Electrochemical water regeneration in intensive marine aquaculture systems

RESUMEN: El rápido crecimiento del sector acuícola y la necesidad de conservar los recursos hídricos, ha contribuido a la implantación generalizada de sistemas de tratamiento del agua en los que predomine la recirculación; esta alternativa es conocida como sistemas de acuicultura con recirculación, más conocidos por sus siglas en inglés, RAS. Sin embargo las ventajas asociadas a la intensificación en el consumo de agua requieren de un control exhaustivo de la calidad de la misma implementando sistemas eficaces y de bajo coste. Esta tesis tiene como objetivo avanzar en el conocimiento sobre la aplicación de la tecnología de electro-oxidación en la eliminación del Nitrógeno Amoniacal Total (TAN); este es el principal contaminante originado como subproducto del metabolismo de los peces, para los que resulta altamente tóxico, por lo que debe controlarse su concentración. El objetivo además de la evaluación técnica realiza una evaluación en términos de consumo de energía con el fin de contribuir a la intensificación de la producción acuícola. En el desarrollo del trabajo se han planteado dos diseños alternativos centrados en la tecnología de oxidación electroquímica para llevar a cabo la regeneración de agua de RAS marinos; se presentan las pautas para su implantación en el sector acuícola, aportando el conocimiento necesario para fomentar el crecimiento sostenible de este sector.ABSTRACT: The rapid expansion of the aquaculture industry and the need to protect water resources have contributed to the widespread implementation of recirculating water systems (RAS) in the aquaculture production. However, together with the advantages associated to minimizing water consumption, the quality control of water is a key issue in these processes. This thesis aims to advance knowledge on the application of electro-oxidation technology in the removal of Total Ammoniacal Nitrogen (TAN) in RAS systems; TAN is the main pollutant originated during fish metabolism; its accumulated concentration in RAS systems renders toxic to fish. Besides the technical assessment, this thesis provides the analysis in terms of energy consumption, thus making a sound contribution to the intensification of the aquaculture industry. In this thesis, two different process designs based on the electrochemical technology have been proposed for the regeneration of water from marine RAS. Moreover, guidelines for process implementation in the aquaculture sector are provided together, thus, making a contribution to the sustainable growth of the aquaculture sector.Esta investigación ha sido financiada por el Ministerio de Economía y Competitividad de España y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional a través de los proyectos: CTM2013-44081-R (RETOS-FEDER, UE), "Desarrollo de tecnologías innovadoras para el tratamiento de contaminantes perfluorados en el agua" y CTM2016-75509-R (RETOSFEDER, UE), "Estrategias avanzadas para la integración de membranas y procesos electrocatalíticos y fotocatalíticos para la eliminación de contaminantes persistentes"