Schaumbildung in einer Aquakultur

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Aquakultur Otelfingen Schaumbildung 1. Einleitung und Problemstellung In der Kompogasanlage Otelfingen werden durch die Vergärung organischer Abfälle aus Haushalten und Gärten Biogas (bestehend vor allem aus Methan und CO 2 ) und Kompost gewonnen. Beim Auspressen von Rohkompost fällt ein nährstoffreiches Wasser („Presswasser“) an, welches in der Aquakultur-Anlage verwertet wird. Hier wird versucht, die im Wasser enthaltenen Nährstoffe in Biomasse umzuwandeln und so attraktive, verkäufliche Endprodukte wie Zierpflanzen oder Fische zu produzieren. Gleichzeitig wird das Abwasser von den Nährstoffen gereinigt. Ein Problem in der Aquakultur stellt die übermässige Schaumbildung auf dem Wasser in den Becken dar: Vor allem in der Nacht und während der kalten Jahreszeit bildet sich Schaum, der sich in Extremsituationen zu Schaumbergen auftürmen kann. Das Problem konzentriert sich auf die ersten belüfteten Becken, wo das vorbehandelte Presswasser noch unverdünnt vorliegt. In den nachfolgenden Becken ist die Schaumbildung geringer. Das Auftreten von Schaum ist aus verschiedenen Gründen nicht wünschenswert: Eine dichte Schaumdecke führt dazu, dass das Licht das Wasser nicht mehr in genügendem Masse erreichen kann, was sich negativ auf das Wachstum der Pflanzen auswirkt. Der Schaum, der sich in der Nacht gebildet hat, hinterlässt beim Zerfall Spuren auf den Pflanzen; er trocknet ein und bildet Schmutzränder, was die Attraktivität der Pflanzen für die Vermarktung mindert. Ein ästhetischer Aspekt: Die Anlage soll auch der Öffentlichkeit zugänglich sein und sie mit dieser neuen Art der Abwasserbehandlung bekannt und vertraut machen – Schaum wird von vielen Menschen in Zusammenhang mit Schmutz gebracht, was keinen günstigen Eindruck hinterlässt. Ausserdem: wer will schon Produkte aus einer "schmutzigen" Anlage kaufen? Ziele meines Praktikums an der Hochschule Wädenswil waren daher: Literaturstudie zum Thema Schaum und Schaumbekämpfung Suche nach den Ursachen des Schaumes in der Aquakultur Test von einigen möglichen Lösungen für die Bekämpfung der Schaumbildung 17
Aquakultur Otelfingen Schaumbildung 2. Ergebnisse der Literaturrecherche 2. 1 Was ist Schaum? Schäume bestehen aus gasgefüllten, kugel- oder polyederförmigen „Zellen“. Bei ihrer Erzeugung wird Gas in eine Flüssigkeit eingebracht, die Tenside oder andere oberflächenaktive Substanzen enthält, die Grenzflächenaktivität und ein gewisses Filmbildungsvermögen aufweisen [1]. Ein typischer Schaum ist folgendermassen aufgebaut: Der obere Schaumbereich ist ein „Polyederschaum“ (die einzelnen Blasen bilden Polyeder), das Gasvolumen ist anteilsmässig relativ gross. Der untere Teil besteht aus kleinen Gasblasen; das Gasvolumen ist klein: „Kugelschaum“ Die Häutchen an der Oberfläche des Schaumes sind sehr dünn und daher empfindlich – sie zerfallen relativ rasch, dann setzt sich der Prozess gegen unten fort. Abbildung 2: Schaumstruktur [2] Tenside und oberflächenaktive Substanzen Tenside und oberflächenaktive Substanzen bestehen aus hydrophoben Resten (wasserabstossend, in Wasser schlecht, in Fett und nicht-polaren Lösungsmitteln gut löslich) und hydrophilen Gruppen (wasseranziehend). In wässriger Flüssigkeit neigen die Tenside dazu, sich an Gasblasen oder anderen nicht-wässrigen Oberflächen anzureichern. Die Blasen erhalten dadurch eine höhere Stabilität, denn es wirken einerseits Anziehungskräfte zwischen den polaren Teilchen innerhalb der Membran, andererseits aber auch Van-der-Waals-Kräfte zwischen den in die Luft ragenden hydrophoben Resten. Die Blasen erreichen schliesslich die Oberfläche und bilden einen stabilen Schaum. Oberflächenaktive Substanzen sind unter anderem: - chemisch erzeugte Stoffe wie Seifen - Fettsäuren (entstehen durch den Abbau der Kohlenhydrate) - Mineralöle - Langkettige organische Säuren wie Humin- und Fulvinsäuren (durch den Abbau organischer Substanz entstehend) - Proteine Die hydrophobe Gruppe besteht oft aus einem aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 10-18 C-Atomen oder einem Alkylbenzolrest. Für die Schaumbildung ist es dabei wichtig, dass der hydrophobe Teil relativ lang ist. Als hydrophile Teile dienen meist Hydroxyl-, Carboxyl-, Carboxylat- oder Sulfonatgruppen. Keine Oberflächenaktivität zeigen hingegen anorganische Elektrolyte, Salze organischer Säuren mit kurzen organischen Resten und hydrophile Stoffe wie Zucker. 18
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Seite 27 und 28: 6. Folgerungen, Bemerkungen und wei
Seite 29 und 30: 7. Literaturangaben Aquakultur Otel

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