Was ist ein Nitratfilter

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In einem Nitratfilter wandeln Bakterien Nitrat in Stickstoff um. Dazu sind im Filter anaerobe, d. h. sauerstoffarme, Zonen notwendig. Weil den Bakterien in diesen Bereichen kein Sauerstoff zur Verfügung steht, veratmen sie Nitrat statt Sauerstoff. Die Durchflussmenge an Wasser muss in einem Nitratfilter deshalb möglichst gleich und niedrig gehalten werden.

Neben Sauerstoff benötigen die Bakterien Kohlenstoff. Oft werden Paraffin, Alkohol usw. als Kohlenstoffquelle verwendet.

Es macht keinen Sinn an einem Pflanzenbecken mit einem Nitratgehalt von weniger als 20 Milligramm/Liter einen Nitratfilter einzusetzen. Es sei denn, die reduzierende Wirkung ist erwünscht, d. h. die Rücklösung von Spurenelementen, die den Pflanzenwuchs ankurbeln soll. Sinnvoll ist ein Nitratfilter erst bei wirklich hohen Nitratwerten, die nicht anders beseitigt werden können, z. B. durch Wasserwechsel.

Für normale Aquarianer sind Nitratfilter nicht empfehlenswert. Ein Nitratfilter muss zusätzlich kontrolliert und gewartet werden. Es ist einfacher, den Besatz zu verringern und schnellwüchsige Pflanzen zu fördern.

Für Züchter, die bei der Aufzucht mit zeitweise hohem Besatz und intensiver Fütterung arbeiten müssen, kann ein Nitratfilter sinnvoll sein. Wasserwechsel ersetzt ein Nitratfilter nicht. Im besten Fall sind längere Intervalle zwischen den Wasserwechseln oder kleinere Mengen möglich.

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Ist ein Nitratfilter gefährlich?

Es wird häufig geschrieben, dass Nitratfilter heikel oder gefährlich sind, weil sie je nach Bedingungen hohe Mengen Nitrit erzeugen:

  • Weil ständig darauf geachtet werden muss, dass genug Nitrat und Sauerstoff zur Verfügung steht, ist der Betrieb von Nitratfiltern heikel. Besonders wenn keine Erfahrung vorhanden ist.
  • Ein Nitratfilter kann leicht aus dem Gleichgewicht geraten und die Fische können dann relativ schnell an Nitritvergiftung eingehen.

Es gibt drei Möglichkeiten, so dass ein Nitratfilter umkippen kann:

  • Der Durchfluss ist zu hoch. Das Filtermilieu wird deshalb aerob und die Nitratreduktion wird allmählich eingestellt. Der Bypass erzeugt dabei aber kein Nitrit, sondern wird das Nitrit so abbauen wie ein herkömmlicher Filter. Es wird also wieder Nitrat produziert. Die Bakterien im Hauptfilter sollten die Umstellungszeit überbrücken können.
  • Der Durchfluss ist zu gering. Das Milieu wird fast sauerstofflos. Dadurch spalten die Bakterien die verbliebenen Stickstoffverbindungen noch schneller auf und überführen sie in Stickstoff. Es fällt kein Nitrit als Zwischenprodukt der Denitrifikation an. Bei akutem Mangel an Sauerstoff werden andere Verbindungen reduziert, z. B. Sulfate zu Sulfiden und unter Umständen weiter zu Schwefelwasserstoff.
  • Der Durchfluss ist so hoch, dass ein Teil der Bakterien oxidiert und ein Teil in einem anderen Teil des Filters reduziert. Es kann zu einem Ping-Pong Spiel zwischen Nitrit und Nitrat kommen und es ist Glückssache, was von Beidem aus dem Filter kommt.

In allen drei Fällen entsteht keine gefährliche Nitritmenge. Im dritten Fall entsteht jedoch Schwefelwasserstoff, der stark nach faulen Eiern riecht. Ein Nitratfilter bzw. die Durchflussmenge sollte deshalb regelmäßig überprüft werden.

Praktische Erfahrungen bestätigen aber nicht, dass Nitratfilter besonders gefährlich sind:

  • Experimente und Erfahrungen zeigen, dass keine gefährlichen Mengen Nitrit entstehen.
  • Die Bakterien können sich vermutlich schnell an aerobe und anaerobe Bedingungen anpassen.
  • Nitrit in größeren Mengen tritt nur beim Einlaufen vorher nicht geimpfter Nitratfilter auf.
  • Wenn erst eine komplette Dentrifikationsflora vorhanden ist, kommt bestenfalls beim zu schnellen Fahren des Filters etwas Nitrit.

Der Betrieb eines Nitratfilters

Eingefahren wird ein Nitratfilter wie ein normaler Filter. Nach eingen Wochen wird die Wasserzufuhr verringert und aus dem Schnellfilter ein Langsamfilter. Die Einfahrzeit kann 6 Wochen betragen. Wenn der Nitratfilter angeimpft wird, kann sich die Einfahrzeit auf 3 Wochen oder sogar wenige Tage verkürzen. Der Filterschlamm zum Animpfen ist im Idealfall aus einem eingefahrenen Nitratfilter. Filterschlamm aus einem normalen Filter ist fast genauso gut geeignet.

Ein Langsamfilter löst z. B. Spurenelemente zurück. Erst wenn die Bakterien mit Kohlenstoff gefüttert werden, wird aus dem Langsamfilter ein Nitratfilter. Damit die Bakterien Nitrat veratmen, muss dafür gesorgt werden, dass praktisch kein Sauerstoff vorhanden ist.

Bakterien benötigen zur Atmung Sauerstoff. Entweder wird der Sauerstoff dem Wasser entnommen. Dabei wird CO2 abgeben. Oder die Bakterien entnehmen den Sauerstoff sauerstoffhaltigen Verbindungen wie Nitrit und Nitrat. Dabei wird Stickstoff als ungiftiges Gas abgegeben. Wenn etwa 20 Mal so viel Nitrat vorhanden ist wie Sauerstoff, ziehen die Bakterien das Nitrat dem Sauerstoff vor.

Bei extrem verschmutztem Wasser erhält der Nitratfilter genug Dreck und sehr wenig Sauerstoff. Aquarienwasser ist aber selten so stark verunreinigt. Bei sauberem, sauerstoffhaltigen Wasser verhindert der Sauerstoff im Filter die Dentrifikation.

Es muss deshalb normalerweise etwas an die Bakterien verfüttert werden, damit sie zuerst den Sauerstoff veratmen und dann das Nitrat.

Damit überhaupt etwas veratmet werden kann, muss eine veratembare Substanz vorliegen. Diese Substanz ist der Kohlenstoff, der z. B. mit Paraffin zugeführt wird. Die Paraffin fressenden Bakterien verbrauchen in den oberen Zonen des Filters den gesamten Sauerstoff. Dabei erzeugen sie Bruchstücke der Paraffinkette. Diese Bruchstücke dienen den dentrifizierenden Bakterien in der folgenden Zone als Nahrung, das Nitrat dient als Sauerstoffersatz.

Beim Einfahren eines Nitratfilters entsteht zuerst Nitrit. Ein Nitratfilter wird deshalb erst dann in Betrieb genommen, wenn die normale Filterung einwandfrei arbeitet. Auch bei plötzlichen Änderungen des pH-Werts kann Nitrit entstehen. Erfahrungen zeigen, dass kein Nitrit entsteht, wenn der pH-Wert langsam über mehrere Wochen sinkt. Vielleicht sind die Mikroorganismen im Filter gegen sprunghafte Änderungen des Milieus empfindlich. Viele sterben ab und die übrigen Bakterien können die entstandene Biomasse nicht schnell genug bewältigen, so dass zunächst Nitrit entsteht.

Wasser darf durch einen Nitratfilter nur langsam fließen. Das Wasser sollte mindestens 15 Minuten im Filter bleiben. Wenn allerdings zu wenig Wasser durch den Nitratfilter läuft, kann Schwefelwasserstoff H2S entstehen. Schwefelwasserstoff stinkt stark nach faulen Eiern und ist eines der giftigsten Gase. Der Wasserdurchfluss muss deshalb ständig beobachtet werden.

Wenn kein Nitrat mehr vorhanden ist, der Wasserdurchlauf gleich bleibt und die Bakterien weiter gefüttert werden, veratmen die Bakterien Sulfat SO4, das zu Schwefelwasserstoff wird.

Manchmal werden auch Ionenaustauscher mit Nitratharz als Nitratfilter bezeichnet. Dazu können auch Filtermedien wie Nitrex gezählt werden.

Ist ein Nitratfilter sinnvoll?

Ob ein Nitratfilter sinnvoll ist, hängt vom Nitratgehalt des Aquarienwassers und des Leitungswassers ab.

In gut bepflanzten Aquarien mit angemessenem Fischbesatz liegt meistens kein Nitratüberschuss vor. Wenn der Nitratwert im Leitungswasser niedrig ist, im Aquarienwasser aber zu hoch, kann der Nitratgehalt mit Wasserwechseln verringert werden. Anschließend muss der Fischbestand bzw. die Fütterung reduziert werden. Durch verbesserten Pflanzenwuchs wird Nitrat verbraucht. Dazu kann auch eine Efeutute eingesetzt werden. Diese Maßnahmen verringern den Nitratgehalt dauerhaft und effektiver als Nitratfilter.

Biologisch arbeitende Nitratfilter benötigen eine bestimmte Mindestbelastung des Wassers mit Nitrat, damit sie arbeiten. Etwa 10 mg/l Nitrat sind mindestens notwendig. Diese Belastung kann höher sein als der gewünschte Nitratgehalt. Denitrifizierende Filter sind nicht ganz pflegeleicht, weil sie unter ungeeigneten Bedingungen z. B. Nitrit und Schwefelwasserstoff erzeugen können.

Sinnvoll kann ein Nitratfilter sein, wenn Fische oder Pflanzen gepflegt werden, die gegen Nitrat und Wasserwechsel empfindlich sind, z. B. bei der Aufzucht von Jungfischen, die im Futter stehen müssen.

Oft werden Nitratfilter verwendet, um einen zu hohen Fischbesatz halten zu können. Ein sinnvoller Nitratgehalt wird durch die Pflanzen bestimmt, die auf Nitrat empfindlicher reagieren als Fische. Nitratwerte zwischen 10 und 20 mg/l sind für die meisten Fische und Pflanzen geeignet. Unter 5 mg/l leiden viele Pflanzen an Mangelerscheinungen.

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Können Nitratfilter regeneriert werden?

Nitratfilter mit Nitratharzen, die wie Ionenaustauscher arbeiten, können regeneriert werden. Dazu lässt man eine Kochsalzlösung innerhalb einer Stunde langsam durch den Nitratfilter laufen.
Es ist kein Problem, wenn die Lösung länger läuft. Wenn die Lösung schneller läuft, kann die Kapazität des Nitratfilters verringert sein.

Diese Art Nitratfilter tauscht Nitritionen gegen Chlorionen aus. Die Ionenbelastung des Wassers ändert sich nicht. Damit bleibt auch der Leitwert gleich.

Aus dem Leitungswasser wird Nitrat besser mit einem Vollentsalzer oder einer Osmoseanlage entfernt.

Aus dem Aquarienwasser wird Nitrat am Besten durch Wasserwechsel und dichten Pflanzenwuchs entfernt.

Kann ein Nitratfilter durch die Redoxspannung gesteuert werden?

Die Redoxspannung gibt den Oxidationsgrad des Wassers an und lässt Rückschlüsse auf den Sauerstoffgehalt im Wasser zu. Über den Redoxwert kann praktisch der Sauerstoffgehalt im Wasser gemessen werden. Die Durchflussmenge im Nitratfilter kann entsprechend eingestellt werden. Ist zu viel Sauerstoff im Wasser, wirkt sich das auf den Redoxwert aus und der Durchfluss wird reduziert.

Wenn das System so eingestellt wird, dass am Wasserausgang des Nitratfilters sauerstofffreies Wasser austritt, sind die Bakterien im Nitratfilter gezwungen, Nitrat zu veratmen.

Der Durchfluss muss dazu nicht stufenlos geregelt werden. Es reicht wenn der Durchfluss ab -180 mV ein- und ausgeschaltet wird. Das ist sogar besser als ein konstanter Durchfluss. Ideal wäre ein völliges Entleeren des behandelten Wassers.

Bei Redoxwerten positiver als ca. -100 mV verarbeiten die Bakterien das Nitrat nur bis zum giftigen Nitrit. Bei negativeren Werten als ca. -250 mV veratmen die Bakterien auch Sulfate zu Schwefelwasserstoff H2S, das nach faulen Eiern stinkt und ebenfalls giftig ist.

Wenn nitrathaltiges Wasser in den Filter kommt, sinkt zunächst die Redoxspannung durch die Bakterien ab. Bei ca. -180 mV ist der ganze Sauerstoff aus dem Nitrat veratmet und das Wasser sollte dann ausgeleitet werden. Der Stickstoff entweicht gasförmig.

Durch Ein- und Ausschalten pendeln die Werte etwas. Das kommt dem Entleeren nahe. Wenn die Redoxelektrode öfter gereinigt und überprüft wird, funktioniert ein solcher Nitratfilter gut.

Eine interne Umwälzung muss sicherstellen, dass die Werte im Filter überall gleich sind. Sonst wird doch Nitrit oder Schwefelwasserstoff produziert.

Das ausgeleitete Wasser muss unbedingt gut durchlüftet und gefiltert werden. Ein geregelter Betrieb dieser Filter ist aber sicherer als ein ungeregelter Betrieb.

Mit Hilfe der Redoxspannung können der Sauerstoff- und Nitratgehalt zwar nicht direkt gemessen werden, weil auch andere Faktoren die Redoxspannung beeinflussen. Dazu gehören:

  • Phosphat
  • Zwischenprodukte aus der Nahrungskette als Vorstufen von Nitrat, ggf. auch Ammoniak
  • Pilzgifte durch ungelöste organische Substanzen, wenn der Nitratfilter mal abstürzt
  • angereicherte gelöste Salze, wenn nicht regelmäßig Wasser gewechselt wird

Ammoniak sollte in einem eingefahrenen Aquarium aber nicht nachweisbar sein. Ein Aquarium ist bezüglich der Ammoniumoxidation nach 2 – 3 Tagen eingelaufen.

Selbst wenn Ammoniak in das Aquarium gegeben wird, brauchen ca. 4 mg/l NH4 0,5 bis 2 Tage, um zu verschwinden und zu NO3 zu werden.

Mit den Redoxkurven kann das Entstehen und Verschwinden der Zwischenprodukte gut verfolgt werden. Die Halbwertszeit beträgt etwa Stunden. Neben den Mineralstoffen sind es nur wenige mg/Liter Huminstoffe, die ständig im Wasser sind. Das Hauptproblem sind lebende Bakterien, und denen ist mit Wasserwechseln nicht beizukommen. Die Keimzahl spiegelt die Qualität des Aquariums wider.

Die Wasserbelastung kann grob eingeschätzt werden. Weil die Potenzialdifferenz ca. 200 mV beträgt, kann sicher erkannt werden, wenn kein Sauerstoff im Wasser ist.

Es kann auch abhängig von der Redoxspannung mit einer kleinen Pumpe eine Mischung aus Methanol und Wasser als Kohlenstoffquelle dosiert werden.

Im Süßwasser kann der Nitratgehalt aber durch Wasserwechsel und schnellwachsende Pflanzen einfacher und preiswerter gesenkt werden.

Die Bakterien in einem Nitratfilter veratmen Nitrat. Als Nahrung benötigen sie Kohlenstoff, wenn das Wasser im Aquarium nicht völlig verschmutzt ist.

Nahrungsquellen für die Bakterien

  • Milchzucker
  • Alkohohl, z. B. Wodka
  • Essig
  • Essigsäure
  • Methanol
  • Weich-PVC
  • Zitronensäure
  • Vitamin C-Pulver (Ascorbinsäure)
  • Palmitinsäure
  • Stearin (Kerzenwachs)
  • Stearinsäure
  • Paraffin in Tropfenform aus der Apotheke
  • DeniBalls von AquaMedic

Alle Zusätze haben Vor- und Nachteile.

Bei Fütterung mit festen veratembaren Stoffen dauert es etwa 3 Wochen, bis sich z. B. Paraffin fressende Bakterien angesiedelt und vermehrt haben. Außerdem muss der Durchlauf ständig beobachtet werden.

Paraffin

Paraffin ist ein natürliches Wachs, das aus Rohöl gewonnen wird, und u. a. zur Herstellung von Kerzen dient. In der Apotheke oder im Laborhandel kann Paraffin in Form kleiner erstarrter Tropfen bzw. Schuppen relativ günstig gekauft werden. Paraffin muss je nach Filter nur einmal im Jahr gefüttert werden.

Paraffin löst sich nicht im Wasser auf. Die Oberfläche wird von Bakterien besiedelt. Diese oxydieren Kohlenstoffketten und bauen dabei Paraffin ab. Dabei entstehen keine löslichen Stoffe. Nach ein bis zwei Jahren werden die Paraffinschuppen immer kleiner.

Paraffin neigt zur Verstopfung, so dass es manchmal gängig gemacht werden muss.

DeniBalls

DeniBalls lösen sich langsam auf und geben dabei Kohlenstoff ab. Sie können lange wartungsfrei halten. Nach Angaben des Herstellers enthalten DeniBalls keine Weichmacher. Der lebensmittelechte Kunststoff selbst zersetzt sich vollständig, so dass Kohlenstoff frei wird. Die Zersetzung dauert 12 bis 18 Monate.

Palmitinsäure

Palmitinsäure verstopft häufig, weil die Schuppen sehr fein sind.

Würfelzucker, Traubenzucker, Kandiszucker

Zucker ist nicht empfehlenswert:

  • Zucker löst sich zu schnell auf.
  • Im Aquarium entsteht Sauerstoffmangel, vermutlich wegen Bakterienexplosion durch Zucker.
  • Wenn Zuckerwasser über einen Tropf zugegeben wird, verstopft der Hahn für die Dosierung ständig.

Kerzen

Kerzen müssen auf Erbsengröße zerkleinert werden.

Stearinsäure

Stearinsäure kann im Chemikalienhandel als Pulver bezogen werden und muss in den Filter eingearbeitet werden.

Wodkafilter

Ein Wodkafilter ist eine spezielle Form eines Nitratfilters.

Eine Art Fass wird mit so genannten Raschig-Körpern gefüllt. Raschig-Körper sind Körper mit besonders großer Oberfläche. Oben in das Fass tropfen 15 bis 20 Tropfen Wasser aus dem Aquarium je Minute. Unten tropfen je Minute 15 bis 20 Tropfen Wasser wieder zurück in das Aquarium. Im Fass ist eine Pumpe, die das Wasser im Fass umwälzt.

Im Fass bildet sich ein anerobes Milieu, d. h. es fehlt Sauerstoff. Der vorhandene Sauerstoff wird relativ schnell veratmet. Die Bakterien nutzen dann Nitrat als Sauerstoffquelle bzw. Energiequelle. Dieser Effekt spielt sich im Bereich um -250 mV ab. Ab -300 mV und tiefer entsteht giftiger Schwefelwasserstoff H2S, der nach faulen Eiern riecht.

Zur Regelung gibt es zwei Möglichkeiten:

  • Über den Wodka – je mehr Nahrung vorhanden ist, desto mehr kann geatmet werden. Als Kohlenstoffquelle sollten KEINE Bioballs verwendet werden!!!

Da keine Kontrollierte Abgabe des Kohlenstoffs!

  • Über die Wasserzufuhr – je mehr Frischwasser vorhanden ist, desto mehr Sauerstoff ist vorhanden und desto größer ist das Redoxpotential.

Das Redoxpotenial dient also der Prozesskontrolle. Geeignete Messgeräte gibt es von Hanna, Prominent, Rowa und anderen Firmen.

Argumente gegen Wodkafilter

  • Der Wodkafilter ist nur für wirkliche Bastler und Tüftler geeignet.
  • Beim Wodkafilter muss viel Geld für Steuerungstechnik ausgegeben werden.
  • Das Aquarium muss täglich kontrolliert werden.
  • Die Bandbreite zwischen -200 und -300 mV Redox ist ein sehr schmaler Grat.
  • Bei einer unkontrollierten Schwankung des Redoxwertes kann der gesamte Fischbestand in 3 Stunden sterben.
  • Benötigt werden 2 Filter, ca. 3 Absperrhähne und Querverbindungen und sinnvollerweise ein teures Redoxmessgerät und ein Magnetschalter.
  • Wenn die Bakterien keine Nahrung haben, produzieren sie Nitrit, weil die Stickstoffkette rückwärts durchlaufen wird.
  • Ein Wodkafilter ist eine High-Tech-Nitritschleuder, die in kurzer Zeit viele Fische töten kann.
  • Urlaub ist nicht möglich wenn ein Wodkafilter betrieben wird, weil der Redoxwert ständig überwacht werden muss.

Argumente für Wodkafilter

  • Es wird keine High-Tech benötigt.
  • Wenn überhaupt Nitrit entsteht, wird es im Normalfilter wieder abgebaut und kommt nicht in das Aquarium.
  • Probleme mit Wodkafiltern treten nur bei Fehlbedienungen auf.
  • Im Urlaub läuft der Wodkafilter einfach ohne Dosierung von Wodka durch.Nach Beendigung des Urlaubs sofort wieder mit der Dosierung anfangen. Diesmal aber weniger Dosieren, da nicht mehr viele Bakterien vorhanden sind.

Schwefelnitratfilter

Bei Einsatz eines Schwefelnitratfilters sinkt der Nitratgehalt je nach Belastung in mehreren Tagen gegen Null. Bei etwa 3 Liter Schwefel sollte der Durchflusswert etwa 2 Tropfen pro Sekunde sein.

Bei Nitratproblemen ist ein solcher Filter sehr wirkungsvoll. Bei Algenproblemen kann der Filter gut wirken. Wenn das Algenproblem andere Ursachen hat als erhöhte Nitratwerte, ist eine Wirkung auf die Algen nicht sicher.

Ein eingelaufener Schwefelnitratfilter ist fast wartungsfrei. Nur der Durchfluss muss in etwa eingehalten werden.

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Letzte Aktualisierung am 19.08.2019 / Affiliate Links / Bilder von der Amazon Product Advertising API