Cálculo do Biofiltro Embrapa

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O Sisteminha Embrapa.
Como Calcular o biofiltro?
Missão da Embrapa Meio Norte: Viabilizar soluções de 
pesquisa, desenvolvimento e inovação para a sustentabilidade 
da agricultura da região Meio-Norte do Brasil, em benefício 
da sociedade.
kg peixe para
despesca
crescimento
taxa de crescimento
despesca
kg inicial peixes
numero alevinos
Mecanismo para produção de peixes
Princípios:
Organismo Aquático
CO2
FEZESNH3
O2
ALIMENTO
ÁGUA
ADICIONADA
ÁGUA
EVAPORADA
a1) Condições Desejadas: Temperatura, Alcalinidade, 
pH e Amônia
ENTRA SAI
kg peixe para
despesca
crescimento
taxa de crescimento
despesca
kg inicial peixes
numero alevinos
taxa renovacao
de agua necessidade de
oxigenio kg de racao
CO2
Fezes
amonia
NO2
NO3
volume do tanque
teor de proteina
na racao
Interações 
NH4 NH3 NO 2 - NO 3 -
OH-
H+
Na+
NaHCO3
O2O2
H+
HOH
HCO3
- H2CO3 HCO3
-
pH
CO2
H+ 
H+ H+
H+H+
O 2
HOH
aa
METABOLISMO
DE PROTEÍNAS pH
O que calcular? 
» 1 – Calcule o oxigênio dissolvido necessário (ROD); 
» 2 – Calcule o caudal necessário para satisfazer a demanda de 
oxigênio dos peixes (QTanque);
» 3 – Calcule a TAN produzida pelos peixes (PTAN);
» 4 – Calcule a área superficial do meio de suporte (Ameio) 
necessário para eliminar a PTAN a partir da taxa de eliminação 
por unidade de área (TNA);
» 5 - Calcule o volume do meio de suporte (Vmeio) a partir da área 
necessária e da área superficial específica (ASE) do meio de 
suporte que se irá usar;
» 6 – Calcule a quantidade de cordas para o sistema.
Exemplo funcionamento: Biofiltração
1 – Calcular a necessidade de oxigênio (Rod) para os peixes e 
biofiltro. 
Parâmetros: 
a) Estimando a demanda em 0,25kg O2/kg alimento;
b) Taxa alimentação kg ração/kg peixe dia (3%) = 0.03kg;
c) Kg de peixe/m3 = 6
d) Volume do tanque m3 = 5
Rod = a*b*c*d 
Rod = 0.25*0.03*6*5
Rod = 0.0225 kg O2/dia
Exemplo funcionamento: Biofiltração
2 – Calcular o caudal necessário para satisfazer a demanda de 
oxigênio dos peixes.
Parâmetros: 
a) Assumindo saturação O2 8mg/L (aeração simples);
b) Assumindo manter ideal O2 em 4mg/L temperatura 28ºC
c) Caudal necessário = Rod/(saturação-ideal)
= 0,225/(8-4)
= 0.05625*(1/1440)*(10^6/1)
= 6,9 L/minuto
Obs: 1 dia = 1440 minutos 10^6 mg O2/kg O2
Troca por hora é suficiente? 
Tempo de residência = (volume tanque (5m3) * (l000L/m3))/6,5 
= 5000/6,5 769 minutos 12 horas
(Ideal 3 trocas por hora) 2 bombinhas sb2000
Exemplo funcionamento: Biofiltração
3 – Calcular a produção de TAN do peixes.
Parâmetros: 
Supondo ração 30% PB (0,3/6,25=0,032) 
Assumindo 
a = 0,032 kgTAN/ kg alimento; 
e taxa alimentação 3% PV
b = Quantidade de ração (0,03 * 30kg peixes) = 0,9 kg /dia
Quantidade de TAN/dia = a*b
= 0,029 kgTAN/dia
Exemplo funcionamento: Biofiltração
4 – Calcular a área superficial do meio de suporte necessária para 
eliminar a TAN.
Parâmetros: 
a) Assumindo 0,45gTAN/m2/dia para ser completamente eliminada; 
Quantidade produzida de TAN/dia = 0,029 kg
Área superficial = (0,029kg*1000g)/0,45g
= 65m2 
6 – Calcule a quantidade de cordas para o sistema. 
3000 fios 2,90283 m2
Pesagem em balança de precisão: fio de 1 m = 0,06246g 3000 fios
pesam 0,187 kg  2,90283 m2 
x kg  65 m2 
x = (65*0,187)/2,90283 = 4,2 kg
Cálculo do volume: 
kg corda/m3 = (3000x3000x0,06246)/1000 = 562,14 kg/m3
562,14kg  1m3
4,2 kg  x = 0,008 m3 
OBS: No sisteminha recomendamos apenas 1,5-2,0 Kg de corda no 
biofiltro e no sedimentador. Os resultados estão mostrando que
0,45gTAN/m2/dia está subestimado para o Sisteminha, sendo 
necessário estudar os parâmetros específicos para o modelo.
Exemplo funcionamento: Biofiltração
Exemplo do Impacto na produção de N.
Parâmetros: 
a) 150 alevinos x 10g = 1500g/1000 = 1,5kg peixe
b) 1,5 kg px x 0,03 (tx alimentação) = 0,045 kg de ração
c) 1kg ração  32% Pb (0,32 tx PB na ração)
d) 0,045 kg de ração x 0,32 = 0,0144kg PB 
e) 0,0144 kg Pb/ 6,25 = 0,002304 kg N
f) 0,045 kg de ração  0,002304 kg N 
g) 1,0 kg de ração  x = 0,0512kg N
Exemplo funcionamento: Biofiltração
g) 1,0 kg de ração  x = 0,0512kg N
h) 1,0 kg de tilapia  16% PB (0,16)  0,160kg PB 
1,0 kg de tilapia  0,160/6,25 = 0,0256 kg N
i) 30 kg tilapia  50 kg de ração
(30 x 0,0256 kg N) = 0,768 kg N
30 kg tilapia  0,768 kg N
j) Ração x 0,0512 kg N  2,56 Kg N
k) N ração – N tilapia = 2,56 – 0,768 = 1,792 kg N (90 dias) 
Exemplo funcionamento: Biofiltração
Exemplo do Impacto na produção de P.
Parâmetros: 
a) 1kg de peixe  3,14g de P
b) Ração  0,7% P 
c) Peso Final  0,200g
d) Taxa de conversão 1,97
a) 150 peixes x 0,200g = 30kg peixe
b) 30 kg de peixes  (3,14g P x 30) = 94,2g de P  0.0942 kg de 
P
c) 30 kg x 1,97 = 59,1 kg de ração
d) 59,1 kg de ração (59,1 * 0,7)/100 = 0,4137 kg P
e) Saldo = (0,4137 – 0.0942) = 
f) 0,3195 kg de P (90 dias)
OBS: Mesmo raciocínio pode ser usado para se estimar a produção 
de outros elementos como Mg, K, Ca, etc...
Funcionamento:
Consideração final:
O planejamento que envolve a construção do 
biofiltro é todo fundamentado em conhecimento 
técnico e não deve ser extrapolado para tamanhos 
variados de tanques.