อนุภาคแขวนลอยที่เป็นของแข็งส่งผลเสียต่อทุกด้านของระบบการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบหมุนเวียนทางอุตสาหกรรมบนบก- ดังนั้นการกำจัดอนุภาคแขวนลอยที่เป็นของแข็งจึงเป็นเป้าหมายหลักของการบำบัดน้ำจากการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบหมุนเวียน ในระบบเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบหมุนเวียน อนุภาคโดยมวลส่วนใหญ่มีขนาดเล็กกว่า 100 ไมโครเมตร เนื่องจากความปั่นป่วนของน้ำ การย่อยสลายทางชีวภาพ และความปั่นป่วนเชิงกล อนุภาคแขวนลอยที่ไม่ได้ถูกกำจัดออกทันทีสามารถแตกตัวเป็นอนุภาคแขวนลอยที่ละเอียดกว่า ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะมีขนาดเล็กกว่า 30 ไมโครเมตร ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ การบำบัดตะกอนและการกรองเชิงกลจะไม่มีประสิทธิภาพ
การแยกส่วนโฟมเป็นเทคนิคที่ใช้ในการกำจัดอนุภาคแขวนลอยที่มีขนาดเล็ก โดยเกี่ยวข้องกับการนำอากาศเข้าสู่แหล่งน้ำ โดยปล่อยให้สารลดแรงตึงผิวในน้ำถูกดูดซับลงบนฟองขนาดเล็ก ฟองอากาศเหล่านี้ซึ่งบรรทุกวัสดุที่ถูกดูดซับ จะลอยขึ้นสู่ผิวน้ำโดยการลอยตัวจนเกิดเป็นโฟม ดังนั้นจึงช่วยขจัดสารที่ละลายและสารแขวนลอยออกจากน้ำ ปัจจุบัน การแยกส่วนโฟมได้รับการยอมรับว่าเป็นหนึ่งในกระบวนการหลักในการกำจัดอนุภาคละเอียดในระบบเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบหมุนเวียนได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของระบบเหล่านี้
I. หลักการของโปรตีนสกิมเมอร์
1. หลักการแยกโฟม
พายโปรตีนทำงานตามหลักการแยกส่วนโฟมเป็นหลัก ในระบบการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบหมุนเวียน สิ่งขับถ่ายจากสิ่งมีชีวิตที่เพาะเลี้ยง อาหารที่ยังไม่ได้กิน ฯลฯ จะมีอินทรียวัตถุจำนวนมาก โปรตีนและสารลดแรงตึงผิวอื่นๆ ภายในอินทรียวัตถุนี้มีลักษณะเป็นแอมฟิฟิลิก (ทั้งที่ชอบน้ำและไลโปฟิลิก) เมื่อมีการใส่ฟองไมโครจำนวนมากลงในน้ำ สารลดแรงตึงผิวเหล่านี้จะดูดซับบนพื้นผิวฟอง เมื่อฟองสบู่เพิ่มขึ้น ฟองสบู่ที่มีโปรตีนที่ถูกดูดซับและสารอื่นๆ จะก่อตัวเป็นชั้นโฟมบนผิวน้ำ ชั้นโฟมซึ่งมีความหนาแน่นต่ำกว่า แยกตัวออกจากแหล่งน้ำได้ง่าย จึงขจัดโปรตีนและสารอินทรีย์อื่นๆ ออกจากน้ำ
2. กระบวนการเคมีฟิสิกส์
จากมุมมองของกล้องจุลทรรศน์ แรงตึงผิวเกิดขึ้นระหว่างฟองอากาศกับน้ำ เมื่อฟองลอยขึ้นในน้ำ โมเลกุลอินทรีย์ในน้ำจะรวมตัวกันเข้าหาพื้นผิวฟองภายใต้อิทธิพลของแรงตึงผิว นี่เป็นกระบวนการดูดซับทางกายภาพ ที่มาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงทางเคมีบางอย่าง เช่น ปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลอินทรีย์และปฏิกิริยาทางเคมีกับพื้นผิวฟอง ตัวอย่างเช่น โมเลกุลโปรตีนบางชนิดอาจเกิดการเสียสภาพ ทำให้ดูดซับลงบนฟองได้ง่ายขึ้น
ครั้งที่สอง บทบาทของโปรตีนสกิมเมอร์ในการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบหมุนเวียน
(I) การทำน้ำให้บริสุทธิ์
1. การกำจัดอินทรียวัตถุ
พายโปรตีนกำจัดอินทรียวัตถุออกจากน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ รวมถึงโปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต ฯลฯ หากสารอินทรีย์เหล่านี้สะสมอยู่ในน้ำ สารอินทรีย์เหล่านั้นจะถูกย่อยสลายโดยจุลินทรีย์ ทำให้ใช้ออกซิเจนที่ละลายน้ำจำนวนมาก และผลิตสารที่เป็นอันตราย เช่น แอมโมเนีย ไนโตรเจน และไนไตรท์ การกำจัดสารอินทรีย์เหล่านี้ผ่านทางพายโปรตีนจะช่วยลดภาระในการกรองทางชีวภาพในภายหลัง และลดการผลิตสารที่เป็นอันตรายในน้ำ ตัวอย่างเช่น หากไม่มีพายโปรตีน ความต้องการออกซิเจนทางเคมี (COD) ในน้ำสามารถเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเกิน 100 มก./ลิตร ในขณะที่เมื่อใช้พายโปรตีน สามารถควบคุม COD ได้ประมาณ 30 - 50 มก./ลิตร
2. ลดการผลิตแอมโมเนียไนโตรเจน
การกำจัดไนโตรเจน-ที่มีอินทรียวัตถุ เช่น โปรตีน พายโปรตีนจะช่วยลดแหล่งที่มาของแอมโมเนียไนโตรเจนในน้ำ นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการรักษาความเข้มข้นของแอมโมเนียไนโตรเจนให้ต่ำในระบบการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบหมุนเวียน เนื่องจากแอมโมเนียไนโตรเจนเป็นพิษสูงต่อสิ่งมีชีวิตที่เพาะเลี้ยง
(II) การปรับปรุงความชัดเจนของน้ำ
ในขณะที่กำจัดอินทรียวัตถุ พายโปรตีนยังกำจัดอนุภาคแขวนลอยบางส่วนที่มีขนาดเล็กกว่า 30 ไมโครเมตร ดังนั้นจึงปรับปรุงความใสของน้ำ ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตที่เพาะเลี้ยง
(III) การลดการแพร่กระจายของโรค
การกำจัดพาหะนำโรค: อินทรียวัตถุและอนุภาคแขวนลอยในน้ำมักทำหน้าที่เป็นพาหะของเชื้อโรค เช่น แบคทีเรีย ไวรัส และปรสิต การกำจัดพาหะเหล่านี้ออกจะทำให้โปรตีนพายลดโอกาสในการแพร่เชื้อโรคในน้ำ ลดความเสี่ยงต่อการติดเชื้อโรคในสิ่งมีชีวิตที่เพาะเลี้ยง