Demifluss

Christian Steinbach, Andreas Kulakowski, Kai Wagner, Jansen Tjong, Uwe Waller, Bert Wecker

Bei der Lebensmittelproduktion (Aquakultur von Fisch und Krebstieren) in einem Fluid-Kreislauf-System akkumulieren Nähr- und Reststoffe. Im Allgemeinen besteht die Wasseraufbereitung innerhalb eines Fluid-Kreislauf-Systems aus einer Feststoffabscheidung, einer Kohlenstoffreduktion, einer Nitrifikation und der Kontrolle von pH- und CO2-Parametern (Boley et al., 2000).


Eine Denitrifikationsstufe ist jedoch beim Betrieb moderner rezirkulierender Aquakultur-Systeme (RAS) nach dem Beispiel der Meeresfischzucht Völklingen (MFV) unabdingbar. Ein RAS ist dabei definiert durch eine tägliche Wasseraustauschrate von unter <10% (EIFAC, 1986). Die MFV realisiert eine Wasseraustauschrate von <1%. Notwendig ist eine solch geringe Wasseraustauschrate, da Wasserverluste einen Kostenfaktor darstellen. Hoher Energieeintrag und hohe Kosten durch regelmäßige Wasserwechsel bleiben bei geringer Wasserwechselrate aus (Boley et al., 2000, p.75). Die MFV besitzt keinen Zugang zum Meer, sodass der Wasserverlust durch Trinkwasser, aufbereitet mit einer Mineralmischung, ausgeglichen werden muss. Sowohl Trinkwasser als auch die Mineralmischung müssen zugekauft werden.


Der Wasserverlust von <1% ist nur noch bedingt durch Verdunstungsverluste und Schlammwasserentfernung innerhalb der Wasseraufbereitung (Sander & Waller, 2007). Solch geringe Wasseraustauschraten führen zu einem für die Meeresfische kritischen Anstieg der akkumulierenden Futter- und Reststoffe, vor allem zu nennen ist Nitrat. In Anlagen mit einer 10%-igen Wasserwechselrate wird der Nitratgehalt durch den Wasserwechsel auf unkritischem Niveau gehalten. Bei geringeren Austauschraten muss das akkumulierende Nitrat durch einen zusätzlichen anaeroben Biofilter, der Denitrifikation, reduziert werden. Abbildung 1 zeigt, dass bei einem Futtereintrag von 1500 g etwa 75g N in der Anlage akkumulieren.

Abbildung 1: Schematische Darstellung der Futterverwertung am Beispiel von Wolfsbarsch nach Angaben der neomar

Entscheidend für stabilen Betrieb einer Denitrifikationsstufe ist die Produktivität der nitrat-abbauenden Bakterien (=Denitrifikanten; z.B. Pseudomonas-Arten, Thiobacillus denitrificans oder Parracoccus denitrificans) unter den im RAS vorhandenen Bedingungen. Weiterhin ist es wichtig eine hohe Prozesskontrolle in der Denitrifikationsstufe zu gewährleisten, um die Prozessstabilität im Gesamtsystem zu steigern. Im Gegensatz zu hochbelasteten Industrieabwässern (> 1000 mg/l Nitrat, Süßwasser) stellt das Prozesswasser eines RAS (<150 mg/l Nitrat, Salzwasser) ein unterschiedliches zu untersuchendes Anforderungsprofil dar.

Ziele
Die Ziele und Arbeitsschritte des Projektes sind Planung, Auslegung, Bau und Inbetriebnahme einer Versuchsanlage zur Denitrifizierung des Prozesswassers und Untersuchung der Produktivität und Stabilität der Denitrifikation unter verschiedensten Betriebsbedingungen im vorhandenen RAS.

 

 

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