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Die Wichtigkeit eines Bewegtbettfilters in RAS

In einem RAS ist eine saubere und reine Wasserquelle ohne Verschmutzung oder Krankheitserreger unentbehrlich.

Die vorrangige Aufgabe des Bewegtbettfilters ist die Regelung der Konzentration von nicht-ionisiertem Ammoniak (NH3), das für Fische sehr toxisch ist.

Filtermedium

Bio-elements-in-a-moving-bed-filter.jpg?mtime=20210420142424#asset:11770:blockImageSmEin Bewegtbettfilter besteht aus einem Filtermedium wie Kugeln, Chips oder porösem Schaum mit einer hohen spezifischen Oberfläche, auf der die nitrifizierenden Bakterien leben können. Der Filter enthält normalerweise rund 50 % Wasser und 50 % Filtermedium, welche durch Gebläse am Filterboden bewegt werden. Damit erhalten die Bakterien, die auf dem Medium leben, ständig frischen Sauerstoff und Ammoniak. Die Wirksamkeit des Biofilters steht in direktem Zusammenhang mit der Menge an Bakterien. Um den Bewegtbettfilter so klein wie möglich zu halten, sollte ein Filtermedium mit hoher geschützter spezifischer Oberfläche verwendet werden, auf der die nitrifizierenden Bakterien sich anheften und wachsen können. Auf dem Markt gibt es unterschiedliche Biofiltermedien, die jeweils andere Spezifikationen haben.

Neben der Oberfläche des Filtermediums bestimmen weitere wichtige Faktoren die Geschwindigkeit, mit der Ammoniak in Nitrat umgewandelt wird. Die Rede ist von der Ammoniakkonzentration, dem O2-Gehalt, der Wassertemperatur, dem pH-Wert und den organischen Substanzen im Systemwasser. Es ist wichtig zu wissen, dass vor der Nitrifikation möglichst viel der organischen Masse entfernt werden muss, da diese andernfalls die Nitrifikation beeinträchtigen. Organisches Material im Bewegtbettfilter kann die nitrifizierenden Bakterien ersticken und sogar zur Entwicklung von heterotrophen Bakterien führen, die erheblich schneller als nitrifizierende Bakterien wachsen. Auch hier gilt, dass der Filter täglich überprüft werden muss und darauf zu achten ist, dass die Bakterien die richtigen Bedingungen vorfinden, um Ammoniak abzubauen. Ein RAS-Züchter muss nicht nur die Gesundheit seiner Fische, sondern auch die seiner Bakterien im Auge behalten!

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Ständige Bewegung

Der Bewegtbett Biofilter ist in erster Linie für die Nitrifikation jedoch zum Teil auch für Belüftung und Entgasung zuständig. Die Kugeln oder andere Medien müssen in allen Bereichen des Filters stets in Bewegung sein! Es dürfen keine Totbereiche entstehen, in denen ein unerwünschtes Wachstum von organischen Substanzen stattfinden könnte, was wiederum zu anaeroben Bedingungen führen kann. Aus diesem Grund ist eine starke Belüftung nötig. Die Belüftung behält außerdem den optimale Sauerstoffgehalt für die Bakterien aufrecht. Ein Teil des CO2 und des Stickstoff im Wasser, das durch die Denitrifikation im Festbettfilter entsteht, werden abgebaut.

Abbildung 8. Beispiel eines Bewegtbett-Biofilters. Die ständige Bewegung aller Biofiltermedien ist wichtig für die optimale Nitrifikation, Belüftung und Entgasung. Der Bewegtbettfilter befindet sich normalerweise hinter dem Festbettfilter und vor dem Entgaser und der Sauerstoffanreicherung, bevor das Wasser zurück in das Kulturbecken geleitet wird.

Aufgrund der Turbulenzen stoßen die Elemente gegeneinander, was zu einer Selbstreinigung führt (keine Rückspülung erforderlich). Das bedeutet auch, dass sich die nitrifizierenden Bakterien nur an der geschützten Oberfläche der Bioelemente anhaften können.
Wenn Bewegtbettfilter verwendet werden, ist es wichtig zu prüfen, dass keine Luftblasen in die Pumpen gesaugt werden, da dies zu einer Übersättigung mit Stickstoff führen kann. Ab einer Stickstoffübersättigung von 102 % kann die Gasblasenkrankheit auftreten und dies muss natürlich verhindert werden. Im Prinzip entfernt der Entgaser den überschüssigen Stickstoff, allerdings ist Vorbeugen besser als Heilen.

Nitrification-DE.jpg?mtime=20210423120046#asset:11785:blockImageSmNitrifikation
(aerober Prozess)

(aerober Prozess)Ammoniak in zwei Schritten durch zwei Gruppen von nitrifizierenden Bakterien in Nitrat (NO3-) umgewandelt wird. Zunächst wird Ammoniak durch verschiedene Bakterienarten zu Nitrit (NO2-) oxidiert. Die bekannteste Gattung sind die Nitrosomonas. Nitrit ist ebenfalls toxisch für Fische, jedoch nicht so sehr wie Ammoniak (NH3). Es wird durch verschiedene Bakteriengruppen weiter oxidiert, von denen die bekannteste Gattung die Nitrobacter sind. Diese abschließende Oxidation erzeugt schließlich Nitrat. Nitrat sammelt sich an, ist jedoch nicht stark giftig für Fische, obgleich es die Futteraufnahme bei hohen Mengen reduzieren kann. Aus diesem Grund muss der Nitratgehalt durch täglichen oder kontinuierlichen Austausch des Nutzwassers oder durch Denitrifikation in einem weiteren Biofilter kontrolliert werden.  Die Bakterien benötigen ausreichend Sauerstoff für die Nitrifikation.

Denitrifikation
(anoxischer Prozess) 

Denitrification-DE.jpg?mtime=20210423120101#asset:11786:blockImageSmDie Denitrifikation bezeichnet das Aufspalten von Nitrat in molekularen Stickstoff (N2). Viele Bakterienarten sind in der Lage, den Denitrifikationsprozess auszuführen. Bei den meisten handelt es sich um heterotrophe Bakterien, die unter anoxischen oder sauerstoffarmen Bedingungen leben. Während des Prozesses liefert das Nitrat das Sauerstoffmolekül und die organische Substanz wird als Kohlenstoffquelle genutzt. Dabei entsteht ebenfalls CO2. Ein dritter Prozess in Biofiltern ist die organische Zersetzung durch heterotrophe Bakterien. Es handelt sich dabei um einen aeroben Prozess. In der Forellenzucht wird häufig eine Kombination aus zwei Biofiltern verwendet: dem Festbettfilter und dem Bewegtbettfilter.

Mit spezifischen Leistungskriterien
entwickelt

Für das Design eines biologischen Filters ist es wichtig, die tägliche Gesamtbelastung an Ammoniak sowie die Oberfläche des Bio-Mediums zu berechnen, die erforderlich ist, um die Belastung durch die  Wassertemperatur der Anlage zu bewältigen. Für eine korrekte Dimensionierung sind Informationen über die Ammoniakproduktion pro kg Futter wichtig, die abhängig vom eingesetzten Futter variieren kann. Dieses Thema wird im Kapitel über RAS-Futter näher ausgeführt.

Zu den beeinflussenden Faktoren wie Forellen das Futter verwenden, gehören Wassertemperatur, Futterzusammensetzung, Futtermenge, Verdaulichkeit des Futters und die Futterverwertung.

Kreislaufanlagen –Wandel in der Forellenzucht

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