O sistema de recirculação, passo a passo

Num sistema de recirculação, é necessário tratar continuamente a água para remover os resíduos excretados pelos peixes e adicionar oxigénio para manter o peixe vivo e bem. Um sistema de recirculação é, de facto, bastante simples. A partir da saída dos tanques de peixes, a água flui para um filtro mecânico e mais adiante para um filtro biológico antes de ser arejada e despojada de dióxido de carbono e devolvida aos tanques de peixes. Este é o princípio básico da recirculação.

Várias outras instalações podem ser adicionadas, como oxigenação com oxigênio puro, luz ultravioleta ou desinfecção de ozônio, regulação automática do pH, troca de calor, desnitrificação, etc. dependendo dos requisitos exatos.

_Figura 2.1 Desenho do princípio de um sistema de recirculação. O sistema básico de tratamento de água consiste em filtração mecânica, tratamento biológico e aeração/remoção. Outras instalações, como enriquecimento de oxigênio ou desinfecção UV, podem ser adicionadas dependendo dos requisitos. _

Os peixes em uma fazenda de peixes requerem alimentação várias vezes ao dia. A ração é consumida e digerida pelos peixes e é utilizada no metabolismo dos peixes, fornecendo energia e nutrição para o crescimento e outros processos fisiológicos. O oxigênio (O₂) entra através das brânquias, e é necessário para produzir energia e quebrar proteínas, em que dióxido de carbono (CO₂) e amônia (NH₃) são produzidos como resíduos. Os alimentos não digeridos são excretados na água sob a forma de fezes, denominados sólidos em suspensão (SS) e matéria orgânica. O dióxido de carbono e o amoníaco são excretados das brânquias para a água. Assim, os peixes consomem oxigênio e alimentos, e como resultado, a água no sistema é poluída com fezes, dióxido de carbono e amônia.

_Figure 2.2 Comer alimentos para animais e utilizar oxigénio resulta no crescimento dos peixes e na excreção de resíduos, tais como dióxido de carbono, amoníaco e fezes. _

Somente alimentos secos podem ser recomendados para uso em um sistema de recirculação. O uso de peixes de lixo em qualquer forma deve ser evitado, pois poluirá fortemente o sistema e a infecção por doenças é muito provável. O uso de ração seca é seguro e também tem a vantagem de ser projetado para atender às necessidades biológicas exatas dos peixes. A ração seca é fornecida em diferentes tamanhos de pellets adequados para qualquer estágio de peixe, e os ingredientes na ração de peixe seca podem ser combinados para desenvolver alimentos especiais para frituras, crias, crescimento, etc.

Em um sistema de recirculação, uma alta taxa de utilização da ração é benéfica, pois isso minimizará a quantidade de produtos de excreção, reduzindo assim o impacto no sistema de tratamento de água. Em um sistema gerenciado profissionalmente, todos os alimentos adicionados serão consumidos mantendo a quantidade de ração não consumida ao mínimo. A taxa de conversão de ração (RCF), que descreve quantos quilos de ração você usa para cada quilo de peixe que você produz, é melhorada, e o agricultor obtém um rendimento de produção mais alto e um menor impacto no sistema de filtro. A alimentação não consumida é um desperdício de dinheiro e resulta em uma carga desnecessária no sistema de filtro. Note-se que estão disponíveis alimentos especialmente adequados para uso em sistemas de recirculação. A composição desses alimentos visa maximizar a absorção de proteínas nos peixes, minimizando assim a excreção de amoníaco na água.

| Tamanho da palete | Tamanho do peixe, grama | Proteína | Gordura | | — | — | — | | 3 mm | 40 - 125 | 43% | 27% | | 4,5 mm | 100 - 500 | 42% | 28% | | 6,5 mm | 400 - 1200 | 41% | 29% |

| Composição,% | 3,0 mm | 4,5 mm | 6,5 mm | | — | — | — | | Farinha de peixe | 22 | 21 | 20 | | Óleo de peixe | 9 | 10 | 10 | | Óleo de colza | 15 | 15 | 16 | | Farinha de hemoglobina | 11 | 11 | 11 | | Ervilhas | 5 | 5 | 5 | | Soja | 10 | 11 | 11 | | Trigo | 12 | 11 | 11 | | Glúten de trigo | 5 | 5 | | Outros concentrados de proteínas | 10 | 10 | 10 | | Vitaminas, minerais, etc. | 1 | 1 | 1 |

_Figura 2.3 Ingredientes e conteúdo de uma ração de trutas adequada para utilização num sistema de recirculação. Fonte: BiMAR. _

Componentes em um sistema de recirculação

Tanques de peixes

| Propriedades do tanque | Tanque circular | Raceway D | Tipo de pista | | — | — | — | | Efeito autolimpante | 5 | 4 | 3 | | Baixo tempo de residência das partículas | 5 | 4 | 3 | | Controlo e regulação do oxigénio | 5 | 5 | 4 | | Utilização do espaço | 2 | 4 | 5 |

_Figure 2.4 Diferentes designs de tanques oferecem propriedades e vantagens diferentes. Classificação 1-5, onde 5 é o melhor. _

O ambiente no tanque de criação de peixes deve satisfazer as necessidades dos peixes, tanto no que diz respeito à qualidade da água como à concepção dos tanques. Escolher o design certo do tanque, como tamanho e forma, profundidade da água, capacidade de auto-limpeza, etc., pode ter um impacto considerável no desempenho das espécies criadas.

Se o peixe é habitável no fundo, a necessidade de área de superfície do tanque é mais importante, e a profundidade da água e a velocidade da corrente de água podem ser reduzidas (pregado, linguado ou outros peixes chatos), enquanto espécies vivas pelágicas, como salmonídeos, beneficiarão de maiores volumes de água e apresentam melhor desempenho em velocidades mais elevadas de água.

Em um tanque circular, ou em um tanque quadrado com cantos cortados, a água se move em um padrão circular fazendo com que toda a coluna de água do tanque se mova ao redor do centro. As partículas orgânicas têm um tempo de permanência relativamente curto de poucos minutos, dependendo do tamanho do tanque, devido a este padrão hidráulico que dá um efeito de auto-limpeza. Uma entrada vertical com ajuste horizontal é uma maneira eficiente de controlar a corrente em tais tanques.

Em uma pista, a hidráulica não tem efeito positivo na remoção das partículas. Por outro lado, se um aquário for abastecido de forma eficiente com peixes, o efeito de autolimpeza do projeto do tanque dependerá mais da atividade do peixe do que do projeto do tanque. A inclinação do fundo do tanque tem pouca ou nenhuma influência sobre o efeito de auto-limpeza, mas facilitará a drenagem completa quando o tanque for esvaziado.

_Figura 2.5 Um exemplo de design de tanque octogonal em um sistema de recirculação economizando espaço e alcançando os bons efeitos hidráulicos do tanque circular. Fonte: Grupo AKVA. _

Tanques circulares ocupam mais espaço em comparação com pistas, o que aumenta o custo de construção de um edifício. Ao cortar os cantos de um tanque quadrado aparece um projeto de tanque octogonal, o que proporcionará uma melhor utilização do espaço do que os tanques circulares e, ao mesmo tempo, os efeitos hidráulicos positivos do tanque circular são alcançados (ver figura 2.5). É importante notar que a construção de grandes tanques sempre favorecerá o tanque circular, pois este é o design mais forte e a maneira mais barata de fazer um tanque.

Um tipo de tanque híbrido entre o tanque circular e a pista chamada de “pista de corrida em D” também combina o efeito autolimpante do tanque circular com a utilização eficiente do espaço da pista. No entanto, na prática, este tipo de tanque é raramente utilizado, presumivelmente porque a instalação do tanque requer trabalho extra e novas rotinas na gestão.

Níveis suficientes de oxigênio para o bem-estar dos peixes são importantes na piscicultura e geralmente são mantidos elevados aumentando o nível de oxigênio na água de entrada para o tanque.

A injeção direta de oxigênio puro no tanque pelo uso de difusores também pode ser usada, mas a eficiência é menor e mais dispendiosa.

Controle e regulação dos níveis de oxigênio em tanques circulares ou similares é relativamente fácil porque a coluna de água é constantemente misturada tornando o teor de oxigênio quase o mesmo em qualquer lugar do tanque. Isso significa que é bastante fácil manter o nível de oxigênio desejado no tanque. Uma sonda de oxigênio colocada perto da saída do tanque dará uma boa indicação do oxigênio disponível. O tempo necessário para que a sonda registre o efeito do oxigênio que está sendo adicionado a um tanque circular será relativamente curto. A sonda não deve ser colocada perto do local onde é injectado oxigénio puro ou onde é alimentada água rica em oxigénio.

_Figura 2.6 Tanque circular, pista em D e tipo de pista. _

Em uma pista, no entanto, o teor de oxigênio será sempre maior na entrada e menor na saída, o que também dá um ambiente diferente dependendo de onde cada peixe está nadando. A sonda de oxigênio para medir o teor de oxigênio da água deve ser sempre colocada na área com o menor teor de oxigênio, que está perto da saída. Este gradiente de oxigênio a jusante tornará a regulação do oxigênio mais difícil, já que o atraso de tempo de ajustar o oxigênio para cima ou para baixo na entrada para o tempo que este é medido na saída pode ser de até uma hora. Esta situação pode fazer com que o oxigênio suba e desça o tempo todo em vez de flutuar em torno do nível selecionado. A instalação de sistemas modernos de controle de oxigênio usando algoritmos e constantes de tempo evitará, no entanto, essas flutuações indesejadas.

As saídas dos tanques devem ser construídas para a remoção ideal das partículas de resíduos e equipadas com telas com malhas adequadas. Além disso, deve ser fácil coletar peixes mortos durante as rotinas diárias de trabalho.

Os tanques são frequentemente equipados com sensores de nível de água, teor de oxigênio e temperatura para ter controle completo da fazenda. Também deve ser considerado a instalação de difusores para fornecer oxigênio diretamente em cada tanque em caso de situação de emergência.

_Figura 2.7 Filtro de tambor. Fonte: CM Aqua. _

Filtragem mecânica

A filtração mecânica da água de saída dos tanques de peixes provou ser a única solução prática para a remoção dos resíduos orgânicos. Hoje, quase todas as explorações piscícolas recirculadas filtram a água de saída dos tanques em um chamado microecrã equipado com um pano filtrante de tipicamente 40 a 100 mícrons. O filtro de tambor é, de longe, o tipo de microtela mais comumente usado, e o design garante a remoção suave de partículas.

Função do filtro de tambor:

1. A água a ser filtrada entra no tambor.

2. A água é filtrada através dos elementos de filtro do tambor. A diferença no nível de água dentro e fora do tambor é a força motriz para a filtração.

3. Os sólidos são presos nos elementos filtrantes e levantados para a área de retrolavagem pela rotação do tambor.

4. A água dos bicos de enxaguamento é pulverizada do lado de fora dos elementos filtrantes. O material orgânico rejeitado é lavado dos elementos filtrantes para dentro da bandeja de lamas.

5. As lamas fluem juntamente com a água por gravidade para fora do filtro que escapam da exploração piscícola para tratamento externo de águas residuais (ver capítulo 6).

A filtração microscreen tem as seguintes vantagens:

• Redução da carga orgânica do biofiltro.

• Tornando a água mais clara à medida que as partículas orgânicas são removidas da água.

• Melhorar as condições de nitrificação, uma vez que o biofiltro não obstrui.

• Efeito estabilizador nos processos de biofiltração.

Tratamento biológico

Nem toda a matéria orgânica é removida no filtro mecânico, as partículas mais finas passarão junto com compostos dissolvidos, como fosfato e nitrogênio. O fosfato é uma substância inerte, sem efeito tóxico, mas o nitrogênio na forma de amônia livre (NH₃) é tóxico, e precisa ser transformado no biofiltro em nitrato inofensivo. A degradação da matéria orgânica e amônia é um processo biológico realizado por bactérias no biofiltro. As bactérias heterotróficas oxidam a matéria orgânica consumindo oxigênio e produzindo dióxido de carbono, amônia e lodo. Bactérias nitrificantes convertem amônia em nitrito e finalmente em nitrato.

A eficiência da biofiltração depende principalmente de:

• A temperatura da água no sistema.

• O nível de pH no sistema.

Para atingir uma taxa de nitrificação aceitável, as temperaturas da água devem ser mantidas entre 10 e 35 °C (óptimas em torno de 30 °C) e níveis de pH entre 7 e 8. A temperatura da água dependerá mais frequentemente das espécies criadas e, como tal, não é ajustada para atingir a taxa de nitrificação mais ideal, mas para proporcionar níveis ideais para o crescimento dos peixes. A regulação do pH em relação à eficiência do biofiltro é, no entanto, importante, uma vez que o menor nível de pH reduz a eficiência do biofiltro. Por conseguinte, o pH deve ser mantido acima de 7, a fim de atingir uma elevada taxa de nitrificação bacteriana. Por outro lado, o aumento do pH resultará em uma quantidade crescente de amônia livre (NH₃), o que aumentará o efeito tóxico. O objetivo é, portanto, encontrar o equilíbrio entre estes dois objetivos opostos de ajustar o pH. Um ponto de ajuste recomendado está entre pH 7,0 e pH 7,5.

Dois fatores principais afetam o pH no sistema de recirculação de água:

• A produção de CO ~ 2~ a partir dos peixes e da atividade biológica do biofiltro.

• O ácido produzido a partir do processo de nitrificação.

Resultado da nitrificação:

NH ~ 4~ (amónio) + 1,5 O~2~ → NO~2~ (nitrito) + H ~ 2~O + 2H^+^+ 2e

NO~2~ (nitrito) + 0,5 O~2~ → NO~3~ (nitrato) + e

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NH~4~ + 2 O~2~ ↔ NÃO~3~ + H~2~O + 2H^+^

CO~2~ é removido por arejamento da água, em que a desgaseificação ocorre. Este processo pode ser realizado de várias maneiras, conforme descrito mais adiante neste capítulo.

O processo de nitrificação produz ácido (H⁺) e o nível de pH cai. Para estabilizar o pH, uma base deve ser adicionada. Para este efeito, é necessário adicionar cal ou hidróxido de sódio (NaOH) ou outra base à água.

Os peixes excretam uma mistura de amoníaco e amónio [nitrato de amoníaco total (TAN) = amónio (NH₄⁺) + amoníaco (NH₃)], onde o amoníaco constitui a parte principal da excreção. A quantidade de amoníaco na água depende, no entanto, do nível de pH, como pode ser visto na figura 2.8, que mostra o equilíbrio entre o amoníaco (NH₃) e o amónio (NH₄⁺).

_Figura 2.8 O equilíbrio entre amônia (NH₃) e amônio (NH₄⁺) a 20 °C. A amônia tóxica está ausente a pH abaixo de 7, mas aumenta rapidamente à medida que o pH é aumentado. _

Figura 2.9 A relação entre o pH medido e a quantidade de TAN disponível para desagregação no biofiltro, com base numa concentração tóxica de amónia de 0,02 mg/L.

Em geral, o amoníaco é tóxico para os peixes em níveis superiores a 0,02 mg/L. A figura 2.9 mostra a concentração máxima de TAN a permitir a diferentes níveis de pH se for assegurado um nível inferior a 0,02 mg/L de amoníaco. Os níveis de pH mais baixos minimizam o risco de exceder este limite de amoníaco tóxico de 0,02 mg/L, mas recomenda-se que o aquicultor atinja um nível de pH mínimo 7, a fim de alcançar uma maior eficiência de biofiltro, como explicado anteriormente. Infelizmente, a concentração total de TAN a permitir é, assim, significativamente reduzida, como se pode observar na figura 2.9. Assim, existem dois vetores de trabalho opostos do pH que o agricultor tem de levar em consideração ao afinar o seu biofiltro.

O nitrito (NO₂^-) é formado na etapa intermediária do processo de nitrificação, e é tóxico para peixes em níveis acima de 2,0 mg/L. Se os peixes em um sistema de recirculação estiverem ofegando para o ar, embora a concentração de oxigênio seja fina, uma alta concentração de nitrito pode ser a causa. Em concentrações elevadas, o nitrito é transportado sobre as brânquias para o sangue dos peixes, onde obstrui a absorção de oxigénio. Ao adicionar sal à água, atingindo até 0,3 ‰, a absorção de nitrito é inibida.

O nitrato (NO₃^-) é o produto final do processo de nitrificação e, embora seja considerado inofensivo, os níveis elevados (acima de 100 mg/L) parecem ter um impacto negativo no crescimento e na conversão dos alimentos para animais. Se a troca de água nova no sistema for mantida muito baixa, o nitrato se acumulará e níveis inaceitáveis serão atingidos. Uma maneira de evitar a acumulação é aumentar a troca de água nova, em que a alta concentração é diluída para um nível mais baixo e livre de problemas.

Por outro lado, toda a ideia de recirculação é economizar água e, em alguns casos, a economia de água é um grande objetivo. Nestas circunstâncias, as concentrações de nitratos podem ser reduzidas por desnitrificação. Em condições normais, um consumo de água superior a 300 litros por kg de alimento utilizado é suficiente para diluir a concentração de nitratos. Utilizar menos de 300 litros de água por kg de ração faz valer a pena considerar a utilização da desnitrificação.

A bactéria desnitrificante mais predominante é chamada Pseudomonas. Este é um processo anaeróbio (sem oxigênio) que reduz o nitrato ao nitrogênio atmosférico. Na verdade, este processo remove o nitrogênio da água para a atmosfera, pelo que a carga de nitrogênio no ambiente circundante é reduzida. O processo requer uma fonte orgânica (carbono), por exemplo álcool de madeira (metanol) que pode ser adicionado a uma câmara de desnitrificação. Em termos práticos, são necessários 2,5 kg de metanol por cada kg de nitrato (NO₃-N) desnitrificado.

Na maioria das vezes, a câmara de desnitrificação é equipada com meios de biofiltro projetados com um tempo de residência de 2-4 horas. O fluxo deve ser controlado para manter a concentração de oxigênio de saída no aplicativo. 1 mg/L. Se o oxigênio estiver completamente esgotado, ocorrerá produção extensa de sulfureto de hidrogênio (H₂S), que é extremamente tóxico para peixes e também mau cheiro (ovo podre). A produção resultante de lodo é bastante alta, e a unidade tem que ser lavada novamente, normalmente uma vez por semana.

_Figura 2.10 Movendo a mídia da cama à esquerda e a mídia da cama fixa à direita. _

Os biofiltros são tipicamente construídos usando meios plásticos, proporcionando uma área de superfície elevada por m^3^ de biofiltro. As bactérias crescerão como um filme fino na mídia, ocupando assim uma área de superfície extremamente grande. O objetivo de um biofiltro bem projetado é alcançar uma área de superfície tão alta quanto possível por m^3^ sem embalar o biofiltro tão apertado que ele ficará entupido com matéria orgânica em operação. Por conseguinte, é importante dispor de uma elevada percentagem de espaço livre para a passagem da água e ter um bom fluxo global através do biofiltro, juntamente com um procedimento de retrolavagem suficiente. Tais procedimentos de retrolavagem devem ser realizados em intervalos suficientes uma vez por semana ou mês, dependendo da carga no filtro. O ar comprimido é usado para criar turbulência no filtro pelo qual a matéria orgânica é arrancada. O biofiltro é derivado enquanto o procedimento de lavagem ocorre, e a água suja no filtro é drenada e descarregada antes que o biofiltro seja conectado novamente ao sistema.

Os biofiltros usados em sistemas de recirculação podem ser projetados como filtros de leito fixo ou filtros de leito móvel. Todos os biofiltros usados na recirculação hoje funcionam como unidades submersas sob a água. No filtro de cama fixa, a mídia de plástico é fixa e não se move. A água corre através da mídia como um fluxo laminar para fazer contato com o filme bacteriano. No filtro do leito móvel, o meio plástico está se movendo na água dentro do biofiltro por uma corrente criada pelo bombeamento de ar. Devido ao movimento constante da mídia, os filtros de cama móveis podem ser embalados com mais força do que os filtros de leito fixo, atingindo assim uma maior taxa de rotatividade por m³ de biofiltro. No entanto, não há diferença significativa na taxa de volume de negócios calculada por m² (superfície do filtro), uma vez que a eficiência da película bacteriana em qualquer um dos dois tipos de filtro é mais ou menos idêntica. No filtro de leito fixo, no entanto, partículas orgânicas finas também são removidas à medida que essas substâncias aderem ao filme bacteriano. O filtro de leito fixo atuará, portanto, também como uma unidade de filtração mecânica fina removendo material orgânico microscópico e deixando a água muito clara. O filtro de cama móvel não terá o mesmo efeito que a turbulência constante da água tornará impossível qualquer adesão.

_Figura 2.11 Cama móvel (superior) e biofiltros de cama fixa (inferior) . _

Ambos os sistemas de filtro podem ser usados no mesmo sistema, ou podem ser combinados; usando o leito móvel para economizar espaço e o leito fixo para se beneficiar do efeito aderente. Existem várias soluções para a concepção final de sistemas de biofiltros, dependendo do tamanho da exploração, das espécies a cultivar, das dimensões dos peixes, etc.

Desgaseificação, aeração e descascamento

Antes que a água volte para os tanques de peixes, os gases acumulados, que são prejudiciais para os peixes, devem ser removidos. Este processo de desgaseificação é realizado por arejamento da água, e o método é muitas vezes referido como decapagem. A água contém dióxido de carbono (CO₂) da respiração dos peixes e das bactérias do biofiltro nas maiores concentrações, mas o nitrogênio livre (N₂) também está presente. A acumulação de dióxido de carbono e níveis de gás azoto terá efeitos prejudiciais sobre o bem-estar e o crescimento dos peixes. Sob condições anaeróbias, pode ser produzido sulfureto de hidrogênio (H₂S), especialmente em sistemas de água salgada. Este gás é extremamente tóxico para os peixes, mesmo em baixas concentrações, e os peixes serão mortos se o sulfureto de hidrogênio for gerado no sistema.

A aeração pode ser realizada bombeando ar para dentro da água, pelo qual o

contato turbulento entre as bolhas de ar e a água expulsa os gases. Esta aeração subaquática permite deslocar a água ao mesmo tempo, por exemplo, se for utilizado um sistema de poços de arejamento (ver figura 2.12).

_Figura 2.12 Sistema de poço de aeração. _

_Figura 2.13 Foto e desenho do filtro de gotejamento envolto em um forro de plástico azul para eliminar salpicos no chão (Billund Akvakulturservice, Dinamarca). O processo de aeração/remoção também é chamado de remoção de CO₂. A mídia no filtro de gotejamento geralmente consiste no mesmo tipo de mídia usado em biofiltros de leito fixo — ver figura 2.10. _

No entanto, o sistema de poços de aeração não é tão eficiente para a remoção de gases como o sistema de filtro de gotejamento, também chamado de desgaseificador. No sistema de gotejamento, os gases são retirados pelo contato físico entre a água e os meios plásticos empilhados em uma coluna. A água é conduzida para o topo do filtro sobre uma placa de distribuição com furos, e descarregada através do meio plástico para maximizar a turbulência e o contato, o chamado processo de remoção.

Oxigenação

O processo de arejamento da água, que é o mesmo processo físico que a desgaseificação ou remoção, adicionará algum oxigênio à água através de uma simples troca entre os gases na água e os gases no ar, dependendo do nível de saturação do oxigênio na água. O equilíbrio de oxigênio na água é 100% de saturação. Quando a água passou pelos tanques de peixes, o teor de oxigênio foi reduzido, normalmente até 70%, e o conteúdo é reduzido ainda mais no biofiltro. A aeração desta água normalmente trará a saturação até cerca de 90%, em alguns sistemas 100% pode ser alcançado. No entanto, a saturação de oxigénio superior a 100% na água de entrada para os tanques de peixes é preferida frequentemente, a fim de ter oxigénio suficiente disponível para um crescimento elevado e estável dos peixes. Níveis de saturação acima de 100% exigem um sistema usando oxigênio puro.

_Figura 2.14 Cone de oxigênio para dissolver oxigênio puro em alta pressão e um sensor (sonda) para medir a saturação de oxigênio da água. Fonte: Grupo AKVA/Oxyguard International. _

O oxigênio puro é frequentemente entregue em tanques sob a forma de oxigênio líquido, mas também pode ser produzido na fazenda em um gerador de oxigênio. Existem várias maneiras de fazer água super-saturada com conteúdo de oxigênio atingindo 200-300%. Normalmente, são utilizados sistemas de cone de oxigênio de alta pressão ou sistemas de oxigênio de baixa cabeça, como plataformas de oxigênio. O princípio é o mesmo. Água e oxigênio puro são misturados sob pressão, pelo que o oxigênio é forçado para dentro da água. No cone de oxigênio, a pressão é realizada com uma bomba criando uma alta pressão de cerca de 1,4 bar no cone. O bombeamento de água sob pressão no cone de oxigênio consome muita eletricidade. Na plataforma de oxigênio, a pressão é muito menor, geralmente até cerca de 0,1 bar, e a água é simplesmente bombeada através da caixa misturando água e oxigênio. A diferença nos dois tipos de sistemas é que a solução de cone de oxigênio usa apenas uma parte da água circulante para enriquecimento de oxigênio, enquanto a plataforma de oxigênio é usada para o fluxo de recirculação principal, muitas vezes em combinação com o bombeamento geral de água redonda no sistema.

_Figura 2.15 Plataforma de oxigênio para dissolver oxigênio puro a baixa pressão enquanto bombeia água na fazenda. O sistema normalmente aumenta o nível de oxigênio dissolvido para um pouco acima de 100% ao entrar nos tanques, dependendo das taxas de fluxo e do projeto da fazenda. Fonte: FREA Aquaculture Solutions

Seja qual for o método usado, o processo deve ser controlado com a ajuda da medição de oxigênio. A melhor maneira de fazer isso é ter a sonda de oxigênio medindo após o sistema de oxigenação à pressão atmosférica normal, por exemplo, em uma câmara de medição fornecida pelo fornecedor. Isso torna a medição mais fácil do que se fosse feita sob pressão, uma vez que a sonda precisará ser limpa e calibrada, de tempos em tempos.

Luz ultravioleta

A desinfecção UV funciona aplicando luz em comprimentos de onda que destroem o DNA em organismos biológicos. Na aquicultura, as bactérias patogênicas e os organismos unicelulares são alvo. O tratamento tem sido utilizado para fins médicos há décadas e não afeta os peixes, uma vez que o tratamento UV da água é aplicado fora da área de produção de peixe. É importante entender que as bactérias crescem tão rapidamente na matéria orgânica que controlar o número de bactérias em fazendas piscícolas tradicionais tem efeito limitado. O melhor controle é alcançado quando a filtração mecânica eficaz é combinada com uma biofiltração completa para remover efetivamente a matéria orgânica da água do processo, fazendo com que a radiação UV funcione de forma eficiente.

A dose de UV pode ser expressa em várias unidades diferentes. Um dos mais utilizados é micro Watt -segundos por cm^2^ (µWS/cm²). A eficiência depende do tamanho e das espécies dos organismos visados e da turbidez da água. Para controlar bactérias e vírus, a água precisa de ser tratada com cerca de 2 000 a 10 000 µWs/cm^2^ para matar 90% dos organismos, os fungos necessitarão de 10 000 a 100 000 e de pequenos parasitas de 50 000 a 200 000 µWs/cm².

_Figura 2.16 Sistemas de tratamento UV fechados e abertos: Para instalação em um sistema de tubulação fechado e em um sistema de canal aberto, respectivamente. Fonte: ULTRAQUA. _

A iluminação UV utilizada na aquicultura deve funcionar sob a água para proporcionar a máxima eficiência, as lâmpadas instaladas fora da água terão pouco ou nenhum efeito devido à reflexão da superfície da água.

Ozono

A utilização de ozono (O₃) na piscicultura foi criticada porque o efeito da sobredosagem pode causar graves lesões nos peixes. Nas explorações agrícolas dentro de edifícios, o ozono também pode ser prejudicial para as pessoas que trabalham na região, uma vez que podem inalar demasiado ozono. Assim, a dosagem correta e o monitoramento da carga, juntamente com ventilação adequada, são cruciais para alcançar um resultado positivo e seguro.

O tratamento com ozônio é uma forma eficiente de destruir organismos indesejados pela forte oxidação da matéria orgânica e dos organismos biológicos. Na tecnologia de tratamento de ozônio, as micropartículas são divididas em estruturas moleculares que se ligam novamente e formam partículas maiores. Por esta forma de floculação, sólidos microscópicos suspensos muito pequenos para serem capturados podem agora ser removidos do sistema em vez de passar pelos diferentes tipos de filtros no sistema de recirculação. Esta tecnologia também é referida como polimento de água, uma vez que torna a água mais clara e livre de quaisquer sólidos suspensos e possíveis bactérias aderentes a estes. Isto é especialmente adequado em sistemas de incubatórios e fritos que crescem peixes pequenos, que são sensíveis a micropartículas e bactérias na água.

O tratamento com ozônio também pode ser usado quando a água de entrada para um sistema de recirculação precisa ser desinfectada.

Vale ressaltar que, em muitos casos, o tratamento UV é uma alternativa boa e segura ao ozônio.

Regulação do pH

O processo de nitrificação no biofiltro produz ácido, portanto, o nível de pH cairá. Para manter um pH estável, uma base deve ser adicionada à água. Em alguns sistemas, uma estação de mistura de cal é instalada gotejando água de cal no sistema e, assim, estabilizando o pH. Um sistema de dosagem automático regulado por um medidor de pH com um impulso de feedback para uma bomba de dosagem é outra opção. Com este sistema é preferível usar hidróxido de sódio (NaOH), pois é fácil de manusear e facilitar a manutenção do sistema. O hidróxido de sódio é um forte alcalino que pode queimar severamente os olhos e a pele. Devem ser tomadas precauções de segurança, e óculos e luvas devem ser usados durante o manuseamento deste e de outros ácidos e bases fortes.

_Figura 2.17 Bomba de dosagem para regulação do pH por dosagem predefinida de NaOH. A bomba pode ser conectada a um sensor de pH para regulação totalmente automática do nível de pH. _

Regulação da temperatura da água

Manter uma temperatura ideal da água no sistema de cultura é mais importante, uma vez que a taxa de crescimento dos peixes está diretamente relacionada com a temperatura da água. Usar a água de entrada é uma maneira bastante simples de regular a temperatura do dia a dia. Em um sistema de recirculação interior, o calor se acumulará lentamente na água, porque a energia sob a forma de calor é liberada do metabolismo dos peixes e da atividade bacteriana no biofiltro. O calor do atrito nas bombas e o uso de outras instalações também se acumularão. As altas temperaturas no sistema são, portanto, muitas vezes um problema em um sistema de recirculação intensiva. Ao ajustar a quantidade de água fresca fresca de entrada no sistema, a temperatura pode ser regulada de forma simples.

Se o resfriamento pelo uso de água de entrada for limitado, uma bomba de calor pode ser usada. A bomba de calor utilizará a quantidade de energia normalmente perdida na água de descarga ou no ar que sai da fazenda. A energia é então usada para resfriar a água circulante dentro da fazenda. Uma maneira semelhante de reduzir o custo de aquecimento/arrefecimento pode ser alcançada recuperando a energia através do uso de um permutador de calor. A energia na água de descarga da fazenda é transferida para a água de entrada fria ou vice-versa. Isso é feito passando ambos os fluxos para o permutador de calor, onde a água quente de saída perderá energia e aquecerá a água de entrada fria, sem misturar os dois fluxos. Também no sistema de ventilação, um permutador de calor para ar pode ser montado utilizando energia do ar de saída e transferindo-o para o ar de entrada, reduzindo assim a necessidade de aquecimento significativamente.

Em climas frios, o aquecimento da água pode ser necessário. O calor pode vir de qualquer fonte como uma caldeira de petróleo ou gás e é, independente da fonte de energia, conectado a um permutador de calor para aquecer a água recirculada. As bombas de calor são uma solução de aquecimento ecológica e podem utilizar energia para aquecimento do oceano, de um rio, de um poço ou do ar. Ele pode até ser usado para transferir a energia de um sistema de recirculação para outro e, assim, aquecer um sistema e arrefecer outro. Geralmente, ele utiliza energia do oceano, por exemplo, usando um trocador de calor de titânio, move a energia para a recirculação que está chamando para aquecimento e libera o calor através de outro permutador de calor.

Bombas

Diferentes tipos de bombas são usados para circular a água de processo no sistema. O bombeamento normalmente requer uma quantidade substancial de eletricidade, e baixas alturas de elevação e bombas eficientes e corretamente instaladas são importantes para manter os custos de funcionamento no mínimo.

O levantamento de água deve, de preferência, ocorrer apenas uma vez no sistema, em que a água corre por gravidade todo o caminho através do sistema de volta ao reservatório da bomba. As bombas são mais frequentemente posicionadas na frente do sistema de biofiltro e do desgaseificador quando o processo de preparação de água começa aqui. Em qualquer caso, as bombas devem ser colocadas após a filtração mecânica para evitar quebrar os sólidos provenientes dos tanques de peixes.

O cálculo da altura total de elevação para o bombeamento é a soma da altura de elevação real e das perdas de pressão nas tubulações, curvas de tubos e outros acessórios. Isso também é chamado de cabeça dinâmica. Se a água for bombeada através de um biofiltro submerso antes de cair através do desgaseificador, também terá de ser contabilizada uma contrapressão do biofiltro. Detalhes sobre a mecânica de fluidos e bombas estão além do escopo deste guia.

_Figura 2.18 Bombas de elevação tipo KPL para levantamento eficiente de grandes quantidades de água. As bombas de elevação são frequentemente usadas para bombear o fluxo principal no sistema de recirculação. A seleção correta da bomba é importante para manter os custos de funcionamento baixos. O controle de frequência é uma opção para regular o fluxo exato necessário dependendo da produção de peixe. H é a altura de elevação e Q é o volume de água levantada. _

Fonte: Grundfos

Figura 2.19 Bombas centrífugas tipo NB para bombeamento de água quando são necessárias altas pressões ou alturas de elevação. A gama de bombas centrífugas é ampla, portanto, essas bombas também são usadas de forma eficiente para bombeamento em alturas de elevação mais baixas. As bombas centrífugas são frequentemente utilizadas em sistemas de recirculação para bombeamento de fluxos secundários como, por exemplo, fluxos através de sistemas UV ou para atingir alta pressão em cones de oxigênio. H é a altura de elevação e Q é o volume de água levantada. Fonte: Grundfos

A altura total de elevação na maioria dos sistemas de recirculação intensiva atualmente é de cerca de 2-3 metros, o que torna o uso de bombas de baixa pressão mais eficiente para bombear o fluxo principal. No entanto, o processo de dissolução de oxigênio puro na água do processo requer bombas centrífugas, pois essas bombas são capazes de criar a alta pressão necessária no cone. Em alguns sistemas, onde a altura de elevação para o fluxo principal é muito baixa, a água é acionada sem o uso de bombas soprando ar para poços de arejamento. Nesses sistemas, a desgaseificação e o movimento da água são realizados em um único processo, o que torna possíveis baixas alturas de elevação. No entanto, a eficiência da desgaseificação e da movimentação da água não é necessariamente melhor do que a do bombeamento de água sobre o desgaseificador, porque a eficiência dos poços de arejamento em termos de uso de energia e a eficiência de desgaseificação é menor do que o uso de bombas de elevação e a remoção ou gotejamento da água.

Monitoramento, controle e alarmes

A piscicultura intensiva exige um acompanhamento e um controlo rigorosos da produção, a fim de manter as condições ideais para o peixe em todos os momentos. As falhas técnicas podem facilmente resultar em perdas substanciais, e os alarmes são instalações vitais para garantir a operação.

Em muitas fazendas modernas, um sistema de controle central pode monitorar e controlar os níveis de oxigênio, temperatura, pH, níveis de água e funções motoras. Se algum dos parâmetros sair dos valores de histerese predefinidos, um processo de iniciar/parar tentará resolver o problema. Se o problema não for resolvido automaticamente, será iniciado um alarme. A alimentação automática também pode ser uma parte integrada do sistema de controle central. Isso permite que o momento da alimentação seja coordenado precisamente com uma dosagem mais alta de oxigênio à medida que o consumo de oxigênio aumenta durante a alimentação. Em sistemas menos sofisticados, o monitoramento e o controle não são totalmente automáticos, e o pessoal terá que fazer vários ajustes manuais.

Seja qual for o caso, nenhum sistema funcionará sem a vigilância do pessoal que trabalha na fazenda. O sistema de comando deve, portanto, estar equipado com um sistema de alarme, que chamará o pessoal em caso de avarias graves. Recomenda-se um tempo de reação inferior a 20 minutos, mesmo em situações em que os sistemas automáticos de backup estejam instalados.

_Figura 2.20 Uma sonda de oxigênio (Oxyguard) é calibrada no ar antes de ser baixada na água para medição on-line do teor de oxigênio da água. A vigilância pode ser computadorizada com um grande número de pontos de medição e controle de alarme. _

Sistema de emergência

O uso de oxigênio puro como reserva é a precaução de segurança número um. A instalação é simples, e consiste em um tanque de retenção para oxigênio puro e um sistema de distribuição com difusores instalados em todos os tanques. Se o fornecimento de eletricidade falhar, uma válvula magnética puxa para trás e o oxigênio pressurizado flui para cada tanque mantendo o peixe vivo. O fluxo enviado para os difusores deve ser ajustado de antemão, de modo que o oxigênio no tanque de armazenamento em uma situação de emergência dure o suficiente para que a falha seja corrigida no tempo.

_Figura 2.21 Tanque de oxigênio e gerador elétrico de emergência. _

Para fazer backup do fornecimento elétrico, é necessário um gerador elétrico acionado a combustível. É muito importante colocar as bombas principais em operação o mais rápido possível, porque a amônia excretada dos peixes se acumulará até níveis tóxicos quando a água não estiver circulando sobre o biofiltro. Portanto, é importante que o fluxo de água funcione dentro de uma hora ou mais.

Água de admissão

A água utilizada para a recirculação deve, de preferência, provir de uma fonte indemne de doenças ou ser esterilizada antes de entrar no sistema. Na maioria dos casos, é melhor usar água de um furo, um poço, ou algo semelhante do que usar água proveniente diretamente de um rio, lago ou mar. Se for necessário instalar um sistema de tratamento para a água de admissão, ele consistirá normalmente em um filtro de areia para microfiltração e um sistema UV ou ozônio para desinfecção.

*Fonte: Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura, 2015, Jacob Bregnballe, Guia para a Aquicultura de Recirculação, http://www.fao.org/3/a-i4626e.pdf. Reproduzido com permissão. *