NITRIFICAÇÃO BIOLÓGICA
A capacidade da nitrificação biológica para controlar adequadamente a amônia e nitritos na recirculação dos sistemas aquícolas dependem de uma variedade de fatores que limitam o crescimento dos nitrificantes. Estudos sobre a cinética da nitrificação mostra como as bactérias nitrificantes são eficazes sob condições ideais, ou seja, oxigênio e alcalinidade estão em níveis suficientes ficando a amônia o único factor limitante.
Em condições normais de funcionamento, existe uma variedade de fatores que, individualmente ou em combinados entre si, reduzem a eficiência do funcionamento do biofiltro. Uma consideração importante sobre o desempenho do biofiltro é a aclimatação. Os biofiltros podem normalmente são adaptados à qualidade da água e às condições de funcionamento que, de acordo com a teoria, deveriam normalmente causar a falha do sistema nitrificante.
A maioria dos sistemas de biofiltros de sucesso funcionam fora do ideal de condições de laboratório durante a maior parte do tempo. Estes biofiltros de grandes produções sob um equilíbrio de condições no âmbito do biofiltro e do sistema de cultivo, operam fora dos limites normalmente considerados seguros das experiências laboratoriais, devendo sempre
controlar a qualidade da água e ser capaz de corrigir problemas quando estes ocorrem, não há muito perdão e falhas catastróficas podem acontecer.
Os peixes produzem uma variedade de resíduos, incluindo sólidos, amônia, dióxido de carbono (CO2) e outros materiais. Estes resíduos devem ser removidos da água de cultivo ou tornam-se tóxicos para o peixe. Muitos métodos têm sido desenvolvidos para remover os resíduos produzidos pelos peixes. Nos sistemas de água doce varíos métodos são utilizados para remover o amônia. Os filtros biológicos é um método amplamente utilizado para remover amônia e nitrito de todos os tipos de sistemas aquícolas.
O QUE SÃO FILTROS BIOLÓGICOS
Os filtros biológicos consistem em alguns meios sólidos que servem como superfície sobre a qual as bactérias podem anexar e viver. A água contendo amônia e nitrito flui sobre este meio, pois as bactérias removem o amônia da água e utilizam-na como uma fonte de energia para impulsionar os seus processos de vida. Os nitritos frutos da excreção bacteriana, requerem oxigênio e produzem dióxido de carbono (CO2) como subproduto da sua respiração.
Um grupo diferente de bactérias removem o nitrito produzido e convertem em nitrato. Estas bactérias que utilizam os nitritos para nitrato e convertem para uma fonte de energia, utilizam nitritos e oxigénio, e produzem nitrato e dióxido de carbono. A conversão do amônia em nitrito produz hidrogénio e utiliza a alcalinidade para reagir. Embora muitas espécies de bactérias possam participar nestas conversões, assume-se geralmente que a conversão do amônia em nitrito é realizada principalmente por Nitrosomona sp. e o nitrito na conversão de nitratos por Nitrobacter sp.
A gestão da química da água é uma das considerações mais importantes na recirculação nos sistemas aquaculturais, pois a gestão adequada do sistema resulta na minimização do estresse, que por sua vez, leva a peixes mais saudáveis e mais rentáveis. Os diferentes componentes de um sistemas de recirculação são concebidos para controlar uma ou mais funções de qualidade da água. Os filtros biológicos são concebidos para manter as várias formas de nitrogenio inorgânico (por exemplo, amoníaco, nitrito e nitrato) a níveis que são saudável para os peixes que estão sendo cultivados.
CONTROLE DE NITROGÊNIO
As formas de nitrogênio presentes nas águas dos sistemas aquícolas de recirculação, a amônia, o nitrito, e o nitrato são considerados de grande importância. O gás nitrogênio, quando super saturado, pode causar morbidez e mortalidade. Este gás pode ser facilmente removido das águas do sistema agitando a água de alguma forma.
As formas de nitrogênio são rapidamente decompostas por bactérias nos sistemas aquáticos em formas inorgânicas de nitrogênio; a forma inorgânica primária é a amônia. Amônia aquosa pode ser tóxico para os peixes e outros organismos aquáticos em concentrações relativamente baixas. Portanto, a amônia deve, de alguma forma, ser controlada, convertidas para uma forma não tóxica, ou removidos das águas do sistema aquícola.
A oxidação de 1 g de amônia requer 4,34 g de oxigênio e 7,14 g de alcalinidade e produz 0,21 g de células bacterianas, 1,98 g de ácido, e 4,43 g de nitrato.
Quando o oxigênio, a alcalinidade e os micronutrientes são excluídos, o substrato limitador de crescimento para Nitrosomonas é amônia e para Nitrobacter é nitrito. O Nitrobacter também cresce mais rapidamente do que Nitrosomonas. Porque a nitrificação procede da oxidação do amônia à oxidação dos nitritos, a cinética geral da nitrificação é geralmente controlada pela oxidação do amônia.
PREOCUPAÇÕES COM A QUÍMICA DA ÁGUA
A regra geral é: se uma substância é tóxica para os peixes, então é tóxica para as bactérias.
Produtos químicos inibidores ou tóxicos para as bactérias nitrificantes em geral são substâncias químicas utilizadas para tratar peixes para uma variedade de doenças e parasitas. São tóxico para bactérias nitrificantes em níveis terapêuticos para os peixes, como antibióticos, formalina, permanganato de potássio, ou peróxido. A concepção do sistema deve incluir um meio de tirar dos biofiltros durante o curto período de tempo e permitir que a água seja enxaguada do sistema antes de restabelecer o fluxo.
As partículas nas águas do sistema podem ter vários efeitos sobre os biofiltros. Partículas que são maiores do que as dimensões dos poros nos meios filtrantes podem entupir o filtro, e levar a uma capacidade de filtragem reduzida e baixa eficiência. Algumas bactérias nitrificantes crescem em partículas que residem no sistema para períodos de tempo e pode ser efectivamente realizar a maior parte da nitrificação que ocorre no sistema.
Se o sistema for enxaguado ou filtrados para partículas, os nitrificantes são removidos do sistema e a nitrificação pode essencialmente cessar por um período de tempo. A maior parte das partículas são constituídas por partículas orgânicas compostos que se quebrarão rapidamente no sistema devido à atividade bacteriana heterotrófica. Esta decomposição consome o oxigênio necessário aos nitrificantes e aos peixes do sistema.
Fonte: Wheaton, F. W., J.N. Hochheimer, G.E. Kaiser. 1991. Fixed film nitrification filters for aquaculture. pp.
272-303. IN: Aquaculture and Water Quality. D.E. Brune and J.R. Tomasso, editors. Advances in World
Aquaculture, Vol. 3. World Aquaculture Society, Baton Rouge, Louisiana.
Wheaton, F. W. , J.N. Hochheimer, G. E. Kaiser, R. F. Malone, M.J. Krones, G.S. Libey, and C. C.
Easter. 1994. Nitrification filter design methods. pp. 127-171. IN: Aquaculture Water Reuse Systems:
Engineering Design and Management. M.B. Timmons and T. M. Losordo, Editors. Volume 27,
Developments in Aquaculture and Fisheries Science. Elsevier. New York.
