La depuración es un proceso que elimina el mal sabor a tierra y humedad de los salmónidos producidos por RAS y otras especies de peces antes de que se capturen y envíen al mercado.
Este procedimiento relativamente simple, comienza con la transferencia de peces de tamaño comercial de los tanques de engorde RAS a sistemas de reutilización parcial o de flujo continuo.
El agua de primer uso que carece de los compuestos comunes de mal sabor geosmin y 2-methyisoborneol (MIB) se intercambia rápidamente mientras se retiene el alimento. La depuración del pescado elimina posteriormente el mal sabor a través del gradiente de concentración con el agua que pasa.
Aunque la depuración es efectiva cuando se aplican procedimientos específicos, el proceso tiene desventajas, incluido el requisito de un uso significativo de agua (Davidson et al., 2020). Sin embargo, varias instalaciones de RAS se han adaptado a este desafío reutilizando los efluentes del sistema de depuración como agua de suministro para los sistemas de recirculación.
La premisa de esta aplicación supone que los peces en ayunas excretan una cantidad mínima de productos de desecho durante el proceso de purga, lo que da como resultado un efluente de alta calidad que se puede reutilizar.
Sin embargo, hasta hace poco tiempo, la calidad del agua del sistema de depuración no se había caracterizado y las implicaciones de su reutilización o descarga no se entendían completamente.
Por lo tanto, los investigadores del Freshwater Institute (FI) evaluaron a fondo la química del agua y las métricas de producción de desechos en un sistema de depuración completamente abastecido con salmón del Atlántico de tamaño comercial.
Diseño y metodología del estudio
Se cultivó salmón del Atlántico al tamaño del mercado en seis RAS de agua dulce idénticos. Una vez que los peces estuvieron listos para la cosecha, se iniciaron los procedimientos de depuración mediante la limpieza previa y la desinfección de un sistema de reutilización parcial designado con un tanque de cultivo de drenaje doble de 18 m3 (Fig. 1).
Luego se estableció la adición continua de agua de manantial, lo que resultó en el reemplazo completo del volumen del sistema 7-8 veces por día, y se interrumpió la alimentación en los seis RAS un día antes de reubicar a los peces
Al día siguiente, se retiraron del RAS 311 salmones que pesaban entre 5 y 6 kg y se sembraron en el tanque de depuración a una densidad comercialmente relevante de 100 kg/m3.
El salmón se purgó durante un período de siete días siguiendo procedimientos probados desarrollados por investigadores de FI.
Para caracterizar la calidad del agua del sistema de depuración, se recolectaron muestras cada seis horas a través de una muestra manual o mediante el uso de un muestreador automático programado.
Las pruebas posteriores se llevaron a cabo en el Laboratorio de Química Ambiental y del Agua de FI para los sólidos suspendidos totales (TSS), el fósforo total (TP) y el nitrógeno amoniacal total (TAN), entre otros parámetros.
Además, el oxígeno disuelto (O2) y la temperatura se monitorearon continuamente a través de un sistema Hach SC100. El flujo de gas a un oxigenador de cabeza baja se ajustó periódicamente para mantener una saturación de O2 >100 % en el tanque de depuración.
Tendencias importantes en la calidad del agua
Inmediatamente después de la siembra, las concentraciones de TSS, TP y TAN aumentaron, lo que indica que el salmón continuó excretando desechos residuales a pesar de las 24 horas previas de privación de alimento.
Durante los siguientes seis días, los niveles de TSS (Fig. 2) y TP disminuyeron gradualmente, acercándose a concentraciones similares al agua de reposición. Por el contrario, los niveles de TAN se estancaron, lo que sugiere que el salmón comenzó a catabolizar el tejido somático en ausencia de nutrición dietética (Fig. 3).
El cambio en las concentraciones entre el agua del tanque de depuración y el agua de reposición varió de la siguiente manera durante el período de siete días: 0,4–3,5 mg/L TSS, 0,015–0,200 mg/L TP y 0,42–1,02 mg/L TAN.
Implicaciones para la reutilización del agua
Los resultados de este estudio proporcionaron una gran cantidad de conocimientos prácticos para la reutilización del agua del sistema de depuración en RAS.
Primero, el aumento en las concentraciones de desechos medido inmediatamente después de la siembra confirmó que un día de retiro preliminar del alimento no es suficiente para limpiar el tracto gastrointestinal del salmón del Atlántico de tamaño comercial (Einen et al., 1998) antes de la depuración.
Por lo tanto, los productores de salmón en tierra podrían adoptar un período de retención de alimentación de dos o tres días antes de mover los peces a los sistemas de purga, lo que permitiría que la mayor parte de la excreción de desechos ocurra en el RAS original.
Estos datos también sugieren que cuando el agua del sistema de depuración se introduce en el RAS, debe agregarse antes de un proceso de eliminación de sólidos, como un filtro de tambor de micropantalla.
Con esta estrategia, los sólidos restantes se eliminarían rápidamente, lo que reduciría el potencial de descomposición de partículas, nitrificación inhibida y otros impactos negativos que los sólidos tienen en el rendimiento del sistema y la salud de los peces.
Además, debido a que la mayor parte del TP medido en el agua del sistema de depuración probablemente estaba contenido en sólidos suspendidos residuales, gran parte de ese fósforo también sería eliminado por el filtro de tambor.
Además, la tendencia a la producción continua de TAN valida la ubicación recomendada para introducir agua de depuración en RAS, porque la biofiltración normalmente sigue a los procesos de eliminación de sólidos en la secuencia de tratamiento del agua.
También se obtuvieron importantes lecciones relacionadas con la gestión del O2 y el control del dióxido de carbono (CO2) al depurar el salmón del Atlántico a una densidad relativamente alta.
Por ejemplo, durante el proceso de poblamiento, el salmón del Atlántico consumió mayores cantidades de O2 debido al leve estrés por manipulación y al aumento de la tasa de ventilación branquial. Durante los siguientes seis días, el consumo de oxígeno disminuyó gradualmente a medida que el salmón se aclimataba al entorno del sistema de depuración.
Los gerentes de producción de peces podrían prepararse para estos requisitos dinámicos de oxígeno sobresaturando el agua del sistema de depuración con O2 antes de sembrar peces y haciendo ajustes frecuentes del flujo de gas en el oxigenador.
Los puntos de ajuste para los sistemas de O2 de respaldo también podrían ajustarse para difundir periódicamente oxígeno adicional para mantener niveles seguros de O2 en el tanque de depuración a densidades tan altas.
Además de estos puntos prácticos, los datos de producción de desechos informados también son útiles para los cálculos de balance de masa que se utilizan para determinar las tasas de flujo requeridas en los dispositivos de tratamiento de agua, como biofiltros y unidades de oxigenación; por lo tanto, los datos publicados brindan información relevante para los ingenieros de RAS que diseñan instalaciones de salmón del Atlántico en tierra.
Implicaciones para el alta de las instalaciones
Los resultados de la calidad del agua y la producción de desechos de este estudio también son relevantes para las instalaciones RAS de salmón que planean descargar agua del sistema de depuración, particularmente en localidades con requisitos de eliminación de la contaminación relativamente estrictos.
Aunque la producción de desechos fue generalmente baja en el sistema de depuración, los peces aún liberaron sólidos y nutrientes. Estas concentraciones de desechos contribuirían, en parte, a los niveles acumulativos de efluentes en una instalación RAS.
Durante el período de depuración de siete días, la descarga acumulada de desechos del sistema de depuración osciló de la siguiente manera: 0,14–0,55 kg TSS/día, 0,004–0,029 kg TP/día y 0,060–0,109 kg TAN/día.
Es importante tener en cuenta que estas métricas deben considerarse con especificidad para las condiciones del estudio, incluida la tasa de lavado del sistema, la densidad de biomasa y las concentraciones de fondo del agua de reposición.
Sabor desagradable
Aunque este estudio se centró en la calidad del agua y la producción de residuos en los sistemas de depuración, también se evaluaron los niveles de sabor desagradable en el agua y la carne de pescado.
Los niveles promedio de geosmina y MIB fueron < 4 ng/L en el RAS original durante el período de ocho meses que precedió a este estudio, y las concentraciones de filete de salmón fueron < 100 ng/kg cuando se extrajo el pescado para purgarlo.
Por lo tanto, estos salmones pueden haber tenido «sabor» antes de que comenzara el proceso de depuración. Los científicos y colaboradores de FI están evaluando activamente las condiciones acumulativas que limitaron la producción de mal sabor, incluida la calidad del agua RAS y el microbioma del sistema.
Referencias:
Davidson, J., Schrader, K., Ruan, E., Swift, B., Aalhus, J., Juarez, M., Wolters, W., Burr, G., Good, C. y Summerfelt, ST 2014 Evaluación de los procedimientos de depuración para mitigar los compuestos de mal sabor geosmina y 2-metilisoborneol del salmón del Atlántico Salmo salar criado a tamaño de mercado en sistemas acuícolas de recirculación. Ingeniería Acuícola 61, 27–34. https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2014.05.006
Davidson, J., Grimm, C., Summerfelt, S., Fischer, G. y Good, C. 2020. La tasa de lavado del sistema de depuración afecta la eliminación de geosmina del salmón Salmo salar del Atlántico de tamaño comercial. Ingeniería Acuícola 90, 102104. https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2020.102104
Davidson, J., Redman, N., Crouse, C. y Vinci, B. 2022. Calidad del agua, producción de desechos y caracterización de sabores desagradables en un sistema de depuración con salmón del Atlántico Salmo salar de tamaño comercial. Revista de la Sociedad Mundial de Acuicultura, vista inicial. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/jwas.12920
Einen, O., Waagan, B. y Thomassen, MS 1998. Inanición antes del sacrificio en salmón del Atlántico (Salmo salar) I. Efectos sobre la pérdida de peso, la forma del cuerpo, el rendimiento del sacrificio y del filete, la composición próxima y de ácidos grasos. Acuicultura 166, 85–104. https://doi.org/10.1016/S0044-8486(98)00279-8
La depuración es un proceso que elimina el mal sabor a tierra y humedad de los salmónidos producidos por RAS y otras especies de peces antes de que se capturen y envíen al mercado.
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Este procedimiento relativamente simple, comienza con la transferencia de peces de tamaño comercial de los tanques de engorde RAS a sistemas de reutilización parcial o de flujo continuo.
El agua de primer uso que carece de los compuestos comunes de mal sabor geosmin y 2-methyisoborneol (MIB) se intercambia rápidamente mientras se retiene el alimento. La depuración del pescado elimina posteriormente el mal sabor a través del gradiente de concentración con el agua que pasa.
Aunque la depuración es efectiva cuando se aplican procedimientos específicos, el proceso tiene desventajas, incluido el requisito de un uso significativo de agua (Davidson et al., 2020). Sin embargo, varias instalaciones de RAS se han adaptado a este desafío reutilizando los efluentes del sistema de depuración como agua de suministro para los sistemas de recirculación.
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La premisa de esta aplicación supone que los peces en ayunas excretan una cantidad mínima de productos de desecho durante el proceso de purga, lo que da como resultado un efluente de alta calidad que se puede reutilizar.
Sin embargo, hasta hace poco tiempo, la calidad del agua del sistema de depuración no se había caracterizado y las implicaciones de su reutilización o descarga no se entendían completamente.
Por lo tanto, los investigadores del Freshwater Institute (FI) evaluaron a fondo la química del agua y las métricas de producción de desechos en un sistema de depuración completamente abastecido con salmón del Atlántico de tamaño comercial.
Diseño y metodología del estudio
Se cultivó salmón del Atlántico al tamaño del mercado en seis RAS de agua dulce idénticos. Una vez que los peces estuvieron listos para la cosecha, se iniciaron los procedimientos de depuración mediante la limpieza previa y la desinfección de un sistema de reutilización parcial designado con un tanque de cultivo de drenaje doble de 18 m3 (Fig. 1).
Luego se estableció la adición continua de agua de manantial, lo que resultó en el reemplazo completo del volumen del sistema 7-8 veces por día, y se interrumpió la alimentación en los seis RAS un día antes de reubicar a los peces
Al día siguiente, se retiraron del RAS 311 salmones que pesaban entre 5 y 6 kg y se sembraron en el tanque de depuración a una densidad comercialmente relevante de 100 kg/m3.
El salmón se purgó durante un período de siete días siguiendo procedimientos probados desarrollados por investigadores de FI.
Para caracterizar la calidad del agua del sistema de depuración, se recolectaron muestras cada seis horas a través de una muestra manual o mediante el uso de un muestreador automático programado.
Las pruebas posteriores se llevaron a cabo en el Laboratorio de Química Ambiental y del Agua de FI para los sólidos suspendidos totales (TSS), el fósforo total (TP) y el nitrógeno amoniacal total (TAN), entre otros parámetros.
Además, el oxígeno disuelto (O2) y la temperatura se monitorearon continuamente a través de un sistema Hach SC100. El flujo de gas a un oxigenador de cabeza baja se ajustó periódicamente para mantener una saturación de O2 >100 % en el tanque de depuración.
Tendencias importantes en la calidad del agua
Inmediatamente después de la siembra, las concentraciones de TSS, TP y TAN aumentaron, lo que indica que el salmón continuó excretando desechos residuales a pesar de las 24 horas previas de privación de alimento.
Durante los siguientes seis días, los niveles de TSS (Fig. 2) y TP disminuyeron gradualmente, acercándose a concentraciones similares al agua de reposición. Por el contrario, los niveles de TAN se estancaron, lo que sugiere que el salmón comenzó a catabolizar el tejido somático en ausencia de nutrición dietética (Fig. 3).
El cambio en las concentraciones entre el agua del tanque de depuración y el agua de reposición varió de la siguiente manera durante el período de siete días: 0,4–3,5 mg/L TSS, 0,015–0,200 mg/L TP y 0,42–1,02 mg/L TAN.
Implicaciones para la reutilización del agua
Los resultados de este estudio proporcionaron una gran cantidad de conocimientos prácticos para la reutilización del agua del sistema de depuración en RAS.
Primero, el aumento en las concentraciones de desechos medido inmediatamente después de la siembra confirmó que un día de retiro preliminar del alimento no es suficiente para limpiar el tracto gastrointestinal del salmón del Atlántico de tamaño comercial (Einen et al., 1998) antes de la depuración.
Por lo tanto, los productores de salmón en tierra podrían adoptar un período de retención de alimentación de dos o tres días antes de mover los peces a los sistemas de purga, lo que permitiría que la mayor parte de la excreción de desechos ocurra en el RAS original.
Estos datos también sugieren que cuando el agua del sistema de depuración se introduce en el RAS, debe agregarse antes de un proceso de eliminación de sólidos, como un filtro de tambor de micropantalla.
Con esta estrategia, los sólidos restantes se eliminarían rápidamente, lo que reduciría el potencial de descomposición de partículas, nitrificación inhibida y otros impactos negativos que los sólidos tienen en el rendimiento del sistema y la salud de los peces.
Además, debido a que la mayor parte del TP medido en el agua del sistema de depuración probablemente estaba contenido en sólidos suspendidos residuales, gran parte de ese fósforo también sería eliminado por el filtro de tambor.
Además, la tendencia a la producción continua de TAN valida la ubicación recomendada para introducir agua de depuración en RAS, porque la biofiltración normalmente sigue a los procesos de eliminación de sólidos en la secuencia de tratamiento del agua.
También se obtuvieron importantes lecciones relacionadas con la gestión del O2 y el control del dióxido de carbono (CO2) al depurar el salmón del Atlántico a una densidad relativamente alta.
Por ejemplo, durante el proceso de poblamiento, el salmón del Atlántico consumió mayores cantidades de O2 debido al leve estrés por manipulación y al aumento de la tasa de ventilación branquial. Durante los siguientes seis días, el consumo de oxígeno disminuyó gradualmente a medida que el salmón se aclimataba al entorno del sistema de depuración.
Los gerentes de producción de peces podrían prepararse para estos requisitos dinámicos de oxígeno sobresaturando el agua del sistema de depuración con O2 antes de sembrar peces y haciendo ajustes frecuentes del flujo de gas en el oxigenador.
Los puntos de ajuste para los sistemas de O2 de respaldo también podrían ajustarse para difundir periódicamente oxígeno adicional para mantener niveles seguros de O2 en el tanque de depuración a densidades tan altas.
Además de estos puntos prácticos, los datos de producción de desechos informados también son útiles para los cálculos de balance de masa que se utilizan para determinar las tasas de flujo requeridas en los dispositivos de tratamiento de agua, como biofiltros y unidades de oxigenación; por lo tanto, los datos publicados brindan información relevante para los ingenieros de RAS que diseñan instalaciones de salmón del Atlántico en tierra.
Implicaciones para el alta de las instalaciones
Los resultados de la calidad del agua y la producción de desechos de este estudio también son relevantes para las instalaciones RAS de salmón que planean descargar agua del sistema de depuración, particularmente en localidades con requisitos de eliminación de la contaminación relativamente estrictos.
Aunque la producción de desechos fue generalmente baja en el sistema de depuración, los peces aún liberaron sólidos y nutrientes. Estas concentraciones de desechos contribuirían, en parte, a los niveles acumulativos de efluentes en una instalación RAS.
Durante el período de depuración de siete días, la descarga acumulada de desechos del sistema de depuración osciló de la siguiente manera: 0,14–0,55 kg TSS/día, 0,004–0,029 kg TP/día y 0,060–0,109 kg TAN/día.
Es importante tener en cuenta que estas métricas deben considerarse con especificidad para las condiciones del estudio, incluida la tasa de lavado del sistema, la densidad de biomasa y las concentraciones de fondo del agua de reposición.
Sabor desagradable
Aunque este estudio se centró en la calidad del agua y la producción de residuos en los sistemas de depuración, también se evaluaron los niveles de sabor desagradable en el agua y la carne de pescado.
Los niveles promedio de geosmina y MIB fueron < 4 ng/L en el RAS original durante el período de ocho meses que precedió a este estudio, y las concentraciones de filete de salmón fueron < 100 ng/kg cuando se extrajo el pescado para purgarlo.
Por lo tanto, estos salmones pueden haber tenido «sabor» antes de que comenzara el proceso de depuración. Los científicos y colaboradores de FI están evaluando activamente las condiciones acumulativas que limitaron la producción de mal sabor, incluida la calidad del agua RAS y el microbioma del sistema.
Referencias:
Davidson, J., Schrader, K., Ruan, E., Swift, B., Aalhus, J., Juarez, M., Wolters, W., Burr, G., Good, C. y Summerfelt, ST 2014 Evaluación de los procedimientos de depuración para mitigar los compuestos de mal sabor geosmina y 2-metilisoborneol del salmón del Atlántico Salmo salar criado a tamaño de mercado en sistemas acuícolas de recirculación. Ingeniería Acuícola 61, 27–34. https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2014.05.006
Davidson, J., Grimm, C., Summerfelt, S., Fischer, G. y Good, C. 2020. La tasa de lavado del sistema de depuración afecta la eliminación de geosmina del salmón Salmo salar del Atlántico de tamaño comercial. Ingeniería Acuícola 90, 102104. https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2020.102104
Davidson, J., Redman, N., Crouse, C. y Vinci, B. 2022. Calidad del agua, producción de desechos y caracterización de sabores desagradables en un sistema de depuración con salmón del Atlántico Salmo salar de tamaño comercial. Revista de la Sociedad Mundial de Acuicultura, vista inicial. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/jwas.12920
Einen, O., Waagan, B. y Thomassen, MS 1998. Inanición antes del sacrificio en salmón del Atlántico (Salmo salar) I. Efectos sobre la pérdida de peso, la forma del cuerpo, el rendimiento del sacrificio y del filete, la composición próxima y de ácidos grasos. Acuicultura 166, 85–104. https://doi.org/10.1016/S0044-8486(98)00279-8
