Integrated dynamic aquaculture and wastewater treatment modelling for recirculating aquaculture systems

Wik, Torsten; Lindén, Björn; Wramner, Per

doi:10.1016/j.aquaculture.2008.10.056

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“…La digestión anaeróbica es el método más comúnmente usado para la estabilización de efluentes municipales, industriales o agrícolas (Mirzoyan et al, 2010). La DA de los lodos de origen acuícola es un concepto relativamente nuevo ya que en los métodos tradicionales de acuicultura en estanques, en sistemas de flujo continuo y sin recambio de agua, los lodos no se recolectan (Wik et al, 2009;Chávez & Obreque, 2010;Mirzoyan et al, 2010;Van Rijn, 1996). La información sobre el manejo de los lodos de los efluentes de un SRA es en general escaso.…”

Section: Introductionunclassified

Efecto de cuatro pretratamientos en la digestion anaerobica y la remocion de nutrientes de efluentes, de un sistema de recirculacion acuicola

González-Hermoso

Segovia

2017

lajar

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RESUMEN. Los sistemas de recirculación acuícola producen efluentes (fracción disuelta y fracción particulada) con altas concentraciones de nitrógeno y fósforo que son una fuente potencial de contaminación si no se tratan en forma adecuada. El tratamiento de los lodos y remoción de nutrientes por medio de la digestión anaeróbica se ha vuelto una alternativa viable para la reducción y la estabilización de los lodos provenientes de los sistemas de recirculación acuícola. El presente estudio determinó el efecto de cuatro diferentes pretratamientos (alcalino, mecánico, térmico y biológico) en la reducción de los lodos, la desnitrificación, la producción de biogás y la dinámica del nitrógeno y el fósforo proveniente de los efluentes de un cultivo de tilapia nilótica (Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758) en condiciones hiper-intensivas con experimentos mensuales durante un año, con duración de 15 días cada uno. Tras la aplicación de pretratamientos en los lodos de origen acuícola, se obtuvo un aumento en la liberación de nitrógeno amoniacal total con respecto al control, de igual forma se obtuvo una remoción de nitritos en todos los pretratamientos (˃90%), se incrementó la remoción de sólidos suspendidos totales, siendo mayor en los pretratamientos (˃20,3%) en comparación con el control (14,6%), así como también se incrementó la producción de biogás, siendo el pretratamiento biológico donde se obtuvo la mayor concentración (45,18 cm 3 L -1). Esto indica que la aplicación de pretratamientos en los efluentes acuícolas mejora los procesos de desnitrificación y digestión anaeróbica, pudiendo reducir los tiempos de retención hidráulica. Palabras clave: desnitrificación, digestión anaeróbica, pretratamientos, efluentes, sistema de recirculación. Effect of four different pretreatments in anaerobic digestion and nutrientremoval of effluents from a recirculating aquaculture system ABSTRACT. Intensive aquaculture recirculating systems produce effluents (dissolved and particulate solids) with concentrations of nitrogen and phosphorus, a potential source of pollution if they are not properly treated. The sludge and nutrient removal by anaerobic digestion has become an alternative for aquaculture sludge digestion and stabilization. In this study we determine the effect of four different pretreatments (alkaline, mechanical, thermal and biological) in sludge reduction and denitrification efficiency, biogas production and nitrogen and phosphorus dynamics from a hyper-intensive Nile tilapia (Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758) culture in 15 days experiments, one per month for one year. After application of pretreatments in aquaculture sludge, an increase in the release of total ammonia nitrogen was obtained with respect to the control, in the same way nitrate removal was obtained in all pretreatments (˃90%), The increase in total suspended solids removal was higher in pretreatment (˃20.3%) compared to control (14.6%), As well as the biogas production increase, being the biological pre-treatment where the highest concentration was ...

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Section: Introductionunclassified

Efecto de cuatro pretratamientos en la digestion anaerobica y la remocion de nutrientes de efluentes, de un sistema de recirculacion acuicola

González-Hermoso

Segovia

2017

lajar

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“…Bajo condiciones aerobias, la filtración biológica incluye la remoción autotrófica del amonio y del nitrito, así como la degradación heterotrófica de la materia orgánica disuelta y particulada (11). El N disuelto procedente de los peces es excretado principalmente en forma de urea y amonio, el amonio es nitrificado a nitrato con nitrito como un intermediario; en la desnitrificación anóxica, las bacterias heterotróficas facultativas reducen nitrato y nitrito a N gaseoso por la captura de energía y electrones a partir de la MO (12). El NH 3 (amonio) y el NH 4 + (ión amonio) cuya suma es llamada nitrógeno amoniacal total (NAT) pueden ser tóxicos para los peces en niveles que dependen entre otros de la especie, el tamaño del animal, la presencia de sólidos finos, de metales y del nitrato (13).…”

Section: Introductionunclassified

Performance of different biofilters in a recirculating system for rainbow trout farming

et al. 2016

Rev MVZ Córdoba

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Objective. To evaluate the performance of different biofilters in a recirculating aquaculture system (RAS) for trout farming. Materials and methods. It was used a 1m3 plastic tank for fries farming; fabric bags to solids retention; a submersible pump; a constant water level and flow distribution box; six up flow biofilters in 3” PVC tube; sand of D10=0.45mm as carrier. The reactors were operated at local temperature and with hydraulic retention time (HRT) of 11 min, the biofilters were inoculated in the next way: R1-Control: RAS water; R2-Fish culture farm sludges; R3- Water from aerated lagoon of Antanas landfill (AL); R4-Aquarium sediments; R5- Aerated lagoon of AL sludges; R6-Sludges from sulfidogenic reactor of AL. The weight gain (WG) and the food conversion (FC) were evaluated, some physic-chemical parameters were monitored and the nitrogen and suspended solids removal efficiency were evaluated. Results. The WG of the cultured animals was 1.58 g/d and the FC was 1.41. There were no differences for ammonium and nitrite removal between the reactors; the average removal efficiencies were: ammonium 4.78%, nitrite 27.2%, nitrate 32.3%, suspended solids 37.5%; R4 and R5 reactors presented the best performance on nitrate removal, with average efficiencies of 47.4% and 42.8%. R3 presented the best SS removal with an average of 58.2%. Conclusions. The RAS water treatment system guaranteed appropriated liquid quality conditions for trout farming; the most efficient reactor for removal of the different forms of nitrogen was the inoculated with the aerated lagoon of AL sludges.RESUMEN Objetivo. Evaluar el desempeño de diferentes biofiltros en un sistema de recirculación (SRA) para cultivo de trucha arcoiris. Materiales y métodos. Se utilizó: un tanque de 1m3 para cultivo de alevines, bolsas de lienzo para retención de sólidos, bomba sumergible, caja de nivel constante y distribución de flujo, seis biofiltros en tubo de PVC de 3”, arena con D10=0.45mm como medio soporte. Los biofiltros se operaron a temperatura ambiente y con tiempo de retención hidráulica (TRH) de 11 min, se inocularon así: R1-Control: Aguas del SRA; R2-Lodos estación piscícola; R3-Agua Laguna aireada relleno sanitario Antanas (RSA); R4-Sedimentos acuarios; R5-Lodos laguna aireada RSA; R6-Lodos reactor sulfidogénico RSA. Se evaluó la ganancia de peso (GP) y la conversión alimenticia (CA), se monitorearon parámetros físico-químicos y se evaluó la eficiencia de remoción de nitrógeno y sólidos suspendidos. Resultados. La GP de los animales fue de 1.58 g/d y la CA de 1.41. No hubo diferencias para remoción de amonio ni nitritos entre reactores; las eficiencias medias de remoción fueron: amonio 4.78%, nitrito 27.2%, nitrato 32.3%, sólidos suspendidos 37.5%. Los reactores R4 y R5 presentaron mejor remoción de nitratos, con eficiencias medias de 47.4% y 42.8%. El R3 reportó la mejor remoción de SS con promedio del 58.2%. Conclusiones. El sistema de tratamiento del agua en el SRA garantizó condiciones de calidad del líquido, apropiadas para el cultivo de la trucha; el reactor más eficiente para la remoción de las formas de nitrógeno evaluadas fue el inoculado con lodos de la laguna aireada del RSA.

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“…Especially, the complex recirculating aquaculture systems (RAS) require simulation model based design and operation, which has initiated an active research field in the past years (e.g. Halachmi et al, 2005;Wik et al, 2009). …”

Section: Challenge Of Modeling and Dynamic Simulation Of Recirculatinmentioning

confidence: 99%

Testing of Direct Computer Mapping for dynamic simulation of a simplified Recirculating Aquaculture System

Varga

Balogh

Kucska

et al. 2015

JAI

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A B S T R A C TFirst implementation and testing of Direct Computer Mapping (DCM) based methodology for modeling and dynamic simulation of Recirculating Aquaculture Systems (RAS) were made and evaluated. The test model of the underlying hybrid, multiscale processes were generated for a simplified example system, utilizing data and empirical equations for the production of African catfish (Clarias gariepinus) from the available literature. The Waste Water Treatment model was temporarily implemented by efficiency factor. The authors studied how the graphically generated, locally programmable building elements can be applied for dynamic simulation of the given complex system. According to these previous test results, DCM methodology can give a flexible and robust solution to describe the backbone structure of a core model that can be adapted to the changing formulation and data in the local models, individually. In addition, DCM methodology seems to be able to generate the various RAS schemes from the model of a single fish tank. Based on the experiences, as well as, with the knowledge of a more comprehensive data and relationships, in the ongoing work we shall implement and analyze complex RAS models.

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Integrated dynamic aquaculture and wastewater treatment modelling for recirculating aquaculture systems

Cited by 72 publications

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Efecto de cuatro pretratamientos en la digestion anaerobica y la remocion de nutrientes de efluentes, de un sistema de recirculacion acuicola

Efecto de cuatro pretratamientos en la digestion anaerobica y la remocion de nutrientes de efluentes, de un sistema de recirculacion acuicola

Performance of different biofilters in a recirculating system for rainbow trout farming

Testing of Direct Computer Mapping for dynamic simulation of a simplified Recirculating Aquaculture System

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