Kurs Aquaponik – 04: Wasserkreislauf: Tanks, Pumpen und Pflanzbeete

Hier entsteht gerade ein kleiner Online-kurs aquaponik. Wenn Du Lust hat, darfst Du dem Entstehungsprozess gerne zuschauen. Für Feedback bin ich sehr dankbar! Benutze bitte das Kommentarformular unten.

Pumpzyklus Aquaponik

Zu Beginn eines Pumpzyklus befindet sich das gesamte Wasser – bis auf einen Rest am Boden der Pflanzbeete – im Fischtank. In den meisten Fällen liegen die Pflanzbeete höher als der Fischtank und eine Pumpe fördert das Wasser aus dem Fischtank zu einem Auslass im Pflanzbeet. Dieser Auslass kann ein Rohr sein, das auf dem Substrat aufliegt. Dann sollte eine Schaumstoffmatte als Filter und zur Minderung der Strömungsgeschwindigkeit dienen. Alternativ kann man zur besseren Verteilung des Wassers im Substrat eine umlaufende Leitung um den Rand des Beetes legen. Aus dieser läuft das Wasser durch Bohrungen in das Substrat.

Aquaponik01_befüllt

Aquaponikanlage nach der Erstbefüllung. Die Verunreinigung des Wasser entstand durch das Spülen des Substrates. Das aus dem Fischtank gepumpte Wasser wird durch das weiße, am Ende verschlossene Rohr in das Substrat gepumpt.

Ein Nachteil dieser Bauart ist, dass die Ringleitung regelmäßig ausgebaut und mit Druck durchgespült werden muss.

Wenn die Pumpe läuft, steigt der Wasserspiegel bis die Überlaufhöhe eines Steigrohres erreicht ist.

Bauart mit Glockensiphon

Bei der Bauart mit Glockensiphon ist das Steigrohr von der Glocke umgeben, durch deren untere Öffnungen das Wasser einströmt.

Glockensiphon03

Glockensiphon ohne obere Abdeckung.

Auf dem Bild fehlt der abschließende Deckel des Siphons. Dieser ist notwendig, da das überlaufende Wasser im oberen Teil des Glockensiphons einen Unterdruck erzeugen soll, der so stark ist, dass das gesamte Wasser aus dem Beet abgesogen wird. Der Saugvorgang endet, wenn durch die Öffnungen am Grund des Siphons Luft einströmt und den Druck ausgleicht. Dann fängt das Wasser wieder an zu steigen.

Ist die Pumpenleistung höher als die Saugleistung des Siphons, wird das Pflanzbeet überlaufen. Ist die Pumpenleistung zu klein, wird der Strom des überfließenden Wasser nicht kräftig genug, um genug Unterdruck für den Siphon zu erzeugen. Als Faustregel sollte die Pumpe das Volumen des Fischtanks in einer Stunde umwälzen können. (2) Wird die Pumpenzeit auf 15 Minuten reduziert (s.u.) ist die vierfache Leistung nötig, da nur ein viertel der Zeit zur Verfügung steht.

Um für einen Abriss des Unterdrucks zu sorgen, kann man einen Schlauch aus der oberen Kammer des Siphon bis zur gewünschten Höhe des Wasserspiegels im Pflanzbeet führen. Fällt das Wasser unter diesen Pegel, sorgt der Schlauch zuverlässig für einen Druckausgleich in der oberen Kammer des Siphons.

Meine Pumpen fördern max. 2500l/h. Damit kommt nach Beginn des Spülvorgangs kein Abriss des Unterdrucks zu Stande. Das ist nicht tragisch, da meine Pumpen durch Zeitschaltuhren angesteuert werden. Diese sorgen dafür, dass die Pumpen normalerweise pro Stunde 15 Minuten laufen. Versuche australischer Aquaponiker haben ergeben, dass die ständige Flutung ohne anschließendes Trockenfallen nicht optimal für das Pflanzenwachstum ist:

Die genauen Dimensionen des Steigrohres und der anderen Bauteile des Siphons sind in der Baubeschreibung enthalten.

Glockensiphon05

Um Eindringen des Substrats in den Siphon zu verhindern, benötigt man ein Substratsieb um den Siphon herum.

Glockensiphon06

Das in den Tank zurück fließende Wasser läuft durch Bogenstücke. Diese dienen zum einen dazu, den Druck im Siphon zu erhöhen, und zum anderen sind sie mit Bohrungen versehen, durch die das Wasser heraus sprudelt und mit Sauerstoff anreichert wird.

Bei diesem System läuft das Wasser durch die Schwerkraft zum Fischtank zurück.

Systeme mit Sammeltank

Es gibt auch Systeme, die das Wasser der Pflanzbeete in einem Sammeltank auffangen und zum Fischtank zurück pumpen. Hier muss durch Schwimmschalter sichergestellt sein, dass a) die Pumpen des Fischtanks abgeschaltet werden, wenn der Sammeltank überlaufen könnte, und dass b) die Pumpe des Sammeltanks nicht leer läuft.

Systeme mit Überlauf

Es gibt auch Systeme mit konstantem Wasserpegel und einem einfachen Überlauf. Hier können allerdings die Kompostwürmer im Substrat nicht für den Abbau von Feststoffen unterhalb der Wasserlinie sorgen. Daher kann es zu Zonen mit anaeroben Faulprozessen kommen.

Verhältnis Fischtank zu Pflanzbeeten

Die optimale Tiefe der Pflanzbeete beträgt laut verschiedener Quellen im Internet ca. 30 cm. Auf der Seite Aquaponic.com.au (1) gibt es einen Excel-Rechner für die Bestimmung des Verhältnisses von Fischtank zu Pflanzbeeten. Die Daten stimmen nicht mit Bernstein (2) überein. Bernstein gibt folgende Faustregeln an:
0,1m2 pro 0,5 kg Fisch im Tank
Verhältnis Volumen Beet zu Tank 1:1 bis 2:1 (bei eingefahrenen Systemen)
Zu bedenken ist bei einem Volumenverhältnis 2:1, dass nicht das gesamte Volumen der Beete beim Pumpen mit Wasser gefüllt ist, da das Wasser nur die Hohlräume zwischen dem Substrat auffüllt.
Meine eigenen Erfahrungen stimmen mehr mit den Berechnungen von aquaponics.com.au überein, da meine Systeme ein Volumenverhältnis von ca 1:3 haben (die Besatzdichte ist allerdings auch recht niedrig!). Neben der Besatzdichte ist aber auch die Reife des Systems ein Faktor, d.h. wie gut die Filterbakterien entwickelt sind.
Daher sollte man bei anfänglich kleiner Biomasse der Fische mit etwas weniger Pflanzbeetvolumen beginnen und später weitere Beete in Betrieb nehmen. Diese neuen Beete werden dann durch die bereits anwesenden Bakterien schnell besiedelt.

Pflanzsubstrate

Bei der Wahl des Substrates sind verschiedene Faktoren wichtig:

  • Dichte (Gewicht)
  • Körnigkeit
  • chemische Zusammensetzung
  • Verfügbarkeit und Preis

Dichte: Die Pflanzbeete haben ein Volumen von einigen hundert Litern. Hat das Substrat eine Dichte von 3kg/l kämen bei einem IBC-Pflanzbeet von 30 cm Tiefe schon 1000 kg Gewicht zusammen! Daher ist Blähton mit einer Dichte von 0,3 bis 0,7 kg/l ein beliebtes Substrat.

Körnigkeit: Den Pflanzen ist relativ egal, wie kantig oder grobkörnig das Substrat ist. Ist das Substrat allerdings zu feinkörnig kann es durch mangelnde Belüftung zu toten Zonen im Substrat kommen.
Außerdem ist ein gutes Verhältnis von Gewicht zu Oberfläche anzustreben, da die Bakterienfilme des Biofilters auf den Flächen des Substrates sitzen. Werden z.B. sehr große Kiesel oder Steine verwendet, ist die Oberfläche insgesamt recht klein. Zudem finden die Pflanzen nur noch wenig Wurzelraum.
Runde Kiesel und Blähton haben den Vorteil sich relativ leicht aus den Wurzel von Pflanzen entfernen zu lassen, wenn man Pflanzen aus den Beeten entnimmt.

Chemische Zusammensetzung: Man sollte stark kalkhaltige Substrate meiden, da sie den pH-Wert des Wasser nachhaltig zum Nachteil der Fische und Pflanzen verändern können, die leicht saures Wasser brauchen.

Verfügbarkeit und Preis: Blähton mag in vielerlei Hinsicht ideale Eigenschaften aufweisen (große Oberfläche im Verhältnis zum Gewicht, geringes Gewicht, chemisch stabil). Leider ist dieses Substrat auch recht teuer und nicht überall leicht verfügbar. Grobkies ist kostengünstig, aber hat ein hohes Gewicht und kann zu viel kalkhaltiges Material enthalten.

Test zu Wasserkreislauf: Tanks, Pumpen und Pflanzbeete

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Inhaltsverzeichnis

Teil 1

Einführung in den Kurs

Unterschiede konventionelle Aquakultur und Aquaponik

Kreislaufsysteme: Futter – Fisch – Bakterien – Pflanzen

Wasserkreislauf: Tanks, Pumpen und Pflanzbeete

Biofilter: Funktion

Biofilter: Aufbau und Aktivierung

Fische

Pflanzen

Wartungsarbeiten

Teil 2

Bauanleitung IBC Aquaponik

1) Lennard, W. (2013). Backyard Aquaponics. [online] Aquaponic.com.au. Available at: http://www.aquaponic.com.au/backyard.htm [Accessed 21 Feb. 2016].

2) Bernstein, S. (2011). Aquaponic gardening. Gabriola, BC: New Society Publishers.

2 Gedanken zu „Kurs Aquaponik – 04: Wasserkreislauf: Tanks, Pumpen und Pflanzbeete

  1. Hi,
    zuerst mal Kompliment für die Seite!
    Allerdings hat sich meiner Meinung nach bei der Frage 1 ein Fehler eingeschlichen.
    Wenn die Pumpe alle 15min für 15min eingeschalten wird, läuft sie pro Stunde 4x. Weil wenn die 15min pumpen um sind, springt sie wieder an ;-))
    Wäre also das selbe wie wenn sie immer läuft.

    • Wolfgang,
      da hast Du Recht!
      Ich habe die Frage korrigiert zu: Wie viele Liter/Stunde muss die Pumpe mindestens fördern können, wenn der Fischtank 1000l fasst und die Pumpe jeweils für 15 Minuten ruht und dann für 15 Minuten läuft?
      Vielen Dank!
      Arne

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