Sachverhalt: A. A.a Die TV-Sender A._ Schweiz und B._ Schweiz strahlten ab Juli 2005 respektive ab Oktober 2005 die interaktiven Unterhaltungssendungen "C._" beziehungsweise "D._" aus. Dabei konnten die Zuschauer durch die richtige Beantwortung der in den Fernsehsendungen gestellten Fragen Geld gewinnen. Die Zuschauer konnten an den Gewinnspielen auf verschiedenen Wegen teilnehmen, nämlich durch Anruf auf eine Mehrwertdienstnummer zum Preis von Fr. 1.50 pro Anruf beziehungsweise Anrufversuch, über Internet und WAP (Wireless Application Protocol) sowie durch Einsendung einer Postkarte. Die Teilnehmer über die Mehrwertdienstnummer, Internet und WAP wurden nach dem Zufallsprinzip ausgewählt und in diesem Fall durchgeschaltet beziehungsweise zurückgerufen. Bei Teilnahme mittels Postkarte wurde die Telefonnummer des Einsenders nach Eingang der Karte in ein Zufallssystem eingespiesen, worauf diese Teilnehmer an einem bestimmten, späteren Tag am Spiel teilnehmen konnten. Für die Produktion dieser Sendungen war die Firma Y._ AG verantwortlich, deren Geschäftsführer X._ war. Das Statthalteramt des Bezirkes Zürich eröffnete gegen X._ und weitere Personen eine Strafuntersuchung wegen des Verdachts der Widerhandlungen gegen das Bundesgesetz betreffend die Lotterien und die gewerbsmässigen Wetten. A.b Am 11. Januar 2006 verfügte das Statthalteramt des Bezirkes Zürich bei der Firma Z._ AG bis auf Weiteres die vorläufige Sperrung der Auszahlung der Anbieteranteile der fraglichen Mehrwertdienstnummern an die Firma Y._ AG. Hierauf wurden die Gewinnspiele "C._" und "D._" von der Veranstalterin eingestellt. Das Einzelrichteramt in Strafsachen am Bezirksgericht Zürich wies den von der Firma Firma Y._ AG gegen die Beschlagnahmeverfügung erhobenen Rekurs am 3. Februar 2006 ab. Das Bundesgericht hiess die von der Firma Y._ AG dagegen erhobene staatsrechtliche Beschwerde mit Urteil vom 6. September 2006 (6P.104/2006) gut, da aufgrund der vorliegenden Akten ein hinreichender Verdacht der Widerhandlungen gegen das Lotteriegesetz nicht willkürfrei bejaht werden konnte. Zwar habe der Postkartenteilnehmer nicht die gleichen Gewinnaussichten wie der Telefonteilnehmer, doch könnten die Teilnahmemöglichkeiten über Internet und WAP unter der Voraussetzung einer entsprechenden Ankündigung und Ausgestaltung der Fernsehsendung unter Umständen als chancengleiche Varianten betrachtet werden. A.c Das Statthalteramt des Bezirkes Zürich hob hierauf die Verfügung vom 11. Januar 2006 auf und ersetzte diese durch eine neue Verfügung vom 25. September 2006, worin sie die Auszahlung der Mehrwertdienstanteile an die Firma Y._ AG erneut sperrte. Auch wenn die Gratisteilnahmemöglichkeiten per Internet und WAP allenfalls objektiv die gleichen Gewinnaussichten böten wie die kostenpflichtige Teilnahmemöglichkeit durch Anruf auf eine Mehrwertdienstnummer, habe der durchschnittliche Zuschauer aufgrund der gesamten Umstände doch subjektiv den Eindruck, dass seine Gewinnaussichten bei Wahl der Mehrwertdienstnummer besser seien. Den von der Firma Y._ AG dagegen erhobenen Rekurs wies das Einzelrichteramt in Strafsachen am Bezirksgericht Zürich am 20. März 2007 ab, da nach wie vor ein dringender Verdacht der Widerhandlung gegen das Lotteriegesetz bestehe. Das Bundesgericht wies die von der Firma Y._ AG gegen den Entscheid des Einzelrichteramts erhobene Beschwerde in Strafsachen mit Urteil vom 23. August 2007 (Urteil 6B_218/2007) ab mit der Begründung, die kantonalen Instanzen hätten den für die Beschlagnahme erforderlichen Verdacht auf Widerhandlungen gegen das Lotteriegesetz willkürfrei bejaht. B. B.a Mit Strafverfügung vom 17. November 2006 verurteilte das Statthalteramt des Bezirkes Zürich X._ wegen Widerhandlungen im Sinne von Art. 38 Abs. 1 LG in Verbindung mit Art. 4 und 45 LG sowie Art. 43 Ziff. 2 LV zu einer Busse von 7000 Franken. Zudem wurden die bei der Firma Z._ AG gesperrten Gelder in der Höhe von Fr. 311'284.30 definitiv eingezogen und die Firma Y._ AG zur Zahlung von Ersatzforderungen von Fr. 350'000.-- und Fr. 100'000.-- verpflichtet. X._ und die Firma Y._ AG beantragten die gerichtliche Beurteilung. B.b Mit Entscheid vom 2. November 2007 sprach die Einzelrichterin in Strafsachen am Bezirksgericht Zürich X._ frei. Auf die Einziehung von Vermögenswerten und auf Ersatzforderungen zu Lasten der Firma Y._ AG wurde folgerichtig verzichtet. Dagegen erhob das Statthalteramt des Bezirkes Zürich Berufung. B.c Die I. Strafkammer des Obergerichts des Kantons Zürich sprach X._ am 7. Juli 2009 der Widerhandlungen gegen das Bundesgesetz betreffend die Lotterien und die gewerbsmässigen Wetten schuldig. Sie verurteilte ihn zu einer Busse von 7000 Franken respektive, im Falle der schuldhaften Nichtbezahlung der Busse, zu einer Ersatzfreiheitsstrafe von 70 Tagen. Die mit Verfügung des Statthalteramts des Bezirkes Zürich vom 25. September 2006 bei der Firma Z._ AG gesperrten Anbieteranteile von Fr. 311'284.30 wurden im Teilbetrag von Fr. 200'000.-- eingezogen. Der restliche Betrag wurde zur Deckung der Verfahrenskosten herbeigezogen. Betreffend den noch verbleibenden Restbetrag wurde die mit Verfügung des Statthalteramts des Bezirkes Zürich vom 25. September 2006 angeordnete Sperrung aufgehoben. C. X._ führt Beschwerde in Strafsachen mit den Anträgen, das Urteil des Obergerichts sei aufzuheben, er sei freizusprechen und es sei auf die Zusprechung einer Ersatzforderung beziehungsweise auf eine (Teil-)Einziehung von Vermögenswerten zu verzichten. 