Filtergräben, Ziel-Saug-Technik

Hallo Stefan,

da habe ich Dir wohl doch noch die Nacht "versaut".

zu 1) pH-Wert
Die entstehenden Huminsäuren drücken den pH-Wert meist unter 7. Bei unserem extrem kalkreichen Wasser liegt er meist knapp drüber, bei den meisten Kunden bei 6 - 6,5 in etwas älteren Teichen.

zu 2) Denitrifikation
Habe die Frage noch nicht ganz verstanden, daher grundsätzlich: Denitrifikation läuft immer bei Abwesenheit von Sauerstoff - warum sollten sich die Bakterien die Arbeit machen, das stabile Nitrat zu knacken, wenn sie den Sauerstoff auch einfacher bekommen könnten.
Irgendwann kommt die Reduktion jedoch auf die Ammonium-Stufe, und dafür brauchen sie einen Wasserstoff-Spender. Gleiches betrifft übrigens auch den Kohlenstoff, der in kommunalem Abwasser oft Mangelware ist, so daß - salopp formuliert - die Denitrifikation mit Schnaps (Ethanol) gedüngt werden muß.
Der Versuch, dies in technischen Filtern zu simulieren, ist immer ein Tanz auf Messers Schneide. Es gibt immer wieder Aquarianer, die sich an Denitrifikationsfiltern versuchen. Das sind dann poröse Medien, die mehr tropfenweise beschickt werden, in der Mitte ein Sauerstoff-Defizit haben und dort den Stickstoff freisetzen.
Die Jungs kannst du daran erkennen, daß sie ständig an den Redox-Elektroden herumpolieren, um sicherzugehen, daß die ganze Veranstaltung durchläuft, nicht auf der Nitrit-Ebene abbricht und dadurch zum Overkill für das Becken wird.

Ich muß klar bekennen: Das ist alles nicht mehr meine Welt. Ich habe keine Lust, ständig an einem dutzend Parametern herumzuschrauben. Das ist mir alles zu anfällig.
So bin ich zu dem Filtergraben-Konzept gekommen, weil die Rahmenbedingungen da so sind, wie in idealen Systemen: Ich habe den Einbau in die Pflanzen und die sauerstofffreien Bedingungen ein paar Millimeter unter der Sedimentoberfläche. Ich habe genug Wasserstoff-Donatoren aus dem Organik-Brei, ausreichend Kohlenstoff und andere Spurenelemente sowieso.
In diesem stabilen Rahmen funktioniert das so wie im Lehrbuch und unterstreicht noch einmal deutlich, was ich in der letzten Nacht geschrieben habe: Mechanische und biologische Prozesse sind so miteinander verwoben, daß eine isolierte Betrachtung immer nur zu weiteren Scheuklappen führt.

zu 3) mechanischer Filter
Denitrifikation findet in mechanischen Schnelllauf-Filtern nie statt. OASE behauptet das zwar für seine Biotecs - aber die können froh sein, daß das nicht so ist. Sonst käme nämlich am Ende nitritverseuchtes, sauerstofffreies Wasser raus und alle Koiteich-Besitzer würden zu ihren Anwälten rennen.
Das Ziel ist, die Fischexkremente, Blattreste etc. so frühzeitig in den Filter und aus dem System zu holen, daß die Stickstoff-Verbindungen gar nicht erst gelöst ins Wasser gehen. Das ist Prävention auf der frühestmöglichen Stufe und insofern unbedingt sinnvoll.
Dein Einwand zu den Algengrößen paßt zu unserem Beispiel vom Fußfall und der Hausruine (siehe Katalog). Daß die Mini-Typen überhaupt einkassiert werden, liegt daran, daß dreckige Filter automatisch feinere Poren bekommen. Das Problem ist nur, daß das viel zu lange dauert, wenn man mit 2mm-Poren anfängt. Dann ist der erste Dreck schon wieder kompostiert, bevor die Wirkung bei den Mini-Algen einsetzt.

Es wird in solchen Schnellläufern also immer nur um Nitrifikation (also die Oxidation von Stickstoff) gehen. Wir haben unsere naturagart-Filter so unterteilt, daß der Reinigungsteil regelmäßig ausgewaschen wird, der Bakterienteil aber praktisch das ganze Jahr über durchläuft. Damit ist das Problem gelöst.

Das Mittagessen wartet - mach"s gut

Norbert

Hallo Norbert,

das soll jetzt kein Widerspruch sein, ich will auch keinesfalls das letzte Wort haben (also bitte nicht missverstehen) - aber ich tummele mich so in einigen Foren, und da gibt es teils spannende Diskussionen, weshalb ich nach weiterer Aufklärung förmlich hungere.

Übrigens: Hier haben wir nachts Temperaturen um den Gefrierpunkt, tagsüber wechselt es rasch zwischen strahlend blauem Himmel und Regen. Der Winter kommt verteufelt früh in diesem Jahr...

zu 1. Ich bin mir relativ sicher, dass ein Pflanzenteich auch in Deutschland gegen pH 8 tendiert, wenn man nicht aktiv eingreift. Die Werte muss ich ohnehin wieder einmal messen. Rein aus Interesse - eine der Segnungen eines Pflanzenteiches, dass man da nicht panisch drauf starren muss...

zu 2. Absolut spannend. Ich war auch immer der Überzeugung, dass sich diese reduzierenden Vorgänge in anaerobem Milieu abspielen. Nun wurde ich davon überzeugt (überredet ??), dass nitrifizierende Bakterien ebenfalls Sauerstoff veratmen. Uff ! Warum dann keine Nitrifikation im (technischen) Filter ? Antwort: Weil nitrifizierende Bakterien auf organisch gebundenen Wasserstoff (als Elektronenspender) angewiesen sind. Diesen finden sie aber nicht im Filter, sondern zum Beispiel im Bodenschlamm. Wäre immerhin noch schlüssig. Ich weiss nicht, was ich davon halten soll. Dass Nitrifikanten (mindestens teilweise) aerobe Bakterien sind, habe ich jetzt bereits mehrfach im Web gelesen. Ist das etwa nur ein quantitatives Thema ? Mögliche Antwort: Es gibt sauerstoffatmende und anaerobe Nitrifikanten - letztere überwiegen bei weitem...

zu 3. Technische Filter zur mechanischen Teichreinigung ? OK, wir werden uns einig sein, dass einzellige Grünalgen zumeist so klein sind, dass sie selbst durch Kaffeefilter nicht zurückgehalten werden. Nach eigenen Messungen haben sie eine Grösse von 5 - 10 Micron. Was ist mit etwas gröberem Schmutz, der von mehr Poren pro Zoll herausgefiltert werden könnte. Ist das überhaupt wünschenswert ? Wenn alle Trübstoffe im Filter zurückgehalten werden, erhöht sich dramatisch die Reinigungsfrequenz - wie soll/kann der Schmutz entfernt werden, ohne die denitrifizierenden Bakterien im Filter gleich mit zu killen ? Oder liege ich mit dieser Betrachtungsweise ganz falsch ?

Beste Grüsse
Stefan

Guten Abend Stefan ...
... und herzlichen Dank an dieser Stelle für Deine konstruktiven Beiträge. Nach ein paar Anmerkungen dazu:
1) pH-Wert
Auch bei 8 liegt ja nur ein relativ kleiner (aber giftiger) Teil als Ammoniak vor. Die Pflanzen haben daher auch bei Dir immer genug Ammonium (falls überhaupt vorhanden) und reduzieren dadurch anteilig auch das Ammoniak.
Prüfe bitte mal die Wasserhärte. Viele Tests haben Probleme in ungepufferten Lösungen und liefern dann falsche Werte.
Ich erinnere mich, daß Du in Südfrankreich wohnst. Da wirst Du mehr Sonneneinstrahlung haben als wir hier und wirst wahrscheinlich schon deshalb Dein Kohlendioxid komplett in Pflanzen einbauen. Dann haut natürlich der pH-Wert ab. Meß bitte mal nach einigen relativ dunklen Regentagen - falls es so etwas überhaupt bei Dir gibt. Ansonsten schenke ich Dir welche...

2) Sediment-Behandlung
Das bezog sich auf die Entfernung aus dem Teich, die Zwischenlagerung im Graben und die irgendwann einmal erforderliche Entfernung.
Wieviel Stickstoff aufgrund der anaeroben Bedingungen im Schlamm gasförmig rausgeht, kann ich Dir leider nicht beantworten. Wir haben das vor etwa 12 Jahren in unserer Pflanzenkläranlage gemessen - das war gewaltig. Ein anderer Teil geht sicher in die Röhrichte, der Rest bleibt und wird entfernt. Ich bin sehr sicher, daß wir mehr Daten dazu im Hause haben, habe aber jetzt keine Zeit, dazu was rauszusuchen, weil der Laborbereich über die Wintermonate in einen Neubau umzieht und alles in Kisten verpackt ist.
Vielleicht verirrt sich ja mal jemand hierhin, der das spontaner raussprudeln kann...

3) Notwendigkeit von Filtern
Da wird man zwischen Geschmack und biologischer Notwendigkeit unterscheiden müssen. Einem Karpfen (oder Koi) tut man mit klarem Wasser nicht unbedingt einen Gefallen. Die Jungs sabbern ja viel lieber im Sediment herum, tarnen sich mit Schlammfahnen und sorgen schon auf diese Weise dafür, daß der Reiher nicht auf dumme Ideen kommt...
Andererseits: Wer Fische hat, der will sie meist auch sehen. Und wer das will, der muß die aufgewirbelten Sedimente und Algen aus dem Wasser herausholen. Und dafür braucht er einen Filter, der das kann.
Die Weichenstellung erfolgt also meist sehr früh: Fische ja oder nein. Wer Ja sagt, wird irgendwann auch filtern wollen.
Der Filtergraben wird dann 90% des Wartungsaufwandes ersparen und in vielen Fällen technische Filter völlig überflüssig machen. Andererseits zerreiben die Karpfentypen das Sediment meist so stark, daß sehr feine Partikel nicht vollständig sedimentieren, weil sie dann im Gewichtsbereich von Wasser sind.
Die meisten Filtergräben reichen für 95% Reinigung aus, für die letzten paar Prozent müßten sie aber mindestens doppelt so groß sein. Den Platz haben nur wenige.
Da muß man dann entweder mit dem Rest leben oder Filtertechnik einsetzen.
An dieser Stelle kann ich Euch etwas Eigenwerbung nicht ersparen: Die meisten Mitbewerber kommen bei den Filtermedien über eine Porenweite von 30 Poren/Zoll nicht hinaus. Das reicht dann für diesen vorgefilterten Rest nicht, denn die Partikel sind ja kleiner und werden nicht aufgehalten. Wir liefern bis über 60 Poren pro Zoll - und damit wird das Wasser dann klar.
Ende der Werbung.
In Schwimm- und Naturteichen reicht im Regelfall der Filtergraben aus. Da werden die Filter nur dann eingesetzt, wenn die Gräben zu knapp dimensioniert werden müssen.

Schönen Abend noch

Norbert

Hallo Norbert,

mir ging es nur darum, dass die Frage von Karla beantwortet wird - ich hatte in keiner Weise vor, den Filtergraben in Frage zu stellen. Das aber nur zur Klarstellung.

Dein Beitrag ist aber eine so interessante Darstellung der Zusammenhänge, dass ich eine Weile darüber nachzudenken haben haben werde. Nicht neu ist, dass (vor allem Unterwasser-) Pflanzen das Ammonium unmittelbar, also ohne den Umweg über Nitrat aufnehmen. Frage ist nur, wie hält man seinen pH-Wert unter 8 ? Meiner hat sich ohne Eingriffe bei knapp über 8 eingependelt (wobei ich damit sehr zufrieden bin, ich halte ja auch keine Fische). Neu war mir, dass feste stickstoffhaltige Partikel im Schlamm "behandelt" werden. Dazu fallen mir nur zwei Möglichkeiten ein: Entweder, der Schlamm bindet das Nitrat locker und wird in Abständen manuell entfernt. Oder durch Nitrifikation in gasförmigen Stickstoff. Wie gross kann dieser Effekt werden ? Der Notwendigkeit von Filtern (selbst bei Fischhälterung, von Kois rede ich jetzt nicht) stehe ich mehr und mehr skeptisch gegenüber.

Beste Grüsse
Stefan

Gruß an die Filterteich-Analysten ...
... und noch ein paar Anmerkungen zur Frage der biologischen und/oder mechanischen Filterung:
Wir haben hier verschiedene Teiche sehr gut unter Kontrolle und ich kann daher berichten, daß wir eine Konzentration von 10 mg Nitrat nur in Ausnahmefällen überschreiten. Auch dann nicht, wenn wir wie in dem Teich mit den großen Stören 10 kg Futter pro Woche ins Ziel bringen.
Der Grund liegt im Pflanzenbestand, der aber nicht nur das Endprodukt Nitrat aufnimmt, sondern freundlicherweise auch direkt das Ammonium. Das können die Unterwasserpflanzen hervorragend und aus diesem Grund wird dann auch die Frage überflüssig, wieviel Aktivität von Nitrobacter und Co. auf Tausendblatt-Blättern bei welcher Temperatur noch stattfindet.
Je mehr Ammonium die Pflanzen aufnehmen, desto überflüssiger wird die weitere Abbau-Kette über Nitrit zum Nitrat.
Aus diesem Grunde ist der naturagart-Filtergraben ein sehr biologischer Filter. In verschiedenen Foren wird das nicht richtig verstanden. Wer nur die Oxidationskette von Ammonium zum Nitrat im Auge hat, der übersieht gern, daß die Natur das Problem noch eine Stufe früher löst.
Der Einbau der giftigen Zwischenprodukte in Pflanzen ist die bio-logischte und sinnvollste aller Lösungen.
Unsere Meßwerte beweisen uns, daß das der sinnvollste Weg ist.

Die biologische und mechanische Wirkung läßt sich im übrigen nicht so scharf trennen. Die Elimination des gelösten Stickstoffes erfolgt ja (wie gerade geschildert) durch den Einbau in Unterwasserpflanzen.
Feste stickstoffhaltige Partikel wie der Mulm am Gewässerboden werden durch Sedimentation entfernt. Der schwarze Schlamm und dessen weiterer Abbau ist ja ebenfalls ein sehr natürlicher Weg, den Stickstoff aus dem aktiven System zu entfernen. Ein Teil wird durch Sumpfpflanzen herausgezogen, der (größere) Rest bleibt im Boden und wird zur Geschichte des Teiches.

Die Sediment-Behandlung führt dazu, daß Filtergraben-Anlagen schneller starten als unbewegte Naturteiche: Die Fadenalgen-Bildung und die oft relativ langsame Vermehrung der Unterwasserpflanzen in stehenden Teichen ist aus meiner Sicht eher ein Stickstoffmangel in mittleren Wasserschichten. Die Fadenalgen entstehen unten am Boden und konsumieren den aus dem Sediment freiwerdenden Stickstoff so schnell, daß für die Unterwasserpflanzen zu wenig bleibt.
Das hier entwickelte Filtergraben-Prinzip entfernt das Sediment, damit die Stickstoff- und Kohlendioxid-Quelle und sorgt für eine gleichmäßige Verteilung im Wasser. Dadurch stabilisieren sich die Anlagen deutlich schneller. Auch da sind Biologie und Mechanik kaum zu trennen.

Andererseits gibt es aber regelmäßig Probleme, wenn besonders in fischreichen Teichen auf die Pflanzen verzichtet wird. Alle einzelligen Pflanzen (Algen) werden dann durch Filter und UV gekillt, Unterwasserpflanzen gibt es nicht - aus diesem Grunde explodieren die Fadenalgen. Das ist für das System das einzige verbleibende Ventil - übrigens auch ein biologischer Filter, denn die Algen binden ja ebenfalls den Stickstoff...

Fazit:
Die mechanische Sediment-Entfernung aus dem Teich ist eine wichtige Funktion, denn sie eliminiert den weitaus größten Teil des Stickstoffes.
Der restliche wassergelöste Stickstoff ist direkter Pflanzendünger, braucht also nur zum geringen Teil weiter aufgearbeitet zu werden.

In Schwimmteichen sind Ammonium und Nitrit normalerweise nicht nachweisbar, Nitrat liegt zwischen 2 und 5. In Fischteichen (mit Fütterung) steigt Nitrat meist nicht über 10.
Zur Erinnerung: Der Grenzwert für Trinkwasser ist 50.

Insofern: Wo ist das Problem?

Gruß
Norbert

Hallo zusammen,

ist damit die Frage von Karla beantwortet ? Funktioniert der Filtergraben als biologischerFilter oder als mechanischer Filter ?

Soweit ich informiert bin, wird der Filtergraben primär bei Schwimmteichen eingesetzt, bei denen ein Fischbesatz (und damit die Notwendigkeit biologischer Filterung) ohnehin höchst zweifelhaft ist. Soweit biologische Filterung etwa bei geringem Fischbesatz stattfinden muss - persönlich meine ich, dass sich die erforderlichen Nitrobacter da nicht gezielt im Filtergraben ansiedeln, sondern gleichermassen auch im Teich. Geeignetes Substrat vorausgesetzt. Von daher müsste die Aussage stimmen, dass der Filtergraben kein biologischer Filter ist - es aber auch gar nicht sein soll oder muss.

Wie beschrieben geht es primär um Sedimentierung. Verschliesst man den Filtergraben und senkt den Wasserstand sollte er überall frei zugänglich sein, ohne mechanisches Filtersubstrat wie Kies und ohne ausgeprägtes Pflanzendickicht. Dann kann man das Sediment leicht ausschöpfen. Selbst für die Pflanzen, die freie Nährstoffe (Nitrate, Phosphate) in Biomasse einbinden sollen, halte ich deshalb eine flachere Regenerationszone oder einen nachgeschalteten, eher flachen Pflanzenfilter für geeigneter. Jede Filterart ist halt auf irgend etwas spezialisiert.

Oder liege ich da falsch ?

Beste Grüsse
Stefan