MXPA06008671A - Reduccion dismilatoria de sulfato como procedimiento para promover la desnitrificacion en sistemas marinos de acuacultura en recirculacion. - Google Patents

Abstract

La presente invencion se refiere a un novedoso planteamiento de remocion de nitrato de un sistema marino en recirculacion en donde se usa altas concentraciones de sulfato encontradas en agua marina, en combinacion con lodo reunido de los tanques de cria de peces para promover la reduccion disimilatoria de sulfato a sulfuro de hidrogeno; se usa el sulfuro como fuente de electrones para promover la desnitrificacion autotrofica en un biiorreactor del lecho fijo y de flujo ascendente, seguido por la nutricion en una unidad de nitrificacion; utilizando la relacion simbiotica entre la comunicad bacteriana reductora de sulfato y oxidante de sulfuro, se controla la acumulacion de nitrato en el agua en recirculacion del sistema, reduciendo asi el intercambio de agua en el sistema marino en circulacion.

Description

REDUCCIÓN DESASIMILATORIA DE SULFATO COMO UN PROCEDIMIENTO PARA PROMOVER LA DESNITRIFICACIÓN EN SISTEMAS DE ACUACULTIVO DE RECIRCULACION MARINOS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a la remoción de contaminantes de un sistema de acuacultivo, y más particularmente a un sistema de acuacultivo de recirculación marino y a métodos para usar los mismos, para promover la desnitrificación mediante el procedimiento de reducción desasimilatoria de sulfato.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El desarrollo de tecnología que permita a la industria del acuacultivo expandir la producción de una especie acuática en sistemas de recirculación urbana, requiere del examen sistemático de cada aspecto de dichos sistemas acuáticos. El crecimiento óptimo de las especies acuáticas está relacionado directamente con los parámetros ambientales; por lo tanto, los contaminantes y subproductos de desecho deben ser removidos del sistema para asegurar la viabilidad de las especies. Los desechos nitrogenados son eliminados mediante la acción de unidades de biofiltro nitrificantes y desnitrificantes cuya actividad se basa en el oxígeno y en compuestos orgánicos reducidos, respectivamente. Los desechos orgánicos normalmente son removidos mecánicamente para evitar su consumo por las bacterias, que utilizan oxígeno y dan como resultado la acumulación de amoniaco tóxico y gases nocivos, tales como sulfuro de hidrógeno. En la mayoría de los sistemas de acuacultivo cerrados o casi cerrados, el amoniaco es oxidado a nitrito NO2" por bacterias autotróficas en un biofiltro aeróbico. El nitrito es más tóxico que el ion amonio, de tal manera que se requiere una segunda bacteria para oxidar el nitrito a nitrato. Aunque el nitrato es considerablemente menos tóxico que el amonio o el nitrito, también puede ser un problema. Normalmente el nitrato se remueve de los sistemas de cultivo de recirculación por intercambio de agua. Sin embargo, el intercambio de agua tiene varias desventajas. En primer lugar, normalmente la remoción de agua de los sistemas de acuacultivo incluye un intercambio lento y un mezclado completo del agua vieja y nueva para evitar el esfuerzo de las especies acuáticas cultivadas. En segundo lugar, en sistemas en donde no está disponible el agua marina natural, se debe mezclar agua desionizada y sales marinas, lo que puede resultar en altos costos adicionales. Finalmente, el efluente de alto contenido de nitrato normalmente se debe descargar. Sin embargo, la descarga del efluente de alto contenido de nitrato es potencialmente un problema, puesto que el agua salina normalmente no puede ser descargada en el sistema de drenaje ni en un sistema fluvial. Además, existe una creciente preocupación ambiental sobre la descarga de desechos nitrogenados. Los permisos de descarga pueden ser complejos y frecuentemente requieren límites muy severos de contaminantes. De esta manera, se ha tratado de desnitrificar la descarga. Generalmente la mayoría de los sistemas de recirculación utilizan sistemas de filtración que se basan únicamente en la etapa inicial de la remoción de desechos de nitrógeno, esto es, la nitrificación, que elimina el amoniaco pero origina la acumulación de nitrato. Sin embargo, se han realizado relativamente pocos estudios sobre la remoción de nitrato de los sistemas de recirculación por medio de desnitrificación biológica. Otte y Rosenthal (1979) usaron un tanque de lodo activado alimentado desde la parte inferior con agua de estanque y agitado con un propulsor para inducir desnitrificación usando glucosa y metanol como fuentes de carbón y energía. Kaiser y otros (1989) describieron un sistema similar en una unidad de cultivo de trucha de recirculación usando almidón de maíz hidrolizado como fuente de carbón. Van Rijn (1996) ofreció una propuesta novedosa para aplicar el procedimiento de desnitrificación en sistemas de recirculación sin el apoyo adicional de una fuente de carbono externa. Usando el lodo del cultivo de peces como fuente de carbono para sostener el procedimiento de desnitrificación, demostró la posibilidad de operar un sistema de "descarga cero". Estudios más recientes han utilizado metanol como fuente de carbono con un sistema dosificador automático para controlar la concentración de nitrato en los tanques de los peces (Lee y otros, 2000). Para obtener condiciones anaeróbicas que estimulen la desnitrificación, muchos sistemas de filtración requieren la adición de compuestos orgánicos para promover el consumo de oxígeno durante la degradación con bacterias heterotróficas (e inducir cavidades anaeróbicas), y también para servir como donadores de electrones para sostener la reducción biológica de nitrato en biofiltros desnitrificadores. Adicionalmente, muchas veces los alcoholes, ácidos grasos volátiles y azúcares, que frecuentemente se usan como fuentes de carbón para estos sistemas, dan como resultado florecimientos bacterianos y subproductos tóxicos, entre otros problemas, y elevan el costo del sistema. De esta manera, las desventajas de estimular la actividad desnitrificante por medio de bacterias heterotróficas rebasan muy frecuentemente las ventajas. Por consiguiente, sería ventajoso desarrollar un sistema y un método que utilicen la desnitrificación como un medio viable de remoción de nitrato, pero que utilice una fuente de donador de electrones alternativa, que reduzca o elimine la necesidad de una fuente orgánica extema y minimice la producción de lodo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a una propuesta novedosa para la remoción de nitrato de un sistema de recirculación marino, en donde se usa el sulfato, a la concentración encontrada en el agua de mar (generalmente 1 kg de agua salina incluye de 10 a 11 % de sulfato), en combinación con el lodo recolectado de tanques de crecimiento de peces, para promover la reducción desasimilatoria de sulfato a sulfuro de hidrógeno. El sulfuro se usa como fuente de electrones para promover la desnitrificación autotrófica en un biorreactor de lecho fijo de flujo ascendente. Utilizando la relación simbiótica entre la comunidad bacteriana reductora de sulfato y oxidante de sulfuro, se controla la acumulación de nitrato en el agua recirculante del sistema, reduciendo así el intercambio de agua. En un aspecto, la presente invención se refiere a un sistema de acuacultivo de recirculación que comprende una unidad de desnitrificación en combinación con un tanque de lodo y una unidad de nitrificación, en donde la unidad de desnitrificación remueve los nitratos del sistema de acuacultivo acoplando la reducción desasimilatoria de sulfato con la desnitrificación. En otro aspecto, la presente invención se refiere a un sistema de acuacultivo de recirculación marino, el sistema comprendiendo: por lo menos un tanque de crianza de la especie acuática, en donde el tanque de crianza comprende un medio de agua salina; un tanque de retención de lodo colocado adelante del tanque de crianza y en comunicación de fluido con el mismo, en donde el tanque de retención de lodo comprende un medio de substrato para el desarrollo de microorganismos activos en la reducción de sulfato; una unidad de desnitrificación colocada adelante del tanque de lodo y el tanque de crianza, y en comunicación de fluido con los mismos, en donde la unidad de desnitrificación comprende un medio de substrato para el crecimiento de microorganismos anaeróbicos activos en la oxidación de sulfuro y la reducción de nitrato; y un biorreactor de lecho móvil de nitrificación colocado adelante de la unidad de desnitrificación y atrás del tanque de crianza y en comunicación de fluido con los mismos, en donde el biorreactor de lecho móvil de nitrificación comprende un medio de substrato para el crecimiento de microorganismos activos en la nitrificación. Preferiblemente, el sistema de acuacultivo de recirculación marino también comprende un filtro de malla de tambor colocado entre el tanque de crianza y el tanque de lodo, en donde el filtro de malla de tambor separa los sólidos del medio de agua salina recirculante, con transferencia subsiguiente de dichos sólidos separados hacia el tanque de lodo. El sistema también comprende un sistema de conductos que conecta los diversos componentes, dirigiendo así el medio de agua salina a través de los diversos componentes del sistema y, si se desea, desviándola de algunos componentes, tales como el tanque de retención de lodo. En otro aspecto, la presente invención se refiere a un sistema de acuacultivo de recirculación marino para remover los nitratos del mismo, el sistema comprendiendo: por lo menos un tanque de crianza de la especie acuática, en donde el tanque de crianza comprende un medio de agua salina; un tanque de retención de lodo colocado adelante del tanque de crianza y en comunicación de fluido con el mismo, en donde el tanque de retención de lodo comprende un medio de substrato para el crecimiento de microorganismos activos en la reducción de sulfato; un filtro de malla de tambor colocado entre el tanque de crianza y el tanque de lodo y en comunicación de fluido con los mismos, en donde el filtro de malla de tambor separa los sólidos transferidos del tanque en el medio de agua salina recirculante, con transferencia subsiguiente de dichos sólidos separados al tanque de lodo; una unidad de desnitrificación colocada adelante del tanque de lodo y el tanque de crianza y en comunicación de fluido con los mismos, en donde la unidad de desnitrificación comprende un lecho fijo de medio de substrato para el crecimiento de microorganismos anaeróbicos activos en la oxidación de sulfuro y la reducción de nitrato; y un biorreactor de lecho móvil de nitrificación colocado adelante de la unidad de desnitrificación y atrás del tanque de crianza y en comunicación de fluido con los mismos, en donde el biorreactor de lecho móvil de nitrificación comprende: una entrada y una salida para el movimiento del medio de agua salina a través de las mismas; un medio de substrato en suspensión para el crecimiento de microorganismos aeróbicos activos en la nitrificación, en donde el medio en suspensión es mantenido en movimiento por el movimiento del medio de agua salina; y medios de aireación para inyectar aire u oxígeno al medio de agua salina, para que Sos microorganismos realicen una nitrificación aeróbica eficaz. En un aspecto adicional, la presente invención se refiere a un método para reducir y/o remover los productos nitrogenados de un sistema de acuacultivo de recirculación marino, el método comprendiendo: alojar una especie acuática en un tanque de crianza que contiene un medio de agua salina, en donde el medio de agua salina comprende sulfatos y está contaminado por lo menos con amoniaco y nitratos; transferir el medio de agua salina del tanque de crianza a través de medios de filtración que están más adelante para separar los materiales sólidos del medio de agua salina; transferir los sólidos separados y por lo menos algo del medio de agua salina a un tanque de retención de lodo, en donde el tanque de retención de lodo comprende un medio de substrato para el crecimiento de microorganismos activos en la reducción de sulfato; retener el lodo separado y el medio de agua salina en el tanque de retención de lodo un tiempo suficiente para generar sulfuros mediante la reducción metabólica de sulfato en el medio de agua salina, por medio de microorganismos activos en la reducción de sulfato; transferir el medio de agua salina que comprende los sulfuros del tanque de retención de lodo a una unidad de desnitrificación colocada adelante del tanque de lodo, en donde la unidad de desnitrificación comprende un lecho fijo de medio de substrato para el crecimiento de microorganismos anaeróbicos activos en la oxidación de sulfuro y la reducción de nitrato; retener el medio de agua salina en la unidad de desnitrificación durante un tiempo suficiente para oxidar sulfuros a sulfatos y reducir nitratos a gas nitrógeno por medio de los microorganismos activos en la oxidación de sulfuro y la reducción de nitrato; transferir el medio de agua salina de la unidad de desnitrificación a un biorreactor de lecho móvil (MBB) de nitrificación colocado adelante de la unidad de desnitrificación, en donde el MBB comprende medio de substrato móvil en suspensión para el crecimiento de microorganismos aeróbicos activos en la nitrificación; retener el medio de agua salina en el MBB durante un tiempo suficiente para bajar la concentración de amoniaco en el medio de agua salina; y transferir el medio de agua salina del MBB al tanque de crianza. Otras características y ventajas de la invención serán evidentes de la siguiente descripción detallada, los dibujos y las reivindicaciones.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La figura 1 muestra un sistema de acuacultivo de recirculación marino de la presente invención. La figura 2 muestra las concentraciones de nitrato determinadas en un sistema de acuacultivo de recirculación de la presente invención y un sistema de recirculación de control, y su comparación. La figura 3 muestra las concentraciones de sulfuro en la entrada y salida de la unidad de desnitrificación de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención provee la desnitrificación manejada por el gradiente redox entre los compartimientos de sistema, que da como resultado la reducción de sulfato (producción de sulfuro), que a su vez se usa para la reducción de nitrato. De esta manera, la desnitrificación utiliza la capacidad reductora derivada de la degradación de desechos orgánicos en un sistema de acuacultivo de recirculación marino, basándose en el acoplamiento de la reducción desasimilatoria de sulfato con la desnitrificación, como se muestra en la siguiente ecuación: 5H2S + 8 NO3" ? 5SO42" + 4 N2 + 4H2O + 2 H+ Convenientemente, la presente invención maneja eficazmente los desechos de los sistemas de acuacultivo de recirculación marinos que se describen en la presente, limitando eficientemente la cantidad de intercambio de agua necesario para mantener un alto grado de la calidad del agua. Haciendo referencia a la figura 1 , se muestra un sistema de acuacultivo de recirculación marino de la presente invención, 10, que comprende tanques de crianza de especies acuáticas, 12, para mantener un medio de agua salina, o cualquier otra solución acuosa que contenga una cantidad suficiente de sulfato para imitar las concentraciones que se encuentran en una agua salina adecuada para una especie acuática primaria cultivada. Con los tanques de crianza están asociados varios componentes, conductos y similares. Aunque puede haber otras localizaciones para el biorreactor de lecho móvil de nitrificación, 14, y la unidad de desnitrificación anaeróbica de biofiltro fijo, 16, las localizaciones serán especificadas más adelante con una exposición de los componentes particulares. La ilustración esquemática de la figura 1 incluye puntas de flecha que indican la dirección general del flujo del efluente a través del sistema, entendiéndose que el flujo se puede invertir y que los componentes específicos se pueden mover a posiciones alternativas efectivas conocidas para el experto en la materia. No se muestran bombas pero el experto en la materia puede determinar fácilmente en dónde se deben colocar las bombas, el tipo específico de bombas, y la dirección en la que la bomba movería el fluido, particularmente en vista de las flechas de dirección y en vista del contexto de esta dirección. Como se muestra en la figura 1 , los tanques de crianza 12 pueden ser de cualquier configuración y se pueden fabricar de cualquier material apropiado que sea compatible con la especie acuática criada. El tanque de crianza comprende además medios de suministro de nutriente, 13, para introducir alimento, vitaminas, minerales u otros nutrientes a la especie acuática. Componentes adicionales del presente sistema incluyen un sistema de recolección de lodo que incluye un filtro de tambor de micromalla, 18, con un sistema de retrolavado para la limpieza periódica y lavado del filtro. El lodo y el fluido de retrolavado son retirados del filtro de tambor 18 y recolectados en el tanque de lodo, 20. Un conducto con válvulas, 15, permite la remoción periódica o continua de una porción del medio de agua salina de los tanques de crianza para su transferencia a los componentes específicos del sistema. Por ejemplo, el medio de agua salina se puede mover a través del filtro del tambor 18 y directamente hacia el biorreactor del lecho móvil 14 o la unidad de desnitrificación anaeróbica 16. Alternativamente, el medio de agua salina se desvía a través del tanque de retención de lodo 20 para proveer sulfatos a los microorganismos reductores de sulfato colonizados en el mismo. En operación, el sistema de acuacultivo de la figura 1 recircula el medio de agua salina a través de los componentes respectivos. Como un punto inicial arbitrario, el medio de agua salina, los sólidos y los contaminantes son removidos desde la porción inferior de los tanques de peces 12, ya sea por flujo de gravedad o bombeo, y son dirigidos a un filtro de tambor de micromalla 18, en donde los sólidos se separan por filtración y se descarga agua limpia a través del mismo. Se puede usar cualquier medio de filtración que provea la filtración del medio de agua salina, y en donde cualquier sólido quede atrapado sobre una malla de filtro y el agua salina limpiada pueda pasar a través del mismo. Preferiblemente, cualquier sólido recogido en la malla de filtro es removido de este con un sistema de enjuague de retrolavado que utiliza el medio de agua salina de los tanques de peces y que separa los sólidos de la malla y los regresa al tanque de retención de lodo 20. Ventajosamente, usando el medio de agua salina de los tanques de peces, el tanque de lodo es rico en sulfatos, sin pérdida de agua ni dilución indeseable del sistema con agua nueva. Un filtro de tambor de micromalla aceptable puede incluir los modelos vendidos por Hydrotech Microscreens. Preferiblemente, el filtro de tambor de micromalla incluye chorros de retrolavado que son dirigidos contra el exterior del filtro de micromalla y proveen suficiente presión para eliminar los sólidos. Además, si la malla del filtro se llega a atascar con algas o crecimientos de limo, aceite o grasa, es bueno incluir sistemas de limpieza adicionales, tales como lámparas de luz ultravioleta, ozono y agua caliente. El tamaño del medio de filtro de malla afectará el rendimiento del filtro, y por lo tanto se debe reconocer que los medios más pequeños alcanzarán una remoción más eficaz de los sólidos suspendidos, pero implicarán una mayor caída de presión y acumulación de pérdida de cabeza hidrostática. Por lo tanto, se debe considerar un balance entre la eficiencia de la remoción y el régimen de carga hidráulica. Conforme el agua fluye hacia la sección del tambor la malla del filtro separa las partículas del líquido, y cuando el filtro de malla se carga o atasca, se inicia preferiblemente el ciclo de retrolavado y cualquier sólido y el líquido de retrolavado se mueven a través del conducto de interconexión, 17, hacia el tanque de retención de lodo 20. El tanque de retención de lodo 20 puede ser de cualquier tamaño o forma, y se puede fabricar de cualquier material estructuralmente competente para retener el material de lodo y mantener un medio de substrato para la colonización de microorganismos, que incluye plástico reforzado, acero, concreto u otro material adecuado, cualquiera de los cuales se puede forrar con un material inerte con respecto al desecho y medio de agua salina de los tanques 12. Con respecto al tamaño del sistema, se debe considerar el tiempo de residencia deseado para obtener las reacciones químicas y velocidades de flujo óptimas. Dentro del tanque de retención de lodo se dispone una bacteria reductora de sulfato adecuada y un nutriente apropiado para estimular el crecimiento de la misma. El término "sulfato" significa cualquiera de los aniones de metales alcalinos o alcalinotérreos que llevan azufre en forma oxidada, que incluyen sin limitación sulfato (SO4=), sulfito (SÜ3=), tiosulfato, tiosulfito, (S2O3=), bisulfato (HSO4~) o bisulfito (HSO3). Entre las bacterias reductoras de sulfato preferidas están las de los géneros Desulfobacter, Desulfobacterium, Desulfovibrio y Desulfotomaculum. Entre las especies de Desulfovibrío especialmente preferidas están desulfuricans, vulgarus, salexigens, africanus y gigas. La bacteria empleada puede ser una cepa pura de un tipo o una mezcla de dos o más tipos. Es preferible que el procedimiento de reducción de sulfato sea realizado a una temperatura de aproximadamente 15°C a 40°C, de preferencia aproximadamente de 30°C a 37°C. La presión interna del tanque de retención puede ser la atmosférica. El preferible que el pH del material en el tanque de retención se mantenga en una escala de aproximadamente 6.0 a 8.0, de preferencia aproximadamente de 6.8 a 7.5. Importantemente, el pH se mantiene por arriba de 7, permitiendo así una mayor solubilidad de cualquier sulfuro de hidrógeno generado en el medio de agua salina, para el movimiento subsiguiente hacia la unidad de desnitrificación. La presente invención contempla proveer una fuente adecuada de medios nutrientes para el crecimiento bacteriano dentro del tanque de retención. Notablemente, la fuente principal de nutrientes para las bacterias reductoras de sulfato del tanque de lodo son los sólidos orgánicos recogidos de los tanques de peces por la malla del tambor. Estos sólidos orgánicos (principalmente materia fecal de los peces y alimento no comido) son parcialmente degradados/fermentados en el tanque de lodo, y los productos de este procedimiento son la fuente principal de nutrientes para las bacterias reductoras de sulfato. Preferiblemente, el medio nutriente está presente a su límite de solubilidad para maximizar la eficiencia. En algunas situaciones se pueden agregar nutrientes adicionales y se puede proveer por lo tanto ácido láctico en forma de subproductos o desechos lácteos, tales como leche agria o corriente de suero de leche, que son una fuente de carbono preferida. También son adecuados otros compuestos tales como almidón, piruvato, butirato, acetato y ácidos grasos de cuatro carbonos. Las fuentes adicionales de medios nutrientes aceptables incluyen los residuos del tanque de peces, que incluyen suplementos alimenticios para las especies acuáticas. Además, se pueden emplear combinaciones de estos medios. Los acetatos pueden ser o se producen del rompimiento de los ácidos grasos y los azúcares. El uso de acetato más sulfato (SO42~) como un ion divalente mayor del agua marina, es para reducir los sulfatos como se muestra más abajo, donde se ilustra un procedimiento de reducción desasimilatoria de sulfato: CH3COO" + SO42"+ 3H+ ? 2CO2 + H2S + 2H2O La fracción de solución que se va a tratar biológicamente en el tanque de retención normalmente se controlará mediante la concentración de sulfato en el medio de agua salina y la cantidad de sulfuro de hidrógeno requerida para desnitrificación subsiguiente. En algunos casos, se producirá más sulfuro de hidrógeno del necesario, ocasionando así una reducción del pH del sistema. Ventajosamente, los subproductos alcalinos generados por las bacterias reductoras de sulfato se pueden usar para ajustar el pH de la solución y para mantener la solubilidad del sulfuro de hidrógeno generado. Normalmente el requerimiento de H2 para la reducción de sulfato será un parámetro que se debe considerar, porque teóricamente se requieren cuatro moles de H2 para cada mol de SO4 reducido. En la práctica, probablemente se requiera más que la cantidad teórica de H2 debido a la ineficiencia de la incorporación y utilización del H2 en el tanque de retención. Por lo tanto, el tanque de retención de lodo de la presente invención se puede equipar con una entrada para introducir dicho gas en una cantidad suficiente para que reaccione estequiométricamente con el sulfato divalente en el medio de agua salina, si fuera necesario. Como las bacterias empleadas son anaeróbicas, es importante disminuir el contenido de oxígeno en el licor mixto de lodo y líquido de retrolavado en el tanque de retención del lodo. Ventajosamente, no se requiere contención especial para resistir la entrada de oxígeno porque la actividad de las bacterias heterotróficas (Pseudomonas, Bacillus) dentro del tanque de lodo sobre los sólidos orgánicos, es responsable de mantener una concentración de oxígeno baja (de hasta más de -800 mv), lo que promueve la producción de sulfuro por parte de los microbios reductores de sulfato. Esto es evidente por el hecho de que cuando el sistema se limpia para remover el material acumulado, es necesario recargarlo con una fuente de carbono, tal como almidón, para estimular el consumo de oxígeno, que aumenta la producción de sulfuro. La bacteria se puede introducir en el sistema mediante cualquier medio conveniente, ya sea antes del tanque de retención o directamente en el tanque. Los nutrientes para las bacterias se pueden mezclar en una proporción que depende del contenido de sulfato del medio de agua salina, o de solución salina generada artificialmente del licor mixto removido del filtro de tambor 18. Una porción del sulfato del licor mixto es reducida a sulfuro de hidrógeno, que se retira del tanque de retención y se mueve hacia la unidad de desnitrificación 16. Cualquier acumulación de productos sólidos suspendidos en el líquido del tanque de retención de lodo, es removida a través del drenaje de lodo 21. El interior del tanque de retención de lodo 20 está provisto con medios para sostener las bacterias. En la modalidad mostrada, unas bolitas poliméricas, preferiblemente bolitas de polietileno que tienen un volumen de aproximadamente 0.1 m3 a aproximadamente 0.9 m3, sirven como soporte para las bacterias anaeróbicas reductoras de sulfato. Entre los materiales preferidos para esta finalidad está un material seleccionado del grupo que consiste de vidrio triturado, bolitas de vidrio, partículas de plástico, partículas de cerámica, tubos de plástico o vidrio, piedra pómez, arena y grava. Las bacterias reductoras de sulfato se adhieren a este material de soporte, se multiplican y finalmente forman una película que cubre el material de soporte. En la modalidad ¡lustrada, el licor mixto que contiene sulfato, bajo la influencia de una bomba, será transferido del filtro de tambor al tanque de retención, y pasará por o a través del material de soporte, causando así que el licor mixto haga contacto con la bacteria anaeróbica. Conforme el licor cargado de sulfato pasa por este material de soporte poblado bacterianamente, el sulfato del medio de agua salina puede ser metabolizado por las bacterias para producir por lo menos sulfuro. Generalmente, la retención del lodo dura entre 3 y 10 días. Haciendo referencia a la figura 1 , se observa que el medio de agua salina que comprende los sulfuros generados y que tiene un contenido bajo de oxígeno, es retirado del tanque de retención de lodo a través del conducto 22 hacia la unidad de desnitrificación 16 (la concentración de sulfato del medio de agua salina que sale del tanque de retención, será menor con respecto a su concentración conforme el medio de agua salina entra al tanque de retención). Como se indicó arriba, el nitrato puede alcanzar altas concentraciones en un sistema recirculante, y por lo tanto se requiere desnitrificación. En el presente sistema, la desnitrificación es efectuada por bacterias desnitrificadoras autotróficas anaeróbicas que, con oxígeno disminuido, preferiblemente por debajo de 0.5 mg/L, y en presencia de sulfuros, son capaces de usar los nitratos o nitritos como receptores de electrones. Para facilitar la desnitrificación, la presente invención provee una cámara de desnitrificación en la que la cantidad de oxígeno está limitada severamente. La unidad de desnitrificación del lecho fijo 16 utiliza una columna empacada, con poblaciones microbianas desnitrificantes unidas al medio de soporte. La columna puede ser de una configuración de flujo descendente o flujo ascendente, reconociéndose que en la presente ilustración de la figura 1 se usa una columna de flujo ascendente. Las columnas de flujo ascendente tienen tiempos de contacto mucho mayores, operan a cargas hidráulicas menores y son más eficientes a temperaturas más bajas que las columnas de flujo descendente. Nuevamente, la temperatura es un factor muy significativo que afecta la eficiencia de la desnitrificación, y por lo tanto el sistema o los componentes individuales se pueden conectar a una fuente de calentamiento. La unidad de desnitrificación de flujo ascendente fijo 16 comprende un medio de soporte para el crecimiento de los microorganismos, que incluyen bacterias que exhiben actividad oxidante de sulfuro y reductora de nitrato. Este medio de soporte, también conocido como estructuras portadoras de biomasa, se puede construir de una variedad de materiales en una variedad de formas y tamaños. Por ejemplo, se pueden usar materiales naturales o artificiales tales como esponjas, espumas sintéticas, espumas tanto de celda abierta como de celda cerrada, y plásticos extruidos, tanto plástico extruido diseñado especialmente como plástico de desecho reciclado, incluyendo bolitas de polietileno. Otra modalidad contempla estructuras portadoras de biomasa comprendidas de espuma de poliuretano cortada en cubos, esferas, u otras formas regulares o no regulares, que proveen una gran cantidad de área de superficie para el soporte y crecimiento de los microorganismos. Las estructuras portadoras de biomasa usadas en la práctica de la presente invención se pueden proveer de varias maneras. Una manera es obtener las estructuras portadoras de biomasa de una unidad de desnitrificación que ha estado en operación. Otra manera es preparar el portador de biomasa uniendo los microbios al portador. El medio con el cual los microbios se unen al portador de biomasa no es crítico en la práctica de la presente invención. Normalmente, los microbios forman películas sobre las superficies de casi cualquier material con el que entran en contacto durante su reproducción, sin importar la morfología de superficie del material (esto es, sin importar si la superficie es lisa, con pliegues, o rugosa). Consecuentemente, la manera más fácil para unir los microbios al portador es exponer el portador a los microbios bajo condiciones efectivas para que los microbios se unan a la superficie de portador, y efectivas para que los microbios se reproduzcan. Normalmente es ventajoso sembrar la estructura de portador de biomasa con concentraciones más altas de microbios durante el arranque, o cuando existen condiciones inhibidoras. Después de sembrar las estructuras portadoras se mantienen las condiciones efectivas para el crecimiento de la población microbiana. Conforme aumenta la población del microbio, el microbio naturalmente forma películas sobre la superficie de las estructuras de portador, que alcanzan un grosor de equilibrio en varias semanas. El grosor de la película microbiana en el equilibrio depende principalmente del tipo de microbio. Normalmente las películas adecuadas para la práctica de la presente invención tienen un grosor de aproximadamente 5 µm a aproximadamente 500 µm. En la unidad de desnitrificación se puede usar cualquier microbio anaeróbico capaz de usar nitrato como receptor terminal de electrones, oxidando el azufre elemental a sulfato. La selección de un microbio particular para una aplicación particular se basa en varios factores que serán evidentes para los expertos en la materia, tales como la eficiencia de conversión necesaria, la disponibilidad de los microbios capaces de efectuar la conversión, las condiciones bajo las cuales se va a realizar la reacción (temperatura, concentración de oxígeno reducida, presencia o ausencia de otros materiales que contaminan el reactivo o los subproductos de la reacción que son tóxicos para los microbios), el portador de biomasa empleado, y la facilidad de unión de los microbios al portador de biomasa. Entre las bacterias anaeróbicas oxidantes de sulfuro preferidas están las de los géneros Thiobacillus, Thiomicrospira y Campylobacter sp. Entre las especies de Thiobacillus específicamente preferidas, están denitrificans, versulus, delicatus, aquaesulis y thyasiris; y la Thiomicrospira preferida es la pantotropha y denitrificans. Las bacterias empleadas pueden ser una cepa pura de un tipo o una mezcla de dos o más tipos. Muy preferiblemente, la bacteria anaeróbica desnitrificante incluye Thiobacillus denitrificans o Thiomicrospira denitrificans. El procedimiento de desnitrificación se puede realizar a una temperatura de 25°C a 40°C, de preferencia aproximadamente de 25°C a 30°C. La presión interna del tanque de retención puede ser la atmosférica. Es preferible mantener el pH del material en la unidad de desnitrificación en una escala de aproximadamente 5.0 a 9.0, siendo preferido de 6.8 a 7.5. Nuevamente, como se indicó antes, el pH se debe mantener en una escala para asegurar que cualquier sulfuro de hidrógeno resida en solución para que esté disponible para la oxidación de sulfuro por las bacterias anaeróbicas desnitrificantes. La oxidación de sulfuro y la reducción de nitrato están ejemplificadas por la siguiente reacción, en donde el sulfuro generado en el procedimiento de reducción desasimilatoria de sulfato está acoplado con la desnitrificación. 5 H2S + 8 NO3" ? 5 SO42" + 4N2 + 4H2O + 2H+ En el tratamiento de agua salina, la unidad de desnitrificación se coloca preferiblemente antes de la unidad de nitrificación, para proveer una fuente de amoniaco, porque algunas bacterias anaeróbicas oxidantes de sulfuro no tienen la capacidad de sintetizar nitrato reductasas asimilatorias; por lo tanto, debe estar presente una fuente de amoniaco/nitrógeno para que ocurra la síntesis de células/proteínas. Después de un periodo de retención suficiente en la unidad de desnitrificación para asegurar que la reacción anteriormente descrita disminuya la concentración de nitratos, el medio de agua salina se transfiere al biorreactor del lecho móvil (MBB) nitrificante 14. El MBB comprende medio en suspensión para el soporte y crecimiento de los microorganismos, que incluyen bacterias nitrificantes. Este medio de soporte puede incluir el medio de soporte anteriormente expuesto. Preferiblemente, el reactor de lecho móvil comprende estructuras portadoras de biomasa fabricadas de polietileno con una densidad ligeramente menor que el agua. Las estructuras de portador de biomasa se suspenden en el efluente y se mantienen ahí por medio de difusores de aire o mezcladores de propulsor dentro del reactor de biofiltro. Las estructuras de portador de biomasa son retenidas por medios de malla o placa dimensionadas adecuadamente. Con una densidad ligeramente menor que la del agua, este medio de soporte provee una superficie protegida grande para las bacterias. El procedimiento de lecho móvil crea condiciones biológicas óptimas, ya que el aire circula y el oxígeno se dispersa en el- mismo. Cualquier microbio capaz de metabolizar el amoniaco en compuestos nitrogenados menos tóxicos, tales como nitrato, se pueden usar en el MBB 14. A manera de ilustración, los microbios adecuados para el tratamiento del efluente de acuacultivo incluyen bacterias nitrificantes aeróbicas tales como Nitrospira sp, Nitrosococcus sp, Nltrosomonas y Nitrobacter. Las estructuras portadoras de biomasa y los procedimientos de siembra anteriormente expuestos se pueden usar en la unidad de nitrificación. Las bacterias nitrificantes remueven cantidades sustanciales de amoniaco solubilizado metabolizando el amoniaco para formar nitratos. El procedimiento básico de la descomposición del contaminante de amoniaco consiste en la nitrificación. La nítrificación descompone el amoniaco en solución a nitrato de la siguiente manera: NH4+ ? NO2~ ? NO3" La oxidación de amoniaco a nitrato es un procedimiento biológico secuencial de dos pasos que incluye dos bacterias autotróficas diferentes, más comúnmente del género Nitrospira sp., Nitrosococcus sp., Nitrosomonas sp. y Nitrobacter sp., que utilizan el amoniaco como fuente de energía. Para este procedimiento, la reacción de nitrificación dependiente de oxígeno que ocurre en el compartimiento aeróbico del biofiltro, produce nitrato (NO3), y es el resultado de la oxidación del amoniaco (NH4+), el producto de desecho metabólico del pez, a nitrato, por medio de un intermediario de nitrito (NO2~), de la siguiente manera: NH4+ + 1.5 02 ? N02" + 2H+ + H2O NO2" + 0.5 O2 ? NO3" Preferiblemente, las estructuras portadoras de biomasa en el MBB aeróbico se mantienen en movimiento continuo a una velocidad de flujo de efluente de aproximadamente 4.25 litros por segundo a aproximadamente 56.63 litros por segundo. El movimiento continuo se mantiene por medio de difusores de aire en el MBB, o por medio de un mezclador de propulsores en el reactor. El MBB está equipado preferiblemente con un sistema de aire difundido que abastece aire/oxígeno al sistema. En el MBB aeróbico, la concentración de oxígeno disuelto tiene que ser relativamente alta, porque el oxígeno disuelto es el factor limitativo en el procedimiento de nitrificación. Normalmente, el MBB aeróbico preferido opera a una concentración de oxígeno disuelto de aproximadamente 4 a aproximadamente 8 mg/1. WO 91/11396 (Rusten) provee información técnica adicional para un rendimiento óptimo del reactor de biofiltro aeróbico preferido de la presente invención, cuyo contenido se incorpora aquí como referencia para todo fin. La optimización de las velocidades de flujo a través de la unidad de nitrificación depende principalmente de la velocidad de reacción característica del microbio con el amoniaco, la concentración del amoniaco u otros componentes nitrogenados, el área de superficie ¡nterfacial de operación de las estructuras portadoras de biomasa, el material de partícula, y la densidad del material de las estructuras portadoras de biomasa con respecto al fluido en el que se dispersa. El flujo puede tener un componente tanto vertical como horizontal. El componente vertical puede ser ascendente o descendente. Cuando el material de las estructuras portadoras de biomasa tiene una gravedad específica mayor que la del efluente acuoso, se prefiere un flujo vertical ascendente efectivo para formar un lecho expandido.

Alternativamente, un flujo vertical descendente efectivo para formar un lecho expandido es ventajoso cuando el material tiene una gravedad específica que es menor que la gravedad específica del efluente acuoso. Además de la remoción del amoniaco del efluente del acuacultivo, la unidad de MBB aeróbica remueve cantidades significativas de dióxido de carbono del efluente del acuacultivo. El dióxido de carbono es un producto metabólico natural de la respiración de los peces y puede llegar a concentraciones tóxicas si se deja en solución y no se le remueve. El dióxido de carbono también disminuye los valores de pH del agua, que pueden alcanzar parámetros inaceptables en los sistemas de acuacultivo. El sistema de la presente invención puede incluir un monitor y un sistema de control automático, conectado para comunicación con el sistema de acuacultivo de recirculación 10, e incluye un sistema de monitoreo y control de la calidad del agua y un sistema de control automático de dispensación de alimento. Se puede emplear un microprocesador con una pluralidad de bombas de muestreo, o dispositivos de monitoreo en línea localizados en los diferentes componentes, incluyendo los tanques de crianza 12, el tanque de retención de lodo 20, la unidad de desnitrificación 16 y el MBB 14, para medir la temperatura de agua, el pH, el contenido de oxígeno, amoniaco, nitrito, nitrato, sulfato, sulfuro, COD u oxígeno. La lectura de los datos medidos puede ser mostrada en un dispositivo de presentación del microprocesador y se puede usar para controlar las operaciones del sistema de acuacultivo de recirculación. Se puede incluir un sistema de control automático de dispensación de alimento que permita dispensar y distribuir el alimento y los nutrientes en los tanques de crianza 12, en un tiempo constante y de una manera cuantitativa. Aunque el procedimiento preferido de la invención incluye un procedimiento continuo, a diferencia de uno intermitente, los materiales serán retenidos en los diferentes componentes durante un período que maximizará la eficiencia del procedimiento. Dependiendo de los resultados del muestreo, el experto en la materia puede determinar el tiempo de retención óptimo del medio de agua salina recirculante en las unidades individuales, y por lo tanto el tiempo general requerido para reducir los nitratos a una concentración aceptable. Generalmente, un ciclo de recirculación puede variar de 4 a 48 horas, de preferencia de aproximadamente 8 a aproximadamente 12 horas, con un tiempo de retención mayor en el tanque de lodo, como se expuso arriba. Además, se debe reconocer que se puede ajustar individualmente la velocidad de flujo del medio de agua salina recirculante a través de los diferentes componentes, dependiendo de la densidad y velocidad de conversión metabólica de los microorganismos respectivos. Preferiblemente, la velocidad de flujo varía de aproximadamente 0.1 m3/h a aproximadamente 10 m3/h a través de los diferentes componentes. Se entiende que en la definición de la invención aquí provista también se incluye cualquier modificación que no afecte sustancialmente la actividad de las diversas modalidades de esta invención. Por consiguiente, los siguientes ejemplos tienen la intención de ilustrar, más no limitar, la presente invención.

EJEMPLOS Materiales y métodos Configuración del sistema: Dos tanques de 4.2 m3 se operaron con pececillos besugo dorados, Sparus aurata, a una densidad de 5-10 kg/m3 y una velocidad de alimentación de 2%-2.5% de peso corporal/día. Los tanques se conectaron a un biorreactor de lecho móvil (MBB) mirificante de 2 m3 y se ajustaron a una velocidad de flujo de 8 m3/h para permitir dos intercambios del agua del tanque por hora a través del filtro. Unido a este tanque como circuito lateral, estaba un biofiltro de lecho fijo cilindrico de 0.3 m3 de flujo ascendente, lleno con 0.2 m3 de bolitas de polietileno para desnitrificación. Este componente de biofiltro anaeróbico se ajustó con una velocidad de flujo baja de 0.1 m3/h. Se recolectó lodo a través de un filtro de malla de tambor con un sistema de retrolavado que usa agua del tanque. El lodo y el agua de retrolavado se recolectaron en un tanque rectangular de 0.3 m3 con 0.1 m3 de bolitas, que suministraron un medio para la remoción de sólidos y también un substrato para la colonización bacteriana. El agua del tanque de lodo se bombeó de regreso al sistema a través del biofiltro anaeróbico, y el lodo de alta densidad se recogió y removió semanalmente. La configuración del sistema se muestra en la figura 1.

Análisis químico y físico El Amoniaco, nitrito y nitrato se determinaron como lo describieron antes Tal y otros (2003), y el sulfuro se determinó como lo describen Strickland y Parsons (1968). El oxígeno y la temperatura se midieron usando una sonda de temperatura/oxígeno YSI (modelo 57; Yellow Springs Instruments, E.U.A.). La salinidad se monitoreó con un refractómetro (modelo S-10E, Atago, Japón).

Resultados y discusión Los datos aquí presentados reflejan los primeros 65 días en un experimento progresivo. Inicialmente se introdujeron 2000 pececillos besugo con un peso promedio de 0.5 g, y el día 65 el peso promedio por pez era de 20 g. Durante este periodo, los peces consumieron 40 kg de alimento y alcanzaron densidades de 10 kg/m3. El intercambio diario de agua salina fue menor del 0.5% del volumen total del sistema, y solo fue necesario agregar agua fresca para recuperar la pérdida de agua por evaporación. La figura 2 muestra la concentración total de amoniaco y nitrito durante los 65 días del sistema de la presente invención, y también un sistema similar que no incluye el reactor de desnitrificación de lecho fijo de flujo ascendente (esto es, un sistema de control). Como se muestra en la figura 2, las concentraciones de nitrato en el tanque de control tuvieron un máximo el día 42 y alcanzaron una concentración de 102 mg/l de NO3-N. En el sistema de la presente invención, usando el procedimiento de reducción desasimilatoria de sulfato, la acumulación de nitrato se mantuvo a concentraciones de 35-45 mg/l de NO3-N. Así, la unidad de desnitrificación de lecho fijo fue eficaz para mantener concentraciones de nitrato bajas y estables. Puesto que la configuración del medio de soporte en el reactor de desnitrificación de lecho fijo fue diseñada para promover condiciones anóxicas, se sospechó que cualquier sulfuro generado como consecuencia de la reducción de sulfato en el tanque de lodo, era usado por las bacterias desnitrificantes autotróficas para realzar la desnitrificación. Para determinar que esto estaba ocurriendo, se midió la concentración de sulfuro en muestras de agua de los sitios de entrada y salida del biorreactor de desnitrificación. Como se presenta en la figura 3, se detectaron altas concentraciones de sulfuro en la muestra de la entrada de hasta 90 mg/L, mientras que no hubo concentración significativa de sulfuro en el agua que sale del reactor. Usando la ecuación estequiométrica para la oxidación biológica de sulfuro con nitrato, 5H2S + 8NO3" ->5SO42" + 4N2 + 4H2O + 2H+ se calculó que cuando la relación molar de sulfuro/nitrato se aproxima a 0.62, ocurre la oxidación completa de sulfuro a sulfato con reducción completa de nitrato a gas nitrógeno. En el cuadro 1 se muestra un cálculo de la relación molar de la remoción diaria de nitrato y sulfuro mediante el biorreactor desnitrificante durante varios días en el transcurso del experimento. Excepto por un día (día #60), la relación real de sulfuro/nitrato fue 20-50% menor que la relación teórica derivada de la ecuación estequiométrica anteriormente mostrada. Las relaciones más bajas sugieren que, aunque algo del nitrato fue removido por el procedimiento autotrófico acoplado de sulfato/nitrato, es probable que el resto fue removido mediante la reducción de nitrato realizada por las bacterias desnitrificantes heterotróficas que utilizaron carbono orgánico como donador de electrones. Basándose en la homología de secuencia del ARNr 16S se identificaron varios tipos de bacterias en las diferentes unidades componentes del sistema. Por ejemplo, en el tanque de lodo se identificó un reductor de sulfato, Desulfuromonas sp. También se encontró en el sistema un oxidante de sulfito, Sulfobacter, y como candidato oxidante de sulfuro/ reductor de nitrato, Thiploca sp.

CUADR0 1 Remoción diaria de nitrato y sulfuro con ei biorreactor desnitrificante (véase el texto para más detalles) Conclusiones Los presentes resultados indican que la secuencia de filtro de lodo/desnitrificante fue muy eficaz para estimular la remoción del nitrato. El compartimiento desnitrificante removió hasta 40-70% de la carga de nitrato introducida desde el sistema, lo que permitió mantener la concentración general de nitrato en el sistema entre 35 y 65 mg (N03-N)/l durante la operación, y permitió un intercambio diario de agua menor de 1 % del volumen total del sistema. La estimulación de la actividad reductora de nitrato se debió en parte a la presencia de actividad reductora desasimilatoria de sulfato que ocurrió durante la descomposición de los desechos de lodo; las concentraciones de sulfuro en el compartimiento de lodo fueron tan altas como 60-80 mg/l. Por otra parte, el agua efluente del compartimiento de desnitrificación no mostró sulfuro mesurable. De esta manera, se muestra que la desnitrificación puede ser manejada por el gradiente redox entre los compartimientos del sistema, resultando así en la reducción de sulfato (producción de sulfuro), que a su vez reduce el nitrato. Este procedimiento tiene una amplia aplicación en sistemas de recirculación marinos en donde la concentración de sulfato no es un factor limitativo y la minimización del intercambio de agua resulta crítica. Los presentes resultados demuestran que las concentraciones de nitrato se pueden controlar en un sistema de recirculación marino agregando un circuito anaeróbico de volumen pequeño (6% del volumen total del sistema), para promover la desnitrificación autotrófica efectuada por bacterias oxidantes de sulfuro. Otra ventaja del uso de la desnitrificación autotrófica en lugar de la desnitrificación heterotrófica, es la poca biomasa orgánica producida por los desnitrificadores autotróficos. Esto es importante para minimizar los problemas de atascamiento asociados con una cantidad grande de biomasa bacteriana, especialmente en un reactor de lecho fijo de flujo ascendente similar al usado en este estudio. Aunque se han descrito arriba las modalidades particulares de la invención con fines ilustrativos, será apreciado por los expertos en la materia que se pueden hacer muchas variaciones de los detalles, sin apartarse de la invención descrita en las reivindicaciones anexas.

Referencias El contenido de todas las citas se incorpora aquí como referencia para todo fin. Kaiser, H., Moskwa, G. y Schmitz, O., "Growth of trout in a recirculated system with pH-stabilization by denitrification". J. World Aquacult. Sor., 20 (1989): 46. Kristensen, E., Holmer, M. "Decomposition of plant materials in marine sediment exposed to different electrón acceptors (O2, NO3", and SP4"2), with emphasis on substrate origin, degradation kinetics, and the role of bioturbation". Geochimica et Cosmochimica Acta, 65 (2001 ), 419-433. Lee, P. G., Lea, R. N., Dohmann, E., Prebilsky, W., Turk, P. E., Ying, H., Whitson, J. L. "Denitrification in aquaculture systems: an example of a fuzzy logic control problem", Aquacultural Engineering 23 (2000) 37-59. Malone, R., DeLosReyes, A. A. Jr. "Categories of recirculating aquaculture systems" en: "Advances in aquacultural engineering. Northeast regional agricultural engineering service", NRAESXQ5, Cornell (1997) 197-208. Otte, G. y Rosenthal, H. "Management of closed brackish-water system for high density fish culture by biological and chemical water treatment". Aquaculture 18 (1979): 169-18 1. Payne, W. J. "Energy yields and growth of heterotrophs" Annu. Rev. Microbiol. 24 (1970) 17-52. van Rijn, J. "The potential for integrated biological treatment systems in recirculating fish culture". Aquaculture 139 (1996): 181-201. Strickland, J. D. y Parsons, T. R. "A practical handbook of seawater analysis". Bulletin Fisheries Research Board of Canadá, Ottawa, (1968) p. 77-80. Tal, Y., Watts, J. E., Schreier, S. B., Sowers, K. R., Schreier, H. J. "Characterization of the microbial community and nitrogen transformation processes associated with moving bed bioreactors in closed recirculated mariculture systems". Aquaculture 215 (2003) : 187-202. Zohar, Y., Tal, Y., Schreier, H., Steven, C, Stubblefield, J. y A.

Place, A., "Commercially Feasible Urban Recirculated Aquaculture: Addressing the Marine Sector", en "Urban Aquaculture", B. Costa-Pierce, ed. (2003) CABI Publishing.

Claims (17)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un método para reducir y/o remover los productos nitrogenados de un sistema de acuacultivo de recirculación marino, que comprende: alojar una especie acuática en un tanque de crianza que contiene un medio de agua salina, en donde el medio de agua salina comprende sulfatos y está contaminado por lo menos con amoniaco y nitratos; transferir el medio de agua salina del tanque de crianza a través de medios de filtración que están más adelante para separar los materiales sólidos del medio de agua salina; transferir los sólidos separados y por lo menos algo del medio de agua salina a un tanque de retención de lodo, en donde el tanque de retención de lodo comprende un medio de substrato para el crecimiento de microorganismos anaeróbicos activos en la reducción de sulfato; retener el lodo separado y el medio de agua salina en el tanque de retención de lodo un tiempo suficiente para generar sulfuros mediante la reducción metabólica de sulfato en el medio de agua salina, por medio de microorganismos anaeróbicos activos en la reducción de sulfato; transferir el medio de agua salina que comprende los sulfuros del tanque de retención de lodo a una unidad de desnitrificación colocada adelante del tanque de lodo, en donde la unidad de desnitrificación comprende un lecho fijo de medio de substrato para el crecimiento de microorganismos anaeróbicos activos en la oxidación de sulfuro y la reducción de nitrato; retener el medio de agua salina en la unidad de desnitrificación durante un tiempo suficiente para oxidar los sulfuros a sulfatos y reducir los nitratos a gas nitrógeno por medio de los microorganismos activos en la oxidación de sulfuro y la reducción de nitrato; transferir el medio de agua salina de la unidad de desnitrificación a un biorreactor de lecho móvil (MBB) de nitrificación colocado adelante de la unidad de desnitrificación, en donde el MBB comprende medio de substrato móvil en suspensión para el crecimiento de microorganismos aeróbicos activos en la nitrificacíón; retener el medio de agua salina en el MBB durante un tiempo suficiente para bajar la concentración de amoniaco en el medio de agua salina; y transferir el medio de agua salina del MBB al tanque de crianza para recirculación.

2.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque los microorganismos activos en la reducción de sulfato comprenden bacterias de los géneros Desulfobacter, Desulfobacterium, Desulfovibrío o Desulfotomaculum.

3.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque los microorganismos activos en la oxidación de sulfuro /reducción de nitrato, comprenden bacterias de los géneros Thiobacillus o Thiomicrospira.

4.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el medio de substrato en el tanque de retención del lodo está fabricado de polietileno.

5.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la velocidad de flujo a través de los componentes, que incluyen el tanque de crianza, la unidad de desnitrificación, los medios de filtración o el MBB, es de aproximadamente 0.1 m3/h a aproximadamente 10 m3/h.

6.- El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque la velocidad de flujo es la misma para todos los componentes, o diferente para cada componente.

7.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el pH en el tanque de retención de lodo y la unidad de desnitrificación se mantiene en una escala de aproximadamente 6.8 a aproximadamente 9.

8.- El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque el pH en el tanque de retención de lodo y la unidad de desnitrificación se mantiene por arriba de 7.

9.- Un sistema de acuacultivo de recirculación marino, que comprende: por lo menos un tanque de crianza de la especie acuática, en donde el tanque de crianza comprende un medio de agua salina; un tanque de retención de lodo colocado adelante del tanque de crianza y en comunicación de fluido con el mismo, en donde el tanque de retención de lodo comprende un medio de substrato para el desarrollo de microorganismos activos en la reducción de sulfato; una unidad de desnitrificación colocada adelante del tanque de lodo y el tanque de crianza, y en comunicación de fluido con los mismos, en donde la unidad de desnitrificación comprende un medio de substrato para el crecimiento de microorganismos anaeróbicos activos en la oxidación de sulfuro y la reducción de nitrato; y un biorreactor de lecho móvil de nitrificación colocado adelante de la unidad de desnitrificación y atrás del tanque de crianza y en comunicación de fluido con los mismos, en donde el biorreactor de lecho móvil de nitrificación comprende un medio de substrato para el crecimiento de microorganismos activos en la nitrificación.

10.- El sistema de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque comprende un filtro de malla de tambor colocado entre el tanque de crianza y el tanque de lodo, y en comunicación de fluido con los mismos, en donde el filtro de malla de tambor separa los sólidos transferidos del tanque del medio de agua salina recirculante, con transferencia subsiguiente de dichos sólidos separados hacia el tanque de lodo.

11.- El sistema de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque el biorreactor de lecho móvil de nitrificación comprende: una entrada y una salida para el movimiento del medio de agua salina a través de las mismas; un medio de substrato en suspensión para el crecimiento de microorganismos aeróbicos activos en la nitrificación, en donde el medio en suspensión es mantenido en movimiento por el movimiento del medio de agua salina; y medios de aireación para inyectar aire u oxígeno al medio de agua salina, para que los microorganismos realicen una nitrificación aeró b ica eficaz.

12.- El sistema de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque el medio de substrato comprende bolitas de polietileno.

13. El sistema de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque comprende un monitor y un sistema de control automáticos conectados para comunicación con los diferentes componentes del sistema.

14.- El sistema de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque la unidad de desnitrificación es una columna de substrato fijo de flujo ascendente.

15.- El sistema de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque comprende un sistema de conductos para conectar el tanque de crianza, el filtro de malla de tambor, el tanque de retención de lodo, la unidad de desnitrificación, y el biorreactor de lecho móvil.

16.- El sistema de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque el biorreactor de lecho móvil es una columna de flujo ascendente.

17.- El sistema de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque comprende una pluralidad de bombas de muestreo y/o dispositivos de monitoreo en línea localizados por lo menos en el tanque de crianza, el filtro de malla de tambor, el tanque de retención de lodo, la unidad de desnitrificación, y el biorreactor de lecho móvil, para medir la temperatura del agua, el contenido de oxígeno, el pH, y las concentraciones de amoniaco, nitrito, nitrato, sulfato y/o sulfuro.