WO1996005726A1 - Verfahren und vorrichtung zum regulieren und verbessern der wasserqualität - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum regulieren und verbessern der wasserqualität Download PDF

Info

Publication number
WO1996005726A1
WO1996005726A1 PCT/EP1995/003344 EP9503344W WO9605726A1 WO 1996005726 A1 WO1996005726 A1 WO 1996005726A1 EP 9503344 W EP9503344 W EP 9503344W WO 9605726 A1 WO9605726 A1 WO 9605726A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
water
mixing box
aquarium
bacteria
regulating
Prior art date
Application number
PCT/EP1995/003344
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Schlüter
Klaus Hansen
Original Assignee
Aqua Medic Anlagenbau Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aqua Medic Anlagenbau Gmbh filed Critical Aqua Medic Anlagenbau Gmbh
Priority to AU33872/95A priority Critical patent/AU3387295A/en
Publication of WO1996005726A1 publication Critical patent/WO1996005726A1/de

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/006—Regulation methods for biological treatment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; CARE OF BIRDS, FISHES, INSECTS; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K63/00—Receptacles for live fish, e.g. aquaria; Terraria
    • A01K63/04—Arrangements for treating water specially adapted to receptacles for live fish
    • A01K63/042—Introducing gases into the water, e.g. aerators, air pumps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/68—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/10—Packings; Fillings; Grids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/04—Oxidation reduction potential [ORP]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for regulating and improving the water quality, in particular aquarium water, where improvement can also include fertilization.
  • Bacteria of this type can only decompose nitrate with the exclusion of atmospheric oxygen. Anaerobic conditions are naturally excluded in an aquarium. For example, nitrate degradation (denitrification) must take place outside the aquarium tank. A further prerequisite for a functional breakdown of the nitrate by bacteria is the adequate supply of the bacteria with organic carbon compounds. These bacterial nutrients have to be added to the water, which poses particular difficulties in dosing.
  • Bacteria can work either as autotrophic, ie sulfur-based bacteria utilizing an inorganic energy source or as heterotrophic, ie organic carbon compounds utilizing organic energy source bacteria.
  • a method based on heterotrophic bacteria is described in DE 34 10 412 C3.
  • An organic energy source incorporated into a solid and decomposable by microbial activity is used, which creates the death for the denitrifying bacteria.
  • the advantage of using heterotrophically growing bacteria over autotrophic, for example sulfur-utilizing bacteria is that the latter secrete sulfate as the end product, which must be subsequently removed.
  • DE 34 10 412 C3 thus provides a process which favors the growth of denitrifying organic carbon compounds utilizing bacteria.
  • Anaerobic biological filters are also known. The principle of operation of these filters is based on the principle of settling nitrate-decomposing bacteria on the filter surface. A corresponding device is described in German utility model 84 38 440. Various filter materials for filtering the suspended matter and, inter alia, also for the settlement of nitrate-decomposing bacteria are proposed. Appropriate organic carbon sources must also be added for the growth of the bacteria.
  • the invention is therefore based on the object of creating a method and a device of the type mentioned at the outset which enables problem-free nitrate degradation and avoids the disadvantages of the prior art.
  • the invention is based on the idea of solving the problem of measuring the redox potential of water as a guide value for the need for organic substances.
  • the underlying principle is based on the fact that the content of organic substances influences the redox potential of the medium. A high content leads to a reduction in the redox potential. In principle, this possibility is excluded in the known devices and methods.
  • Loading The condition for using the redox potential as a guide value is that this value allows a statement to be made about the entire medium, that is to say the measured value is present in every area of the filter.
  • the invention uses a reaction tank physically separate from the aquarium, in which bacterial nitrate degradation can take place, and which, as a mixing box with a simple geometric shape, enables homogeneous mixing of a liquid contained therein.
  • This mixing box is supplied with aquarium water, which is then circulated continuously with the help of a circulation pump.
  • the mixing box can either be spatially separated from the aquarium, ie it can be arranged outside the aquarium tank or inside the aquarium. If the mixing box is outside the aquarium, the water from the aquarium is fed through a feed line with the help of a Regulator fed into the mixing box and the cleaned water through a drain and another line to the aquarium.
  • the water can be supplied via a passive inflow which arises from the fact that the water, with the aid of a circulation pump installed in the mixing box, for example via a bypass line, preferably lies slightly above the aquarium water level Edge of the mixing box - into which aquarium water is fed and a feed opening to be treated which draws water from the aquarium is provided on the mixing box.
  • the redox potential of the water in the mixing box is determined using a measuring probe. Due to the constant mixing of the water, the result of the measurement provides an accurate statement about the reaction conditions at any location in the mixing box.
  • the redox potential in the medium can be controlled with the aid of the measured value.
  • Denitrifying bacteria and an organic carbon source are added to the mixing box for nitrate degradation.
  • the carbon source can be in the form of biodegradable fillers in the mixing box. Injection molded articles made of biodegradable plastic can be used particularly advantageously for this purpose.
  • the circulating pump then distributes the organic carbon compounds continuously released by the degradable packing elements evenly in the medium.
  • the state of the medium in terms of concentration can now be determined via the redox potential organic carbon compounds, depending on the bacterial density and the nitrate content of the water.
  • the critical value for the redox potential is above -50 mV and below -300 mV.
  • a measured value of over -50 mV means that there is too little organic carbon in the medium. This can lead to the nitrite formation already mentioned above. Nitrite then forms as a product of an incompletely reduced nitrate.
  • the overdosing of organic carbon also leads to a toxic breakdown product. At values below -300 mV, the excess reduction potential leads to the formation of toxic hydrogen sulfide. Due to the constant measurement of the redox potential, the invention enables appropriate measures to maintain the desired tolerance range of the redox potential. Avoiding an underdosing generally poses no problem due to the simple possibility of adding additional organic carbon compounds. On the other hand, it is problematic to avoid an excessive content of organic carbon compounds.
  • the invention proposes the supply of atmospheric oxygen via one provided in the mixing box Aerator in front, which preferably opens into the lower area of the mixing box.
  • the supply of atmospheric oxygen immediately leads to an increase in the redox potential, which prevents the formation of hydrogen sulfide.
  • a second possibility according to the invention for increasing the redox potential is proposed by introducing an oxidizing agent.
  • Any solid or liquid oxidizing agent, such as hydrogen peroxide, can be used.
  • Another possibility according to the invention for increasing the redox potential is to increase the flow rate.
  • an inlet regulator provided on the mixing box can be used to control the flow rate.
  • the circulating pump can also be connected to the control device for optimal coordination of the pump performance with the flow rate and the oxygen supply.
  • the circulation pump can have a needle wheel instead of the conventional impeller, which breaks up clumps of bacteria and thus leads to a better distribution of the bacteria in the medium.
  • the invention proposes to use calcium carbonate bodies in the mixing box.
  • the low pH value caused by CO2 means that calcium and bicarbonate ions are released from the calcium carbonate used. This leads on the one hand to the desired increase in the pH value and on the other hand to the supply of the aquarium with calcium-containing, nitrate-free water.
  • the otherwise required lime fertilization is unnecessary when using the device according to the invention or the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a mixing box for use outside an aquarium
  • Fig. 2 is a mixing box for operation within an aquarium.
  • the milieu automat 1 shown consists essentially of a mixing box 2, which contains the introduced aquarium water and degradable injection molding filler 3 with a large one Surface and calcium carbonate body 4 takes.
  • the packing consists of plastic.
  • the top of the mixing box has a lid 5 with a redox probe 6 for measuring the redox potential of the medium in the mixing box, an aerator 7 for supplying oxygen when the critical redox value is undershot, and a circulation pump 8 for mixing the medium to produce a homogeneous distribution of substances and bacteria and an inlet 9 with a flow rate regulator 15 to control the amount of water supplied by the aquarium.
  • 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 the aerator, the circulation pump and the flow rate controller 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.
  • the nitrate-containing aquarium water reaches the mixing box 2 via the inlet 9 with the regulator 15.
  • the flow rate depends on the amount specified by the control.
  • the medium in the mixing box is regularly circulated by the circulation pump 8, which is also connected to the controller 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.
  • the needle wheel of the circulating pump 8 prevents the bacteria from clumping together, so that they are evenly distributed in the mixing box.
  • FIG. 2 shows an automatic milieu located inside the aquarium (not shown).
  • the mixing box 2 has an inlet 109 and an outlet 113 with a controller 115.
  • the outlet 113 is connected to a branch of the outlet of the circulation pump 8.
  • 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.
  • the redox potential of the medium increases up to a preselected value, which causes the aerator 7 to be switched off via the measuring probe 6 in conjunction with the controller 12.
  • the automatic milieu according to the invention offers optimal conditions for reprocessing, with the result that the water quality of both fresh water and sea water biotopes is improved.

Abstract

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung erfolgt das Regulieren der Wasserqualität, insbesondere von Aquarienwasser, über die Messsung, Verwertung und Einstellung des Redoxpotentials, wobei die Vorrichtung aus einer Mischbox (2), einer Umwälzpumpe (8) und einer Meßsonde (6) besteht.

Description

"Verfahren und Vorrichtung zum Regulieren und Verbessern der Wasserqualität"
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regulieren und Verbessern der Wasserqualität, insbe¬ sondere von Aquarienwasser, wobei Verbesserung auch Dün¬ gung umfassen kann.
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.
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. Stand der Technik
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.
Für den Bereich der im wesentlich kleineren Maßstab ar¬ beitenden Aquaristik sind Verfahren des Nitratabbaus un¬ ter Ausnutzung verschiedener anaerob arbeitender Bakte¬ rien bekannt.
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.
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. 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 ausscheiden, 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.
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 84 38 440. 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.
Ein weiteres Denitrifikationsverfahren ist in EP 0 096 170 Bl 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.
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.
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 Cθ2~Ge- halts und zur Ausfällung von Kalziumcarbonat im Wasser.
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.
Darstellung der Erfindung
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.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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 des 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.
Dies ist bei herkömmlichen Anlagen ausgeschlossen, da entweder das Wasser, wie etwa bei der EP 0 096 170 Bl, über die Länge der schleifenförmigen Fließstrecke ein völlig unterschiedliches Redoxverhalten aufweist und keine interne Mischung des Wassers stattfindet, zumindest 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.
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 einge-bauten 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.
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.
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.
Mit Hilfe der Meßsonde kann nun über das Redoxpotential 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.
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 Kohlenstoff erbindungen. 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.
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.
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.
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 Impellers ein Nadelrad besitzen, das Bakterienklumpen zerschlägt und so zu einer besseren Verteilung der Bakterien im Medium führt. 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.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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:
Fig. 1 eine Mischbox für den Betrieb außerhalb eines Aquariums; und
Fig. 2 eine Mischbox für den Betrieb innerhalb eines Aquariums.
Wege zur Ausführung der Erfindung
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- mengenregier 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.
Über den Zulauf 9 mit dem Regler 15 gelangt das nitrat- haltige Aquarienwasser in die Mischbox 2. Die Durchflu߬ 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. In Figur 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.
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.
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. Gewerbliche Anwendbarkeit
Insgesamt bietet der erfindungsgemäße Milieuautomat opti¬ male Bedingungen für die Wiederaufbereitung mit der Folge der Verbesserung der Wasserqualität sowohl von Frisch¬ ais auch Meerwasserbiotopen.

Claims

Patentansprüche:
Vorrichtung zum Regulieren und Verbessern der Wasserqualität, insbesondere von Aquarienwasser mit
einer mit biologisch abbaubaren Füllkörpern (3) bestückten, vom Wasserbehälter physika¬ lisch getrennten Mischbox
(2) einer Umwälzpumpe (8) und einer Meßsonde(6) .
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Belüfter (7) .
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- kennzeichnet, daß der Belüfter ein im unteren Bereich der Mischbox mündendes Belüftungsrohr (14) besitzt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Durchflußregler (15, 115) .
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ge¬ kennzeichnet durch eine Belüftungssteuerung (12) .
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ge¬ kennzeichnet durch eine Durchflußreglersteuerung (12) .
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Mischbox (2) mit biologisch abbaubaren Füllkörpern (3) bestückt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Füllkörper (3) aus organischem Material mit kunststoffähnlichen Ei¬ genschaften, beispielsweise aus Polyhydroxybuty- rat (PHB) bestehen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Füllkörper (3) durch Spritzgußtechnik mit einem großen Oberflächen- Volumenverhältnis hergestellt sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Füllkörper (3) durch Ex¬ trudieren und gegebenenfalls Auf-Länge-Schneiden mit großem Oberflächen-Volumenverhältnis herge¬ stellt sind.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprü¬ che 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß den Füllkörpern (3) Nährstoffe (z.B. Vitamine und/oder organische Säuren) sowohl für die Bakte- rien als auch für die Organismen im Aquarium und/oder Spurenelemente (z.B. Eisen, Molybdän und/oder Strontium) zugesetzt sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzpumpe (8) ein Nadelrad besitzt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischbox (2) mit kalziumliefernden Körpern (4) bestückt ist.
14. Verfahren zum Regulieren und Verbessern der Was¬ serqualität, insbesondere des Wassers von Aquari¬ en, dadurch gekennzeichnet, daß das Redoxpo- tential des Wassers gemessen und durch a) Belüf¬ tung und/oder b) Erhöhung der Durchflußrate und/oder c) Zugabe von Oxidationsmitteln regu¬ liert wird.
PCT/EP1995/003344 1994-08-25 1995-08-23 Verfahren und vorrichtung zum regulieren und verbessern der wasserqualität WO1996005726A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU33872/95A AU3387295A (en) 1994-08-25 1995-08-23 Process and device for regulating and improving water quality

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19944430077 DE4430077C2 (de) 1994-08-25 1994-08-25 Verfahren und Vorrichtung zum Regulieren und Verbessern der Wasserqualität
DEP4430077.8 1994-08-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1996005726A1 true WO1996005726A1 (de) 1996-02-29

Family

ID=6526485

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP1995/003344 WO1996005726A1 (de) 1994-08-25 1995-08-23 Verfahren und vorrichtung zum regulieren und verbessern der wasserqualität

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU3387295A (de)
DE (1) DE4430077C2 (de)
WO (1) WO1996005726A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018104251B4 (de) 2018-02-26 2023-01-26 Manuel Santos Gelke Verfahren und Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der Pflanzengesundheit in einem Aquarium oder dergleichen sowie Messeinrichtung hierfür

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29619016U1 (de) * 1996-11-01 1998-03-12 Mueller Wolf Ruediger Biologisch abbaubares Kunststoffprodukt
DE19813022A1 (de) * 1998-03-25 1999-09-30 Oeko Systeme Maschinen Und Anl Aufwuchskörper zur Immobilisierung von Mikroorganismen
DE10155760B4 (de) * 2001-11-14 2007-03-15 Gkss-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh Verfahren zur in situ-Entsäuerung schwefelsauren Wassers
NL1020315C2 (nl) * 2002-04-05 2003-10-07 Sirius B V Procesregeling voor biologische verwijdering van fosfaten en nitraten op basis van redoxpotentiaalmetingen.
DE102012216339B4 (de) * 2012-09-13 2017-09-07 GICON-Großmann Ingenieur Consult GmbH Verfahren zur Fest-Flüssigtrennung einer Suspension sowie die Verwendung eines selbstverbrauchenden Filters aus biologisch abbaubarem Material zur Fest-Flüssigtrennung von Suspensionen in diesem Verfahren

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE878008A (fr) * 1979-08-01 1980-02-01 Denis Robert Procede pour la correction physio-chimique des eaux de transport d'animaux aquatiques vivants et dispositifs a cet effet
DE3224365A1 (de) * 1982-06-30 1984-01-05 Edmund 8901 Wehringen Müller Schwimmfaehige traegermasse fuer pharmazeutische produkte und dergleichen und verfahren zu ihrer herstellung
DE3428701A1 (de) * 1984-08-03 1986-02-13 Benedikt 5483 Gimmigen Klaes Verfahren und vorrichtung zur steuerung des redoxpotentials, insbesondere zur aufbereitung von aquarienwasser
DE4006689A1 (de) * 1990-01-31 1991-08-01 Rudolph Karl Ulrich Prof Dr Dr Verfahren und vorrichtung zur erfassung der qualitaet von abwaessern
EP0442337A1 (de) * 1990-02-14 1991-08-21 Schering Aktiengesellschaft Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwässern
DE4024947A1 (de) * 1990-08-07 1992-02-13 Stewing Verwaltungsgesellschaf Verfahren und klaeranlage zum reinigen von abwasser
EP0504597A2 (de) * 1991-02-20 1992-09-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Wasserreinigungsanlage

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE964129C (de) * 1951-10-12 1957-05-16 Walter Jost Verfahren zur Behandlung von Wasser, welches fuer den menschlichen und tierischen Gebrauch bestimmt ist
DE2843294A1 (de) * 1978-10-04 1980-04-10 Gruenbeck Josef Wasseraufb Verfahren und vorrichtung zum einstellen einer waehlbaren erniedrigung der karbonathaerte
NL8301515A (nl) * 1983-04-29 1984-11-16 Akzo Nv Filter voor het behandelen van een of meer vloeistof en/of gasstromen en het uitvoeren van biochemische omzettingen.
DE3434678A1 (de) * 1984-08-11 1986-02-20 Hellmut Gunter 5063 Overath Hofmann Verfahren und vorrichtung zum entfernen von eiweiss und dessen abbauprodukten aus wasser
DE9215208U1 (de) * 1992-11-09 1992-12-24 Peukert, Volkmar, Dr.Rer.Nat., O-8019 Dresden, De

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE878008A (fr) * 1979-08-01 1980-02-01 Denis Robert Procede pour la correction physio-chimique des eaux de transport d'animaux aquatiques vivants et dispositifs a cet effet
DE3224365A1 (de) * 1982-06-30 1984-01-05 Edmund 8901 Wehringen Müller Schwimmfaehige traegermasse fuer pharmazeutische produkte und dergleichen und verfahren zu ihrer herstellung
DE3428701A1 (de) * 1984-08-03 1986-02-13 Benedikt 5483 Gimmigen Klaes Verfahren und vorrichtung zur steuerung des redoxpotentials, insbesondere zur aufbereitung von aquarienwasser
DE4006689A1 (de) * 1990-01-31 1991-08-01 Rudolph Karl Ulrich Prof Dr Dr Verfahren und vorrichtung zur erfassung der qualitaet von abwaessern
EP0442337A1 (de) * 1990-02-14 1991-08-21 Schering Aktiengesellschaft Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwässern
DE4024947A1 (de) * 1990-08-07 1992-02-13 Stewing Verwaltungsgesellschaf Verfahren und klaeranlage zum reinigen von abwasser
EP0504597A2 (de) * 1991-02-20 1992-09-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Wasserreinigungsanlage

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J. VAN RIJN & G. RIVERA: "Aerobic and anaerobic Biofiltration in an Aquaculture Unit - Nitrite Accumulation as a Result of Nitrification and Denitrification", AQUACULTURAL ENGINEERING, vol. 9, UK, pages 217 - 234 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018104251B4 (de) 2018-02-26 2023-01-26 Manuel Santos Gelke Verfahren und Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der Pflanzengesundheit in einem Aquarium oder dergleichen sowie Messeinrichtung hierfür

Also Published As

Publication number Publication date
DE4430077C2 (de) 1997-04-10
DE4430077A1 (de) 1996-02-29
AU3387295A (en) 1996-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0593834B1 (de) Verfahren zur biologischen Reinigung von Wasser und Mittel zum Durchführen des Verfahrens
DE102019108410B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung von Stickstoff aus Schmutzwasser und Abwasser
DE3013506A1 (de) Verfahren zum steuern oder regeln des autothermen aeroben abbaus von schlamm
DE2233801B2 (de) Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser mit zwei von dem Abwasser nacheinander durchflossenen Stufen
DE2532199B2 (de) Verfahren zur steuerung des biochemischen reaktionsablaufs in einer biologischen abwasserreinigungsanlage und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
DE3241348C2 (de)
DE10352636B4 (de) Verfahren und Anlage zur Aufbereitung von Abwässern auf Schiffen
DE2339557B2 (de) Verfahren und vorrichtung zum entfernen von stickstoff aus stickstoffhaltige und organische verbindungen enthaltenden abwaessern
WO1996005726A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum regulieren und verbessern der wasserqualität
EP0834476B1 (de) Verfahren und Anordnung zum Abbau organischer Abwasser-Schadstoffe
DE19725823B4 (de) Verfahren zur Biogasgewinnung
EP3684909B1 (de) Bioreaktor und dessen verwendung, verfahren zur herstellung einer organischen nährstofflösung, organische nährstofflösung, substratmaterial und dessen verwendung zur kultivierung von pflanzen
DE3632711C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen mikrobiologischen Denitrifikation von Grundwasser
EP2291332B1 (de) Verfahren zur biologischen aufbereitung von badewasser
DE19610056B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Biogasgewinnung
EP0503546B1 (de) Verfahren zur biologischen Reinigung von Wasser
AT391680B (de) Verfahren und einrichtung zum kontinuierlichen anaeroben biologischen abbau von verbindungen in abwaessern
EP2100856B1 (de) Verfahren zur mikrobiologischen Behandlung von Wasser aus Gewässern
CH667641A5 (de) Verfahren zur autotrophen denitrifikation von wasser.
DE102020106761A1 (de) Verfahren zur Aufbereitung von Wasser und Wasseraufbereitungsanlage
EP0652183B1 (de) Anlage und Verfahren zur Aufarbeitung von organische und anorganische Materie enthaltendem Abwasser
DE102005058000B3 (de) Verfahren zur Reduzierung der Masse von Klärschlamm in anaeroben Prozessen
DE4311934C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Rohabwasser mit Nährstoffelimination
DE102007032125A1 (de) Abwasserreinigungsanlage und Verfahren zur Abwasserreinigung
EP3851418A1 (de) Verfahren und system zur biologischen behandlung von hochkonzentriertem abwasser

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AU CA FI JP NO SG US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: CA