Biofiltrul sistemelor acvacole recirculante

Filtrele biologice (biofiltrele) sunt obiecte tehnologice ale staţiilor de epurare în care impurităţile organice dinapele uzate sunt eliminate de către o cultură de microorganisme aerobe care se găseşte sub formă de peliculă biologică fixată pe suprafaţa unui material granular de umplutură inert din punct de vedere biologic.

Pe scurt, procesul de epurare biologică într-un biofiltru are loc astfel: apa uzată cu conţinut de impurităţiorganice este introdusă pe la partea superioară a biofiltrului, străbate materialul granular la suprafaţa căruia se dezvoltă pelicula biologică şi părăseşte instalaţia pe la partea inferioară. Ca urmare a activităţii microorganismelor, pelicula biologică se îngroaşe şi la anumite intervale de timp se desprinde de pe umplutura (fenomen de năpârlire) şi este antrenată de către efluent. Bucăţile desprinse de peliculă biologică se îndepărtează din efluent în cadrul unui decantor secundar cu care filtrul biologic lucreză în agregat. De menţionat că rolul principal în procesul de epurare îl au bacteriile aerobe, dar pe mai lângă acestea, în filtrele biologice mai trăiesc şi număr mare de alte microorganisme şi organismecum a r f i : p ro tozoa re , v i e rmi , c ru s t acee , l a rve de i n sec t e , e t c .

Î n gene ra l o s i ngu ră pa r cu rge re a ma t e r i a l u lu i de umplutură nu este suficientă pentru obţinerea unei eficienţe corespunzătoare de epurare a efluentului şi din aceastăcauză în cele mai multe cazuri efluentul se recirculă după decantare.

Filtrele biologice (filtrele nitrificatoare sau biofiltrele), considerate a fi inima sistemelor recirculante, au un rol vital in asigurarea functionalitatii si performantei acestora.. Cerinta de management esentiala ce trebuia luata in considerare la proiectarea unuifiltru biologic consta in asigurarea unei dinamici corespunzatoare de indepartare aamoniacului produs de biomasa de cultura astfel incat concentratia NH3

sa fie mentinutain limitele optime impuse de specia de cultura..Zakes a experimentat cresterea speciei Sander lucioperca in conditiile recircularii apei si in

care cantitatea de azot total amoniacal nu trebuie sa depaseasca 0,35 mg TAN/l.. Azotul care prezinta importanta in cadrul sistemelor recirculante este cel carepatrunde prin

intermediul hranei si se gaseste sub forma de azot total amoniacal, nitritisi nitrati. Azotul total amoniacal (TAN) este constituit din amoniacul neionizat (NH3) si ionii de amoniu (NH4

+), fiind un produs al metabolismului proteic. Amoniacul se excretala nivelul branhiilor, dar provine si din descompunerea bacteriana a solidelor rezidualeorganice. Forma neionizata este extrem de toxica pentru pesti. La un pH de 7,majoritatea amoniacului se gaseste in forma ionizata , iar la un pH de peste 8,5, pana la30% din acesta este reprezentat de NH3.

Cercetatorii americani sunt de parere ca pestii excreta aproximtiv 14 g de ammoniac pentru fiecare 0,4536 kg hrana consumata (cu 35% proteina).

Nitriţii şi nitraţii sunt substanţe azotate solubile în apă însă spre deosebire de nitraţi, nitriţii au un caracter toxic pentru peşti. Odată pătrunşi în sânge aceştia reacţionează cu hemoglobina

formând methemoglobina . Methemoglobina este incapabilă să transporte oxigenul vital din mediul acvatic spre celulele organismului, lucru ce provoacă o serie de reacţii de răspuns din partea acestora: stare de apatie, pierderea capacităţii de orientare, o respiraţie accelerată şi chiar moarte în cazul unor intoxicaţii.

Prezenţa methemoglobinei în sânge îi conferă acestuia o culoare brun-ciocolatie, de unde vine şi denumirea de boala sângelui brun .

Astfel, apa trebuie evacuată continuu din bazinele de creştere a peştilor (de 2 ori/oră) şi supusă proceselor de filtrare, biofiltrare, sterilizare, oxigenare, aerare, încălzire sau răcire. În decurs de 24 ore, se elimină din sistem un volum de apă de maximum 10 la sută din volumul total al acestuia.

În sistemul acvacol recirculant realizat, apa evacuată din bazinele de creştere a peştilor este supusă unui proces de filtrare mecanică într-un filtru radial cu sită rotativă (filtru tobă sau „drum filter”) cu o capacitate de filtrare de 350 m3/h. Ochiurile sitei de filtrare au dimensiunea de 0,07 mm. Prin rotirea continuă a tamburului, particulele solide se filtrează prin partea din sită imersată în apă, în timp ce partea superioară a tamburului, neimersată, trece prin faţa unui sistem de spălare cu jet de apă, orientat în contracurent.  Procesul de spălare se derulează automat. Pe toată durata funcţionării sunt evacuate din filtrele cu site rotative cantităţi însemnate de apă cu un conţinut foarte ridicat de substanţe solide în suspensie. La ieşirea din filtrul mecanic, apa limpede (din care s-au îndepărtat particulele solide în suspensie mari) ajunge în biofiltru.

Filtrul nitrificator (biofiltrul sau filtrul biologic) reţine amoniacul şi îl converteşte în nitriţi şi apoi în nitraţi, produşi mai puţin toxici pentru peşti. Biofiltrul realizat are ca substrat biobilele pe care se dezvoltă bacteriile nitrificatoare din genurile Nitrosomonas şi Nitrobacter. 

Etapele procesului principal de filtrare sunt prezentate în figura de mai jos si sunt urmatoarele: colectarea si transportul prin reteaua de conducte a gazelor brute din zona de procesare sau productie spre o zona de prettratere a gazului, ridicare presiunii intr-un ventilator, pentru a compensa pierderile prin elementele ulterioare ale procesului, pretratarea gazului rezidual pentru îndepartarea particulelor, ajustarea temperaturii si a umiditatii pâna la saturatie.

Schema unui sistem deschis de biofiltrare cu un singur strat. Filtrarea particulelor si/sau ajustarea temperaturii sunt combinate adesea cu echipamentul de ajustare a continutului de umiditate a gazului.

Microorganismele.

Microorganismele naturale, folosite în mod normal în biofiltre, sunt aceleasi bacterii si fungicide care sunt folosite în mod curent în epurarea apei reziduale cu namol activat. Microbii obtinuti prin inginerie genetica au fost creati pentru a digera chimicalele create artificial, cum ar fi organicii aromatici, xilenul si stirenul. În cadrul numeroaselor cercetari aflate în progres, se încearca largirea numarului de chimicale care pot fi biodegradate. Acest lucru va contribui la scaderea costului si a dimensiuniipaturilor de filtrare, folosite curent, prin reducerea timpului de digestienecesar.

Cele mai folosite microorganisme sunt:Bacteriile: Actionomyces globisporus si Micrococcus albus.

In concluzie biofiltrele sunt sisteme biologice de epurare a apei, foarte eficiente si odata instalate, deloc costisitoare. Datorita speciilor de bacterii folosite la aceste biofiltre pestii din sistemele acvacole de crestere superintensiva, sunt in siguranta din punct de vedere biologic si sunt o hrana sigura si sanatoasa pentru consumatori.

BIBLIOGRAFIE

1. ***http://www.scribd.com/doc/120348100/Biofiltre2. *** Creşterea superintensivă a sturionilor, de la proiecte de cercetare, la afaceri

profitabile - http://www.revista-ferma.ro/autori-marian-bura/ferma-de-sturioni.html

3. ***Adrian Jechei - Efectul muzicii asupra creşterii şi dezvoltării în cazul speciei oreochromis niloticus - http://www.editura.bioflux.com.ro/docs/jechei.pdf

4. *** Biofiltre - http://ro.scribd.com/doc/94224359/Biofiltre