DE4038099C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Aufzuchtvorrichtung, insbe
sondere zur Aufzucht oder Kultivierung von Wassertieren wie
Fischen, Schalentieren und dergleichen, mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Anspruchs 1 (DE-Z "AFZ", Nr. 5 (1983), S. 228, 229).
Die Aktivitäten der mit Meeresprodukten befaßten Industrie
sind heute aufgrund von Problemen in Verbindung mit Umwelt
verschmutzung, Überfischen und Hoheitsgewässern stark ein
geschränkt. Die Fischfangmengen sind gering, und es ist
schwierig, Fischgründe zu halten.
Angesichts dieser Probleme breitet sich die Fischkultur
immer mehr aus. Dabei wird die effektive Fisch- und Schalen
tiererzeugung geplant, indem etwa ein Teil eines Seege
biets wie eine ruhige Bucht, ein See oder ein Fluß, die
gute Bedingungen bieten, mit Netzen umgeben und Futter und
Medikamente zugeführt werden. Andererseits erhebt sich bei
dieser Fischkultur das Problem der Umweltzerstörung, denn
Futterreste und Fischexkremente sammeln sich am Meeresboden
und verschmutzen dieses Meeresgebiet.
Angesichts dieser Probleme wird ein Verfahren angewandt,
bei dem die Fischkultivierung so stattfindet, daß ein an
Land aufgestellter Zuchtbehälter mit Aufzuchtwasser ver
sorgt wird. Bei diesem Verfahren kann das Problem der Um
weltverschmutzung dadurch vermieden werden, daß eine Ab
wasserreinigungseinrichtung installiert wird. Eine ratio
nelle Kultivierung kann durch Anwendung verschiedener
industrieller Betriebsverfahren erreicht werden.
Der Versuch der Weiterentwicklung dieses Gedankens hat zu
einem Verfahren zur Züchtung von Fischen oder Schalentieren
in einem geschlossenen Kreislauf bzw. System geführt. Im
geschlossenen System wird eine leistungsstarke Wasserreini
gungseinrichtung benötigt, in der die Abwassermenge mög
lichst weitgehend unter Minimierung der Frischzufuhr von
Aufzuchtwasser verringert werden kann. Bei Anwendung dieses
Verfahrens in der Praxis kann das Problem der Umweltver
schmutzung eliminiert und eine gleichbleibende Produktion
frischer Meeresprodukte erreicht werden, ohne daß sich die
Frage nach geeignetem Land oder sonstigen Gebieten stellt.
Die Temperatur eines Aufzuchtbehälters kann dabei in wirt
schaftlich günstiger Weise geregelt werden. Die zu kulti
vierenden Fischarten können also erweitert und die Produk
tion gesteigert werden, so daß die Entwicklung einer neuen
Fischereisparte zu erwarten ist.
Es wird bereits eine Aufzuchtwasserreinigungseinrichtung in
einem geschlossenen Aufzuchtsystem verwendet, wobei eine
konventionelle Technologie der Wasseraufbereitung wie etwa
eine Kiesfiltereinrichtung angewandt wird. Eine Aufzucht
wasserreinigungsanlage mit Sterilisationseinrichtung ist
bekannt. Dabei erfolgt die Sterilisation durch den Einsatz
von Reagenzien vom Chlortyp oder durch UV-Strahlen oder
Ozon (dies sind relativ neue Methoden).
Das Schema von Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform einer
konventionellen Aufzuchtanlage in einem Aquarium, die in
"Cultivation of Marine Products and Water", Second
Collection (Scientice Corp., 1987, S. 111), angegeben ist.
Dabei zeigt Fig. 8 einen Aufzuchtwasserbehälter 31, eine
Umwälzpumpe 32 für Aufzuchtwasser, eine Kiesfiltereinrich
tung 33, ein Gebläse 34 und eine Luftverteilungseinrichtung
35.
Nach Fig. 8 wird Aufzuchtwasser minderer Güte infolge des
Gehalts an Exkrementen der kultivierten Fische und an Futter
resten aus dem Aufzuchtwasserbehälter 31 der Kiesfilter
einrichtung 33 durch die Umwälzpumpe 32 zugeführt. In der
Kiesfiltereinrichtung 33 wird das Aufzuchtwasser gereinigt
unter Abtrennung schwimmender Feststoffe und Abscheidung
von im Wasser gelösten organischen Substanzen und ver
schmutzenden Bestandteilen wie ammoniakalischem Stickstoff,
und zwar durch die Wirkung von Mikroorganismen an der Kies
oberfläche. Das gereinigte Aufzuchtwasser wird zum Auf
zuchtwasserbehälter 31 rückgeführt. Das Gebläse 34 dient
der Zufuhr von Luft, die Sauerstoff enthält, der für die
Existenz und das Wachstum von Fischen notwendig ist. Vom
Gebläse 34 geförderte Luft wird im Aufzuchtwasser durch die
Luftverteilungseinrichtung 35 verteilt, so daß dem Auf
zuchtwasser Sauerstoff zugeführt wird. Wenn schwer zu rei
nigende Substanzen mengenmäßig im Aufzuchtwasser zunehmen
und die Güte des Aufzuchtwassers so weit verschlechtert
ist, daß es zur Aufzucht ungeeignet ist, wird dem System
entweder Frischwasser zugeführt, oder das verschmutzte
Wasser wird durch Frischwasser ersetzt.
In der konventionellen Aufzuchtanlage erfolgt normalerweise
eine Sterilisation durch ein Reagenz vom Chlortyp, bevor
das Wasser dem Aufzuchtwasserbehälter zugeführt wird. Wie
bereits erwähnt, können anstelle eines Reagenzes vom Chlor
typ UV-Strahlen oder Ozon eingesetzt werden.
Bei der konventionellen Aufzuchtanlage mit Umwälzung und
Reinigungsfunktion, wie sie vorstehend beschrieben ist, ist
es erforderlich, den Fischen eine große Futtermenge zu ver
abreichen, so daß eine hohe Kultivierungsdichte erzielt
wird. Eine geschlossene Aufzuchtanlage, die diese Anforde
rungen erfüllt, kann aber in der Praxis nicht eingesetzt
werden, und zwar hauptsächlich deshalb, weil sich das Pro
blem einer Ausbreitung von Krankheiten bei den aufzuzie
henden Fischen ergibt.
Da die konventionelle Aufzuchtanlage, wie Fig. 8 zeigt,
keine Sterilisationseinrichtung hat, erfolgt eine Infektion
der Fische mit Krankheiten, wenn aus irgendeinem Grund
Krankheitserreger in den Aufzuchtwasserbehälter gelangen.
Auch bei Einsatz eines Reagenzes vom Chlortyp zur Sterili
sation, um eine Ansteckung der Fische zu verhindern, be
steht die Gefahr, daß das Reagenz im Wasser zurückbleibt
und für die zu kultivierenden Fische toxisch ist. Es be
steht also eine Beschränkung hinsichtlich der Zugabemenge,
und es ist manchmal schwierig, eine ausreichende Sterili
sationswirkung zu erzielen.
Die Sterilisation durch UV-Strahlen bietet den Vorteil, daß
keine Resttoxizität verbleibt. Wenn jedoch die Oberfläche
einer Lampe verschmutzt ist, wird die Sterilisationswirkung
wegen des verringerten Transmissionsgrads der UV-Strahlen
geringer, so daß die Güte des Aufzuchtwassers schlechter
wird. Der Einsatz von UV-Strahlen geht daher mit dem Problem
der Zuverlässigkeit und der Wartung beim praktischen Ein
satz einer Aufzuchtanlage einher.
Ozon bietet die Vorteile einer hohen Sterilisationswirkung
und einer verminderten Rückstandsbildung (Abbau zu Sauer
stoff) gegenüber dem Reagenz vom Chlortyp. Ferner wirkt es
- anders als das Reagenz vom Chlortyp - oxidativ zerstörend
auf Verschmutzungsbestandteile. Ozon hat also die erwünsch
te Reinigungseigenschaft in einer geschlossenen Aufzucht
anlage. Wenn das Aufzuchtwasser jedoch Meerwasser enthält,
reagiert Ozon mit im Meerwasser vorhandenen Bromionen,
wodurch toxische Oxidationsrückstände gebildet werden.
Infolgedessen ergibt sich das gleiche Problem wie bei dem
Reagenz vom Chlortyp.
Eine Untersuchung der Gesamtheit der vorgenannten Probleme
hat ergeben, daß die mit Ozon erreichbaren Sterilisations-
und Reinigungsfunktionen in einer geschlossenen Aufzucht
anlage doch attraktiv sind, und daß, wenn das Problem der
Oxidationsrückstände im Fall der Verwendung von Meerwasser
als Aufzuchtwasser gelöst wird, eine bessere Möglichkeit
der Realisierung eines geschlossenen Aufzuchtsystems be
steht. Zwar kann der Oxidationsrückstand ohne weiteres
durch die Zugabe eines Reduktionsmittels entfernt werden,
aber vom Gesichtspunkt der Stabilität und der Wartung ist
diese Maßnahme für die Praxis ungeeignet.
Aufgabe der Erfindung ist somit die Bereitstellung einer
geschlossenen Aufzuchtvorrichtung zur Kultivierung von
Fischen wie beispielsweise Jungfischen, wobei pathogene
Mikroben entfernbar sein sollen und das Wachstum von
Mikroben unterdrückt werden kann, während gleichzeitig
Oxidationsrückstände, die beim Einsatz von Ozon als Steri
lisationsmittel erzeugt werden, entfernbar sind.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst.
Gemäß der Erfindung wird eine Aufzuchtvorrichtung angege
ben, die umfaßt: einen Aufzuchtwasserbehälter, eine Ozoni
sierungseinrichtung, eine Aktivkohleeinrichtung und eine
Aufzuchtwasserumwälzeinrichtung, wobei als Aufzuchtwasser
verwendetes Meerwasser oder ein Gemisch aus Meer- und Süß
wasser in diesen Einrichtungen nacheinander umgewälzt wird
und wobei die Ozonisierungseinrichtung an der Aufstromseite
der Aktivkohleeinrichtung in bezug auf die Aufzuchtwasser
strömung angeordnet ist.
Die Erfindung basiert auf der Anwendung von
eingehenden Untersuchungen in bezug auf die Aufbereitung
von ozonbehandeltem Meerwasser mit Aktivkohle und auf Ex
perimenten bei der Aufzucht von Jungfischen in einem ge
schlossenen System, wobei die
Wirksamkeit der kombinierten Ozon- und Aktivkohlebehandlung
in einem geschlossenen Aufzuchtsystem festgestellt wurde
und gleichzeitig der obengenannte Nachteil der Ozonbehand
lung beseitigt wird. Allgemein herrscht bisher die Ansicht
(vgl. W. R. Haag und J. Hoigne, "Ozone: Science and
Engineering", Bd. 6, S. 103-114, 1984), daß durch die Reak
tion von Ozon mit Bromionen, die im Meerwasser enthalten
sind (ca. 60 mg/l in natürlichem Meerwasser), hypobromige
Säureionen und Bromsäureionen erzeugt werden, die zwar als
Sterilisationsmittel wirken, jedoch für Fische toxisch
sind, wobei die Gefahr besteht, daß die Toxizität im Meer
wasser erhalten bleibt; daher konnte das Ozon nicht zur
Sterilisation oder Reinigung von Aufzuchtwasser eingesetzt
werden, wenn im Aufzuchtwasser Meerwasser enthalten war,
wie oben beschrieben wurde.
Den Erfindern ist jedoch bekannt, daß das durch die Ozon
aufbereitung von Meerwasser erzeugte Oxidationsprodukt von
dem konventionell angenommenen Oxidationsprodukt verschie
den ist. Denn sowohl das durch die Ozonaufbereitung von
Meerwasser erzeugte Oxidationsprodukt ohne weiteres dadurch
entfernbar war, daß das Produkt mit Aktivkohle in Kontakt
gebracht wurde, war die Abtrennkraft der Aktivkohle als
Reagenz für hypobromige Säureionen und Bromsäureionen sehr
gering. Beispielsweise zeigt ein Vergleich der Abschei
dungsraten von Oxidationsprodukten, die aus der Behandlung
von Meerwasser mit Ozon resultieren, oder von Bromwasser
oder wäßriger Kaliumbromatlösung (als Reagenz) an Aktiv
kohle unter der Bedingung einer Raumgeschwindigkeit SV von
50 h⁻¹ ein Ergebnis von 100% bzw. 4% bzw. 8%. Diese
Feststellung steht im krassen Gegensatz zum allgemeinen
Wissensstand und hat die nachstehend erläuterte wichtige
Bedeutung. Sie zeigt nämlich, daß das durch Aufbereitung
von Meerwasser mit Ozon gebildete Oxidationsprodukt hoch
aktiv und bei Einsatz einer geeigneten Ozonmenge zur Steri
lisation und Reinigung hochwirksam ist, wenn eine geeignete
Reaktionszeit eingehalten wird. Außerdem weist die Tat
sache, daß das Produkt durch den Kontakt mit der Aktivkohle
leicht abtrennbar ist, darauf hin, daß es ausreicht, eine
Aktivkohleeinrichtung mit kleiner Kapazität zu verwenden.
Als weiterer wichtiger Aspekt wurde gefunden, daß das Oxi
dationsprodukt nicht durch Adsorption an der Aktivkohle
abgeschieden wurde, sondern durch eine chemische Reaktion
unter Rückkehr zu Bromsäureionen. Das deutet darauf hin,
daß die Aktivkohle nicht einfach ein Adsorptionsmittel ist,
sondern als Katalysator wirkt. Somit kann die Lebensdauer
der Aktivkohle verlängert werden. Außerdem erfolgt kein
Verbrauch von Bromsäureionen, so daß die Abtrennung des
Oxidationsprodukts in einfacher und stabiler Weise durch
führbar ist.
Unter Anwendung dieser neuen Erkenntnisse wird Aufzucht
wasser zuerst einer Reinigung und Sterilisation mit Ozon
unterworfen; ein Oxidationsrückstand wird mit einer gerin
gen Menge Aktivkohle entfernt, und so aufbereitetes Auf
zuchtwasser wird zu einem Aufzuchtwasserbehälter rückge
führt, wodurch das Problem des Oxidationsrückstands ohne
weiteres beseitigt ist. Auch wenn das Sterilisationsmittel
durch das vorgenannte Verfahren abgeschieden wird, kann
eine Ansteckung der in einem geschlossenen System aufge
zogenen Fische mit Krankheiten vermieden werden, und die
Güte des Aufzuchtwassers für Fische kann in stabiler Weise
aufrechterhalten werden, ohne daß das Aufzuchtwasser aus
gewechselt werden muß.
Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungs
beispielen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausfüh
rungsbeispiels der Aufzuchtvorrichtung nach
der Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines weiteren
Ausführungsbeispiels der Aufzuchtvorrichtung
nach der Erfindung;
Fig. 3a und 3b Diagramme, die Beziehungen zwischen einer
Meerwasser zugesetzten Ozonmenge und der im
Meerwasser verbleibenden ammoniakalischen
Stickstoffkonzentration zeigen;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines anderen
Ausführungsbeispiels der Aufzuchtvorrichtung
nach der Erfindung;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines weiteren
Ausführungsbeispiels der Aufzuchtvorrichtung
nach der Erfindung;
Fig. 6 und 7 schematische Darstellungen weiterer Ausfüh
rungsbeispiele der Aufzuchtvorrichtung nach
der Erfindung; und
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer konven
tionellen Aufzuchtvorrichtung.
Fig. 1 zeigt den Fluß von Aufzuchtwasser in der Aufzucht
vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Fig. 1
zeigt einen Aufzuchtwasserbehälter 1, eine Umwälzpumpe 2,
eine Filtereinrichtung 3, ein Gebläse 4, eine Luftvertei
lungseinrichtung 5, eine Ozonreaktionseinrichtung 6 und
eine Ozonerzeugungseinrichtung 7. Die Ozonreaktionseinrich
tung 6 und die Ozonerzeugungseinrichtung 7 bilden gemeinsam
eine Ozonaufbereitungseinrichtung. Ferner sind eine Aktiv
kohleeinrichtung 8 und eine pH-Werteinstelleinrichtung 9
vorgesehen. Die Filtereinrichtung 3 hat bevorzugt die Funk
tion, Feststoffe und ammoniakalischen Stickstoff unter
Anwendung von Biotechnologie abzutrennen. Normalerweise
wird ein Kiesfilterverfahren angewandt, weil es wirtschaft
lich und praktisch ist.
Die Funktionsweise der Aufzuchtvorrichtung nach Fig. 1 wird
nachstehend erläutert. Mit Stoffwechselprodukten und Exkre
menten von im Aufzuchtwasserbehälter 1 befindlichen Fischen
verschmutztes Aufzuchtwasser wird von der Umwälzpumpe 2 der
Filtereinrichtung 3 zugeführt, und schwebende Feststoffe
werden gleichzeitig mit der Entfernung organischer Materia
lien und löslicher Verschmutzungskomponenten wie ammo
niakalischem Stickstoff entfernt, indem in der Filterein
richtung 3 Biotechnologie angewandt wird. Das in der Fil
tereinrichtung 3 aufbereitete Aufzuchtwasser wird der Ozon
reaktionseinrichtung 6 zugeführt, in der das Wasser mit
ozonhaltigem Gas in Kontakt gelangt, das aus der Ozoner
zeugungseinrichtung 7 zugeführt wird, so daß das Wasser
sterilisiert wird und gleichzeitig ein Teil der Verschmutzungs
komponenten eine Oxidationsbehandlung erfährt. Wenn
als Aufzuchtwasser Meerwasser eingesetzt wird, wird bei der
Ozonbehandlung ein Oxidationsprodukt erzeugt, wie bereits
beschrieben wurde. Eine zuzuführende Ozonmenge wird nach
Maßgabe des Verschmutzungsgrads und der Leistungsfähigkeit
der biologischen Aufbereitung bestimmt, was wiederum von
der Aufzuchtdichte, dem Aufzuchtstadium, der Futtermenge
usw. abhängt. Das Aufzuchtwasser wird allmählich sterili
siert und gereinigt, während es mit jeweils geeigneter Ver
weilzeit durch die Ozonreaktionseinrichtung 6 und durch
Leitungen strömt. Wenn das Aufzuchtwasser in die Aktivkoh
leeinrichtung 8 einströmt, wird der größte Teil des Oxida
tionsrückstands mit Sicherheit und gleichmäßig entfernt,
und gleichzeitig wird ein Teil der Schmutzstoffe entfernt.
Auch wenn also eine zu große Ozonmenge zugeführt wird,
besteht keine Gefahr eines Austritts von Oxidationsprodukt,
was zu einer Beeinträchtigung der Fischaufzucht führen
würde. Das Oxidationsprodukt wird zu Bromsäureionen rück
geführt. Die bei diesem Ausführungsbeispiel eingesetzte
Aktivkohlemenge kann geringer als die bei normaler Wasser
aufbereitung eingesetzte Menge sein. Nach Entfernen des
Sterilisationsmittels wird das Aufzuchtwasser, das die
Aktivkohleeinrichtung durchströmt hat, der pH-Werteinstell
einrichtung 9 zugeführt, in der der pH-Wert eingestellt
wird, und dann wird das Aufzuchtwasser zum Aufzuchtwasser
behälter 1 zurückgeleitet. Auf diese Weise wird die Wasser
aufbereitung immer wieder durchgeführt.
Normalerweise wird Ozon dem Aufzuchtwasser kontinuierlich
zugeführt. Die Zuführung kann jedoch auch intermittierend
erfolgen je nach dem Verschmutzungsgrad, der vom Wachstums
stadium der Fische und der Futtermenge abhängt. Für die
Filtereinrichtung 3 wird ein Filtermaterial wie Kies oder
Anthrazit bevorzugt eingesetzt. In Verbindung mit einer
biologischen Aufbereitung kann aber auch ein anderes Fil
termaterial eingesetzt werden.
Der Aufzuchtwasserbehälter 1 ist bevorzugt einfach aufge
baut und hat eine Abdeckung als Schutz gegen das Eindringen
von Bakterien; der Behälter bietet geeignete optische Be
dingungen hinsichtlich der Beleuchtungsstärke, um das
Algenwachstum zu kontrollieren, und das Innere ist so aus
gebildet, daß eine Ablagerung von Lebewesen verhindert
wird, wodurch die Auswirkungen dieses Ausführungsbeispiels
verbessert werden.
Nachstehend werden Aufzuchtexperimente und ein Aufzucht
ergebnis beschrieben.
Für die Aufzuchtexperimente wurden rote Meerbrassen, Quak
fische und Plattfische unmittelbar nach Entnahme aus dem
Brutkasten verwendet. Sie wurden jeweils in ein Strömungs
system gemäß der Erfindung, in eines, bei dem nur die Ozon
behandlung entfällt, und in eines, bei dem nur die Aktiv
kohlebehandlung entfällt, eingesetzt.
In dem Strömungssystem ohne Aktivkohle wurde nach einigen
Stunden ein Oxidationsprodukt im Aufzuchtwasser in einer
durch Iodometrie meßbaren Menge nachgewiesen, und die Brut
wurde vollkommen zerstört. Es wurde also gefunden, daß die
Aufzucht in dem geschlossenen Kreislauf auch dann nicht
möglich ist, wenn die angesammelte Menge Oxidationsprodukt
sehr gering ist. Vergleichsergebnisse des Strömungssystems
nach der Erfindung und des Strömungssystems, in dem nur die
Ozonbehandlung entfällt, sind nachstehend angegeben. Unter
den Bedingungen der Experimente wurde Brut nach der Inkuba
tion in einen 300 l fassenden Aufzuchtwasserbehälter einge
setzt. Das Aktivkohlevolumen betrug 10 l; die Zulaufrate
des Aufzuchtwassers betrug 6 l/min, und während der Experi
mente erfolgte kein Austausch durch frisches Meerwasser.
Bei dem Strömungssystem nach der Erfindung wird Ozon kon
tinuierlich mit einer Rate von ca. 10 g/d pro m³ Aufzucht
wasser eingeführt, und die Verweilzeit des Aufzuchtwassers
während der Ozonreaktion betrug 2 min.
Das durch das Ozon gebildete Oxidationsprodukt wurde mit
einer Aktivkohlemenge vollständig abgeschieden, die kleiner
als die für die normale Wasseraufbereitung eingesetzte
Aktivkohlemenge war. Die Fähigkeit zur Abscheidung des
Oxidationsprodukts konnte außerdem über einen langen Zeit
raum aufrechterhalten werden. Angesichts der Tatsache, daß
die Bromsäureionenkonzentration im umgewälzten Aufzucht
wasser gegenüber dem Anfangswert von ca. 50 mg/l sich nicht
wesentlich änderte, handelt es sich bei dem Abscheidungs
mechanismus des Oxidationsprodukts an der Aktivkohle nicht
um eine Adsorption, sondern um die Reduktion zu Bromsäure
ionen durch die Katalysatorwirkung der Aktivkohle. Auch mit
einer geringeren Menge Aktivkohle kann somit eine ausrei
chend wirksame und stabile Abtrennung über eine lange Zeit
aufrechterhalten werden. Bei Experimenten mit roten Meer
brassen hatten diese nach ca. 75 Tagen eine Körperlänge von
ca. 22 cm. Während der Experimente war das Wachstum gut,
und die Futteraufnahme war ausgezeichnet. Während der Auf
zuchtperiode erfolgte keine Infektion der Fische mit typi
schen pathogenen Mikroben und Krankheiten. Andererseits
wurde in dem Strömungssystem ohne Ozonbehandlung nach
35 Tagen Darmentzündung festgestellt. Die Ausbeute pro
Volumen Aufzuchtwasserbehälter über 75 Aufzuchttage betrug
2700 Stück/m³ in dem Strömungssystem nach der Erfindung.
Dagegen betrug die Ausbeute in dem Strömungssystem ohne
Ozonbehandlung nur weniger als die Hälfte derjenigen nach der Erfin
dung, und zwar 1000 Stück/m³.
Die Güte des Aufzuchtwassers im Aufzuchtwasserbehälter wur
de während der Aufzuchtperiode in ausgezeichnetem Zustand
gehalten. Die Auswirkung des Ozons ergab sich insbesondere
bei der Beurteilung der Wassergüte aufgrund von Sättigung,
SS und von Ansammlungen im Aufzuchtwasser. Es wurde ein
erheblicher Unterschied hinsichtlich der Lichtdurchlässig
keit des Aufzuchtwassers im Behälter gegenüber derjenigen
bei dem Strömungssystem ohne Ozonbehandlung festgestellt.
Unerwünschte Ablagerungen von Lebewesen und Algen an der
Wand des Wasserbehälters konnten im wesentlichen unter Kon
trolle gehalten werden. Es ergab sich keine wesentliche
Differenz hinsichtlich der Konzentrationserhöhung organi
scher Materialien, z. B. von organischen Gesamtkohlenstoff
(TOC) und chemischem Sauerstoffbedarf (CSB). Es ist zu be
achten, daß das gesamte Umwälzsystem in der beschriebenen
Weise gereinigt wird, wobei der Oxidationsrückstand abge
schieden wird und keine Ansteckung von Fischen mit Krank
heiten erfolgt, weil die Mikrobenzahl sehr gering ist, auch
wenn die Konzentration des Sterilisationsmittelrückstands
im Wasserbehälter unter einem kritischen Nachweispunkt
liegt und damit so niedrig ist, daß die Aufzucht dadurch
nicht beeinträchtigt wird. Es ist also möglich, die Über
tragung von Krankheiten auf die Fische unter Kontrolle zu
halten.
Bei dem obigen Ausführungsbeispiel kann die Filtereinrich
tung beispielsweise nur ein einfacher Filter sein, wenn der
Verschmutzungsgrad des Aufzuchtwassers gering ist. Außerdem
kann eine pH-Werteinstelleinrichtung entfallen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird also Ozon, das sehr
gute Sterilisations- und Reinigungseigenschaften für Auf
zuchtwasser in einem geschlossenen Kreislauf hat, einge
setzt. Durch Nutzung der Eigenschaften des Ozons wird eine
hohe Ausbeute erhalten, ohne daß das Aufzuchtwasser er
neuert wird, und zwar auch dann, wenn als Aufzuchtwasser
ein Gemisch aus Meer- und Süßwasser verwendet wird. Außer
dem kann die Ansteckung der Fische mit Krankheiten unter
Kontrolle gehalten werden, und Wartung und Instandhaltung
des Systems sind einfach.
Anschließend wird ein zweites Ausführungsbeispiel beschrie
ben, das eine Aufzuchtvorrichtung mit geschlossenem Kreis
lauf und Einsatz von Ozon betrifft, wobei die Zersetzung
von ammoniakalischem Stickstoff in stabiler Weise erfolgt
und eine Ansammlung von Stickstoffkomponenten verhindert
wird.
In einer Aufzuchtvorrichtung mit geschlossenem Kreislauf
hat man häufig gefunden, daß die biologische Aufbereitung
bei der tatsächlichen Fischaufzucht versagte und die Kon
zentration von ammoniakalischem Stickstoff hoch wurde.
Ammoniakalischer Stickstoff ist für Fische stark toxisch.
Wenn die Konzentration nur geringfügig ansteigt, werden die
Fische dadurch extrem stimuliert, und ihr Futterbedarf wird
extrem verringert. Wenn die Konzentration einen Grenzwert
übersteigt, werden die Fische vollständig zerstört. Ein
solches Problem ist zwar dadurch vermeidbar, daß die bio
logische Aufbereitung streng kontrolliert wird, in der
Praxis ist eine exakte Kontrolle jedoch schwierig, weil
unter Aufzuchtbedingungen starke Änderungen des Verschmutzungs
grads auftreten.
Es wurde nun gefunden, daß Ammoniak ohne weiteres zu Stick
stoffmolekülen abgebaut werden kann, wenn eine Ozonbehand
lung bestimmte Bedingungen in einem Reinigungsströmungs
system erfüllt, in dem nach der Ozonbehandlung eine Aktiv
kohlebehandlung durchgeführt wird. Es ist bekannt, daß bei
Behandlung von Meerwasser mit Ozon das Ozon zwar schnell
abgebaut wird, aber ein Oxidationsrückstand verbleibt. Es
ist allgemein bekannt, daß durch die Reaktion von Brom
ionen, die in Meerwasser enthalten sind (ca. 60 mg/l in
natürlichem Meerwasser), mit Ozon hypobromige Säureionen
und Bromsäureionen erzeugt werden. Es wurde nun aber ge
funden, daß das Reaktionsprodukt ein Material ist, das
einer anderen chemischen Spezies zuzuordnen ist. Als Resul
tat verschiedener Untersuchungen wurde gefunden, daß nach
Aufbereitung von ammoniakhaltigem Meerwasser mit Ozon und
anschließender Aufbereitung mit Aktivkohle das Ammoniak
anscheinend in Stickstoffmoleküle überführt wurde. Dieser
Mechanismus kann wie folgt dargestellt werden:
Ozon + Br- → Oxidationsprodukt
Oxidationsprodukt + Ammoniak + Aktivkohle →
Stickstoff + Br-,
Oxidationsprodukt + Ammoniak + Aktivkohle →
Stickstoff + Br-,
so daß
Ozon + Ammoniak + Aktivkohle → Stickstoff.
In den obigen Gleichungen spielen Bromsäureionen anschei
nend keine Rolle, und somit findet kein Verbrauch statt.
Wenn die Menge des Oxidationsprodukts geringer als die
Ammoniakmenge ist, wird das Ammoniak in dem vorgenannten
Prozeß vermehrt. Infolgedessen ist die Ozoneinführmenge ein
wesentlicher Faktor.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Konzentration an
ammoniakalischem Stickstoff in Aufzuchtwasser, das umge
wälzt werden soll, gemessen, und die Konzentration von dem
Aufzuchtwasser zuzuführendem Ozon wird so eingestellt, daß
sie wenigstens fünfmal so hoch wie die ammoniakalische
Stickstoffkonzentration im Aufzuchtwasser ist, so daß das
Ammoniak ohne weiteres zu Stickstoffmolekülen abgebaut
werden kann.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird ein weiteres Ausführungs
beispiel der Aufzuchtvorrichtung beschrieben. Dabei be
zeichnen die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 gleiche
oder entsprechende Teile, und solche Teile werden nicht
nochmals beschrieben. Zusätzlich sind ein Ammoniakkonzen
trationssensor 11 und eine Steuereinrichtung 12 vorgesehen.
Mit Stoffwechselprodukten und Exkrementen der im Aufzucht
wasserbehälter 1 befindlichen Fische verschmutztes Aufzucht
wasser wird der Filtereinrichtung 3 von der Umwälzpumpe 2
zugeführt; dort werden schwimmende Feststoffanteile abge
trennt und auf den Trägern der Filtereinrichtung abgela
gerte lösliche organische Stoffe durch Mikroorganismen
gereinigt. Dabei kann bei diesem Ausführungsbeispiel die
Filtereinrichtung 3 keine Ammoniakabtrennfunktion haben,
obwohl Ammoniak durch Bildung einer anaeroben Umgebung in
einer Filterschicht abgetrennt werden kann, was von den
Betriebsbedingungen der Filtereinrichtung 3 abhängt. Wenn
die Filtereinrichtung 3 eine solche Funktion hat, kann der
Ozonverbrauch bei einer Ozonbehandlung verringert werden,
wie nachstehend beschrieben wird.
Das Aufzuchtwasser wird der Ozonreaktionseinrichtung 6
zugeführt, in der das Wasser mit einem Teil des Ozons unter
Abtrennung von Ammoniak, Sterilisation und Abscheidung
organischer Materialien reduziert wird. Wenn in diesem Fall
die in der Ozonreaktionseinrichtung 6 erzeugte Oxidations
produktmenge geringer als die vorhandene Ammoniakmenge ist,
wird das Ammoniak vermehrt. Somit ist die von der Ozoner
zeugungseinrichtung 7 erzeugte Ozonmenge ein wesentlicher
Faktor.
Die Fig. 3a und 3b zeigen Beziehungen einer Ozoneinfüh
rungsmenge pro Volumeneinheit Meerwasser zu der ammo
niakalischen Stickstoffkonzentration. Aus den Fig. ist
ersichtlich, daß die Vermehrung von Ammoniak dadurch kon
trolliert werden kann, daß Ozon in einer Konzentration
eingeführt wird, die wenigstens fünfmal und bevorzugt
zehnmal so hoch wie die ammoniakalische Stickstoffkonzen
tration vor der Ozonbehandlung ist. In der Praxis wird die
in der Ozonerzeugungseinrichtung 7 erzeugte Ozonmenge in
der Steuereinrichtung 12 so eingestellt, daß sie das Fünf
fache (effektiver Wert) oder mehr der ammoniakalischen
Stickstoffmenge beträgt, wobei der Steuervorgang auf der
Ammoniakkonzentration in dem umgewälzten Aufzuchtwasser
basiert, die von dem Ammoniakkonzentrationssensor 11 auf
genommen wird. Die Steuereinrichtung 12 liefert einen Be
fehl an die Ozonerzeugungseinrichtung 7, so daß die der
Ozonreaktionseinrichtung 6 zugeführte Ozonmenge bestimmt
wird.
Nachdem das Aufzuchtwasser einer Ozonbehandlung unterzogen
wurde, enthält es ein Produkt, daß ein Oxidationsprodukt
einschließt. Wenn das das Oxidationsprodukt enthaltende
Aufzuchtwasser dem Aufzuchtwasserbehälter zugeführt wird,
können die Fische im Behälter geschädigt werden. Daher wird
das Aufzuchtwasser der Aktivkohleeinrichtung 8 mit einer
geeigneten Verweilzeit zugeführt, und dort wird das toxi
sche Oxidationsprodukt abgetrennt, und gleichzeitig werden
organische Materialien teilweise abgetrennt. Während der
Abtrennung des Oxidationsprodukts mit Aktivkohle vermehren
sich die Bromsäureionen. Infolgedessen brauchen in einem
geschlossenen Kreislauf keine Bromsäureionen zugeführt zu
werden. Wie bereits beschrieben, ist zu beachten, daß bei
zu geringer eingeführter Ozonmenge Ammoniak in dem vorge
nannten Prozeß vermehrt wird und sich kein Stickstoffab
trennungseffekt einstellt. Das mit Aktivkohle aufbereitete
Aufzuchtwasser wird in der pH-Werteinstelleinrichtung 9 auf
einen vorbestimmten pH-Wert eingestellt und dem Aufzucht
wasserbehälter 1 wieder zugeführt.
In der Praxis sollte die Ammoniakkonzentration mit Ausnahme
in speziellen Fällen sehr gering gehalten werden. Anderer
seits existieren in dem Aufzuchtwasser diverse Stoffe, die
mit Ozon in Reaktion treten, und es ist wichtig, daß diese
Substanzen durch Ozon entfernt werden. Normalerweise wird
Ozon in einer Menge zugesetzt, die über der zur Entstickung
bzw. Denitrierung erforderlichen Menge liegt. Im Hinblick
auf das oben Gesagte ist eine solche Kontrolle bei normalen
Wasserreinigungsvorgängen nicht immer erforderlich. Da
jedoch die Ammoniakkonzentration aufgrund eines Überange
bots an Futter oder einer ungeeigneten biologischen Be
handlung sehr schnell ansteigen kann, sind der Ammoniak
konzentrationssensor und die Steuereinrichtung vorgesehen,
so daß eine gleichbleibende Produktion erzielt wird.
Nachstehend werden Experimente und Aufzuchtergebnisse mit
dem obigen Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei konnte
ein schneller Stickstoffentfernungseffekt erzielt werden.
Experimentell wurden junge rote Meerbrassen aufgezogen.
Wenn die Ozonzufuhr unterbrochen wurde, wurde die Ammoniak
konzentration im Aufzuchtwasser über mehrere Stunden er
höht, und an den Körpern der Fische traten streifenförmige
Muster auf, die Fische wurden nervös und hörten nach 10 h
auf zu fressen. Nach erneuter Ozonzufuhr verringerte sich
die Ammoniakkonzentration nach einigen Stunden ganz erheb
lich, und die vorgenannte Erscheinung verschwand.
Bei dem obigen Ausführungsbeispiel hat die Filtereinrich
tung 3 die Funktion, die Ozonmenge zu verringern, es ist
aber nicht unbedingt erforderlich, Stickstoff im Ammoniak
zu entfernen. Ferner ist die pH-Werteinstelleinrichtung 9
keine unbedingt erforderliche Einrichtung, obwohl sie in
einem geschlossenen Kreislauf normalerweise für die Fisch
aufzucht verwendet wird.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Aufzucht
vorrichtung. Dabei sind gleiche Teile wie in Fig. 2 mit den
gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht nochmals
beschrieben. 10 bezeichnet ein Abzweigventil.
Im Gebrauch wird das aus dem Behälter 1 durch die Filter
einrichtung 3 geleitete Aufzuchtwasser durch das Abzweig
ventil 10 geleitet, in dem das Aufzuchtwasser in einen
Teil, der der Ozonreaktionseinrichtung 6 zugeführt wird,
und einen Teil, der in eine die Ozonreaktionseinrichtung 6
umgehende Bypaßleitung eingeführt wird, aufgeteilt wird.
Der erste Teil des Aufzuchtwassers tritt mit einer vorbe
stimmten Ozonmenge in der Ozonreaktionseinrichtung 6 in
Reaktion, so daß Stickstoff aus Ammoniak entfernt wird und
die Sterilisation und Abscheidung organischer Materialien
durchgeführt werden. In dem mit Ozon aufbereiteten Aufzucht
wasser befindet sich ein Oxidationsprodukt aus der Reaktion
von Ozon mit Bromsäureionen in Meerwasser. Das ozonbehan
delte Aufzuchtwasser wird mit dem von der Filtereinrichtung
direkt zugeführten Aufzuchtwasser vermischt und das Gemisch
in die Aktivkohleeinrichtung 8 mit geeigneter Verweilzeit
eingeführt; während dieser Verweilzeit wird die gesamte im
geschlossenen Kreislauf umgewälzte Aufzuchtwassermenge
durch die Wirkung des Oxidationsprodukts, das im ozonbe
handelten Aufzuchtwasser verblieben ist, sterilisiert. Wenn
die Verweilzeit kurz ist, sollte ein Verweilbehälter vor
gesehen sein. Der Anteil des Aufzuchtwassers, der am Ab
zweigventil abgetrennt wird, wird auf der Basis der Ozon
verbrauchsmenge und der ammoniakalischen Stickstoffkonzen
tration bestimmt. Dabei wird das Abzweigventil 10 so ge
steuert, daß die Aufzuchtwassermenge M, die am Abzweigven
til 10 abzutrennen und der Ozonbehandlungseinrichtung zu
zuführen ist, der folgenden Bedingung genügt: ammoniaka
lische Stickstoffkonzentration ×M≦ Ozonverbrauchsmenge
÷5. Wenn beispielsweise eine Ozonmenge benötigt wird,
die größer als die Menge ist, die die Kapazität der Ozoner
zeugungseinrichtung übersteigt, wird die der Ozonreaktions
einrichtung zuzuführende Aufzuchtwassermenge so verringert,
daß sie der obigen Bedingung genügt, und die den Fischen
zuzuführende Futtermenge wird vorübergehend herabgesetzt.
Diese Vorgänge werden von der Steuereinrichtung im Zusam
menwirken mit einem Ammoniakkonzentrationssensor (nicht
gezeigt) ausgeführt.
Bei dem obigen Ausführungsbeispiel wird Ozon in einem Auf
zuchtsystem mit geschlossenem Kreislauf eingesetzt, die
Ammoniakkonzentration im Aufzuchtwasser kann ohne weiteres
auf eine niedrige Konzentration eingestellt werden, ohne
daß eine biologische Aufbereitung und eine komplizierte
Organisation angewandt werden; dabei kann eine gleichblei
bend gute Aufzucht erreicht werden. Ein Anstieg der Ammo
niakkonzentration aus irgendeinem Grund kann ferner sehr
schnell verringert werden, wenn die Kapazität der Ozoner
zeugungseinrichtung groß ist.
Nachstehend wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der Auf
zuchtvorrichtung mit geschlossenem Kreislauf beschrieben.
Dieses Ausführungsbeispiel soll das folgende Problem über
winden, das manchmal bei konventionellen Aufzuchtvorrich
tungen mit geschlossenem Kreislauf auftritt. Dabei wurde in
der konventionellen Aufzuchtvorrichtung gefunden, daß eine
biologische Behandlung nicht immer gut ablief, wodurch die
Güte des Aufzuchtwassers sehr schnell schlechter wurde und
Schwierigkeiten bei der Aufzucht auftraten. Wenn ferner der
Verschmutzungsgrad des Aufzuchtwassers durch Überfütterung
anstieg, konnte eine biologische Funktionsweise oft nicht
erreicht werden. Somit konnte die Aufzucht von Fischen
nicht immer effektiv und in gleichbleibend stabiler Weise
erfolgen.
Es wurden ausgedehnte Untersuchungen in bezug auf die Reinigung
von Aufzuchtwasser in einer Aufzuchtvorrichtung mit
geschlossenem Kreislauf angestellt, die zu folgenden Ergebnissen
führten:
In bezug auf das Aufzuchtwasser müssen folgende Bedingungen
erfüllt sein:
(1) es darf keine pathogenen Mikroorganismen geben,
(2) toxische Substanzen müssen auf eine zulässige Konzentration oder weniger verringert werden und
(3) ein Wassergüteindex, der durch BSB oder CSB repräsentiert ist, darf insgesamt gesehen die Fische nicht nachteilig beeinflussen.
(2) toxische Substanzen müssen auf eine zulässige Konzentration oder weniger verringert werden und
(3) ein Wassergüteindex, der durch BSB oder CSB repräsentiert ist, darf insgesamt gesehen die Fische nicht nachteilig beeinflussen.
Von den Punkten (1), (2) und (3) stehen die Punkte (2) und
(3) in einer sich gegenseitig ergänzenden Beziehung. Wenn
beispielsweise Punkt (2) ausreichend erfüllt ist, kann
Punkt (3) zulässig sein, auch wenn er mehr oder weniger
schlecht ist. Wenn dagegen Punkt (2) nicht hinreichend
erfüllt ist, muß die Bedingung von Punkt (3) unbedingt in
Betracht gezogen werden.
Hinsichtlich Punkt (2) führt das vom Aufzuchtobjekt, also
von den Fischen, abgegebene Ammoniak in einer geschlossenen
Aufzuchtvorrichtung zu einem Problem. Ammoniak ist für
Fische stark toxisch. Von den Erfindern durchgeführte
Experimente haben gezeigt, daß junge rote Meerbrassen zwei
bis drei Monate nach der Inkubation eine Reaktion in bezug
auf Stimulation und extreme Verminderung der Futteraufnahme
zeigen, auch wenn die Ammoniakkonzentration im Aufzuchtwasser
nur ca. 1,0 mg/l beträgt. Die Setzlinge von roter
Meerbrasse zeigen ein ähnliches Verhalten bei einer Konzentration
von nur ca. 0,5 mg/l oder weniger. In einer
normalen Reinigungsvorrichtung wird Ammoniak durch eine
biologische Behandlung entfernt, die unter Anwendung von
anaeroben und aeroben Mikroorganismen durchgeführt wird. Es
scheint daher schwierig zu sein, ausgehend von dem oben
erwähnten Gesichtspunkt einen ausgeglichenen Zustand in
einer Aufzuchtvorrichtung zu unterhalten, in der Aufzuchtwasser
in aerobem Zustand umgewälzt wird.
Es wird als vernünftig angesehen, daß die Punkte (2) und
(3) jeweils in gesonderten Stufen behandelt werden, während
Punkt (1) realisiert wird. Insbesondere sollten die Punkte
(2) und (3) unter Anwendung der physikalischen Chemie erreicht
werden: Um diesen Gedanken zu realisieren, wurden
eine Ozonbehandlung sowie eine Ozonbehandlung plus Luftblasenabtrennung
sowie eine Ozonbehandlung und eine Aktivkohlebehandlung
systematisch miteinander kombiniert. Die
Funktion der systematischen Kombination wird nachstehend
beschrieben.
Wenn die Ozonmenge für Aufzuchtwasser erhöht wird, das mit
organischen Stoffen verschmutzt ist, werden in dem Aufzuchtwasser
leicht Luftblasen erzeugt. Das Aufzuchtwasser
wird der Luft ausgesetzt, um dadurch Blasen zu erzeugen.
Organische Substanzen, die zur Wasserverschmutzung führen,
können daher in wirksamer Weise durch Abführen der so
erzeugten stabilen Blasen aus dem System abgeschieden werden.
Wenn die Ozonzufuhrmenge hoch wird, besteht das Problem von
Ozonrückständen und einer hohen Konzentration an Oxidationsprodukt,
wodurch die Fische beeinträchtigt werden,
wenn das Restozon und Oxidationsprodukt enthaltende
Aufzuchtwasser zum Behälter rückgeführt wird. Diese Substanzen
können jedoch durch eine Aktivkohlebehandlung ohne weiteres
entfernt werden. Wenn das Aufzuchtwasser Bromionen enthält,
treten diese mit Ozon in Reaktion unter Bildung eines
Oxidationsprodukts. Die Konzentration des Oxidationsprodukts
hat einen vorbestimmten oder höheren Wert relativ zur Konzentration
von Ammoniak, das ebenfalls in dem Aufzuchtwasser
enthalten ist, und der ammoniakalische Stickstoff
wird zu Stickstoffmolekülen umgesetzt. Zur Bildung einer
solchen Umgebung wird normalerweise eine Überschußmenge des
Oxidationsprodukts erzeugt. Dieses kann jedoch ohne weiteres
durch die Aktivkohlebehandlung entfernt werden. Ozon
wirkt als Sterilisationsmittel.
In dem Fall, daß die Luftexpansionsrate am Einlaß und am
Auslaß jeder der Einrichtungen im Reinigungskreislauf verschieden
ist, kann eine unabhängige Blasenabscheidungseinrichtung
vorgesehen sein, die an einer geeigneten Stelle
vorgesehen ist, so daß organische Stoffe noch wirksamer
entfernt werden.
Das Ozon hat zwar eine wichtige Funktion, aber wenn die
Ozonmenge zu groß wird, sollte eine für eine biologische
Aufbereitung geeignete Filtereinrichtung vorgesehen sein.
Dabei bewirkt das Ozon die Abtrennung von organischem
Material, die Entstickung und die Sterilisation, und der
durch das Ozon entstehende Nachteil kann durch eine Aktivkohlebehandlung
ohne weiteres beseitigt werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel
erläutert; Fig. 5 zeigt wiederum den Strömungsverlauf
der Aufzuchtvorrichtung. Dabei sind gleiche oder
entsprechende Teile wie in Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen
versehen und werden nicht erneut beschrieben.
20 ist eine Abfallozonbehandlungseinrichtung, 21 ist ein
Gasblasenaufnahmebehälter und 22 ist eine Luftverteilungseinrichtung.
Im Gebrauch wird Aufzuchtwasser vom Aufzuchtwasserbehälter
1 in die Ozonreaktionseinrichtung 6 durch die Umwälzpumpe 2
eingeleitet. Das Aufzuchtwasser wird mit Gasblasen in Kontakt
gebracht, die durch die Luftverteilungseinrichtung 22,
die ozonhaltiges Gas von der Ozonerzeugungseinrichtung 7
liefert, minimiert sind, so daß das Aufzuchtwasser sterilisiert
wird und Verschmutzungsanteile im Wasser oxidiert
und gereinigt werden. Es gibt einige Arten von Verschmutzungskomponenten,
bei denen sich die Struktur der Moleküle
durch die Umsetzung mit Ozon ändert. Eine Überschußmenge
gasförmiges Ozon in der Ozonreaktionseinrichtung wird in
der Abfallozonbehandlungseinrichtung 20 abgebaut und an die
Luft abgegeben. Somit verbleibt normalerweise eine Überschußmenge
Ozon in dem mit Ozon behandelten Aufzuchtwasser.
Wenn Meerwasser oder meerwasserhaltiges Wasser als Aufzuchtwasser
verwendet wird, treten im Meerwasser vorhandene
Bromionen mit Ozon in Reaktion, und ein Oxidationsprodukt
als Reaktionsprodukt verbleibt im Aufzuchtwasser. Das Oxidationsprodukt
ist für Fische stark toxisch. Das ozonbehandelte
Aufzuchtwasser wird in die Aktivkohleeinrichtung
geleitet, in der Ozon und Oxidationsprodukt entfernt werden,
und gleichzeitig wird ein Teil der Verschmutzungskomponenten
ebenfalls abgetrennt. Dann wird das Aufzuchtwasser
einer pH-Werteinstelleinrichtung (nicht gezeigt) und dann
dem Aufzuchtwasserbehälter zugeführt. So wird das Aufzuchtwasser
im System im Kreislauf geführt. Während der Umwälzung
des Aufzuchtwassers kann das Oxidationsprodukt in
wirksamer Weise durch eine Aktivkohlebehandlung entfernt
werden.
Wenn das Aufzuchtwasser im System umgewälzt wird, nimmt die
Ozonmenge im Aufzuchtwasser allmählich zu, so daß das Aufzuchtwasser
Blasen erzeugt. Bei einer unter Normalbedingungen
betriebenen Aufzuchtvorrichtung tritt dieser Zustand
einige Stunden nach der Futterverabreichung auf. In diesem
Zustand bilden sich Blasen im oberen Raum der Ozonreaktionseinrichtung
6 in Form einer Gasblasensäule. Blasen in
dem oberen Raum enthalten organische Schmutzkomponenten in
hoher Konzentration. Die organischen Schmutzkomponenten
werden dem Blasenaufnahmebehälter 21 zur Zertörung der
Blasen zugeführt. Dann wird das durch das Aufbrechen der
Blasen erzeugte Gas aus dem System abgeführt. Wenn in dem
Blasenaufnahmebehälter 21 eine zu große Ozonmenge erzeugt
wird, wird die Abfallozonbehandlungseinrichtung 20 mit der
Ozonreaktionseinrichtung 6 verbunden, um gasförmiges Ozon,
das nach dem Aufbrechen der Blasen erzeugt wird, abzuführen.
Wenn als Aufzuchtwasser Meerwasser oder dieses enthaltendes
Wasser eingesetzt wird, ist es ferner vorteilhaft, das vorgenannte
Ozonabführungsverfahren mit einem Entstickungsverfahren
zu kombinieren, was durch die Kombination einer
Ozonbehandlung mit einer Aktivkohlebehandlung erreicht
wird. Dabei ist der Entstickungseffekt erreichbar, wenn
eine Ozonzugabemenge zu einer Aufzuchtwassermenge vorbestimmten
Bedingungen genügt, und die Ammoniakkonzentration
im Aufzuchtwasser kann niedrig gehalten werden, wodurch die
Futteraufnahme der Fische erhöht wird und die Futtermenge
gesteigert werden kann, auch wenn die Konzentration organischer
Stoffe hoch ist. Infolgedessen ist das Vorliegen
organischer Stoffe in höherer Konzentration möglich. Außerdem
nimmt die Gasblasenerzeugung im Aufzuchtwasser zu, und
die Blasenabtrennung wird sehr einfach. Somit ist die Ozonbehandlung
sowohl im Hinblick auf die Entstickung als auch
die einfache Blasenbildung vorteilhaft, so daß die Kultivierung
von Fischen ohne den Austausch von Aufzuchtwasser
sehr einfach ist.
Aufzuchtexperimente wurden unter Anwendung eines 300-l-
Aufzuchtwasserbehälters durchgeführt, in den 50 rote Meerbrassen
mit einer Körperlänge von ca. 10 cm eingesetzt
wurden. Die Experimente zeigten, daß die Überlebensrate
100% über 60 Tage betrug. An der Oberfläche der Aktivkohle
wurden praktisch keine Mikroorganismen beobachtet. Das
beweist also, daß die zur Aufzucht erforderliche Wassergüte
ohne biologische Behandlung aufrechterhalten wurde.
Fig. 6 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Aufzuchtvorrichtung. Dabei sind gleiche Teile wie in
Fig. 5 mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Ferner ist
eine Abzweigregeleinrichtung 27 vorgesehen. Die Betriebsweise
der Vorrichtung von Fig. 6 gleicht derjenigen der
Vorrichtung von Fig. 5. Bei diesem speziellen Ausführungsbeispiel
kann die Reihenfolge von Aufzuchtwasserbehälter,
Blasenabtrennbehandlung, Ozonbehandlung und Aktivkohlebehandlung
beliebig geändert werden. Eine Blasensäule wird in
der Praxis als Blasenabtrenneinrichtung 28 verwendet. die
die Blasenmenge durch Einstellen der Zufuhrluft regelt.
Somit kann die Blasenabtrennung an einer Stelle erfolgen,
an der ohne weiteres Blasen erzeugt werden. Die zugeführte
Luftmenge kann ferner richtig bestimmt werden, um eine
geeignete Blasenmenge zu erhalten. Daher wird außerdem der
Vorteil der Blasenabtrennung erreicht.
Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Aufzucht
vorrichtung; dabei sind gleiche oder entsprechende Teile
wie in Fig. 6 mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Zusätzlich zeigt Fig. 7 ein Gebläse 24, eine Luftvertei
lungseinrichtung 25 und eine Kiesfiltereinrichtung 26. Die
Betriebsweise dieses Ausführungsbeispiels gleicht derjenigen
des Ausführungsbeispiels von Fig. 6.
Die Vorrichtungen der Fig. 6 und 7 arbeiten weder mit Fil
terbehandlung noch mit biologischer Behandlung. Wenn diese
Behandlungsschritte durchgeführt werden, kann die Ozonverbrauchsrate
verringert werden. Wenn jedoch die biologische
Behandlung entfällt oder nicht gut funktioniert, kann bei
diesem Ausführungsbeispiel eine Ozonbehandlung und eine
Blasenabtrennbehandlung durchgeführt werden, um die entsprechenden
Effekte zu erzielen.
Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 7 ist ein einziger
Blasenaufnahmebehälter 21 vorgesehen. Das Aufzuchtwasser
kann der Blasenabtrenneinrichtung 28 jedoch von mehreren
Stellen im Kreislaufsystem zugeführt werden. Außerdem kann
für den Fall, daß die Luftexpansionseigenschaft am Einlaß
und am Auslaß jeder der Einrichtungen des Kreislaufsystems
verschieden ist, eine zusätzliche Blasenabtrenneinrichtung
vorgesehen sein, so daß die Abtrennung organischer Stoffe
weiter verbessert wird.
Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 5 bis 7 kann also die
zugeführte Ozonmenge in geeigneter Weise bestimmt werden;
die Expansionseigenschaft der Luft im Aufzuchtwasser kann
gesteigert werden, und ein Austausch mit frischem Aufzuchtwasser
ist nicht erforderlich, da eine Blasenabtrennbehandlung
ohne biologische Behandlung stattfindet. Somit ist es
also möglich, Fische mit hoher und gleichbleibender Ausbeute
zu kultivieren.
Ferner kann der Blasenabtrenneinrichtung von einer Vielzahl
Stellen im Kreislaufsystem Aufzuchtwasser zugeführt werden,
wodurch der Effekt der Abtrennung organischer Stoffe erhöht
wird.
Durch zusätzliches Vorsehen einer Filterbehandlung und
einer biologischen Behandlung kann ferner die Ozonverbrauchsrate
verringert werden, ohne daß eine Verringerung
der Gesamtfunktionsweise des Systems eintritt.
Claims (6)
1. Aufzuchtvorrichtung mit einem Aufzuchtwasserbehälter
(1), einer Ozonisierungseinrichtung (6, 7), einer Aktiv
kohleeinrichtung (8) und einer Aufzuchtwasserumwälzeinrichtung
(2), wobei
das Aufzuchtwasser, das Meerwasser oder ein Gemisch aus Meerwasser und Süßwasser ist, nacheinander in diesen Einrichtungen umgewälzt wird, und
die Ozonisierungseinrichtung (6, 7) an der in bezug auf die Strömung des Aufzuchtwassers auf Strom befindlichen Seite der Aktivkohleeinrichtung (8) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das aus dem Aufzuchtwasserbehälter (1) strömende umgewälzte Aufzuchtwasser in zwei Teile (bei 10) aufgeteilt wird, so daß ein erster Teil der Ozonisierungseinrichtung (6, 7) zugeführt wird und ein zweiter Teil die Ozonisierungseinrichtung umgeht; und
daß der ozonisierte erste Teil des Aufzuchtwassers mit dem zweiten Teil des Aufzuchtwassers vermischt und das Gemisch der Aktivkohleeinrichtung (8) zugeführt wird,
wobei die der Ozonisierungseinrichtung zuzuführende Aufzuchtwassermenge M so eingestellt ist, daß sie der folgenden Bedingung genügt: ammoniakalische Stickstoffkonzentration ×M ≦ Ozonverbrauch ÷5.
das Aufzuchtwasser, das Meerwasser oder ein Gemisch aus Meerwasser und Süßwasser ist, nacheinander in diesen Einrichtungen umgewälzt wird, und
die Ozonisierungseinrichtung (6, 7) an der in bezug auf die Strömung des Aufzuchtwassers auf Strom befindlichen Seite der Aktivkohleeinrichtung (8) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das aus dem Aufzuchtwasserbehälter (1) strömende umgewälzte Aufzuchtwasser in zwei Teile (bei 10) aufgeteilt wird, so daß ein erster Teil der Ozonisierungseinrichtung (6, 7) zugeführt wird und ein zweiter Teil die Ozonisierungseinrichtung umgeht; und
daß der ozonisierte erste Teil des Aufzuchtwassers mit dem zweiten Teil des Aufzuchtwassers vermischt und das Gemisch der Aktivkohleeinrichtung (8) zugeführt wird,
wobei die der Ozonisierungseinrichtung zuzuführende Aufzuchtwassermenge M so eingestellt ist, daß sie der folgenden Bedingung genügt: ammoniakalische Stickstoffkonzentration ×M ≦ Ozonverbrauch ÷5.
2. Aufzuchtvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Konzentration des Ozons, das dem im Kreislauf
geführten und in der Ozonisierungseinrichtung (6, 7) ozonisierten
Aufzuchtwasser zuzusetzen ist, so eingestellt ist,
daß sie wenigstens fünfmal so hoch wie eine ammoniakalische
Stickstoffkonzentration im umgewälzten Aufzuchtwasser ist.
3. Aufzuchtvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Aufzuchtwasserkreislauf eine Blasenabtrenneinrichtung
(21, 28) vorgesehen ist.
4. Aufzuchtvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Blasenabtrenneinrichtung in der Ozonisierungseinrichtung
liegt und als Ozonbehandlungsblasensäule wirkt.
5. Aufzuchtvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Blasenabtrenneinrichtung (28) behandeltes
Aufzuchtwasser von einer Vielzahl von Stellen im Kreislauf
zuführbar ist.
6. Aufzuchtvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Kreislauf eine Kiesfiltereinrichtung (26) vorgesehen ist.
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