DE4002694C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Begasen von Was
ser in Aquakulturanlagen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1
sowie eine Vorrichtung zur Durch
führung des Verfahrens.
Störungen im Gashaushalt des Halterungswassers von Aqua
kulturen, insbesondere von Intensiv-Fischzuchtanlagen,
können zu Schädigungen, zu hohen Verlusten oder zu plötz
lichen Totalausfällen führen. Die Symptome derartiger Stö
rungen sind in der Fischzucht als sogenannte Gasblasen
krankheit bekannt, die bei Verwendung von gasübersättigtem
Quellwasser, bei zu hohen Sauerstoffgehalten und in freien
Gewässern beobachtet werden kann. Mit der zunehmenden In
tensivierung und Technisierung der Fischzucht treten ver
mehrt Krankheiten und Ausfälle auf, deren Symptome z. B.
Hämorrhagien, Exophthalmus und Schuppenverluste zwar auf
Infektionskrankheiten hinweisen, deren tatsächliche Ursa
che aber in Gasproblemen besteht. Häufig ist Stickstoff
für eine Gasübersättigung hauptverantwortlich.
Voraussetzung für die Entstehung der Gasblasenkrankheit
ist ein Zustand des Wassers, in dem der Partialdruck der
einzelnen im Wasser gelösten Gase größer ist als der ent
sprechende Druck über dem Wasser. Die Gasblasenkrankheit
kann demzufolge nicht nur dann auftreten, wenn das Blut
und das Gewebe der Organismen gegenüber dem umgebenden
Wasser mit gelöstem Gas übersättigt ist, z. B. durch
Druckabfall oder ähnliche Vorgänge, sondern auch dann,
wenn der Organismus sich lange genug in einem Wasserkörper
mit Gasübersättigung befindet.
Bei einem aus der WO 87/07 475 bekannten Fischzuchtverfah
ren wird Luft fein verteilt über mit Öffnungen versehene
Schläuche, die am Boden eines als Langbecken ausgebildeten
Fischbeckens angeordnet sind, in das im Fischbecken be
findliche Wasser eingeblasen. Die je nach Tiefe des Fisch
beckens in ca. zwei Meter Wassertiefe eingeblasene Luft
führt im Wasser zu einer Stickstoffübersättigung von ca.
10%, da die einzelnen Luftblasen im Mittel im Wasser bei
einem Überdruck von 110% verglichen mit natürlicher Luft
sind und da alle Luftbestandteile sich entsprechend dem
Partialdruck in den Blasen im Wasser lösen.
Wie neue Untersuchungen ergeben haben, entsteht bei diesem
Verfahren im Wasser eine von der Einblastiefe der Luft und
von der Luftmenge abhängende Übersättigung von Stickstoff.
Da zugleich im Wasser ein Defizit an Sauerstoff herrscht
und da die Fische außerdem im Mittel in einer Wassertiefe
sind, durch die die Stickstoffübersättigung hydrostatisch
kompensiert wird, kommt es im allgemeinen nicht zur Gas
blasenkrankheit.
Wird jedoch qualitativ unzureichendes Futter geboten oder
ein hoher Fischbesatz angestrebt, so treten überproportio
nal hohe Verluste an Fischen auf. Als Hauptursache hier
für wurde die Gasblasenkrankheit ausgemacht, denn die
schlecht gefütterten oder bei hohem Besatz gehaltenen Fi
sche neigen dazu, sich in der Nähe der Wasseroberfläche
aufzuhalten, so daß die hydrostatische Kompensation der
Gasübersättigung fortfällt.
Ein Einblasen von Luft flach unterhalb der Wasseroberflä
che bringt keine zufriedenstellende Verbesserung, da hier
bei zu wenig Sauerstoff für die im Wasser befindlichen
Aquakulturen aufgelöst wird und infolge der großen erfor
derlichen Luftmengen erhebliche Turbulenzen im Wasser auf
treten.
Auch eine Belüftung des Wassers über offene Gerinne,
Riesel-Kaskaden oder Versprühen des Wassers gegen eine
flache Wand, Propeller-Oberflächenbelüftung oder in Belüf
tungstürmen mit waagerecht eingebauten Siebplatten führt
zu keiner zufriedenstellenden Verbesserung, da immer eine
Restübersättigung von Stickstoff verbleibt, besonders in
hochbelasteten Anlagen, bei denen durch biologisch-chemi
sche Reaktionen im Wasser Stickstoff gebildet wird. Die
tatsächliche Existenz dieser Reaktionen und ihre möglichen
Folgen sind bisher praktisch nicht bekannt gewesen.
Ein weiterer die Problematik verschärfender Effekt besteht
darin, daß schon bei geringer Gasübersättigung im Wasser
die Fische Schleim absondern, wodurch wiederum ein vermin
derter Gasaustausch ensteht mit der Gefahr weiterer Gas
übersättigung durch biologisch-chemisch, vornehmlich durch
Denitrifikation gebildeten Stickstoff. Die Folge davon ist
ein weiter erhöhter Energiebedarf für die Sauerstoffver
sorgung, ein erhöhter Futterbedarf für latent geschädigte
Fische und ein Absterben von Protozoen, die für das biolo
gische Gleichgewicht im Wasser von erheblicher Bedeutung
sind.
Bei einem aus der DE-OS 26 38 489 bekannten Verfahren zur
Aufzucht von Wassertieren wird Sauerstoff oder mit Sauer
stoff angereicherte Luft in ein Becken eingeblasen und das
nicht gelöste Gas in einem Gasraum einer in das Wasser des
Fischzuchtbehälters eintauchenden Haube aufgefangen. Zur
Ausnutzung des Sauerstoffgehaltes dieses unter der Haube
gesammelten Restgasstromes wird das nicht gelöste Restgas
über ein Drosselventil und ein Gasverteilungssystem und
einen Verdichter einer weiteren Haube unterhalb und/oder
oberhalb des Wasserspiegels eingespeist. Hierbei erfolgt
zwar eine weitestgehende Ausnutzung des mit hohem techni
schem Aufwand herzustellenden reinen Sauerstoffs, nicht
aber eine Beseitigung des Problems einer Gasübersättigung
des Wassers im Fischzuchtbecken, da sich hier z. B. gebil
detes Kohlendioxid anreichert und mitenthaltene Gase voll
ständig aufgelöst werden, so daß das Wasser gegenüber dem
Gas (Luft), das sich über dem Wasser befindet, in bezug
auf eine Reihe von Gasen (Stickstoff, Edelgase, Kohlendio
xid und andere) und auch in bezug auf Sauerstoff übersät
tigt sein kann.
Aus der DE-OS 26 02 181 ist ein Fischaufzuchtverfahren be
kannt, bei dem an der tiefsten Stelle eines V-förmigen
Beckens eine Begasungseinrichtung angeordnet ist, die über
einen Kompressor und ein Druckregelventil mit einem Sauer
stoffbehälter sowie über ein Entlüftungsventil mit einer
in das Wasser des Beckens eintauchenden Gasauffängerhaube
verbunden ist. Mittels der Gasauffängerhaube wird im Was
ser nicht gelöstes Gas aufgefangen und über den Kompressor
und das Luftverteilersystem erneut in das Wasser eingebla
sen. Auch bei diesem Fischaufzuchtverfahren treten die vor
stehend beschriebenen Probleme auf.
Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens besteht
darin, daß im V-förmigen Becken gehaltene Fische freien
Zugang zum Wasserbereich unterhalb der Gasauffängerhaube
haben und dort anderen physikalischen Verhältnissen unter
liegen als im übrigen Bereich des Beckens, der zur Atmosphä
re hin offen ist, so daß unterhalb der Haube andere Gaspar
tialdrücke herrschen, wodurch eine gefährliche Gasübersätti
gung resultiert.
Schließlich führt das wiederholte Einblasen des mittels der
Gasauffängerhaube aufgefangenen, nicht gelösten Gases zu
einer Kohlendioxidanreicherung im Wasser des V-förmigen
Beckens und damit zu einer Verringerung des Sauerstoffgehal
tes, der nur durch die Zufuhr von Sauerstoff aus dem Sauer
stoffbehälter ausgeglichen werden kann.
Ferner schlägt die DE-PS 2 00 170 eine Vorrichtung zur
Regenerierung von Fischwasser vor, bei der in das aus dem
Halterungsbecken abgezogene Wasser in einem skrubberähnli
chen Generator zunächst ein starker Luftstrom eingetragen
wird, um das im Kreislaufwasser enthaltene CO₂ abzuführen.
Anschließend wird zur Sauerstoffbehandlung des Kreislaufwas
sers Sauerstoff oder ein sauerstoffreiches Gasgemisch
eingetragen, wobei man zur Regelung des Sauerstoffersatzes
mit einem geringen (Sauerstoff)-Überschuß arbeitet.
Bekannt ist weiterhin ein Verfahren zur Behandlung von
Prozeßwasser von Aquakulturanlagen durch Nitrifikation und
Sauerstoffanreicherung - DE-OS 37 42 642. Gegenstand dieser
Lösung ist die simultane Nitrifikation und Sauerstoffanrei
cherung des Prozeßwassers in einem Reaktor. Dabei wird der
Reaktor von Kreislaufwasser; einem Gemisch aus Kreislauf
und Frischwasser oder nur von Frischwasser durchströmt.
Gemäß weiteren Merkmalen der Lösung nach DE-OS 37 42 642
wird durch Abzug eines Teilgasstromes aus dem Membransy
stem, über das der Sauerstoff blasenfrei eingetragen wird,
überschüssiger Stickstoff oder Kohlendioxid aus der Wasser
phase entfernt, wobei die Sauerstoffkonzentration im Zuführ
wasser zum Reaktor immer oder nur zeitweise über 0,8 mg
O₂/l liegt.
In beiden Veröffentlichungen werden ökonomisch günstige
Varianten zur Aufbereitung des Halterungswassers vorgeschla
gen, jedoch werden, wie bereits vorstehend beschrieben, die
aus der Sauerstoff- und Stickstoff-Übersättigung resultie
renden Gefahren für das Enstehen der Gasblasenkrankheit
nicht erkannt und auch nicht gelöst. Weder in der DE-PS 2 00 170
noch in der DE-OS 37 42 642 ist angegeben, wie der
Stickstoff- und der Sauerstoff-Gehalt im Fischbecken gere
gelt und auf welche Art und Weise welche Mengen an Sauer
stoff, Stickstoff und Luft eingetragen werden müssen, um
auftretende Gasüberschüsse zu vermeiden und CO₂ sicher
auszutragen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren
zum Begasen von Wasser in Aquakulturanlagen anzugeben, bei
dem der Anteil im Wasser gelöster Gase einen vorgegebenen
Maximalwert nicht überschreitet, zusätzlich zugeführter
Sauerstoff im wesentlichen verlustfrei vollständig genutzt
wird und durch das Einblasen von Luft, Sauerstoff oder mit
Sauerstoff angereichter Luft eingetragenes Kohlendioxid
sowie eingetragener und/oder durch Denitrifikation im
Wasser gebildeter Stickstoff auf ein vorgebbares Maß redu
ziert werden.
Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des
Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Lösung stellt sicher, daß der Anteil
im Wasser gelöster Gase einen vorgegebenen Höchstwert
nicht überschreitet und daß gleichzeitig der Gehalt an ge
lösten Gasen im Becken selbst reguliert werden kann, wobei
der Verbrauch an technischem Sauerstoff auf ein Mindestmaß
beschränkt wird.
Andererseits werden gebildetes Kohlendioxid und eingetra
gener und/oder durch Denitrifikation im Wasser selbst ge
bildeter Stickstoff durch das erfindungsgemäße Verfahren
entfernt und ein vorgegebenes Höchstmaß an diesen Gasen
eingehalten, das nicht zur Gasblasenkrankheit von Aquakul
turen führt.
Da sich gezeigt hat, daß mit dem oben erwähnten Verfahren
entsprechend der WO 87/07 475, bei dem das Wasser des
Fischteiles der Aquakulturanlage stündlich viele Male
durch den biologischen Reinigungsteil der Anlage gepumpt
wird, gegenüber anderen Verfahren, bei denen das Wasser im
sogenannten By-Pass-Verfahren nur wenige Male pro Stunde
behandelt wird, große Vorteile aufweist, schließt das er
findungsgemäße Verfahren die Möglichkeit eines hohen Was
serwechsels zwischen den Anlagenteilen mit ein.
Die erfindungsgemäße Lösung mit der Verwendung zweier un
terschiedlicher Gasgemische berücksichtigt, daß einerseits
eine hohe Sauerstoffmenge zur Intensivzucht von
Aquakulturen zur Verfügung gestellt wird und andererseits
eine schädliche Gasübersättigung sowohl in der Gesamtmenge
der im Wasser gelösten Gase als auch im Hinblick auf den
prozentualen Anteil einzelner Gasbestandteile vermieden
wird.
Dabei wird zusätzlich zur eingeblasenen Luft ein zweites
mit Sauerstoff angereichertes Gas so eingeblasen, daß da
mit Stickstoff, der durch die eingeblasene Luft eingetra
gen wird und/oder durch Denitrifikation im Wasser selbst
gebildet wird, durch dieses mit Sauerstoff angereicherte
Gas entfernt wird. Das wiederum setzt voraus, daß das mit
Sauerstoff angereicherte Gas je Meter Einblastiefe in das
Becken mindestens 5% weniger Stickstoff enthält als Luft,
da sich gezeigt hat, daß bei der Belüftung mit Luft je Me
ter Einblastiefe eine Stickstoffübersättigung von 5% auf
tritt.
Für die notwendige CO2-Entgasung soll das Wasser gleich
zeitig mit Luft begast bzw. mit Luft in innige Berührung
gebracht werden. Die daraus zwangsläufig eintretende Auf
lösung von Stickstoff aus der Luft wird dadurch kompen
siert, daß das parallel eingeblasene, mit Sauerstoff ange
reicherte Gas regelbar weiter mit Stickstoff untersättigt
wird, so daß mit diesem Gasgemisch ständig mindestens so
viel Stickstoff ausgetragen wird, wie mit der eingeblase
nen Luft eingetragen wird.
Eine vorteilhafte, auf die Einsparung von Sauerstoff ge
richtete Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Gas
gemisch an verschiedenen Stellen in das Wasser eingeblasen
werden und daß das aus dem Wasser austretende zweite Gas
gemisch aufgefangen, seine Zusammensetzung gemessen, in
Abhängigkeit vom Stickstoffgehalt Sauerstoff hinzugegeben
und der Großteil des Gases erneut in das Wasser eingebla
sen wird.
Das Einblasen der Gasgemische an unterschiedlichen Stellen
im Becken führt zum einen zur notwendigen Regulierung des
Gesamt-Gashaushaltes im Wasser des Beckens und zum anderen
zur optimalen Nutzung des zugesetzten Sauerstoffs, da das
sauerstoffangereicherte Gas unterhalb der Haube aufgefan
gen und nach Verdichtung erneut eingeblasen werden kann,
so daß eine optimale Nutzung des Sauerstoffs ohne Verluste
erzielt wird. Dabei braucht man nur einen kleinen Teil
des aufgefangenen Gases abzuziehen, um damit die erforder
liche Menge an Stickstoff, der aus dem Wasser ausgetragen
wird, abzuführen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ver
fahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß beide Gasgemische
in das im Becken befindliche Wasser eingeblasen werden,
daß das zweite Gasgemisch in einen abgetrennten Teil des
Beckens eingeblasen und im Bereich der Wasseroberfläche
durch eine in das Wasser eintauchende Haube aufgefangen
wird und daß die Aquakulturen in dem Teil des Beckens ge
halten werden, in den das erste Gasgemisch eingeblasen
wird.
Dadurch wird sichergestellt, daß die Aquakulturen nicht in
einen Gasübersättigungsbereich des Beckens gelangen kön
nen, daß aber gleichwohl eine intensive und vollständige
Regulierung des Gashaushaltes in dem Teil des Beckens
sichergestellt wird, in dem sich die Aquakulturen befin
den. Durch das Einblasen von Luft wird das Wasser im Aqua
kulturteil gut durchmischt, so daß auch sauerstoff-über
sättigtes Wasser aus dem mit Sauerstoff angereicherten Gas
arbeitenden Anlagenteil gefahrlos für die Tiere einge
mischt wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsge
mäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Becken
Wasser entzogen und in einer Aufbereitungsanlage mit dem
ersten und zweiten Gasgemisch aufbereitet wird, wobei zu
mindest ein Teil der Aufbereitungsanlage mittels einer in
das Wasser eintauchenden Haube gegenüber der Atmosphäre
abgedichtet ist und das aufgefangene Gasgemisch in bezug
auf seinen Sauerstoff- und Stickstoffgehalt geregelt in
das in der Aufbereitungsanlage befindliche Wasser zurück
geleitet wird und letzteres in das Becken zurückgeführt
wird.
Bei dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird
im sogenannten "By-Pass-Verfahren" das im Becken befindli
che Wasser so aufbereitet, daß ein optimaler Gehalt an ge
lösten Gasen im Wasser gegeben ist und gleichzeitig der
hinzuzugebende Sauerstoff auf ein Mindestmaß beschränkt
werden kann.
Eine vorteilhafte Weiterbildung dieses alternativen Ver
fahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß das dem Becken
entzogene Wasser in einem ersten, zur Atmosphäre hin offe
nen Aufbereitungsbehälter mit dem ersten Gasgemisch und
anschließend in einem zweiten, zur Atmosphäre geschlosse
nen Aufbereitungsbehälter mit dem zweiten Gasgemisch be
handelt wird.
Durch die getrennte Behandlung des dem Becken entzogenen
Wassers zuerst mit Luft und dann in einer getrennten Auf
bereitungsstufe mit sauerstoffangereicherter Luft oder mit
Sauerstoff unter praktisch natürlichem Druck und durch den
Teilabzug des regelbaren Haubengases, wird zum einen eine
hohe Effizienz bei der Umwälzung und Aufbereitung des Was
sers erzielt und zum anderen die Voraussetzung dafür ge
schaffen, daß sowohl die erste als auch die zweite Aufbe
reitungsstufe als Mammutpumpen benutzt werden können, wo
durch bei kleinerem Energieaufwand mehr Wasser durch das
Becken gepumpt werden kann.
Vorteilhafte Vorrichtungen zur Durchführung der erfin
dungsgemäßen Verfahren sowie Ausgestaltungen und Weiter
bildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ge
kennzeichnet.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in der Zeich
nung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung
zum Begasen von Wasser in Aquakulturanlagen;
Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Becken mit zentralem
Schacht zum Eintragen eines zweiten Gasgemisches;
Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Becken mit an den
Beckenrändern angeordneten Schächten zum Eintra
gen eines zweiten Gasgemisches und
Fig. 4 eine Vorrichtung zum Begasen von Wasser in Aqua
kulturanlagen mit getrennten Aufbereitungsbecken.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zum Begasen von
Wasser in einer Aquakulturanlage zeigt im Querschnitt ein
mit Wasser gefülltes Becken 10, dessen Beckenboden mit Be
gasungseinrichtungen 12, 13, 14 versehen ist. Die Bega
sungseinrichtungen 12, 13, 14 können in jeder beliebigen
Form so ausgebildet sein, daß das Gas möglichst fein ver
teilt in das Wasser eingetragen wird. Vorzugsweise beste
hen die Begasungseinrichtungen 12, 13, 14 aus in Becken
längsrichtung verlegten Schläuchen mit Perforationen,
durch die das Gas aus den Schläuchen und in das Beckenwas
ser eintreten kann.
Es sind jedoch auch andere Begasungseinrichtungen, wie
beispielsweise Ejektoren, Injektoren und sogenannte Ober
flächenbelüfter verwendbar.
Die Begasungseinrichtungen sind in eine erste Begasungs
einrichtung 12, 14 und eine zweite Begasungseinrichtung 13
unterteilt, die an unterschiedlichen Stellen des Beckens
10 verschiedene Gasgemische 1, 2 eintragen. Dabei ist die
zweite Begasungseinrichtung 13 etwa mittig im Becken 10
und über die Länge des Beckens 10 verlaufend angeordnet.
Ein oberhalb der zweiten Begasungseinrichtung 13 verlau
fender Schacht 20 wird durch zwei im wesentlichen senk
recht verlaufende Wände 201, 202 gebildet, die an ihren
oberen, noch im Wasser des Beckens 10 befindlichen Enden
zur Schachtmitte abgewinkelt sind und somit zwei gleichar
tige Leiteinrichtungen 22, 23 ausbilden.
Oberhalb des Schachtes 20 ist eine Haube 21 angeordnet,
deren unterer Rand in das im Becken 10 befindliche Wasser
eintaucht und einen vorbestimmten Abstand gegenüber den
oberen Rändern der Wände 201, 202 einhält, so daß zwischen
der Unterkante der Haube 21 und den Oberkanten der Ränder
201, 202 Öffnungen ausgebildet werden, durch die das mit
dem zweiten Gasgemisch 2 behandelte Wasser in den Teil des
Beckens 10 eintreten kann, in dem sich die Aquakulturen
befinden.
Der zu beiden Seiten des Schachtes 20 verbleibende Teil
des Beckens 10 ist zur Atmosphäre hin offen und jeweils am
Beckenboden mit der ersten Begasungseinrichtung 12, 14
versehen. Oberhalb der ersten Begasungseinrichtungen 12,
14 sind waagerechte Siebe 72, 73 angeordnet, die zum einen
mit den senkrechten Beckenwänden und zum anderen mit den
senkrechten Wänden 201, 202 des Schachtes 20 abschließen.
Weitere Siebe 70, 71 sind zwischen der Unterkante der Hau
be 21 und der Oberkante des senkrechten Randes 201, 202
angeordnet, so daß in dem zur Atmosphäre offenen Teil des
Beckens befindliche Aquakulturen, insbesondere Fische oder
Krustentiere sich in diesem Teil des Beckens 10 aufhalten,
nicht aber in den Schacht 20 gelangen können.
Das von der ersten Begasungseinrichtung 12, 14 abgegebene
erste Gasgemisch 1 besteht aus Luft oder Luft mit einem
solchen Anteil an mit Sauerstoff angereichertem Gas, daß
das aus dem Wasser austretende erste Gasgemisch weniger
als 25% Sauerstoff enthält.
Das von der zweiten Begasungseinrichtung 13 abgebene Gas
gemisch 2 besteht aus einem mindestens Sauerstoff und
Stickstoff enthaltenden Gasgemisch, dessen Sauerstoffan
teil mit der Eintragtiefe zu- und dessen Stickstoffanteil
mit der Eintragtiefe in das Wasser des Beckens 10 abnimmt.
Zusätzlich können im Schacht 20 Füllkörperpackungen (90)
angeordnet werden, wie sie bspw. aus der WO 87/07 475 be
kannt sind, so daß eine gute Vermischung des zweiten Gas
gemischs mit dem im Schacht 20 befindlichen Wasser sicher
gestellt wird.
Die Haube 21 ist über eine Gasleitung 30 mit einem Ver
dichter 51 verbunden, der das sich unter der Haube 21 sam
melnde Gas 3 ansaugt und wieder komprimiert. Das kompri
mierte Gas 3 wird größtenteils über eine Rohrleitung 31,
eine Regeleinrichtung 41 und eine Rohrleitung 33 zu einer
Rohrleitung 34, die mit Gaseintragungsvorrichtungen 13
verbunden ist, geführt. Ebenfalls an die Rohrleitung 34
angeschlossen ist eine Rohrleitung 35, die über eine Re
geleinrichtung 42 und eine Rohrleitung 36 an einen Sauer
stofftank oder Sauerstofferzeuger 9 angeschlossen ist. Die
Rohrleitung 36 kann alternativ auch direkt mit einer Be
lüftungsvorrichtung 13 verbunden werden.
Der Ausgang des Verdichters 51 ist über eine Gasleitung 32
mit einem Stellventil 43 verbunden, das an eine Gasleitung
37 angeschlossen ist, die einerseits mit dem Ausgang eines
zweiten Verdichters 52 und andererseits über zwei Gaslei
tungen 38, 39 mit zwei Stellventilen 44, 45 verbunden ist,
die über Zuleitungen mit den ersten Begasungseinrichtungen
12, 14 verbunden sind.
Der zweite Verdichter 52 verdichtet über eine Leitung 37*
angesaugte Luft 5, wobei die Fördermenge des zweiten Ver
dichters 52 so eingestellt wird, daß nach der Druckreduk
tion durch die Stellventile 44, 45 ein feinblasiger Ein
trag von Luft bzw. einem Luft/Gasgemisch in den zur Atmo
sphäre hin offenen Teil des Beckens 10 erfolgt und daß die
Konzentration an gelöstem Kohlendioxid im Wasser einen
vorgegebenen Maximalwert nicht erreicht.
Ein mit einer Gasmeßeinrichtung 60 verbundener Gassensor
61 sowie Temperatur-, Feuchte-, Druckmeßeinrichtungen und
gegebenenfalls weitere Sensoren sind in der Haube 21 und/
oder in der Gasleitung 30 angeordnet und erfassen die mo
mentane Qualität und Quantität des aus der Haube 21 abge
zogenen Gasgemisches. Eine Steuer- und Regeleinrichtung 7
ist eingangsseitig sowohl mit der Gasmeßeinrichtung 60 als
auch mit einer Bedienungs- und Anzeigeeinrichtung 8 ver
bunden, über die die verschiedenen Anlagenparameter des
Gasdurchsatzes, der Gaszusammensetzung und dergleichen
einstellbar sind bzw. Soll- und Istwerte sowie unter
schiedliche Anlagenzustände und grafische Darstellungen
angezeigt werden.
Ausgangsseitig ist die Steuer- und Regeleinrichtung 7 mit
dem Sauerstofftank 9 und den beiden Regelventilen 41, 42
sowie wahlweise mit dem dritten Regelventil 43 und mit dem
ersten und zweiten Verdichter 51, 52 verbunden. Eine zu
sätzliche Verbindung der Steuer- und Regeleinrichtung 7
kann mit den Stellventilen 44, 45 vorgesehen werden, so
daß individuell auch der Gasdurchsatz der ersten Bega
sungseinrichtung 12, 14 eingestellt werden kann.
Im Betrieb der Vorrichtung zur Begasung von Wasser in
Aquakulturanlagen gemäß Fig. 1 wird der Gehalt an gelö
sten Gasen im Becken 10 selbständig reguliert und dabei
sichergestellt, daß der über den Sauerstofftank 9 zuge
führte technische Sauerstoff oder Rein-Sauerstoff prak
tisch vollständig genutzt wird und nicht in die freie At
mosphäre entweichen kann. Durch die Erfassung des aus der
Haube 21 abgezogenen Gases 3 mittels der Gasmeßeinrichtung
60 in Verbindung mit der Steuer- und Regeleinrichtung 7
wird durch Zumischen von Sauerstoff 4 vor dem erneuten
Eintragen oder durch direkten Eintrag von Sauerstoff über
die zweite Begasungseinrichtung 13 ein solches zweites
Gasgemisch 2 eingetragen, daß damit Stickstoff, der durch
die Luft eingetragen wird und/oder durch Denitrifikation
im Wasser gebildet wird, durch dieses Gasgemisch 2 ent
fernt wird.
Zu diesem Zweck weist das Gasgemisch 2 je Meter Einbla
stiefe mindestens 5% weniger Stickstoff auf als Luft und
kann in seiner Zusammensetzung durch Zugabe von Sauerstoff
4 und durch Abzug von aufgefangenem Gas 3 über das Regel
ventil 43 verändert werden.
Das aus der Haube abgezogene Gasgemisch 3 wird bezüglich
seiner Zusammensetzung gemessen, im ersten Verdichter 51
verdichtet und der größte Teil der zweiten Begasungsein
richtung 13 unmittelbar zugeführt. Über das Regelventil 43
wird eine so große Gasmenge abgeführt, daß damit die er
forderliche Stickstoffmenge entfernt wird.
Zur Ergänzung des durch Eintrag in das Wasser verbrauchten
und durch den Abzug von Mischgas 3 abgeführten Sauerstoffs
wird dem komprimierten Gasgemisch 3 Sauerstoff 4 zuge
mischt, so daß wieder Mischgas 2 resultiert oder der Sau
erstoff 4 wird direkt auf eine Gaseintragungsvorrichtung
13 gegeben. Das Mischgas 2 braucht also nicht definitiv
hergestellt zu werden, sondern kann sich auch rechnerisch
als Mischgas 3 und Sauerstoff 4 ergeben.
Zur notwendigen Kohlendioxid-Entgasung wird dem im Becken
10 befindlichen Wasser gleichzeitig Luft 5 zugeführt, die
über den zweiten Verdichter 52 als erstes Gasgemisch 1
über die Stellventile 44, 45 abgegeben wird. Die erforder
liche Luftmenge ergibt sich unter anderem aus der Zusam
mensetzung des aufgefangenen Gases unter der Haube 21 oder
aus gesonderter Analyse des Wassers in bezug auf gelöstes
Kohlendioxid.
Die aus der Begasung des Wassers mit Luft zwangsläufig
eintretende Auflösung von Stickstoff aus der Luft, die
wiederum proportional zur Einblastiefe der Luft ist, wird
dadurch kompensiert, daß das parallel über die zweite Be
gasungseinrichtung 13 eingeblasene, mit Sauerstoff ange
reicherte zweite Gasgemisch 2 regelbar weiter mit Stick
stoff untersättigt wird, so daß mit diesem zweiten Gasge
misch 2 ständig mindestens soviel Stickstoff ausgetragen
wird, wie aus der Luft eingetragen wird.
Ein geringer Anteil des unter der Haube gesammelten Gasge
misches 2 wird also über das dritte Regelventil 43 dem er
sten Gasgemisch 1 hinzugegeben, kann aber auch anderweitig
verwertet werden, so daß das erste Gasgemisch 1 aus
schließlich aus komprimierter Luft besteht.
Das über die zweite Begasungseinrichtung 13 an das im
Schacht 20 befindliche Wasser abgegebene Gasgemisch 2
steigt im Schacht zwangsläufig aufwärts, wird durch die
Leiteinrichtungen 22, 23 zur Mitte hin abgelenkt, tritt
unter der Haube 21 aus dem Wasser aus und das Wasser ge
langt über die mit den 70, 71 verschlossenen Öffnungen in
den zur Atmosphäre offenen Teil des Beckens. Das
durch geeignete Strömungsführung des Wassers unter die
Haube 21 geleitete zweite Gasgemisch 3 wird dabei so ge
führt, daß Blasen aus dem Wasser gut entfernt werden und
möglichst blasenfreies Wasser in den zur Atmosphäre offe
nen Teil des Beckens 10 und damit in den Teil des Beckens
10 fließt, der den Aquakulturbesatz enthält.
Fig. 2 zeigt eine Variante der Anordnung des Schachtes 20
in der Mitte des Beckens 10, wobei gleiche Bezugsziffern
gleiche Teile der Vorrichtung zum Begasen von Wasser in
Aquakulturanlagen wie in Fig. 1 dargestellt und erläutert
bezeichnen.
In dieser Ausführungsform befindet sich die zweite Bega
sungseinrichtung 13 oberhalb eines V-förmigen Grabens 85,
auf dessen Boden eine der Querschnittsform des Grabens 85
angepaßte Räumeinrichtung 86 vorgesehen ist, die durch Be
wegung senkrecht zur Zeichenebene angesammelten Schlamm,
Exkremente und dergleichen aus dem Becken 10 entfernt. Die
Begasungseinrichtung 13 besteht hier beispielsweise aus
mehreren Schläuchen, von denen nur einer mit dem Sauer
stoff 4 beschickt wird und der Rest mit Mischgas 3.
In dieser Ausführungsform sind Siebe 74, 75 als Verlänge
rungen der senkrechten Wände 201, 202 des Schachtes 20
vorgesehen und verhindern, daß bspw. Fische aus dem zur
Atmosphäre offenen Teil des Beckens 10 in den Schacht 20
gelangen können.
Eine weitere alternative Ausführungsform der Vorrichtung
zum Begasen in Aquakulturanlagen zeigt Fig. 3, bei der
die Schächte entlang den seitlichen Beckenwänden angeord
net sind. Auch hier bezeichnen gleiche Bezugsziffern glei
che Teile, so daß im folgenden auf die vorstehende Be
schreibung dieser Vorrichtungsteile Bezug genommen wird.
Die Schächte 20, 20* weisen jeweils obere Siebe 76, 77
sowie getrennte, in das Wasser eintauchende Hauben 25, 27
auf, wobei die Öffnungen zwischen den Unterkanten der Hau
ben 25, 27 und den Oberkanten der senkrechten Wände der
Schächte 20, 20* durch die Siebe 76, 77 verschlossen sind.
Weitere Siebe 78, 79 sind als Verlängerung der senkrechten
Wände der Schächte 20, 20* vorgesehen bzw. ein waagerech
tes Sieb 80 zwischen den beiden senkrechten Wänden der
Schächte 20, 20* oberhalb der ersten Begasungseinrichtun
gen 12, 14 angeordnet.
In dieser Ausführungsform weisen die beiden Schächte 20,
20* getrennte zweite Begasungseinrichtungen 15, 17 auf,
die etwa in Höhe des waagerecht angeordneten Siebes 80
vorgesehen sind. Wahlweise kann eine dreieckförmige Erhe
bung 11 am Beckenboden in den zur Atmosphäre offenen Teil
des Beckens 10 zwischen den ersten Begasungseinrichtungen
12, 14 vorgesehen werden, die erste Begasungseinrichtung
kann aber auch als durchgehende, den gesamten zur Atmo
sphäre offenen Teil des Beckenbodens bedecken.
Fig. 4 zeigt ein Anlagenschema einer Vorrichtung zum Be
gasen von Wasser in Aquakulturanlagen, bei der im "By-
Pass-Verfahren" das im Becken 10 befindliche Wasser in ei
ner getrennten Aufbereitungsanlage mit Gasen behandelt
wird.
Die Aufbereitungsanlage besteht aus einem ersten und zwei
ten Aufbereitungsbecken 100, 110, in denen das aus dem
Becken 10 abgeleitete Wasser nacheinander mit dem ersten
Gasgemisch 1 und dem zweiten Gasgemisch 2 behandelt wird,
wobei durch einen Teilabzug des mit Sauerstoff angerei
cherten Gasgemischs 3 Stickstoff entfernt wird. Auch hier
wird Sauerstoff aus dem Tank 9 zusammen mit rekomprimier
tem Mischgas 3 oder getrennt davon auf die Begasungsein
richtungen 13 gegeben.
Über eine Wasser-Ablauföffnung 101 des Beckens 10 wird
Wasser aus dem Becken 10 über eine Rohrleitung 120 und
wahlweise einer Pumpe 46 zur Zufuhröffnung 111 eines er
sten Aufbereitungsbeckens 100 geleitet, das zur Atmosphäre
hin offen ist und am Boden eine erste Begasungseinrichtung
12 aufweist, über die Luft in das im ersten Aufbereitungs
becken 100 befindliche Wasser eingetragen wird. Die einzu
tragende Luft 5 des ersten Gasgemisches 1 wird mittels ei
nes zweiten Verdichters 52 über eine Rohrleitung 136 und
eine mit der ersten Begasungseinrichtung 12 verbundene
Rohrleitung 137 eingetragen.
Das feinblasig mit dem ersten Gasgemisch 1 behandelte Was
ser gelangt, gegebenfalls nach einem Entfernen der Blasen,
durch eine Wasser-Ablauföffnung 112 und eine Rohrleitung
122 zu einer Wasser-Zuflußöffnung 113 eines allseitig ge
schlossenen Aufbereitungsbeckens 110, dessen Beckenboden
mit einer zweiten Begasungseinrichtung 13 versehen ist.
Eine Gasabgabeöffnung 116 des zweiten Aufbereitungsbeckens
110 leitet einen Teil des im zweiten Aufbereitungsbecken
110 aufgefangenen Gasgemisches 3 über eine Rohrleitung 130
zu einem ersten Verdichter 51, der über eine Rohrleitung
133, ein Ventil 41 sowie Rohrleitungen 134 und 135 mit der
zweiten Begasungseinrichtung 13 verbunden ist.
Zusätzlich ist der Ausgang des ersten Verdichters 51 über
ein zweites Regelventil 43 und eine Rohrleitung 132 mit
der Rohrleitung 136, 137 verbunden.
Über eine Rohrleitung 138, ein Stellventil 42 und eine
Rohrleitung 139 wird Sauerstoff 4 aus einem Tank oder ei
ner Aufbereitungsanlage 9 zur Rohrleitung 134, 135 oder
direkt zu einer Begasungseinrichtung 13 geführt.
Auch bei dieser By-Pass-Vorrichtung wird also sauerstof
fangereichertes, aus dem allseitig geschlossenen Aufberei
tungsbecken 110 abgesaugtes Gas 3 regelbar abgezogen und
über ein Stellventil 43 dem ersten Aufbereitungsbecken 100
zugegeben.
Bei dieser Anordnung kann sowohl das erste Aufbereitungs
becken 100 als auch das zweiten Aufbereitungsbeckens 110
als Mammutpumpe benutzt werden, wodurch bei kleinem Ener
gieaufwand sehr viel Wasser durch das Becken 10 gepumpt
werden kann.
Die mit der Wasser-Ablauföffnung 115 des zweiten Aufberei
tungsbeckens 110 verbundene Rohrleitung 121 führt zu einer
Wasserzufuhröffnung 102 des Beckens 10. Zeichnerisch nicht
dargestellt jedoch empfehlenswert ist die Messung und Regelung
der Zusammensetzung des Gases 3 im Gasraum des Aufberei
tungsbeckens 110.
Claims (21)
1. Verfahren zum Begasen von Wasser in Aquakulturanlagen
unter Verwendung unterschiedlich zusammengesetzter Gase,
von denen ein Gas aus Luft und ein weiteres aus einem mit
Sauerstoff angereicherten Sauerstoff-Luft-Gasgemisch be
steht und mit einem zur Atmosphäre hin im wesentlichen
offenen Becken zur Aufnahme der Aquakulturen,
dadurch gekennzeichnet,
daß in das Wasser des Halterungsbeckens (10) an voneinander
unabhängigen Stellen in an sich bekannter Weise ein aus
Luft bestehendes Gas, vorzugsweise jedoch ein aus mit Sau
erstoff angereichertes Luft-Gasgemisch (1), dessen Zusammen
setzung so bemessen ist, daß es bei Austritt aus dem Wasser
weniger als 25% Sauerstoff enthält, und ein weiteres,
mindestens Sauerstoff und Stickstoff enthaltendes Gasge
misch (2), dessen Sauerstoffanteil mit der Eintragstiefe zu-
und dessen Stickstoffanteile mit der Eintragstiefe in das
Wasser abnimmt, eingetragen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das aus dem Wasser austretende Gasgemisch (2) aufgefangen,
sein Stickstoffanteil gemessen und in Abhängigkeit vom
Stickstoffgehalt diesem Gasgemisch (2) Sauerstoff hinzugege
ben und erneut in das Wasser eingetragen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß beide
Gasgemische (1, 2) in das im Becken (10) befindliche Was
ser eingeblasen werden, daß das zweite Gasgemisch (2) in
einem abgetrennten Teil (20) des Beckens (10) eingeblasen
und im Bereich der Wasseroberfläche durch eine in das Was
ser eintauchende Haube (21) aufgefangen wird und daß die
Aquakulturen in dem Teil des Beckens (10) gehalten werden,
in dem das erste Gasgemisch (1) eingeblasen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß dem Becken
(10) Wasser entzogen und in einer Aufbereitungsanlage
(100, 110) mit dem ersten und zweiten Gasgemisch (1, 2)
behandelt wird, wobei zumindest ein Teil der Aufberei
tungsanlage (100, 110) mittels einer in das Wasser eintau
chenden Haube gegenüber der Atmosphäre abgedichtet ist,
das aufgefangene Gasgemisch zu einem Teil entfernt und zu
einem Teil in bezug auf seinen Sauerstoff- und Stickstoff
gehalt geregelt in die Aufbereitungsanlage (100, 110) zu
rückgeleitet wird und daß Wasser aus der Aufbereitungsan
lage (100, 110) in das Becken (10) zurückgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß das dem Becken (10) entzo
gene Wasser in einem ersten, zur Atmosphäre hin offenen
Aufbereitungsbehälter (100) mit dem ersten Gasgemisch (1)
durchsetzt und das mit dem ersten Gasgemisch (1) behandel
te Wasser anschließend in einem zweiten, zur Atmosphäre
geschlossenen Aufbereitungsbehälter (110) mit dem zweiten
Gasgemisch (2) behandelt wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den
vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekenn
zeichnet, daß im Becken (10)
- a) eine erste Begasungseinrichtung (12, 14) zur Ab gabe des ersten Gasgemischs (1) in einem zur At mosphäre offenen Teil des Beckens (10) und
- b) mindestens eine zweite Begasungseinrichtung (13) zur Abgabe des zweiten Gasgemischs (2) in einem Teil des Beckens (10) angeordnet ist, der zur At mosphäre durch eine in das Wasser eintauchende Haube (21) abgeschlossen ist,
und daß eine in der Haube (21) vorgesehene Öffnung über
eine Leitung (30) mit einer Regeleinrichtung (60, 61; 7;
41, 42) verbunden ist, an die eine Sauerstoff-Abgabeein
richtung (9) angeschlossen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß die erste und zweite Bega
sungseinrichtung (12, 14; 13) im Bereich des Beckenbodens
und im wesentlichen über die Fläche des Beckenbodens ver
teilt angeordnet sind und eine Vielzahl Öffnungen zur Ab
gabe eines gleichmäßig verteilten Gasblasenschleiers an
das im Becken (10) befindliche Wasser aufweisen, daß ober
halb der zweiten Begasungseinrichtung (13) im wesentlichen
senkrecht verlaufende Wände (201, 202) zur Bildung eines
Schachtes (20) angeordnet sind, und daß zwischen den Ober
kanten der Wände (201, 202) und der Unterkante der Haube
(21) sowie zwischen den Unterkanten der Wände (201, 202)
und dem Beckenboden Öffnungen vorgesehen sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Öffnungen durch gas-
und flüssigkeitsdurchlässige Siebe (70 bis 79) verschlos
sen sind.
9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 6
bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
in dem Schacht (20) Füllkörperpackungen (90) angeordnet
sind.
10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Oberkanten der den Schacht (20) bildenden Wände (201, 202)
in Richtung des Innenraums des Schachtes (20) zur Bildung
von Leitblechen (22, 23; 28, 29) abgewinkelt sind.
11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Schacht (20) mittig im Becken (10) angeordnet ist und sei
ne Länge im wesentlichen gleich der Länge des Beckens (10)
ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Schacht (20) einen V-
förmigen Schachtboden (25) aufweist, in dem eine Räumein
richtung (90) zur Beseitigung von Schlamm, Exkrementen
usw. angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 6
bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß
Schächte (20, 20*) an beiden Beckenseiten angeordnet sind
und daß ein waagerecht verlaufendes Sieb (80) oberhalb der
zwischen den beiden Schächten (20, 20*) angeordneten er
sten Begasungseinrichtung (12, 14) angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 6
bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die Öffnung in der Haube (21) über ein erstes Regelventil
(41) mit einem ersten Verdichter (51) verbunden ist, an
den ein Sauerstofftank (9) über ein zweites Regelventil
(42) angeschlossen ist und daß der Ausgang des ersten Ver
dichters (51) mit der zweiten Begasungseinrichtung (13)
verbunden ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein zweiter Verdichter (52)
zum Ansaugen von Luft aus der Atmosphäre mit der ersten
Begasungseinrichtung (12, 14) verbunden ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch
gekennzeichnet, daß ein drittes Regelventil
(43) die Ausgänge der beiden Verdichter (51, 52) miteinan
der verbindet.
17. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 6
bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Gasmeßeinrichtung (60) mit einem Gassensor (61) ver
bunden ist, der in der Haube (21) oder der mit der Haube
(21) verbundenen Gasleitung (30) angeordnet ist und daß
eine Steuer- und Regeleinrichtung (7) eingangsseitig mit
der Gasmeßeinrichtung (60) und einer Bedienungs- und An
zeigeeinrichtung (8) und ausgangsseitig mit den ersten
und/oder zweiten Regelventilen (41, 42) verbunden ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Steuer- und Regelein
richtung (7) mit einem Füllstandsmesser des Sauerstoff
tanks (9) und mit dem dritten Regelventil (43) verbunden
ist.
19. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den
Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeich
net, daß eine Wasserablauföffnung (101) des Beckens
(10) mit einem Wasserzufluß (111) eines zur Atmosphäre of
fenen ersten Aufbereitungsbeckens (100) verbunden ist, in
dem eine erste Begasungseinrichtung (12) zur Abgabe des
ersten Gasgemischs (1) angeordnet ist, daß eine Wasserab
lauföffnung (112) des ersten Aufbereitungsbeckens (100)
mit einem Wasserzufluß (113) eines allseitig geschlossenen
zweiten Aufbereitungsbeckens (110) verbunden ist, das eine
mit einer Regeleinrichtung (41, 42) verbundene Gasabgabe
öffnung (116) und eine Gaszufuhröffnung (114) aufweist und
das über eine steuerbare Wasser-Ablauföffnung (115) mit
dem Wasserzufluß (102) des Beckens (10) verbunden ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Gasabgabeöffnung (116)
des zweiten Aufbereitungsbeckens (110) über ein Stellven
til (48) und der Ausgang eines luftzuführenden Verdichters
(52) mit der ersten Begasungseinrichtung (12) verbunden
sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904002694 DE4002694A1 (de) | 1990-01-26 | 1990-01-26 | Verfahren und vorrichtung zum begasen von wasser in aquakulturanlagen |
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---|---|---|---|
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DE4002694A1 DE4002694A1 (de) | 1991-08-22 |
DE4002694C2 true DE4002694C2 (de) | 1992-05-21 |
Family
ID=6399067
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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IT1262202B (it) * | 1993-09-24 | 1996-06-19 | Giuseppe Battigelli | Dispositivo ossigenatore per impianti di allevamento ittico |
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FR2984873B1 (fr) * | 2011-12-21 | 2014-01-24 | Phyto Plus 6 | Bioreacteur aerobie a culture fixee immergee destine au traitement d'effluents domestiques comportant une rampe d'aeration amovible |
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1990
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DE4002694A1 (de) | 1991-08-22 |
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