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Processo e projeto de parâmetros do sistema de aquicultura industrializada de recirculação terrestre (RAS) (parte 3): qualidade da água

abril 07, 2025

Parâmetros de qualidade da água recirculada

Parâmetros de qualidade da água e padrões de projeto formam a base para o projeto do sistema de tratamento de água recirculante e gerenciamento operacional. Abaixo estão diagramas de referência e parâmetros comumente usados ​​pela Equipe de Engenharia:

Parâmetros de qualidade da água

Sólidos Suspensos Totais (SST)

≤10mg/L

Nitrogênio amoniacal total (TAN)

≤1mg/L

Nitrito (NO₂⁻ - N)

≤0,5mg/L

Nitrato (NO₃⁻ - N)

≤300mg/L

Oxigênio dissolvido (OD)

8-10mg/L

pH

7-8,5

Potencial de Oxidação-Redução (ORP)

≤400mV

Temperatura da água

23-30℃

1. Projeto do sistema de remoção de partículas sólidas

Sólidos Suspensos Totais (TSS) é comumente usado como um parâmetro para medir material particulado sólido no Sistema de Aquicultura Recirculante (RAS). Refere-se principalmente à quantidade total de partículas sólidas com um tamanho de partícula maior que 1 mícron em uma unidade de água. No sistema de água circulante, TSS inclui fezes de peixe, isca residual, flocos biológicos (bactérias vivas e mortas), etc. O tamanho dessas partículas suspensas varia muito de micrômetro a centímetro. O material particulado suspenso pode afetar diretamente a saúde e o crescimento dos peixes (especialmente peixes de água fria) e também aumentar a carga sobre os biofiltros. Portanto, é necessário manter a concentração de partículas suspensas na água circulante dentro de uma faixa razoável.

Em alguns sistemas de Recirculating Aquaculture System (RAS) de países da UE, o controle de material particulado suspenso é relativamente rigoroso. Por exemplo, para corpos d'água usados ​​para Recirculating Aquaculture System (RAS), a concentração de material particulado suspenso (medida por sólidos suspensos totais TSS) geralmente deve ser controlada abaixo de 15 mg/L para manter boa qualidade da água e ambiente ecológico.

Os Estados Unidos também têm regulamentações relevantes de qualidade da água nas áreas de aquicultura e tratamento de água. No sistema Recirculating Aquaculture System (RAS), o conteúdo correspondente de material particulado suspenso (convertido por turbidez e outros indicadores relacionados) também tem certas limitações. A faixa ideal para concentração de material particulado suspenso é em torno de 8-12 mg/L, que é usada para garantir a sobrevivência e reprodução de organismos aquáticos.

Na operação real do sistema de Recirculating Aquaculture System (RAS) baseado em fábrica na China, geralmente é necessário controlar a concentração de material particulado suspenso (sólidos suspensos SS) abaixo de 10 mg/L. Para algumas espécies preciosas que exigem alta qualidade de água, como o salmão, é necessário até mesmo controlá-la abaixo de 5 mg/L.

2. Parâmetros de remoção de contaminantes dissolvidos

A solubilidade em água inclui substâncias inorgânicas solúveis e substâncias orgânicas solúveis. Entre elas, as substâncias nocivas solúveis em água são principalmente o nitrogênio amoniacal (NH3-N) e o nitrogênio nitrito (NO2-- N). O nitrogênio amoniacal pode entrar na corrente sanguínea através das guelras e da pele dos peixes, interrompendo seu ciclo normal de ácido tricarboxílico, alterando sua pressão osmótica e reduzindo sua capacidade de absorver oxigênio da água, afetando assim seu crescimento e sobrevivência normais.

O biofiltro de nitrificação de membrana fixa comumente usado em sistemas de Sistema de Aquicultura Recirculante (RAS) é a comunidade bacteriana de conversão de nitrogênio de amônia que cresce na superfície de um certo material de embalagem biológica, e o nitrogênio de amônia é transferido para o biofilme fixo por difusão e convertido. O principal objetivo do projeto do processo de filtro biológico é garantir que o filtro tenha bactérias nitrificantes suficientes para remover o nitrogênio de amônia excretado pelos peixes, manter a concentração de nitrogênio de amônia no sistema de aquicultura dentro da faixa predeterminada e garantir a segurança e o crescimento efetivo dos peixes.

2.1 Controle de nitrogênio amoniacal (NH₃-N)

O nitrogênio amoniacal é um dos principais poluentes dissolvidos na água em sistemas de Recirculating Aquaculture System (RAS). Ele vem principalmente dos excrementos e da alimentação residual de organismos cultivados. Altas concentrações de nitrogênio amoniacal podem ser tóxicas para organismos cultivados, afetando seu crescimento, imunidade e capacidade reprodutiva. Em biofiltros, a remoção do nitrogênio amoniacal depende principalmente da nitrificação de microrganismos, como bactérias nitrificantes, que convertem o nitrogênio amoniacal em nitrito e nitrato.

Ao projetar um biofiltro, deve-se considerar área de superfície e volume suficientes do material do filtro para fornecer espaço suficiente para que bactérias nitrificantes cresçam e se reproduzam. Ao mesmo tempo, é necessário controlar a carga de nitrogênio amoniacal no influente e evitar que a concentração excessiva de nitrogênio amoniacal afete o filtro biológico. Por exemplo, a concentração de nitrogênio amoniacal no influente pode ser reduzida usando uma máquina de alimentação automática e adotando uma estratégia de alimentação de pequenas quantidades e múltiplas refeições. Determine a concentração permitida de nitrogênio amoniacal para o biofiltro com base na tolerância ao nitrogênio amoniacal e na densidade de reprodução dos organismos cultivados. De modo geral, para a maioria dos peixes de aquicultura de água doce, a concentração total de nitrogênio amoniacal deve ser controlada abaixo de 1 mg/L, e a amônia não iônica não deve exceder 0,025 mg/L.

2.2 Controle de Nitrito (NO₂⁻-N)

O nitrito também é um parâmetro de qualidade da água que precisa ser monitorado de perto no sistema Recirculating Aquaculture System (RAS). É um produto intermediário no processo de nitrificação de nitrogênio de amônia e também é tóxico para organismos de aquicultura. O nitrito pode afetar o transporte de oxigênio no sangue de organismos cultivados, levando a sintomas de hipóxia, como falta de ar, cabeças flutuantes e até mesmo a morte.

No projeto, é necessário garantir que o biofiltro possa efetivamente converter nitrito em nitrato. Isso requer manter a atividade de bactérias desnitrificantes no biofiltro e fornecer a elas condições ambientais adequadas, como oxigênio dissolvido apropriado. Geralmente, é necessário controlar a concentração de nitrito abaixo de 0,5 mg/L.

2.3 Considerações sobre a aquicultura em água do mar

A salinidade da água do mar é relativamente alta, contendo vários íons, como íons de sódio (Na ⁺), íons de cloreto (Cl ⁻), íons de magnésio (Mg ² ⁺), íons de cálcio (Ca ² ⁺), etc. Os organismos de aquicultura marinha desenvolveram sistemas complexos de regulação de íons durante sua adaptação de longo prazo a ambientes com alto teor de sal. Quando o nitrito entra em organismos marinhos, esses organismos podem aliviar parcialmente os efeitos fisiológicos do nitrito utilizando seu próprio sistema de regulação de íons. No Sistema de Aquicultura de Recirculação (RAS), os íons de cloreto (Cl -) podem reduzir a toxicidade do nitrito (NO2-) para organismos de aquicultura por meio da inibição competitiva. Especificamente, tanto os íons de cloreto quanto o nitrito precisam entrar no corpo do peixe através das células de cloreto nas placas branquiais. A presença de íons de cloreto aumenta a dificuldade do nitrito entrar no corpo do peixe, reduzindo assim sua toxicidade. Em geral, quando a concentração de íons cloreto na água é seis vezes maior que a do nitrito, ela pode efetivamente inibir a toxicidade do nitrito para organismos de aquicultura. Comparada à aquicultura de água doce, a aquicultura de água do mar tem menos riscos tóxicos de nitrito, o que está relacionado à maior concentração de íons cloreto na água do mar. Portanto, no sistema Recirculating Aquaculture System (RAS), ao regular a salinidade razoavelmente, a toxicidade do nitrito pode ser efetivamente reduzida, e a saúde e a segurança dos organismos de aquicultura podem ser protegidas.

3. Oxigênio dissolvido (OD)

Em um sistema de Recirculação de Aquicultura (RAS), o oxigênio dissolvido (OD) é um parâmetro essencial de qualidade da água. Peixes e outros organismos aquáticos absorvem oxigênio dissolvido da água por meio da respiração branquial para manter sua atividade metabólica. A concentração de oxigênio dissolvido necessária para o crescimento normal da maioria dos peixes de água morna é geralmente em torno de 5-8mg/L. Quando a concentração de oxigênio dissolvido está abaixo do nível crítico, a respiração dos organismos aquáticos será inibida, sua taxa de crescimento diminuirá, sua imunidade diminuirá e eles estarão propensos a infecções por doenças. Por exemplo, quando o oxigênio dissolvido estiver abaixo de 2mg/L, muitos peixes experimentarão o fenômeno da cabeça flutuante, e a exposição prolongada a baixo oxigênio dissolvido pode levar à morte dos peixes.

No Sistema de Aquicultura de Recirculação (RAS), é recomendado manter o oxigênio dissolvido entre 8-10 mg/L. Oxigênio dissolvido mais alto é benéfico para aumentar os níveis de alimentação e reduzir as proporções de ração para ração.

4. Controle de pH

Em um sistema de Recirculating Aquaculture System (RAS), a faixa de pH adequada para peixes é geralmente entre 7,0-8,5. Por exemplo, a maioria dos peixes de água doce cresce bem em ambientes com pH 7,2-7,8. Isso ocorre porque dentro dessa faixa de pH, as funções fisiológicas dos peixes, como respiração e regulação da pressão osmótica, podem ser realizadas de forma relativamente normal. A troca gasosa ocorre através das guelras, e a acidez ou alcalinidade apropriada na água facilita o processo normal de troca de oxigênio e dióxido de carbono.

Para a criação de camarões, como o camarão branco sul-americano, a faixa de pH adequada é de aproximadamente 7,8-8,6. Isso se deve à estrutura fisiológica e às características de atividade dos crustáceos, que os tornam mais adaptáveis ​​a ambientes de pH ligeiramente mais altos. O pH adequado é benéfico para o crescimento da muda do camarão.

No entanto, durante o processo do Sistema de Aquicultura Recirculante (RAS), o valor do pH diminuirá continuamente conforme a aquicultura progride, e é necessário ajustar o valor do pH da água. Equipamentos de ajuste automático de pH podem ser usados. Ajuste automaticamente o valor do pH do corpo d'água com base nos dados do sensor de pH.


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