Sistem akuakultur peredaran semula (RAS) telah menjadi hala tuju pembangunan penting dalam akuakultur moden, memberikan kelebihan dalam pemuliharaan air, pengeluaran yang stabil, dan pengurangan pelepasan alam sekitar. Walau bagaimanapun, sistem ini menghasilkan air sisa yang mengandungi kepekatan tinggi pepejal terampai, bahan pencemar berasaskan nitrogen- dan fosforus-dan sejumlah besar bahan organik terlarut. Jika air sisa tersebut memasuki sistem penapisan nano (NF) tanpa prarawatan yang betul, kekotoran membran yang teruk akan berlaku, mengurangkan fluks dengan cepat dan meningkatkan kos operasi. Atas sebab ini, memilih teknologi prarawatan yang berkesan adalah penting untuk mengekalkan kestabilan operasi NF.
Penyelidikan terkini membandingkan dua teknologi prarawatan utama-pemberbukuan dan ultrafiltrasi-untuk menganalisis prestasi penyingkiran bahan pencemar mereka, pengaruh ke atas penurunan fluks NF dan ciri kekotoran membran. Penemuan ini memberikan panduan teknikal yang berharga untuk memilih proses prarawatan yang sesuai dalam rawatan air sisa RAS.
Dalam prarawatan pemberbukuan, natrium alginat menunjukkan prestasi terbaik antara tiga flokulan yang diuji. Pada dos optimum 45 mg/L dan kelajuan kacau 1200 r/min, ia mencapai kadar penyingkiran pepejal terampai maksimum sebanyak 79.70%. Walau bagaimanapun, kecekapan penyingkiran untuk nitrogen ammonia, nitrat, nitrit dan sulfida secara amnya adalah di bawah 40%, menunjukkan bahawa pemberbukuan tidak mencukupi untuk bahan pencemar terlarut yang biasa ditemui dalam air ekor akuakultur. Kajian itu juga mendapati natrium alginat membentuk flok kecil dan padat yang cenderung memendap pada permukaan membran NF, menghasilkan lapisan kek yang padat. Disebabkan oleh struktur polisakarida semulajadi, natrium alginat juga menyediakan substrat untuk pertumbuhan mikrob semasa tempoh mendap yang dilanjutkan, yang dengan ketara meningkatkan kekotoran biologi pada membran NF. Akibatnya, pemulihan fluks selepas pembersihan agak lemah, menunjukkan bahawa kekotoran yang disebabkan oleh pemberbukuan lebih melekit dan sukar ditanggalkan.
Sebaliknya, membran ultrafiltrasi (UF), dengan saiz liang 0.01–0.1 μm, menunjukkan prestasi cemerlang dalam mengeluarkan pepejal terampai, mencapai kadar penyingkiran setinggi 98.54%. Walaupun UF mempunyai keupayaan terhad untuk membuang bahan pencemar nitrogen dan fosforus, ia berkesan mengurangkan beban zarah yang memasuki sistem NF. Akibatnya, membran NF membentuk lapisan kek yang lebih longgar semasa operasi, mengurangkan penyumbatan liang dan memperlahankan peningkatan tekanan transmembran. Menurut ujian prestasi NF, air sisa yang dirawat terlebih dahulu dengan UF menunjukkan fluks awal yang lebih tinggi, penurunan fluks yang lebih perlahan dan pemulihan fluks yang jauh lebih baik selepas pembersihan berulang berbanding dengan air yang telah dirawat-pemberbukuan. Ini menunjukkan bahawa UF boleh melambatkan kekotoran tidak dapat dipulihkan dengan ketara pada membran NF.
Analisis lanjut menggunakan pendarfluor matriks pelepasan pengujaan (EEM) menunjukkan bahawa penyelesaian pembersihan sistem pemberbukuan-NF mengandungi puncak kuat yang mewakili produk sampingan mikrob larut, manakala puncak ini hampir tiada dalam sistem UF-NF. Ini mengesahkan bahawa pengendapan lanjutan dan sifat polisakarida natrium alginat menggalakkan pertumbuhan mikrob, dengan itu meningkatkan kekotoran membran dalam peringkat NF.
Secara keseluruhannya, perbandingan jelas menunjukkan bahawa ultrafiltrasi adalah lebih berkesan daripada pemberbukuan sebagai kaedah prarawatan untuk penapisan nano bagi air sisa akuakultur yang beredar. Walaupun pemberbukuan menyediakan-pilihan kos yang rendah untuk penyingkiran zarah awal, ciri flok dan risiko mikrobnya membawa kepada kekotoran membran tak boleh balik yang lebih teruk. Oleh itu, proses membran bersepadu UF + NF dijangka menjadi teknologi utama untuk rawatan lanjutan dan penggunaan semula air sisa RAS.
Memandang ke hadapan, apabila pengeluaran akuakultur meningkat dan peraturan alam sekitar menjadi lebih ketat, topik seperti kawalan kekotoran penapisan nano, pengoptimuman prarawatan ultraturasan dan pembangunan membran NF-tekanan tinggi{1}}rendah akan terus mendapat perhatian. Mengintegrasikan UF dan NF ke dalam sistem membran yang lebih padat dan{3}}cekap tenaga akan menggalakkan transformasi rawatan air sisa akuakultur ke arah pemulihan sumber, pengurangan pelepasan dan pengurusan air yang lebih mampan.
