الدور ومبدأ عمل فواصل البروتين في أنظمة تربية الأحياء المائية الدائرية

للمادة الصلبة المعلقة تأثيرات سلبية على جوانب مختلفة لأنظمة إعادة تدوير مزارع الأسماك الصناعية القائمة على البر، لذلك فإن إزالة المادة الصلبة المعلقة هي الهدف الرئيسي لمعالجة مزارع الأسماك الدائرية. معظم الجزيئات في نظام مزارع الأسماك الدائري أصغر من 100 ميكرون في الحجم. بسبب عوامل مثل اضطراب المياه، والتحلل البيولوجي، والتحريك الميكانيكي، ستتفكك الجزيئات المعلقة التي لا يمكن إزالتها في الوقت المناسب إلى جزيئات أصغر، عادةً أقل من 30 ميكرون  في الحجم. في هذه الحالة، ستكون معالجة الترسيب والترشيح الميكانيكي غير فعّالين.

تكنولوجيا فصل الرغوة هي تكنولوجيا تُستخدم لإزالة الجسيمات المعلقة الدقيقة. من خلال إدخال الهواء في الجسم المائي، يتم امتصاص المواد السطحية في الماء بواسطة فقاعات صغيرة، ثم تصعد إلى سطح الماء بفضل قوة الطفو لتشكل رغوة، مما يؤدي إلى إزالة المواد الذائبة والمعلقة في الماء. حاليًا، يُعتبر فصل الرغوة أحد العمليات الرئيسية لإزالة الجسيمات الدقيقة بشكل فعال في أنظمة تربية الأحياء المائية الدائرية، وهو جزء مهم من نظام تربية الأحياء المائية الدائري.

مبدأ عمل أجهزة استخراج البروتين

• مبدأ فصل الرغوة

يعتمد فصل البروتين بشكل أساسي على مبدأ فصل الرغوة. في نظام تربية الأحياء المائية الدائري، بسبب وجود كمية كبيرة من المواد العضوية في الفضلات وبقايا الغذاء للتجمعات الحيوية، تحتوي هذه المواد العضوية على مواد سطحية نشطة مثل البروتينات التي لها خاصية ثنائية التفاعل (جذب المياه وحبوب الدهون معًا). عندما يتم إدخال عدد كبير من الفقاعات الصغيرة في الماء، فإن هذه المواد السطحية النشطة تتراكم على سطح الفقاعات. مع صعود الفقاعات، تتشكل طبقة رغوة على سطح الماء تحمل البروتينات وغيرها من المواد المتراكمة على سطحها. كثافة طبقة الرغوة صغيرة، ومن السهل فصلها عن الجسم المائي، مما يؤدي إلى إزالة المواد العضوية مثل البروتينات الموجودة في الماء.

• عملية فيزيائية كيميائية

من منظور مجهري، يوجد توتر سطحي بين الفقاعات والماء. عندما ترتفع الفقاعات في الماء، تتجمع الجزيئات العضوية في الماء نحو سطح الفقاعات تحت تأثير التوتر السطحي. هذا هو عملية امتصاص فيزيائي، مصحوبة ببعض التغيرات الكيميائية مثل التفاعلات بين الجزيئات العضوية والتفاعلات الكيميائية مع سطح الفقاعات. على سبيل المثال، قد تخضع بعض جزيئات البروتين للتغير (التحلل)، مما يجعلها أسهل للامتصاص على الفقاعات.

دور أجهزة فصل البروتين في تربية الأحياء المائية الدائرية

• تنقية المياه

1. إزالة المواد العضوية

يمكن للأجهزة الفاصلة للبروتينات أن تزيل المواد العضوية من الماء بكفاءة، بما في ذلك البروتينات والدهون والسكريات وما إلى ذلك. إذا تراكمت هذه المركبات العضوية في الماء، فستتم تحللها بواسطة المجهريات الحية، مما يستهلك كمية كبيرة من الأكسجين الذائب ويُنتج مواد ضارة مثل النيتروجين الأموني والنترات. إزالة هذه المركبات العضوية باستخدام جهاز فصل البروتين يمكن أن تخفف من الضغط على الترشيح البيولوجي اللاحق وتقلل من إنتاج المواد الضارة في الماء. على سبيل المثال، بدون جهاز فصل البروتين، قد يرتفع الطلب الكيميائي للأكسجين (COD) في الماء بسرعة إلى أكثر من 100 مجم/لتر، بينما مع استخدام جهاز فصل البروتين، يمكن السيطرة على COD عند حوالي 30-50 مجم/لتر.

2. تقليل إنتاج النيتروجين الأموني

بسبب إزالة المركبات العضوية التي تحتوي على النيتروجين مثل البروتينات بواسطة منفصل البروتين، يتم تقليل المصدر المحتمل لنيتروجين الأمونيا في الماء. وهذا أمر بالغ الأهمية للحفاظ على تركيز منخفض من نيتروجين الأمونيا في نظام تربية الأحياء المائية الدائري، حيث أن نيتروجين الأمونيا يمتلك سمية قوية على الكائنات المستزرعة.

• تحسين وضوح الماء

يمكن لمنفصل البروتين ليس فقط إزالة المواد العضوية، ولكن أيضاً حمل الجزيئات المعلقة ذات الحجم الأقل من 30 ميكرون في الماء، مما يحسن شفافية الماء ويشجع نمو الكائنات المستزرعة.

• تقليل انتقال الأمراض

إزالة حاملي المسببات المرضية: غالباً ما تكون المواد العضوية والجزيئات المعلقة في الماء حاملة للمسببات المرضية مثل البكتيريا والفطريات والطفيليات. يقوم منفصل البروتين بإزالة هذه الحاملات، مما يقلل من فرصة انتقال المسببات المرضية في الماء ويقلل من خطر الإصابة بالأمراض لدى الكائنات المستزرعة.