고체 부유 입자는 육상-기반의 산업화된 재순환 양식 시스템의 모든 측면에 부정적인 영향을 미칩니다. 따라서 고형 부유 입자를 제거하는 것이 순환 양식 수처리의 주요 목표입니다. 순환 양식 시스템에서 질량 기준 입자의 대부분은 100마이크로미터보다 작습니다. 물의 난류, 생분해 및 기계적 교반으로 인해 즉시 제거되지 않은 부유 입자는 일반적으로 30마이크로미터보다 작은 더 미세한 부유 입자로 분해될 수 있습니다. 이러한 조건에서는 침전처리와 기계적 여과가 효과적이지 않습니다.
거품 분별은 미세한 부유 입자를 제거하는 데 사용되는 기술입니다. 여기에는 수역에 공기를 도입하여 물 속의 계면활성제가 미세 기포에 흡착되도록 하는 것이 포함됩니다. 흡착된 물질을 운반하는 이러한 기포는 부력에 의해 표면으로 올라와 거품을 형성하고, 이로써 물에서 용해된 물질과 부유 물질을 제거합니다. 현재 거품 분별은 순환 양식 시스템에서 미세 입자를 효과적으로 제거하기 위한 주요 공정 중 하나로 인식되고 있으며 이러한 시스템의 중요한 구성 요소입니다.
I. 프로틴 스키머의 원리
1. 거품 분별 원리
단백질 스키머는 주로 거품 분별 원리를 기반으로 작동합니다. 순환 양식 시스템에서 양식 유기체의 배설물, 먹지 않은 사료 등에는 다량의 유기물이 포함되어 있습니다. 이 유기물 내의 단백질 및 기타 계면활성제는 양친매성 특성(친수성과 친유성 모두)을 가지고 있습니다. 다수의 마이크로버블이 물에 유입되면 이러한 계면활성제 물질이 버블 표면에 흡착됩니다. 거품이 떠오르면서 단백질과 기타 물질이 흡착된 거품이 수면에 거품층을 형성합니다. 밀도가 낮은 폼층은 수역에서 쉽게 분리되어 물에서 단백질과 기타 유기물을 제거합니다.
2. 물리화학적 과정
미세한 관점에서 볼 때, 기포와 물 사이에는 표면 장력이 존재합니다. 기포가 물 속에서 상승함에 따라 물 속의 유기 분자는 표면 장력의 영향을 받아 기포 표면을 향해 응집됩니다. 이는 유기 분자 간의 상호 작용 및 기포 표면과의 화학 반응과 같은 일부 화학적 변화를 수반하는 물리적 흡착 과정입니다. 예를 들어, 일부 단백질 분자는 변성을 거쳐 기포에 더 쉽게 흡착될 수 있습니다.
II. 순환 양식업에서 단백질 스키머의 역할
(Ⅰ) 정수
1. 유기물 제거
프로틴 스키머는 단백질, 지방, 탄수화물 등을 포함하여 물에서 유기물을 효과적으로 제거합니다. 이러한 유기물이 물에 축적되면 미생물에 의해 분해되어 다량의 용존 산소를 소비하고 암모니아성 질소, 아질산염과 같은 유해 물질이 생성됩니다. 프로틴 스키머를 통해 이러한 유기물을 제거하면 후속 생물학적 여과에 대한 부담이 줄어들고 물 속의 유해 물질 생성이 줄어듭니다. 예를 들어, 프로틴 스키머가 없으면 물 속의 화학적 산소 요구량(COD)이 100mg/L 이상으로 빠르게 증가할 수 있는 반면, 프로틴 스키머를 사용하면 COD는 약 30 - 50 mg/L로 제어할 수 있습니다.
2. 암모니아성 질소 생산 감소
단백질 스키머는 단백질과 같은 유기물을 함유한 질소{0}}를 제거하여 물 속 암모니아 질소의 잠재적인 공급원을 줄입니다. 암모니아 질소는 양식 유기체에 매우 독성이 있기 때문에 이는 순환 양식 시스템에서 낮은 암모니아 질소 농도를 유지하는 데 중요합니다.
(II) 물의 투명성 향상
프로틴 스키머는 유기물을 제거하는 동시에 30마이크로미터보다 작은 일부 부유 입자도 제거하여 물의 투명도를 향상시켜 배양 유기체의 성장에 도움이 됩니다.
(III) 질병 전파 감소
병원체 벡터 제거: 물 속의 유기물과 부유 입자는 박테리아, 바이러스, 기생충과 같은 병원체의 운반체 역할을 하는 경우가 많습니다. 이러한 운반체를 제거함으로써 단백질 스키머는 물 내에서 병원균이 전파될 기회를 줄여 배양 유기체의 질병 감염 위험을 낮춥니다.