Nitrifikation und Denitrifikation

Grund­sätz­lich sam­meln sich bei der Fisch­zucht in einem geschlos­se­nen Sys­tem durch die Aus­schei­dun­gen der Tie­re und durch unver­wer­te­tes Fut­ter Rest­stof­fe im Was­ser an. Eine Mög­lich­keit, das Anla­gen­was­ser sau­ber zu hal­ten, ist das Spü­len mit sau­be­rem Frisch­was­ser. Dies macht sich bei Salz­was­ser­an­la­gen aller­dings schnell in den Kos­ten bemerk­bar, denn mit dem neu­en Lei­tungs­was­ser muss auch das spe­zi­el­le Meer­salz nach­ge­füllt wer­den, wel­ches teu­er ist. Daher ist das Ziel bei Salz­was­ser­an­la­gen, mög­lichst wenig Was­ser aus­zu­tau­schen. Der SEAWATER Cube tauscht pro Tag nur weni­ger als 1 % des Was­sers aus. Das ent­spricht gera­de ein­mal 500 Litern und ist, ver­gli­chen mit ande­ren Kreis­lauf­sys­te­men (die­se tau­schen i.d.R. 10 % des Was­sers täg­lich aus), sehr wenig. Der Ver­lust kommt nur durch die Rei­ni­gung bestimm­ter Fil­ter und durch Ver­duns­tun­gen an der Was­ser­ober­flä­che zustan­de. Aber wie genau schafft es unser Cube, nur so wenig Frisch­was­ser zu verbrauchen?

Im SEAWATER Cube sor­gen zahl­rei­che Fil­ter­kom­po­nen­ten für sau­be­res Was­ser. Eine die­ser Kom­po­nen­ten ist der aero­be (mit Sauer­stoff funk­tio­nie­ren­de) Bio­fil­ter, die „Nitri­fi­ka­ti­on“. Die­ser wan­delt gif­ti­ges Ammo­ni­um, wel­ches im Urin der Fische gelöst ist, in Nitrat um. Die­ses ist zwar weni­ger gif­tig, als Ammo­ni­um, wür­de jedoch bei unse­rem gerin­gen Was­ser­aus­tausch Wer­te errei­chen, bei denen sich die Tie­re nicht mehr wohl­füh­len. Daher muss anschlie­ßend in einem wei­te­ren Fil­ter die Deni­tri­fi­ka­ti­on – eine Umwand­lung des Nitra­tes in Stick­stoff – erfol­gen. Die Deni­tri­fi­ka­ti­on ist ein anae­ro­ber (ohne Sauer­stoff funk­tio­nie­ren­der) Bio­fil­ter. Sie baut unter Abschluss von Sauer­stoff und mit Hil­fe von Bak­te­ri­en das im Anla­gen­was­ser gelös­te Nitrat um. Damit die Bak­te­ri­en sich auch wirk­lich nur in der Deni­tri­fi­ka­ti­ons­stu­fe ansie­deln, ist die­se mit Bio­fil­ter­pel­lets gefüllt. Dies sind spe­zi­el­le Struk­tu­ren aus Kunst­stoff mit beson­ders gro­ßer Ober­flä­che. Die Bak­te­ri­en haf­ten sich hier als Bio­film an und schwim­men somit nicht mehr frei im Was­ser. Sie bau­en in zwei par­al­lel ablau­fen­den Umwand­lungs­schrit­ten das Nitrat voll­stän­dig ab, dass nur noch ele­men­ta­rer Stick­stoff übrig­bleibt. Die­ser kann als Gas in die Luft entweichen.

Das Prin­zip von Nitri­fi­ka­ti­on und Deni­tri­fi­ka­ti­on ist seit lan­ger Zeit aus der Klär­an­la­gen­tech­nik bekannt, Dort wer­den belüf­te­te und unbe­lüf­te­te Becken­ab­schnit­te gekop­pelt. In der Süß­was­ser-Aqua­kul­tur gibt es die­ses Kon­zept nicht. Hier ist es tech­nisch ein­fa­cher und gleich­zei­tig güns­ti­ger, mehr Was­ser aus­zu­tau­schen, anstatt einen zusätz­li­chen Fil­ter zu betrei­ben. In der Salz­was­ser-Aqua­kul­tur – wie beim SEAWATER Cube – sind Nitri­fi­ka­ti­on und Deni­tri­fi­ka­ti­on aber für einen sta­bi­len und wirt­schaft­li­chen Betrieb der Anla­ge unver­zicht­bar. Bei Pla­nung und Bau der Fil­ter­stu­fen gibt es ver­schie­de­ne Para­me­ter auf­ein­an­der abzu­stim­men, sodass die Bak­te­ri­en wie gewünscht arbei­ten und alle gif­ti­gen Stof­fe rest­los umwan­deln. Gera­de des­halb steckt im Betrieb der bei­den bio­lo­gi­schen Fil­ter viel Know­how in Form von inten­si­ven Recher­chen, lang­jäh­ri­ger Erfah­rung und aus­ge­reif­ter Automatisierungstechnik.

Refe­ren­zen

— van Rijn, J.; Tal, Y.; Schrei­er H. J.: Deni­tri­fi­ca­ti­on in recir­cu­la­ting sys­tems: Theo­ry and app­li­ca­ti­ons. Else­vier B.V., 2005
— Lom­pe, D.; Wies­mann, U.: Bio­lo­gi­sche Deni­tri­fi­ka­ti­on nitrat­hal­ti­ger Abwäs­ser und Grund­wäs­ser. VCH Ver­lags­ge­sell­schaft mbH, Wein­heim, 1991
— Lee, P. G.; Lea, R. N. et al.: Deni­tri­fi­ca­ti­on in aquacul­tu­re sys­tems: an examp­le of a fuz­zy logic con­trol pro­blem. Else­vier Sci­ence B.V., 2000
— Soares, M. I. M.: Bio­lo­gi­cal deni­tri­fi­ca­ti­on of ground­wa­ter. Klu­wer Aca­de­mic Publis­hers, 2000.