Um die bakteriellen Gemeinschaften in Aquakulturanlagen zu beeinflussen, werden unterschiedliche Managementmaßnahmen eingesetzt. Ziel ist es oft, die Gesamtkeimzahl und teils auch die Zusammensetzung der Bakterien im Wasser zu kontrollieren. Dies kann auf unterschiedliche Arten geschehen. 

Die Projekte "TechMikro"

MDR
Membrandenitrifikationsreaktor, angeschlossen an eine Labor-Vollkreislaufanlage an der Universität Stuttgart

Eine Möglichkeit, die bakteriellen Gemeinschaften in Aquakulturanlagen zu beeinflussen, ist die Filtration des Wassers durch eine Membran mit sehr kleiner Porengröße. Auf diese Weise können sowohl kleine, im Wasser suspendierte Partikel als auch Bakterien aus dem Wasser eliminiert werden. Eine derartige Filtration wurde im Rahmen mehrerer durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) geförderten Projekte untersucht. Projektleiter war jeweils die MaxFlow Membran Filtration GmbH. Die Abteilung Fischkrankheiten sowie das Institut für Siedlungswasserbau der Universität Stuttgart waren an allen Vorhaben als Kooperationspartner beteiligt. Inzwischen sind bereits drei Projekte abgeschlossen und die Abschlussberichte veröffentlicht:

Ein Folgeprojekt wurde kürzlich genehmigt, so dass die Untersuchungen fortgeführt werden können.

Die Abteilung Fischkrankheiten war in den Projekten zum einen für die Überprüfung der Fischgesundheit und zum anderen für die Untersuchungen zum Einfluss des eingesetzten Membran-Denitrifikationsreaktors auf die Bakterien in den Haltungssystemen und auf den Schleimhäuten der Fische verantwortlich. Verwendet wurde ein biologisches Hochleistungs-Verfahren zur Denitrifikation, d.h. die biologische Entfernung von Nitrat, gekoppelt mit einer Membraneinheit sowohl zur Elimination von Feststoffen, wie z.B. Bakterien, Parasiten und anderen Mikropartikeln als auch zur Steigerung der Biomassenkonzentration im Denitrifikationsreaktor. 

Karpfen

In unseren Untersuchungen im Projekt "Entwicklung einer umwelt- und fischgesundheitsfreundlichen Technologie zur Verringerung der Stickstoff- und Mikropartikelfracht in Aquakultur-Kreislaufanlagen, Phase 2" in einer Labor-Vollkreislaufanlage , die mit Karpfen besetzt war, stellte sich heraus, dass die Ultrafiltration mittels des Membrandenitrifikationsreaktors (MDR) in Süßwasser-Aquakulturanlagen eine sehr effektive und gut geeignete Maßnahmen zur Verbesserung der mikrobiologischen Wasserqualität ist. Der Einsatz des MDR erwies sich dabei in einer Vollkreislaufanlage als positiv für die chemische Wasserqualität. Zudem wurde auch ein positiver Effekt auf die mikrobiologische Wasserqualität festgestellt. Durch den Einsatz des MDR konnten zudem Anzeichen einer besseren Fischgesundheit und einer geringeren Stressbelastung der gehaltenen Fische beobachtet werden. Insgesamt zeigte dies, dass eine Ultrafiltration durch den MDR, die eine neue Technik in der Aquakultur darstellt, sehr vielversprechend zu sein scheint.

Die Ergebnisse wurden in einer wissenschaftlichen Zeitschrift publiziert:

Im Folgeprojekt "Entwicklung einer umweltschonenden Technologie in der Aquakultur zur Entnahmen von Stickstoff- und Mikropartikeln in Kreislaufanlagen" sollte die Effektivität des Membrandenitrifikationsreaktors in einer Teilkreislaufanlage, die mit Stören besetzt war, unter Praxisbedingungen getestet werden. Ziel war die Realisierung eines einfachen und wirksamen Verfahrens zur Wasseraufbereitung in einer kommerziellen Aquakulturanlage und eine Verringerung von belastenden Emissionen aus der Anlagen zu erreichen. Spezielle Trägermaterialien aus offenporigem Poly­ure­than-Schaumstoff wurden als Aufwuchs-Oberflächen für die Bakterien angeboten und in einem Fließbettreaktor mit nitrathaltigem Wasser beaufschlagt. Die fortlaufende Bewegung der Träger führte nicht nur zur Entfernung überschüssiger Biomasse, sondern diente zusätzlich zur Reinigung der Wand- und Membranoberflächen. Die Ergebnisse zeigten, dass der MDR auch in der Praxis dazu geeignet war, Nitrat aus dem Kreislaufwasser zu entfernen. Allerdings konnten die Parameter nicht so zuverlässig konstant eingestellt werden, dass ein unbeaufsichtigter Betrieb möglich gewesen wäre. Beispielsweise veränderte sich der Zulaufstrom von Zeit zu Zeit und veränderte dadurch die Druckverhältnisse im Reaktor. Auch war der MDR nicht vollständig druckdicht, was jedoch für eine konstante Funktionsweise eigentlich erforderlich wäre. Ein Einfluss auf die bakteriellen Gemeinschaften konnte jedoch auch in der Teilkreislaufanlage trotz eines regelmäßigen Wasseraustauschs festgestellt werden. Insesondere auf den Kiemen der Störe war das Mikrobiom in der Anlage mit angeschlossenem MDR stabiler als in der Kontrollanlage. Eine Reduktion der Gesamtkeimzahl konnte jedoch nicht erzielt werden.

Die Ergebnisse wurden in einer wissenschaftlichen Zeitschrift veröffentlicht:

Ein Ziel für die weiteren Arbeiten ist die Steigerung des Reaktordurchflusses, um damit die Reduzierung des Frischwasserzuflusses der Kreislauf-Anlagen zu ermöglichen. Auch wäre es wünschenswert, den Energiebedarf des Reaktors zu senken. Für den Betrieb unter realen Bedingungen sind eine Reduzierung des Wartungsaufwands (Personalkosten) und die Realisierung eines stabilen Betriebs mit konstanten Bedingungen erforderlich, der ein manuelles Eingreifen überflüssig macht.

 

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Abteilung Fischkrankheiten und Fischhaltung

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Fax: +49 511 856-953-8587
Abteilung Fischkrankheiten und Fischhaltung

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von Süden

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