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Os principais componentes dos alimentos utilizados na produção aquícola são: proteínas, carboidratos, lipídeos, cinzas e umidade. A porção de alimento não utilizada pelos organismos é excretada como resíduos orgânicos sólidos (fezes). As bactérias quebram estes sólidos fecais, juntamente com os alimentos não consumidos, no sistema, havendo um consumo do oxigênio e produção de amônia. Para minimizar o seu impacto sobre a qualidade da água, os sólidos residuais precisam ser removidos do cultivo o mais rápido possível. Os resíduos sólidos podem ser classificados em quatro categorias:

(1) Sedimentáveis; (2) Suspensos; (3) Flutuantes; e (4) Sólidos dissolvidos

(PARKER, 2012b).

Para Lekang (2013h) um filtro mecânico é uma obstrução no fluxo de água e que está configurada para recolher as partículas e objetos maiores e permitir que a água passe. O princípio de um filtro mecânico é separar partículas de água através de uma obstrução, uma tela ou uma cremalheira de barra. Partículas maiores do que a abertura na tela ou a distância entre as barras serão retidas. O tipo mais simples de filtros mecânicos compreende uma tela estática, uma placa perfurada ou grelha, ou uma cremalheira de barra que é colocada no fluxo de água, e vão barrar as partículas maiores que o tamanho de sua abertura (Figura 28).

Figura 28 - Esquema de filtro com rede estática.

Segundo Summerfelt e Vinci (2013) sólidos em suspensão afetam negativamente todos os aspectos de um sistema de recirculação em aquicultura (RAS), de modo que o primeiro objetivo de qualquer esquema de tratamento de recirculação é a remoção de resíduos sólidos. Existem sólidos de diversos tamanhos, sendo o termo "sólidos finos" utilizado para identificar as partículas sólidas que não são facilmente decantáveis a partir da coluna de água, por exemplo, <100 µm (Figura 29). Como um prelúdio para o entendimento das descrições da distribuição de tamanho e a contribuição em peso das diferentes classes de tamanho, é importante saber que as amostras são geralmente pré- filtradas para remover partículas grandes, isto é, >200 µm. A contribuição destes sólidos grandes para medições dos sólidos suspensos totais (TSS) é adicionada à concentração de sólidos obtida a partir da água filtrada quando TSS é relatado para a caracterização do desempenho de um sistema. Em aplicações práticas, estas partículas maiores devem sempre ser removidas em primeiro lugar, devendo ser um foco primário, uma vez que, se não forem extraídas, elas tornam-se as mais difíceis de serem retiradas.

Já para Lekang (2013h), as partículas podem ser classificadas ser denominadas como aquelas menores que 0,001 µm que são classificadas como solúveis ou dissolvidas, aqueles de 0,001-1 µm como coloidal, as de 1-100 µm como super coloidais e aqueles maiores do que 100 µm, como sedimentáveis (Figura 29). Alguns nutrientes podem ser totalmente dissolvidos na água, o que significa que eles não podem ser removidos com um filtro de partículas tradicional, mas apenas por outros métodos tais como filtro fracionador de espumas ou de filtração por membrana.

Figura 29 - Características do tamanho do sólido na aquicultura.

Vários métodos podem ser usados para fazer a autolimpeza da tela. Uma separação simples pode ser feita por retrolavagem, aspiração ou vibrações mecânicas do pano do filtro. Se a vibração mecânica é usada, a tela de filtro irá se agitar e as partículas presas irão cair por gravidade. Se tal equipamento é utilizado, a tela do filtro tem que ser instalada num ângulo em relação ao plano horizontal, este método não é amplamente empregado na aquicultura (Figura 30) (LEKANG, 2013h).

Figura 30 - Sistema em que a tela estática é retrolavada para evitar bloqueio.

Fonte: LEKANG, 2013h.

De acordo com Stickney (2005a) filtragem mecânica é utilizada para remover os sólidos. Os filtros com areia são usados frequentemente e muito eficazes quando as cargas de sólidos não são muito altas (Figura 31). Os filtros com areia tendem a obstruir rapidamente quando os espaços dos poros entre os grãos de areia estão cheios. O fluxo de água terá tendência a canalizar através da areia, nesse momento a eficiência do filtro será muito reduzida. Retrolavagem do filtro para remover os sólidos acumulados é necessário periodicamente - às vezes tão frequentemente como duas ou mais vezes por dia. Filtros com cascalho são menos eficientes do que os com areia, mas irão funcionar sem retrolavagem por um longo período de tempo.

Há diferentes tipos de filtros, aqueles que funcionam à pressão atmosférica normal e aqueles que são pressurizados (Figuras 31 e 32). Em um filtro pressurizado o meio está dentro de uma câmara selada, com o mesmo fluxo de um filtro

despressurizado. Quando um filtro pressurizado começa a acumular partículas em excesso, a pressão vai aumentar e as partículas irão ser empurradas mais para baixo no meio do elemento filtrante; em última análise, tal filtro irá tornar-se totalmente bloqueado, mas leva mais tempo do que em um filtro despressurizado, para que isto ocorra. As vantagens dos filtros pressurizados é que apenas uma parte um pouco superior à altura média do filtro é utilizada (Figura 32) e que o intervalo de retrolavagem é maior. Para usar um filtro de pressão é necessário pressurizar a água a ser purificada, normalmente até 6- 8 bar (LEKANG, 2013h).

Figura 31 - Grandes filtros com areia que podem ser usados em diferentes sistemas: de fluxo continuo e de recirculação, para remover os sólidos em suspensão da água.

Fonte: STICKNEY, 2005a.

Para Huguenin e Colt (2002d) um exemplo de filtro mecânico que pode ser utilizado são os filtros com saco, que são feitos geralmente de nylon ou de polipropileno na forma de um saco e ligado a um anel semiflexível com a parte superior aberta. Eles são colocados na extremidade de um tubo por um ducto em forma de disco. Eles normalmente liberam a água sobre ou dentro de um tanque, e vários podem ser usados em paralelo.

Figura 32 - Filtro pressurizado possuindo sistema para retrolavagem: (A) Desenho

esquemático de um filtro com areia; e (B) Filtro com areia em uso.

(A) (B)

Fonte: Adaptado de LEKANG, 2013h.

Algumas instalações utilizam filtros com cascalho, seguido de filtros com areia para que as partículas grandes sejam removidas pelo filtro com cascalho, para aumento do tempo requerido entre retrolavagens do filtro com areia. Filtros com cascalho também exigem retrolavagem quando o meio torna-se obstruído com partículas. Vários outros meios para filtros, também têm sido utilizados. Por exemplo, filtros com cartucho que podem ser utilizados para remover partículas muito finas a partir da água que já tenha recebido filtração através do filtro com areia (Figura 33) (STICKNEY, 2005a).

De acordo com Huguenin e Colt (2002d) filtros com cartucho podem ser utilizados diretamente na linha de água do mar sob pressão. O cartucho descartável está usualmente num recipiente transparente de pequenos tamanhos, o que facilita a sua troca. Substituição exige desligar o sistema, o que não seria aceitável para o uso em sistemas de água marinha. Múltiplas unidades de filtro podem ser colocadas em paralelo para aumentar a capacidade de escoamento. Estes cartuchos podem ser trocados, o que proporciona uma considerável flexibilidade operacional para atender às exigências do sistema. Perdas de carga para os filtros que retêm partículas mais finas quando limpos pode ser tão baixa, quanto cerca de 16 ft (5 m), aumentando à medida que o cartucho fica

sujo. É importante monitorar continuamente a vazão através do cartucho, geralmente visualmente através da descarga no tanque.

Figura 33 - Filtros com cartucho que podem ser usados para remover partículas muito finas presentes na água.

Fonte: STICKNEY, 2005a.