บทบาทและการทำงานของเครื่องฟอกโปรตีนในระบบการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบหมุนเวียน

ของแข็งที่ลอยอยู่ในระบบการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบหมุนเวียนอุตสาหกรรมบนบกมีผลกระทบเชิงลบที่หลากหลาย ดังนั้น การกำจัดของแข็งที่ลอยอยู่จึงเป็นเป้าหมายหลักของการบำบัดในระบบการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบหมุนเวียน ส่วนใหญ่ของอนุภาคในระบบการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบหมุนเวียนจะมีขนาดเล็กกว่า 100 ไมครอน เนื่องจากปัจจัยต่างๆ เช่น ความวุ่นวายของน้ำ การสลายทางชีวภาพ และการกวนกลไก อนุภาคที่ลอยอยู่ซึ่งไม่สามารถกำจัดได้ทันเวลาจะแตกออกเป็นอนุภาคที่เล็กกว่า โดยปกติแล้วจะมีขนาดเล็กกว่า 30 ไมครอน  เมื่อเกิดกรณีนี้ การบำบัดด้วยการตกตะกอนและการกรองกลไกจะกลายเป็นไร้ประสิทธิภาพ

เทคโนโลยีการแยกฟองเป็นเทคโนโลยีที่ใช้ในการกำจัดอนุภาคที่ลอยอยู่ในน้ำ โดยการปล่อยอากาศเข้าสู่แหล่งน้ำ สารลดแรงตึงผิวในน้ำจะถูกดูดซึมโดยฟองอากาศขนาดเล็ก และลอยขึ้นสู่ผิวน้ำด้วยแรงลอยตัวของฟองเพื่อสร้างฟอง ซึ่งช่วยกำจัดสารที่ละลายและอนุภาคที่ลอยอยู่ในน้ำ ในปัจจุบัน การแยกฟองถือเป็นหนึ่งในกระบวนการหลักที่สามารถกำจัดอนุภาคขนาดเล็กในระบบการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบหมุนเวียนได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเป็นส่วนสำคัญของระบบการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบหมุนเวียน

หลักการทำงานของเครื่องกรองโปรตีน

• หลักการของการแยกฟอง

เครื่องแยกโปรตีนทำงานโดยหลักการของการแยกฟองอากาศ ในระบบการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบหมุนเวียน เนื่องจากมีสารอินทรีย์จำนวนมากในของเสียและอาหารที่เหลือจากการเลี้ยงสัตว์น้ำ สารลดแรงตึงผิว เช่น โปรตีนในสารอินทรีย์เหล่านี้จะมีคุณสมบัติ Amphiphilic (ทั้งชอบน้ำและชอบไขมัน) เมื่อมีฟองอากาศขนาดเล็กจำนวนมากถูกปล่อยลงไปในน้ำ สารลดแรงตึงผิวเหล่านี้จะดูดซับบนพื้นผิวของฟองอากาศ เมื่อฟองอากาศลอยขึ้นมา ฟองอากาศที่มีโปรตีนและสารอื่นๆ ดูดซับอยู่บนพื้นผิวจะก่อตัวเป็นชั้นฟองบนผิวน้ำ ความหนาแน่นของชั้นฟองนี้ต่ำ และสามารถแยกออกจากน้ำได้ง่าย จึงช่วยกำจัดสารอินทรีย์ เช่น โปรตีนในน้ำออกไป

• กระบวนการทางกายภาพเคมี

จากมุมมองระดับจุลภาค มีแรงตึงผิวระหว่างฟองอากาศและน้ำ เมื่อฟองอากาศลอยขึ้นในน้ำ โมเลกุลออร์แกนิกในน้ำจะรวมตัวกันที่ผิวของฟองอากาศภายใต้การกระทำของแรงตึงผิว ซึ่งเป็นกระบวนการดูดซับทางกายภาพ พร้อมทั้งมีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีบางอย่าง เช่น การปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลออร์แกนิกและการทำปฏิกิริยาเคมีกับผิวของฟองอากาศ เช่น โมเลกุลโปรตีนบางชนิดอาจเกิดการเสียโครงสร้าง ทำให้พวกมันดูดซับเข้ากับฟองอากาศได้ง่ายขึ้น

บทบาทของเครื่องกรองโปรตีนในระบบการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบหมุนเวียน

• การกรองน้ำ

1. กำจัดสารอินทรีย์

เครื่องแยกโปรตีนสามารถกำจัดสารอินทรีย์ออกจากน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ รวมถึงโปรตีน ไขมัน และน้ำตาล เป็นต้น หากสารอินทรีย์เหล่านี้สะสมในน้ำ จะถูกย่อยสลายโดยจุลินทรีย์ ซึ่งจะบริโภคออกซิเจนที่ละลายอยู่เป็นจำนวนมากและสร้างสารพิษ เช่น แอมโมเนียไนโตรเจนและไนไตรท์ การกำจัดสารอินทรีย์ด้วยเครื่องแยกโปรตีนสามารถลดภาระของการกรองชีวภาพในขั้นตอนถัดไปและลดการผลิตสารพิษในน้ำได้ ตัวอย่างเช่น หากไม่มีเครื่องแยกโปรตีน ความต้องการออกซิเจนทางเคมี (COD) ในน้ำอาจเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเกินกว่า 100 มก./ล. แต่เมื่อใช้เครื่องแยกโปรตีน COD สามารถควบคุมไว้ที่ประมาณ 30-50 มก./ล.

2. ลดการผลิตแอมโมเนียไนโตรเจน

เนื่องจากการกำจัดสารอินทรีย์ที่มีไนโตรเจน เช่น โปรตีน โดยเครื่องแยกโปรตีน ทำให้แหล่งที่มาของแอมโมเนียไนโตรเจนในน้ำลดลง สิ่งนี้มีความสำคัญในการรักษาความเข้มข้นของแอมโมเนียไนโตรเจนในระบบการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบหมุนเวียนให้อยู่ในระดับต่ำ เนื่องจากแอมโมเนียไนโตรเจนมีพิษอย่างแรงต่อสัตว์น้ำ

• ความชัดเจนของน้ำดีขึ้น

เครื่องแยกโปรตีนสามารถกำจัดไม่เพียงแค่สารอินทรีย์ แต่ยังพาเอาอนุภาคที่ลอยอยู่ในน้ำซึ่งมีขนาดอนุภาคต่ำกว่า 30 ไมครอนออกไปได้ ทำให้ความใสของน้ำดีขึ้นและส่งเสริมการเจริญเติบโตของสัตว์น้ำ

• การลดการแพร่กระจายของโรค

การกำจัดพาหะของเชื้อโรค: สารอินทรีย์และอนุภาคที่ลอยอยู่ในน้ำมักเป็นพาหะของเชื้อโรค เช่น แบคทีเรีย ไวรัส และปรสิต เครื่องแยกโปรตีนช่วยกำจัดพาหะเหล่านี้ ซึ่งลดโอกาสของการแพร่เชื้อโรคในน้ำและลดความเสี่ยงของการติดเชื้อในสัตว์น้ำ