Ramsch, B. 1994: Wasseraufbereitung als Basis für die Pflege und Zucht von Aquarienfischen. D. Aqu. u. Terr. Z. (DATZ) 12: 802 - 807.

Wasseraufbereitung als Basis für die Pflege und Zucht von Aquarienfischen

von Burkhard Ramsch

Problematik
Wasseraufbereitungstechniken
Umkehrosmosetechnik
- Beeinflussende Faktoren für den Betrieb einer Umkehrosmoseanlage
- Benutzung einer Umkehrosmoseanlage
Literatur


Problematik

Die Aquaristik ist ein sehr verbreitetes Hobby und hat in den letzten Jahren immer mehr Freunde gefunden. Ziel der meisten Aquarianer ist es, nicht nur den Fischen und Pflanzen ein Überleben zu garantieren, sondern von immer mehr Arten Nachzuchten zu erreichen. Dabei ist deutlich ein Trend zu sehen: früher konnten nur sehr robuste Arten nachgezüchtet werden, heute hingegen wagen sich auch schon Laien, die in vielen Fällen eine derartige fachliche Kompetenz besitzen, dass dieses Wort eigentlich nicht mehr richtig gewählt ist, an ausgesprochen empfindliche Arten und betreiben erfolgreiche Nachzuchten. Folgende Gründe sind dafür anzugeben: heute stehen wesentlich mehr Neuimporte zur Verfügung; die Qualität der Wildfänge verbessert sich i.A.; das Fachwissen wird durch Fachzeitschriften, qualifizierte Bücher, Symposien und Vereine intensiv weitergeben; es steht eine für den Erfolg wichtige Technik zur Verfügung. Dennoch wird der oben beschriebene Trend durch eine Tatsache erschwert:

das Trinkwasser aus der Leitung ist in weiten Teilen von Deutschland nicht mehr direkt als Zuchtwasser zu gebrauchen.

Verunreinigungen, deren Grenzwerte für den Normalmenschen von 75 kg festgelegt wurden, steigen unaufhaltsam in Zahl und Konzentration. Wo früher oft nur die Wasserhärte störte, beeinträchtigen heute vielerorts - sowohl in Ballungszentren als auch auf dem Lande - Substanzen wie Nitrat, Kohlenwasserstoffe und Reste von Pestiziden das Trinkwasser. Aber auch von den Wasserwerken werden Hilfsstoffe dem Trinkwasser beigegeben, um die Wasserversorgung technisch in den Griff zu bekommen: Chlor oder Ozon zur Desinfektion, Phosphate oder Silikate (Salze der Kieselsäure) zum Korrosionsschutz. Die Wirkung dieser Stoffe ist nur zum Teil bekannt; man kann aber davon ausgehen, dass einige von ihnen - nicht nur für empfindliche Zierfische - üble Folgen verursachen.

Für einheimische Süßwasserfische und andere aquatische Organismen sind einige wenige Wirkungen von Wasserinhaltsstoffen bekannt (siehe Tabelle). Anhaltspunkte für die Giftigkeit der Substanzen bei tropischen Zierfischen gibt es hingegen kaum. In der Tabelle sind z.B. beim Insektizid Dieldrin für drei Temperaturen die jeweilige Toxizität (Giftigkeit) angebeben. Wenn bei 1,6°C 550 µg/l Dieldrin 50% der Regenbogenforellen nach 24 Stunden tödlich wirkten, reichen bei einer Temperatur von 12,7°C bereits 53 µg/l aus - bei einer Temperaturerhöhung um 11,1°C hat sich die Toxizität des Dieldrins um den Faktor 10 erhöht. Rein rechnerisch (bei linearer Zunahme der Toxizität) würde bei 24°C die Giftigkeit noch einmal um den Faktor 10 erhöht werden - theoretisch würden dann bereits 5 µg/l Dieldrin ausreichen, um 50% der Versuchstiere innerhalb 24 Stunden zu töten. Um die Toxizität des Dieldrins bei tropischen Zierfischen abzuschätzen, müssten noch weiter Faktoren berücksichtigt werden:

  • die Fischmasse der Regenbogenforelle ist um ein Vielfaches größer als das der meisten tropischen Zierfische; kleinere Organismen sind im Allgemeinen empfindlicher,
  • die Versuchszeit bei der Regenbogenforelle betrug nur 24 Stunden (akute Toxizität); eine Zierfisch muss aber sein ganzes Leben (chronische Toxizität) im evtl. verunreinigtem Wasser verbringen,
  • der Parameter LC50 (die Hälfte der Versuchstiere stirbt während der Versuchszeit) zeigt nur die sehr drastische Wirkung, nämlich den Tod des Versuchstieres; andere Schädigungen, wie Wachstumshemmung, Farbverlust, Sterilität, etc. können bei sehr viel geringeren Konzentrationen auftreten,
  • auch können Effekte der Bioakkumulation bei Insektiziden auftreten, d.h. der Giftstoff reichert sich z.B. im Fettgewebe an, so dass mit der Zeit im Fisch wesentlich höhere Konzentrationen des Giftes vorhanden sind, als im Wasser,
  • bei harten Wasser können Giftstoff weniger Wirkung bei Fischen erzielen, als bei sehr weichem Wasser (bei tropischen Weichwasser-Fischen ist das Zuchtwasser meist weicher als das normale Hälterungswasser),
  • Giftkonzentrationen, die für adulte Tiere einer bestimmten Art ohne Schädigungen ertragen werden, können für Gelege, Larven oder Jungfische oder für eine andere Art bereits tödlich sein.

All diese Unsicherheitsfaktoren zur Einschätzung der Giftigkeit eines Stoffes für tropische Zierfische machen eine Grenzwertempfehlung zu rein spekulativen Objekten. Es sollte auch beachtet werden, dass einige Fischarten (Regenbogenfisch, Nilhecht) aufgrund ihrer Empfindlichkeit für die Kontrolle von Trinkwasser benutzt werden. Der Aquarianer sollte "auf Nummer sicher gehen" und eine bestmögliche Entfernung der Wasserinhaltsstoffe vornehmen, damit Misserfolge aufgrund schlechter Qualität des Rohwasser ausgeschlossen werden können.

Substanz Konzentration Organismus M = Meerwasser S = Süßwasser Wirkung (Autor)
2,4-D (Pestizid) 180 mg/l Gammarus (S) LC50 (48h)
2,4-D 50 mg/kg Belebtschlamm (S) keine Wirkung auf Nitrifikanten
Aldrin (Cyclodieninsektizid) 28 µg/l Gammarus (S) LC50 (48h)
Aldrin (12,7°C) 6,8 µg/l Regenbogenforelle (S) LC50 (24h)
Aldrin (7,2°C) 8,1 µg/l Regenbogenforelle (S) LC50 (24h)
Aldrin (1,6°C) 24 µg/l Regenbogenforelle (S) LC50 (24h)
Carbaryl (Carbamatinsektizid), = Sevin (N-Methyl-1-naphthylurethan, 1-Naphtyhl-N-methylcarbamat) 40 µg/l Gammarus (S) LC50 (48h)
Chlordan (Cyclodieninsektizid) 160 µg/l Gammarus (S) LC50 (48h)
Chlordan 50 mg/kg Belebtschlamm (S) gehemmte Nitrifikation
DDT < 0,05 mg/l "Fische" keine Wirkung bei kurzzeitiger Einwirkung im Dauerversuch
DDT 4,7 µg/l Gammarus (S) LC50 (48h)
DDT 50 mg/kg Belebtschlamm (S) gehemmte Nitrifikation
Dieldrin (Epoxid des Aldrins) 1400 µg/l Gammarus (S) LC50 (48h)
Dieldrin 10 µg/l Eurytemora affinis (Ruderfußkrebs) kein Populationswachstum im Dauerversuch
Dieldrin (12,7°C) 53 µg/l Regenbogenforelle (S) LC50 (24h)
Dieldrin (7,2°C) 110 µg/l Regenbogenforelle (S) LC50 (24h)
Dieldrin (1,6°C) 550 µg/l Regenbogenforelle (S) LC50 (24h)
Endosulfan (Cycloinsektizid) 9,2 µg/l Gammarus (S) LC50 (48h)
Endrin (Cyclodieninsektizid) 47 µg/l Gammarus (S) LC50 (48h)
Fenitrothion (phosphororganisches Pestizid) 12 µg/l Gammarus (S) LC50 (48h)
Heptachlor (Cyclodieninsektizid) 150 µg/l Gammarus (S) LC50 (48h)
Heptachlor 50 mg/kg Belebtschlamm (S) gehemmte Nitrifikation
Kieselsäure ab ca. 1 mg besonders (M) starke Entwicklung von unerwünschten Kieselalgen
Malathion (phosphororganisches Pestizid) 3,8 µg/l Gammarus (S) LC50 (48h)
Methoxychlor (ähnlich DDT) 0,41 µg/l Gammarus (S) LC50 (48h)
Methoxychlor (1,6°C) 55 µg/l Regenbogenforelle (S) LC50 (24h)
Methoxychlor (7,2°C) 45 µg/l Regenbogenforelle (S) LC50 (24h)
Methoxychlor (12,7°C) 74 µg/l Regenbogenforelle (S) LC50 (24h)
Nitrat 100 mg/l Amphiprion ocellaris = Anemonenfisch (M) Verminderung des Larvenwachstums, geringere Farbentwicklung
Nitrat ab einigen mg (M), (S) allgemeine Eutrophierung, d.h. Algenwachstum
Paraquat (Bipyridyliumherbizid) 18 mg/l Gammarus (S) LC50 (48h)
Phosphamidon (phosphororganisches Pestizid) 8,4 µg/l Gammarus (S) LC50 (48h)
Phosphat ab einigen mg (M), (S) allgemeine Eutrophierung, d.h. Algenwachstum
Propoxur (Carbamatinsektizid) 25 µg/l Gammarus (S) LC50 (48h)
Sevin, siehe Carbaryl 50 mg/kg Belebtschlamm (S) gehemmte Nitrifikation
Simazin (Triazinherbizid) 21 mg/l Gammarus (S) LC50 (48h)

Tab. 1: Wirkung einiger Wasserinhaltsstoffe auf aquatische Organismen. Der Begriff LC50 (letal concentration) gibt die Konzentration wieder, bei der 50% der Versuchstiere bei den gewählten Versuchsbedingungen gestorben sind. Dojlido 1987. Sommer 1970. Frakes & Hoff 1982. Ulmann 1988

Die Aufzählung in der Tabelle macht deutlich, dass Trinkwasser - viele der genannten Stoffe wurden schon im Trinkwasser nachgewiesen - für das Aquarium immer seltener direkt zu benutzen ist. Eine Aufbereitung für das Aquarium ist notwendig. Prinzipiell gibt es verschiedene Möglichkeiten aus dem Leitungswasser brauchbares Trinkwasser zu machen.

 

Wasseraufbereitungstechniken

Aktivkohle kann - wenn sie richtig verwendet wird - ein Reihe von Wasserinhaltsstoffe entfernen. Zu diesen Stoffe zählen organische Lösemittel, Pestizide, Huminsäuren und Farbstoffe (Nitrat kann nicht durch Aktivkohle adsorbiert werden!). Zu beachten ist bei der Aktivkohlefilterung, dass die Kontaktzeit eingehalten wird, d.h. wie langsam das Wasser an der Kohle vorbeiströmt. Normalerweise reichen 20 - 30 Minuten bei 10°C aus. Für den Bau eines Aktivkohlefilters gilt also, dass entweder das Filterbett sehr groß ist oder die Durchflussgeschwindigkeit dementsprechend niedrig gewählt wird: z.B. sind mit 1 Liter Aktivkohle nur etwa 1 Liter pro Stunde aufzubereiten. Ein Nachteil der Aktivkohlemethode ist, dass die Kapazität der Kohle begrenzt ist. Ob die Leistung der Kohle noch vorhanden ist oder nicht, kann man z.B. bei Entfernung von Farbstoffen optisch erkennen; aber bei Spurenstoffen wie Pestiziden geht das nur über extrem aufwendige Analyseverfahren. Man muss sich bei den Standzeiten der Aktivkohle auf die Herstellerangaben verlassen. Leider sind aber diese Daten nur bei den allerwenigsten Produkten aufgedruckt! (Weitere Informationen über Aktivkohle siehe Krause 1992, Ramsch 1992)

Eine Technik, die die Härteionen gegen Natriumionen austauschen oder die Summe aller gelösten Salze entfernen kann, ist der Ionenaustausch. Im Falle der Vollentsalzung werden an besonderen Kunststoffgranulaten alle positiv geladenen Ionen (Kationen) gegen Protonen (H+) ausgetauscht (Kationenaustauscher), und alle negativ geladenen Teilchen (Anionen) werden gegen Hydroxidionen (OH-) ausgetauscht. H+ und OH- verbinden sind anschließend zu H2O (Wasser). Als Ergebnis wurde das Wasser von gelösten Salzen befreit. Der Nachteil dieser Technik ist der große Aufwand, die Kunststoffharze wieder mit Säure und Lauge zu regenerieren. Außerdem werden ungeladene Stoffe - einige Pestizide gehören dazu - nicht aus dem Wasser entfernt.

Umkehrosmosetechnik

Umkehrosmose - eine Technik, die der Natur abgesehen wurde - kann sowohl ungeladene Stoffe als auch geladene Stoffe (Salzionen) dem Wasser entziehen. Das für diese Technik geltende Prinzip der Osmose spielt in der Natur eine wichtige Rolle. So können Landpflanzen, die nur eine wenig ausgeprägte Stützstruktur (beispielsweise Holz) besitzen, nur aufrecht in die Höhe wachsen, weil der Zelldruck (Turgor), der durch Osmose aufrechterhalten wird, die Pflanzen stützt - ähnlich einem aufgeblasenen Luftballon, der ohne den Luftdruck seine Form verliert. Ebenfalls durch Osmose platzen die reifen Kirschen im Sommer nach einem Regenschauer. 

Osmose setzt immer eine semipermeable Membran voraus. Diese halbdurchlässige Membran lässt im Idealfall nur Wasser hindurch; alle ungelösten (Partikel) und gelösten Stoffe (Salze) werden zurückgehalten. Die zweite Voraussetzung ist die Tatsache, dass gelöste Stoffe sich im Wasser gleichmäßig verteilen. Rein theoretisch braucht man Kaffe, in den man Zucker gestreut hat, nicht umzurühren, um einen gleichmäßige Süße zu erhalten. Praktisch ist der Kaffee aber kalt geworden, bevor sich die Zuckermoleküle gleichmäßig verteilt haben, weil dieser Wanderungsprozess - auch Diffusion genannt - sehr langsam verläuft.


Was passiert nun bei der Kirsche nach einem Regenschauer? Das wässrige Innere der Kirsche ist von der Außenwelt durch ihre Haut getrennt. Die Haut entspricht der halbdurchlässigen Membran. Fällt der Regen auf die Kirsche, bleiben Tropfen darauf liegen. Im Regenwasser sind - im Gegensatz zum Inneren der Kirschen - so gut wie keine Stoffe gelöst. Wegen des oben genannten Gesetzes versuchen nun die gelösten Stoffe, sich gleichmäßig im Wasser (dem Wasser in der Kirschen und dem Wasser auf der Kirschenhaut) zu verteilen. Durch die Haut können sie nicht gelangen, weil die nur für Wasser durchlässig ist. Die Zuckerkonzentration im Regentropfen kann also nicht ansteigen, um den gleichen Wert wie die Kirsche zu bekommen. Als einzige Möglichkeit bleibt, dass das Wasser vom Regentropfen durch die Kirschhaut (Osmosemembran) in die Kirsche wandert. das Ergebniss ist, dass in der Kirsche durch das einströmende Wasser ein Druck aufgebaut wird - der osmotische Druck. Nach einem langen Schauer kann der Druckanstieg in der reifen Kirsche so groß sein, dass die Kirschhaut platzt.


Bei der technischen Anwendung zur Wasseraufbereitung wird das Osmoseprinzip umgekehrt - Umkehrosmose! Eine druckfeste, halbdurchlässige Membran (Umkehrosmosemembran) trennt die Reinwasserseite von der Abwasserseite. Auf der Abwasserseite - auch Konzentratseite genannt - wird das Leitungswasser mit normalerweise drei bis fünft bar Druck in die Anlage hineingepresst. Da der Leitungswasserdruck höher als der zwischen destilliertem Wasser und Leitungswasser entstehende osmotische Druck ist, wird das Wasser gezwungen, entgegengesetzt zum osmotischen Druck zu fließen. Die Wassermoleküle wandern auf die Reinwasserseite (Permeatseite), die im Leitungswasser gelösten Stoffe nicht. 


Das Reinwasser von guten Kleinumkehrosmoseanlagen enthält bei vier bar nur etwa fünf Prozent der gelösten Stoffe des verwendeten Leitungswassers; die Umkehrosmosemembran hält 95% der Stoffe zurück. Nun würden sich auf der Konzentratseite die gelösten Stoffe immer weiter aufkonzentrieren, weil ständig Leitungswasser mit Salzen zugeführt, aber reines Wasser ohne Salze abgeführt wird. Die Folge wäre, dass das Löslichkeitsprodukt der Salze überschritten wird, so dass sie als feste Salze ausfallen und sich auf der Membran legen und diese verstopfen. Es muss dafür Sorge getragen werden, dass das aufkonzentrierte Wasser auf der Konzentratseite regelmäßig abgeführt wird. Dazu dient im allgemeinen ein Reduzierventil oder Spülventil. Das Ventil sorgt dafür, dass eine bestimmte Wassermenge als Abwasser von der Konzentratseite fließt. Die abfließende Konzentratmenge ist jedoch so gering, dass der Arbeitsdruck der Membran nicht nennenswert abfällt. Bei den im Handel erhältlichen Klein-Umkehrosmoseanlagen fließt etwa die doppelte bis zehnfache Menge Reinwassermenge als Abwasser ab.

Beinflussende Faktoren für den Betrieb einer Umkehrosmoseanlage

Die wichtigsten Faktoren, die die Leistung einer Umkehrosmoseanlage beeinflussen sind der Wasserleitungsdruck, die Temperatur und der Salzgehalt.

1. Wasserleitungsdruck


Abb. 1: Abhängigkeit der Wasserleistung einer Umkehrosmosemembran vom Wasserleitungsdruck. Test mit einer ROWA DS 90 Membran bei 10°C und einer Leitfähigkeit von 650 µs/cm. Abwasser/ Reinwasserverhältnis wurde auf 2:1 eingestellt.


Abb. 2: Abhängigkeit der Rückhalterate vom Wasserleitungsdruck. Test mit einer ROWA DS 90 Membran bei 10°C und einer Leitfähigkeit von 650 µs/cm. Abwasser/ Reinwasserverhältnis wurde auf 2:1 eingestellt.

Je höher der zur Verfügung stehende Druck ist, desto höher ist die Menge des Reinwassers (Permeatleistung): bei doppeltem Druck hat eine Umkehrosmoseanlage die doppelte Wasserleistung, bei halbem Druck nur die halbe Leistung (siehe Abb. 1). Mit steigendem Druck veränderte sich ebenfalls die Rückhalterate, also der Reinheitsgrad des Permeats. Unter 3 bar fällt die Rückhalterate rasch ab (siehe Abb. 2). Bei niedrigem Druck sollte man zusätzlich eine Druckerhöhungspumpe benutzen oder anschließend ein Spezialaktivkohlefilter verwenden. Um die Qualität einer Umkehrosmoseanlage abschätzen zu können, muss bei Angabe von Wasserleistung und Rückhalterate der Wasserdruck angegeben wird: so sind z.B. eine 90 Liter-Anlage (getestet bei 6,5 bar) und eine 150er Anlage (getestet bei 4 bar) identisch in der Wasserleistung. Seriöse Firmen geben die Leistung einer Anlage grundsätzlich bei dem normalerweise vorhandenen Wasserleitungsdruck von 3-5 bar an.

2. Temperatur

Abb. 3: Abhängigkeit der Wasserleistung einer Umkehrosmosemembran von der Temperatur. Test mit einer ROWA DS 90 Membran bei 4 bar und einer Leitfähigkeit von 650 µs/cm. Abwasser/ Reinwasserverhältnis wurde auf 2:1 eingestellt.

Je höher die Wassertemperatur ist, desto höher wird die produzierte Wassermenge (siehe Abb. 3). Eine Anlage, die 90 Liter bei 10°C leistet, produziert bei 30°C schon über 200 Liter. Deshalb sollte man bei Leistungsangaben einer Umkehrosmoseanlage immer die Temperaturangaben beachten. Realistisch sind Temperaturen um 10°C, weil dies die durchschnittliche Leitungswassertemperatur ist. Man sollte nicht versuchen, die Wasserleistung durch Temperaturerhöhung zu steigern. Erstens sind die Energiekosten höher als die Mehrkosten einer Anlage mit höherer Leistung; zweitens kann es zu leicht passieren, dass das Wasser über die zulässige Maximaltemperatur der Membran (35°C bei Membranen aus Polyamid / Polysulfon) aufgeheizt wird.

3. Salzgehalt



Benutzung einer Umkehrosmoseanlage

Die Umkehrosmosemembran

Das Herzstück einer Umkehrosmoseanlage ist die Membran. Sie kann aus unterschiedlichem Material bestehen. Jedes hat seine Vor- und Nachteile.

Cellulose-Acetat. Dieses preisgünstige Material ist sehr chlorresistent, wird aber von Bakterien zerfressen, weil viele Mikroorganismen Cellulose-Acetat für ihren Stoffwechsel benutzen können. Deshalb sind Cellulose-(Tri)-Acetat-Membranen in der Trinkwasseraufbereitung nur bei sehr stark gechlortem Wasser brauchbar; denn bei hohen Chlorkonzentrationen können Bakterien nicht überleben. Anlage mit diesem Membranmaterial müssen ununterbrochen laufen, damit vorhandene Bakterien durch Chlor im Wasser getötet werden. Ein Nachteil von gechlortem Wasser: das Chlor gelangt fast ungehindert durch die Membran und muss auf jeden Fall mittels Aktivkohlefilter entfernt werden; dabei können aber wesentlich niedrigere Kontaktzeiten (höhere Durchflussgeschwindigkeiten, siehe Aktivkohle) gewählt werden, weil Chlor an der Oberfläche der Aktivkohle katalytisch gespalten wird und nicht adsorbiert werden muss.

Polyvinylalkohol und seine Derivate. Dieses in der Umkehrosmosetechnik weniger bekannte Material ist wie alle Kunststoffe mehr oder weniger empfindlich gegenüber Chlor oder anderen Oxidationsmitteln. Eine Angabe, dass eine Membran bis z.B. 2,5 mg/l Chlor vertragen kann, ist unvollständig. Um eine Aussage über die Empfindlichkeit der Membran gegenüber eines Stoffe zu machen, muss erstens die Angabe in ppm*h (mg*h/l) und zweitens die bei dieser Belastung aufgetretene Schädigung der Membran angegeben werden. Die Belastung in ppm*h bedeutet, dass die Membran z.B. bei 1000 ppm*h für tausend Stunden mit 1 ppm (mg/l) belastet werden kann, um eine bestimmte Schädigung zu verursachen. Die gleiche Schädigung wird bei 0,1 ppm für 10.000 Stunden erreicht oder bei 10 ppm für 100 Stunden. Man sollte aber grundsätzlich beachten, dass ein Aktivkohlefilter zur Umkehrosmoseanlage gehört, weil auch geringe Spuren von Chlor die Membran schädigen und vor allem die Aquarienbewohner durch Verätzung oder Vergiftung durch Organochlorverbindungen schädigen. Chlor wird nicht von einer Umkehrosmosemembran zurückgehalten.

Polyamid/Polysulfon. Dieser Kunststoff zeichnet sich durch Bakterienfestigkeit aus. Damit die Membran - sie ist das wertvollste Teil einer Kleinumkehrosmoseanlage - nicht zerstört wird, sollte ein Aktivkohlefilter bei Chlorkonzentrationen über 0,1 mg/l unbedingt vorgeschaltet werden. Bei einer Chlorbelastung von 1000 ppm*h verliert z.B. eine ROWA-Polyamid / Polysulfon-Membran ca. 2%-Punkte an Rückhaltung. Wenn man annimmt, dass eine Membran durchschnittlich 4 Jahre benutzt werden kann und ca. 1 Tag pro Woche benutzt wird, könnte die Anlage bei einer Chlorkonzentration von 0,2 mg/l betrieben werden, ohne dass die Membran nennenswert geschädigt wird. Bei Stoßchlorung, die von vielen Wasserwerken angewendet wird, ist die Schädigung als noch geringer anzusehen, weil die Membran zwar mit hohen Chlorkonzentrationen belastet wird, das aber meist nur für sehr kurze Zeiträume. - Polyamid/Polysulfon hat sich als Membranmaterial weltweit sowohl in hunderttausenden von Kleinanlagen zur Trinkwasseraufbereitung als auch in Großanlagen zur Reinstwasserherstellung oder Meerwasserentsalzung bewährt. Auch ROWA benutzt grundsätzlich bei Umkehrosmoseanlagen von 30 bis 30.000 Litern pro Tag nur dieses Material. Andere Materialien werden in bedeutendem Maße nur für wenige industrielle Spezialzwecke verwendet.

Die Umkehrosmosemembran, das bei Kleinanlagen mit Abstand teuerste Bauteil, muss effektiv geschützt werden. Man muss sich vorstellen, dass die eigentliche halbdurchlässige TFC-Membran (Thin Film Composite) nur 0,2 µm dick und damit sehr empfindlich ist (Ein "normales" Bakterium ist ca. 2-5 µm groß). Die ROWA Philosophie schreibt deshalb einen konsequenten und effektiven Schutz der Membran vor. Neben dem oben erwähnten Aktivkohlefilter bewahrt ein Feinfilter der Porengröße 5 µm oder darunter die Membran vor Partikeln, die sie verstopfen können. Beide Vorfilter müssen regelmäßig erneuert werden. Ebenso wichtig ist eine Einrichtung, mit der die Membran gespült werden kann. Eine regelmäßige Spülung mit Leitungswasser erhöht die Lebensdauer der Membran enorm. Diese Tatsache wird von einigen Herstellern verschwiegen, um ein aufwendiges Spülventil zu sparen. Beim Spülen werden Ablagerungen (Salze, organische Stoffe, Bakterien, kleinste Partikel) vom Wasserstrom mitgerissen, so dass die Membran wieder frei liegt. Wird nicht regelmäßig und kräftig gespült, können die Ablagerungen auf der Membran so dick sein, dass nur noch wenig und schlechtes Wasser produziert wird. Bei seltener oder unzureichender Spülung kann die Membran innerhalb weniger Monate vollkommen verblocken; sie muss dann ersetzt werden.

Rechnen Sie sich einmal aus, wie viel Wasser Sie verbrauchen könnten für den Neuanschaffungswert einer Membran. Sie werden schnell erkennen, dass beim Spülen Knausern mit Wasser fehl am Platze ist. Man kann allerdings Wasser während des Betriebs einsparen. Fortschrittliche ROWA Umkehrosmoseanlagen haben bereits ein Abwasser / Reinwasser-Verhältnis von 2:1 statt des üblichen 4:1 oder gar 10:1.

Die Umkehrosmosetechnik ist eine leicht zu beherrschende und umweltfreundliche Technik (keine Chemikalien, kein Energieverbrauch). Im Hobbybereich jedoch können die Grenzen dieser Technik erreicht werden, wenn der Leitungswasserdruck zu niedrig ist; dann langen Wasserleistung und Rückhalterate nicht (s.o.). Das Problem kann aber mit kleinen Druckerhöhungspumpen (ca. 15 Watt) gelöst werden.

Eine weitere Problemgruppe der Wasserinhaltsstoffe sind niedermolekulare (einfache) organische Substanzen. Ob und wie stark diese Stoffe von einer Umkehrosmosemembran zurückgehalten werden, hängt von mehreren Dingen ab. Erstens ist das Molekulargewicht, also die Größe des Moleküls, zu nennen: Je größer ein Stoff ist, desto besser wird er zurückgehalten. Zweitens spielt die Ladung (nicht geladen, Teilladungen, einwertig oder mehrwertig geladen) des Stoffes eine Rolle: je höher der Stoff geladen ist, desto besser wird er zurückgehalten. Alkohol (Ethanol) wird von einer Umkehrosmosemembran nur sehr schlecht zurückgehalten, Pestizidrückstände hingegen zu sehr hohen Anteilen: z.B. Atrazin >99%, Lindan >99%, Chlortoluron >96% (bei ROWA Polyamid / Polysulfon-Membranen, 4 bar Druck, 10°C, 500 mg/l Salzgehalt). Außerdem kann es bei intakten Umkehrosmosemembranen nicht wie bei Aktivkohlefiltern zu unbemerkten - höchstens, wenn es schon zu spät ist - Durchbrüchen von Pestiziden kommen. Ebenso ist es nicht möglich, dass die Rückhalterate für einen bestimmten Stoff nachlässt, aber für andere Stoffe konstant bleibt. Wenn z.B. die Rückhalterate der Leitfähigkeit in Ordnung ist, kann die Rückhalterate für Nitrat nicht sinken. Oft täuschen überlagerte oder ungenaue Nitrattests dieses Phänomen vor (ungenaue Tropftests sind eher die Regel als die Ausnahme, siehe Slabik 1993). Organische Stoffe mit niedrigem Molekulargewicht, die leicht durch die Umkehrosmosemembran gelangen (aber nur sehr selten im Trinkwasser vorhanden sind), können effektiv entweder von einer Aktivkohle, die für diesen Zweck entwickelt wurde, oder durch ein Hochleistungsadsorberharz gebunden werden.

Das mit einer Umkehrosmoseanlage aufbereitete Reinwasser kann nunmehr für das Aquarium genutzt werden. Für absolute Weichwasserfische, z.B. Diskus, kann das Reinwasser der Umkehrosmoseanlage direkt verwendet werden. Oft ist es sogar nicht nötig, den pH-Wert zu korrigieren, weil das Permeat, abhängig vom verwendeten Leitungswasser, einen pH-Wert unter 7 hat.

Für das "normale" Gesellschaftsaquarium ist extrem weiches Wasser nicht unbedingt geeignet. Weil kaum Pufferkapazität vorhanden ist - die Karbonathärte wird wie alle anderen Stoffe zum Großteil durch die Umkehrosmoseanlage entfernt - kann es bei starkem Fischbesatz und damit verbunden durch eine hohe Ammoniakoxidationsrate (Ammoniak wird durch Nitrifikationsbakterien zu Nitrat oxidiert; bei diesem Prozess entsteht Säure) zu einem Säuresturz mit pH-Werten weit unter 5 kommen. Dem Wasser muss also Karbonathärte zugeführt werden.

Von einem Verschneiden (Mischen) des Reinwassers mit hartem Leitungswasser muss abgeraten werden, da bei dieser Methode wieder Schadstoffe mit in das Reinwasser gelangen.

Man kann natürlich die Karbonathärte mit Natriumhydrogencarbonat (alter Begriff: Natriumbicarbonat) steigern. Sinnvoller ist es jedoch, eine Süßwassersalzmischung (z.B. ROWAplus) zu benutzten. Mit diesen im Handel angebotenen Salzmischungen (kein Meersalz - außer bei Brackwasserfischen - verwenden, da in ihm hauptsächlich Natriumchlorid = Kochsalz vorhanden ist) wird ein ausgewogenes Verhältnis der wichtigsten Makroelemente dem Wasser zudosiert. Man sollte aber auf die Zusammensetzung der Präparate achten - fragen Sie Ihren Zoofachhändler oder die Herstellerfirmen!

Praktisch und absolut ungefährlich ist ein Aufhärtungsfilter (mit Calciumcarbonatgestein gefüllt), der hinter die Umkehrosmoseanlagen geschaltet wird. Mit ihm sind automatisch Härtegrade von ca. 2-4°GH und KH zu erreichen. Die Funktionsweise ist einfach: das im Trinkwasser mehr oder weniger vorhandene Kohlendioxid (im Wasser zum größten Teil als Gas gelöst, nur ein geringer Anteil bildet die Kohlensäure) passiert die Umkehrosmosemembran fast ungehindert und bildet im Reinwasser Kohlensäure:

CO2 + H2O  <-> H+ + HCO3-

Dadurch und durch das Fehlen von Puffersubstanzen ist auch der pH-Wert des Permeats so niedrig. Das leicht saure Wasser reagiert im Aufhärtungsfilter mit dem Calciumcarbonatgestein (z.B. ROWAlith) nach folgender Formel:

H2CO3 + CaCO3 <-> Ca2+ + 2 HCO3-

gelöste Kohlensäure + Calciumcarbonat <-> Calciumion + Hydrogencarbonation

Dabei gilt: je mehr Kohlensäure gelöst ist, desto stärker wird das Wasser aufgehärtet.

Für Becken mit Tieren, die aus den ostafrikanischen Seen stammen, sollte das Wasser einen hohen pH-Wert haben, der am besten mit hohen Härtegraden verwirklicht werden kann. Ebenfalls hohe Gesamt- und Karbonathärten muss das Nachfüllwasser für Meerwasseraquarien besitzen, da kalkproduzierende Organismen (Kalkalgen, Kalkröhrenwürmer, Steinkorallen) stetig Calcium und Karbonat verbrauchen. Die hohen Härtegrade können ebenfalls mit einem der Umkehrosmoseanlage nachgeschaltetem Aufhärtungsfilter produziert werden. Hierfür ist jedoch ein Kohlendioxidanschluss vor dem Filter nötig, damit viel Kohlensäure im Reinwasser viel Calciumcarbonat im Aufhärtungsfilter lösen kann. Mit dem beschriebenen System sind Härtegrad von 20°GH und KH erreichbar. Kohlendioxidanschlüsse sollten mit einem sicheren Rückschlagventil ausgestattet sein, damit zurückfließendes Wasser Ihre Kohlendioxidarmatur nicht beschädigt.

Wasser, das mit Hilfe einer Umkehrosmoseanlage aufbereitet wurde, ist der erste Schritt zu einer erfolgreichen und sicheren Hälterung und Nachzucht tropischer Süß- und Meerwasserfische. Mit dieser Technik ist man vor Pestiziden und anderen Schadstoffen geschützt. Denn nur bei sehr guter und gleichmäßiger Wasserqualität können empfindliche Fische und deren Brut langfristig überleben.


Literatur

Dojlido, J.R. 1987: Chemia Wody (Wasserchemie). Warschau: Arkady.

Frakes, T. & Hoff, F.H. 1982: Effect of high nitrate-N on the growth and survival of juvenile and larval anemonefish, Amphiprion ocellaris. Aquacultur 29: 155-158.

Krause, H.J. 1992: Aktivkohlefilterung bei Verdacht auf schadstoffhaltiges Wasser - Eigenschaften und richtige Dimensionierung. Diskus Brief 4: 106-110.

Ramsch, B. 1992: Was bewirkt Akivkohle?. DATZ 11: 730-733.

Ramsch, B. 1993: Möglichkeiten und Grenzen der Umkehrosmose für die Wasseraufbereitung in der Meerwasseraquaristik. Artikel im Begleitheft des 2. Internationalen Meerwassersymposiums, Lünen.

ROWA: Was ist Umkehrosmose? Informationsschrift der Firma ROWA Wasseraufbereitung GmbH, Osnabrück.

Schlüter, M. 1990: Umkehrosmose in der Aquaristik - ein neues Verfahren setzt sich durch. Diskus Jahrbuch 1990: 52-60.

Slabik, R. 1993: Meerwasseranalytik und Filtertechnik für die Meerwasser-Aquaristik, eine kritische Bestandsaufnahme für die Praxis. Vortrag beim 2. Internationalen Meerwassersymposiums, Lünen

Sommer, H. 1970: Beeinflussung der Nitrifikation und des Stickstoffhaushaltes in Böden durch verschiedene Pflanzenschutzmittel. Landwirtschaftliche Forschung, Sonderheft 25: 22-30.

Ulmann, D. 1988: Hydrobiologie. Ein Grundriß für Ingenieure und Naturwissenschaftler. 3. Aufl. Stuttgart, New York: Fischer.