Dimensionierung des Aquaponik-Biofilters für die Nährstoffversorgung der Pflanzen
Die Dimensionierung des Biofilters in der Aquaponik dient einem doppelten Zweck, den ein reiner Fisch-RAS-Biofilter nicht vollständig erfüllen muss: die Umwandlung von Ammoniak in das weniger toxische Nitrit und dann schnell genug in Nitrat, um die Fischgesundheit zu schützen – die gleiche Kernfunktion, die jeder RAS-Biofilter erfüllt – und gleichzeitig sicherzustellen, dass genügend Nitrat erzeugt und verfügbar gemacht wird, um den tatsächlichen Nährstoffbedarf der Pflanzen zu decken. Dies bedeutet, dass ein Aquaponik-Biofilter gleichzeitig sowohl an einer Fischsicherheitsbeschränkung als auch an einem Ziel der Nährstoffversorgung der Pflanzen dimensioniert wird, anstatt nur an der Fischsicherheit. Ein unterdimensionierter Biofilter im Aquaponik-Kontext birgt das bekannte Fischsicherheitsrisiko der Ammoniak- oder Nitritakkumulation, wie es in jedem RAS auftritt. Ein überdimensionierter oder übermäßig effizienter Biofilter kann jedoch, etwas kontraintuitiv, auch dem Systemgleichgewicht entgegenwirken, indem er Stickstoff über die Nitrifikationskette in Formen umwandelt, die sich absetzen oder entfernt werden, bevor die Pflanzen ausreichend Gelegenheit haben, die Nährstoffe aufzunehmen. Dies bedeutet, dass das Aquaponik-Biofilterdesign in Medienbett-Systemen speziell auf das Anzuchtbett selbst, anstatt auf einen separaten dedizierten Biofilter, setzt, um einen wesentlichen Anteil der Nitrifikationsfunktion in direkter physikalischer Nähe zu den Pflanzenwurzeln zu erfüllen, die die resultierenden Nährstoffe nutzen werden. In NFT- und DWC-Systemen, die eine vorgeschaltete Feststoffentfernung und typischerweise eine separate, dedizierte Biofilterstufe erfordern, bevor das Wasser die Anzuchtkanäle erreicht, folgt die Dimensionierung eher den konventionellen RAS-Biofilter-Dimensionierungsprinzipien, berechnet anhand der gesamten Ammoniakproduktion aus der besetzten Fischbiomasse und der Fütterungsrate, wobei die Berücksichtigung der Nährstoffversorgung der Pflanzen eher durch nachgeschaltete Nährstoffergänzung als durch die Biofilterdimensionierung selbst erfolgt. Die Oberfläche des Biofiltermediums, die Verweilzeit des Wassers im Filter und die Sauerstoffverfügbarkeit bleiben die gleichen Kernvariablen für die Dimensionierung, die für jedes RAS-Biofilterdesign relevant sind, lediglich angewendet innerhalb der zusätzlichen Beschränkung des dualen Fisch- und Pflanzen-Nährstoffziels des Aquaponiksystems.
