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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.

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