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