Zarah terampai pepejal memberi kesan buruk kepada semua aspek-sistem akuakultur kitar semula industri berasaskan tanah. Oleh itu, penyingkiran zarah terampai pepejal adalah matlamat utama pengedaran semula rawatan air akuakultur. Dalam sistem akuakultur kitar semula, majoriti zarah mengikut jisim adalah lebih kecil daripada 100 mikrometer. Disebabkan oleh pergolakan air, biodegradasi dan pergolakan mekanikal, zarah terampai yang tidak dialihkan dengan segera boleh terurai kepada zarah terampai yang lebih halus, biasanya lebih kecil daripada 30 mikrometer. Di bawah keadaan ini, rawatan pemendapan dan penapisan mekanikal menjadi tidak berkesan.
Pecahan buih ialah teknik yang digunakan untuk mengeluarkan zarah terampai halus. Ia melibatkan memasukkan udara ke dalam badan air, membenarkan surfaktan di dalam air diserap ke dalam buih mikro. Gelembung ini, membawa bahan terjerap, naik ke permukaan dengan daya apungan untuk membentuk buih, dengan itu mengeluarkan bahan terlarut dan terampai dari air. Pada masa ini, pemisahan buih diiktiraf sebagai salah satu proses utama untuk mengeluarkan zarah halus secara berkesan dalam sistem akuakultur peredaran semula dan merupakan komponen penting dalam sistem ini.
I. Prinsip Skimmer Protein
1. Prinsip Pecahan Buih
Skimmer protein beroperasi terutamanya berdasarkan prinsip pecahan buih. Dalam sistem akuakultur kitaran semula, perkumuhan daripada organisma kultur, makanan yang tidak dimakan, dsb., mengandungi sejumlah besar bahan organik. Protein dan surfaktan lain dalam bahan organik ini mempunyai sifat amphifilik (kedua-dua hidrofilik dan lipofilik). Apabila sejumlah besar buih mikro dimasukkan ke dalam air, bahan surfaktan ini menjerap ke permukaan buih. Apabila gelembung meningkat, gelembung dengan protein terjerap dan bahan lain membentuk lapisan buih pada permukaan air. Lapisan buih, mempunyai ketumpatan yang lebih rendah, mudah dipisahkan dari badan air, dengan itu mengeluarkan protein dan bahan organik lain dari air.
2. Proses Fisikokimia
Dari perspektif mikroskopik, ketegangan permukaan wujud antara gelembung dan air. Apabila gelembung naik melalui air, molekul organik dalam air berkumpul ke arah permukaan gelembung di bawah pengaruh tegangan permukaan. Ini adalah proses penjerapan fizikal, disertai dengan beberapa perubahan kimia, seperti interaksi antara molekul organik dan tindak balas kimia dengan permukaan gelembung. Sebagai contoh, beberapa molekul protein mungkin mengalami denaturasi, menjadikannya lebih mudah terserap ke dalam gelembung.
II. Peranan Skimmer Protein dalam Peredaran Semula Akuakultur
(I) Pembersihan Air
1. Penyingkiran Bahan Organik
Skimmer protein secara berkesan mengeluarkan bahan organik daripada air, termasuk protein, lemak, karbohidrat, dsb. Jika bahan organik ini terkumpul di dalam air, ia akan diuraikan oleh mikroorganisma, menggunakan sejumlah besar oksigen terlarut dan menghasilkan bahan berbahaya seperti nitrogen ammonia dan nitrit. Mengeluarkan bahan organik ini melalui skimmer protein mengurangkan beban pada penapisan biologi seterusnya dan mengurangkan pengeluaran bahan berbahaya di dalam air. Sebagai contoh, tanpa skimmer protein, Permintaan Oksigen Kimia (COD) dalam air boleh meningkat dengan cepat melebihi 100 mg/L, manakala dengan skimmer protein, COD boleh dikawal sekitar 30 - 50 mg/L.
2. Pengurangan Pengeluaran Nitrogen Ammonia
Dengan mengalihkan nitrogen-yang mengandungi bahan organik seperti protein, skimmer protein mengurangkan potensi sumber nitrogen ammonia dalam air. Ini penting untuk mengekalkan kepekatan nitrogen ammonia yang rendah dalam sistem akuakultur peredaran semula, kerana nitrogen ammonia sangat toksik kepada organisma yang dikultur.
(II) Peningkatan Kejernihan Air
Semasa mengeluarkan bahan organik, skimmer protein juga mengeluarkan beberapa zarah terampai yang lebih kecil daripada 30 mikrometer, dengan itu meningkatkan kejernihan air, yang memberi manfaat kepada pertumbuhan organisma berbudaya.
(III) Pengurangan Penghantaran Penyakit
Penyingkiran Vektor Patogen: Bahan organik dan zarah terampai dalam air selalunya berfungsi sebagai pembawa patogen, seperti bakteria, virus dan parasit. Dengan mengalih keluar pembawa ini, skimmer protein mengurangkan peluang untuk penghantaran patogen di dalam air, mengurangkan risiko jangkitan penyakit dalam organisma berbudaya.