La importancia de la velocidad del agua sobre la tasa de remoción de TAN

La tecnología de recirculación de agua permite el cultivo de peces a altas densidades, en condiciones controladas, con un consumo de agua reducido. La conversión del amonio excretado es crucial para una calidad óptima del agua en los RAS y tiene lugar en los biofiltros nitrificantes. Existen varios factores que afectan el rendimiento de la nitrificación, en particular, la concentración de los compuestos directamente implicados: nitrógeno amónico total (TAN), bicarbonato y oxígeno. El proceso de nitrificación tiene lugar en la biopelícula, lo que requiere el transporte masivo de estas tres sustancias desde la fase de masa de agua a través de la capa límite de difusión hacia la biopelícula. Este proceso se ve muy afectado por el flujo de agua y la turbulencia. A pesar de la importancia del sistema hidráulico en el rendimiento del biofiltro, se han realizado relativamente pocos estudios. Recientemente, un artículo publicado en Aquacultural Engineering evalúa el efecto de la velocidad del agua sobre la eliminación de TAN y nitrito en condiciones limitantes de TAN en RAS a escala piloto. El estudio se realizó en RAS triplicados a escala piloto de 800 L en el DTU Aqua (Hirtshals), utilizando biofiltros de lecho fijo con portadores colonizados, conectados a un RAS de agua dulce a escala piloto con trucha arcoíris. La eliminación de TAN y N-NO2 se evaluó mediante picos de cloruro de amonio (NH4Cl) y se ensayó a cuatro velocidades de agua diferentes en los biofiltros (1,4, 5,4, 10,8 y 16,2 m/h) en condiciones idénticas. La tasa de eliminación de TAN superficial en el biofiltro (STr), medida como gNm−2 d-1, se calculó como STr = (([TAN] in – [TAN] out) ∗ Q)/Am), donde [TAN] es la concentración de nitrógeno amónico total (gNm −3) de la entrada y salida del biofiltro; Q es el caudal (m3 d-1) y Am es la superficie nominal de los biomedia o elementos portadores (m2). En tanto, la tasa de eliminación de NO2–-N superficial total (SNr) teniendo en cuenta la contribución de TAN oxidado de facto se calculó como: SNr = ([NO2–-N] in + ([TAN] in – [TAN] out) – [NO2–-N] out) ∗ Q/Am. Según los resultados del estudio, las velocidades del agua por debajo de 10,8 m/h redujeron significativamente las tasas de eliminación de TAN y nitrito. “Las tasas de eliminación de TAN específicas de la superficie se correlacionaron con las concentraciones de TAN a las velocidades del agua de 10,8 y 16,2 m/h, y la constante de tasa de eliminación de la superficie de primer orden se estimó en 0,45 m/h. Sin embargo, no se encontraron correlaciones entre la eliminación de TAN y las concentraciones de TAN a las velocidades más bajas”, reveló el estudio. Además, se encontraron niveles de nitrito hasta cinco veces más elevados en el RAS cuando los biofiltros se operaron a 1,4 m/h, en comparación con los ensayos a otras velocidades del agua, lo que demuestra el efecto significativo de la velocidad del agua en ambos procesos de nitrificación”, reveló el Dr. Mnyoro,  de la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU) y autor principal del estudio. De hecho, el estudio indica que las concentraciones de nitrito en los RAS a escala piloto aumentaron de aprox. 0,8 hasta 4,0 g NO2 -N/m3 a medida que la velocidad del agua se redujo de 5,4 m/h a 1,4 m/h. Estos niveles elevados de nitrito y la variación asociada entre RAS cesaron de nuevo cuando las velocidades del agua aumentaron a 10,8 y 16,2 m/h. “La importancia de la hidráulica del biofiltro documentada en este RAS a escala piloto probablemente tenga implicaciones para el diseño y la operación en RAS a mayor escala”, concluyeron los investigadores. Aquí puede acceder al abstract del artículo