Projekt 28092/01

Förderinitiative Aquakultur: Entwicklung einer umwelt- und fischgesundheitsfreundlichen Technologie zur Verringerung der Stickstoff- und Mikropartikelfracht in Aquakultur-Kreislaufanlagen (Laborphase)

Projektträger

MMF MaxFlow Membran Filtration GmbH
Boschstr. 2
48369 Saerbeck
Telefon: 02574-8875-8260

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Gesamtprojektes ist die Entwicklung und Realisierung eines einfachen und wirksamen Verfahrens zur Wasseraufbereitung in der Aquakultur mit einem biologischen Hochleistungs-Verfahren zur Denitrifikation. Sie ist hier verknüpft mit einer Membraneinheit zur Entfernung von Feststoffen, in Form von z. B. Bakterien, Parasiten und andere Mikropartikel. Dies führt zur Erhöhung der Biomassenkonzentration im Denitrifikationsreaktor und damit zur Steigerung der Denitrifikationsrate. Die Einführung einer solchen Technologie würde zu einer massiven Einsparung von Wasser und Energie führen und gleichzeitig einer Verbesserung der Fischgesundheit durch das Herausfiltern von Pathogenen aus dem Prozesswasser dienen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenSpezielle Trägermaterialien in Form von Polymergranulaten dienen als Aufwuchsmaterial für Bakterien und werden in einem Fließbettreaktor mit nitrathaltigem Wasser beaufschlagt. Durch die Bewegung dieser Träger wird überschüssige Biomasse entfernt und gleichzeitig eine Reinigung der Membranoberfläche erreicht.

Zunächst wird die mechanische Wechselwirkung verschiedener Trägermaterialien mit Membranoberflächen untersucht, um eine mechanische Beschädigung auszuschließen oder zu minimieren. Dann wird die Kombination von Denitrifikation und Membranreinigung im Labor getestet. Hierbei werden neben klassischen Substraten weitere kostengünstige Alternativen für die Aquakultur erkundet. Gleichzeitig werden die Auswirkungen der Substrate durch Tests mit Fischen (Aquarien) überprüft, um negative Einflüsse des Verfahrens auszuschließen. Die Versuche werden am ISWA durchgeführt. Der Partner MMF unterstützt die Versuche mit Hardware und Know-how. Die TiHo ist für die Untersuchung der Fische verantwortlich.


Ergebnisse und Diskussion

Bei der Untersuchung der Widerstandsfähigkeit der Membranen gegenüber dem einzusetzenden Trä-germaterial war zu beobachten, dass einige getestete Polymergranulate Schäden an den Membranen verursachten, selbst solche, die nach Augenschein eine glatte Oberfläche aufwiesen. Als Ergebnis die-ser Tests wurden zwei Materialien für die dann folgenden Versuche ausgewählt.
Beim Proof-of-Principle Test wurden gezielt Biofilme auf den Membranen erzeugt. Nach anschließen-der Reinigung mit den Trägermaterialien stellten sich Permeatfluss und Permeabilität innerhalb weniger Stunden wieder auf dem Niveau vor Aufwachsen des Biofilms ein.

Die Labor-Membran-Denitrifikations-Reaktoren waren als kleine Einheiten mit einem speziell dafür angefertigten kleinen Membranmodul für Aquarien konzipiert und gebaut. Nach dem Einsetzen der Fische stiegen die Nitrat-Konzentrationen an, infolge der Sequenz Fütterung, Ausscheidung von Ammonium über die Kiemen und Nitrifikation im Aquarienfilter. Die Dosierung von Ethanol in den Denitrifikationsreaktor wurde kontinuierlich gesteigert und dadurch eine deutliche Abnahme der Nitrat-Konzentrationen erreicht. Aufgrund der Membranfiltration wurde auch die Trübung im Reaktorablauf erheblich vermindert. Dennoch war der Volumenstrom durch die Membran zu gering, um eine signifikante Verminderung der Partikelkonzentration im Becken herbei zu führen. In der zweiten Projektphase AZ 28092/02 ist eine halbtechnische Anlage mit Schlammelimination und größerem Membran-Reaktor geplant. Mit den Erfahrungen aus der ersten Phase wird davon ausgegangen, dass hier das Verhältnis von Membranfläche zu Reaktorvolumen günstiger ausfällt und damit die Wirksamkeit des Reaktors weiter verbessert werden kann.

Aufgrund der Online- und Labormessungen ließen sich interessante Beobachtungen zu Tagesganglinien im Aquarium machen. Es wird deutlich wie sich die (tägliche) Fütterung z. B. auf pH, Trübung, Sauerstoff-, pH- und Ammonium-Konzentrationen auswirkt. Auch wurde eine Methode zur Messung des Stressparameters Cortisol und der Analyse der Mikroflora des Wassers und der Kiemen entwickelt und steht nun für die weiteren Phasen zur Verfügung.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Bisher wurden noch keine Ergebnisse der ersten Projektphase veröffentlicht. Artikel in Fachjournalen und Vorträge auf Fachtagungen sind jedoch in nächster Zeit (2012/2013) geplant.


Fazit

Die Ergebnisse der bislang durchgeführten Versuche zeigen, dass der verfahrenstechnische Projektansatz technisch umsetzbar ist und sehr vielversprechende Ansätze bietet.
Dem Tierschutz obliegt eine hohe Bedeutung in dem Projekt. Bei den Fischen waren aus veterinärmedizinischer Sicht keine Verhaltensänderungen, die auf eine Beeinträchtigung hindeuten, festzustellen.
Die umfangreichen Analysendaten, Beobachtungen und Messtechnik stehen für die Umsetzung in den beiden weiteren geplanten Projektphasen zur Verfügung.

Übersicht

Fördersumme

195.481,00 €

Förderzeitraum

01.09.2010 - 18.12.2012

Internet

www.maxflow-gmbh.com

Bundesland

Niedersachsen

Schlagwörter

Klimaschutz
Ressourcenschonung
Umweltforschung
Umwelttechnik