Proveedor de soluciones integrales para acuicultura y fabricante de equipos de almacenamiento de líquidos.
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Proveedor de soluciones integrales para acuicultura y fabricante de equipos de almacenamiento de líquidos.
Principios de diseño de procesos del sistema de recirculación de acuicultura (RAS)
A diferencia de la acuicultura tradicional de flujo continuo, el Sistema de Acuicultura de Recirculación (RAS) logra la reutilización del agua mediante tecnologías y equipos de tratamiento avanzados. Todos los componentes deben operar en un flujo de trabajo secuenciado científicamente para garantizar su eficacia. Los principios clave de diseño incluyen:
1. Tratamiento secuencial: Sólidos → Líquidos → Gases
Si no se eliminan primero las partículas sólidas suspendidas, se comprometerán los pasos posteriores. Por ejemplo, los medios de biofiltración recubiertos con partículas impiden que las bacterias nitrificantes conviertan el nitrógeno amoniacal, lo que degrada la calidad del agua. El exceso de materia orgánica de las partículas también puede sobrecargar los biofiltros.
Secuencia de tratamiento:
1. Eliminación de partículas sólidas
2. Eliminación de contaminantes disueltos
3. Eliminación de CO₂
4. Desinfección
5. Oxigenación y control de temperatura
2. Tratamiento de residuos sólidos por tamaño de partícula
En el Sistema de Recirculación Acuícola (RAS), las partículas sólidas provienen principalmente de las heces de los organismos acuícolas y del alimento no consumido. El tratamiento de residuos sólidos puede adoptar diferentes métodos según el tamaño de las partículas, desde grandes hasta pequeñas.
Tamaño de partículas de partículas sólidas | Método de tratamiento | Equipo |
Partículas sedimentables mayores a 100 micras (principalmente heces residuales) | Sedimentación | Tanque de sedimentación de flujo vertical |
Partículas sólidas suspendidas entre 30-100 micras | Filtración | Filtro de micropantalla |
Partículas sólidas suspendidas menores a 30 micrones | Fraccionamiento de espuma | Skimmer de proteínas |
Las partículas más grandes, con un tamaño superior a 100 micras (principalmente estiércol de pescado y cebo residual), son sedimentables. Para evitar aumentar la carga en los procesos posteriores tras su descomposición en el sistema, se puede adoptar un proceso de precipitación. El sedimentador de flujo vertical es un dispositivo que utiliza la separación por gravedad para eliminar las partículas sedimentables. Mediante el proceso de sedimentación de flujo vertical, se elimina entre el 60 % y el 70 % de las partículas sólidas.
Tras el pretratamiento con un sedimentador de flujo vertical, se ha eliminado la mayoría de las partículas sedimentables, quedando la mayoría restante en partículas sólidas en suspensión de entre 30 y 100 micras. Esta parte de las partículas puede filtrarse físicamente mediante un microfiltro.
Tras el filtrado mediante un microfiltro, las partículas restantes son pequeñas partículas suspendidas de menos de 30 micras y algo de materia orgánica soluble. Las partículas en esta parte se separan principalmente mediante espuma a través de un separador de proteínas. La separación por espuma es un método común que permite eliminar micropartículas suspendidas y materia orgánica soluble, y cumple ciertas funciones: aumentar el oxígeno y eliminar el dióxido de carbono.
3. Filtración secuencial antes de la desinfección
3.1 Impacto de los sólidos suspendidos en la desinfección UV
Las partículas en suspensión en el agua pueden dispersar y absorber la radiación ultravioleta. Este efecto de absorción y dispersión puede provocar el consumo de energía ultravioleta durante su propagación, lo que reduce aún más su intensidad y efecto bactericida. Un estudio ha encontrado una correlación entre el contenido de sólidos en suspensión y la supervivencia de coliformes fecales en aguas residuales expuestas a la radiación ultravioleta. Las bacterias con partículas adheridas a la superficie están protegidas por las partículas en suspensión; por lo tanto, la desinfección ultravioleta solo puede reducir su capacidad de supervivencia en 3-4 unidades log10.
Las partículas en suspensión pueden limitar la penetración de los rayos ultravioleta en el agua. En aguas claras, los rayos ultravioleta pueden penetrar a una profundidad relativamente profunda y desinfectar el agua a diferentes profundidades. Sin embargo, cuando hay partículas en suspensión en el agua, la penetración de los rayos ultravioleta se ve afectada.
Tomando como ejemplo un estanque con un Sistema de Recirculación Acuícola (RAS), en ausencia de partículas en suspensión, la radiación ultravioleta puede ser eficaz para desinfectar cuerpos de agua hasta una profundidad de 0,5 a 1 metro. Sin embargo, si la concentración de partículas en suspensión en el agua es alta, los rayos ultravioleta solo pueden penetrar profundidades de 0,2 a 0,3 metros, lo que dificulta la desinfección completa de cuerpos de agua más profundos y forma puntos ciegos de desinfección. Esto puede provocar el crecimiento y la reproducción continuos de microorganismos en estas áreas insuficientemente desinfectadas, lo que afecta la calidad del agua de todo el Sistema de Recirculación Acuícola (RAS).
En ausencia de interferencias de partículas en suspensión, una dosis de radiación ultravioleta (como 10-20 mJ/cm²) puede eliminarlas eficazmente. Sin embargo, si hay una gran cantidad de partículas en suspensión en el agua, la intensidad ultravioleta puede ser solo del 50 % al 70 % de la original. Para lograr el mismo efecto de desinfección, es necesario extender el tiempo de irradiación ultravioleta o aumentar la potencia de la lámpara ultravioleta. De lo contrario, algunos microorganismos podrían no eliminarse por completo, lo que resultaría en una desinfección incompleta y aumentaría el riesgo de infección por organismos de la acuicultura.
3.2 Impacto de los sólidos suspendidos en la desinfección con ozono
Las partículas en suspensión adsorberán ozono en el agua. Debido a la gran superficie específica de las partículas en suspensión, las moléculas de ozono se adhieren fácilmente a sus superficies. Por ejemplo, partículas en suspensión como residuos de alimentos, partículas fecales y agregados microbianos tienen muchos sitios activos en sus superficies que pueden adsorber físicamente el ozono. Esto dificulta que el ozono entre en contacto con patógenos (como bacterias, virus, hongos, etc.) en el agua tras unirse a las partículas en suspensión, lo que reduce la eficacia de la desinfección. Es como si la "bala" de desinfección (ozono) fuera interceptada por el "obstáculo" (partículas en suspensión) en el medio.
Los componentes orgánicos de las partículas en suspensión compiten por el ozono con los patógenos. Muchas partículas en suspensión contienen materia orgánica, como proteínas, azúcares, etc., con digestión incompleta. Estos compuestos orgánicos, al igual que los patógenos, pueden experimentar reacciones de oxidación con el ozono. Cuando hay demasiadas partículas en suspensión en el agua, el ozono reacciona preferentemente con estas sustancias orgánicas, consumiendo una gran cantidad de ozono y reduciendo la cantidad de ozono utilizada para desinfectar patógenos. Por ejemplo, en un sistema de recirculación de acuicultura (RAS) con altas concentraciones de partículas en suspensión, el ozono puede dedicar primero la mayor parte de su energía a oxidar la materia orgánica en la superficie de las partículas, mientras que solo una pequeña cantidad de ozono puede utilizarse para eliminar microorganismos dañinos en el agua.
3.3 Beneficios de la filtración antes de la desinfección
Tras la filtración física (eliminación de sólidos en suspensión), la filtración biológica (eliminación de sustancias nocivas solubles) y la filtración de gases (eliminación de dióxido de carbono), el agua de acuicultura se vuelve muy cristalina. En este punto, ya sea mediante desinfección ultravioleta o con ozono, el resultado es muy positivo.
4. Diseño de parámetros de circulación del agua
El núcleo del Sistema de Recirculación Acuícola (RAS) es el ciclo del agua. Entonces, ¿cómo se hace circular el agua? La bomba de circulación es el núcleo, y su función es similar a la del corazón humano. El filtro biológico es el punto más alto de todo el sistema de circulación, donde el agua fluye a diversos estanques acuícolas mediante la presión atmosférica natural y luego a la piscina de bombeo. La bomba de circulación bombea el agua desde la piscina de bombeo al biofiltro, logrando así la circulación del agua.
La bomba de circulación es fundamental, por lo que debe contar con una bomba principal y una de respaldo. Si la bomba principal falla, la bomba de respaldo puede arrancarse a tiempo para evitar accidentes.
Diseño de tasa de circulación
La tasa de circulación del Sistema de Recirculación Acuícola (RAS) es fundamental. Una tasa de circulación adecuada garantiza una calidad uniforme del agua en el estanque. Mediante la circulación, el oxígeno disuelto, los nutrientes y la temperatura se distribuyen uniformemente por todo el cuerpo de agua, evitando el deterioro local de la calidad del agua. Lo más importante es promover la eliminación de partículas en suspensión mediante la circulación del agua. El flujo de agua circulante transporta las partículas en suspensión al equipo de filtración para su tratamiento. Una tasa de circulación adecuada mejora la eficiencia de eliminación de partículas en suspensión y previene su acumulación excesiva en los estanques de acuicultura. Por lo tanto, la velocidad de circulación determina el nivel de partículas en suspensión.
Para calcular la tasa de circulación, primero se debe determinar la cantidad de alimentación según la capacidad máxima de carga biológica y, a continuación, calcular la cantidad de partículas en suspensión producidas por hora en función de dicha cantidad. Posteriormente, con base en el valor objetivo de SST diseñado para el agua de circulación del estanque y la capacidad de procesamiento de cada equipo, se calcula la tasa de circulación.
En resumen, el cálculo de la tasa de ciclo es relativamente complejo. Con base en valores empíricos, se puede usar simplemente como valor de referencia para un ciclo cada 1 hora. Tomando como ejemplo el cultivo de lubina en un cuerpo de agua circulante de 1000 metros cúbicos, la frecuencia del ciclo se establece en 2 horas. Por lo tanto, la tasa de ciclo por hora es 1000/2 = 500 toneladas/hora.
Diseño de flujo variable
La bomba de circulación es el equipo con mayor consumo energético en la acuicultura de agua circulante. Si se mantiene a alta velocidad, eliminará rápidamente los residuos del agua del tanque, pero el consumo de energía es excesivo. Si se mantiene a baja velocidad, aunque el consumo de energía es bajo, la tasa de eliminación de residuos del tanque en el agua es lenta. Mediante la instalación de convertidores de frecuencia y terminales de control inteligentes, la tecnología de flujo variable puede ajustar automáticamente los parámetros del ciclo del agua circulante según las diferentes etapas de reproducción y los parámetros de calidad del agua mediante algoritmos, logrando una circulación de flujo variable.
Diagrama de referencia
| Parámetros del proceso de referencia | |
| Número máximo de ciclos para el sistema de agua circulante | 24 ciclos/día |
Densidad de cría | Agua de mar (p. ej., mero): ≥50 kg/m³ Agua dulce (p. ej., lubina): ≥50 kg/m³ |
Tasa de utilización del agua de acuicultura en el sistema de agua circulante | ≥90% |
Tasa de intercambio de agua | ≤10% |
tasa de esterilización UV | ≥99,9% |
Nuestro servicio brindará nuevas oportunidades de negocio en la industria de la acuicultura y el transporte de líquidos.
