3 Procesos y Componentes de Biofiltracion_GM_2011

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