DE4430077C2 - Method and device for regulating and improving water quality - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regulieren und Verbessern der Qualität des Wassers von Aquarien und Aquakulturanlagen mit geschlossenem Was serkreislauf, wobei Verbesserung auch Düngung umfassen kann.The invention relates to a method and a device to regulate and improve the quality of the water of aquariums and aquaculture facilities with closed what cycle, with improvement also comprising fertilization can.
In geschlossenen Wasserkreisläufen liegt im Idealfall ein biologisches Gleichgewicht bezüglich des Auf- und Abbaus von Stoffen vor. Dabei entziehen pflanzliche Organismen dem Wasser Substanzen für ihre Biosynthese, während tie rische Organismen entsprechende Substanzen im Wege der Verdauung an das Wasser abgeben.Ideally, it is in closed water circuits biological equilibrium in terms of assembly and disassembly of fabrics before. In doing so, plant organisms withdraw the water substances for their biosynthesis, while tie corresponding organisms by means of Give digestion to the water.
In der Regel liegt jedoch kein Gleichgewicht vor, da bei spielsweise in Aquarien mit Fischbestand Futter von außen zugeführt, über die Verdauung der Tiere ins Wasser abge geben wird und dies die Aufnahmekapazität der pflanzli chen Organismen bei weitem übersteigt. Dies führt zu ei ner Anreicherung der gelösten Substanzen aus dem Stoff wechsel der Tiere im Aquarienwasser, wobei vor allem die Nitratanreicherung eine Problemquelle darstellt.As a rule, however, there is no balance, because at for example in aquariums with fish stocks, food from the outside fed, abge via the digestion of the animals in the water will give and this the capacity of the vegetable organisms by far. This leads to egg ner enrichment of the dissolved substances from the substance change of animals in the aquarium water, especially the Nitrate enrichment is a source of problems.
Aus dem Bereich der industriellen Abwasseraufbereitung sind Verfahren bekannt, die sich eines biologischen Ni tratabbaus unter Verwendung nitratzersetzender Bakterien bedienen. Die entsprechenden Techniken, die auf einem ausgefeilten System von Meßvorrichtungen und Becken beru hen, lassen sich nicht auf den Aquarienbereich übertra gen.From the field of industrial wastewater treatment are known methods that are a biological Ni step degradation using nitrate-replacing bacteria serve. The appropriate techniques based on a sophisticated system of measuring devices and basins can not be transferred to the aquarium area gene.
Für den Bereich der im wesentlich kleineren Maßstab ar beitenden Aquaristik sind Verfahren des Nitratabbaus un ter Ausnutzung verschiedener anaerob arbeitender Bakte rien bekannt.For the area of the much smaller scale ar in the aquarium are processes of nitrate degradation The exploitation of various anaerobically active bacteria known.
Derartige Bakterien können Nitrat jedoch nur unter Luft sauerstoffabschluß zersetzen. Innerhalb eines Aquariums sind anaerobe Bedingungen naturgemäß ausgeschlossen. So muß der Nitratabbau (Denitrifikation) außerhalb des Aqua rienbeckens stattfinden. Eine weitere Voraussetzung für einen funktionierenden Abbau des Nitrats durch Bakterien ist die ausreichende Versorgung der Bakterien mit organi schen Kohlenstoffverbindungen. Diese Bakteriennährstoffe müssen dem Wasser zugesetzt werden, was besondere Schwie rigkeiten bei der Dosierung mit sich bringt.Such bacteria can only nitrate in air decompose oxygen seal. Inside an aquarium anaerobic conditions are naturally excluded. So the nitrate breakdown (denitrification) must be outside the aqua rienbeckens take place. Another requirement for a functional breakdown of the nitrate by bacteria is the adequate supply of bacteria with organi carbon compounds. These bacterial nutrients must be added to the water, which is particularly difficult doses.
Bakterien können entweder als autotrophe, d. h. eine anor ganische Energiequelle verwertende Bakterien auf Schwe felbasis oder als heterotrophe, d. h. eine organische Energiequelle verwertende Bakterien auf der Basis organi scher Kohlenstoffverbindungen arbeiten.Bacteria can either be autotrophic, i.e. H. an anor ganic energy source utilizing bacteria on sweat rock base or as heterotrophic, d. H. an organic Bacteria utilizing energy sources based on organi shear carbon compounds work.
Ein auf heterotrophen Bakterien basierendes Verfahren ist in DE 34 10 412 C3 beschrieben. Dabei wird eine in einen Festkörper inkorporierte und durch mikrobielle Tätigkeit zersetzbare organische Energiequelle eingesetzt, die die Lebensgrundlage für die denitrifizierenden Bakterien schafft. Der Vorteil der Verwendung heterotroph wachsen der Bakterien besteht gegenüber autotrophen, beispiels weise Schwefel verwertenden Bakterien darin, daß letztere als Endprodukt Sulfat aus scheiden, welches nachträglich wieder entfernt werden muß. DE 34 10 412 C3 liefert somit ein Verfahren, das das Wachstum denitrifizierender, organische Kohlenstoffverbindungen verwertender Bakterien begünstigt. Diese Bakterien sind in der Lage, unter Sauerstoffabschluß Nitrat zu gasförmigem Stickstoff abzu bauen- der dann dem Wasser entweicht. Da anstelle von Sulfat CO₂ als weiteres Abbauprodukt auftritt, ist die Verwendung dieser Bakterien für belebte Gewässer, bei spielsweise Aquariengewässer bezüglich ihrer Abbaupro dukte unproblematisch.A method based on heterotrophic bacteria is described in DE 34 10 412 C3. One becomes one Solid bodies incorporated and through microbial activity decomposable organic energy source that the Livelihood for the denitrifying bacteria creates. The advantage of using heterotrophic grow the bacteria exist against autotrophic, for example wise sulfur-utilizing bacteria in that the latter as sulfate from the end product, which subsequently must be removed again. DE 34 10 412 C3 thus delivers a process that denitrifies the growth, organic carbon compounds of utilizing bacteria favored. These bacteria are able to under Oxygenation from nitrate to gaseous nitrogen building - which then escapes from the water. Because instead of Sulfate CO₂ occurs as a further degradation product is Use of these bacteria for living water, at for example aquarium waters with regard to their degradation pro products without problems.
Des weiteren sind anaerob arbeitende biologische Filter bekannt. Der Arbeitsweise dieser Filter liegt das Prinzip zugrunde, Nitrat zersetzende Bakterien auf der Filterflä che anzusiedeln. Eine entsprechende Vorrichtung be schreibt das deutsche Gebrauchsmuster DE 84 38 440 U1. Dabei werden verschiedene Filtermaterialien zum Abfiltern der Schwebstoffe und unter anderem auch für die Ansiedlung nitratzersetzender Bakterien vorgeschlagen. Für das Bak terienwachstum müssen zusätzlich entsprechende organische Kohlenstoffquellen zugegeben werden.Furthermore, biological filters work anaerobically known. The principle of operation of these filters lies based, nitrate-decomposing bacteria on the filter surface to settle. A corresponding device be writes the German utility model DE 84 38 440 U1. Here are different filter materials for filtering the Suspended solids and, among other things, for settlement nitrate-replacing bacteria proposed. For the bak Series growth must also have corresponding organic Carbon sources are added.
Ein weiteres Denitrifikationsverfahren ist in EP 0 096 170 B1 beschrieben. Dieses Verfahren basiert auf dem Gedanken, auf einer langen Einwirkstrecke unter Luftsauerstoffabschluß, die bakterielle Zersetzung des Nitrats unter Verwendung einer Kohlenstoffquelle herbei zuführen. Dieser Gedanke wird durch einen schleifenförmi gen Kanal verwirklicht, über den das zu reinigende Wasser geleitet wird. Dabei nimmt der Sauerstoffgehalt im Laufe der Strecke durch die Einwirkung der Bakterien ab, so daß am Ende dieser Strecke die Bedingungen für einen Nitrat abbau herrschen. Diese Verfahrensweise ist notwendig, da das aus dem Aquarium zufließende Wasser zunächst einen entsprechend hohen Sauerstoffgehalt aufweist, bei dem keine Denitrifikation stattfinden kann. Das Problem be steht also in der Reduzierung des Sauerstoffgehalts des Aquarienwassers nach Eintritt in die Vorrichtung.Another denitrification process is in EP 0 096 170 B1. This process is based on the idea of taking a long exposure Atmospheric oxygen closure, the bacterial decomposition of the Nitrate using a carbon source respectively. This idea is shaped by a loop gen channel realized through which the water to be cleaned is directed. The oxygen content decreases during the course the route by the action of the bacteria, so that at the end of this route the conditions for a nitrate degradation prevail. This procedure is necessary because the water flowing in from the aquarium is initially one has a correspondingly high oxygen content at which no denitrification can take place. The problem be stands in the reduction of the oxygen content of the Aquarium water after entering the device.
Bei bekannten, mit heterotrophen Bakterien, also organi scher Kohlenstoffquelle arbeitenden Verfahren und Vor richtungen ist darüber hinaus das Problem der Dosierung organischer Nährstoffe nicht zufriedenstellend gelöst. Eine Fehldosierung hat erhebliche Folgen für die Aquari enbewohner: eine Überdosierung führt nämlich zur Bildung giftigen Schwefelwasserstoffs, während eine Unterdosie rung dazu führt, daß Nitrat nicht zu gasförmigem Stick stoff sondern zu giftigem Nitrit umgesetzt wird. Die Do sierung wird zusätzlich dadurch erschwert, daß die Bakte rien keinen gleichbleibenden Bedarf, sondern mit sinken dem Nitratgehalt des Wassers abnehmenden Bedarf an orga nischen Stoffen aufweisen.In known, with heterotrophic bacteria, ie organi carbon source processes and pre directions is also the problem of dosing organic nutrients not satisfactorily solved. An incorrect dosage has significant consequences for the Aquari Residents: an overdose leads to education toxic hydrogen sulfide during an underdose tion leads to nitrate not becoming a gaseous stick but converted into toxic nitrite. Thu sation is further complicated by the fact that the bacteria no constant demand, but with decrease the need for orga decreasing in the nitrate content of the water niche substances.
Ein besonderes Problem bei der Regulierung des Nährstoff gehalts insbesondere von Meerwasseraquarien ergibt sich aus dem hohen Kalziumbedarf der Lebewesen, der in ge schlossenen Systemen nicht befriedigt werden kann. Bei einer Zugabe von Kalzium in das Aquarienwasser besteht die Gefahr eines Verätzens der Lebewesen, da die Zugabe in der Regel nach der sogenannten Kalkwassermethode in Form einer Kalziumhydroxidlösung erfolgt, welche einen pH-Wert von über 10 besitzt. Zudem führt das Einleiten von Kalzium zu einer erheblichen Verringerung des CO₂-Ge halts und zur Ausfällung von Kalziumcarbonat im Wasser. A particular problem in regulating the nutrient salary results in particular from sea water aquariums from the high calcium requirement of living beings, which in ge closed systems can not be satisfied. At there is an addition of calcium in the aquarium water the danger of chemical burns to the living being since the encore usually according to the so-called lime water method in Formed a calcium hydroxide solution, which one has a pH of over 10. The initiation also leads of calcium to a significant reduction in CO₂-Ge stops and for the precipitation of calcium carbonate in the water.
Bei der bekannten Methode der Verwendung eines Kalkreak tors durchströmt das Wasser ein Kalziumcarbonatbett in einem separaten Reaktor. Hier kann gleichzeitig CO₂ zuge geben werden. Die Lösung erfordert jedoch einen hohen Aufwand aufgrund des zusätzlichen Kalkreaktors und der separat erforderlichen Kohlendioxidstation.In the known method of using a lime freak the water flows through a calcium carbonate bed in a separate reactor. Here CO₂ can be added at the same time will give. However, the solution requires a high one Effort due to the additional lime reactor and the separately required carbon dioxide station.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen problemlosen Nitratabbau ermöglicht und die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.The invention is therefore based on the object, a Ver drive and a device of the type mentioned create that enables problem-free nitrate breakdown and avoids the disadvantages of the prior art.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.This object is achieved with the features of independent claims solved.
Der aus JP 04-265 198, Referat aus Chemical Abstracts, Vol.: 118, 1993, Seite 430, Ref. Nr. 118: 45419q bekannte Stand der Technik, nämlich eine Anlage zur Kultivierung von Mikroorganismen, hat nichts mit der Denitrifikation zu tun. Im Gegenteil wird dort gerade von der Möglichkeit der Belüftung gesprochen, die beim erfindungsgemäßen Verfahren während des Normalbetriebes vermieden werden muß, denn sie wird dabei nicht zur eigentlichen Sauer stoffversorgung der Bakterien eingesetzt, sondern zur Prozeßsteuerung, d. h. zum Abschalten der eigentlichen Re aktion.The one from JP 04-265 198, presentation from Chemical Abstracts, Vol .: 118, 1993, page 430, ref.no.118: 45419q known State of the art, namely a plant for cultivation of microorganisms, has nothing to do with denitrification to do. On the contrary, there is just the possibility the ventilation spoken in the invention Procedures to be avoided during normal operation must, because it does not become the real sour used to supply bacteria, but for Process control, d. H. to switch off the actual Re action.
In J. Röske, D. Uhlmann; "Eignung eines Reaktors . . . ", gwf Wasser·Abwasser 131 (1990) Nr. 6, Seiten 307 bis 310 werden Abwasserbehandlungsanlagen beschrieben, die nach dem Anaerob-/Aerob-Verfahren mit einem Festbettreak tor arbeiten. Abgesehen davon, daß nicht nur generell, sondern insbesondere auch aus patentrechtlicher Sicht Ab wasser in keiner Weise mit Wassern wie Aquarienwasser vergleichbar ist, wird in dieser Entgegenhaltung nur auf die aerobe Reinigungsstufe eingegangen, nämlich die Ni trifikation. Das dabei entstehende Nitrat wird sogar als positiv bei der Einleitung in eutrophe Gewässer bezeich net. Bei der Erfindung wird hingegen ausschließlich anae rob denitrifiziert, und die Belüftung dient lediglich dem Abschalten der Denitrifikation, nicht jedoch der Nitrifi kation, da das zulaufende Wasser bereits nitrifiziert ist.In J. Röske, D. Uhlmann; "Suitability of a reactor ...", gwf Wasser · Abwasser 131 (1990) No. 6, pages 307 to 310 waste water treatment plants are described that after the anaerobic / aerobic process with a fixed bed react work. Apart from the fact that not only in general, but especially from a patent law perspective Ab water in no way with water like aquarium water is comparable, is only mentioned in this document the aerobic cleaning stage, namely the Ni trification. The resulting nitrate is even called positive when discharged into eutrophic waters net. In the invention, however, only anae rob denitrifies, and the ventilation serves only that Disable denitrification but not nitrifi cation, since the incoming water is already nitrifying is.
In DE 34 34 678 A1 werden ein Verfahren und eine Vorrich tung zum Entfernen von Eiweiß und dessen Abbauprodukten aus Wasser offenbart, die nicht mit der Erfindung zu ver gleichen sind, denn sie sind mit Nachteilen behaftet, die mit der Erfindung vermieden werden. Dieser Stand der Technik schlägt u. a. vor, organische Stoffe auf inerte Träger aufzubringen, und zwar auf Träger aus Phtalsäu reester als Weichmacher, die verschiedenen Kunststoffen zugesetzt werden. Bei Verwendung im Aquarium gelangen diese Stoffe ins Wasser, wodurch Schäden an Pflanzen, versteckte Schäden an Fischen und insbesondere an wirbel losen Meerestieren die Folge sind. Die Erfindung unter scheidet sich demgegenüber dadurch, daß nicht etwa ein inerter Träger mit einem organischen Nährstoff beladen wird, sondern der Nährstoff selbst der Träger ist und sich völlig verbraucht. Auf weitere verfahrenstechnische Unterschiede dieser vorbekannten Technik gegenüber der Erfindung braucht daher nicht eingegangen zu werden.DE 34 34 678 A1 describes a method and a device device for removing protein and its breakdown products disclosed from water, not ver with the invention are the same, because they have disadvantages that can be avoided with the invention. This state of the Technology beats a. before, organic substances on inert To apply carriers, namely on phthalic acid carriers reester as plasticizer, the various plastics be added. When used in the aquarium these substances into the water, causing damage to plants, hidden damage to fish and especially to vertebrae loose sea animals are the result. The invention under differs in contrast in that not about Load inert carrier with an organic nutrient is, but the nutrient itself is the carrier and completely consumed. On further procedural Differences between this prior art and the Invention therefore need not be entered into.
Schließlich beschäftigt sich die DE 92 15 208 U1 mit der Abwasserbehandlung für kommunale Kläranlagen; wie vorste hend dargelegt, ist Abwasser in keiner Weise mit Aqua rienwasser vergleichbar.Finally, DE 92 15 208 U1 deals with the Wastewater treatment for municipal wastewater treatment plants; as above As explained above, wastewater is in no way aqua rienwasser comparable.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, zur Lösung der Aufgabe das Redoxpotential des Wassers als Leitwert für den Bedarf an organischen Stoffen zu messen. Das zugrun deliegende Prinzip basiert darauf, daß der Gehalt an ,or ganischen Stoffen das Redoxpotential dem Mediums beein flußt. Ein hoher Gehalt führt zur Absenkung des Redoxpo tentials. Diese Möglichkeit ist bei den bekannten Vor richtungen und Verfahren prinzipiell ausgeschlossen. Be dingung für die Benutzung des Redoxpotentials als Leit wert ist nämlich, daß dieser Wert eine Aussage über das gesamte Medium zuläßt, der gemessene Wert also in jedem Bereich des Filters vorliegt.The invention is based on the idea of solving the Task the redox potential of water as a guide value for measure the need for organic matter. The green The principle is based on the fact that the content of, or ganic substances affect the redox potential of the medium flows. A high salary lowers the redox po tentials. This possibility is with the known before directions and procedures excluded in principle. Be condition for using the redox potential as a guide What is worth is that this value is a statement about the entire medium, so the measured value in each Range of the filter is present.
Dies ist bei herkömmlichen Anlagen ausgeschlossen, da entweder das Wasser, wie etwa bei der EP 0 096 170 B1, über die Länge der schleifenförmigen Fließstrecke ein völlig unterschiedliches Redoxverhalten aufweist und keine interne Mischung des Wassers stattfindet, zumin dest aber in jedem Fall Zonen bestehen, die mehr oder weniger durchströmt sind. Zusätzlich wird eine brauchbare Aussage einer Messung des Redoxpotentials dadurch verhindert, daß die Verteilung der Bakterien im Wasser ungleichmäßig, entweder auf einem Trägermaterial oder auf einem Festbett vorliegt. Die ungleichmäßige Verteilung der Bakterien verringert zudem die Nitratabbaurate sowie die bakteri elle Wachstumsrate. Eine optimale Wachstumsrate ist grundsätzlich dann zu erreichen, wenn die Nährstoffe und die Bakterien homogen im Raum verteilt sind.This is impossible with conventional systems because either the water, as in EP 0 096 170 B1, over the length of the loop-shaped flow path has completely different redox behavior and no internal mixing of the water takes place, at least but in any case there are zones that are more or less are less flowed through. In addition, a usable one Statement of a measurement of the redox potential prevents the distribution of the bacteria in the water is uneven, either on a carrier material or on a fixed bed is present. The uneven distribution of the bacteria also reduces the nitrate breakdown rate and the bacteria all growth rate. An optimal growth rate is basically to be achieved when the nutrients and the bacteria are distributed homogeneously in the room.
Die Erfindung bedient sich eines vom Aquarium physika lisch getrennten Reaktionsbeckens, in dem der bakterielle Nitratabbau stattfinden kann, und das als Mischbox mit einfacher geometrischer Form ein homogenes Mischen einer darin enthaltenen Flüssigkeit ermöglicht. Dieser Mischbox wird Aquarienwasser zugeführt, welches dann mit Hilfe einer Umwälzpumpe in ständige Zirkulation versetzt wird. Dabei kann die Mischbox entweder räumlich vom Aquarium getrennt sein, d. h. außerhalb des Aquarienbeckens oder innerhalb des Aquariums angeordnet sein. Befindet sich die Mischbox außerhalb des Aquariums, so wird das Wasser vom Aquarium über eine Zuführleitung mit Hilfe eines Reglers in die Mischbox eingespeist und das gereinigte Wasser über einen Ablauf und eine weitere Leitung an das Aquarium abgegeben. Beim Betrieb der Mischbox innerhalb des Aquarienbeckens kann das Wasser über einen passiven Zustrom zugeführt werden, der dadurch entsteht, daß das Wasser mit Hilfe einer in die Mischbox eingebauten Umwälzpumpe beispielsweise über eine Bypass-Leitung vorzugsweise über den geringfügig oberhalb des Aquarien wasserspiegels liegenden Rand der Mischbox in das Aqua rienwasser geleitet wird und an der Mischbox eine aufzu bereitendes Wasser aus dem Aquarium ansaugende Zufuhröff nung vorgesehen ist. The invention uses one from the aquarium physika The reaction basin in which the bacterial Nitrate breakdown can take place, as a mixing box simple geometric shape a homogeneous mixing of a liquid contained therein. This mixing box aquarium water is supplied, which then with the help circulation pump is set in constant circulation. The mixing box can either be spatially from the aquarium be separated, d. H. outside the aquarium tank or be arranged within the aquarium. Is located the mixing box outside the aquarium, so is the water from the aquarium via a feed line with the help of a Controller fed into the mixing box and the cleaned Water through a drain and another pipe to the Aquarium released. When operating the mixing box inside of the aquarium tank, the water can pass through a passive one Inflow that is caused by the fact that the Water with the help of a built in the mixing box Circulation pump, for example via a bypass line preferably over the slightly above the aquarium edge of the mixing box in the aqua rienwasser is passed and one on the mixing box Preparing water from the aquarium is provided.
Über eine Meßsonde wird das Redoxpotential des in der Mischbox befindlichen Wassers bestimmt. Das Ergebnis der Messung liefert aufgrund der ständigen Durchmischung des Wassers eine zutreffende Aussage über die Reaktionsver hältnisse an jedem beliebigen Ort der Mischbox. Mit Hilfe des Meßwertes kann das Redoxpotential im Medium gesteuert werden.The redox potential of the in the Mixing water located determined. The result of Measurement delivers due to the constant mixing of the Water an appropriate statement about the reaction ver Ratios anywhere in the mixing box. With help the measured value can control the redox potential in the medium will.
Für den Nitratabbau werden der Mischbox denitrifizierende Bakterien sowie eine organische Kohlenstoffquelle zuge setzt. Die Kohlenstoffquelle kann in Form biologisch ab baubarer Füllkörper in der Mischbox vorliegen. Hierfür lassen sich besonders vorteilhaft Spritzgußkörper aus biologisch abbaubarem Kunststoff verwenden. Durch die Um wälzpumpe werden dann die von den abbaubaren Füllkörpern ständig abgegebenen organischen Kohlenstoffverbindungen gleichmäßig im Medium verteilt.The mixing box becomes denitrifying for nitrate degradation Bacteria and an organic carbon source puts. The carbon source can biodegrade in shape buildable packing material in the mixing box. Therefor injection moldings are particularly advantageous use biodegradable plastic. By the order Rolling pump are then those of the degradable packing continuously released organic carbon compounds evenly distributed in the medium.
Mit Hilfe der Meßsonde kann nun über das Redoxpotantial der Zustand des Mediums bezüglich der Konzentration an organischen Kohlenstoffverbindungen, abhängig von der Bakteriendichte sowie dem Nitratgehalt des Wassers, festgestellt werden. Erfahrungsgemäß liegt der kritische Wert für das Redoxpotential über -50 mV und unter -300 mV. Ein gemessener Wert von über -50 mV bedeutet, daß sich zu wenig organischer Kohlenstoff im Medium befindet. Das kann zu der oben bereits erwähnten Nitritbildung füh ren. Nitrit bildet sich dann als Produkt eines unvoll ständig reduzierten Nitrats. Da die chemische Reaktion des Umsetzens von Nitrat zu molekularem Stickstoff eine Reduktionsreaktion ist, ist die Folge eines Mangels an Reduktionsäquivalenten, wie z. B. organischen Kohlen stoffverbindungen, daß der Prozeß nicht vollständig ab läuft, sondern auf der. Stufe des Nitrits stehen bleibt. So kommt es bei Mangel an organischen Kohlenstoffverbin dungen im Medium zur Bildung des giftigen Nitrits.With the help of the measuring probe, the redox potential can now be used the state of the medium in terms of concentration organic carbon compounds, depending on the Bacterial density and the nitrate content of the water, be determined. Experience has shown that the critical Value for the redox potential above -50 mV and below -300 mV. A measured value above -50 mV means that there is too little organic carbon in the medium. This can lead to the nitrite formation already mentioned above Ren. Nitrite then forms as an incomplete product constantly reduced nitrate. Because the chemical reaction of converting nitrate to molecular nitrogen Reduction reaction is the result of a deficiency Reduction equivalents, such as. B. organic coals material compounds that the process is not completely off runs, but on the. Level of nitrite remains. This is what happens when there is a lack of organic carbon compounds in the medium for the formation of the toxic nitrite.
Auch die Überdosierung des organischen Kohlenstoffs führt zu einem giftigen Abbauprodukt. Bei Werten unter -300 mV führt das überschüssige Reduktionspotential zur Bildung von giftigem Schwefelwasserstoff. Durch die ständige Mes sung des Redoxpotentials ermöglicht die Erfindung ent sprechende Maßnahmen zum Einhalten des erwünschten Tole ranzbereichs des Redoxpotentials. Das Vermeiden einer Unterdosierung bereitet aufgrund der einfachen Möglich keit einer Zugabe zusätzlicher organischer Kohlenstoff verbindungen in der Regel kein Problem. Problematisch ist dagegen das Vermeiden eines zu hohen Gehaltes an or ganischen Kohlenstoffverbindungen. Die Erfindung schlägt zum Vermeiden einer derartigen Überdosierung, die erfin dungsgemäß an einem Absinken des Wertes des Redoxpotenti als unter -300 mV festgestellt wird, das Zuführen von Luftsauerstoff über einen in der Mischbox vorgesehenen Belüfter vor, der vorzugsweise im unteren Bereich der Mischbox mündet. Die Zufuhr von Luftsauerstoff führt so fort zum Anstieg des Redoxpotentials, wodurch eine Schwefelwasserstoff-Bildung verhindert wird.The overdosing of organic carbon also leads to a toxic breakdown product. At values below -300 mV the excess reduction potential leads to education of toxic hydrogen sulfide. Due to the constant measurement solution of the redox potential enables the invention ent speaking measures to maintain the desired tole range of the redox potential. Avoiding one Underdosing prepares because of the simple possibility addition of additional organic carbon connections usually not a problem. Is problematic on the other hand avoiding too high an or ganic carbon compounds. The invention strikes to avoid such an overdose that invented according to a decrease in the value of the redox potenti is found to be below -300 mV, the supply of Atmospheric oxygen via a provided in the mixing box Aerator in front, preferably in the lower area of the Mixing box opens. The supply of atmospheric oxygen leads in this way continued to increase the redox potential, whereby a Hydrogen sulfide formation is prevented.
Eine zweite erfindungsgemäße Möglichkeit zur Erhöhung des Redoxpotentials wird durch das Einbringen eines Oxidati onsmittels vorgeschlagen. Dabei kann jedes feste oder flüssige Oxidationsmittel, wie beispielsweise Wasser stoffperoxid, verwendet werden. Eine weitere erfindungs gemäße Möglichkeit zur Erhöhung des Redoxpotentials ist die Erhöhung der Durchflußrate. Hierzu kann ein an der Mischbox vorgesehener Zulaufregler für die Steuerung der Durchflußrate verwendet werden.A second possibility according to the invention for increasing the Redox potential is achieved by introducing an Oxidati onsmittel suggested. Any fixed or liquid oxidizing agents such as water fabric peroxide can be used. Another fiction appropriate possibility to increase the redox potential the increase in flow rate. This can be done at the Mixing box provided inlet controller for controlling the Flow rate can be used.
Besonders vorteilhaft ist es, die Meßsonde über eine Steuerung mit dem Belüfter und/oder der Durchflußsteue rung zu verbinden. Dies ermöglicht ein automatisches Ein halten eines bestimmten Redoxwertes. Die Erhöhung der Durchflußrate hat eine höhere Nitratkonzentration in der Mischbox zur Folge, was zur Erhöhung des Redoxpotentials führt.It is particularly advantageous to use a measuring probe Control with the aerator and / or the flow control connection. This enables an automatic on hold a certain redox value. The increase in Flow rate has a higher nitrate concentration in the Mixing box result, which increases the redox potential leads.
Zudem kann auch die Umwälzpumpe mit der Steuervorrichtung zur optimalen Abstimmung der Pumpenleistung mit der Durchflußrate und der Sauerstoffzufuhr verbunden werden. Zur weiteren Erhöhung der Homogenität des Mediums kann die Umwälzpumpe anstelle des herkömmlichen Laufrades ein Nadelrad besitzen, das Bakterienklumpen zerschlägt und so zu einer besseren Verteilung der Bakterien im Medium führt.In addition, the circulation pump with the control device for optimal coordination of the pump performance with the Flow rate and the oxygen supply are connected. To further increase the homogeneity of the medium can the circulation pump instead of the conventional impeller Have a pinwheel that breaks up clumps of bacteria and such for a better distribution of the bacteria in the medium leads.
Zur weiteren Verbesserung der Reaktionsbedingungen in der Mischbox und der optimalen Versorgung des Aquariums mit den erforderlichen Nährstoffen schlägt die Erfindung vor, Kalziumkarbonatkörper in der Mischbox einzusetzen. Der CO₂ bedingte niedrige pH-Wert führt dazu, daß aus dem eingesetzten Kalziumkarbonat Kalzium- und Bikarbonationen freigesetzt werden. Dies führt einerseits zur erwünschten Erhöhung des pH-Wertes und andererseits zur Versorgung des Aquariums mit kalziumhaltigem, nitratfreiem Wasser. Somit erübrigt sich neben den genannten Vorteilen bei Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfin dungsgemäßen Verfahrens die sonst erforderliche Kalkdün gung. To further improve the reaction conditions in the Mixing box and the optimal supply of the aquarium the invention proposes the necessary nutrients, Use calcium carbonate body in the mixing box. Of the CO₂-related low pH leads to the fact that from the used calcium carbonate calcium and bicarbonate ions to be released. On the one hand, this leads to the desired Increase in pH and on the other hand for supply the aquarium with calcium-containing, nitrate-free water. Thus, in addition to the advantages mentioned, is unnecessary Use of the device according to the invention or of the inventin the method according to the invention the otherwise required lime supply.
Anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen ein bevor zugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vor richtung dargestellt ist, wird diese sowie ihre Funkti onsweise nachfolgend im einzelnen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:Using the accompanying drawings, in which a before zugtes embodiment of the invention direction is shown, this as well as its functi explained in detail below. In the Drawings show:
Fig. 1 eine Mischbox für den Betrieb außerhalb eines Aquariums; und Fig. 1 shows a mixing box for operation outside of an aquarium; and
Fig. 2 eine Mischbox für den Betrieb innerhalb eines Aquariums. Fig. 2 is a mixing box for operation within an aquarium.
Der dargestellte Milieuautomat 1 besteht im wesentlichen aus einer Mischbox 2, die das eingeleitete Aquarienwasser und abbaubare Spritzgußfüllkörper 3 mit einer großen Oberfläche sowie Kalziumcarbonatkörper 4 aufnimmt. Dabei bestehen die Füllkörper aus Kunststoff. Die Mischbox be sitzt an ihrer Oberseite einen Deckel 5 mit einer Re doxsonde 6 zur Messung des Redoxpotentials des in der Mischbox befindlichen Mediums, einen Belüfter 7 für die Sauerstoffzufuhr bei Unterschreiten eines kritischen Re doxwertes, eine Umwälzpumpe 8 für die Durchmischung des Mediums zur Erzeugung einer homogenen Stoff- und Bakte rienverteilung und einen Zulauf 9 mit einem Durchfluß mengenregler 15 zur Steuerung der vom Aquarium zugeführ ten Wassermenge. Im oberen Bereich der Mischbox befindet sich ein Ablauf 13 zum Aquarium. Durch den Ablauf gelangt das milieuoptimierte Wasser in das Aquarium. Die Redoxsonde 6 ist über eine Anzeige 11 mit einer Steuerung 12 verbunden, an die ihrerseits der Belüfter, die Umwälz pumpe und der Durchflußmengenregler angeschlossen sind. Die Pfeile A, B, C, D symbolisieren die Fließrichtung des Wassers vom Aquarium über den Zulauf 9 durch die Mischbox 2 und aus der Mischbox durch den Ablauf 13.The milieu automat 1 shown consists essentially of a mixing box 2 , which receives the introduced aquarium water and degradable injection molding filler 3 with a large surface area and calcium carbonate body 4 . The packing consists of plastic. The mixing box sits on its top a cover 5 with a re dox probe 6 for measuring the redox potential of the medium in the mixing box, an aerator 7 for the supply of oxygen when the pressure falls below a critical rex value, a circulation pump 8 for mixing the medium to produce a homogeneous substance and bacteria distribution and an inlet 9 with a flow rate controller 15 for controlling the amount of water supplied by the aquarium. In the upper area of the mixing box there is a drain 13 to the aquarium. The water optimized for the environment reaches the aquarium through the drain. The redox probe 6 is connected via a display 11 to a controller 12 , to which in turn the aerator, the circulation pump and the flow regulator are connected. The arrows A, B, C, D symbolize the flow direction of the water from the aquarium via the inlet 9 through the mixing box 2 and from the mixing box through the outlet 13 .
über den Zulauf 9 mit dem Regler 15 gelangt das nitrat haltige Aquarienwasser in die Mischbox 2. Die Durchfluß rate richtet sich dabei nach der von der Steuerung vorge gebenen Menge. Das in der Mischbox befindliche Medium wird von der Umwälzpumpe 8, die ebenfalls mit der Steue rung 12 verbunden ist, regelmäßig umgewälzt und so an den abbaubaren Füllkörpern vorbeigespült. Dies führt zu einer großen Homogenität des Mediums, welche die Genauigkeit der Meßergebnisse der Redoxsonde 6 erhöht. Zudem wird durch das Nadelrad der Umwälzpumpe 8 eine Verklumpung der Bakterien verhindert, so daß auch diese gleichmäßig in der Mischbox verteilt werden.Via the inlet 9 with the controller 15 , the nitrate-containing aquarium water reaches the mixing box 2 . The flow rate depends on the amount specified by the control. The medium in the mixing box is regularly circulated by the circulating pump 8 , which is also connected to the control 12 , and is thus flushed past the degradable packing elements. This leads to a great homogeneity of the medium, which increases the accuracy of the measurement results of the redox probe 6 . In addition, the needle wheel of the circulating pump 8 prevents the bacteria from clumping together, so that they are evenly distributed in the mixing box.
In Fig. 2 ist ein Milieuautomat dargestellt, der sich innerhalb des Aquariums (nicht dargestellt) befindet. Da bei besitzt die Mischbox 2 einen Zulauf 109 und einen Ab lauf 113 mit einem Regler 115. Der Ablauf 113 ist mit ei ner Abzweigung des Ausgangs der Umwälzpumpe 8 verbunden. Durch den Betrieb der Umwälzpumpe 8 wird eine regulier bare Menge Wasser aus der Mischbox 2 über deren Rand in das Aquarium gedrückt. Dies hat einen passiven Zustrom aus dem Aquarium über den Zulauf 109 in die Mischbox 2 zur Folge. Auf diese Weise kann der Wasseraustausch zwi schen Mischbox und Aquarium ohne zusätzliche Pumpe erfol gen und dennoch genau reguliert werden.In Fig. 2 an automatic milieu is shown, which is located within the aquarium (not shown). Since the mixing box 2 has an inlet 109 and an outlet 113 with a controller 115 . The drain 113 is connected to a junction of the outlet of the circulation pump 8 . Through the operation of the circulation pump 8 , a regulatable amount of water from the mixing box 2 is pressed over the edge into the aquarium. This results in a passive inflow from the aquarium via the inlet 109 into the mixing box 2 . In this way, the water exchange between the mixing box and the aquarium can be carried out without an additional pump and still be precisely regulated.
Unterschreitet das Redoxpotential den Wert von beispiels weise -300 mV, so wird dieser Wert von der Sonde 6 gemes sen und an die Steuerung 12 weitergegeben, die ihrerseits den Belüfter 7 einschaltet. Der Belüfter 7 leitet dann dem Medium über ein Belüftungsrohr 14 Sauerstoff zu. Da durch erhöht sich das Redoxpotential des Mediums bis zu einem vorgewählten Wert, der über die Meßsonde 6 in Ver bindung mit der Steuerung 12 ein Abschalten des Belüfters 7 bewirkt.If the redox potential falls below the value of, for example, -300 mV, this value is measured by the probe 6 and passed on to the controller 12 , which in turn switches on the aerator 7 . The aerator 7 then supplies oxygen to the medium via an aeration tube 14 . Since the redox potential of the medium increases to a preselected value, which causes the aerator 7 to be switched off via the measuring probe 6 in conjunction with the controller 12 .
Das infolge der Denitrifikationsreaktion durch die Umset zung der organischen Kohlenstoffverbindung freiwerdende CO₂ hat eine Absenkung des pH-Wertes zur Folge, die bei den eingesetzten Kalziumkarbonatkörpern 4 zu einer Frei setzung von Kalzium und Bikarbonationen führt. Das be wirkt sowohl eine Pufferung des Automatenmilieus als auch eine Versorgung des Aquariums mit Kalzium.The CO₂ released as a result of the denitrification reaction by the implementation of the organic carbon compound results in a lowering of the pH value, which leads to a release of calcium and bicarbonate ions in the calcium carbonate bodies 4 used. This affects buffering of the vending machine environment as well as supplying the aquarium with calcium.
Insgesamt bietet der erfindungsgemäße Milieuautomat opti male Bedingungen für die Wiederaufbereitung mit der Folge der Verbesserung der Wasserqualität sowohl von Frisch- als auch Meerwasserbiotopen.Overall, the milieu automat according to the invention offers opti male conditions for reprocessing with the consequence the improvement of the water quality of both fresh as well as seawater biotopes.
Claims (18)
- - aufzubereitendes Wasser wird in dem geschlos senen Kreislauf durch einen Mischbehälter geführt,
- - in dem sich homogen verteilt denitrifizierend wirkende, anaerobe Bakterien und
- - als Kohlenstoffquelle biologisch von diesen vollkommen abbaubare Füllkörper befinden,
- - in der Mischzone wird das Redoxpotential mittels Regelung über dessen Messung auf einem Wert zwischen -50 mV und -300 mV gehalten.
- - water to be treated is passed through a mixing tank in the closed circuit,
- - in the anaerobic bacteria and
- - are completely biodegradable packing bodies as a carbon source,
- - In the mixing zone, the redox potential is kept at a value between -50 mV and -300 mV by means of regulation via its measurement.
- - einem Mischbehälter (2) in einem geschlossenen Wasserkreislauf, in dem sich
- - denitrifizierend wirkende anaerobe Bakterien,
- - von diesen biologisch abbaubare Füllkörper (3) als organische Kohlenstoffquelle,
- - eine Umwälzpumpe (8) sowie
- - eine Meßsonde (6) zur Messung des Redoxpotentials befinden.
- - A mixing container ( 2 ) in a closed water circuit in which
- - denitrifying anaerobic bacteria,
- - Of these biodegradable packing ( 3 ) as an organic carbon source,
- - A circulation pump ( 8 ) and
- - A measuring probe ( 6 ) for measuring the redox potential are located.
Priority Applications (3)
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