Las partículas sólidas en suspensión afectan negativamente a todos los aspectos de los sistemas de acuicultura de recirculación industrializados-en tierra. Por lo tanto, la eliminación de partículas sólidas en suspensión es el objetivo principal del tratamiento de agua de recirculación de acuicultura. En los sistemas de recirculación de acuicultura, la mayoría de las partículas en masa tienen menos de 100 micrómetros. Debido a la turbulencia del agua, la biodegradación y la agitación mecánica, las partículas suspendidas que no se eliminan rápidamente pueden descomponerse en partículas suspendidas más finas, generalmente menores de 30 micrómetros. En estas condiciones, el tratamiento de sedimentación y la filtración mecánica se vuelven ineficaces.
El fraccionamiento de espuma es una técnica utilizada para eliminar partículas finas en suspensión. Implica introducir aire en el cuerpo de agua, permitiendo que los tensioactivos del agua se adsorban en las microburbujas. Estas burbujas, que transportan el material adsorbido, suben a la superficie por flotación para formar espuma, eliminando así las sustancias disueltas y suspendidas del agua. Actualmente, el fraccionamiento de espuma se reconoce como uno de los procesos principales para eliminar eficazmente partículas finas en sistemas de recirculación de acuicultura y es un componente crucial de estos sistemas.
I. Principio del Skimmer de Proteínas
1. Principio de fraccionamiento de la espuma
El skimmer de proteínas funciona principalmente según el principio de fraccionamiento de la espuma. En los sistemas de acuicultura de recirculación, las excreciones de organismos cultivados, piensos no consumidos, etc., contienen grandes cantidades de materia orgánica. Las proteínas y otros tensioactivos dentro de esta materia orgánica poseen una naturaleza anfifílica (tanto hidrofílica como lipófila). Cuando se introduce una gran cantidad de microburbujas en el agua, estas sustancias tensioactivas se adsorben en las superficies de las burbujas. A medida que las burbujas suben, las burbujas con proteínas adsorbidas y otras sustancias forman una capa de espuma en la superficie del agua. La capa de espuma, que tiene una densidad más baja, se separa fácilmente de la masa de agua, eliminando así proteínas y otras materias orgánicas del agua.
2. Proceso fisicoquímico
Desde una perspectiva microscópica, existe tensión superficial entre las burbujas y el agua. A medida que las burbujas ascienden a través del agua, las moléculas orgánicas del agua se agregan hacia la superficie de la burbuja bajo la influencia de la tensión superficial. Se trata de un proceso de adsorción física, acompañado de algunos cambios químicos, como interacciones entre moléculas orgánicas y reacciones químicas con la superficie de la burbuja. Por ejemplo, algunas moléculas de proteínas pueden sufrir desnaturalización, lo que hace que se absorban más fácilmente en las burbujas.
II. Papel de los skimmers de proteínas en la acuicultura con recirculación
(I) Purificación del agua
1. Eliminación de Materia Orgánica
Los skimmers de proteínas eliminan eficazmente la materia orgánica del agua, incluidas proteínas, grasas, carbohidratos, etc. Si estas sustancias orgánicas se acumulan en el agua, serán descompuestas por microorganismos, consumiendo grandes cantidades de oxígeno disuelto y produciendo sustancias nocivas como el nitrógeno amoniacal y el nitrito. La eliminación de estas sustancias orgánicas a través del skimmer de proteínas reduce la carga de la filtración biológica posterior y reduce la producción de sustancias nocivas en el agua. Por ejemplo, sin un espumador de proteínas, la demanda química de oxígeno (DQO) en el agua puede aumentar rápidamente por encima de 100 mg/L, mientras que con un espumador de proteínas, la DQO se puede controlar alrededor de 30 - 50 mg/L.
2. Reducción de la producción de nitrógeno amoniacal
Al eliminar la materia orgánica que contiene nitrógeno-como las proteínas, los skimmers de proteínas reducen las posibles fuentes de nitrógeno amoniacal en el agua. Esto es crucial para mantener bajas concentraciones de nitrógeno amoniacal en sistemas de acuicultura de recirculación, ya que el nitrógeno amoniacal es altamente tóxico para los organismos cultivados.
(II) Mejora de la claridad del agua
Además de eliminar la materia orgánica, los skimmers de proteínas también eliminan algunas partículas suspendidas de menos de 30 micrómetros, mejorando así la claridad del agua, lo que beneficia el crecimiento de los organismos cultivados.
(III) Reducción de la transmisión de enfermedades
Eliminación de vectores patógenos: la materia orgánica y las partículas suspendidas en el agua a menudo sirven como portadores de patógenos, como bacterias, virus y parásitos. Al eliminar estos portadores, el skimmer de proteínas reduce la oportunidad de transmisión de patógenos dentro del agua, lo que reduce el riesgo de infección de enfermedades en organismos cultivados.