¿Problemas para iniciar el biofiltro? ¡Solo agrega azúcar! “Un abogado global para la acuicultura

Use carbohidratos para controlar el amoníaco y el nitrógeno a corto plazo

Cuando el bajo llegó temprano a los autores con sus dedos, una caña de azúcar salvó el día.

Por muchas razones, la más importante de las cuales es la bioseguridad, la producción acuícola intensiva está avanzando hacia sistemas de reciclaje de alta densidad. En estos sistemas, la estrategia más comúnmente utilizada para controlar el nitrógeno amoniacal y el nitrógeno nitrito es utilizar grandes biorreactores de película fija basados ​​en la nitrificación del nitrógeno amoniacal por bacterias oxidantes de amoniaco y bacterias oxidantes de nitritos. Una de las desventajas del uso de biorreactores es el mayor tiempo que se necesita para crear una biopelícula bacteriana saludable durante la puesta en marcha inicial, especialmente en un sistema de agua salada.

Los autores experimentaron recientemente un problema que a menudo enfrentaban las instalaciones nuevas o construidas: los peces llegaban antes de que los biofiltros estuvieran completamente aclimatados. En este caso, el sistema acababa de someterse a protocolos estándar de lavado de bioseguridad y el portador del biorreactor de lecho móvil (MBBR) estaba tan limpio como el día de la compra.

Cuando llegó un camión con las yemas de los dedos de la lubina rayada híbrida, los peces tuvieron que ir a alguna parte, así que se dirigieron a los tanques. Por lo general, se necesitan varias semanas para desarrollar una biopelícula adecuada con la adición de cloruro de amoníaco, nitrito de sodio y posiblemente un cultivo iniciador comercial.

Manipulación de la relación C: N

Durante los últimos años, los autores han abogado por el uso de sistemas de producción de cambio cero para el camarón, donde la acumulación de amoníaco se controla manipulando la proporción de carbono a nitrógeno (C: N) para promover el crecimiento de sustancias heterótrofas. bacterias. Como resultado, el nitrógeno amoniacal se elimina del sistema principalmente mediante la asimilación de biomasa microbiana.

Las bacterias heterótrofas afectan la calidad del agua de varias formas:

  • Los hidrocarburos se utilizan como fuente primaria de carbono en la reacción.
  • A medida que disminuye la alcalinidad, el pH del sistema disminuye.
  • Se produce dióxido de carbono.
  • Se consume oxígeno.

Hay una serie de otros efectos importantes debido a la reacción bacteriana heterotrófica. Lo primordial es una gran cantidad de biomasa bacteriana producida y la rápida tasa de crecimiento de bacterias heterótrofas en comparación con la reacción autótrofa. Esto significa una cantidad significativa de sólidos suspendidos totales (SST) producidos, por lo que se necesita alguna forma de manejo de sólidos para eliminar el exceso de producción de SST.

Sistema de producción de bajos

En la planta de bajos de los autores, el sistema de producción consistió en un tanque de crecimiento redondo de fibra de vidrio de 7,57 metros cúbicos con un filtro de perlas lavadas con hélice para sólidos, un MBBR de 380 L con una proporción de llenado del 50%, tres calentadores de 2 kW y seis calentadores de 30,5 cm. para descalcificar y eliminar el dióxido de carbono. El sistema fue vaciado, limpiado, desinfectado y llenado con agua municipal varios días antes de la llegada de la lobina.

Se añadió un dedo de lubina rayada híbrido de 400,10 g al tanque y se le dieron 200 g de alimento para freír al 45% de proteína dos veces al día. Durante varios días, las concentraciones de amoníaco y nitrógeno habían aumentado por encima de 3 mg / l, y la única solución posible parecía ser enjuagar el tanque abundantemente con agua limpia y fresca. Si bien esta fue una opción viable en este caso, no suele estar presente en los sistemas marinos debido al alto costo o la falta de agua de mar.

Sobre la base de la experiencia previa con sistemas de camarones marinos de cambio cero, se decidió investigar los efectos de agregar carbohidratos, como el azúcar, para reducir la carga de amoníaco y nitrógeno en el biofiltro.

Por muchas razones, la más importante de las cuales es la bioseguridad, la producción acuícola intensiva está avanzando hacia sistemas de reciclaje de alta densidad. En estos sistemas, la estrategia más comúnmente utilizada para controlar el nitrógeno amoniacal y el nitrógeno nitrito es utilizar grandes biorreactores de película fija basados ​​en la nitrificación del nitrógeno amoniacal por bacterias oxidantes de amoniaco y bacterias oxidantes de nitritos. Una de las desventajas del uso de biorreactores es el mayor tiempo que se necesita para crear una biopelícula bacteriana saludable durante la puesta en marcha inicial, especialmente en un sistema de agua salada.

Los autores experimentaron recientemente un problema que a menudo enfrentaban las instalaciones nuevas o construidas: los peces llegaban antes de que los biofiltros estuvieran completamente aclimatados. En este caso, el sistema acababa de someterse a protocolos estándar de lavado de bioseguridad y el portador del biorreactor de lecho móvil (MBBR) estaba tan limpio como el día de la compra.

Cuando llegó un camión con las yemas de los dedos de la lubina rayada híbrida, los peces tuvieron que ir a alguna parte, así que se dirigieron a los tanques. Por lo general, se necesitan varias semanas para desarrollar una biopelícula adecuada con la adición de cloruro de amoníaco, nitrito de sodio y posiblemente un cultivo iniciador comercial.

Manipulación de la relación C: N

Durante los últimos años, los autores han abogado por el uso de sistemas de producción de cambio cero para camarones, donde la acumulación de amoníaco se controla manipulando la relación carbono: nitrógeno (C: N) para promover el crecimiento de sustancias heterótrofas. bacterias. Como resultado, el nitrógeno amoniacal se elimina del sistema principalmente mediante la asimilación de biomasa microbiana.

Las bacterias heterótrofas afectan la calidad del agua de varias formas:

  • Los hidrocarburos se utilizan como fuente primaria de carbono en la reacción.
  • A medida que disminuye la alcalinidad, el pH del sistema disminuye.
  • Se produce dióxido de carbono.
  • Se consume oxígeno.

Hay una serie de otros efectos importantes debido a la reacción bacteriana heterotrófica. Lo primordial es una gran cantidad de biomasa bacteriana producida y la rápida tasa de crecimiento de bacterias heterótrofas en comparación con la reacción autótrofa. Esto significa una cantidad significativa de sólidos suspendidos totales (SST) producidos, por lo que se necesita alguna forma de manejo de sólidos para eliminar el exceso de producción de SST.

Sistema de producción de bajos

En la planta de bajos de los autores, el sistema de producción consistió en un tanque de crecimiento redondo de fibra de vidrio de 7,57 metros cúbicos con un filtro de perlas lavadas con hélice para sólidos, un MBBR de 380 L con una proporción de llenado del 50%, tres calentadores de 2 kW y seis calentadores de 30,5 cm. para descalcificar y eliminar el dióxido de carbono. El sistema fue vaciado, limpiado, desinfectado y llenado con agua municipal varios días antes de la llegada de la lobina.

El tanque se abasteció con 400 dedos de lubina rayada de 10 gramos alimentados con una dieta diaria de 200 gramos con un contenido de proteína del 45%. Durante varios días, las concentraciones de amoníaco y nitrógeno habían aumentado por encima de 3 mg / l, y la única solución posible parecía ser enjuagar el tanque abundantemente con agua limpia y fresca. Si bien esta fue una opción viable en este caso, no suele estar presente en los sistemas marinos debido al alto costo o la falta de agua de mar.

Sobre la base de la experiencia previa con sistemas de camarones marinos de cambio cero, se decidió investigar los efectos de agregar carbohidratos, como el azúcar, para reducir la carga de amoníaco y nitrógeno en el biofiltro. Se probaron cuatro procedimientos durante varios días: el 50, el 100, el 150 y finalmente el 200 por ciento de la tasa de alimentación diaria se añadió en forma de azúcar.

La Figura 1 muestra el efecto del azúcar sobre los niveles totales de amoníaco y nitrógeno medidos con un espectrofotómetro siguiendo métodos estándar. Los datos se normalizaron a una tasa de alimentación del 50% correspondiente a la cantidad aproximada de carbono orgánico necesaria para satisfacer completamente la demanda de carbono nitrógeno amoniacal de 200 gramos de alimentación (8,28 gramos de nitrógeno). Como se requieren aproximadamente 6,07 gramos de carbono por gramo de nitrógeno, se consumieron o añadieron aproximadamente 50 gramos de carbono orgánico como carbohidratos del alimento.

Figura 1: Efecto de los carbohidratos sobre las concentraciones de amoníaco y nitrógeno debido al 50, 100, 150 y 200 por ciento de crecimiento de bacterias heterótrofas en el alimento.

El carbono orgánico de la alimentación es difícil de cuantificar y depende de muchas condiciones, incluida la composición de la alimentación, la tasa de asimilación de las especies del cultivo, la eficiencia de la trampa de sólidos y el uso de fractores de espuma u ozono.

Se puede observar claramente en la Figura 1 que en este caso, la adición de 50% de alimento como azúcar aportó suficiente carbono orgánico para neutralizar el nitrógeno amoniacal formado, asimilando su biomasa de bacterias heterótrofas, como se describió anteriormente. No solo la eliminación de amoniaco-nitrógeno del sistema como un SST, sino también la producción de nitrito-nitrógeno o nitrato-nitrógeno.

Impacto en la calidad del agua

Esta técnica tiene tres efectos importantes sobre la calidad general de la producción de agua SST, la producción de dióxido de carbono y el consumo de oxígeno. El uso de bacterias heterótrofas para eliminar el amoníaco y el nitrógeno generado genera una cantidad significativa de SST y se requiere un sistema eficiente de captura de sólidos para mantener la calidad del agua del sistema. Afortunadamente, la cantidad de alimento al inicio es la más baja, por lo que no debería ser un gran problema.

Las bacterias heterótrofas también producen una cantidad significativa de dióxido de carbono, como se muestra en la Figura 2, que muestra una caída significativa en el pH del sistema durante las primeras tres o cuatro horas. En este caso, hubo suficiente aireación para liberar el gas dióxido de carbono.

Figura 2: Efectos a corto plazo de la producción de dióxido de carbono sobre el consumo de amoníaco y nitrógeno por bacterias heterótrofas en 50, 100, 150 y 200 por ciento de alimento.

Finalmente, el azúcar podría caracterizarse como una «fuente caliente» de carbono orgánico, ya que sus efectos se hicieron evidentes en muy poco tiempo. El oxígeno disuelto puede caer rápidamente debido a la gran demanda de bacterias de rápido crecimiento, por lo que es esencial una aireación adecuada. Puede ser posible utilizar otras fuentes de carbohidratos que liberen carbono orgánico más lentamente.

La cantidad total estimada de amoníaco y nitrógeno eliminados en cada nivel de dosificación de azúcar se representó gráficamente para evaluar la tasa de eliminación de nitrógeno en función de la dosis de azúcar (Figura 3). Los datos fueron sorprendentemente consistentes con una pendiente de cero para 16,4 gramos de azúcar por gramo de nitrógeno eliminado.

Figura 3: Tasa de eliminación de amoníaco y nitrógeno en función de la dosis de azúcar.

Perspectivas

Aunque el uso de carbohidratos para el control de nitrógeno amoniacal a corto plazo aún no se ha desarrollado como una estrategia de producción a largo plazo, este estudio funcionó bastante bien. Además, el medio tanto en el filtro de perlas como en el MBBR se revistió con una capa delgada de bacterias heterótrofas, lo que hizo que el medio fuera «pegajoso».

En MBBR, proporcionó una superficie más agradable en la que otras bacterias, con suerte las bacterias nitrificantes diseñadas originalmente para controlar el amoníaco y el nitrito, podrían colonizar. En el filtro de perlas, esto aumentó la eficiencia de eliminación de sólidos.

A raíz de este estudio, se decidió agregar un control sin azúcar solo cinco días después de seguir los protocolos científicos adecuados, pero el biofiltro ya estaba activado y el nivel de amoníaco-nitrógeno en el tanque estaba por debajo de 0.3 mg / l.

(Nota del editor: este artículo se publicó originalmente en la edición de julio / agosto de 2009 de ).

Deja un comentario