Conception d’un réacteur tubulaire sous pression d’ozonation pour l’enlèvement des organismes fongiques et des moisissures aquatiques des eaux piscicoles

Bérubé, Étienne (2022). Conception d’un réacteur tubulaire sous pression d’ozonation pour l’enlèvement des organismes fongiques et des moisissures aquatiques des eaux piscicoles. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les systèmes d’aquaculture en recirculation permettent une production de biomasse supérieure tout en réduisant l’espace nécessaire à l’élevage, mais cette augmentation de production est caractérisée par une augmentation de la densité des poissons dans les bassins d’élevage et un risque supérieur de transmission de maladies. Les épidémies en milieu d’élevage de salmonidés représentent un problème pour les productions piscicoles. L’interdiction d’utilisation du produit antifongique utilisé par la majorité des piscicultures, le vert de malachite, a amplifié ce problème. L’objectif de ce mémoire est de développer une technologie, soit un nouveau type de réacteur d’ozonation pour les piscicultures, dans le but de résoudre cette problématique d’épidémies en milieu d’élevage piscicole.

Un réacteur tubulaire horizontal d’hydro-injection d’ozone a été élaboré et installé sur les bassins de classement de la Pisciculture Gilbert. Des essais d’enlèvement de micro-organismes pathogènes et de suivi de la cinétique de consommation de l’ozone dans le réacteur ont été effectués. La détermination des paramètres de qualité physico-chimique des eaux d’élevage a montré que la qualité du milieu d’élevage se situe sous les limites de tolérance des poissons. Les échantillons étaient collectés sur le terrain et analysés en laboratoire. L’ajout de l’ozone a permis la réduction de 1.2 ± 0.3 log des organismes fongiques et semi-fongiques à l’aide d’un traitement correspondant à une valeur de Ct de 3.0 mg⋅min/L. Les essais d’ozonation ont montré que la consommation de l’ozone obéit à la loi du premier ordre et détient deux constantes de vitesse distinctes : 0.004 ± 0.001 s-1 et 0.013 ± 0.004 s-1. Cette différence d’un ordre de grandeur s’explique par des augmentations du taux de recirculation du système d’élevage piscicole. Par exemple, un problème de pompe stoppant l’apport en eau neuve et augmentant donc le taux de recirculation a causé une augmentation d’un ordre de grandeur de la vitesse de consommation de l’ozone. De plus, la vitesse de consommation de l’ozone varie selon la charge en matière organique et en micro-organismes. Du maillage plastique a été installé à l’intérieur des tubes pour maximiser la turbulence du réacteur d’ozonation (10200 Re et facteur de friction de 0.06) en plus de favoriser le mélange du gaz avec l’eau par l’installation de 40 mélangeurs statiques. Le réacteur présente une efficacité hydraulique λ de 0.96, indiquant un bon écoulement sans la présence de zones mortes. Les résultats d’enlèvement des micro-organismes et les conditions d’opération du réacteur supporte l’utilisation de celui-ci en milieu piscicole. Ainsi, l’ozonation constitue une option alternative aux traitements antifongiques actuels.

Titre traduit

Design of a pressurized horizontal tubular ozonation reactor for the removal of fungal organisms and aquatic molds from fish farm water

Résumé traduit

Recirculating aquaculture systems have high biomass production rates and save the space necessary for that production. This increase in production is characterized by a higher fish density in breeding ponds and therefore a higher risk of disease transmission. Epidemics represent a major issue for piscicultures and the prohibition of malachite green use as an antifungal agent amplifies this problem. The aim of this thesis is to develop a new type of ozonation reactor for fish farms with the objective to resolve this epidemics issue.

A horizontal tubular ozonation reactor was built and installed on the fish breeding basins of the Pisciculture Gilbert. Tests of microorganisms removal and ozone decomposition kinetics in the ozonation reactor were performed. The determination of physical and chemical properties of water quality showed a water quality that was under the tolerance threshold of fish. Water samples were collected directly in the fish farm and analyzed in the laboratory. The addition of ozone reduced fungal and semi-fungal organisms’ number by 1.2 ± 0.3 log with an ozone treatment corresponding to a Ct value of 3.0 mg⋅min/L. The ozonation tests illustrated an ozone consumption in this system that obeys the law of first-order reactions and has two distinct rate constants : 0.004 ± 0.001 s-1 et 0.013 ± 0.004 s-1. The difference of one order of magnitude is explained by an increase in the fish farm recirculation flow rate. A pump problem stopped the fresh water input, therefore increasing the recirculation flow rate, which caused an increase of one order of magnitude in the rate constants. In addition, the ozone consumption rates vary with the amount of organic matter and micro-organisms’ number. Plastic mesh was installed inside the tubes to maximise the reactor turbulence (10200 Re with a friction factor of 0.06) while improving water and gas mixing with the installation of 40 static mixers along the reactor. The reactor has a hydraulic efficiency λ of 0.96, indicating a good flow without stagnant zones. The results of microorganisms removal and the reactor operating conditions support the application of this reactor in fish farms. Ozonation therefore constitutes an alternative to the antifungal agents currently used in the aquaculture industry.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention de la maîtrise avec mémoire en génie de l’environnement". Comprend des références bibliographiques (pages 103-117).
Mots-clés libres:	ozone, système d’aquaculture en recirculation, désinfection, qualité de l’eau, micro-organismes fongiques, moisissures aquatiques
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Hausler, Robert
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie de l'environnement
Date de dépôt:	10 févr. 2023 14:44
Dernière modification:	10 févr. 2023 14:44
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3163

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