DE2522325A1 - Verfahren und vorrichtung zur verhinderung der anreicherung von uebermaessigen ammoniakmengen in dem wasser eines aquariumbehaelters fuer wasserlebewesen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur verhinderung der anreicherung von uebermaessigen ammoniakmengen in dem wasser eines aquariumbehaelters fuer wasserlebewesen

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DE2522325A1
DE2522325A1 DE19752522325 DE2522325A DE2522325A1 DE 2522325 A1 DE2522325 A1 DE 2522325A1 DE 19752522325 DE19752522325 DE 19752522325 DE 2522325 A DE2522325 A DE 2522325A DE 2522325 A1 DE2522325 A1 DE 2522325A1
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Henry Evan Orensten
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    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K63/00—Receptacles for live fish, e.g. aquaria; Terraria
    • A01K63/04—Arrangements for treating water specially adapted to receptacles for live fish
    • A01K63/045—Filters for aquaria

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Description

G 4-9 894
Anmelder: Herir.y ~<5vm Orenr,;:^,, und-Vivian Carol ürensten ί/??Ά V/estmor eland Lane,
οι;.Louis Park, Minnesota, 55 423 (Uo,j
Verfahren und Vorrichtung zur Verhinderung der ,mreicherung von übermäüigcn AmmonirJnnengen in dem Wnsaer eines Aquariumbehälters für »Vasserlebewesen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Verhinderung der Anreicherung von überschüssigen Ammoniakmcni-7'jn in lern "/asser eines Aquariunibehälters für iasserlebev/es ο η b^'.v. sum iieiriigon den "wüsüers in einem Aquariumbehälter, in ei em das Wasser aus iejn Behälter durch eine Filtriorzone und v.ieaer xn aen Behälter zui'ück in Form eines Ütromes im
In der Lit;era- vr wurde bereits darauf hingewiesen, da·, sieh im ./asser eines Aquariums in einem ätueren Filter (z.B. einem solchen vom ochweeirraf cstrom-TrnO organisches Material anreichern kann, das ein iiührmeJium für Mikroorganisiaen (Bakterien, Algen und α;··1.) dars1cj.lt, welche die Mengen an to.-:isc;i.-m 3tof ie?· in dem Wasser verringern. Eine neuere anfc-viciilung idoGOo üvos ist das sogenannte "Algenfilter". Es r.r-i.e - — jc· 11 ii-)rc^ !.:· vorgeschlagen, ein "schmutziges" Filter (/ejches (iiep.'ii· irihrmeliiuri enthält) in den ö/stem so lange v/ie vernürii't I.:.;erv;eise möglich zu belassen, bois^ieisw-ioe ini3/:'. '■■■·:· ii.-r '";"'i:-;ri Teil des Filtenaa^oria1 s eT'sotr.t, ;inn es
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verntorvft v/ird und dem Flüssigkeitsstrom einen starken Widere 1;and entgegenzusetzen beginnt (vgl. "'Dropic^l Fish Hobb,/ist", 3-ind a'Z, Sept. T)71, Seiten 85, 88 und 89).
Es ic fc -iiich bereits vorgeschlagen worden, ein Unter Kiesfilter in Kombination nit einem unseren Leistungsfilter zu vor v/enden. Es sind auch viele andere Kombinat ion en von Filtern und Filterbetten bekannt, bei denen Filterelemente oder Filterbett en in Reihe und/oder parallel angeordnet sein können. Bezüglich dieses Standes der Technik sei beis.π eisweise uuf die US-Pauentschriften 2 594- 4r/4, 3 661 262, 3 146 195, '■> 371 789, 3 262 570, 3 51? 978 und 5 722 685 ■verwiesene
Ein besondere bequemer T.vp eines Filteraüflxms ist «in solcher, bei dem der Kern entfernbar ist, wie er in den US-Patents^arir.;en 3 273 717 und 3 292 792 näher beschrieben ist. In der üS-Fatentö;;hrift 3 292 792 wird darauf hingewiesen, daß bestimmte Tvnen von mit einem Harz imnriignierten Filterelementen stickstoffhaltiges Material absorbieren können. In der US-Patentschrift 3 722 685 wird die äußere Filtrierwirkung ei'läutort. Versuche nit dieser Filternuordnung haben gezeigt, ü.:-\'i nit len höchst bequemen intenralen, festen, norösen und entfernbaren Kernfilterelementen (z.B« solchen vom Cellulose-, Fusergewebe-lV/p und dgl.) eine r;uje biologische Fi'triorwirkung ersielt v/erden kanno Beim Ersatz des verstopften oder "schmutzigen" F.i lt»rkor*ns durch einen frischen Filterkern tritt jedoch das sogenannte "neue Behältersyndrom" (eine erhöhte oterblichkeit oder Erlcrnnkung bei den "/osserlebewesen, die auf den vorübergehenden Mangel an einer aiisreichenaen biolor^ischen VJirkung zurückzuf.'Ihren i;.;-) auf und selbst ein gut kultivieret er, biologisch aktiver Fi.1 "kerker η kann für Meer-Wasserbehälter oder überfüllte (vollgestopfte) Friscuwasserbohälter ungeeignet sein.
Es v/urdj nun gefunien, daß eine verbesserte biolc irr^he FiI-
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BAD GRlQiMAL
trierwirkung sowohl bei Frischwasseraquarien ale auch bei Meerwasseraquarißn in der äußeren Filtrierzone durch eine in Reihe-Parallel-Kombination von Filterelementen erzielt werden kann. Das in die Filterzone eintretende Wasser passiert
zuerst
vorzugsweise/ein Vorfilter (zoB. ein "grobes" Filterelement mit Poren, die in der Regel größer als 50 Mikron, jedoch kleiner als 5OO Mikron sind)«, In dem Vorfilter v/ird das grobe Material (Steine) aus dem Wasser entfernt und es können auch einige feinere Materialien einschließlich Algen herausfiltriert werden. Das Filtrat aus dem Vorfilter (nachfolgend als "Vorfiltrat" bezeichnet) gelangt dann in eine Darallele Anordnung von relativ "feinen" Filterelementen (z.B. mit einer Porengröße von 1 bis 150 Mikron), welche das feiner verteilte susnendierte oder dispergierte Material daraxis entfernen. Wie weiter unten näher erläutert, kann einer der "feinen" Filter ein fast verstoüfter "grober" Filter sein. Dies ist kurz zusammengefaßt der "mechanische" Aspekt der erfindungsnremäßen Filtriervorrichtung und des erfindungsgemäßen Filtrierverfahrens ο Der biologische Aspekt des Verfahrens konzentriert oich in erster Linie auf einen (oder mehrere) der parallelen Anordnung von "feinen" Filtern, die mit fertigen Kolonien von lebenden Mikroorganismen (z.B. Algen, Stickstoffbildenden Bakterien und dgl.) versehen worden sind. Dieses mit Kulturen versehene (kultivierte) Filterelement kann dazu neigen, dem Flüssigkeitsstrom einen Widerstand entgegenzusetzen. Mindestens ein/ der "feinen" Filterelemente ist jedoch parallel zu dem kultivierten Filter angeordnet. Dieser zusätzliche "feine" Filter kann frei von Bakterienkulturen, grobem Material (Steinen) und anderen Quellen der Verstopfung oder der Erzetigung eines Widerstandes ge^en den Flüssigkeitsstrom sein oder nicht. Die Folge davon ist, daß das Vorfiltrat den vorteilhaften Effekten der Kultur auf dem kultivierten Filterelement ausgesetzt ist, der noch vorhandene (d.h. parallele) Weg durch das zusätzliche Filterelement gewährleistet ,jedoch, daß durch die biologische Filtrierung nicht notwendigerweise die Gesamtdurchflußrate
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durch die Filtrierzone verringert wirde Der Vorfilter kann selbst eine beträchtliche biologische PiItrierwirkung entwickeln und sich gegebenenfalls wie ein "feiner" Filter verhalten durch teilweise Verstopfung seiner Poren«, An diesem Punkte kann der Vorfilter ausgetauscht oder als kultivierter (mit einer Kultur versehener) "feiner" Filter in der gleichen oder in einer anderen Filtrierzone verwendet werdeno So lange die Filterzone mindestens ein kultiviertes (mit einer Kultur versehenes) Filterelement als "feinen" Filter und gegebenenfalls als Vorfilter, enthalt, kann in der Regel das "neue Behältersyndrom" vermieden werden«. So lame die Filterzone mindestens ein zusätzliches Filterelement (ob es nun mit einer Kultur versehen und/oder verstopft ist oder nicht) parallel zu einem mit einer Kultur versehenen (kultivierten) "feinen" Filter enthält, kann auch die Verringerung der Durchflußrate (Strömungsgeschwindigkeit) vermieden werden«, v/enn drei Filterelemente vorhanden sind, weist das Filtersystem eine viel größere spezifische Oberfläche in bezug auf den Filtrierwirkungsgrad auf. Diese größere spezifische Oberfläche ist hilfreich, wenn ein Teil oder alle Filterelemente frisch (neu) sind.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei bedeuten:
Fig. 1 eine isometrische perspektivische Ansicht eines vollständigen Lebenserhaltungssystem für Wasserlebewesen, das nach den Prinzipien der Erfindung aufgebaut ist;
Fig. 2 eine ebene Draufsicht auf das in dem Lebenserhaltungssystem für Wasserlebewesen gemäß Fig. 1 verwendete Filtersystem;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 der Fig. 2;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines modifizierten
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Fi It er element es, das in einem erfindungsperuäßen Filtriersystem verwendet werden kann;
Fig. 5 eine ebene Draufsicht auf eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Filtriers.ystems; und
Fig. 6 ein Fließschema, welches typische Anordnungen der Filterelemente in einem erfindungsgemäßen Filtriersystem zeigt.
Durch die Erfindung wird bezweckt, die biologische Wirkung der äußeren Filtrierzone und die Strömungsgeschwindigkeit äurch die äußere Filtrierzone des lebenserhaltenden Systems für Wasserlebewesen maximal zu gestalteno Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist durch einen einzigen Kanister eine erfindungs gemäße Filtrierzone mit einer Yorfiltrierkammer vorgesehen, die mit dem Kanistereinlaß in Flüssigkeitsverbindung steht. Das Vorfiltrat aus der Vorf iltrierkamnier strömt durch ein geeignetes Leitungs- oder Ablenksystem oder eine andere Einrichtung, welche die Überführung des Vorfiltrats in eine Parallelstromkammer erlaubt, stromabwärts. Die Parallelstromkammer ermöglicht, daß sich von dem Vorfiltrat ein paralleler Strom abtrennt, der durch das biologische Filtrierelement und ein "feines" Filterelement mit einem verhältnismäßig niedrigen Strömungswiderstand fließt. Die Hauptmenge des parallelen Stroms folgt dem Wege mit dem geringeren Strömungswiderstand, jedoch ist das gesamte Wasser in dem System durch das ständige Führen im Kreislauf gegebenenfalls der vorteilhaften Wirkung des biologischen Filtriereleiaentes ausgesetzt. Das Filtrat aus der Parallelstromkammer kann durch zusätzliche Abstromfiltrierzonen oder direkt in den Kanisterauslaß fließen.
Das Vorfiltrat-Filtriereiement ist vorzugsweise ebenfalls biologisch wirksame In der Hegel beginnt die biologische Filtrier·- ■■ irkunp: in einem frischen Vorfilter nach ein paar T^gen in einem eingestellten oder gut "eingelaufenen" Behälter signifikant zu
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werden. Die Zeitverzögerung kann in einem völlig frischen Behälter etwas länger sein. Das biologische Filterelement in der iaizilelstromzone kann ein "früheres" Vorfiltrierelement sein, das so verstopft worden ist;, daß es der Porengröße eines "feinen" Filterelementes entsprichto Das "feine" biologische Filterelement kann auch mit einem erhöhten Mikroorganismenwachstumsvermögen versehen v/erden durch Behandlung mit einem geeigneten Nährmedium und/oder durch Inokulieren mit geeigneten Algen und/oder autotrophen Bakterien, wie Nitrosomonas sp., ITi tr ob act er so. und/oder heter-^otrophen Bakterien oder dgl. Bei der "Verwendung werden das Aquarium und das Filtriersjstem vorzugsweise so betätigt, daß die Entstehung und Aufrechterhaltung von autotrophen Bakterienkolonien begünstigt werden^ so sollten beispielsweise Änderungen des pH-Wertes oder des Salzgehaltes oder der Härte oder der Konzentration an löslichem Oarbonat minimal gehalten oder vermieden werden und antibiotische, bakteriostatische und bakterizide Behandlungen sollten allgemein vollständig vermieden werden« Die Proteinabsc.höofung kann völlig, unerwünscht sein, überraschenderweise haben jedoch hohe Strömungsgeschwindigkeiten (z.B. 2 bis 2ü V/Std., worin V das Wasservolumen in dem Behälter ist) nur einen geringen, wenn überhaupt nachteiligen Effekt auf die Kolonien von autotrophen Bakterien in den biologischen Filterelementen·
Das vielleicht genaueste Merkmal der V/irksamkeit des Filters ist die Ammoniakkonzentration in dem Behälter und, weniger bedeutsam, die Nitritkonzentration. Die Konzentration an freiem Ammoniak fällt in der Regel praktisch auf den Wert 0, wenn die biologische Filtrierwirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen Spitzenwert erreicht (freies Ammoniak, ITH-, ist von dem Ammoniumkation zu unterscheiden, das sich in sauren Medien bilden kann, das jedoch in basischen Medien in der Regel nicht vorhanden ist). Beim "Einfahren" oder Konditionieren eines neuen Behälters, der mehr Lebewesen enthält, als in der Aquariumindustrie im allgemeinen zu empfehlen ist, können die Nitritgehalte 15 oder
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20 ppm übersteigen und sogar den Wert von 5^ oder GO ppm oder mehr (z.B. 4-0 ppm) erreichen, ohne daß eine offensüitliche Schädigung vieler Typen von Wasserlebewesen einschließlich der Meerwasser- oder Salzwasserfische auftritt; nach dem Konditionieren werden jedoch sowohl die Nitrit- als auch die Ammoniakgehalte gut kontrollierte Es wird angenommen, daß die Schädlichkeit aus den hohen Nitritkonzentrationen während des "Einfahrens" oder dgl. resultierte Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, daß die vollständige oder fast vollständige Eliminierung von freiem Ammoniak (NEU) wichtiger ist, als die Nitritgehalte unterhalb 15 ppm zu halten. Außerdem können auch in einem erf:\ndungsgenrißen System bei einer geeigneten Einfahrperiode (Einlaufperiode) (mit einer vorübergehend kleinen Fischpopulation) niedrige Nitritgehalte (unterhalb 0,1 ppm) vorgesehen sein»
Die vorliegende Erfindung eignet sich gut für die Verwendung in Meerwasseraquarien, die Meerwasser oder simuliertes Meerwasser enthalten» Die Eigenschaften von Meerwasser (pH-Wert von 7j5 bis 9j hohe Chloridionenkonzentration, hohe Natrium-, Calcium- und Magnesiumionenkonzentrationen, geringe Konzentration an gelöstem Sauerstoff und dgl.) können durch Zugabe einer geeigneten Menge von anorganischen Salzen und dgl. zu Leitungswasser oder destilliertem Wasser genau reproduziert werden (vgl» z.B. die US-Patentschrift 2 672 84-5) „ Daher wird hier das Wort "Wasser" (wie es in den Ausdrücken "Aquariumwasser", "vVasserstrom" und dglo verwendet wird) in einem Sinne verwendet, der sowohl typische wäßrige Medien für Wasserlebewesen als auch simuliertes Meerwasser umfaßt.
Als wesentliche Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens können die folgenden Stufen angesehen werden:
a) Das Aufbringen eines Mikroorganismenwachstumsmediums und die Züchtung einer Kolonie von lebenden stickstoffbildenden
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(nitrifizierenden) Mikroorganismen mindestens auf einer Filtrieroberfläche eines im wesentlichen integralen, festen, porösen ersten Filterelementes,
b) die Verwendung einer Vielzahl von integralen, festen, porösen zusätzlichen Filterelementen und
c) die Anordnung des ersten Filterelementes und der zusätzlichen Filterelemente in der Filtrierzone in einer in Reihe-Parallel-Strom-Beziehung zueinander, wodurch der gesamte im Kreislauf geführte Strom aus dem Behälter zuerst ein erstes dieser zusätzlichen Filterelemente passiert und das Filtrat daraus parallel durch das erste Filterelement und ein zweites der zusätzlichen Filterelemente strömt. Das heißt, bei richtiger Durchführung des erfindungs^emäßen Verfahrens kann ein "Nicht-Umgehungs"-System erhalten werden, in dem verunreinigtes Wasser nicht durch die Filtrierele- mente auslaufen oder an diesen vorbeifließen kann.
Bei der bevorzugten praktischen Durchführung dieses Verfahrens wird das erste der zusätzlichen Filterelemente zu dem Filtrierelement in einer Vorfiltrierzone. Das erste Filtrierelement (d.h. das Filterelement der Stufe (a)) wird dann zu dem biologisch aktiven Filtrierelement in einer Parallelstromzone, die außerdem das zweite der zusätzlichen Filterelemente enthält. Der gesamte im Kreislauf geführte Strom wird dadurch gezwungen, durch die Vorfiltrierzone zu fließen und das gesamte Vorfiltrat aus der Vorfiltrierzone wird gezwungen, durch die Parallelstromzone zu fließene In der Regel besteht keine Möglichkeit, diesen Strömungsverlauf zu umgehen oder daran vorbeizufließeno
Nachfolgend werden die Fig. 1 bis 3 der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Das in der Fig. 1 dargestellte vollständige Lebenserhaltungssystem 10 für Wasserlebewesen besteht aus einem Lebenserhaltungs-Wasserbehälter 25, der Wasser enthält (bei dem es sich um Frischwasser, Meerwasser, simu-
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liertes Meerwasser oder dgl. handeln kann) und aus einem FiltersystemUDer Behälter 25 ist durch eine Strömungskontrollplatte 29, wie in der US-Patentschrift 3 722 685 angegeben, vorzugsweise in eine obere Kammer und in eine untere Kammer 23 unterteilte Das Filtersystem 11 ist mit einer Einlaßeinrichtung 13, einer Auslaßeinrichtung 15 für das filtrierte Wasser, einem Luftstripper oder einer Belüftungsauslaßeinrichtung 17, einer Halterungseinrichtung 24 zum Befestigen einer Seitenwand des Behälters 25, einem Motorgehäuse 21 für den Motor, welcher das Pumpenelement 22 antreibt (Pig. 3) in Innern des FiItersystems und einer Zurückhalt ekappe 19 versehen, die auf einen Stab 19a (Fig. 2) aufschraubbar ist, wodurch der entfernbare Deckel 37 (Fig. 3) des Filterkanisters oder des Gehäuses auf dem Körper 31 des Filtergehäuses festgehalten wird. Die dabei erhaltene feste Verbindung zwischen dem Deckel 37 (einschließlich der oberen und unteren O-Ringdicndungen 37a), dem Filtergehäusekörper 31 und den in dem Gehäuse 31 enthaltenen Elementen des Filtersystems 11 unterstützt die Ausschaltung oder praktische Ausschaltung der Umgehung der Filtrieroberfläche der zylindrischen Filterelemente 61, 63 und 65 (Fig. 3)» Auf diese Weise ist die Filtrierung des in das Filtersystem 11 eintretenden Wassers so vollständig wie möglich.
Der Körper 31 des FiItergehäuses ist mit Einlaß- und Auslaßeinrichtungen versehen. Die Einlaßeinrichtung 13 steht mit der Leitung 14 in Verbindung, die Auslaßeinrichtung 15 steht mit der Leitung 16 in Verbindung und die Auslaßeinrichtung 17 steht mit einem Belüfter (Aerator) 18 vom Luftstripping-Typ in Verbindung. Wie in der US-Patentschrift 3 722 685 näher beschrieben, wird das verunreinigte Wasser durch die Leitung 14 von unterhalb der Strömungskontrollplatte 29 nach oben gesaugt und das filtrierte und gereinigte Wasser wird durch die Leitung 16 in die untere Kammer 23 unter der Strömungskontrollplatte/zurückgeführt .
Aus den Figo 2 und 3 ist zu ersehen, daß das Innere des Körpers
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31 des Filterkanisters oder Gehäuses ein kompliziertes System von Durchgängen und Umlenkblechen aufweist, die dazu dienen, das Wasser von dem Einlaß 13 durch eine das Vorfilterelement 61 enthaltende Vorfiltrierzone zu führen, aus der es durch den Durchgang 5^ in eine die Filterelemente 63 und 65 enthaltende Par alle lstromkammer überführt wird«, Das Filterelement 65 enthält ein biologisch aktives Filtermaterial (z.B. eine Kolonie von lebenden nitrifizierenden (Stickstoff bildenden) Organismen), das in der Regel in Form eines bakteriologisch kultivierten organischen Materials 66 vorliegt, das in den Zwischenräumen des Filterelementes 65 eingeschlossen ist. Bei dem Filterelement 63 handelt es sich vorzugsweise um ein verhältnismäßig sauberes oder frisches oder frisch gereinigtes Element, so daß es dem Flüssigkeitsstrom im Vergleich zu dem Filterelement 65 einen verhältnismäßig geringen Widerstand entgegensetzt. Die Porengröße oder die wirksame Porengröße beider Filterelemente 63 und 65 ist vorzugsweise viel geringer als die Forengröße des Vorfilterelementes 61 ο Die Poren des FiIterelementes 61 können 1,2 bis 100 mal so groß sein wie die Poren eines der Filterelemente 63 und 65· So kann beispielsweise das Filterelement 61 ein 100/u-, 200/U- oder sogar ein 4-00/U-Filter sein, während das Filterelement 63 vorzugsweise feiner als 100 Mikron ist und eine Feinheit von bis zu 5 Mikron haben kann»
Das Filtrat aus der die Filterelemente 63 und 65 aufweisenden Parallelstromzone fließt durch die Öffnungen 55 und 57 in den Durchgang 53» der durch die Leitung 79 zu den Einrichtungen 15 und 17 führte Daher ist das "Herz" der Vorfiltrierzone der hohle axiale Kern 71 des Vorfilterelements 61o Das "Herz" der Parallelstromzone besteht aus den beiden hohlen axialen Kernen 72 und 73.
Um den Wasserstrom von dem Einlaß 13 durch diese verschiedenen Zonen zu dem Auslaß I5 und 17 zu leiten, sind Wände, Ablenkelemente und dgl ο erforderlich, welche die Kammern und Durch-
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gänge begrenzen, von denen einige bereits erwähnt worden sindο Der durch diese Kammern und Durchgänge gelenkte und kontrollierte Wasserstrom ist durch Pfeile angegeben. Der abnehmbare Deckel 37 und der Boden 35 des Gehäuses für das Filtersystem 11 bestehen vorzugsweise aus einem inerten Kunststoffmaterial. Die Kanisterwände 31 und die inneren Umlenkwände und Umlenkelemente 41, 42, 43, 44, 45, 46 und 47 bestehen ebenfalls vorzugsweise aus einem inerten Kunststoff, so daß keine dieser Kammern, keiner dieser Durchgänge oder keines dieser Ablenkbleche, die mit dem Wasser in Kontakt kommen, einer Korrosion unterliegt und keine Metallionen in den Wasserstrom eingeführt werden können (dies ist insbesondere wichtig in Meerwasseraquarien, in denen das lebenserhaltende wäßrige Medium gegenüber Metallen hochkorrosiv sein kann).
V/ie weiter unten näher erläutert, kann die biologisch/chemische Filtration durch das System 11 durch Aktivkohle oder ähnliche Materialien unterstützt werden«,
Die Fig. 5 erläutert eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemdßen Filtriersystems 211. Bei dieser Ausführungsform steht der Einlaß 213 mit einer vertikalen Leitung 277 in Verbindung, die den Strom aus dem Einlaß 213 auf den Boden der durch die Y-förnige Innenwand 244 und das äußere Gehäuse 231 begrenzten TorfiItrierζone lenkt, die das VorfiIterelement 261 enthält. Die Y-förmige Innenwand 244 und das Gehäuse 231 begrenzen auch die Parallelstromzone, welche das Filterelement 263 mit dem niedrigen Strömungswiderstand und das biologische Filterelement 265 enthält, wobei eine Verlängerung 240 der Wand 244 eine Sperre zwischen dem Einlaß 213 und dem Filtratauslaß 215 bildete Wie in der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform wird der Wasserstrom durch ein Strömungskontrollelement (nicht dargestellt) am unteren Ende des Filterelementes 261 blockiert und dementsprechend muß der Wasserstrom das Filtriermaterial passieren, um den hohlen axialen Kern zu
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erreichen, aus dem es in die Parallelstromzone befördert wird. In der Parallelstronizone fließt das Vorfiltrat durch die äußeren Oberflächen der Filterelemente 263 und 265 in die hohlen axialen Kerne 273 und 275 und das Filtrat wird aus beiden Kernen 273 und 275 an dem unteren Ende der Parallelstromzone gesammelt. Das Filtrat gelangt dann durch die Leitung 279 in den Auslaß 215.
Die Fig. 4- erläutert ein modifiziertes Filterelement 160, das in einem Filtriersystem, wie z.B. dem System 211, verwendet werden kann, um die Verwendung einiger der eingebauten Strömungskontrollelemente überflüssig zu machen. Das hohle, langgestreckte, zylindrische, gewebte oder nicht-gewebte Faser- oder Gellulosefxlterkernelement 161 begrenzt einen hohlen axialen Kern 171 wie im Falle der vorher beschriebenen Filterelemente ο Eine konzentrisch angeordnete feste Kappe 142, die mit einem Ende 140 des Elementes 161 eine Einheit bildet, schließt den hohlen axialen Kern 171 an diesem Ende ab. Eine konzentrisch angeordnete, ringförmige feste Kappe 137» die mit dem anderen Ende I50 eine Einheit bildet, weist einen zentralen Hohlraum I5I auf, der mit dem hohlen axialen Kern I7I übereinstimmt. Ein ringförmiger Rand 152 wird durch eine ringförmige feste Kappe 137 aufgrund des größeren Durchmessers der Ka-Dpe als der Durchmesser des Endes I50 gebildet.
Während des Betriebs haben die Kappe 14-2 und die Kappe 137 eine ähnliche Funktion wie die entsprechenden Elemente der Fig. 3, d.h. das Element 4-2 und der Teil des Deckels 37? welcher das obere Ende des Vorfilterelementes 61 abschließt, welches den Strom des nicht-filtrierten Wassers durch das Vorfilterelement 61 und in den Durchgang 5I zu der Parallelstromzone lenkt.
Die Fig. 6 erläutert schematisch das Einlaß-zum-Auslaß-Strömungsdiagramm für ein System, wie z.B. ein Filtersystem 11 oder 211o Der Vorfiltratstrom aus der Vorfilterzone wird zwischen einem kultivierten "feinen" Filter und mindestens einem anderen
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"feinen" Filter mit einem verhältnismäßig geringen Flüssigkeitsstromwiderstand aufgeteilt. Parallel zu dem-kultivierten feinen Filter und dem feinen Filter mit dem niedrigen Flüssigkeitsstromwiderstand können ein oder mehrere zusätzliche "feine" Filter angeordnet sein (außerdem können ein oder mehrere Vorfilter in Reihe zu der Vorfilterzone angeordnet sein, in der Reeel ist dies jedoch nicht erforderlich). Das aus allen Elementen in die Parallels tr omzorie fließende FiIt rat wird vereinigt und in den Auslaß befördert.
Eine typische Art der Arbeitsweise des Filters/stems 11 wird nachfolgend beschrieben. Zuerst wird ein grobes Filterelement in die Vorfiltrierzone eingesetzt und zwei feine Filter werden in die Parallelstromzone eingesetzt. Der Deckel 37 wird ersetzt. Nachdem sich eine kultivierte Schicht (Kulturschicht) von grobem Material (Steinen) auf dem groben Filterelement angereichert hat, um es biologisch aktiv zu machen und seine wirksame Porengröße bis auf einen "feinen" V/ert (z.B. 5 bis 100 Mikron) zu verringern, wird dieses Element für einen der feinen Filter in die Parallelstromzone eingeführt und ein frisches Element 61 wird, wie in der Fig. 3 angegeben, in die Vorfiltrierzone eingeführt„ Der feine Filter, der ersetzt worden ist, kann weggeworfen oder wiederverwendet oder in einem anderen Filtersystem verwendet werden. Der kultivierte, früher grobe Filter ist nun ein "feines" Element 65 (Fig. 3)· Der Deckel 37 v/ird dann erneut ersetzt und die Festhp.ltekappe 19 v/ird fest aufgeschraubt, um eine strömungsdichte Abdichtung um die Filterelemente herum zu erzielen,, Das Filtersystem 11 wird dann "eingefahren" (run in) und entfaltet dann seine volle biolo^isch-macharische Filtrierwirkungo Durch Einführung von Aktivkohle oder ähnlichen Materialien in die hohlen axialen Kerne 71» 73 und 72 kann eine zusätzliche chemische Adsorptions-FiItrierwirkung hinzukommen. Die Aktivkohle scheint auf wirksame Weise gelöste organische Verbindungen und Kohlendioxid zu entfernen und unterstützt die Aufrechterhaltung eines stabilen pH-Wertes. Von Zeit zu Zeit kann das Element 61 ersetzt oder gereinigt werden, um zu verhindern, daß sich der
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Widerstand des Flüssigkeitsstroms in dem System erhöht durch Verstopfung der Poren des Elements 61; gewünschtenfalls kann eines der "feinen" Elemente 63 und 65 ersetzt werden, so lange jederzeit mindestens ein kultivierter feiner Filter (vorzugsweise mindestens zwei kultivierte Filterelemente unter dichten Populations- oder Meerwasseraquariumbedingungen) in der Parallelstromzone verbleibt.
Das bevorzugte Lebenserhaltungssystem 10 der. Erfindung für Wasserlebewesen (aquatic life support system) ist in der Fig. 1 dargestellt. Das Filtersystem 11, das mit der Strömung skont ro lip latte 29 in. dem Behälter 2> gekoppelt ist, macht es möglich, daß eine maximale Anzahl von Tieren im gesündesten Zustand über längste Zeiträume hinweg gehalten werden könneno Die Eigenschaften des Aquariums 10 sind insbesondere hervorragend in bezug auf die bekannten Meerwasseraquariumsysteme ο
Gewünschtenfalls kann ein erfindungsgemäßes kultiviertes Filterelement für die spätere "Verwendung in einem Filtriersystem, wie ZoB. dem System 11 oder 211, aufbewahrt oder transportiert werden«. Die lebenden Organismen in der Kultur (z.Bo Algen oder Kolonien von nitrifizierenden Bakterien) können auf irgendeine geeignete Weise vor dem Transport oder vor der Lagerung konserviert, lyophilisiert oder dgl. werden. Alternativ kann ein Filterelement direkt mit einem üblichen Nährmedium behandelt oder imprägniert werden, indem man das erforderliche organische Material 66 oder 266 zuführt, um eine lebensfähige Kolonie der nitrifizierenden Bakterien aufrechtzuerhalten. Eine geeignete Methode zur Konservierung der Kultur in einem latenten Zustand, der innerhalb von 2 bis 3 Tagen nieder aktiviert werden kann, besteht darin, ein kultiviertes Filterelement in einem wäßrigen Medium mit einer für aerobe Bakterien ausreichenden Sauerstoff- oder Luftzufuhr zu halten; so kann beispielsweise ein kultiviertes Filterelement in einem Kunststoffbeutel mit dem wäßrigen
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Medium und der Sauerstoffquelle für eine begrenzte Zeit (z.B. für den schnellen Versand an den Verbraucher) eingesiegelt werden oder das kultivierte Filterelement kann vorzugsweise nahezu unbegrenzt aufbewahrt werden, indem man es in einem arbeitenden Aquariumb ehält er schwimmen läßt.
Wie oben angegeben, sind hohe Strömungsgeschwindigkeiten erfindungsgemäß vorteilhaft und beeinträchtigen nicht notwendigerweise die Fische in einem in geeigneter Weise aufgebauten und angeordneten Aquariumssystem (vgl. z.B. die Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung). Zur Erläuterung der Größenordnung der angewendeten Strömungsgeschwindigkeiten und Drucke sei bemerkt, daß ein 114- 1 (30 gallon^-Aquariumbehälter unter bevorzugten Bedingungen mit einer Strömungsgeschwindigkeit von mehr als 379 1 (100 gallons) pro Stunde, vorzugsweise von mehr als 757 1 (200 gallons) pro Stunde,beschickt würde. Der dafür erforderliche Instrumentendruck beträgt mehr als 1,07 kg/cm (1,0 psig) , vorzugsweise 1,14- bis 1,4-9 kg/cm (2 bis 7 psig), je nach Größe des Flüssigkeitsstromwiderstandes in dem System.
Patentansprüche:
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zur Verhinderung der Anreicherung von übersieen Ammoniakmengen in dem Wasser eines Aquariumbehälters für Wasserlebewesen, bei dem das Wasser in dem Behälter in einem im Kreislauf geführten Strom aus dem Behälter in eine Filtrierzone und aus der Filtrierzone wieder in den Behälter im Kreislauf zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man
    a) ein Mikroorganismenwachstumsmedium mindestens auf eine Filtrieroberfläche eines im wesentlichen integralen, festen, porösen ersten Filterelementes aufbringt und eine Kolonie von lebenden, nitrifizierenden (Stickstoff bildenden) Mikroorganismen erzeugt,
    b) eine Vielzahl von integralen, festen, porösen zusätzlichen Filterelementen vorsieht und
    c) das erste Filterelement und die zusätzlichen Filterelemente in der Filtrierzone in einer in Reihe-farallel-Strom-Beziehung zueinander anordnet, wodurch der gesamte, im Kreislauf geführte Strom aus dem Behälter zuerst durch eines der zusätzlichen Filterelemente geführt wird und das Filtrat daraus parallel d^zu durch das erste Filterelement und ein zweites der zusätzlichen Filterelemente geführt wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Filtrierzone in eine Vorfiltrierzone, durch welche der gesamte im Kreislauf geführte Strom aus dem Behälter zuerst nach Erreichen der Filtrierzone geführt wird, und in eine Parallelstromzone unterteilt, durch welche das Filtrat aus der ersten Vorfiltrierzone geführt wird»
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    5. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stufe (a) in der Weise durchführt, daß man das erste Filterelement so lange in der Vorfiltrierzone anordnet, bis sich die nitrifizierenden Mikroorganismen und das in dem im Kreislauf geführten Strom aus dem Behälter enthaltene teilchenförmige Material mindestens auf einer Filtrieroberfläche des ersten Filterelementes abgelagert haben und eine lebende Kolonie von nitrifizierenden Mikroorganismen in dem abgelagerten teilchenförmigen Material entstanden ist.
    4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis J, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe (c) in der Weise durchgeführt wird, daß man das erste Filterelement in die Parallelstrorazone versetzt, nachdem die lebende Kolonie entstanden ist, und dann eines dieser zusätzlichen Filterelemente in der Vorfiltrierzone anordnete
    5ο Filtriervorrichtung zum Filtrieren des V/assers in einem Behältersystem für Wasserlebewesen, gekennzeichnet durch
    a) oinen Einlaß für das Einströmen von Wasser in die Vorrichtung, der mit dem Innern der Vorrichtung in Verbindung steht, und einen Auslaß für die Rückführung des filtrierten Wassers in das Behältersystem für Wasserlebewesen, der mit dem Innern der Vorrichtung in Verbindung steht;
    b) ein Vorfiltriergehäuse, das eine Vorfiltrierkammer begrenzt, die mit dem Einlaß in Verbindung steht;
    c) mindestens ein entfernbares, festes, integrales, poröses Vorfiltrier-Filterkernelement mit einer Filtrieroberflache und einer stromabwärts von der Filtrieroberfläche ein Vorfiltrat abgebenden Oberfläche; -
    d) ein Parallelstromgehäuse, welches eine Parallelstromkannier begrenzt;
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    e) eine Vorfiltrat-Fördereinrichtung, die mit der Vorfiltrierkamraer und der Parallelstromkammer in Verbindung steht, mit deren Hilfe das von der das Vorfiltrat abgebenden Oberfläche abgegebene Vorfiltrat in die Parallelstromkammer befördert wird; und
    f) eine Vielzahl von entfernbaren, festen, integralen, porösen zusätzlichen Filterkernelementen, die stromaufwärts von dem Auslaß in der Parallelstromkammer angeordnet sind, für das weitere Filtrieren des VorfiItrats.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der"zusätzlichen Filterkerneleiaente mindestens auf seiner Oberfläche eine Kolonie von nitrifizierenden (Stickstoff bildenden) Mikroorganismen aufweist.
    7. System zum Heinigen des Wassers in einem Aquariumbehälter, enthaltend einen Behälter, eine perforierte Strömungskontrollplatte, die oberhalb des Bodens des Behälters angeordnet ist und eine erste Kammer innerhalb des Behälters oberhalb der Platte sowie eine zweite Kammer innerhalb des Behälters unterhalb der Platte begrenzt, einen Kammereinlaß, mit dessen Hilfe das Wasser durch die zweite Kammer geführt wird und der im allgemeinen parallel zum Boden des Behälters angeordnet ist, einen Kamin er aus laß in einem bestimmten Abstand von dem Kammereinlaß für die Aufnahme des durch den Kammereinlaß eingeführten Wassers, einen Filterbehälter nit einem außerhalb des Behälters angeordneten Einlaß und Auslaß, wobei der Einlaß in den Filterbehälter mit dem Kammerauslaß und der Auslaß aus dem Filterbehälter mit dem Kammereinlaß jeweils in Flüssigkeitsverbindung steht, und eine Pumpe, die mit dem Filterbehälter in Flüssigkeitsverbindung steht, um das-Wasser aus dem Kammerauslaß durch den Filterbehälter im Kreislauf zu führen, gekennzeichnet durch ein biologisch aktives Filtrierelement in dem Filterbehälter, das parallel zu mindestens einem zweiten Filtrierelement mit einem geringeren Widerstand für den Flüssig-
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    keitsstrom als das biologisch aktive Filtrierelement angeordnet ist, und mindestens ein VorfiItrierelement, das in Reihe zu dem Parallelstrom angeordnet ist, das sich stromaufwärts von dem biologisch aktiven Filtrierelement und dem zweiten Filtrierelement befindet.
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DE19752522325 1974-05-20 1975-05-20 Verfahren und vorrichtung zur verhinderung der anreicherung von uebermaessigen ammoniakmengen in dem wasser eines aquariumbehaelters fuer wasserlebewesen Withdrawn DE2522325A1 (de)

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