Tratamiento de aguas residuales

El cultivo de peces en un sistema de recirculación donde el agua se reutiliza constantemente no hace desaparecer los residuos de la producción de pescado. La suciedad o las excreciones de los peces todavía tienen que terminar en algún lugar.

_Figura 6.1 Extracción de nitrógeno (N) y fósforo (P) de peces de piscifactoría. Tenga en cuenta la cantidad de N excretado como materia disuelta. Fuente: Biomar y Organismo de Protección del Medio Ambiente, Dinamarca. _

Los procesos biológicos dentro del RAS reducirán en menor escala la cantidad de compuestos orgánicos, debido a la simple degradación biológica o mineralización dentro del sistema. Sin embargo, una carga significativa de lodos orgánicos procedentes de la RAS seguirá siendo necesaria.

_Figura 6.2 Esbozo de flujos hacia y desde un sistema acuícola de recirculación. _

La mayoría de las RAS tendrán un desbordamiento de agua de proceso para equilibrar el agua que entra y sale del sistema. Esta agua es la misma que los peces nadan, y como tal no es un contaminante a menos que la cantidad de agua descargada del desbordamiento sea excesiva y la descarga anual a través de este punto se intensifique. Cuanto más intensiva sea la tasa de recirculación, menos agua se descargará a través del desbordamiento.

Las aguas residuales que salen del proceso de recirculación provienen típicamente del filtro mecánico, donde las heces y otras materias orgánicas se separan en la salida de lodos del filtro. Los biofiltros de limpieza y lavado también aumentan el volumen total de aguas residuales del ciclo de recirculación.

El tratamiento de las aguas residuales que salen del RAS puede realizarse de diferentes maneras. Muy a menudo se instala un tanque tampón antes del sistema de tratamiento de lodos donde el lodo se separa del agua de descarga. Los lodos irán a una instalación de acumulación para la sedimentación o posterior deshidratación mecánica, antes de que se propague en la tierra, normalmente como fertilizante y mejora del suelo en granjas agrícolas, o se pueden utilizar en la producción de biogás para generar calor o electricidad. La deshidratación mecánica también facilita el manejo del lodo y minimiza el volumen, por lo que la eliminación o las posibles tarifas se vuelven más baratas.

_Figura 6.3 Las vías de lodo y agua dentro y fuera de un recirculati en el sistema. Cuanto mayor sea la tasa de recirculati en, menor es la cantidad de agua que sale del sistema (línea dott ed), y menor es la cantidad de aguas residuales a tratar. Fuente: Hydrotech _

_Figura 6.4 Filtro de banda Hydrotech utilizado como tratamiento secundario del agua para la deshidratación del lodo. _

_Figura 6.5 Laguna vegetal colocada después de una granja de truchas de recirculación en Dinamarca - antes y después del crecimiento excesivo. Fuente: Per Bovbjerg, DTU Aqua. _

Las aguas residuales limpias del tratamiento de lodos suelen tener una alta concentración de nitrógeno, mientras que el fósforo puede eliminarse casi por completo durante el proceso de tratamiento de lodos. Esta agua de descarga se llama agua de rechazo, y con mayor frecuencia se descarga a los alrededores, río, mar, etc. junto con el agua de desbordamiento de la RAS. El contenido de nutrientes en el agua de rechazo y en el agua de desbordamiento puede eliminarse dirigiéndola a una laguna vegetal, zona radicular o sistema de filtración, donde los compuestos fósforo y nitrogenados restantes pueden reducirse aún más.

_Figura 6.6 El proyecto EcoFutura exploró la posibilidad de cultivar tomates con el cultivo de tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus). Fuente: Priva (Países Bajos) _

Como alternativa, el agua de rechazo se puede utilizar como fertilizante en sistemas acuapónicos. Los acuapónicos son sistemas donde los residuos de los peces se utilizan para cultivar vegetales, plantas o hierbas, típicamente dentro de invernaderos. Para sistemas de piscicultura más grandes se recomienda que el lodo se utilice para tierras agrícolas y biogás, mientras que el agua de rechazo se utiliza para la acuapónica, ya que es más fácil de manejar y ajustar con respecto a los cultivos en invernaderos.

El contenido de nitrógeno en el agua de descarga también se puede eliminar mediante desnitrificación. Como se describe en el capítulo 2, el metanol se utiliza más comúnmente como fuente de carbono para este proceso anaeróbico, que transforma el nitrato en nitrógeno libre a la atmósfera, eliminando así el nitrato del agua de rechazo. La desnitrificación también se puede utilizar dentro del sistema de recirculación para reducir la cantidad de nitrato en el agua de proceso RAS con el fin de reducir la concentración de nitrato, minimizando así la necesidad de agua nueva en el sistema. El uso de la desnitrificación fuera del sistema de recirculación se lleva a cabo con el fin de reducir la descarga de nitrógeno en el medio ambiente. Como alternativa al uso de metanol, el agua de rechazo procedente del sistema de tratamiento de lodos puede utilizarse como fuente de carbono. El uso del agua de rechazo como fuente de carbono requiere un manejo estricto de la cámara de desnitrificación, y el lavado de espalda y la limpieza de la cámara puede ser más difícil. En cualquier caso, un sistema eficiente de desnitrificación puede reducir significativamente el contenido de nitrógeno en el agua efluente.

Cabe señalar que los peces excretan residuos de una manera diferente a otros animales, como cerdos o vacas. El nitrógeno se excreta principalmente como orina a través de las branquias, mientras que una parte más pequeña se excreta con las heces del ano. El fósforo se excreta únicamente con las heces. Por lo tanto, la fracción principal del nitrógeno se disuelve completamente en el agua y no puede eliminarse en el filtro mecánico. La eliminación de las heces en el filtro mecánico atrapará una parte más pequeña del nitrógeno fijado en las heces, y en mayor medida la cantidad de fósforo. El nitrógeno disuelto restante en el agua se convertirá en el biofiltro principalmente en nitrato. De esta forma, el nitrógeno es fácilmente absorbido por las plantas y puede ser utilizado como fertilizante en la agricultura o simplemente ser eliminado en lagunas vegetales o sistemas de zonas radiculares.

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_Figura 6.7 Eliminación de nitrógeno (N), fósforo (P) y sólidos en suspensión (SS) del filtro mecánico. Fuente: Estación de investigación pesquera de Baden-Württemberg, Alemania. _

Las heces de los acuarios deben fluir inmediatamente al filtro mecánico sin ser aplastadas en el camino. Cuanto más intactas y sólidas sean las heces, mayor es el nivel de sólidos eliminados y otros compuestos. La figura 6.7 muestra la eliminación estimada de nitrógeno, fósforo y sólidos en suspensión (materia orgánica) en un filtro mecánico de 50 micras.

Cuanto mayor sea la tasa de recirculación, menos agua nueva se utilizará y menos agua de descarga tendrá que tratarse. En algunos casos, ningún agua volverá al entorno circundante. Sin embargo, este tipo de piscicultura de «descarga cero» es costoso de construir y los costos de funcionamiento para el tratamiento de residuos son significativos. Además, el funcionamiento diario del tratamiento de residuos requerirá una atención significativa para que funcione eficientemente. Para el cultivo de peces de descarga cero también se debe tener en cuenta que siempre se necesita una cierta cantidad de intercambio de agua para evitar la acumulación de metales y compuestos de fósforo en el sistema. La conclusión es que las autoridades y el piscicultor deben acordar un permiso de descarga que permita proteger el medio ambiente al tiempo que tenga un negocio de piscicultura viable y económico.

_Figura 6.8 Comparación de la descarga de nitrógeno a diferentes intensidades de recirculación. Los cálculos se basan en un ejemplo teórico de un sistema de 500 toneladas/año con un volumen total de agua de 4 000 m^3 ^, donde 3 000 m^3 ^ es volumen de acuario. No es el grado de recirculación en sí mismo lo que reduce la descarga de nitrógeno, sino la aplicación de la tecnología de tratamiento de aguas residuales. Sin embargo, una tasa más intensiva de recirculación facilita cada vez más el tratamiento de las aguas residuales, ya que se reduce en volumen. _

Combinar el cultivo intensivo de peces, ya sea de recirculación o tradicional, con sistemas acuícolas extensos, como por ejemplo el cultivo tradicional de carpas, puede ser una manera fácil de manejar los residuos biológicos. Los nutrientes del sistema intensivo se utilizan como fertilizante en los extensos estanques cuando el exceso de agua de la granja intensiva fluye hacia el área del estanque de carpas. El agua de la extensa zona del estanque se puede reutilizar como agua de proceso en la granja intensiva. El crecimiento de algas y plantas de agua en los extensos estanques será comido por la carpa herbívora, que al final se cosechan y se utilizan para el consumo. En el sistema intensivo se obtienen condiciones de crianza eficientes y el impacto ambiental se ha tenido en cuenta en combinación con la extensa zona del estanque.

_Figura 6.9 Sistemas combinados de piscicultura intensiva intensiva en Hungría. El número de oportunidades parece ilimitado. Fuente: Laszlo Varadi, Instituto de Investigación de Pesca, Acuicultura e Riego (HAKI), Szarvas, Hungría. _

*Fuente: Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación, 2015, Jacob Bregnballe, Guía para la recirculación de la acuicultura, http://www.fao.org/3/a-i4626e.pdf. Reproducido con permiso. *