Steuerung der Wasserqualität nach N-Bilanzierung durch Pufferung oder Denitrifikation in einer Anlage mit Wasserrückführung zur Forellenmast

Dissertation / Doktorarbeit von Horst Kaiser

Einleitung:

Die Haltung von Süßwasserfischen in Kreislaufanlagen ist eine intensive Form der Aquakultur, bei der eine Wiederverwendung des von den Fischen mit Stoffwechselausscheidungsprodukten belasteten Abwassers vorgenommen wird. Diese Art der Fischproduktion hat ihre Vorteile a) in der Einsparung von Heizenergie zum Aufwärmen des durchlaufenden Kulturmediums in gemäßigten Klimaten, insbesondere in der kalten Jahreszeit, b) in der Standortunabhängigkeit und c) in der Möglichkeit, mit wenig Wasser Fische zu produzieren. Geschlossene Kreislaufanlagen im hier verstandenen Sinne sind Systeme mit einem Verbrauch an Ergänzungswasser in Höhe von 1-2 des Anlagenvolumens pro Tag, das in erster Linie der Kompensation von Verdunstungsverlusten und Verlusten durch Leckagen dient. Die Aufbereitung des Abwassers geschieht durch ein der kommunalen Klärtechnik nachempfundenes, zumeist auf bakterieller Basis arbeitendes mechanisch biologisches Filtersystem. Vom biologischen Filter wird ein gleichmäßig schneller und kontinuierlicher Umbau der Ausscheidungsprodukte der Fische erwartet, denn das Wachstum der Fische soll nicht durch Schwankungen oder durch die Akkumulation giftiger Abwasserinhaltsstoffe beeinträchtigt werden. In bezug auf die Stickstoffkomponenten ist die mikrobiologische Umsetzung des von den Fischen ausgeschiedenen Stickstoffs, insbesondere des Ammoniaks und des im Verlaufe der Nitrifikation entstehenden Nitrits, von besonderer Bedeutung. Als Folge der Nitrifikation kann es zu einem Absinken des pH-Wertes und auch zu einem Anstieg des Nitratgehaltes kommen. Die vorliegende Arbeit soll einen Beitrag zur Klärung der folgenden Sachverhalte erbringen:

1) Vergleich zweier Methoden zur Stabilisierung des pH-Wertes und zur Steuerung der Anlagenchemie.

a) Zugabe einer anorganischen Chemikalie (NaHCOs) zur Einflußnahme auf den pH-Wert.

b) Zugabe organischer Kohlenstoffquellen zur Förderung der Denitrifikation (= Reduktion des Nitrats bis zum gasförmigen Stickstoff), bei der Hydroxylionen freigesetzt werden, die zu einem Anstieg des pH-Wertes beitragen.

2) Beurteilung der Wasserwerte in der Kreislaufanlage anhand der Wachstumsleistungen der Fische. Parallel zur Haltung der Forellen in der Kreislaufanlage werden Kontrollfische unter sonst gleichen Bedingungen in Durchflußbekken mit Bonner Leitungswasser gehalten.

3) Entwicklung eines Rechenmodells zur Beschreibung von Abbauleistungen des Biofilters. Die Errechnung von Abbauleistungen soll an der Belastung des Filters mit Stoffwechselendprodukten der Fische orientiert sein und Möglichkeiten der Stickstoffbilanzierung eröffnen.

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