Die Rolle und Funktionsweise von Proteinschaumbernern in recirkulierenden Aquakultursystemen

Festes schwebendes Partikelmaterium hat negative Auswirkungen auf verschiedene Aspekte von landbasierten recirculating Aquakultur-Systemen in der Industrie. Daher ist die Entfernung von festem schwebenden Partikelmaterium das Hauptziel der Behandlung im recirculating Aquakultursystem. Die Mehrheit der Partikel im recirculating Aquakultursystem ist kleiner als 100 Mikrometer in Größe. Aufgrund von Faktoren wie Wasserströmung, Biodegradation und mechanischer Agitation werden schwebende Partikel, die nicht rechtzeitig entfernt werden können, in kleinere Partikel zerfallen, normalerweise weniger als 30 Mikrometer  in Größe. In diesem Fall werden Sedimentationsbehandlung und mechanische Filtration unwirksam.

Die Schaumtrennungstechnologie ist eine Technologie, die zur Entfernung von feinen schwebenden Partikeln verwendet wird. Durch Einführen von Luft in das Wasser wird der Tensid im Wasser von winzigen Blasen absorbiert und steigt dann durch die Auftriebskraft der Blasen an die Wasseroberfläche, um Schaum zu bilden, wodurch gelöste und schwebende Stoffe im Wasser entfernt werden. Derzeit wird die Schaumtrennung als einer der Hauptprozesse angesehen, um mikroskopische Partikel effektiv im recirculating Aquakultur-System zu entfernen, und ist ein wichtiger Bestandteil des recirculating Aquakultur-Systems.

Funktionsprinzip von Proteinschäumen

• Prinzip der Schaumfraktionierung

Der Proteinseparator basiert hauptsächlich auf dem Prinzip der Schaumtrennung. In einem recirculierenden Aquakultur-System enthalten die Ausscheidungen und das unverbrauchte Futter der Aquakulturorganismen große Mengen an organischen Stoffen, wobei Oberflächenaktive Substanzen wie Proteine in diesen organischen Materialien amphiphil (sowohl wasserliebend als auch fettfreundlich) sind. Wenn eine große Anzahl kleiner Blasen ins Wasser eingeführt wird, adsorbieren sich diese oberflächenaktiven Substanzen auf der Blasenoberfläche. Mit dem Aufsteigen der Blasen bilden sich Blasen mit aufgenommenen Proteinen und anderen Substanzen zu einer Schaumschicht an der Wasseroberfläche. Die Dichte der Schaumschicht ist gering, weshalb sie sich leicht vom Wasser trennt und so organische Stoffe wie Protein aus dem Wasser entfernt.

• Physikalisch-chemischer Prozess

Aus mikroskopischer Sicht gibt es Oberflächenspannung zwischen Blasen und Wasser. Wenn Blasen im Wasser aufsteigen, sammeln sich organische Moleküle im Wasser unter dem Einfluss der Oberflächenspannung an der Oberfläche der Blasen. Dies ist ein physikalischer Adsorptionsprozess, begleitet von einigen chemischen Veränderungen wie Wechselwirkungen zwischen organischen Molekülen und chemischen Reaktionen mit der Oberfläche der Blasen. Zum Beispiel können einige Proteinkomponenten eine Denaturierung erfahren, was sie leichter an Blasen adsorbieren lässt.

Die Rolle von Proteinabscheider in der recirculating Aquakultur

• Wasserreinigung

1. Entfernen von organischem Material

Proteinabscheider können effektiv organische Substanzen aus dem Wasser entfernen, einschließlich Proteine, Fette, Zucker usw. Wenn diese organischen Verbindungen sich im Wasser anreichern, werden sie von Mikroorganismen abgebaut, wobei ein großer Teil des gelösten Sauerstoffs verbraucht wird und schädliche Stoffe wie Ammoniak-Nitrogen und Nitrit produziert werden. Die Entfernung dieser organischen Verbindungen durch einen Proteinabscheider kann den Druck der nachfolgenden biologischen Filtration verringern und die Bildung schädlicher Substanzen im Wasser reduzieren. Zum Beispiel: Ohne Proteinabscheider kann der chemische Sauerstoffbedarf (CSB) im Wasser schnell auf über 100 mg/L ansteigen, während mit einem Proteinabscheider der CSB auf etwa 30-50 mg/L gehalten werden kann.

2. Verringere die Bildung von Ammoniak-Nitrogen

Durch die Entfernung stickstoffhaltiger organischer Verbindungen wie Proteine durch den Proteinschäumer wird die potenzielle Quelle von Ammoniakstickstoff im Wasser verringert. Dies ist entscheidend für die Aufrechterhaltung eines niedrigen Ammoniakstickstoffgehalts im recirculating Aquakultur-System, da Ammoniakstickstoff eine starke Toxizität für aquakulturelle Organismen aufweist.

• Verbesserte Wasserklarheit

Der Proteinschäumer kann nicht nur organische Substanzen entfernen, sondern auch suspendierte Partikel mit einer Korngröße von weniger als 30 Mikron im Wasser mitnehmen, was die Transparenz des Wassers verbessert und das Wachstum der aquakulturellen Organismen fördert.

• Reduktion der Krankheitsübertragung

Entfernung von Erregerträgern: Organische Stoffe und suspendierte Partikel im Wasser sind oft Träger von Erregern, wie Bakterien, Viren und Parasiten. Der Proteinschäumer entfernt diese Träger, was die Wahrscheinlichkeit der Erregerübertragung im Wasser verringert und das Infektionsrisiko für aquakulturelle Organismen senkt.