Potential und Grenzen chemisch-physikalischer Verfahren zur Keimreduktion und Wasseraufbereitung in der kreislaufgeführten Jungfisch-Produktion

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1 Potential und Grenzen chemisch-physikalischer Verfahren zur Keimreduktion und Wasseraufbereitung in der kreislaufgeführten Jungfisch-Produktion Dr. Jan Schröder Dipl.-Biol.,

2 Mechanische Wasseraufbereitung Biologische Wasseraufbereitung DRYDEN AQUA Filtration Sedimentation Flotation etc. Nitrifikation Denitrifikation etc. 1

3 Probleme und Grenzen Infektionskrankheiten Feinpartikel schwer entfernbar Gefahr von Leistungseinbrüchen der biologischen Aufbereitung durch Einfluss Umweltbedingungen Akkumulation biologisch schwer / nicht abbaubarer Substanzen (z.b. Gelbstoffe) (Schäperclaus, 1990) Vorbeugung von Krankheiten: Kontrolle des Erregerdrucks Optimierung der Wasserqualität Bedarf einer prophylaktischen Keim-Kontrolle sowie einer Unterstützung und Ergänzung der mechanischen und biologischen Wasseraufbereitung 2

4 Physikalisch-chemische Verfahren zur kombinierten Keimreduktion und Wasseraufbereitung Etablierte Verfahren UV-Licht A O P OH E A O P 3

5 OZON 4

6 5 Die Grenzen Litopenaeus vannamei Schroeder et al., Psetta maxima Reiser et al., 2010, Schroeder et al., 2014 Fischgesundheit ist limitierender Faktor für -Dosierung

7 Das Potential Reduktion DOM Reduktion Nitrit Keimreduktion Schroeder et al., 2011 Verklumpung von Feinpartikeln ohne O 3 mit O 3 Verbesserte Abschäumung 6

8 Keimreduktion mittels Abschäumung / - Kombi Abschäumung von (partikelassoziierten) Bakterien? Oxidativ bakterizide Wirkung des s? Verbesserte Entfernung von Partikeln / Bakterien? durch -bedingt vermehrte Schaumbildung Kontrolle 12 x Abschäumung + Abschäumung Befüllt mit identischem KLA-Wasser Keine (Bio)Filtration / Sedimentation Behandlungsdauer: 12 h Gleiche HRT, Luftfluss, O 3 Dosierung 7

9 Verfahrenskombination Abschäumung / TSS Removal [%] Kein signifikanter Effekt von auf Partikel-Abschäumung 0-10 Control e Skimming e + Skimming 100 Verfahrenskombination addiert die mechanische bzw. chemische Wirkung der Einzelkomponenten Kein sichtbarer Effekt von auf Bakterien-Abschäumung Removal of total viable bacteria [%] Control e Skimming e + Skimming 8

10 OH 9

11 Electrochemical Advanced Oxidation Process Oxidationsmittel werden durch Elektrolyse direkt im Wasser erzeugt einfache Handhabung (In-line), kein Reaktionsbehälter im Bypass nötig benötigt nur Strom keinen Sauerstoff, Luft oder Restozonvernichter Verwendung von Diamantelektroden Erzeugt hochreaktive OH-Radikale Oxidation schwer aufbrechbarer Moleküle 10

12 Potential des für die Labor Kleinkreisläufe Technikum Bacteria TOC Colour MIB,GSM TAN - - NO 2 - NO PO 4 3- TRO 0.06 mg Cl 2 /l 0.06 mg Cl 2 /l DBP Hohes TRO-Bildungspotential limitiert Dosierung des 11

13 12

14 -induzierte Kavitation Quelle: ultrawaves.de Sonochemische Effekte Thermolyse Mechanische Effekte Zerstörung von Mikroorganismen durch Scherkräfte Radikalbildung H 2 O OH + H + 13

15 zur Vermeidung von Off-Flavour? 2-MIB Geosmin Bislang kein geeignetes Verfahren zur Ursachenbekämpfung Bewirkt Sonochemie eine Reduktion der Geschmackstoffe? Hohe Kosten! Biogenes 2-MIB / GSM Standard-Lösung 100 ng/l 2-MIB / GSM Trink- Wasser RAS Süßwasser RAS Salzwasser Commercial RAS Süßwasser Volumen: 250 ml 15 min -Behandlung Liquid-Liquid Extraktion GC/MS - Analytik 14

16 reduziert Off-flavour! Standard-Lösung 100 ng/l 2-MIB / GSM Biogenes 2-MIB / GSM Keine sichtbare Beeinträchtigung der Wirkung durch an(organische) Last (Radikalfänger) Thermolyse scheint der relevante Wirkmechanismus zu sein 15

17 Fazit Potential & Grenzen Diverse positive Effekte auf Wasserqualität Reduktion partikulärer und gelöster Organik Kombination Abschäumung/ addiert Einzeleffekte Sicherheitsgrenzwert in Salzwasser: 0,06 mg Cl 2 /l OH E A O P Einfaches, kostengünstiges Verfahren Hohes Wirkungsspektrum (OH-Radikale) Im Kreislauf ist Dosierung limitiert durch hohes Bildungspotential fischtoxischer Sekundär-Oxidantien Fazit Effektive Reduktion von Geschmackstoffen Hohes Potential zur Reduktion von Spurenstoffen in belasteter Wassermatrix Verfahrenstechnisches Up-scaling und energetische Optimierung noch zwingend erforderlich 16

18 Verbreitung, Fortführung, Perspektiven Gefördert durch: Vielen Dank an: Dr. Chris van Bussel Hansup Nam Koong Timo Becker