Die Fischzüchter profitieren von einer konstant steigenden Nachfrage der Verbraucher nach Fisch, die sie aber gleichzeitig vor neue Herausforderungen stellt und die Investition in neue Produktionssysteme in einer Zeit erforderlich macht, in der die Kosten der traditionellen offenen Aquakulturen steigen. Teichsysteme und Netzkäfige sind sehr kostenintensiv, da sie große Flächen an bereits überfüllten Standorten beanspruchen, große Wassermengen benötigen und nur eine geringe Kontrolle über die Zuchtumgebung ermöglichen. Es ist daher keine Überraschung, dass viele Fischzüchter zu geschlossenen Kreislaufanlagen (RAS) wechseln. RAS-Anlagen verbrauchen nur 5% des Wasservolumens im Fischhaltebecken pro Tag als Ersatz für die Wasserverluste durch Verdampfen und Aufbereitung. Diese Wassermenge kann aus einem Brunnen oder sogar aus der städtischen Wasserversorgung entnommen werden, sodass diese Fischzuchtanlagen praktisch überall betrieben werden können, sogar an Standorten, die sich nicht in der Nähe vom Meer, von Flüssen oder von Seen befinden. Geschlossene Kreislaufanlagen sind in der Regel komplexe Anlagen, die in Hallen errichtet werden, und deshalb kostenintensiver als Teichsysteme oder Netzkäfige sind. Werden diese Fischzuchtanlagen das ganze Jahr über durchgehend betrieben, können sie trotz höherer Investition rentabel sein. RAS-Anlagen haben einen kleinen Fußabdruck. Sie liefern einen jährlichen Ertrag von ca. 150 kg Fisch pro Kubikmeter Zuchtvolumen und bieten zudem eine hochgradige Kontrolle der Zuchtumgebung, was ein weiterer großer Vorteil dieser Fischzuchtanlagen ist. Das kleinere Wasservolumen in den Anlagen bedeutet, dass die Kontrolle von Temperatur und Salzgehalt einfacher ist. Außerdem ist die Dosierung von Chemotherapeutika signifikant niedriger und deutlich effizienter und die Fischgesundheit wird durch die hohe Biosicherheit und Desinfektion des gesamten zugeführten Wassers deutlich verbessert. Das macht geschlossene Kreislaufanlagen zu einer beliebten Wahl für Brutanlagen und für die Aufzucht von Junglachsen. Aber eine so intensive Fischzucht hat auch ihre Nachteile.
Der wichtigste Faktor für den Erfolg einer geschlossenen Kreislaufanlage ist die Wasserkontrolle. Der Salzgehalt ist ein wichtiger Parameter, der von der gezüchteten Fischart abhängig ist, weitere wichtige Parameter sind der im Wasser gelöste Sauerstoff und die Temperatur. Hohe Fischdichten führen zu einer hohen Belastung mit Stoffwechselabfällen - BSB und Ammoniak - die eine Umgebung schaffen, in denen sich ein breites Spektrum an Mikroorganismen ansiedeln kann. Einige Bakterien sind erwünscht, da sie die Aufbereitung des zirkulierenden Wassers unterstützen, und ihr Wachstum wird auf den Filtermedien der Filter zur biologischen Behandlung in einer Vielzahl kontrollierter Umgebungen unterstützt. Unter aeroben Bedingungen oxidieren Bakterien wie Zooglea, Achromobacter, Pseudomonas und Flavobacterium kohlenstoffhaltige BSB Stoffe zu Kohlendioxid und Nitrosomas und Nitrobacter Bakterien verwandeln Ammoniak in Nitrat. Wenn die Nitratanreicherung zu einem Problem wird, können Denitrifizierer wie Thiobacillus denitrificans das Nitrat unter anaeroben Bedingungen in Stickstoffgas umsetzen. Aber ein zu starkes Wachstum dieser "freundlichen Bakterien" führt dazu, dass sie aus dem Filtermedium in das zirkulierende Wasser abwandern. Im zirkulierenden Wasser können sich außerdem Krankheitserreger einnisten, die Fischkrankheiten verursachen, und andere Bakterien wie Actinomycetes und Cyanobacter bilden Verbindungen, die Fremdaromen erzeugen, wie Geosmin, das einen erdigen Geschmack hat. Beides führt zu einer Verzögerung der Fischernte und zu Ertragseinbußen. Es ist deshalb von grundlegender Bedeutung, die Akkumulation dieser Mikroorganismen zu kontrollieren, um eine gute Fischproduktion zu gewährleisten.
Die biologische Aufbereitungsanlage und das Filtern ermöglichen eine gute Kontrolle der Mikrobiotika durch Kontrolle des Gehalts an organischer Substanz im zirkulierenden Wasser und können außerdem einige Krankheitserreger beseitigen. Die RAS-Anlage bietet verschiedene "Mikro-Umgebungen" mit unterschiedlichem Gehalt an gelöstem Sauerstoff, die das Wachstum verschiedener Bakterienarten unterstützten. Einige dieser Bakterien, darunter auch Pseudomonas, produzieren Extrazelluläre Polymere Substanzen (EPS) und bilden Biofilme auf den Leitungen und auf anderen Oberflächen. Diese Biofilme sind eine weitere Quelle für freie Bakterien, die sich von der Oberfläche ablösen und die Bakterienpopulation im zirkulierenden Wasser erhalten. Traditionelle chemische Desinfektionsmittel wie Natriumhypochlorit sind giftig für Fische und können deshalb aus offensichtlichen Gründen nicht verwendet werden. Das am weitesten verbreitete alternative chemische Biozid ist Ozon. Ozon ist ein starkes Oxydationsmittel, das die Zellwand der Bakterien zerstört, und hat den großen Vorteil, dass es schnell in Sauerstoff zerfällt. Es tötet zwar die Bakterien ab, führt aber dazu, dass der Zelleninhalt einschließlich der Endotoxine im zirkulierenden Wasser freigesetzt wird. Außerdem oxidiert Ozon in Brackwasser oder Meerwasser und in geringerem Umfang auch in frischem Wasser Bromid und Chlorid zu Bromat und Chlorat, die beide potentiell krebserzeugend sind.
Aber es gibt eine Alternative: UV-Strahlung ist ein bewährtes Desinfektionsverfahren, das chemikalienfrei ist und keine giftigen Rückstände oder Nebenprodukte hinterlässt. Mit diesem Verfahren lässt sich problemlos eine Reduktion der Bakterienzahl um 4 bis 5 log-Stufen erzielen und das Verfahren ist absolut sicher. Evoqua verfügt über weitreichende Erfahrungen im Aquakultur-Sektor und hat zahlreiche UV-Desinfektionsanlagen für Anwendungen an Land und auf Booten geliefert, darunter auch Desinfektionsanlagen für eine RAS Junglachs-Brutanlage in Osland mit einem Durchfluss von 150 m3/h und für eine RAS Junglachs-Brutanlage in Helgeland mit einem Durchfluss von 360 m3/h.
Die Desinfektion mit UV-Strahlung wird in immer größerem Umfang in Fischzuchten mit geschlossenem Kreislaufsystem eingesetzt, da sie eine Anzahl wichtiger Kriterien erfüllt, darunter die hocheffiziente Biozid-Wirkung, die komplett chemikalienfreie Biosicherheit und die Nachhaltigkeit durch den geringen Energieverbrauch.
