Oczyszczanie recyrkulujących ścieków z akwakultury zawierających wysokie stężenia azotu i fosforu pozostaje poważnym wyzwaniem w branży akwakultury. Powszechnie stosowane metody oczyszczania obejmują separację piany, utlenianie ozonu i filtrację biologiczną.
Separacja piany, znana również jako flotacja rozpuszczonym powietrzem (DAF), usuwa zanieczyszczenia poprzez adsorbowanie ich na wznoszących się pęcherzykach w wodzie, oczyszczając w ten sposób wodę. Jednakże na jego skuteczność wpływa wiele czynników, takich jak temperatura, wielkość pęcherzyków i charakterystyka kłaczków, co skutkuje stosunkowo niską wydajnością oczyszczania. Utlenianie ozonem wykorzystuje silne właściwości utleniające ozonu do skutecznego zabijania mikroorganizmów w wodzie, ale proces ten jest złożony i kosztowny, co utrudnia wdrożenie go podmiotom z sektora akwakultury. Filtracja biologiczna opiera się na absorpcji i aktywności metabolicznej roślin wodnych i mikroorganizmów w celu rozkładu materii organicznej oraz składników odżywczych zawierających azot i fosfor w ściekach. Niemniej jednak metoda ta jest bardzo wrażliwa na warunki środowiskowe i charakteryzuje się długim cyklem oczyszczania, przez co jest niewystarczająca w przypadku-wysoko wydajnych systemów akwakultury z recyrkulacją. Dlatego pilne pozostaje opracowanie skutecznych technologii oczyszczania recyrkulujących ścieków z akwakultury.
Technologia oczyszczania membranowego usuwa szkodliwe substancje z wody poprzez filtrację membranową. Przyciąga coraz większą uwagę ze względu na prostą obsługę, niewielkie rozmiary i wysoką skuteczność separacji. W zależności od wielkości porów membrany można podzielić na mikrofiltrację, ultrafiltrację, nanofiltrację i odwróconą osmozę. Wśród nich technologia nanofiltracji (NF) osiągnęła stosunkowo dojrzały etap zastosowania. Membrany NF charakteryzują się mniejszymi rozmiarami porów, są w stanie usuwać drobne cząstki, rozpuszczone substancje i jony, zapewniając wysoką selektywność i skuteczność separacji. Badania wykazały, że membrany NF są skuteczne w usuwaniu azotu i fosforu, oczyszczaniu i ponownym wykorzystaniu ścieków przemysłowych, oczyszczaniu ścieków komunalnych, odsalaniu wody morskiej i słonawej oraz oczyszczaniu i zmiękczaniu wody pitnej.
Przepuszczalność membran NF jest kluczem do osiągnięcia skutecznej filtracji. Jednakże duże ilości zawieszonych cząstek stałych w ściekach mogą powodować zatykanie membran, skracanie ich żywotności i powstawanie wąskiego gardła w-metodowym oczyszczaniu ścieków. Dlatego konieczna jest skuteczna obróbka wstępna, aby zredukować ilość zawieszonych cząstek stałych, zanim ścieki dostaną się do membrany NF, przedłużając w ten sposób żywotność membrany. Typowe metody obróbki wstępnej obejmują koagulację, sedymentację, utlenianie, adsorpcję i ultrafiltrację, przy czym ultrafiltracja i koagulacja są najczęściej stosowanymi i skutecznymi podejściami.
Badania wskazują, że ścieki oczyszczone za pomocą-koagulacyjnej wstępnej obróbki sedymentacyjnej przed filtracją NF wykazują niższe wskaźniki zarastania i zmniejszone tendencje do zanieczyszczenia membran w porównaniu z bezpośrednim NF. Ultrafiltracja–nanofiltracja (UF–NF) z podwójnymi-systemami membranowymi umożliwia głębokie oczyszczanie wody o niskiej-temperaturze i{4}}mętności, przy czym membrany UF zapewniają stabilną, długoterminową-pracę w dobrych warunkach wody zasilającej, skutecznie wydłużając żywotność membran NF. Systemy z podwójną-membraną skutecznie usuwają cząstki stałe i rozpuszczoną materię organiczną z wody deszczowej i wykazują dobre współczynniki usuwania całkowitej ilości rozpuszczonych substancji stałych, całkowitego węgla organicznego i przewodności, co skutkuje-wysokiej jakości ściekami bez wtórnych zanieczyszczeń i wysoką wydajnością oczyszczania.
W ściekach z akwakultury duże ilości odchodów, pozostałości paszy i koloidalnej materii organicznej mogą powodować nieodwracalne zanieczyszczenie, jeśli zostaną wprowadzone bezpośrednio do membran NF. Wstępna obróbka koagulacyjna lub ultrafiltracyjna skutecznie łagodzi zanieczyszczenie membran NF, zmniejsza koszty operacyjne i zapewnia ekonomiczne i wydajne oczyszczanie ścieków.
