Für die Fischerzeugung in geschlossenen Kreislaufanlagen (KLA) stehen heute technisch und technologisch zuverlässige Systeme und Verfahren zur Verfügung, die jedoch oft sehr hohe Aufwendungen für Investitionen und Kapitaldienst nach sich ziehen. Eine gewinnbringende Fischerzeugung zu Großhandelspreisen ist damit kaum realisierbar. Bislang fehlen kleinskalige, sicher und robust funktionierende, preiswerte KLA-Konzepte für Standorte, an denen über existierende Verkaufsstrukturen kleine Tonnagen an Edelfischen hochpreisig vermarktet werden können. Auf der Basis der am IfB mit der Zanderhaltung gewonnenen Erfahrungen verfolgt das Projekt die Entwicklung eines Konzepts für eine aus Großserienkomponenten im Eigenbau umsetzbare, sicher und effizient arbeitende KLA zur Zandererzeugung. Das Konzept soll nach Testung am IfB bei einem Praxispartner im Praxismaßstab aufgebaut und betrieben werden. Der gewählte Maßstab erlaubt, Möglichkeiten und Grenzen des Konzeptes unter praxisnahen Bedingungen zu evaluieren. Er stellt eine Größenordnung dar, welche die Zandererzeugung in KLA als zusätzliches Standbein in fischereilichen und/oder landwirtschaftlichen Betrieben mit Direktvermarktungsstrukturen bei begrenztem Kapitalaufwand ermöglicht. Material und Methoden: Am IfB wurde eine KLA im Praxismaßstab im Außenbereich aufgebaut. Das Konzept beinhaltet folgende Komponenten: - Haltungseinheiten aus Stahlmantelbecken (12 m3) - Reinsauerstoffeintrag direkt im Becken über mehrere kleine Niederdruckbegaser (O2-Erzeugung mit Hilfe medizinischer Sauerstoffkonzentratoren) - Sedimentabscheidung im Lamellenabscheider mit beweglichem Lamellenpaket - Nitrifikation und Denitrifikation in Füllkörperbetten, die im Rundstrom betrieben werden. Die KLA wurde zur Simulation der geplanten Maximalbelastung mit 50 kg Speisezander pro m3 Haltungsvolumen mit Zandern und Karpfen besetzt und im Spätsommer/Herbst praxisnah bewirtschaftet. Ergebnisse: Das getestete KLA-Konzept erlaubte die verlustfreie Aufzucht von Zandersetzlingen und K2 -K3. Aufgrund der suboptimalen Haltungswassertemperaturen bei Aufstellung im Außenbereich waren die erzielten Wachstumsleistungen jedoch lediglich zufriedenstellend (spezifische Wachstumsrate Zander 0,91 %/d bei 49 g Abfischungsstückmasse, Karpfen 0,93 %/d bei 1,6 kg Abfischungsstückmasse). Die verwendete Technologie erwies sich als praxistauglich und aufgrund des in sich redundanten Konzeptes als robust gegenüber (erzwungenen) technischen Ausfällen einzelner Komponenten. Nitrifikationsleistung (0,3 g NH4-N pro m2 Füllkörperoberfläche und Tag), Denitrifikationsrate (279 g N/d*m3 Füllkörpervol.) und Sauerstoffübertragungsleistung unter Praxisbedingungen (510 g O2/h pro kW bei 71 % O2-Ausnutzung) entsprachen den Erwartungen. Weiterer Optimierungsbedarf besteht bei der Sedimentabscheidung, welche anstelle der geplanten hydraulischen Beaufschlagung von 4 m3 pro m3 Sedimentationsraum und Stunde nur 3 m3/m3 mit der benötigten Abscheideleistung bewältigte.
The physiological mechanisms, by which temperature and its oscillations shape biogeography, species survival, and energy expenditure for growth are addressed as crucial elements of climate effects on ecosystems. Such climate dependent physiological patterns are most adequately identified in marine aquatic species which cover wide latitudinal clines in temperate zones (Northern hemisphere). Each population of these species (frequently genetically different from neighbouring populations) is adapted to a specific climate regime on a gradient between warm and cold climates and the associated seasonal and inter-annual variability of its physical environment. Comparison of populations of the lugworm Arenicola marina is intended for a comprehensive identification and quantification of physiological processes sensitive to climate change. The adjustment of oxygen supply versus demand appears most crucial in thermal adaptation; therefore components of the oxygen transfer system, like haemoglobin functional properties, blood and tissue oxygenation, as well as parameters setting oxygen demand and organismic performance will be investigated in populations from the Atlantic, the North and White Seas. For each of those populations, climate oscillations beyond previous optima may lead them to the limits of their adaptational capacity, to be identified as a mismatch in demand vs supply capacities. Based on such physiological studies a cause and effect understanding is expected, how climate factors, molecular and cellular design as well as physiological and ecological performance are interrelated. Identification of the unifying trade-offs and constraints involved in thermal adaptation likely contributes to an understanding of how climate gradients and their oscillations shape ecosystem functioning during climate change scenarios.
Technische Belebtschlammanlagen mit Sauerstoffbegasung weisen nach weitgehend uebereinstimmenden Berichten den Vorteil einer kuerzeren Belueftungszeit, d.h. kleinerer Reaktorvolumina auf als konventionelle luftbegaste Anlagen. Sie wurden bisher bei den Vergleichsuntersuchungen als zwei- bis vierstufige Reaktorkaskaden betrieben, jedoch mit einstufigen luftbegasten Reaktoren verglichen. Um den Einfluss einer unterschiedlichen Stufenzahl zu eliminieren, erfolgten Messungen an zwei parallelbetriebenen vierstufigen Kaskaden, von denen die eine mit Sauerstoff, die andere mit Luft begast wurde. Beide Kaskaden wiesen den gleichen Substratabbau auf, solange die Sauerstofflimitierung in der ersten Stufe der luftbegasten Kaskade durch intensive Begasung vermieden werden konnte. Erst dann, wenn der Sauerstofftransport der luftbegasten Anlage nicht mehr durch Erhoehung der Beluefterleistung oder durch Wahl eines anderen Begasungsapparates verbessert werden kann, um eine Sauerstofflimitierung zu vermeiden, sind durch Sauerstoffbegasung hoehere Abbaugrade oder kuerzere Belueftungszeiten zu erzielen. Es zeigte sich, dass der sauerstoffbegaste Belebtschlamm eine ca. 50 Prozent groessere Sinkgeschwindigkeit aufweist als der luftbegaste Belebtschlamm.
Zielstellung: Die Forellenerzeugung in den neuen Bundesländern wird in erster Linie in den vor 1990 erbauten Betonrinnenanlagen durchgeführt, die heute mit einem hohen Frischwassereinsatz arbeiten. Insbesondere im Rahmen der Umsetzung der EG-Wasserrahmenrichtlinie ist eine Verringerung der von den Wasserbehörden zugestandenen Wassermengen nicht auszuschließen. Der Inhalt des Projektes besteht darin, durch Umbau mehrerer Rinnen ein Modul einer teilgeschlossenen Kreislaufanlage zu errichten und zu erproben, das mit einem spezifischen Grundwassereinsatz von ca. 1 m3/t*h arbeitet. Derartige Anlagen ermöglichen eine seuchen-biologisch günstige Betriebsweise, unabhängig von der fließenden Welle, mit einem günstigeren, geglätteten Temperaturgang sowie optimierten Wasserparametern. Aus Kostengründen und aufgrund der sich ergebenden produktionstechnologischen Vorteile für die Folgeproduktion wird dabei auf die Satzfischaufzucht orientiert. Material und Methode: Das Projekt beinhaltet neben der Untersuchung der verfahrenstechnischen Wirkungsweise der einzelnen Anlagenteile und der Gesamtanlage die Erfassung und Auswertung der erreichten Ergebnisse der Fischaufzucht, der Effekte der verbesserten Haltungsbedingungen und entsprechende ökonomische Betrachtungen. Ergebnisse: Die Modulanlage besteht aus zwei weiterhin zur Fischhaltung genutzten Rinnen. Eine weitere Rinne bzw. die entsprechenden Teile des Zu- und Ableiterkanals werden für die mechanische Reinigung, den Biofilter, bestehend aus Schwebbettfilter und getauchtem Tropfkörper, die Wasserförderung mit Propellerpumpen und die Sauerstoffbegasung mit schwimmenden Niederdruckbegasern genutzt. Die Grundwasserversorgung erfolgt über eine Enteisenung. Die beiden Produktionsrinnen werden zeitversetzt mit Setzlingen von 6 - 10 g Stückmasse besetzt. Nach durchschnittlich vier Monaten erfolgt die Abfischung von je ca. 1,8 t Satzfischen mit einer mittleren Stückmasse von ca. 100 g. Die Endbestandsdichte beträgt ca. 70 - 80 kg/m3 und die Verluste liegen unter 15 %. Auf diese Art und Weise werden ca. 10 t Satzfische pro Jahr in dem Modul erzeugt, die für eine Produktion von ca. 40 t Portionsforellen in der übrigen Rinnenanlage ausreichend sind. Es ergeben sich stabile Wasserwerte (NH4 kleiner als 1 mg/l, NO2 kleiner als 0,5 mg/l, NO3 kleiner als 50 mg/l), die keine wasserchemischen Untersuchungen während des Betriebs erfordern. Die bisherigen Aufwandsparameter betrugen 0,9 kg Futter, max. 3,0 kWh, 0,54 kg O2 und 0,33 kg NaHCO3 bezogen auf 1 kg Zuwachs und bilden die Voraussetzung für eine ökonomische Betriebsweise.
Zielstellung: Die Binnenfischerei des Bundeslandes Sachsen-Anhalt umfasst eine diversifizierte Erwerbsfischerei mit dem Schwerpunkt der Forellenerzeugung in Durchflussanlagen sowie eine nahezu flächendeckend vertretende Angelfischerei. Die Basis der Erwerbs- und Angelfischerei stellen vor allem Fließgewässer unterschiedlicher Größe dar. Gleichzeitig sind durch die Flutung ehemaliger Braunkohletagebaue neue große Stillgewässerflächen entstanden, die zunehmend einer fischereilichen Hege und Bewirtschaftung bedürfen. Das Fischereigesetz des Landes Sachsen-Anhalt zielt auf die Sicherung einer 'ordnungsgemäßen' oder 'nachhaltigen' Bewirtschaftung der Gewässer und der Fischbestände ab. Ähnliche Anforderungen an eine nachhaltige und schonende Ressourcennutzung werden auch an die Karpfenteichwirtschaften und die Forellenanlagen gestellt. Gleichzeitig hängen die Existenz und der Perspektive des Wirtschaftszweigs auch von einer ökonomisch nachhaltigen Wirtschaftsweise ab. In den vergangenen Jahren haben sich die Rahmenbedingungen für die Fischerei stark verändert. Das betrifft vor allem die von der Umsetzung der Maßnahmen der EG-Wasserrahmenrichtlinie zunehmend beeinflussten Forellenanlagen. Für diese sind die Erarbeitung und die Praxiseinführung von Verfahren mit einer höheren Wassernutzungsintensität und eine verbesserte Reinigungswasseraufbereitung zukünftig von Bedeutung. Im Rahmen des Transfers wissenschaftlich-technischer Erkenntnisse in die Praxis besteht die Aufgabe, Behörden und Verbände fachlich zu beraten sowie Stellungnahmen und Kurzgutachten zu aktuellen Problemen zu erarbeiten. Material und Methoden: Zur Bewertung und Praxiseinführung von Verfahren der Forellenproduktion mit einer höheren Wassernutzungsintensität, einschließlich teilgeschlossener Kreislaufanlagen, werden der aktuelle Wissensstand vervollkommnet sowie verschiedene Untersuchungen und Erprobungen in einer Forellenrinnenanlage vorgenommen. Ergebnisse: In der Anlage Thießen wurde die begonnene Umstellung auf eine Durchflussanlage mit künstlicher Sauerstoffanreicherung wissenschaftlich begleitet. Dabei kommen Niederdruck- Sauerstoffbegaser und durch Frequenzumrichter gesteuerte Propellerpumpen geringer Förderhöhe zur Anwendung. Ziel dieser Maßnahmen ist die Senkung des spezifischen Frischwassereinsatzes bzw. des Oberflächenwasserbedarfs im Sommer bis auf ca. 185 l/s. Die sehr viel höheren Energieaufwendungen und der zusätzliche Bedarf an technischem Sauerstoff sowie die schwankenden Wassermengen machen die Erarbeitung weiterer Steuerungsmöglichkeiten zur Kostenoptimierung erforderlich. Bisher wurden die Verbräuche und die Stell- bzw. Regelungsmöglichkeiten der einzelnen Aggregate erfasst. Ein Schwerpunkt besteht in den Folgejahren darin, durch die Steuerung des O2-Eintrags und der Kreislaufführung in Abhängigkeit von den schwankenden Produktionsvoraussetzungen und -bedingungen die Kosten zu minimieren. (Text gekürzt)
Zielstellung: Vor dem Hintergrund der guten Absatzmöglichkeiten für Forellenartige in der Direktvermarktung für die kleineren Erzeuger in Brandenburg wurde in Waldsieversdorf eine Hälteranlage zu einer modernen Forellenanlage umgebaut. Diese stellt eine den deutschen Bedingungen angepasste Weiterentwicklung der dänischen Fließkanalanlagen dar. Die Anlage soll im offenen Kreislauf mit geringem Frischwassereinsatz und interner mechanischer Reinigung arbeiten. Außerdem soll durch die Ablaufwasserreinigung und die Aufbereitung des Reinigungswassers eine Emissionsverringerung vorgenommen werden, die über den derzeitigen Stand der Technik hinausgeht. Material und Methode: Am Beispiel der Anlage Waldsieversdorf wird die generelle Funktionsweise der neuen Verfahrenstechnologie erprobt und es werden verschiedene verfahrenstechnische Parameter erfasst. Die Aufzucht von Regenbogenforellen-Setzlingen wurde begleitet und zugehörige produktionstechnologische Daten und Aufwendungen sowie Parameter der Haltungswasserqualität u. a. erfasst. Ergebnisse: Die Anlage besteht aus gegenparallelen Doppelkanälen, energiearmen Propellerpumpen zur Kreislaufführung, Sauerstoff-Niederdruckbegasern zur Sauerstoffanreicherung und Schlammtrichtern zur Feststoffentnahme. Die Anlagenerprobung wurde durchgeführt. Nach Erstbesatz des Beckens mit Forellensetzlingen wuchsen die Fische innerhalb von 19 Wochen von 28,8 auf 141,0 g ab. Die spezifische Wachstumsrate betrug 1,19 %/d. Der Futterquotient lag für den genannten Produktionszeitraum bei einem günstigen Wert von 1,0 kg Futter/kg Zuwachs. Die wesentlichen abiotischen Wasserqualitätsparameter befanden sich während des Produktionszeitraumes stets in für Forellen optimalen Bereichen; lediglich der Kohlendioxidgehalt war gelegentlich erhöht. Zukünftig müssen zusätzliche Maßnahmen zur CO2-Entgasung vorgesehen werden.
Zielstellung: Die Binnenfischerei des Bundeslandes Sachsen-Anhalt umfasst eine diversifizierte Erwerbsfischerei mit dem Schwerpunkt der Forellenerzeugung in Durchflussanlagen, eine nahezu flächendeckend vertretene Angelfischerei und ein stetig zunehmendes Potenzial an Braunkohletagebauseen. In den vergangenen Jahren haben sich die Rahmenbedingungen für die Fischerei stark verändert. Das betrifft vor allem die von der Umsetzung der Maßnahmen der EG-Wasserrahmenrichtlinie zunehmend beeinflussten Forellenanlagen. Für diese sind die Erarbeitung und Praxiseinführung von Verfahren mit einer höheren Wassernutzungsintensität und eine verbesserte Reinigungswasseraufbereitung zukünftig von Bedeutung. Im Rahmen des Transfers wissenschaftlich-technischer Erkenntnisse in die Praxis besteht die Aufgabe, Behörden und Verbände fachlich zu beraten sowie Stellungnahmen und Kurzgutachten zu aktuellen Problemen zu erarbeiten. Ergebnisse: In der Anlage Thießen wurde die 2014 begonnene Umstellung auf den offenen Kreislauf wissenschaftlich begleitet. Dabei kommen Niederdruck-Sauerstoffbegaser und durch Frequenzumrichter gesteuerte Propellerpumpen geringer Förderhöhe zur Anwendung. Ziel dieser Maßnahmen ist die Senkung des spezifischen Frischwassereinsatzes bzw. des Oberflächenwasserbedarfes im Sommer bis auf ca. 185 l/s. Die sehr viel höheren Energieaufwendungen und der zusätzliche Aufwand an technischem Sauerstoff sowie die schwankenden Wassermengen machen die Erarbeitung weiterer Steuerungsmöglichkeiten zur Kostenoptimierung erforderlich, mit denen begonnen wurde. Für diese Betriebsweise der Anlage wurde das Produktionszyklogramm einschließlich der dafür notwendigen Aufwendungen und Kosten überarbeitet. Die Erprobungen von Gestaltungsmöglichkeiten einer internen mechanischen Reinigung zur Emissionsverringerung des Ablaufwassers in den ostdeutschen Rinnenanlagen führten zu einer praktikablen Variante. Dabei erfolgt die konzentrierte Schlammentfernung über die Grundablässe nach vorheriger Abdeckung der Sedimentationsbereiche. Als wichtige Komponente teilgeschlossener Kreislaufen wurde eine Enteisenungsanlage bautechnisch verbessert und einer weiteren funktionellen Erprobung unterzogen. Zur Minimierung der Energiekosten wurde eine offene Filteranlage realisiert, der eine Kaskade zum Sauerstoffeintrag und zur CO2-Entfernung vorgeschaltet wurde. Bei den steigenden Zulaufkonzentrationen bis über 4 mg/l Gesamteisen (GFe) ergaben sich Auslaufkonzentrationen von 0,5 - 0,4 mg/l GFe. Nach dem Rückspülen steigt die Eisenkonzentration auf ca. 1 mg/l an. Ein zweites wichtiges Problem in teilgeschlossenen Kreislaufanlagen und offenen Kreislaufanlagen mit höherer Wassernutzungsintensität stellt die Akkumulation des von den Fischen abgegebenen CO2 dar. In der teilgeschlossenen Modulanlage in Thießen traten bei intensiver Anlagenauslastung Werte bis zu 40 mg/l auf. (Text gekürzt)
Zielstellung: Die Forellenerzeugung in den neuen Bundesländern wird in erster Linie in den vor 1990 erbauten Betonrinnenanlagen durchgeführt, die heute mit einem hohen spezifischem Frischwassereinsatz arbeiten. Insbesondere im Rahmen der Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie sind deutlich geringere von den Wasserbehörden zugestandene Wassermengen nicht auszuschließen. Es wird daher ein Konzept verfolgt, bei dem modulweise Teile der Betonrinnenanlagen auf teilgeschlossene Kreisläufe umgebaut werden können. Aus Kostengründen und aufgrund der sich ergebenden produktionstechnologischen Vorteile wird dabei insbesondere auf die Satzfischaufzucht orientiert. Inhalt des Projektes ist es, ein derartiges Modul zu entwerfen, technisch zu realisieren und zu erproben. Material und Methode: Das Versuchsprogramm beinhaltet neben der Untersuchung der verfahrenstechnischen Wirkungsweise der einzelnen Anlagenteile und der Gesamtanlage auch die Erfassung und Auswertung der erreichten Ergebnisse der Fischaufzucht, der Effekte der verbesserten Haltungsbedingungen und entsprechende ökonomische Betrachtungen. Weiterhin werden wiederverwendungsfähige Unterlagen für das Modul angefertigt. Ergebnisse: Die Modulanlage beinhaltet zwei weiterhin zur Fischhaltung genutzte Rinnen. Eine weitere Rinne bzw. die entsprechenden Teile des Zu- und Ableiterkanals werden für die mechanische Reinigung, den Biofilter bestehend aus Schwebbettfilter und untergetauchtem Stationärtropfkörper, die Wasserförderung mit Propellerpumpen und die Sauerstoffbegasung mit schwimmenden Niederdruckbegasern genutzt. Die Wasserversorgung erfolgt mit Grundwasser. Der Anlagenaufbau wurde 2012 im Wesentlichen abgeschlossen und erste Arbeiten zur Anlagenerprobung wurden begonnen.
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