10.5 Metodología para cuantificar el rendimiento de reducción de lodos y mineralización

Para determinar la digestión del tratamiento de lodos acuapónicos en biorreactores aeróbicos y anaeróbicos, es necesario seguir una metodología específica. En este capítulo se presenta una metodología adaptada para el tratamiento de lodos acuapónicos. Se han desarrollado ecuaciones específicas para cuantificar con precisión su desempeño (Delaide et al. 2018), y estas deben ser utilizadas para evaluar el desempeño del tratamiento aplicado en una planta acuapónica específica.

Para evaluar el rendimiento del tratamiento, es necesario lograr un enfoque de equilibrio de masas. Requiere que las masas de SAT, DQO y nutrientes se determinen para todos los insumos y salidas del reactor (es decir, lodos frescos). El contenido del reactor también debe muestrearse al principio y al final del período estudiado. La entrada, la salida y el contenido de los reactores deben mezclarse perfectamente para el muestreo. La entrada y la salida de los reactores deben muestrearse básicamente cada vez que los reactores se alimentan con lodos frescos.

A continuación, el rendimiento de reducción de lodos del reactor (η) puede formularse de la siguiente manera:

$\ eta_s = 100% (1- (\ Delta S + S_ {out}) /S_ {in}) $ (10.6)

donde ΔS es el lodo que se encuentra dentro del reactor al final del período estudiado menos el que está al principio del período, Ssubout/sub es el lodo total que dejó el reactor en la salida, y Ssubin/sub es el lodo total que entró en el reactor a través de la entrada.

Para la reducción orgánica, el lodo (es decir, el término S) puede caracterizarse por la masa seca de lodo (es decir, SAT) o la masa de oxígeno necesaria para oxidar el lodo (es decir, DQO). Por lo tanto, para los rendimientos de reducción de DQO y TSS, cuanto menor sea la acumulación y menor sea la cantidad en el flujo de salida, mayor será el rendimiento de reducción (es decir, alto porcentaje) y, por lo tanto, menos sólidos descargados fuera del bucle.

Basándose en el mismo balance de masa, el rendimiento de mineralización de nutrientes del tratamiento (), es decir, la conversión en iones solubles de los macro y micronutrientes presentes en el lodo bajo formas no disueltas, se puede utilizar la fórmula siguiente:

$\ Zeta_n = 100% ((DN_ {out} -DN_ {in})/(TN_ {in} -DN_ {in}) $ (10.7)

donde es la recuperación del nutriente N al final del período estudiado en porcentaje, DNSubout/sub es la masa total de nutriente disuelto en el flujo de salida, DNSubin/sub es la masa total de nutriente disuelto en la entrada y TNSubin/sub es la masa total de nutrientes disueltos más no disueltos en la entrada.

Así, al igual que los rendimientos de reducción orgánica, cuanto menor sea la acumulación dentro del reactor y el contenido de nutrientes no disueltos en el flujo de salida, mayor será el rendimiento de mineralización (es decir, alto porcentaje) y por lo tanto el nutriente disuelto recuperado en el efluente (o flujo de salida) para el cultivo acuapónico fertilización (véase el ejemplo 10.1). Las ecuaciones de balance de masas presentadas se utilizan en el cuadro de ejemplo.

Ejemplo 10.1

El rendimiento digestión de un biorreactor anaeróbico de 250-L ha sido evaluado durante un periodo de 8 semanas. Se alimentó una vez al día con 25 L de lodo fresco proveniente de un sistema Tilapia RAS, y se retiró del biorreactor el volumen (o salida) equivalente sobrenadante. El lodo fresco (entrada) tuvo una SST de 10 g de masa seca (MS) por litro o 1%, y el sobrenadante (salida) tuvo un SST de 1 GDM/L o 0,1%. El SAT dentro del biorreactor al principio y al final del período fue de 20 GDM/L. En consecuencia, las entradas totales de DM, salidas y dentro del biorreactor durante el período evaluado se calculan de la siguiente manera:

DM en = 0,01 kg/LD $\ veces $25 L $\ veces $7 días $\ veces$ 8 semanas = 14 kg

DM fuera = 0,001 kg/LD $\ veces$ 25 L $\ veces $7 días $\ veces$ 8 semanas = 1,4 kg

DM a = DM tf = 250 L $\ veces$ 0.02 kg/l = 5kg

El rendimiento de reducción del SAT (ηSST) del biorreactor puede calcularse de la siguiente manera:

$\ bold {\ eta} _ {TSS} =100% (1- ((5-5) +1.4) /14) = 90\ %$

El rendimiento de mineralización P del biorreactor puede evaluarse sabiendo que el lodo fresco (entrada) tenía una concentración de P disuelta de 15 mg/L y un contenido total de P de 90 mg/L. La concentración de P disuelta en el sobrenadante (salida) fue de 20 mg/L. P disuelto en las entradas y salidas durante el período evaluado se calculan de la siguiente manera:

TP en = 0,090 g/LD $\ veces $25 L $\ veces $7 días $\ veces$ 8 semanas = 126 kg

DP in = 0.015 g/LD $\ veces$ 25 L $\ veces $7 días $\ veces$ 8 semanas = 21 kg

DP out = 0.020 g/LD $\ veces$ 25 L $\ veces $7 días $\ veces$ 8 semanas = 28 kg

El rendimiento de mineralización P (subp/sub) del biorreactor puede calcularse de la siguiente manera:

$_p = 100% ((28 - 21)/(126 - 21)) = 6.67\ %$