DE2332396A1 - Wasserzirkulationssystem fuer die suesswasserfischzucht - Google Patents

Description

PAT ENTAN WA LT E

K. SIEBERT G. GRÄTTINGER

Dipl.-lng. Dipl.-lng.. Dipl.-Wlrtsch.-lng.

813 Starnberg bei München Postfach 1650, Almeldaweo 12 Telefon (0 81 61) 27 30 <1 27 30> U. 4115

den

Anwaltsakte 5753/1

MARINE PROTEIN·INTERNATIONAL CORPORATION
600, Madison Avenue, New York, N.Y. - USA

Wasserzirkulationssystein für die Süßwasserfischzucht

Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren und eine Einrichtung zur Handhabung der großen Wassermengen, die zur Aufzucht von Süßwasserfischen in einer künstlichen
Umgebung benötigt werden und insbesondere ein Verfahren

409884/0089

zur wirtschaftlichen Handhabung und Behandlung des Wassers derart, daß es wiederverwendet werden kann.

Es gibt viele Gründe, die es wünschenswert machen, Fische in einer künstlichen Umgebung aufzuziehen. Hierzu gehören die Möglichkeit der Kontrolle von Räubern, das Verhindern von Infektionen und Krankheiten, die Bereitstellung von Nahrung und Sauerstoff in einer Menge, die maximale Wachstumsraten für die jeweilige Pischsorte ergibt, Programmierung der Produktion über das ganze Jahr hinweg, derart, daß der Fisch in einer vom Markt gewünschten und zur effektiven Ausnutzung der Verarbeitungsvorrichtungen und der Vertriebsorganisation notwendigen Menge bereitgestellt werden kann.

Soll der Betrieb der Fischzucht wirtschaftlich sein, so müssen die Fische in hoher Dichte bezogen auf ein vorgegebenes Wasservolumen aufgezogen werden. Damit jedoch der notwendige Sauerstoff vorhanden ist und damit die Stoffwechselausscheidungen beseitigt werden, muß das Wasser durch die künstliche Umgebung, in der die Fische in hoher Zahl aufgezogen werden, mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit fließen. Folglich benötigt man große Mengen an Wasser. Das Wasser muß rein sein, seine Temperatur muß sich in einem vergleichsweise schmalen Bereich bewegen und es muß in großem Umfang vorliegen. Infolgedessen gibt es relativ wenig Gebiete, wo optimale Wasserbedingungen vorgefunden werden. Solche Gebiete sind nur dann verwertbar, wenn man technische Einrichtungen vorsieht, die eine Rückführung großer Teile des Wassers in das Grundwassersystem ermöglicht, aus dem das Wasser stammt.

. fi.„ü j £>v.

409884/0089

Die Erfindung schafft daher insbesondere ein Verfahren und ein System zur Wasserhandhabung, welches so eingerichtet ist, daß es kontinuierlich die großen Wassermengen liefert, die bei einer wirtschaftlichen Fischaufzucht in großer Dichte benötigt werden.

Insbesondere schafft die Erfindung ein Verfahren zur Wasserhandhabung, welches das verwendete Wasser bewahrt und gleichzeitig frisches Wasser für die aufzuziehenden Fische liefert, wobei dieses Wasser im wesentlichen frei von Stoffwechselausscheidungen einschließlich Ammoniak und außerdem frei von schädlichen Bakterien oder anderen Infektionsquellen ist.

Schließlich schafft die Erfindung ein Verfahren, welches den Wasservorrat für die Fische in dem für ein optimales Fischwachstum erwünschten Temperaturbereich hält.

Im Rahmen der Erfindung wird ein lokales, natürliches Grundwasservorkommen als Quelle für das bei der Fischzucht zu verwendende Wasser herangezogen. Hierbei wird das V/asser über Bohrlöcher oder Quellen angezapft und an die Oberfläche gebracht, von wo es in die Tanks und/oder Fließbette gelangt, in welchen die Fische aufgezogen werden. Das Wasser durchströmt dann eine Reihe von Tanks und/oder Fließbette, in welchen die Fische aufgezogen werden. Während das Wasser diese Tanks und/oder Fließbette durchströmt, werden ihm zumindest Sauerstoff und Nährstoffe zugesetzt. Gleichzeitig nimmt das Wasser Stoffwechselausscheidungen einschließlich Ammoniak der Fische auf. Hierdurch wird das Wasser schließlich

409884/0089

-n-

so weit verschmutzt, daß es für eine wirtschaftliche Fischaufzucht nicht weiter verwendbar ist. Dieses Wasser, das also im eigentlichen Fischzuchtteil des Systems nicht weiter verwendet werden kann, wird hierauf zur Beseitigung der festen Anteile der Ausscheidungen gefiltert. Das gefilterte Wasser wird dann in einen großen Absetzteich oder Sickerwanne gebracht, Vielehe in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit Austernmuschelnschalen · ausgekleidet ist. Während das Wasser in- der Sickerwanne steht, die im Erdboden eingelassen oder über dem Boden befindlich angeordnet sein kann, entweicht ein großer Teil des Ammoniaks in die Atmosphäre. Das Sonnenlicht bewirkt zusätzlich eine Zersetzung einiger Ammoniakverbindungen, wobei Ammoniak frei wird, der ebenfalls entweicht. Beide Effekte reduzieren die Menge gelöster Ammoniakprodukte auf ein erträgliches Maß. Das Wasser durchströmt dann nach und nach die Schicht aus Austernmuscheln und gelangt in das Erdreich unter und um den Absetzteich.bzw. der Sickerwanne. Beim Durchgang durch das Erdreich wird das Wasser weiter goreinigt und gelangt zurück in das Grundwasser. Dabei nimmt d5eses Wasser wieder die Temperatur des Grundwassers an, wobei diese Temperatur diejenige ist, nach der der Standort ursprünglich ausgewählt worden war und bei der die betrachtete Fischart sich am besten vermehrt bzw. wächst.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. Von diesen ist:

A09884/0089

Pig. 1 eine schenatische Darstellung des erfindungsgemäßen Systems und

Pig. 2 eine Schnittansicht von der Seite eines Teils der in Pig. I gezeigten Anordnung mit Schnitt längs der Linien II - III.

Fig. 1 zeigt eine Einrichtung zur Fischzucht entsprechend einer bevorzugten Ausführungs form der Erfindung.

Die Einrichtung befindet sich an der Oberfläche 2 eines Stückes im wesentlichen ebenen Landes. Unterhalb der Erdoberfläche befindet sich eine wasserhaltige geologische Schicht 4 (Pig. 2), die im folgenden als Grundwasserzone bezeichnet wird.Eine Anzahl von Pumpstationen 6 an der Oberfläche pumpen das Wasser aus der Grundwasserzone 4 über herkömmliche Brunnenschächte 8,die sich bis hinunter in die Grundwasserzone erstrecken, nach oben.

Die verschiedenen Pumpstationen speisen das Wasser in eine zentrale Verteilerstation 10 ein. Von dieser zentralen Verteilerstation 10 wird das Wasser durch eine Reihe großer, die Fische enthaltender, vertikal stehender Tanks oder Behälter 12 gepumpt. Die Tanks enthalten die Fische in sehr hoher Dichte. Während das Wasser durch die einzelnen Tanks 12 hindurchgeht, nimmt es die Abfallstoffe der Fische auf, so daß das Wasser verschmutzt wird. Zu diesen Abfallstoffen gehören die Ausscheidungen der Fische und unverbrauchte Nahrung sowie die gelösten Stoffwechselendprodukte einschließlich Ammoniak und Ammoniakverbindungen oder anderer Ausscheidungen der Fische.

409884/0089

Wäre die Wassermenge in der Grundwasserzone im Prinzip unbegrenzt, so könnte das verschmutzte Wasser nach Verlassen des letzten der Behälter 12 durch einen geeigneten Abfluß, wie beispielsweise einen natürlichen Fluß, weggeleitet und durch frisches Wasser aus der Grundwasserzone ersetzt werden. Die erfindungsgemäße Einrichtung soll jedoch auch an Orten angewandt werden können, wo die Gesamtmenge des Wassers in der Grundwasserzone im Verhältnis ■ zu der täglich im System benötigten Wassermenge nicht unbegrenzt ist. Es ist beispielsweise beabsichtigt, die erfindungsgemäße Einrichtung in gewissen Gegenden von Tennessee oder von Kentucky einzusetzen, wo die verfügbare Grund-

2 wasserzone eine Fläche von ca. 2 bis 3 km umfaßt. Mit einer ins Auge gefaßten täglichen Durchflußmenge von der Größenordnung einiger 50 Millionen Liter pro Tag und ohne Ersetzung des Wassers in der Grundwasserzone würde der Grundwasserspiegel schon während eines Monats so weit absinken, daß tiefere Brunnenschächte nötig würden und mithin auch stärkere Pumpen. Schließlich würde sich die Grundwasserzone erschöpfen.

Es ist deshalb wünschenswert und notwendig, daß die " . Behälter 12 verlassende Schmutzwasser der Grundwasserzone wieder zuzuführen, um dort den Grundwasserspiegel stabil zu halten. Geschähe dies jedoch direkt, würde ' · der Verschmutzungsgrad in der Grundwasserζone zunehmend ansteigen. Schließlich würde das aus der Grundwasserzone in die Behälter 12 gepumpte Wasser so weit verschmutzt sein, daß der Fischwachstum soweit abnähme, daß dieses Verfahren hinsichtlich seiner Wirtschaftlichkeit mit anderen Methoden der Fischzucht nicht mehr konkurrenzfähig wäre.

409884/0089

Es ist deshalb bei einer in ihrer Ergiebigkeit beschränkten Grundwasserzone nötig, das Wasser aus den Behältern 12 in gereinigter Form der Grundwasserzone wieder zuzuführen. Hierzu wird das Wasser nach Verlassen des letzten Behälters 12 in eine Sickerwanne Ik geleitet, die die Behälter 12 ringförmig umgibt und in die Erdoberfläche 2 gelassen ist. Dieser Wassergraben befindet sich oberhalb der Grundwasser zone ¹J innerhalb ihrer peripheren Grenzen, so daß der größte Teil des darin befindlichen und durch die Erdschichten nach unten durchsickernden Wassers in die Grundwasserzone zurückkehrt. Um eine befriedigende Sickerrate zu erhalten, ist es wünschenswert, Erdschichten auszuwählen, die nennenswerte Anteile an Kalkstein und Kies enthalten.

Die Sickerwanne I¹J ist relativ seicht, so daß eine große Oberflächenzone des Wassers den Wirkungen der Luft und des Sonnenlichts ausgesetzt ist'. Diese große Oberfläche erleichtert das Entweichen des Ammoniaks in die Luft, wodurch sich der Gehalt an Ammoniak und an gelösten Ammoniakprodukten im Wasser verringert. Die geringe Tiefe maximiert auch die Wirkung des in das Wasser eindringenden Sonnenlichts, wobei sich gezeigt hat, daß Sonnenlicht weiter in Richtung auf eine Zersetzung der Ammoniakprodukte und Freisetzung des Ammoniaks in die Atmosphäre wirkt. Als Ergebnis wird in dem in der Sickerwanne stehenden Wasser durch die Einflüsse der Atmosphäre und des Sonnenlichts der Gehalt an im Wasser gelösten Ammoniakprodukten auf ein erträgliches Maß gesenkt.

409884/0089

Der Boden selbst wirkt als Filter, der die oben erwähnten festen Abfallstoffe abfängt, während das Wasser in die Grundwasserzone durchsickert, so daß diese Abfallstoffe die Grundwasserζone nicht erreichen. Darüberhinaus bauen natürliche Bakterien im Boden die in Lösung verbliebenen Ammoniakprodukte ab. Da die Entfernung über die das Wasser in die Grundwasserzons durchsickern muß, in der Regel einige Hundert Meter beträgt, erstrecken sich diese Wirkungen über einen längeren Zeitraum, mit dem Ergebnis, daß das Wasser, welches schließlich die Grundwasserzone erreicht, im wesentlichen frei von Verschmutzungen ist.

Hinzu kommt, daß das durchsickernde Wasser die Temperatur des umgebenden Erdreichs annimmt, so daß das Wasser mit der richtigen Temperatur in die Grundwasserζone zurückkehrt. Das aus der Grundwasserzone entnommene Wasser weist demnach eine im wesentlichen konstante Temperatur auf, so daß. die Art der zu .ziehenden Fische unter dem Gesichtspunkt eines optimalen Wachstums der Wassertemperatur angepaßt werden kann.

Als weitere Verbesserung kann das Bett der Sickerwanne 14 mit Austernmuschelschalen 16 (Fig. 2) ausgekleidet werden, da sich herausgestellt hat, daß diese Muschelschalen eine Oberfläche abgeben, auf der Pilz- und Bakterienkulturen bereitwillig wachsen, welche die gelösten Ammoniakprodukte abbauen.

409884/0089

Es ist zu würdigen, daß sich die beschriebene Einrichtung und das Wasserumwälzverfahren für eine kommerzielle Zucht von Fischen in hoher Dichte in einen Binnenland-Gebiet eignet und eine Grundwasserzone von nur beschränkter Kapazität nutzt. Infolge der Rückkehr und des Umwälzens des Wassers wird der Spiegel in der Grundwasserzone im wesentlichen konstant gehalten, so daß Bohrlöcher einer festen Tiefe und eine Pumpenausrüstung mit bestimmter Kapazität kontinuierlich benutzt werden können. Darüberhinaus macht die Beseitigung der Abfallprodukte aus dem Wasser durch die Einflüsse der Atmosphäre und des Sonnenlichts und durch das Versickern über dazwischenliegende Schichten zurück in die Grundwasserzone die notwendige WiederumwSlzung des Wassers so möglich, daß keine fortschreitende und zunehmende Verschmutzung in einem nicht annehmbaren Maße auftritt.

Patentansprüche

409884/0089

Claims (1)

1. Patentansprüche

   Verfahren zum Betreiben der Wasserzirkulation für die Fischzucht unter Ausnutzung eines beschränkten Grundwasservorrats, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte umfaßt:

   a) Das an die Oberfläche gepumpte Grundwasser wird durch einen die Fische in hoher Dichte enthaltenden Behälter (12) geleitet.

   b) Das während seines Durchgangs durch den Behälter (12) mit feste Abfallstoffe und Ammoniak in Lösung enthaltenden Abfallprodukten verunreinigte Grundwasser wird in eine mit der Erdoberfläche in flussigkeitsleitender Verbindung stehende offene Sickerwanne eingeleitet, von wo es in einer der Zuflußrate entsprechenden Menge zum Teil nach unten über die dazwischenliegenden Erdschichten in die Grundwasserzone abgeleitet wird und zum Teil in die Atmosphäre verdampft.

   2. Sickerwanne zur Verwendung im Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit geringer Tiefe und großem öffnungsquerschnitt, die Oberfläche des in ihr der Atmosphäre und dem Sonnenlicht ausgesetzten Wassers maximierend ausgebildet ist.

   409884/0089

   - ii -

   3» Sickerwanne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Austernmuschelschalen (16) ausgekleidet ist oder aus diesen besteht.

   4. Sickerwanne nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß sie den Behälter (12) ringförmig umgibt.

   5. Sickerwanne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie in die Erdoberfläche eingelassen ist.

   25. Juni 1973/954

   409884/0089

   Leerseite