Sellner, B.R. & Ramsch, B. 1999: Abschäumtechnik. D. Aqu. u. Terr. Z. (DATZ), Praxis 6: 2-3.

Prinzip und Notwendigkeit der Abschäumtechnik

von Beate R. Sellner und Burkhard Ramsch, Diplom-Biologen von AquaCare, Herten

Ein fabrikneuer Abschäumer mit
Holzauströmern.
Foto: Ramsch & Sellner

Im Meerwasseraquarium - wie in allen Aquarientypen - werden abhängig vom Besatz und dessen Fütterung mehr oder weniger Abfallstoffe produziert. Diese können wie im Süßwasseraquarium durch Bakterien und anderen Einzellern mineralisiert (abgebaut) werden. Im Meerwasserbereich gibt es jedoch eine zusätzliche Technik - die Flotationstechnik oder Abschäumtechnik. Dieses Verfahren entfernt eine Gruppe von Abfallstoffen, ehe diese von Bakterien mineralisiert (zersetzt) werden können, und erniedrigt somit den Sauerstoffverbrauch (die Bakterien brauchen Sauerstoff, um die Stoffe zu zersetzen) und den Eintrag von Nährsalzen (beim Zersetzungsprozess durch die Bakterien werden Nitrat, Phosphat, etc. frei).

Das Prinzip

Oberflächen haben die Eigenschaft andere Stoffe anzulagern - der Vorgang wird Adsorption genannt. Wie gut Stoffe an Oberflächen adorbieren, hängt von ihrer Größe und Ladung ab. Außerdem wird die Adsorption stark von der Temperatur beeinflusst.

Wenn in das Aquarium eine Fläche eingebracht wird, lagern sich schnell adsorbierbare Stoffe an. Wird die Fläche wieder entfernt, entfernt man gleichzeitig die adsorbierten Substanzen. Aktivkohle hat z.B. eine große Fläche und könnte prinzipiell zur Entfernung von organischen Substanzen eingesetzt werden - zur Gelbstoffentfernung wird das auch üblicherweise gemacht. In der Praxis wäre der Verbrauch an Aktivkohle jedoch so hoch, dass sich diese Methode nicht bewährt. Bei der Abschäumung wird die große Oberfläche mithilfe von Luftblasen erzeugt. Aufgrund der Oberflächenspannung können sich Luftblasen im Meerwasser lange Zeit halten und stellen somit die große Oberfläche zur Verfügung. Nachdem die Luftblasen mit adsorbierbaren Stoffen beladen sind, werden sie in einen Teil des Abschäumers geführt, in dem überschüssiges Wasser von den Stoffen getrennt wird.

Die Adsorptionsgeschwindigkeit wird von mehreren Faktoren beeinflusst:

• je höher die Temperatur desto schneller können Stoffe adsorbieren
• je höher die Belastung mit organischen Stoffen desto besser wird abgeschäumt
• je länger die Luftblasen mit dem Wasser und den Stoffen in Berührung sind, desto besser wird adsorbiert (Kontaktzeit)
• Ozon lädt ungeladene Stoffe auf und erhöht damit die Adsorptionsfähigkeit
• je höher der Salzgehalt desto kleiner können die Blasen erzeugt werden und desto höher ist die Adsorptionsgeschwindigkeit, deshalb funktioniert die Adsorption an Luftblasen im Süßwasser so gut wie nicht
• starke Turbulenzen und sehr große Blasen im Abschäumer können adsorbierte Stoffe wieder von den Luftblasen abreißen und erniedrigen somit die Effektivität

Die Varianten der Abschäumer

Das Herz einer Meerwasseranlage mit
dem Abschäumer im Zentrum
(so unübersichtlich sollte übrigens
die Technik nicht aufgebaut werden)
Foto: Claus Schaefer

Es gibt mehrere Varianten von Abschäumern. Im Gleichstromverfahren strömen Luftblasen und Wasser in der gleichen Richtung im Reaktor. Effektiver sind die Gegenstromverfahren, bei denen üblicherweise das Wasser von oben nach unten gepumpt wird und die Luftblasen von unten nach oben aufsteigen. Eine andere Variante ist die Rotationsabschäumung, bei der die Luftblasen durch eine Kreisbewegung lange im Gerät gehalten werden. Das Jülicher Verfahren hält in einem Teil des Abschäumers durch geschickte Wasserführung die Luftblasen in Schwebe, so dass extrem lange Kontaktzeiten erzielt werden. Grundsätzlich sind hohe Abschäumer (Obergrenze ist ca. 2 m Wassersäule) effektiver als niedrige - jedoch mit ausgeklügelter Technik können auch niedrige Systeme die hohen Modelle übertrumpfen.

Die Varianten des Lufteintrages

Es gibt drei Varianten zur Luftblasenerzeugen. Alle drei Methoden haben ihre Vor- und Nachteile; deshalb kann sich keine Methode als die Beste durchsetzen.

Die älteste Methode ist der Eintrag der Blasen mit Ausstömersteinen. Es muss jedoch darauf geachtet werden, das sehr kleine Blasen erzeugt werden. Die besten Ergebnisse erzielt man mit hochwertigen Holzausströmern (oft Lindenholz). Keramik- oder andere Ausströmer produzieren meist zu grobe Blasen, haben aber längere Standzeiten. Je nach Aquariumbedingungen und Luftdurchsatz halten die Holzausströmer 2 bis 10 Wochen. Wenn diese Methode gewählt wird, muss man deswegen darauf achten, dass die Ausströmer leicht zu wechseln sind. muss erst kompliziert der gesamte Abschäumer auseinandergebaut werden, wird der Austausch zur Qual und wird dann meist zu spät durchgeführt.

Der Injektor funktioniert nach dem Venturi-Prinzip. Die Venturi-Düse lässt den Wasserstrom, der durch eine Pumpe erzeugt wird, durch eine Verengung strömen. Direkt hinter dieser Verengung entsteht ein Unterdruck, der zum selbstständigen Lufteintrag genutzt werden kann. Der Wasserstrahl zerschlägt die Luft in kleine Blasen. Je nach Aquarienwasserbedingungen und je nach Ausführung des Injektors ist dieses System wartungsfrei. Bei hohen Karbonathärten oder etwas ungünstig gebauten Systemen können jedoch im Injektor Salz- oder Kalkkrusten entstehen. Eine Reinigung der Salzkrusten ist einfach, indem man etwas Umkehrosmosewasser durch den Luftschlauch des Injektors ansaugen lässt; das Wasser spült die Salzkruste weg. Kalkablagerungen können oft nur mit Säuren (z.B. Essigsäure) entfernt werden. Zur Reinigung muss der Injektor ausgebaut werden. Als weiterer Nachteil muss sich das selbstständige Einsaugen der Luft mit hohem Energieaufwand der Wasserpumpe erkauft werden.

Das Dispergator-Prinzip lässt Luft durch die meist modifizierten Flügelräder einer Wasserpumpe zerschlagen - die Luft wird ebenfalls mit einer kleinen Venturidüse eingesaugt. Die Blasengröße ist sehr fein und bleibt lange Zeit konstant. Jedoch werden durch diese Methode die Pumpenräder und -lager sehr großen Kräften (Kavitation) ausgesetzt (bei Schiffsschrauben wird versucht die Kavitation so gering wie möglich zu halten - in den Dispergatorpumpen wird sie künstlich erzeugt!). Wenn die Pumpe sehr stabil gebaut ist, wird das ohne Probleme über lange Zeit verkraftet. Doch leider gibt es Modelle, bei denen sich die Dispergatoren alle paar Monate verabschieden oder verkalken.

Vorteile der Abschäumtechnik

• Entfernung von Abfallstoffen bevor Bakterien sie sauerstoff- und karbonathärtezehrend zersetzen. An der Farbe und Geruch der abgeschäumten Stoffe (Adsorbat oder Flotat) kann der Zustand des Beckens vor jeder Messung beurteilt werden. Belastungsspitzen (z.B. ein verendetes Tier) werden in abgeschäumten Aquarien wesentlich besser vertragen. Diese Aquarien reagieren stabiler als nur biologisch gereinigte Becken.
• Der Anstieg von Nitrat und Phosphat wird durch die Entfernung der Vorstufen (z.B. Proteine = Eiweiße) verringert. Es gibt weniger Algenprobleme.
• Die freie Bakterienzahl kann durch effektive Abschäumer erniedrigt werden. Erkrankungen sind seltener.
• Hoher Gasaustausch: Sauerstoff wird während der Nacht in das Wasser eingetragen und das Zuviel während des Tages ausgeblasen. Kohlendioxid ist ein Mangelfaktor (wenn kein zusätzlicher Kohlendioxideintrag stattfindet, z.B. Kalkreaktor) und wird durch den Abschäumer eingetragen und das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht stabilisiert. Das schlecht lösliche Ozon wird bei Abschäumern mit langer Kontaktzeit gut eingetragen. Das Redoxpotential wird erhöht.

Nachteile der Abschäumtechnik

Wie bei jeder Technik gibt es auch bei der Abschäumtechnik Nachteile.

• Als erstes wird ein zusätzliches Gerät benötigt, dass Investitionskapital erfordert und laufende Kosten verursacht. Da die Abschäumer 24 Stunden am Tage laufen, sollte sehr wohl auf den Stromverbrauch der Pumpe und Lufterzeugung geachtet werden.
• Als zweites werden nicht nur störende organische Stoffe abgeschäumt, sondern auch Spurenelemente - zu welchem Anteil ist noch unbekannt. Deshalb gilt: je besser abgeschäumt wird, desto mehr Spurenelemente werden entfernt. Auf eine regelmäßige Zugabe dieser Stoffe darf deshalb nicht verzichtet werden.
• Als drittes muss der Aquarianer eine bestimmte Zeit für die Wartung aufbringen. Mit der Zeit bewähren sich wartungsarme Systeme - ein Abschäumer muss mit wenigen Griffen auseinandernehmbar sein. Denn nur optimal funktionierende Abschäumer können das Wasser effektiv reinigen. Trotz der Nachteile sollte man für ein Riffaquarium mit Niederen Tieren und Fischen, die auch regelmäßig und viel gefüttert werden, nicht auf die Abschäumtechnik verzichten. Jeder, der einmal die abgeschäumte meist übel stinkende Brühe aus dem Abschäumtopf kennen gelernt hat, wird freiwillig diese Abfallstoffe nicht mehr in das Becken zurückschütten. Warum sollte man also diese Stoffe im Aquarium belassen?