Microbial colonization in recirculation aquaculture systems (RAS) / Mikrobiell kolonisering i resirkuleringsanlegg for havbruk

I lukkede resirkulerende akvakultur system (RAS) er det viktig med god vannkvalitet for vellykket vekst og utvikling av post-smolt laks. De nitrifiserende mikroorganismene i biofilteret bidrar til god vannkvalitet ved å omdanne ammonium til nitrat, og redusere mengden organisk materiale i vannet. En av de største utfordringene ved oppstart av nytt RAS er å få etablert en populasjon med nitrifiserende bakterier i biofilteret slik at filteret er operativt når fisken blir satt inn. I dette prosjektet har man fulgt etableringen av nitrifiserende bakterier i to nye RAS biofiltre, og sammenlignet effektiviteten av to ulike inokulum for RAS biofilter i veksteksperimenter. Resultatene viste at de nitrifiserende populasjonene i de to nye RAS biofiltre utviklet seg ulikt. Dette ble sannsynligvis forårsaket av store variasjoner i vannkvaliteten de første fire månedene av driften, og ulik biomasse tilknyttet hvert biofilter. Biofilteret tilknyttet kar med lite fisk hadde best modning i form av lavere nitritt-konsentrasjoner og høyere andel nitrifiserende bakterier etter fire måneder. Pågående korrelasjonsanalyser vil muligens vise faktorer som er gunstige for biofilteraktivering. Vekstforsøkene viste at overført biofiltermateriale fra et modnet RAS oppnådde nitritt og nitrat produksjon tidligst sammenlignet med kommersielt inokulum, og nådde de høyeste konsentrasjonene over tid. Sekvensering av 16S rRNA gener viste også at kulturene med overførte biofilter materiale hadde størst andel nitrifiserende bakterier etter 39 dagers inkubasjon. 

– Irene Roalkvam, Karine Drønen, Håkon Dahle and Heidrun Inger Wergeland, ‘Comparison of active biofilm carriers and commercially available inoculum for activation of biofilters in marine recirculating aquaculture systems (RAS)’, Aquaculture, 514 (2020). https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2019.734480.

Summary of results from the project’s final report

In recirculating aquaculture systems (RAS) good water quality is essential for successful breeding of post-smolt Atlantic salmon. The nitrifying microorganisms in the biofilter play an impor​tant role in water improvement; by converting ammonium to nitrite and nitrate, and removing some of the organic matter. One of the greatest challenges when starting a new RAS is to establish the nitrifying population in the biofilter so that the biofilter is fully operational before the fish is installed. This project has monitored the establishment of a nitrifying population in two new RAS biofilters, and compared the nitrifying performances of two different biofilter inoculums in growth experiments. The results showed great differences in the development of nitrifying population in the new biofilters. This is probably caused changing water quality during the first four months of production, and differences in stocki​ng densities in tanks associated with each biofilter. The biofilter associated with low biomass had the most successful activation progress, due to lower concentrations of nitrite during production and high relative abundance of nitrifying bacteria after four months. Statistical analyses are ongoing, and might identify correlations between factors that can influence the biofilter activation process. The growth experiments showed that transferred biofilter material from an established RAS generated nitrite and nitrate earliest, compared to commercial inoculum, and also achieved the highest concentrations of nitrite and nitrate. The 16S rRNA gene sequencing showed that growth cultures containing transferred biofilter material had the highest proportion of nitrifying bacteria in the total population after 39 days of incubation.