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Aplicaciones de Efluentes de
Sistemas de Biofloc Comercial
R. Charlie Shultz
University of the Virgin Islands
Agricultural Experiment Station
RR 1 Box 10,000
Kingshill, VI 00850
Sistemas de Producción de
Biofloc Sistemas de Recirculación Acuícola
Producción de tilapia equivalente a 185,550 kg/ha/cosecha
Sustentabilidad de las Descargas
Descarga del Efluente Efluente remobido por cono de
sedimentación, descargando 2 veces al día
El efluente consiste en alimento no
consumido, heces fecales, y desechos de
nitrógeno
Descargas del Efluente
El descargar el efluente puede ser el problema
Costoso
Inconveniente
Irrealisable
Utilizarlo en el sitio sería una buena opción
Nuevas tecnologías existen ahora
Tecnología de Geotextiles
• Utilizados para desecar desechos animales
Separa la fracción sólida del efluente
Genera opciones para utilizarlo en el sitio
• Composteo
• Fertilización
Proceso de Desecado
Efluente Acuícola
(mg/L)
Filtrado Geotubo
(mg/L)
Sólidos de
geotubo*
(kg/mt)
% Remoción
pH 7.6 ± 0.3 7.7 ± 0.4 8.1
Temperatura oC 24.5 ± 0.5 24.5 ± 0.5
Alcalinidad 860.0 ± 34.6 801.3 ± 90.5
Sólidos Totales 22,525.0 ± 3,892.2 115.0 ± 68.7 99
Nitrógeno Total 898.7 ± 27.3 244.5 ± 59.7 4.3 73
Fósforo 670.3 ± 550.1 155.7 ± 207.5 7.2 77
Potasio 248.4 ± 151.1 225.8 ± 151.3 0.2 9
Calcio 3,404.5 ± 2,878.4 417.3 ± 333.4 16.4 88
Magnesio 127.0 ± 62.1 66.3 ± 69.4 0.3 48
* Muestra húmeda (87%) de la bolsa
Sólidos de la bolsa geotextil
Mezclas de Composta
Mezclas basadas en volúmen 80 Pez: 20 Rastrojo
60 Pez: 40 Rastrojo
40 Pez: 60 Rastrojo
Volúmen total de cadamuestra 0.2-m3
Método de composta tipoBerkley Métodos para volumenes
críticos
Periodo de composteo de 20 días
Diseño experimental Prueba en tomate (Lycopersicon esculentum „Bella Rosa‟)
respuesta de crecimiento de diferentes medios
Crecimiento en invernadero de aberturas en orillas
22 Septiembre a 14 Octubre 2008
El experimento se suspendión debido al huracán “Omar” que llegó el 15 de Octubre
5 tratamientos con 3 réplicas cada uno
• Mezcla “ProMix” y fertilizante (funcionó como Control)
• Mezcla “ProMix” sin Fertilizante
• 80:20 composta
• 60:40 composta
• 40:60 composta
Fertilizante 8:45:14 (NPK) aplicado 2 veces por semana cuando las primeras hojas verdaderas comenzaron (2 Octubre) en la prueba de Control
Los requerimientos nutricionals fueron dados completamente por el sustrato ofrecido durante su germinación
Todos los trtamientos fueron regados diariamente con agua de lluvia hasta que el medio se saturaba
Diseño Experimental
Almácigos rectangulares de 98 celdas
Celdas tipo pirámideinvertida
• Volumen = 30-cm3 c/u
4 filas de 7 celdas cada una(total de 28 celdas) representaban las replicas del tratamiento.
Las réplicas eran separadaspor una fila de celdas vacía.
Se rotaban los almácigosconstantemente para evitarvariaciones por la posición.
Análisis del Medio
Parámetros Físicos
Densidad
Capacidad de retención de humedad
Porosidad total
Parámetros químicos
Concentraciones de macro y micro nutrientes
pH
Electro Conductividad (EC)
Parámetros de Crecimiento
del tomateGerminación del sembrado (%)
Producción de materia seca (mg)
Hojas verdaderas
Tallo
Raíz
Total de materia seca (incluyendo
cotiledones)
Indices de la Hoja
Area de la Hoja (cm2)
Colección de InformaciónHojas
Cotiledones
Raíz
Tallo
Calculo del área de la hoja
Análisis Estadístico
Prueba ANOVA de una vía para el
tratamiento de crecimiento de planta
con 95% de intervalo de confianza
Promedios de separación con Prueba
“Tukey HSD”
Resultados
Composta después de 20 días80 Pez: 20 Rastrojo 60 Pez: 40 Rastrojo
40 Pez: 60 Rastrojo
Resultados de Temperatura en
Composta
30
35
40
45
50
5/15 5/18 5/21 5/24 5/27 5/30 6/2
Date
Tem
pera
ture (
oC
)
80/20
60/40
40/60
Table 3. Características físico químicas del medio. Micronutrientes y
macronutrientes reportados en mg/Kg
Indice Composta de los tanques de peces
Promix 80/20 60/40 40/60
Materia Orgánica (%) 77.1 52.3 54.5 57.9
Nitrógeno disponible para planta 48.0 157.0 153.0 153.0
Calcio 233.0 501.0 368.0 193.0
Fósforo 13.8 3.9 5.5 5.2
Potasio 58.5 233.0 417.0 409.0
Magnesio 63.9 91.1 80.7 49.0
Hierro 14.9 7.6 4.3 2.7
Manganeso 7.6 3.5 4.3 4.5
Zinc 3.7 36.4 32.2 27.0
Cobre 0.5 3.7 2.7 2.1
Boro 0.2 0.2 0.2 0.1
Azúfre 97.1 256.0 234.0 151.0
Sodio 41.2 221.0 194.0 160.0
Aluminio 1.0 0.0 0.0 0.0
Molibdeno 0.0 0.0 0.0 0.0
Relación C/N 58:1 12:1 17:1 9:1
Densidad (g/cm3) < 0.02 0.02 0.02 < 0.02
Capacidad de Retención
Humedad(%)
65 59 49 18
Espacio Poroso(%) 79 79 70 57
Propiedades de Composta
Indice Compostas
ProMix 80:20 60:40 40:60
pH 6.5 6.8 6.7 6.5
EC (dSm-1) 0.4 2.4 2.4 2.3
Plántulas
Promix no fertilizer
40:60
60:40
80:20
Promix with fertiliizer
Resultados
Germinació
n (%)
Hoja.
(mg)
Tallo (mg) Raíz (mg) Total
Materia
Seca* (mg)
Area de
Hoja (cm2)
Control 98a 33.2a 32.1b 26.1b 97.0b 3.8a
ProMix N.F. 95a 15.5b 16.3c 17.6b 56.7c 0.7b
80:20 93a 33.8a 31.1b 27.4b 98.0b 3.6a
60:40 98a 38.4a 51.4a 40.8a 137.6a 4.1a
40:60 93a 33.2a 32.7b 17.0b 85.9b 3.7a
* Incluye materia seca de cotiledones
Discusión
Porosidad total y capacidad de retención de humedad dentro de rangos óptimos Mezcla “ProMix” mayor en TPS y MHC, pero el
“Control” no tuvo mayor efecto en la raíz o en el peso total de la planta.
Relación C:N Indicó que todos los tratamiento son estables
Alto en mezcla ProMix• Puede haber inhibido la absorción de nitrógeno en la
prueba de ProMix Sin Fertilizante
Menor densidad que los reportados en otrosestudios Es ideal para germinación
Temperatura de la Composta
Nunca llegó a mayor a >55 °C
Recomendado por BRCM para rápido composteo
• Posibles razones Pequeños apilamientos
Frecuente movimiento
• Sin embargo, basados en la relación C/N se creo una composta estable (< 20:1)
La germinación de todos fué igual
No hay efecto tóxico en el medio
Niveles de Conductividad (EC)
Alto en todas las compostas
No hay efecto en crecimiento de planta
Por que la EC fué más alta?
El Hidróxido de calcio [Ca(OH)2] agregado,
para mejorar el pH del pez
Hay Potasio y Magnesio en el alimento del
Pez
• Por lo tanto, estaba concentrado en los
desechos del pez y en la laguna de descarga
Conclusion
La composta 60:40 mejor que la mezcla
“ProMix” con Fertilizante
Las compostas 80:20 y 40:60 tuvieron
rendimientos similares que la mezcla
“ProMix” con Fertilizante
Los experimentos futuros deberán
enfocarse en mayores periodos de
composteo y germinación
Aplicación de Sólidos en
Mejoramiento de Suelos
Análisis del Abono del GeotextilPrueba kg/mt*
Nitrogeno 5.3
Fósforo 8.5
Potasio 0.5
Azúfre 1.2
Magnesio 0.4
Calcio 18.5
Sodio < 0.1
Hierro 0.3
Aluminio 0.2
Manganeso 0.1
Cobre < 0.1
Zinc 0.2
Result
Humedad (%) 89
Sólidos (%) 11
* Muestra húmeda
Objetivo
Comparar abono de geotextil contra
fertilizante 13-13-13 “Osmocote”
14 Enero a 10 Abril 2009
14 Enero se aplicaron fertilizante al suelo
29 Enero se trasplantaron plántulas de una
semana
Diseño Experimental
6 tratamiento con 3 replicas cada uno Fetilizante Osmocote 101 kg/ha N
Fertilizante Osmocote 202 kg/ha N
Geotextil 101 kg/ha N
Geotextil 135 kg/ha N
Geotextil 170 kg/ha N
Geotextil 202 kg/ha N
Replicas 6.1m x 2.4m
3 surcos
Espacio entre surcos 1.2m
Espacio entre plantas en el surco 0.6m
Análisis de Datos
Análisis ANOVA entre tratamientos
Datos colectados del surco de en medio Producción Total
Producción Comercializable• ≥ 12.7 cm, no canker, sin amarillamiento, sin daño de insectos
Crecimiento de Planta• Primeras Hojas
Número de Internodos
Tejido de Planta• Primera flor
Suelo• Comienzo
• Primera Flor
• Final
Resultados
NSD Producción Total
Producción Comercializable• 97%
• Promedio peso= 210 g
Crecimiento de Planta
Analisis de Tejido• Optimo en todos los tratamientos
Muestras de Suelo• Inicio
• Primera Flor
• Final
Análisis de Tejido de Planta
Tratamiento Nutriente
Nitrogeno (%) Fósforo(%) Potasio(%)
Osmocote 101 5.4a 0.7a 3.9a
Osmocote 202 5.5a 0.7a 4.0a
Geotextil 101 5.4a 0.7a 4.0a
Geotextil 135 5.3a 0.7a 4.0a
Geotextil 170 5.5a 0.7a 3.9a
Geotextil 202 5.4a 0.7a 4.0a
Recomendado 4.5 – 6.0 0.3 – 1.3 3.9 – 5.5
Producción Total y Comercial
40
45
50
55
60
65
Weig
ht (m
t/h
a)
Treatment
Total
Marketable
Conclusiones
El abono del geotextil fué equivalente al
fertilizante Osmocote
Mayores aplicaciones del fertilizante no
resultaban en mejor producción
Experimentos Futuros
Economía de integrar geotextiles en
sistemas comerciales de biofloc
Rotaciones de cultivo para utilizar los
nutrientes residuales en el suelo
Acaso la aplicación repetida del abono del
geotextil mejora las caracticas físicas del
suelo?
59% de Peso seco de materia orgánica
Alternative textiles for filtering effluent
Geotextil de Yute
(Burlap)
Caracterísitcas del textil
Peso de la Tela= GT500
Tamaño del Poro= 1,335
um2
Dureza a la tensión= 70
KN/m2
Peso de la tela= 340g/m2
Tamaño del Poro= 29,417
um2
Dureza a la tensión= ?
Objectivos
Evaluar el geotextil y el Yute con o sin
la adición de polímero para desecar el
effluente de un sistema intensivo de
biofloc
Diseño Experimental 2x2 diseño factorial
Textil
• Geotextil
• Yute
Polímero (Hyperfloc® CE 854)
• Presente (14 mg/L)
• Auscente
Alto peso molecular con carga catiónica1% concentration
Efluente del tanque de 200-m3
del sistema de biofloc
Sembrados a 25 peces/m3
1.7 % Concentración de Sólidos
0.5m x 0.6m bolsas con puertos
(0.6m2 area superficial de filtrado)
Se llena durante 5 min.
Flujo 6.5 L/min
Manualmente esescurrida durante el bombeo
Desaguar 30 minutos
Analisado para reducción de sólidos
Bombas
sumergibles
Efluente del
tanqueBomba
Peristáltica
Codos de PVC para
mezclado
Inyección del
Polímero
Bolsa de
Yute
Bolsas de textil con polímeros Bolsas textiles sin polímeros
Bolsa
Geotextil
Diagrama de Prueba
Tanque del Efluente
Inyección de Polímeros
Geotextile vs Yute
Geotextil Yute
Efectos Concentración de sólidos (mg/L)
Textil Polímero
Yute Yes 360 ± 164a
No 3,067 ± 1,966b
Geotextil Yes 292 ± 75a
No 3,567 ± 1,362b
Resultados
Concentración del efluente SIN tratar = 17,400 mg/L
Resultados Transformación de raíz cuadrada para controlar la vrianza entre
tratameintos
Efectos para remoción de sólidos
Efectos del textil
Desviación Estándar para los efectos del polímero en la remociónde sólidos
60
70
80
90
100
Burlap with
polymer
Burlap without
polymer
Geotextile with
polymer
Geotextile without
polymer
Treatment
TS
S R
emo
va
l E
ffic
ien
cy (
%)
a
b
a
b
Costos Anuales Estimados
Tanque de biofloc 200-m3
Descargas de 83,950 litros por año
• 1.3% solidos = 1,091 kg/solidos Desagüados
Requerimiento de textil= 70 m2 area total
• 2 bolsas de geotextiles 35 m2 (7.6m x 2.3m)
Disponible
• 17 bolsas de Yute de 4.1 m2
Puerto de efluente
Costos de costura
EconomíaGeotextile
CON Polímero
Geotextil
SIN Polímero
Yute
CON Polímero
Yute
SIN Polímero
Concepto Costo,
$/unida
d
Cantidad Costo, $ Cantida
d
Costo, $ Cantida
d
Costo,
$
Cantida
d
Costo,
$
Geotextil (m2) 23.45 70.0 1,642.00 70.0 1,642.00
Yute (m2) 0.77 70.0 53.90 70.0 53.90
Polímero Hyperfloc 854 (L) 4.47 2.9 13.13 2.9 13.13
Conección de 3” 22.00 1 22.00 1 22.00
Costuras de bolsa 5.00 17 80.00 17 80.00
Costo de materiales ($) 1,655.13 1,642.00 169.03 155.90
Descarga de sólidos (kg/año) 1 1,091.0 1,091.0 1,091.0 1,091.0
Costos ($)/kg sólidos 1.52 1.51 0.16 0.14
ConclusionesGeotextil vs Yute
Ahorro en inversión 91%
BP vs GP
Ahorro en costos 89%
Adición de Polímero• 17% mejor en indice de remoción de sólidos
• 1% aumento Geotextil con polímero que sin polímero
• 14% incremento en Yute con polímero que sin polímero
Danaher, J. J., Shultz, R. C. and Rakocy, J. E.
(2011), Evaluation of TwoTextiles with or
without Polymer Addition for Dewatering
Effluent from an Intensive Biofloc Production
System. Journal of the World Aquaculture
Society,42: 66–72.
Estudios Futuros
Uso de diferentes polímeros Infectos utilizando el Yute
Condiciones Reales en el Mundo No hay condiciones ideales
Eventos múltiples de bombeo
Area Superficial por Volúmen Bolsas más grandes de Yute
• Yute más fuerte
Utilizar sólidos desecados para la producción agrícola
AMADO, TAMAZULA
Evaporación
Biodigestor