Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Der nachhaltigen Intensivierung der Fischerzeugung durch den Einsatz geschlossener Kreislaufanlagen (KLA) wird weltweit eine zunehmende Bedeutung beigemessen. Gibt es mittlerweile praxisgerechte technische L\u00f6sungen f\u00fcr die Aufrechterhaltung g\u00fcnstiger Werte f\u00fcr die meisten Wasserparameter, so stellt die Anreicherung von Nitrat, insbesondere in KLA f\u00fcr die Erzeugung von auf diesen Parameter sensibel reagierender Spezies ein Problem dar. In der Praxis werden hohe Nitratkonzentrationen zumeist \u00fcber das wenig nachhaltige Ausverd\u00fcnnen durch erheblichen Frischwassereinsatz umgangen. Bei bisherigen Ans\u00e4tzen zur Denitrifikation in KLA ergeben sich h\u00e4ufig Probleme durch die zur Aufrechterhaltung anoxischer Bedingungen stets gering zu haltende hydraulische Beaufschlagung der Reaktoren. Das Verschlammen der Filtermatrix mit Bakterienbiomasse behindert hier die Einstellung stabiler Betriebsbedingungen. Entsprechende Denitrifikationsreaktoren m\u00fcssen stets aufwendig r\u00fcckgesp\u00fclt werden. <\/p>\n
Im Projekt wurde mit dem Ziel der Entwicklung einer wartungsarmen Denitrifikationsstufe f\u00fcr KLA ein Flie\u00dfbettfilter mit schwimmenden Aufwuchsk\u00f6rpern (Moving bed-Filter) als geschlossenes System konzipiert. Das Aufwuchsk\u00f6rperbett wird hier mit dem sich im Reaktor bildenden, sauerstoffarmen Inertgas (reaktionstr\u00e4ge, beteiligt sich an nur wenigen chemischen Reaktionen) rezirkuliert.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenEin von der Fa. Kunststoff-Spranger GmbH nach den Vorgaben des Instituts f\u00fcr Binnenfischerei e. V. Potsdam-Sacrow (IfB) konstruierter Selbstreinigender Innertgas Denitrifikations-Reaktor (SID-Reaktor) wurde am IfB an eine geschlossene Kreislaufanlage im halbtechnischen Ma\u00dfstab zur Haltung von Zandern (Sander lucioperca) angeschlossen. Diese Spezies indiziert NO3-N-Konzentrationen oberhalb etwa 68 mg*l-1 durch reduzierte Futteraufnahme. Der SID-Reaktor wurde mit unterschiedlichen C-Quellen (Ethanol verg\u00e4llt, Methanol, Essigs\u00e4ure, Glyzerin) und wechselnder hydraulischer Beaufschlagung betrieben. Zentrale Wasserparameter, Medienverbr\u00e4uche, Wartungsaufwand sowie das Futteraufnahmeverhalten des Zanderbestandes wurden erhoben.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Ein Verschlammen des Aufwuchsk\u00f6rperbettes mit Bakterienbiomasse konnte bereits durch Inertgasre-zirkulation f\u00fcr 2 x 40 sec*h-1 sicher und mit marginalem Energieaufwand vermieden werden. Ein kontinuierlicher und wartungsarmer Denitrifikationsbetrieb konnte so sichergestellt werden. Mit Zulauf- und Ablaufkonzentrationen um 49 mg*NO3-N*l-1 und 12 mg*NO3-N*l-1 konnten bei einer Reaktoraufenthaltszeit von etwa 7 Stunden mit allen getesteten C-Quellen durchschnittliche Denitrifikationsraten zwischen 199 g und 235 g NO3-N pro m\u00b3 Aufwuchsk\u00f6rperbett und Tag dokumentiert werden. Allerdings wurde nur bei Verwendung von Methanol kein negativer Einfluss auf das Futteraufnahmeverhalten der Zander beobachtet. Wirtschaftlich inakzeptabel sank die Futteraufnahme der Tiere bei Nutzung der anderen geteste-ten C-Quellen schnell auf bis zu -37 % des Ausgangswertes ab. Bei kontinuierlicher Rezirkulation des Aufwuchsk\u00f6rperbettes und Steigerung der zugef\u00fchrten Methanolmenge konnte die hydraulische Beauf-schlagung des SID-Reaktors deutlich erh\u00f6ht werden. So betrieben erlaubt der SID-Reaktor Denitrifikati-onsraten von mindestens 450 g NO3-N pro m\u00b3 Aufwuchsk\u00f6rperbettvolumen. Der Einsatz des SID-Reaktors erlaubte die Reduzierung des Frischwasserbedarfs der Zander-KLA von 600 l auf 70 l (-88 %) und des Natriumbicarbonateinsatzes von 182 g auf 31 g (-83 %) pro kg eingesetzten Futtermittels.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die erzielten Forschungsergebnisse werden in nationalen und internationalen Fachzeitschriften publiziert. Ein umfassender Projektbericht erscheint in einer Ausgabe der IfB-Schriftenreihe. Vor nationalen und internationalen Fachgremien (z. B. Fortbildungsveranstaltung IfB, 09\/2012, Seddin; AQUA 2012-Konferenz der World Aquaculture Society, Prag, 09\/2012) erfolgt die Pr\u00e4sentation des Forschungsvorhabens in Vortragsform.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Der einfache, nahezu wartungsfreie und sichere Betrieb des neu entwickelten Selbstreinigenden Inertgas Denitrifikations-Reaktors k\u00f6nnte zuk\u00fcnftig dazu beitragen, Denitrifikation als einen Routineschritt in die Wasseraufbereitung geschlossener Kreislaufanlagen zu integrieren. Die hierdurch m\u00f6gliche Einsparung an Ressourcen f\u00fchrt zu einer Verbesserung der Wirtschaftlichkeit und einer weiter verringerten \u00f6kologischen Einflussnahme entsprechender Produktionssysteme.<\/p>\n
Die Wirkung verschiedener C-Quellen auf andere, ggf. weniger sensible Wirtschaftsfischarten sowie die Mitverwertung leicht abbaubaren Kohlenstoffs aus dem Schlamm der mechanischen Wasseraufbereitung von Kreislaufanlagen zur Reduzierung des externen C-Quellen-Bedarfs im SID-Reaktor sollten zuk\u00fcnftig getestet werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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