سیستمهای آبزی پروری چرخشی (RAS) به یک جهت توسعه مهم در آبزی پروری مدرن تبدیل شدهاند که مزایایی را در حفظ آب، تولید پایدار و کاهش دبیهای محیطی ارائه میکنند. با این حال، این سیستمها فاضلاب حاوی غلظتهای بالایی از مواد جامد معلق، آلایندههای مبتنی بر نیتروژن- و فسفر-و مقادیر زیادی مواد آلی محلول تولید میکنند. اگر چنین فاضلابی بدون پیش تصفیه مناسب وارد یک سیستم نانوفیلتراسیون (NF) شود، رسوب شدید غشایی رخ می دهد که به سرعت شار را کاهش می دهد و هزینه های عملیاتی را افزایش می دهد. به همین دلیل، انتخاب یک فناوری پیش تصفیه موثر برای حفظ پایداری عملیات NF حیاتی است.
تحقیقات اخیر دو فناوری اصلی پیش تصفیه-لختهسازی و اولترافیلتراسیون- را برای تجزیه و تحلیل عملکرد حذف آلایندهها، تأثیر بر کاهش شار NF و ویژگیهای رسوب غشایی مقایسه کردند. یافتهها راهنماییهای فنی ارزشمندی را برای انتخاب فرآیندهای پیش تصفیه مناسب در تصفیه فاضلاب RAS ارائه میکنند.
در پیش تیمار لخته سازی، آلژینات سدیم بهترین عملکرد را در بین سه لخته ساز آزمایش شده نشان داد. در دوز بهینه 45 میلی گرم در لیتر و سرعت همزدن 1200 دور در دقیقه، به حداکثر میزان حذف جامدات معلق 79.70 درصد دست یافت. با این حال، راندمان حذف آمونیاک نیتروژن، نیترات، نیتریت و سولفیدها به طور کلی کمتر از 40 درصد بود که نشان میدهد لختهسازی برای آلایندههای محلول که معمولاً در تهآب آبزیپروری یافت میشوند، کافی نیست. این مطالعه همچنین نشان داد که آلژینات سدیم لخته های کوچک و فشرده ای را تشکیل می دهد که تمایل دارند روی سطح غشای NF رسوب کنند و یک لایه کیک متراکم ایجاد کنند. به دلیل ساختار پلی ساکاریدی طبیعی خود، آلژینات سدیم همچنین بستری برای رشد میکروبی در طول دوره ته نشینی طولانی مدت فراهم می کند که رسوب بیولوژیکی را به طور قابل توجهی بر روی غشای NF افزایش می دهد. در نتیجه، بازیابی شار پس از تمیز کردن نسبتا ضعیف است، که نشان می دهد رسوب ناشی از لخته سازی چسبندگی بیشتری دارد و حذف آن دشوار است.
در مقابل، غشاهای اولترافیلتراسیون (UF)، با اندازه منافذ 0.01-0.1 میکرومتر، عملکرد عالی را در حذف جامدات معلق نشان میدهند و به نرخ حذف تا 98.54 درصد دست مییابند. اگرچه UF توانایی محدودی در حذف آلاینده های نیتروژن و فسفر دارد، اما به طور موثر بار ذرات وارد شده به سیستم NF را کاهش می دهد. در نتیجه، غشای NF در حین کار یک لایه کیک شلتر را تشکیل می دهد که انسداد منافذ را کاهش می دهد و افزایش فشار گذرنده را کاهش می دهد. طبق آزمایشات عملکرد NF، فاضلاب پیش تصفیه شده با UF شار اولیه بالاتر، کاهش شار آهسته تر و بازیابی شار به طور قابل توجهی پس از تمیز کردن مکرر در مقایسه با آب تصفیه شده با لخته سازی نشان داد. این نشان می دهد که UF می تواند رسوب غیرقابل برگشت روی غشای NF را به طور قابل توجهی به تاخیر بیندازد.
تجزیه و تحلیل بیشتر با استفاده از فلورسانس ماتریس تحریک - انتشار (EEM) نشان داد که محلول تمیزکننده سیستم لختهسازی-NF حاوی قلههای قوی است که محصولات جانبی میکروبی محلول را نشان میدهد، در حالی که این پیکها تقریباً در سیستم UF-NF وجود نداشتند. این امر تأیید می کند که ته نشینی طولانی و ماهیت پلی ساکاریدی آلژینات سدیم باعث رشد میکروبی می شود و در نتیجه رسوب غشایی را در مرحله NF افزایش می دهد.
به طور کلی، مقایسه به وضوح نشان می دهد که اولترافیلتراسیون موثرتر از لخته سازی به عنوان یک روش پیش تصفیه برای نانوفیلتراسیون فاضلاب آبزی پروری در گردش است. اگرچه لخته سازی یک گزینه کم هزینه{1} برای حذف اولیه ذرات ارائه می دهد، اما ویژگی های لخته سازی و خطرات میکروبی آن منجر به رسوب شدیدتر غیرقابل برگشت غشاء می شود. بنابراین، انتظار میرود فرآیند غشایی یکپارچه UF + NF به یک فناوری کلیدی برای تصفیه پیشرفته و استفاده مجدد از فاضلاب RAS تبدیل شود.
با نگاهی به آینده، با افزایش تولید آبزی پروری و سختتر شدن مقررات زیستمحیطی، موضوعاتی مانند کنترل رسوب نانوفیلتراسیون، بهینهسازی پیش تصفیه اولترافیلتراسیون و توسعه غشاهای NF با راندمان پایین-فشار بالا- همچنان مورد توجه قرار خواهند گرفت. ادغام UF و NF در سیستمهای غشایی فشردهتر و{3}}کارآمدتر، تبدیل تصفیه فاضلاب آبزی پروری را به سمت بازیابی منابع، کاهش تخلیه و مدیریت پایدارتر آب ترویج میکند.
