A szilárd lebegő részecskék hátrányosan befolyásolják a szárazföldi{0}}iparosított recirkulációs akvakultúra-rendszerek minden aspektusát. Ezért a szilárd lebegő részecskék eltávolítása a recirkulációs akvakultúra-vízkezelés elsődleges célja. A recirkulációs akvakultúra-rendszerekben a részecskék tömegének többsége 100 mikrométernél kisebb. A víz turbulenciája, a biológiai lebomlás és a mechanikai keverés következtében a nem azonnal eltávolított lebegő részecskék finomabb lebegő részecskékre bomlhatnak, jellemzően 30 mikrométernél kisebbek. Ilyen körülmények között az ülepítési kezelés és a mechanikus szűrés hatástalanná válik.
A habfrakcionálás a finom lebegő részecskék eltávolítására szolgáló technika. Ez magában foglalja a levegő bejuttatását a víztestbe, lehetővé téve, hogy a vízben lévő felületaktív anyagok adszorbeálódjanak a mikrobuborékokon. Ezek a buborékok, amelyek magukban hordozzák az adszorbeált anyagot, felhajtóerővel emelkednek a felszínre, és habot képeznek, ezáltal eltávolítják a vízből az oldott és lebegő anyagokat. Jelenleg a habfrakcionálás az egyik elsődleges eljárás a finom részecskék hatékony eltávolítására a recirkulációs akvakultúra-rendszerekben, és ezeknek a rendszereknek döntő összetevője.
I. A Protein Skimmer elve
1. A hab frakcionálási elve
A fehérjeszkimmer elsősorban a habfrakcionálás elvén működik. A recirkulációs akvakultúra-rendszerekben a tenyésztett szervezetek ürülékei, az el nem fogyasztott takarmányok stb. nagy mennyiségű szerves anyagot tartalmaznak. A szerves anyagon belüli fehérjék és egyéb felületaktív anyagok amfifil természetűek (hidrofil és lipofil egyaránt). Ha nagyszámú mikrobuborékot juttatnak a vízbe, ezek a felületaktív anyagok adszorbeálódnak a buborékok felületén. Ahogy a buborékok felemelkednek, az adszorbeált fehérjéket és egyéb anyagokat tartalmazó buborékok habréteget képeznek a víz felszínén. A kisebb sűrűségű habréteg könnyen elválik a víztesttől, így eltávolítja a vízből a fehérjéket és egyéb szerves anyagokat.
2. Fiziko-kémiai folyamat
Mikroszkópikus szempontból felületi feszültség van a buborékok és a víz között. Ahogy a buborékok felemelkednek a vízben, a vízben lévő szerves molekulák a felületi feszültség hatására a buborék felülete felé aggregálódnak. Ez egy fizikai adszorpciós folyamat, amelyet néhány kémiai változás kísér, mint például a szerves molekulák közötti kölcsönhatások és a buborék felületével való kémiai reakciók. Például egyes fehérjemolekulák denaturálódhatnak, így könnyebben adszorbeálódnak a buborékokon.
II. A fehérjeszkimmerek szerepe a recirkulációs akvakultúrában
(I) Víztisztítás
1. Szerves anyagok eltávolítása
A fehérjeszkimmerek hatékonyan távolítják el a vízből a szerves anyagokat, beleértve a fehérjéket, zsírokat, szénhidrátokat stb. Ha ezek a szerves anyagok felhalmozódnak a vízben, akkor a mikroorganizmusok lebontják őket, nagy mennyiségű oldott oxigént fogyasztva, és káros anyagokat, például ammónia-nitrogént és nitriteket termelnek. Ezeknek a szerves anyagoknak a fehérjeszkimmeren keresztül történő eltávolítása csökkenti a későbbi biológiai szűrés terhét és csökkenti a káros anyagok képződését a vízben. Például fehérjefelszívó nélkül a kémiai oxigénigény (KOI) a vízben gyorsan 100 mg/l fölé emelkedhet, míg fehérjefelszívóval a KOI körülbelül 30 - 50 mg/l körül szabályozható.
2. Az ammónia-nitrogéntermelés csökkentése
A nitrogén{0}}tartalmú szerves anyagok, például a fehérjék eltávolításával a fehérjefelszívók csökkentik az ammónia-nitrogén potenciális forrásait a vízben. Ez döntő fontosságú az alacsony ammónia-nitrogén-koncentráció fenntartása érdekében a recirkulációs akvakultúra-rendszerekben, mivel az ammónia-nitrogén rendkívül mérgező a tenyésztett szervezetekre.
(II) A víz tisztaságának javítása
A szerves anyagok eltávolítása közben a fehérjeszkimmerek eltávolítanak néhány 30 mikrométernél kisebb szuszpendált részecskét is, ezáltal javítják a víz tisztaságát, ami a tenyésztett szervezetek növekedését szolgálja.
(III) A betegségek terjedésének csökkentése
A kórokozó vektorok eltávolítása: A vízben lévő szerves anyagok és lebegő részecskék gyakran hordozóként szolgálnak a kórokozóknak, például baktériumoknak, vírusoknak és parazitáknak. Azáltal, hogy eltávolítja ezeket a hordozókat, a fehérje-szkimmer csökkenti a kórokozók vízen belüli átvitelének lehetőségét, csökkentve ezzel a betegség fertőzésének kockázatát a tenyésztett szervezetekben.