{"id":77,"date":"2017-10-17T11:55:16","date_gmt":"2017-10-17T11:55:16","guid":{"rendered":"http:\/\/symbiofilter.de\/?page_id=77"},"modified":"2017-10-17T11:55:16","modified_gmt":"2017-10-17T11:55:16","slug":"symbiofilter-2","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/symbiofilter.de\/?page_id=77","title":{"rendered":"Symbiofilter"},"content":{"rendered":"
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\u00a0<\/h2>

Neuartig, symbiotisch, aquatisch, mehrebig!
Abwasser- und Abluft Aufreinigung<\/h2>

\u00a0<\/p>

Aqua Light<\/h2>

Kurzer Abriss der Unternehmensgeschichte<\/h2>

Seit 1987 hat sich die Aqua Light GmbH \u00fcber den Aquaristik Gro\u00dfhandel zu einem hoch innovativen, professionellen, mittelst\u00e4ndischen Unternehmen entwickelt. Fokus des Unternehmens ist die biologische Wasserreinigung. In Zusammenarbeit mit der Universit\u00e4t Osnabr\u00fcck wurde der Symbiofilter entwickelt.<\/p><\/div>\t\t<\/div>\n\n\t\t\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div><\/div><\/div>\n\t\t

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Aufbau und Funktionsweise des Symbiofilters:<\/u><\/strong><\/h2>

Der Symbiofilter wird ganzj\u00e4hrig in unseren Breiten in einem Gew\u00e4chshaus realisiert.<\/p>\t\t<\/div>\n\n\t\t\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div><\/div><\/div>\n\t\t

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Optimales Wachstum der im Filter eingesetzten Organismen, setzt neben anderen abiotischen Faktoren, unter anderem ideale Str\u00f6mungsgeschwindigkeit voraus. Anwendungsorientiert werden die Becken mit einer Kombination aus bestimmten Stoffwechselspezialisten angeimpft.

Einige der von uns eingesetzte Arten zur Nitratbeseitigung:
Lemna<\/em> spec., Oedogonium<\/em> spec., Spirogyra<\/em> spec. Scenedesmus<\/em> spec., Anabaena<\/em> spec., Azotobacter<\/em> spec., Thiobacillus emulsuficans<\/em> und Thiobacillus denitrificas<\/em>, diverse Wassermoose<\/p>\t\t<\/div>\n\n\t\t\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div><\/div><\/div>\n\t\t

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Energetische Betrachtung der Filtermodule\/Skalierung
Erzeugung der Biomasse: <\/u><\/strong>F\u00fcr die Erzeugung von Biomasse (BM) in dem neuartigen Filter gilt wie bei vielen Wachstumsprozessen in der Natur der Ansatz: Der zeitliche Zuwachs d(BM)\/dt ist proportional zur Anfangskonzentration (BM0) mit einer bestimmten Wachstumskonstante \u03bbi f\u00fcr die Pflanzensorte gem\u00e4\u00df der Differentialgleichung:<\/p>

d(BMi<\/sub>)\/dt = BM0 <\/sub>x \u03bbi<\/sub>x t \u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 (1)<\/p>

Der L\u00f6sungsansatz von Gleichung 1 ist:<\/p>

BMi<\/sub>(t) = BMi0<\/sub> x exp( \u03bbi<\/sub>t)\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 (2)<\/p>

Dabei ist \u03bbi<\/sub> = \u03bbi<\/sub>(T,I,pH,P,N,v)\u00a0 eine Funktion der Parameter:<\/p>

T = Temperatur<\/p>

I\u00a0 = Lichtintensit\u00e4t<\/p>

pH= pH-Wert, hier meist bestimmt durch CO2<\/sub>-Zufuhr, zugleich C-Quelle<\/p>

P= Phosphorkonzentration<\/p>

N= Stickstoffkonzentration, als NO3<\/sub> oder NH4<\/sub><\/p>

v=Fliessgeschwindigkeit<\/p>


In der Biologie wird die Wachstumskonstante oft durch eine Verdopplungszeit tDi <\/sub>angegeben.<\/p>

Der Zusammenhang ist:<\/p>

\u03bbi <\/sub>= tDi<\/sub>\/ ln2\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0<\/p>

so das sich f\u00fcr t= tDi <\/sub>\u00a0eine Verdopplung der Biomassekonzentration ergibt.<\/p>

Die Entnahme oder Ernte von Biomasse (EB(t) sollte dem Zuwachs entsprechen, um den Filter am Arbeitspunkt zu halten:<\/p>

EB(t)\u2264d(BM)\/dt \u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 \u00a0<\/em><\/p>

In dem vorliegenden System verkompliziert sich das Gleichungssystem dadurch, dass es sich um mehrere Arten handelt, die in Symbiose miteinander leben.<\/p>

Um den Symbiofilter den jeweiligen Gr\u00f6\u00dfenverh\u00e4ltnissen der unterschiedlichen Anwender anzupassen muss eine Aufskalierung des Filters je nach Betriebsart und Schadstoffbelastung erfolgen. Die Beispielrechnung bezieht sich auf den G\u00fclleabbau in der Masttierhaltung.<\/p>

Verwendete Abk\u00fcrzungen:
<\/u><\/strong>W =Watt =VA, 1kW =103<\/sup>W, 1Joule (J) =1Ws
h= Stunde 3600s
d= Tag,
y=Jahr=365d
BM =Biomasse=Trockenmasse
BME= Ernte Biomasse<\/p>

Annahme: mittlere Einstrahlung f\u00fcr Mitteleuropa 1000W\/m 2<\/sup>h<\/p>

Im Jahresmittel<\/strong> Einstrahlung von 10h\/Tag, ergibt eine Energie von 10.000Wh\/m2<\/sup>d
oder W= 10.000 x 3600 Ws\/m2<\/sup> =3,6 x 107<\/sup> Joule\/m2<\/sup>. F\u00fcr Weisslicht liegt der Wirkungsgrad f\u00fcr die Photosynthese bei 11%. Damit kann eine Biomasse (BM) mit 3,96 x 106<\/sup>Joule Energieinhalt pro Tag und m2<\/sup> erzeugt werden. Im Symbiofilter wird die photosynthetisch aktive Strahlung (PAR) verwendet.<\/p>

Damit ergibt sich eine Obergrenze f\u00fcr die produzierbare Biomasse von 198 g Biomasse\/Tag\/Quadratmeter.<\/strong><\/p>

Bei der geplanten Fl\u00e4che von 166 qm sind das 32,9 kg am Tag und im Jahr 12 Tonnen. <\/strong><\/p>

Biomasse enth\u00e4lt zu 9%<\/strong> Stickstoff. Es k\u00f6nnen also entsprechend 17,8 g<\/strong> Stickstoff\/ Tag und Quadratmeter verarbeitet werden. F\u00fcr die Gesamte Filterfl\u00e4che bedeutet das ein j\u00e4hrlicher Stickstoffentzug aus dem Wasser von 1.080 Kg<\/strong><\/p>

(Das ist eine konservative Sch\u00e4tzung, bei PAR Strahlung ist der Ertrag in der Regel doppelt so hoch wie bei normalen Tageslichtlampen.)<\/p>

Betriebskosten:
<\/strong>In unseren Breiten betr\u00e4gt die mittlere Bestrahlungsst\u00e4rke durch die Sonne im Winter: 10.000Lux und im Sommer 50.000Lux.<\/p>

Die Masse eines open top Containers sind: L\u00e4nge L=12,2m , H\u00f6he H=2,9m und Breite B=2,3m Bei einer Deckenbebauung aus Plexiglas von 12,5mx3m erreichen wir eine Deckfl\u00e4che von 37,5m2 f\u00fcr die oberste Filterterasse. Innerhalb des Containers soll LED-Pflanzenlicht verwendet werden. Dabei wird erstens nur PAR-Strahlung erzeugt (50% vom nat\u00fcrlichen Spektrum) und zweitens k\u00f6nnen wir unsere Filterterassen von beiden Seiten, insbesondere von der Wasserseite her beleuchten (spezielle Expertise von Aqualight) Moderne Pflanzen LED\u00b4s sind erh\u00e4ltlich mit einer Leistung von 140 lm\/W. Damit m\u00fcssen wir mit einer elektrischen Leistungsaufnahme von:<\/p>

6883.9 W oder 6,884 kW rechnen<\/p>

Bei einer Betriebsdauer von 10h\/ Tag oder der optimalen Beleuchtungsdauer unseres biologischen Systems von 10h w\u00e4ren das 68,8kWh pro Tag oder bei einem Preis von 0,23\u20ac\/kWh Stromkosten f\u00fcr Beleuchtung des Filters von<\/p>

15,8 \u20ac\/Tag<\/p>

Im Jahr sind das 5.767 Euro.<\/p>

F\u00fcr den Wasserkreislauf wird eine ATK die mit 75 Watt \u00fcber 2000 Liter auf 3 Meter H\u00f6he f\u00f6rdert verwendet. Das sind 1800 Watt\/Tag oder 1,8 KWh\/Tag, also 0,41\u20ac\/Tag: x 365: \u00a0150 Euro\/Jahr.<\/p>

Dem gegen\u00fcber steht ein Ertrag durch die Verwertung (Verkauf) von Biomasse in der H\u00f6he 12.000 kg mal 0,3 Euro (Preis f\u00fcr Biomasse) 3.600 Euro.<\/p>

Die Betriebskosten liegen somit bei rund 5.900 Euro abzgl. eines Biomasseertrags von 3.600 Euro, so dass die resultierenden Kosten rund 2.300 Euro<\/strong> betragen.<\/p>

Der Symbiofilter kann vom Anwender selbst gewartet werden.<\/p>

Referenzen zu den obigen Berechnungen:<\/p>

  1. Ammoniak und Ammonium, Bayrisches Landesamt f\u00fcr Umweltschutz, Seite 8,<\/li><\/ol>

    Stand 2004(Zitat f\u00fcr Schwellwert 15mg\/m3<\/sup>)<\/p>

    1. Bachelorarbeit von Inga Vanessa Kirstein, 2011, Univ. Duisburg-Essen (Brennwert, Algen)<\/li><\/ol>

      3 Internet: statistische Zusammensetzung der Biomasse<\/p>

      4 www.dlr.rlp.de<\/a>: Die Rinderg\u00fclle optimal in der Gr\u00fcnlandschaft einsetzen\u201c<\/p>

      5.Ewald Grimm,\u00a0 KTBL (Kuratorium f\u00fcr Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft):Anforderungen der TA Luft f\u00fcr den Stallbau<\/p>

      Steuerung der Anlage:<\/u><\/strong><\/p>

      Der Symbiofilter wird in einem bestimmten pH-Bereich betrieben. Regelparameter f\u00fcr pH, Leitf\u00e4higkeit und optimale Temperatur wird \u00fcber Sensoren erfasst und geregelt.<\/p>

      F<\/u>unktionalit\u00e4ten und relevante Parameter mit zugeh\u00f6rigem L\u00f6sungsweg<\/p>

      Das Gesamtentwicklungsziel ist ein modulares System, dass Abw\u00e4sser reinigen kann. Dazu haben wir verschiedene Einzelziele realisiert.<\/p>

      Kaskadenf\u00f6rmige Geometrie. <\/strong>Der Symbiofilter besteht aus mehreren Kunstoffbeh\u00e4ltnissen, in denen das Wasser raumsparend den Filter durchl\u00e4uft. Artenbezogen ist die H\u00f6he der einzelnen Filterbecken an Durchflussrate und Sonneneinstrahlung angepasst. Bei der Auslegung der Verrohrung und Dimensionierung und Form der einzelnen Ebenen, wird durch str\u00f6mungsmechanische Betrachtungen Turbulenzen umgangen und laminare Str\u00f6mung realisiert. Das neue biologische Filtersystem wird sowohl f\u00fcr hohe als auch niedrige Temperaturen optimiert. Im Winter werden bei herk\u00f6mmlichen Wurzelholzanlagen nach Stand der Technik die Spr\u00fchsysteme eingestellt.<\/p>

      Erntemechanismus.<\/strong> Die entstandene Biomasse wird durch eine energiearme Erntetechnik von der Wasseroberfl\u00e4che der einzelnen Filterstufen \u201egeerntet\u201c. Diese Oberfl\u00e4chenabsaugung ist sehr wartungsfrei. Automatisierung des Erntesystems ist m\u00f6glich. Freischwimmendes Plankton wird einfach mitgeerntet. Anschlie\u00dfend wird die Biomasse durch ein Lochbrett vom gereinigten Abwasser getrennt. Die so gewonnene Biomasse wird vom Lochbrett mechanisch abgeschabt und der Weiterverwertung zugef\u00fchrt.<\/p>

      Verwertbarer Biomasse.<\/strong> Durch den Symbiofilter wird verwertbarer Biomasse aus Abw\u00e4ssern und mit einem Luftw\u00e4scher, Abluft aus Mastst\u00e4llen gereinigt. Der Symbiofilter erm\u00f6glicht die mechanische Ernte von 32 kg Biomasse pro Tag.<\/p>

      Innerhalb 24 Stunden k\u00f6nnen folgende Mengen N\u00e4hrstoffe abgebaut werden:<\/p>

      Stickstoff\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 2,96 kg<\/p>

      Phosphat\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 1,56 kg<\/p>

      Um das Ziel zu erreichen, wird stark beanspruchtes Wasser in einem Mischer in eine optimale Konzentration \u00fcberf\u00fchrt. Der pH-Wert des Wassers im Mischer wird \u00fcber Zugabe von CO2<\/sub>-haltige Abluft oder durch einen Luftw\u00e4scher eingestellt.<\/p>

      Organismen<\/strong>:<\/p>

      Die isolierten Organismen sind zu 100% monoalgal. Die isolierten Organismen sind genetisch identifiziert. Es werden mindestens 6 Gattungen mit je 4 Linien verwendet. Die einzelnen Arten werden mikrobiologisch gez\u00fcchtet und identifiziert. Die Artbestimmung erfolgt durch DNA Sequenzierung.<\/p>

      Aqualight entwickelte den Schwefelfilter der unter Lichtabdeckung anaerob arbeitet. Dieser Filter wird mit verschiedene Bakterien aus unserem Labor wie zum Beispiel Thiobacillus emulsuficans<\/em> und Thiobacillus denitrificas<\/em>, die Nitrat anaerob abbauen betrieben. Im Symbiolfilter reduzieren wir hohe Mengen von Nitrat auf rein nat\u00fcrliche Weise aus Abw\u00e4ssern.<\/p>\t\t<\/div>\n\n\t\t\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div><\/div><\/div><\/div><\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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