Recirkulacijski akvakulturni sistemi (RAS) postali su važan pravac razvoja u savremenoj akvakulturi, pružajući prednosti u očuvanju vode, stabilnoj proizvodnji i smanjenju ispuštanja u životnu sredinu. Međutim, ovi sistemi proizvode otpadne vode koje sadrže visoke koncentracije suspendovanih čvrstih materija, zagađivača na bazi azota- i fosfora-i velike količine rastvorenih organskih materija. Ako takva otpadna voda uđe u sistem nanofiltracije (NF) bez odgovarajućeg prethodnog tretmana, doći će do ozbiljnog onečišćenja membrane, što će brzo smanjiti protok i povećati operativne troškove. Iz tog razloga, odabir efikasne tehnologije predtretmana je kritičan za održavanje stabilnosti NF rada.
Nedavna istraživanja su upoređivala dvije glavne tehnologije prethodnog tretmana-flokulacije i ultrafiltracije-da bi se analizirale njihove performanse uklanjanja zagađivača, utjecaj na smanjenje NF fluksa i karakteristike onečišćenja membrane. Nalazi pružaju vrijedne tehničke smjernice za odabir odgovarajućih procesa predtretmana u RAS tretmanu otpadnih voda.
U prethodnom tretmanu flokulacije, natrijum alginat je pokazao najbolje performanse među tri testirana flokulanta. Pri optimalnoj dozi od 45 mg/L i brzini miješanja od 1200 o/min, postigao je maksimalnu brzinu uklanjanja suspendiranih tvari od 79,70%. Međutim, efikasnost uklanjanja amonijačnog dušika, nitrata, nitrita i sulfida općenito je bila ispod 40%, što ukazuje da je flokulacija nedovoljna za otopljene zagađivače koji se obično nalaze u repnoj vodi akvakulture. Studija je takođe otkrila da natrijum alginat formira male, kompaktne grudve koje imaju tendenciju da se talože na površini NF membrane, stvarajući gust sloj kolača. Zbog svoje prirodne polisaharidne strukture, natrijum alginat takođe obezbeđuje supstrat za rast mikroba tokom produženog perioda taloženja, što značajno povećava biološko zagađivanje na NF membrani. Kao rezultat toga, obnavljanje toka nakon čišćenja je relativno slabo, što sugerira da su onečišćenja uzrokovana flokulacijom ljepljivija i teško se uklanjaju.
Nasuprot tome, ultrafiltracione (UF) membrane, sa veličinom pora od 0,01-0,1 μm, pokazuju odlične performanse u uklanjanju suspendovanih čvrstih materija, postižući stopu uklanjanja čak 98,54%. Iako UF ima ograničenu sposobnost uklanjanja zagađivača dušika i fosfora, on efikasno smanjuje opterećenje česticama koje ulaze u NF sistem. Kao rezultat, NF membrana formira labaviji sloj kolača tokom rada, smanjujući začepljenje pora i usporavajući povećanje transmembranskog pritiska. Prema testovima performansi NF, otpadna voda prethodno tretirana UF pokazala je veći početni fluks, sporiji pad toka i značajno bolji oporavak fluksa nakon ponovljenih čišćenja u poređenju sa flokulacijom{6}}pretretiranom vodom. Ovo ukazuje da UF može značajno odgoditi nepovratno zagađivanje na NF membrani.
Daljnja analiza korištenjem ekscitacijsko-emisione matrice (EEM) fluorescencije pokazala je da otopina za čišćenje flokulacije-NF sistema sadrži jake pikove koji predstavljaju rastvorljive mikrobne nusprodukte, dok su ti pikovi gotovo odsutni u UF-NF sistemu. Ovo potvrđuje da produženo taloženje i polisaharidna priroda natrijevog alginata pospješuju rast mikroba, čime se povećava zarastanje membrane u fazi NF.
Sve u svemu, poređenje jasno pokazuje da je ultrafiltracija efikasnija od flokulacije kao metoda predtretmana za nanofiltraciju recirkulacijske otpadne vode iz akvakulture. Iako flokulacija pruža jeftinu-opciju za početno uklanjanje čestica, njene karakteristike flokulacije i mikrobiološki rizici dovode do ozbiljnijeg ireverzibilnog onečišćenja membrane. Stoga se očekuje da će UF + NF integrirani membranski proces postati ključna tehnologija za napredni tretman i ponovnu upotrebu RAS otpadnih voda.
Gledajući unaprijed, kako se proizvodnja akvakulture povećava, a ekološki propisi postaju strožiji, teme kao što su kontrola onečišćenja nanofiltracijom, optimizacija ultrafiltracionog prethodnog tretmana i razvoj NF membrana niskog{0}}pritiska visokog{1}}efikasnih NF membrana će i dalje privlačiti pažnju. Integracija UF i NF u kompaktnije i energetski{3}}efikasnije membranske sisteme promovirat će transformaciju tretmana otpadnih voda iz akvakulture ka obnavljanju resursa, smanjenom ispuštanju i održivijem upravljanju vodama.
