FLUID-KREISLAUF 2/4

Für aquatische Lebewesen ist der Lebensraum Wasser gleichzeitig auch Entsorgungsweg. Für eine sichere Funktion eines Fluid-Kreislaufs ist die Betriebssicherheit der Verfahren und Prozesskette Voraussetzung. Der Automatisierung kommt eine Schlüsselfunktion zu. Die Verfahren in Fluid-Kreisläufen müssen Interaktionen zwischen dem in der Haltung befindlichem Organismus und der künstlichen Umwelt ausbalancieren. Dazu gehören:

  1. Interaktionen mit der Wasserqualität (Temperatur, Säure/Basengleichgewicht, Konzentrationen von Gasen und gelösten Stoffen, Feststofffrachten, …)
  2. Interaktionen zwischen den in Haltung befindlichen Organismen (Verhalten, Aggression, Verteidigung, …)
  3. Interaktionen mit Routinearbeiten (Fütterung, Sortie-rung, Reparatur und Wartung, ...)

 

Bild 3: Prinzipieller Aufbau eines Fluid-Kreislaufs nach dem mit der Erwin Sander Elektroapparatebau GmbH und neomar erarbeiteten Konzept.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


In Bild 3 ist das Prinzip eines Fluid-Kreislaufs dargestellt. Das Schema erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit oder technische Detailtreue. Es dient zur Verdeutlichung der im Folgenden beschriebenen Verfahren und Prozesse. Die Wasseraufbereitung in einem Kreislaufsystem erfolgt, mit Ausnahme spezieller Komponenten, die im Nebenstrom betrieben werden, in einer seriellen Anordnung der einzelnen Behandlungsstufen im Haupt-Prozesswasserstrom.

Der erste Schritt ist die Entfernung von Feststoffen aus dem Prozesswasser, die die Fischgesundheit beeinträchtigen würden. Im Wasser verteilte Partikel sind Substrat für Bakterien (Bild 5). Eine ungenügende Entfernung aus dem Prozesswasser führt zu sekundären mikrobiologischen Prozessen im Produktionstank und der Wasseraufbereitung. Diese sekundären biologischen Prozesse stellen aufgrund ihrer Nicht-Kontrollierbarkeit eine potentielle Problemquelle in der Prozesskette dar. Feststoffe werden in einem ersten Schritt zum Beispiel mit einem Trommelfilter entfernt (Bild 4).

Bild 4: Der Trommelfilter zur Entfernung partikulärer Feststoffe aus dem Prozesswasser (oben). Blick in die Trommel des Filters, die typischerweise mit einer Gaze mit einer Maschenweite von 40 - 60 µm bespannt ist (unten).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Die Größenverteilung der Partikel in Fluid-Kreisläufen ist in den Bereich der Feintrübe mit Partikelgrößen kleiner 30 µm verschoben. Das bedeutet, dass der Trommelfilter, nur einen Teil der partikulären Feststoffe erfassen kann. Unter Umständen entstehen im mechanischen Filtrationsprozess im Trommelfilter sogar eine Vielzahl kleinerer Partikel. Moderne Fluid-Kreisläufe verfügen deshalb über mehrstufige Feststoffseparationen, die das Prozesswasser von Partikeln und Trübstoffen befreien. Im Seewasser wird ein Flotationsverfahren nach dem Prinzip gegenläufiger Zweiphasenströme (Fluid/Luft), der sogenannte Eiweißabschäumer, eingesetzt (Bild 6). Eiweißabschäumer werden zur oxidativen Aufbereitung des Prozesswassers mit Ozon betrieben. Ozon unterstützt die Entfernung von gelöster organischer Substanz, in dem es Makromoleküle oxidiert und dem mikrobiellen Abbau zugänglich macht. Nach der Feststoffseparation wird im aeroben biologischen Filter (Bild 7) das Endprodukt des Stickstoffstoffwechsels Ammoniak bzw. Ammonium zu Nitrit und in einem zweiten Schritt zum Nitrat abgebaut (Nitrifikation). Ammonium und Nitrit sind toxische Verbindungen. Nitrat ist in erster Näherung ungiftig und stellt erst bei sehr hohen Konzentrationen im Prozesswasser ein Problem dar. Die Effizienz der aeroben Biofiltration (Nitrifikation) hängt von der Vorbehandlung des Prozesswassers ab. Der Abbau der organischen Belastung durch kontinuierliches und unmittelbares Entfernen des partikulären und gelösten Kohlenstoffs aus dem Prozesswasser hat einen positiven Effekt auf die Leistungsfähigkeit der Nitrifikation.
Bild 5: Rastermikroskopische Aufnahme eines substratgebundenen Biofilms (Bakterien) aus einem Fluid-Kreislauf für Zucht von Fischen.

 

 

 

 

 

 

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