Potential und Grenzen chemisch-physikalischer Verfahren zur Keimreduktion und Wasseraufbereitung in der kreislaufgeführten Jungfisch-Produktion Dr. Jan Schröder Dipl.-Biol.,
Mechanische Wasseraufbereitung Biologische Wasseraufbereitung DRYDEN AQUA Filtration Sedimentation Flotation etc. Nitrifikation Denitrifikation etc. 1
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
Physikalisch-chemische Verfahren zur kombinierten Keimreduktion und Wasseraufbereitung Etablierte Verfahren UV-Licht A O P OH E A O P 3
OZON 4
5 Die Grenzen Litopenaeus vannamei Schroeder et al., 2010 0.06 0.10 0.15 Psetta maxima Reiser et al., 2010, 2011 0.06 0.10 0.15 0.06 0.10 0.15 Schroeder et al., 2014 Fischgesundheit ist limitierender Faktor für -Dosierung
Das Potential Reduktion DOM Reduktion Nitrit Keimreduktion Schroeder et al., 2011 Verklumpung von Feinpartikeln ohne O 3 mit O 3 Verbesserte Abschäumung 6
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
Verfahrenskombination Abschäumung / 50 40 TSS Removal [%] 30 20 10 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 [%] 80 60 40 20 0-20 Control e Skimming e + Skimming 8
OH 9
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
Potential des für die Labor Kleinkreisläufe Technikum Bacteria TOC Colour MIB,GSM TAN - - NO 2 - NO 3 - - - PO 4 3- TRO 0.06 mg Cl 2 /l 0.06 mg Cl 2 /l DBP Hohes TRO-Bildungspotential limitiert Dosierung des 11
12
-induzierte Kavitation Quelle: ultrawaves.de Sonochemische Effekte Thermolyse Mechanische Effekte Zerstörung von Mikroorganismen durch Scherkräfte Radikalbildung H 2 O OH + H + 13
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
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
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
schroeder@gma-buesum.de Verbreitung, Fortführung, Perspektiven Gefördert durch: Vielen Dank an: Dr. Chris van Bussel Hansup Nam Koong Timo Becker