常安全结实。如果通过循环线路固定，那么循环线路在反应仓和顶盖上的接口也要足够坚固，能够支撑水泵的重量和振动。另一种简便的方法是使用快速接头（quick John Guest® type connectors）链接出水口和入水口。

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大多数反应器都是用亚克力或PVC制造的

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        尽管许多反应器应用¼ 英寸直径的PVC球阀控制出水，但针形PVC阀仍是我的最爱，因为它们调节水流更容易，更换针形PVC阀的价格并不贵。SMC针形阀是个很不错的选择，由PVC和聚丙烯材料制成。记住，针形阀是用来调整水流的，而不是用作开关的。将针形阀关得太紧，会损害针形阀，使以后调整水流受阻。


        最后，仔细查看密封胶圈。尤其是仔细观察顶盖上的“O”形胶圈以及连接处的胶圈。“O”形胶圈应该处于环形沟槽内，整体突出于沟槽不高度等于或略多于胶圈厚度的一半，并且与周围的结构向适应。在这种情况下，当“O”形胶圈被压缩时，才能保证胶圈上下方向均不漏水。

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大家还在继续读吗？希望都没有掉队。下面我们谈下一组件。


二氧化碳源： 二氧化碳是不燃烧、无色、无味的气体，分子量大约是空气的1.5倍的酸性气体。因此，一旦二氧化碳泄露，会聚集在较低的区域内。在美国二氧化碳的运输由交通部控制批准的高压钢质或铝质气瓶封装，其最小耐受压为12,410 kPa (1,800 psi)，因为二氧化碳是以液态形式被封装在容器内，其自身的蒸发压在21摄氏度时为5,727 kPa (830 psig)。多说一句，当温度达到31摄氏度时，气瓶内所有的二氧化碳都会转换成气体状态，此时的压力会升至7,390 kPa (1,071 psi)。


二氧化碳有很多用途。大量的二氧化碳被用于制造碳酸，对，就是我们常喝的碳酸饮料。固态二氧化碳被称为干冰，被用于冷冻和保持低温。二氧化碳还被用于灭火器、罐装食品、PH控制，这个是我们最感兴趣的。


        当二氧化碳与水混合，就会形成弱酸：碳酸。这就是我们用来降低海水PH值，溶解钙媒的酸性海水。二氧化碳的纯度级别有所区别，商用的一般为99.5% ，更高纯度的可达99.995%，我必须要插一句，这个纯度级别的相当昂贵。商用二氧化碳级别一般用来做定位焊接保护气体，用于水族已经足够了。那些用于食品和制造厌氧条件的高纯度没有必要，也很难搞到。


我推荐大家在信誉较好的焊接用品商店购买二氧化碳气瓶，以保证气体的纯度和使用的安全。不要选用钢珠枪二氧化碳气瓶，其中会混有油和碳氢化合物。大多数经销商都支持空瓶交换的业务，尤其是在他那里购买的。可能你用新气瓶交换了一个老气瓶，但能保证这个气瓶是被检测过的，阀门没有异常。

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这里还要说一下安全使用二氧化碳的规则：

        1. 不要将气瓶放置在能接触到电弧的位置。电弧会削弱气瓶壁的结构，造成潜在的威胁。

        2. 不要将气瓶放置在封闭或通风不好的地方。

        3. 始终固定气瓶，防止其倒落。如果气瓶倒落，从阀门处断裂，它会变成一个火箭。

        4. 不要在有限的空间内释放二氧化碳，有可能引起窒息。

        5. 使用前，一定仔细看说明书和气瓶上的警告。

        6. 尽管20磅以下的气瓶在运输时不要求安装阀门保护帽，但最好还是用上。多于20磅容量的气瓶运输时必须安装阀门保护帽，而且必须在气瓶彻底安放好后才能去掉。

        7. 二氧化碳气瓶气阀上唯一的安全设施是防爆膜。当压力达到一定程度时，它会自动爆裂，气瓶内的气体将全部泄露出去。永远不要改变这个安全设置。

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        8. 避免气瓶被阳光直射或接近高温热源。不能在车内放置过长时间。充气完毕后，直接回家安放气瓶。

        9. 充气后，气瓶会变得很冷。避免接触低温气瓶。随着温度上升，气体膨胀，如果充气过多，会产生额外高压。因此充气后的气瓶要在达到周围环境温度后才能运输。


        10. CO2 充气是按重量计算的。尽量快用完后再去充气，因为小气瓶非常容易装满。如果商家对超小的气瓶拒绝充气，不要生气。因为超小的气瓶需要额外的安全措施。

        11. 当气瓶内气体快耗尽时，关闭阀门。防止气压过低，空气进入气瓶。

        12. 连接到系统时，在调节阀前加止逆阀，防止海水被虹吸进入调节阀。

        13. 永远不要用调节阀不准确的气瓶。

        14. 在连接点测试是否漏气。用肥皂水在连接点涂抹一圈就能测试了。

如果你已经记下了这14条安全规则，我们可以继续了…

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美国压缩气体协会（CGA）规定，320型连接件需要用平垫圈密封。

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        气瓶上的阀门一般是由黄铜锻造的。美国压缩气体协会（CGA）规定，320型连接件需要用平垫圈密封。每次调节器重新连接时都要同时更换垫圈。不能用其它材质替代垫圈。正规公司充气都会替你更换垫圈。全世界各地规定不同，大家要注意参考使用说明。