Les partícules sòlides en suspensió afecten negativament tots els aspectes dels sistemes d'aqüicultura de recirculació industrialitzats a terra-. Per tant, l'eliminació de partícules sòlides en suspensió és l'objectiu principal de la recirculació del tractament de l'aigua d'aqüicultura. En els sistemes d'aqüicultura de recirculació, la majoria de partícules en massa són menors de 100 micròmetres. A causa de la turbulència de l'aigua, la biodegradació i l'agitació mecànica, les partícules en suspensió que no s'eliminen ràpidament poden descompondre's en partícules en suspensió més fines, normalment de menys de 30 micròmetres. En aquestes condicions, el tractament de sedimentació i la filtració mecànica esdevenen ineficaços.
El fraccionament d'escuma és una tècnica utilitzada per eliminar les partícules fines en suspensió. Consisteix a introduir aire a la massa d'aigua, permetent que els tensioactius de l'aigua s'adsorbeixin a les microbombolles. Aquestes bombolles, que transporten el material adsorbit, pugen a la superfície per flotabilitat per formar escuma, eliminant així les substàncies dissoltes i en suspensió de l'aigua. Actualment, el fraccionament d'escuma es reconeix com un dels processos principals per eliminar eficaçment les partícules fines en sistemes d'aqüicultura de recirculació i és un component crucial d'aquests sistemes.
I. Principi del Skimmer de Proteïnes
1. Principi de fraccionament de l'escuma
El skimmer de proteïnes funciona principalment basant-se en el principi de fraccionament d'escuma. En els sistemes d'aqüicultura de recirculació, les excrecions d'organismes cultivats, pinsos no consumits, etc., contenen grans quantitats de matèria orgànica. Les proteïnes i altres tensioactius dins d'aquesta matèria orgànica posseeixen una naturalesa amfifílica (tant hidròfila com lipòfila). Quan s'introdueixen un gran nombre de microbombolles a l'aigua, aquestes substàncies tensioactives s'adsorbeixen a les superfícies de les bombolles. A mesura que les bombolles pugen, les bombolles amb proteïnes adsorbides i altres substàncies formen una capa d'escuma a la superfície de l'aigua. La capa d'escuma, de menor densitat, es separa fàcilment de la massa d'aigua, eliminant així proteïnes i altres matèries orgàniques de l'aigua.
2. Procés fisicoquímic
Des d'una perspectiva microscòpica, hi ha tensió superficial entre les bombolles i l'aigua. A mesura que les bombolles pugen a través de l'aigua, les molècules orgàniques de l'aigua s'agreguen cap a la superfície de la bombolla sota la influència de la tensió superficial. Es tracta d'un procés físic d'adsorció, acompanyat d'alguns canvis químics, com ara les interaccions entre molècules orgàniques i les reaccions químiques amb la superfície de la bombolla. Per exemple, algunes molècules de proteïnes poden patir una desnaturalització, fent-les més fàcilment adsorbides a les bombolles.
II. Paper dels skimmers de proteïnes en l'aqüicultura de recirculació
(I) Depuració de l'aigua
1. Eliminació de Matèria Orgànica
Els skimmers de proteïnes eliminen eficaçment la matèria orgànica de l'aigua, incloent proteïnes, greixos, hidrats de carboni, etc. Si aquestes substàncies orgàniques s'acumulen a l'aigua, es descompondran per microorganismes, consumint grans quantitats d'oxigen dissolt i produint substàncies nocives com nitrogen i nitrits amoníacs. L'eliminació d'aquestes substàncies orgàniques mitjançant el skimmer de proteïnes redueix la càrrega de la filtració biològica posterior i redueix la producció de substàncies nocives a l'aigua. Per exemple, sense un skimmer de proteïnes, la demanda química d'oxigen (DQO) a l'aigua pot augmentar ràpidament per sobre dels 100 mg/L, mentre que amb un skimmer de proteïnes, el DQO es pot controlar al voltant de 30 - 50 mg/L.
2. Reducció de la producció de nitrogen amoníac
En eliminar la matèria orgànica que conté nitrogen-com les proteïnes, els skimmers de proteïnes redueixen les fonts potencials de nitrogen amoníac a l'aigua. Això és crucial per mantenir baixes concentracions de nitrogen amoníac en sistemes d'aqüicultura de recirculació, ja que el nitrogen amoníac és altament tòxic per als organismes cultivats.
(II) Millora de la claredat de l'aigua
Mentre eliminen la matèria orgànica, els skimmers de proteïnes també eliminen algunes partícules en suspensió de menys de 30 micròmetres, millorant així la claredat de l'aigua, la qual cosa beneficia el creixement dels organismes cultivats.
(III) Reducció de la Transmissió de Malalties
Eliminació de vectors patògens: la matèria orgànica i les partícules en suspensió a l'aigua sovint serveixen com a portadors de patògens, com ara bacteris, virus i paràsits. En eliminar aquests portadors, el skimmer de proteïnes redueix l'oportunitat de transmissió de patògens dins de l'aigua, reduint el risc d'infecció per malalties en organismes cultivats.