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Tecnología y Ciencias del Agua
, vol. VIII, núm. 1, enero-febrero de 2017, pp. 81-93
Gallego-Alarcón & García-Pulido,
Remoción de nitrógeno amoniacal total en un biofiltro: percolador-columna de arena
•
ISSN 2007-2422
& Piedrahita, 2009). Estos residuos se componen
primariamente de materia orgánica que al di-
luirse en el agua forman especies nitrogenadas,
como el nitrógeno amoniacal total (N-NH
4
-N-
NH
3
), especie altamente tóxica para los peces.
La concentración de contaminantes aumenta
en el agua cuando no se tiene un flujo adecuado
en los estanques acuícolas. En cualquier modelo
de producción, la circulación del agua sirve co-
mo transporte de los contaminantes hacia cuer-
pos de agua cercanos o trenes de tratamiento de
agua residual, según el modelo de producción
utilizado.
En modelos de producción abiertos, cuando
el agua entra a los estanques y se descarga
directamente a los cuerpos de agua aledaños,
la concentración de contaminantes se mantie-
ne en intervalos adecuados, siempre que se
abastezca de agua limpia. El efluente de los
estanques lleva consigo concentraciones altas de
contaminantes que impactan a los cuerpos de
agua receptores y en los modelos sustentables
tiene como receptor un tren de tratamiento que
permite la remoción de los contaminantes del
agua para luego conducirla, ya sea a cuerpos de
agua cercanos o al mismo estanque.
Los modelos sustentables en la acuicultura
se clasifican en: 1) sistemas de recirculación
acuícola (SRA); 2) biofloc, y 3) acuaponia. Los
tres modelos tienen en común remover los con-
taminantes del efluente para permitir la vida
acuática. Sus diferencias estriban en las formas
y dispositivos usados para realizar las opera-
ciones unitarias de un tren de tratamiento de
agua. Estos modelos tienen como función aho-
rrar agua, disminuir el impacto en el ambiente,
aumentar la producción acuícola y reducir el
uso de espacios, entre otras ventajas (Timmons
et al
., 2009).
Los sistemas de recirculación acuícola se han
venido desarrollando desde hace más de treinta
años, principalmente en los países en desarro-
llo, con el objeto de disminuir la cantidad de
agua utilizada en las unidades de producción
acuícola y mejorar el control de enfermedades,
el crecimiento y, en general, la eficiencia del
cultivo. No obstante los beneficios descritos, los
sistemas de recirculación acuícola (SRA) tienen
la limitante de requerir un consumo energético
(Timmons, Ebeling, Summerfelt, Wheaton, &
Vinci, 2002).
En general, los SRA se componen de cinco
principales etapas (procesos y operaciones) que
permiten sostener la calidad de agua necesaria
para la vida acuática: circulación de agua, re-
moción de sólidos, biofiltración, oxigenación y
eliminación de gases. Otros componentes com-
plementarios son eliminación de color, filtración
y desinfección.
La etapa de biofiltración se puede entender,
en su sentido más amplio, como cualquier
técnica de filtración que involucra organismos
biológicos (vivos) para eliminar impurezas del
agua. El nitrógeno es un nutriente esencial para
todos los organismos vivientes que se encuentra
en proteínas, ácidos nucleicos, nucleótidos y
pigmentos. En el ambiente acuícola, el nitrógeno
es un componente residual derivado del cultivo
de los peces que tiene varias fuentes principales:
urea, ácido úrico, aminoácidos excretados por
los peces, detritos orgánicos de organismos
muertos, alimento no consumido y heces fe-
cales. En particular, los peces excretan varios
desechos nitrogenados a través de la difusión
en las agallas, orina y heces fecales (Konikoff,
1975).
La descomposición de estas especies nitroge-
nadas en los SRA es particularmente importante
debido a la toxicidad del nitrógeno amoniacal
total (NAT = N-NH
4
+
+ N-NH
3
). El proceso de
remoción de amonio por filtración biológica es
llamado nitrificación y consiste en una oxida-
ción sucesiva del amonio a nitritos y finalmente
a nitratos. Los pasos de este proceso, normal-
mente, se llevan a cabo uno detrás del otro en un
ambiente aerobio mediado por dos grupos de
bacterias autótrofas quimiosintetizadoras. Las
bacterias oxidantes del NAT incluyen géneros
como
Nitrosomonas
,
Nitrosococcus
,
Nitrospira
,
Ni-
trosolobus
y
Nitrosovibrio
. Aquellas oxidantes de
nitritos comprenden géneros como
Nitrobacter
,
Nitrococcus
y
Nitrospina
(Timmons
et al
., 2009).
Estos organismos se fijan a medios filtrantes
formando una biopelícula.
La nitrificación se ve afectada por diversas
variables y su comportamiento entre ellas
