Rollen og virkemåten til protein-skumere i systemer for gjenbruk av akvakultur

Fast suspensjonspartikkelstof har negative virkninger på ulike aspekter av landbaserte industrielle recirkuleringsakvakultursystemer, derfor er fjerning av fast suspensjonspartikkelstof det hovedsaklige målet for behandling i recirkuleringsakvakultur. Flertallet av partiklene i det cirkuleringssystemet for akvakultur er mindre enn 100 mikroner i størrelse. Grunnet faktorer som vann-turbulens, biodegrasjon og mekanisk agitasjon, vil suspenderte partikler som ikke kan fjernes på et tidlig stadium bryte ned til mindre partikler, typisk mindre enn 30 mikroner  i størrelse. I slike tilfeller blir sedimentasjonsbehandling og mekanisk filtrering ineffektiv.

Skumseparasjonsteknologien er en teknologi som brukes til å fjerne fine suspenderte partikler. Ved å introducere luft i vannkroppen, blir tenesmiddel i vannet absorbert av små bobler, og stiger deretter opp til vannoverflaten med boblernes egen buoyancy for å danne skum, slik at det kan fjerne løste og suspenderte stoffer i vannet. I dag betraktes skumseparasjon som en av de hovedprosesser som effektivt kan fjerne mikropartikler i den sirkulære akvakultur-systemet, og er en viktig del av dette systemet.

Prinsippet for Protein Skimmers

• Prinsippet for Skumseparasjon

Proteinseparatoren er hovedsakelig basert på prinsippet om skumseparasjon. I en cirkulær akvakultursystem, på grunn av tilstedeværelsen av mye organisk stoff i utskytte produkter og rester av fôr for akvakulturorganismer, har overflateaktive stoffer som proteiner i dette organiske materialet amphifil (begge hydrofyl og oleofyl). Når et stort antall små bobler introduceres i vannet, vil disse overflateaktive stoffene adsorbere på boblene. Med oppstigningen av boblene, danner boblene med protein og andre stoffer adsorbert på overflaten en skumlager på vannoverflaten. Tettheten til skumlageret er liten, og det er lett å separere fra vannkroppen, slik at det fjerner organiske stoffer som protein i vannet.

• Fysikkokjemisk prosess

Fra et mikroskopisk perspektiv finnes det overflate-spenn mellom bobler og vann. Når bobler stiger i vannet, vil organiske molekyler i vannet samle seg mot overflaten av boblene under virkningen av overflate-spenn. Dette er en fysisk adsorpsjonsprosess, beglepet av noen kjemiske endringer, som interaksjoner mellom organiske molekyler og kjemiske reaksjoner med overflaten av boblene. For eksempel kan noen proteinkjeder gå i forkastning, noe som gjør dem lettere å adsorbere på boblene.

Rollen av proteinskumere i recirkulerende akvakultur

• Vannrensa

1. Fjerne organisk stoff

Proteinseparatører kan effektivt fjerne organisk stoff fra vann, inkludert proteiner, fetter, sukker og andre. Hvis disse organiske sammensetningene akkumuleres i vannet, vil de bli nedbrydd av mikroorganismer, som forbruker mye oppløst oksygen og produserer skadelige stoffer som ammoniak-nitrogen og nitrit. Ved å fjerne disse organiske sammensetningene gjennom en proteinseparatør kan trykket på etterfølgende biologisk filtrering reduseres, og produksjonen av skadelige stoffer i vannet kan minskes. For eksempel, uten en proteinseparatør kan kjemisk oksygendette (COD) i vannet raskt stige til over 100 mg/L, mens ved bruk av en proteinseparatør kan COD holdes under kontroll på omtrent 30-50 mg/L.

2. Redusere produksjonen av ammoniak-nitrogen

Grunnet fjerning av nitrogeninnholdige organiske sammensetninger som proteiner av proteinseparatoren, reduseres den potensielle kilden til ammoniak-nitrogen i vannet. Dette er avgjørende for å opprettholde en lav konsekvasjon av ammoniak-nitrogen i den gjentrent akvakultursystemet, ettersom ammoniak-nitrogen har sterke giftigegenskaper mot akvakulturorganismer.

• Forbedret vannklarhet

Proteinseparatoren kan ikke bare fjerne organisk stoff, men også bære med seg suspenderte partikler med en partikkelstørrelse på mindre enn 30 mikron i vannet, noe som forbedrer vannets gjenstandsklarhet og fremmer veksten til akvakulturorganismer.

• Reduksjon av sykdomsformidling

Fjerning av patogenværter: Organisk stoff og suspenderte partikler i vannet er ofte værter for patogener, som bakterier, virus og parasitter. Proteinseparatoren fjerner disse værtene, hvilket reduserer sannsynligheten for patogenformidling i vannet og senker risikoen for sykdomsinfeksjon hos akvakulturorganismer.