Các hạt rắn lơ lửng ảnh hưởng tiêu cực đến tất cả các khía cạnh của hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn công nghiệp hóa trên đất liền. Vì vậy, việc loại bỏ các hạt rắn lơ lửng là mục tiêu chính của việc tuần hoàn nước nuôi trồng thủy sản. Trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn, phần lớn các hạt có khối lượng nhỏ hơn 100 micromet. Do sự nhiễu loạn của nước, phân hủy sinh học và khuấy trộn cơ học, các hạt lơ lửng không được loại bỏ kịp thời có thể phân hủy thành các hạt lơ lửng mịn hơn, thường nhỏ hơn 30 micromet. Trong những điều kiện này, việc xử lý lắng và lọc cơ học trở nên không hiệu quả.
Phân đoạn bọt là một kỹ thuật được sử dụng để loại bỏ các hạt lơ lửng mịn. Nó liên quan đến việc đưa không khí vào trong nước, cho phép các chất hoạt động bề mặt trong nước được hấp phụ vào các vi bọt. Những bong bóng này mang theo vật liệu bị hấp phụ sẽ nổi lên bề mặt nhờ sức nổi để tạo thành bọt, từ đó loại bỏ các chất hòa tan và lơ lửng trong nước. Hiện nay, phân đoạn bọt được công nhận là một trong những quy trình chính để loại bỏ hiệu quả các hạt mịn trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn và là một thành phần quan trọng của các hệ thống này.
I. Nguyên lý của máy tách protein
1. Nguyên tắc phân đoạn bọt
Máy tách protein hoạt động chủ yếu dựa trên nguyên lý phân đoạn bọt. Trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn, chất bài tiết từ sinh vật nuôi, thức ăn thừa, v.v., có chứa một lượng lớn chất hữu cơ. Protein và các chất hoạt động bề mặt khác trong chất hữu cơ này có tính chất lưỡng tính (cả ưa nước và ưa mỡ). Khi một lượng lớn vi bọt được đưa vào nước, các chất hoạt động bề mặt này sẽ hấp thụ lên bề mặt bong bóng. Khi bong bóng nổi lên, bong bóng chứa protein bị hấp phụ và các chất khác tạo thành một lớp bọt trên mặt nước. Lớp bọt, có mật độ thấp hơn, dễ dàng tách ra khỏi nước, do đó loại bỏ protein và các chất hữu cơ khác khỏi nước.
2. Quá trình hóa lý
Từ góc độ vi mô, sức căng bề mặt tồn tại giữa bong bóng và nước. Khi bong bóng nổi lên trong nước, các phân tử hữu cơ trong nước tập hợp lại về phía bề mặt bong bóng dưới tác động của sức căng bề mặt. Đây là quá trình hấp phụ vật lý, kèm theo một số biến đổi hóa học như tương tác giữa các phân tử hữu cơ và phản ứng hóa học với bề mặt bong bóng. Ví dụ, một số phân tử protein có thể bị biến tính, khiến chúng dễ dàng hấp phụ hơn vào bong bóng.
II. Vai trò của máy tách protein trong nuôi trồng thủy sản tuần hoàn
(I) Lọc nước
1. Loại bỏ chất hữu cơ
Máy tách protein loại bỏ hiệu quả các chất hữu cơ trong nước, bao gồm protein, chất béo, carbohydrate, v.v. Nếu các chất hữu cơ này tích tụ trong nước, chúng sẽ bị vi sinh vật phân hủy, tiêu thụ một lượng lớn oxy hòa tan và tạo ra các chất có hại như nitơ amoniac và nitrit. Loại bỏ các chất hữu cơ này thông qua bộ tách protein giúp giảm gánh nặng cho quá trình lọc sinh học tiếp theo và giảm việc sản xuất các chất có hại trong nước. Ví dụ: nếu không có thiết bị tách protein, Nhu cầu oxy hóa học (COD) trong nước có thể nhanh chóng tăng lên trên 100 mg/L, trong khi với thiết bị tách protein, COD có thể được kiểm soát ở khoảng 30 - 50 mg/L.
2. Giảm sản xuất nitơ amoniac
Bằng cách loại bỏ nitơ-có chứa chất hữu cơ như protein, thiết bị tách protein làm giảm nguồn nitơ amoniac tiềm ẩn trong nước. Điều này rất quan trọng để duy trì nồng độ nitơ amoniac thấp trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn, vì nitơ amoniac có độc tính cao đối với sinh vật nuôi.
(II) Cải thiện độ trong của nước
Trong khi loại bỏ chất hữu cơ, máy tách protein cũng loại bỏ một số hạt lơ lửng nhỏ hơn 30 micromet, từ đó cải thiện độ trong của nước, có lợi cho sự phát triển của sinh vật nuôi.
(III) Giảm lây truyền bệnh
Loại bỏ các vật truyền mầm bệnh: Chất hữu cơ và các hạt lơ lửng trong nước thường đóng vai trò là vật mang mầm bệnh, chẳng hạn như vi khuẩn, vi rút và ký sinh trùng. Bằng cách loại bỏ các chất mang này, thiết bị tách protein làm giảm cơ hội lây truyền mầm bệnh trong nước, giảm nguy cơ nhiễm bệnh ở sinh vật nuôi.