Corriente radial frente a flujo tangencial Defensor mundial de la acuicultura

En el experimento, el sedimento de flujo radial permitió la remoción continua de sólidos en suspensión

Si no se eliminan de los sistemas de acuicultura en circulación, las heces frescas y los desechos de alimento pueden afectar la salud de los peces y los biofiltros y aumentar la demanda de oxígeno del sistema. La conexión de columnas de aireación agrandadas, pantallas y puertos de pulverización puede, en última instancia, causar una falla en el sistema.

Muchos de los sistemas de recirculación más nuevos que se utilizan para la producción de salmón en América del Norte utilizan tanques de cultivo de doble drenaje para fraccionar rápidamente los sólidos sedimentados y expulsarlos de los tanques a las unidades de recolección de sólidos aguas abajo. Los sólidos se eliminan del fondo de los recipientes de cultivo mediante unidades de sedimentación relativamente pequeñas.

Muchos de estos sistemas de recirculación de agua fría combinan el sobrenadante del equipo de sedimentación y la mayor parte de la corriente que sale de la tubería de alcantarillado elevada de los recipientes de cultivo y la pasan a través de una eliminación adicional de sólidos a través de un filtro de tambor de microfiltro.

Resolviendo el estudio

Un estudio reciente en el Freshwater Institute of the Shepherdstown Foundation en West Virginia, EE. UU., Evaluó el rendimiento de dos tipos de equipos de sedimentos, un separador de vórtice y un decantador de flujo radial, en la eliminación de sólidos concentrados en una corriente de fondo de pozo a través de una doble corriente circular. . El trabajo fue apoyado por subvenciones del Departamento de Investigación Agrícola del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos.

Gire los separadores

Los separadores rotativos con un diámetro de 1 a 2 metros se han utilizado durante más de diez años para atrapar los sólidos sedimentarios concentrados en el escurrimiento del fondo de los tanques. El agua introducida tangencialmente en el separador de vórtice en el radio exterior del tanque cónico hace que el agua gire alrededor del eje central del tanque. La rotación primaria dentro del tanque genera un flujo radial secundario hacia el centro del tanque cónico, lo que mejora la captura de sólidos (Figura 1). Sin embargo, la remoción de sólidos de acuicultura de un separador de vórtice depende principalmente de la gravedad y depende de la tasa de carga superficial del recipiente y la tasa de sedimentación de las partículas.

(Izquierda) Figura 1: Cuando el agua gira en un separador de vórtice, los sólidos se eliminan principalmente por gravedad. (Derecha) Figura 2: Los sedimentadores de flujo radial se utilizan para sedimentar sólidos microbiológicos en el tratamiento secundario de agua.

Los separadores de vórtice se han utilizado tradicionalmente para tratar la escorrentía de aguas superficiales o corrientes de aguas residuales que contienen partículas de alta gravedad específica, especialmente arena y sólidos, que tienen una tasa de sedimentación correspondientemente rápida. Sin embargo, los desechos de alimentos y heces pueden tener una gravedad específica que es solo un poco más alta que el agua y una velocidad de sedimentación relativamente lenta.

Unidades de sedimentación de corriente radial

Las unidades de sedimentación de flujo radial, también llamadas estanques de sedimentación de alimentación media redondos, son el diseño de tanque de lodo más común utilizado en las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales. Se utilizan para la deposición de sólidos microbiológicos de sedimentación lenta y de peso específico relativamente bajo procedentes del tratamiento secundario de aguas residuales.

Los sedimentadores de flujo radial son similares a los separadores de vórtice solo en que ambos son tanques de sedimentos cilíndricos con lavadores de aguas residuales ubicados alrededor del perímetro superior de los recipientes. Ambos tipos de unidades de sedimentación pueden contener fondos de cono que ayudan a concentrar los biosoles atrapados que se eliminan de la base de los conos.

Hidráulica de flujo

Los sedimentadores de flujo radial tienen un sistema hidráulico de flujo completamente diferente al de los separadores de vórtice. Un sedimentador de flujo radial dirige el agua al centro del recipiente dentro del cilindro de amortiguación de turbulencias. El agua inyectada fluye radialmente fuera de la colección de desbordamiento que rodea el perímetro de la columna.

La corriente radial del centro del tanque causa gradualmente una menor velocidad del agua a la tasa de sedimentación a medida que el agua se acerca al efluente que rodea el perímetro del tanque. Además, la circunferencia de los recipientes redondos crea una longitud de salida significativa, lo que asegura una carga de expansión relativamente baja.

El diseño del punto de inyección de flujo en el centro de los sedimentadores de corriente radial es fundamental para amortiguar la turbulencia causada por la inyección de corriente. Los libros de texto del sistema de tratamiento de aguas residuales recomiendan diseñar un cilindro de amortiguación de turbulencias en el centro del tanque de sedimentos para usar al menos el 25 por ciento del diámetro del tanque y muy por encima de la profundidad máxima del sedimento para minimizar la resuspensión de los sólidos atrapados.

Resultados de la encuesta

El estudio de West Virginia evaluó la remoción de sólidos en un separador de vórtice, decantador de flujo radial y filtro de tambor microfiltro en un sistema de circulación completa con un tanque de alcantarillado doble tipo Cornell de 150 pies cúbicos para carbón ártico y trucha arco iris.

El agua circulante fluyó a través del tanque de cultivo a una velocidad de 4.500 a 4.800 litros por minuto. Aproximadamente el 7-8 por ciento del agua circulante se drenó del fondo del tanque de cultivo desde el centro a través de un tubo de stent externo al tanque de sedimentos. El agua circulante restante se escapó por el desagüe de la pared lateral. Se aplicó una tasa de carga superficial de 0,0031 metros cúbicos por segundo por metro cuadrado de área de sedimentación a ambos diseños de tanques de sedimentos.

Eliminación de TSS

El separador de vórtice y el sedimentador de flujo radial se evaluaron en el rango de velocidades de alimentación para evaluar la relación entre la concentración de sólidos de entrada (TSS) y la eficiencia de eliminación de TSS. Se observó una diferencia muy significativa en la eliminación media de TSS en el separador de vórtice y el sedimentador de flujo radial: 37,1 ± 3,3 y 77,9 ± 1,6 por ciento, respectivamente. El sedimentador de flujo radial también aseguró una eliminación más consistente del TSS en un amplio rango de concentraciones de entrada.

El separador de vórtice eliminó aproximadamente el 23 por ciento del peso total del TSS del sistema de circulación. Sin embargo, el colono de corriente radial eliminó aproximadamente el 48 por ciento del peso del TSS por día. Usando ambos sedimentadores, se eliminó el 40-45 por ciento del peso diario del TSS del filtro de tambor del microfiltro.

En ambos casos, estos resultados mostraron que procesar toda la corriente circulante a través del filtro de tambor de micropantalla fue fundamental para eliminar el TSS del sistema de circulación y evitar la acumulación de TSS. En este estudio, la concentración total de sólidos suspendidos en el sistema de recirculación de salmón se mantuvo en aproximadamente 3-5 miligramos por litro, incluso con una tasa de alimentación diaria constante de hasta 123 kilogramos por día.

Nota. Este artículo es un resumen del artículo de 2005 de los autores publicado en Equipo de acuicultura.

(Nota del editor: este artículo se publicó originalmente en la edición de junio de 2005 de ).

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