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1
UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL NORTE
FACULTAD DE CIENCIAS DEL MAR
DEPARTAMENTO DE ACUICULTURA
2011
Componentes y
procesos de
nitrificación
Dr. Germán E. Merino
2
Amoniaco total
Principal producto nitrogenado excretado por los peces.
El amoniaco en el agua existe en dos compuestos:
- ionizado (NH+4)
- y no ionizado (NH3)
43 NHHNH
La tendencia general es utilizar la expresión
AMONIACO TOTAL en vez de únicamente amoniaco
para expresar la suma de ambos compuestos (NH4+ +
NH3).
3
La concentración del amoniaco no-ionizado como nitrógeno
puede ser calculado como:
TANNNH *3
NH3-N = concentración de amoniaco no-ionizado como nitrógeno (mg/L)
TAN = concentración de amoniaco total como nitrógeno (mg/L)
Para propósitos de dimensionamiento, las concentraciones de:a) amoniaco no-ionizado deben ser mantenidas bajo 0.05 mg/L
b) TAN bajo 1.0 mg/L
c) NH3-N para el caso de salmónidos debe ser menor a 0.0125 mg/L.
4
• La fracción molar del amoniaco no-ionizado (α)
para agua dulce es:
)(101
1pHpKa
15.273T
92.272909018.0pKa
T en oC
5
• Luego la fracción molar del amoniaco no-ionizado (α)
puede ser estimado de la siguiente expresión:
)))85.24(0324.0((101
1pHTSpK Ka
15.273T
92.272909018.0pKa
S*005109.11000
S*3116.2SK
T en oC
S en g/L
Fivelstad et al., 1995. Aquac. Eng., 14:271-280.
6
Valor de NH3-N para relacion temperatura y pH a Salinidad
35 g/L y 1 mg TAN/L
00,10,20,30,40,50,60,70,80,9
1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14pH
mg
NH
3-N
/ L
15 C 20 C 25 C
pH tiene un efecto más importante que temperatura
Temperatura más alta posee más NH3-N
pH más alto posee más NH3-N
7
Concentración de compuestos nitrogenados aceptables para el
pez:
• Hasta 4 mg TAN/L (0.08 mg NH3-N/L @ pH 7.6 and 30 ºC)
• Usualmente 1 mg TAN/L
• Nitrito (NO2-N) hasta 2 mg/L
• Nitrato (NO3-N) entre 40 a 150 mg/L
Shnel et al., 2002, Aquac Eng. 26:191-203
8
Los números en rojo indican niveles letales para salmonideos
pH
TAN
( mg/L) 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5
5 0.0047 0.0059 0.0074 0.0093 0.0117 0.0147 0.0185 0.0233 0.0293 0.0368 0.0463
6 0.0056 0.0070 0.0089 0.0112 0.0140 0.0176 0.0222 0.0280 0.0352 0.0442 0.0555
7 0.0065 0.0082 0.0104 0.0130 0.0164 0.0206 0.0259 0.0326 0.0410 0.0515 0.0648
8 0.0075 0.0094 0.0118 0.0149 0.0187 0.0235 0.0296 0.0373 0.0469 0.0589 0.0740
9 0.0084 0.0105 0.0133 0.0167 0.0211 0.0265 0.0333 0.0419 0.0527 0.0662 0.0833
10 0.0093 0.0117 0.0148 0.0186 0.0234 0.0294 0.0370 0.0466 0.0586 0.0736 0.0925
11 0.0103 0.0129 0.0163 0.0205 0.0257 0.0323 0.0407 0.0513 0.0645 0.0810 0.1018
12 0.0112 0.0140 0.0178 0.0223 0.0281 0.0353 0.0444 0.0559 0.0703 0.0883 0.1110
13 0.0121 0.0152 0.0192 0.0242 0.0304 0.0382 0.0481 0.0606 0.0762 0.0957 0.1203
14 0.0131 0.0164 0.0207 0.0260 0.0328 0.0412 0.0518 0.0652 0.0820 0.1030 0.1295
15 0.0140 0.0176 0.0222 0.0279 0.0351 0.0441 0.0555 0.0699 0.0879 0.1104 0.1388
16 0.0149 0.0187 0.0237 0.0298 0.0374 0.0470 0.0592 0.0746 0.0938 0.1178 0.1480
17 0.0159 0.0199 0.0252 0.0316 0.0398 0.0500 0.0629 0.0792 0.0996 0.1251 0.1573
18 0.0168 0.0211 0.0266 0.0335 0.0421 0.0529 0.0666 0.0839 0.1055 0.1325 0.1665
19 0.0177 0.0222 0.0281 0.0353 0.0445 0.0559 0.0703 0.0885 0.1113 0.1398 0.1758
20 0.0187 0.0234 0.0296 0.0372 0.0468 0.0588 0.0740 0.0932 0.1172 0.1472 0.1850
21 0.0196 0.0246 0.0311 0.0391 0.0491 0.0617 0.0777 0.0979 0.1231 0.1546 0.1943
22 0.0205 0.0257 0.0326 0.0409 0.0515 0.0647 0.0814 0.1025 0.1289 0.1619 0.2035
23 0.0215 0.0269 0.0340 0.0428 0.0538 0.0676 0.0851 0.1072 0.1348 0.1693 0.2128
http://www.buckmans-creek.com/ammonia.htm
9
DISEÑO DE TANQUE
DE CULTIVO
Movimiento de solidos
EXTRACION DE SÓLIDOS
DISUELTOS Y FINOS
Fraccionador de espumas
DESINFECCION
Radiacion UV
Ozono
AERACION Y/O
OXIGENACION
Piedras de aire
Tubos difusores
Columnas de empaque
LHO
EXTRACCION DE SOLIDOS
SUSPENDIDOS
Sedimentacion
Swirl separators
Filtros rotatorios y de banda
Filtros de arena
NITRIFICACION
Biofiltro de lluvia
Biofiltro fluidizado
Biofiltro sumergido
EXTRACCION CO2
Difusores
Columnas empacadas
10
Temario
• Conceptos de nitrificación
• Tipos de sustratos
• Tasas de nitrificación biológica
• Tipos de biofiltros
• Operación del biofiltro
11
Conceptos de nitrificación
• Excreción amoniacal:
– Los animales en cultivo excretarán amoniaco
como parte de su metabolismo.
– Este amoniaco tiene su origen en la cantidad
de materia proteica contenida en la dieta.
– Biofiltros son la tecnología utilizada para
nitrificar
12
SAR: Ecología microbiana
– Dos etapas
• Primero
– Amoniaco → Nitrito
– Bacterias oxidantes de amoniaco
(Nitrosomonas)
• Segundo
– Nitrito → Nitrato
– Bacterias oxidantes de nitrito
(nitrobacter)
4 2 2 2
1 1 1 1 1
6 4 6 3 6NH O NO H H O
3222
1NOONO
13
• Un biofiltro es un reactor de biopelícula fija en el
cual solamente la biomasa activa es la encargada
de llevar a cabo la bio-oxidación de sustratos.
14
Capa
límite
Biopelícula
Fase
gaseosa
Fluido
Sustrato
15
• Nitrificación es la oxidación de NH3 a NO-3 con la
presencia de NO-2 como producto intermedio
• Nitrificación requiere de oxigenación. Cerca de
4.6 g O2 / g TAN nitrificado a nitrato-nitrógeno.
• La oxidación de TAN a nitrato-N produce acidez, lo que disminuye la alcalinidad. Cerca de
7.14 g alcalinidad / g de TAN oxidado a nitrato-nitrógeno
Alcalinidad = HCO3- + 2 CO3
= + OH- - H+
16
• La nitrificación es un proceso que reduce el pH y la alcalinidad del medio de cultivo.
• Niveles de pH bajo 7 reducirán la eficiencia de las bacterias nitrificantes
• Bajo pH 6 la actividad fisiológica de los animales de cultivo puede verse seriamente comprometida.
• La alcalinidad del SAR no debe ser menor a 80 mg/L como carbonato de calcio.
• Tanto la alcalinidad como el pH pueden ser restaurados a sus niveles por la adición de bases, tales como bicarbonato de sodio.
17
1 kg alimento
0,25 -1 kg oxígeno
0,25 -1 kg dióxido de carbono
0,25 -0,5 kg sólidos suspendidos
0,02 – 0,04 kg NH3 y NH4+
Alimento no
consumido
0,11 – 0,23 kg CO20,08 – 0,17 kg O2
0,28 - 0.41 kg alcalinidad
0,08 – 0,17 kg NO3Biofiltro
18
Acondicionamiento del biofiltro
• Cloruro de amoniaco, sulfato de amoniaco,
hidróxido de amoniaco o nitrato de amoniaco
pueden ser usados para “alimentar” el biofiltro
artificialmente.
• Al iniciar un biofiltro artificialmente, se sugiere adicionar unos 5 mg TAN/L y luego controlar el agua para amoniaco, nitrito, nitrato, pH y
alcalinidad diariamente
• Se sugiere mantener los niveles por bajo 10 mg TAN/L y 5 NO2 mg/L todo el tiempo.
• El acondicionamiento se completará entre 21 y 30 dias.
http://www.mdsg.umd.edu/Extension/Aquafarmer/Spring99.html
19
Acondicionamiento del biofiltro• Cloruro de amoniaco, sulfato de amoniaco, hidroxido de amoniaco o nitrato de amoniaco pueden ser usados para “alimentar” el biofiltro
artificialmente.
• Al iniciar un biofiltro artificialmente, se sugiere
adicionar unos 5 mg TAN/L y luego controlar el agua
para amoniaco, nitrito, nitrato, pH y alcalinidad
diariamente
• Se sugiere mantener los niveles por bajo 10 mg TAN/L y 5 NO2 mg/L todo el tiempo.
• El acondicionamiento se completará entre 21 y 30 dias.
http://www.mdsg.umd.edu/Extension/Aquafarmer/Spring99.html
20
Acondicionamiento del biofiltro• Cloruro de amoniaco, sulfato de amoniaco, hidroxido de amoniaco o nitrato de amoniaco pueden ser usados para “alimentar” el biofiltro
artificialmente.
• Al iniciar un biofiltro artificialmente, se sugiere adicionar unos 5 mg TAN/L y luego controlar el agua para amoniaco, nitrito, nitrato, pH y
alcalinidad diariamente
• Se sugiere mantener los niveles por bajo 10 mg
TAN/L y 5 mg NO-2/L todo el tiempo.
• El acondicionamiento se completará entre 21 y 30
dias.
http://www.mdsg.umd.edu/Extension/Aquafarmer/Spring99.html
21
0.8
0.6
0.4
0.2
0.02 6 10 14 18 22
8
6
4
2
0
Amoniaco(mg/L)
Nitritos &Nitratos(mg/L)
NHNO
NO
23
3
Tiempo en Dias
Tiempo RequeridoPara madurar un Bio-Filtro
22
• Conceptos de nitrificación
• Tipos de sustratos
• Tasas de nitrificación biológica
• Tipos de biofiltros
• Operación del biofiltro
23
• La nitrificación en acuicultura requiere de:
– medio de alta superficie por volumen disponible
• La eficiencia de la nitrificación se debe a:
– Accesibilidad a la superficie del medio
– Concentración del sustrato (NH3, NO2)
– Carga hidráulica (m3/m2/d)
– Transferencia de masa desde y hacia la
biopelícula (mg/min)
– Presencia de heterótrofos (competidores)
24
Terminología básica
1. Espacio vacío (porosidad)1. Volumen no ocupado por el sustrato
2. Alta relación de espacios vacíos permite un mejor
flujo y paso de sólidos
2. Área de corte transversal1. Área transversal al caudal (m2)
3. Tasa de carga hidráulica1. Caudal de agua por unidad de área transversal del
biofiltro ( m3 / h / m2; m3 / m2 h )
4. Área especifica de superficie.1. Área superficial por unidad de volumen
25
26
Tipos de medio
Superficie de área específica
Item Descripción pie2/pie3 m2/m3
a 1-in Glitsch saddle ballast - -
b 1-in Fexiring 65 212
c 2-in Cascade mini-ring - -
d Biomaxball 165 539
e B1-Ox 71 232
f 1-in Norpac tubing 75 245
g Biobale 247 807
h Bioblock 216 706
i 2-in Bio-Pac90 31 101
27
• Medio para biofiltro suspendido
– Medios flotantes ofrecen más área superficial para crecimiento de biofilm
– Estos medios pueden suministrarse en densidades ajustadas entre 0.95 - 1.15 g/cm3
Tipo
Dimensiones Peso
Area por
superficieEspacio
s
abiertos
%
pulg mm lb / ft3 kg /
m3
ft2
/ft3m2
/m3
Bioflow 9 3/8 9 10.6 170 261 855 85
Biolox 10 3/8 10 11.2 180 195 640 82
Bioflow 30 1 1/4 30 6.2 100 98 320 90
Biolox 38 1 1/2 38 6.9 110 94 310 85
http://www.rauschertus.com/process_technologies/biological.html
28
• Conceptos de nitrificación
• Tipos de sustratos, biofiltros y operación
• Tasas de nitrificación biológica
• Tipos de biofiltros
• Operación del biofiltro
29
Eurísticas para tasa de nitrificación del biofiltro
• Diseñar las tasas de nitrificación en base a clasificación general de
los biofiltros (por ej. condiciones de aguas templadas o frías y medio
volumétrico versus superficial)
– Aguas templadas• 1 kg TAN/d por m3 de media
– Medios finos (filtros de arena, beads, area superficial > 500 m2/m3)
• 1 g TAN/d por m2 (área: AREA requerida para conversión de tan)
– Medios gruesos (material empacado o < 250 m2/m3)
– Aguas frías• 50 a 75% de las tasas indicadas arriba
• Recuerde que app. 3% de la tasa de alimentación = tasa de producción de TAN
30
Tasa de nitrificación biológica
• Estimar cuanto de la superficie específica del
biofiltro esta colonizada por bacterias es inexacto
• Estimarlo por volumen, el cual es medible
– Tasa nitrificación por área, g TAN / m2 / d
– Tasa nitrificación por volumen, g TAN / m3 / d
31
• Tasa nitrificación biológica basado en volumen del
biofiltro
TNV = medir capacidad nitrificación biofiltro / volumen medio biofiltro
g TAN / d / m3
32
• Balance de masas a flujo abierto
CTANin
CTANout
Qin
Qout
Ac = Entra – Sale + Produce - Consume
0 = (CTANin – CTANout) Q + 0 - Consume
Consume = Tasa nitrificación = (CTANin – CTANout) Q
= (g TAN/L – g TAN/L) * L/d
= g TAN nitrificado / d
Tasa nitrificación biológica basado en volumen
del biofiltro
33
• Balance de masas a flujo cerrado
Ac = Entra – Sale + Produce - Consume
Tasa nitrificación = ((g TAN/Lt1 – g TAN/Lt2)/Δt) * V
= ((g TAN/L – g TAN/L)/t) * L
= g TAN nitrificado / t
CTAN
Tiempo
CT
AN
Tasa nitrificación biológica basado en volumen
del biofiltro
34
Tasa nitrificación biológica basado en volumen
del biofiltro
35
Biofiltros marinos y tasa de nitrificación
Agua dulce
Agua mar
Fixed film nitrification characteristics in sea-water recirculation fish culture systems
Aquaculture, Volume 87, Issue 2, 1 June 1990, Pages 133-143
M. Nijhof and J. Bovendeur
36
20 ft3 Polygeyser VTR
0.0
50.0
100.0
150.0
200.0
250.0
300.0
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40
Influent TAN concentration (mg/L)
g T
AN
/ m
3 m
ed
ia-d
ay
25 ft3 Moving Bed Bioreactor VTR
0.0
25.0
50.0
75.0
100.0
125.0
150.0
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20
Influent TAN concentration (mg/L)
g T
AN
/ m
3 m
ed
ia-d
ay
Tim Pfeiffer – USDA/ARS & Paul Wills – HBOI/FAU
37
Tasa de carga hidráulica
Kamstra, Van der Heul & Nijhof “Performance and optimization of trickling filters on eels farms”
Aquac. Eng., 1998, 175-192
La tasa de carga hidráulica afecta a la remoción de TAN a través
del flujo másico
38
• Conceptos de nitrificación
• Tipos de sustratos, biofiltros y operación
• Tasas de nitrificacion biologica
• Tipos de biofiltros
• Operación del biofiltro
39
TIPOS DE BIOFILTROS
• Los hay de todas formas y tamaños
40
BIOFILTRO MOVIL SUMERGIDO
(Fluidized submerged moving bed)
41
• El medio de cultivo está
siempre sumergido y por
debajo de la superficie del
tanque de peces
• Se les clasifica según
dirección del flujo de agua
(hacia abajo; hacia arriba;
lateral)
http://131.230.57.1/fishweb/bull9a.htm
42
http://www.hydroxyl.com/municipal/index.html
http://www.eecusa.com/retrofit_wwtp.htm
http://www.kaldnes.com/
http://www.2hplast.cz/eng/main_abwasser.htm
http://www.sanying.com.tw/mbbr.htm
http://www.biomedia.co.kr/
43
Baja pérdida de carga hidráulica
http://www.atlantech.ca/project_aquaculture.html
44
• Tasa de nitrificación de diseño (Losordo,
com pers). Kaldness entre 500 y 850 m2/m3
0,10 a 1,0 g TAN / m2 / d
50 a 500 g TAN / m3 / d
1,66 a 16,66 kg alimento / d / m3 medio
45
Nitrification in a moving bed biofilm biofilm reactor. 1994. L.J.
Hem, B., B. Rusten, and H. Odegaard.
Water Research 28 (6): 1425-1433.
Agua dulce
Agua mar
46
BIOFILTRO DE ASPERSION
(Trickling filter)
47
• Similar a filtro sumergido
con flujo hacia abajo.
• Sin embargo en este caso el
biofiltro está por sobre el
tanque de cultivo de peces
48
49
Función de biofiltración y
desgasificación
simultánea.
• Media de bajo peso con
100 - 500 m2/m3 área
especifica
• Carga hidráulica de 100 -
300 m3/día/m2
• 2 - 5 m pérdida de carga
• 0.5 – 1 g TAN/día/m2
Media
Difusor
de agua
EfluenteSoplador
Soporte
media
Ducto
ventilaciónAfluente
Placa
distribución
bioblock
50
• Tasa de nitrificación de diseño para medio
200 m2/m3 (Losordo, com pers)
0,45 g TAN / m2 / d
90 g TAN / m3 / d
3 kg alimento / d / m3 medio
US$212 - 353/m3
51
BIOFILTRO ROTATORIO
52Incrementa su peso unas 10 veces durante su operación
Tasas de carga hidráulica hasta 300 m3/m2 d
Velocidad de rotación entre 0.18 y 0.35 m/sBrazil, 2006, Aquac. Eng., 34:261-274
53
ag.arizona.edu/ azaqua/rbc.jpeg www.soilconlabs.com/ new4.htm
www.proequipment.com/ biological_process/srbc.htm
54
• Tasa de nitrificación de diseño para medio
258 m2/m3
0,45 a 1,20 g TAN / m2 / d
117 a 312 g TAN / m3 / d
8,37 a 10,4 kg alimento / d / m3 medio
55
BIOFILTRO FLUIDIZADO
56
• El agua entra por el fondo
con suficiente velocidad para
expandir el medio.
• Se debe usar material menos
denso que el agua, para
facilitar su expansion a un
menor costo energetico
• Factible para operaciones de
alto caudal, pues favorece la
fluidización
• Operan entre un 20 y 100%
de expansión
57
http://www.buckmans-creek.com/initial_construction.htm
58
Gran área de superficie específica 5.000 - 20.000 m2/m3
200 – 400 g TAN/m2/d
10 – 15 m pérdida de carga
Contenedores en concreto, FRP, metálicos, etc.
Puede ser construido en terreno con materiales localmente disponibles.
Dimensionable para grandes instalaciones.
http://www.praqua.com/aquacultureproducts.cfm
59
• Tasa de nitrificación de diseño para medio
5000 m2/m3 (Losordo, com pers)
0,20 g TAN / m2 / d
1000 g TAN / m3 / d
33,3 kg alimento / d / m3 medio
US$70/m3
60
BIOFILTRO DE GRANULOS FLOTANTES
(bead filter)
61
• Filtros sustrato de gránulos
– Sustrato plástico
– Atrapa sólidos y biofiltro
Filtro sustrato
flotante
(ascendente)
62
• Tasa de nitrificación de diseño para medio
1050 m2/m3 (Losordo, com pers)
0,27 g TAN / m2 / d
280 g TAN / m3 / d
9,33 kg alimento / d / m3 medio
63
Biofiltro de microgranulos flotantes
Aquac. Eng., 18(3):189-200, 1998
Esferas de poliestireno de 1 mm diámetro
Densidad de 16 kg/m3
Tasa de carga hidráulica entre 424 y 1290 m3/m2 d
64
• Tasa de nitrificación de diseño para medio
3936 m2/m3 (Losordo, com pers)
0,15 g TAN / m2 / d
590 g TAN / m3 / d
19,6 kg alimento / d / m3 medio
US$94/m3
65
• Conceptos de nitrificación
• Tipos de sustratos, biofiltros y operación
• Tasas de nitrificación biológica
• Tipos de biofiltros
• Operación del biofiltro
66
Factores que afectan el
funcionamiento del biofiltro
Temperatura
Carga de agua (loading, L/m2 min)
Carga de TAN (loading, mg TAN/m2 min)
Materia orgánica (heterótrofos)
Oxígeno disuelto (mínimo 2 mg/L)
67
• Sobre 2.5 mg TAN/L, las tasas de conversión de TAN son constantes e independientes de la concentracion de TAN
• Bajo 2.5 mg TAN/L la tasa de conversión de TAN es dependiente de la concentración de TAN
• Sobre 2.5 mg/L se puede presentar inhibición de nitrificación por toxicidad de TAN y nitrito-nitrógeno.
Ammonium Removal Rate
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
Ammonium Concentration ppm
Re
mo
va
l R
ate
gm
/sq
.m-d
ay
Tasa de orden cero
68
Sistema Tasa especifica de nitrificación
(g TAN/m2/día)
Biodrum 0,1
Fluidized bed 0,28
Packed bed 0,25-0,51
Rotating biological contactor 0,28
Trickling filter 0,03-0,55
Upflow packed bed 0,06-0,15
Submerged filter 0,36-0,42
Tasas de nitrificación
Agua dulce
Marino
4X es muy conservador, se sugiere un 75%
69
• Si las especies son
sensitivas a TAN y por ende
bajas concentraciones son
requeridas, entonces un
biofiltro rectangular (Long
Path Plug Flow Reactor)
será mejor que un CSTR
• LPPFR posee ventajas sobre
el CSTR en la cantidad de
área superficial requerida
para remover una
determinada cantidad de
TAN.
• A mayor TAN a ser
removido menos superficie
es requerida para un PFR
en comparación a un CSTR.
Efficiency vs.Performance Ratio
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
30 40 50 60 70 80 90 100
Efficiency of NH4 removal
Ra
tio
of S
urf
ace
Are
a R
eq
uire
d
CS
TR
/LP
PF
70
• Tanque Circular
El afluente se diluye rápidamente
La concentración de TAN, dentro del tanque, es
igual a la del efluente.
Luego, si la concentración de entrada es 1.0 mg
TAN/L y se desea una concentración de 0.1 mg
TAN/L en el efluente, entonces el bioreactor se
debe dimensionar para que posea una muy baja
eficiencia de conversión de TAN
71
• Tanque rectangular
La eficiencia de conversión de TAN dependerá de la concentración de TAN en el afluente.
La eficiencia decrecerá a lo largo del reactor a medida que TAN es convertido a nitrato.
Se presentan zonas secuenciales con diferentes grupos de bacterias.
La sección de entrada tendrá bacterias heterotróficas. Le seguirán luego las bacterias nitrificantes.
72
Diseño de biofiltro – asumir tanque
individual
Diez estanques
• Diámetro
– 9.14 m
• Profundidad
– 2.3 m
• Volumen por tanque
– 150 m3
• Demanda de oxígeno
– 117 kg O2/d
• Caudal de recambio (30 min)
– 5,000 L/min (150 m3 x 2 /60 min)
• Densidad de cultivo
– 86.4 kg/m3
Asúmase que se desea
producir 454,000 kg/año
• Tasa de alimentación
media:
– ralimento = 1,2 %BW/d
• Factor de conversión:
– FCR = 1,3 kg alimento /
kg pez
• Demanda de oxígeno:
– 0,75 kg O2/kg alimento
• Valores medios anuales
73
Diseño del biofiltro
Cálculo de TAN producido por los peces
PTAN = F x PC x 0,092
= F x 0,35 x 0,092
= F x 0,032
• Donde:
– PTAN = tasa de producción de TAN (kg TAN/d)
– F = tasa de alimentación (kg alimento/d)
– PC = contenido de proteína del alimento (decimal; 35%)
• …
TAN/d kg 0,5
alimento kg/TAN kg 032,0pez) kg/alimento kg 012,0pez kg 960.12(
limtan
entoaqueTANTAN rbiomasaP
74
Diseño del biofiltro
Tipo de material
Base de conversion de
TAN
Tasa de
conversion de
TAN
Tasa de
conversion de
TAN
15 a 20 C 25 a 30 C
Filtro de cascada Area de superficie 0,2 a 1,0 g/m2 d 1,0 a 2,0 g/m
2 d
100 a 300 m2/m
3
Granular Volumen del material 0,6 a 0,7 kg/m3 d 1,0 a 1,5 kg/m
3 d
>500 m2/m
3
75
Diseño del biofiltro
Calculo del volumen de material necesario para nitrificar
TAN producido por los peces
Vmedio = PTAN /VTR
= 5, 0 kg TAN /0,6 kg TAN /m3
= 8,3 m3 de material son requeridos
Amedio = PTAN /ATR
= (5, 0 kg TAN /0,45 g TAN /m2)x 1000 g/kg
= 11,100 m2 de material son requeridos
76
Trickling Fluidizado granulos
200 m2/m3 5000 m2/m3 1050 m2/m3
3 kg alim/d/m3 medio 33,3 kg alim/d/m3 medio 9,33 kg alim/d/m3 medio
Media
Difusor
de agua
EfluenteSoplador
Soporte
media
Ducto
ventilaciónAfluente
Placa
distribución
77
Grupo Ingeniería Aplicada
Al Diseño y Operación de Centros
de Cultivo