ठोस निलंबित कण भूमि आधारित औद्योगीकृत रीसर्क्युलेटिंग जलकृषि प्रणालियों के सभी पहलुओं पर प्रतिकूल प्रभाव डालते हैं। इसलिए, ठोस निलंबित कणों को हटाना जलीय कृषि जल उपचार को पुनः प्रसारित करने का प्राथमिक लक्ष्य है। पुनरावर्ती जलकृषि प्रणालियों में, द्रव्यमान के हिसाब से अधिकांश कण 100 माइक्रोमीटर से छोटे होते हैं। पानी की अशांति, जैव निम्नीकरण और यांत्रिक हलचल के कारण, निलंबित कणों को तुरंत नहीं हटाया गया तो वे महीन निलंबित कणों में टूट सकते हैं, जो आमतौर पर 30 माइक्रोमीटर से छोटे होते हैं। इन परिस्थितियों में, अवसादन उपचार और यांत्रिक निस्पंदन अप्रभावी हो जाते हैं।
फोम फ्रैक्शनेशन एक ऐसी तकनीक है जिसका उपयोग महीन निलंबित कणों को हटाने के लिए किया जाता है। इसमें जल निकाय में हवा को शामिल करना शामिल है, जिससे पानी में मौजूद सर्फेक्टेंट को सूक्ष्म बुलबुले पर सोखने की अनुमति मिलती है। ये बुलबुले, अधिशोषित सामग्री को लेकर, उछाल द्वारा सतह पर आकर झाग बनाते हैं, जिससे पानी से घुले और निलंबित पदार्थ निकल जाते हैं। वर्तमान में, फोम फ्रैक्शनेशन को रीसर्क्युलेटिंग एक्वाकल्चर सिस्टम में बारीक कणों को प्रभावी ढंग से हटाने के लिए प्राथमिक प्रक्रियाओं में से एक के रूप में मान्यता प्राप्त है और यह इन प्रणालियों का एक महत्वपूर्ण घटक है।
I. प्रोटीन स्किमर का सिद्धांत
1. फोम फ्रैक्शनेशन सिद्धांत
प्रोटीन स्किमर मुख्य रूप से फोम फ्रैक्शनेशन के सिद्धांत पर काम करता है। पुनर्चक्रण जलकृषि प्रणालियों में, सुसंस्कृत जीवों के उत्सर्जन, न खाए गए चारे आदि में बड़ी मात्रा में कार्बनिक पदार्थ होते हैं। इस कार्बनिक पदार्थ के भीतर प्रोटीन और अन्य सर्फेक्टेंट में एम्फीफिलिक प्रकृति (हाइड्रोफिलिक और लिपोफिलिक दोनों) होती है। जब पानी में बड़ी संख्या में सूक्ष्म बुलबुले लाए जाते हैं, तो ये सर्फेक्टेंट पदार्थ बुलबुले की सतहों पर सोख लेते हैं। जैसे ही बुलबुले उठते हैं, अधिशोषित प्रोटीन और अन्य पदार्थों वाले बुलबुले पानी की सतह पर झाग की परत बनाते हैं। फोम की परत, जिसका घनत्व कम होता है, जल निकाय से आसानी से अलग हो जाती है, इस प्रकार पानी से प्रोटीन और अन्य कार्बनिक पदार्थ निकल जाते हैं।
2. भौतिक रासायनिक प्रक्रिया
सूक्ष्म दृष्टिकोण से, बुलबुले और पानी के बीच सतह तनाव मौजूद होता है। जैसे ही पानी में बुलबुले उठते हैं, पानी में मौजूद कार्बनिक अणु सतह के तनाव के प्रभाव में बुलबुले की सतह की ओर एकत्रित हो जाते हैं। यह एक भौतिक सोखने की प्रक्रिया है, जिसमें कुछ रासायनिक परिवर्तन होते हैं, जैसे कि कार्बनिक अणुओं के बीच बातचीत और बुलबुले की सतह के साथ रासायनिक प्रतिक्रियाएं। उदाहरण के लिए, कुछ प्रोटीन अणु विकृतीकरण से गुजर सकते हैं, जिससे वे बुलबुले पर अधिक आसानी से अवशोषित हो जाते हैं।
द्वितीय. रीसर्क्युलेटिंग एक्वाकल्चर में प्रोटीन स्किमर्स की भूमिका
(I) जल शुद्धिकरण
1. कार्बनिक पदार्थ को हटाना
प्रोटीन स्किमर पानी से प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट आदि सहित कार्बनिक पदार्थों को प्रभावी ढंग से हटा देते हैं। यदि ये कार्बनिक पदार्थ पानी में जमा हो जाते हैं, तो वे सूक्ष्मजीवों द्वारा विघटित हो जाएंगे, बड़ी मात्रा में घुलित ऑक्सीजन का उपभोग करेंगे और अमोनिया नाइट्रोजन और नाइट्राइट जैसे हानिकारक पदार्थ पैदा करेंगे। प्रोटीन स्किमर के माध्यम से इन कार्बनिक पदार्थों को हटाने से बाद के जैविक निस्पंदन पर बोझ कम हो जाता है और पानी में हानिकारक पदार्थों का उत्पादन कम हो जाता है। उदाहरण के लिए, प्रोटीन स्किमर के बिना, पानी में रासायनिक ऑक्सीजन डिमांड (सीओडी) तेजी से 100 मिलीग्राम/लीटर से ऊपर बढ़ सकती है, जबकि प्रोटीन स्किमर के साथ, सीओडी को लगभग 30 - 50 मिलीग्राम/लीटर से नियंत्रित किया जा सकता है।
2. अमोनिया नाइट्रोजन उत्पादन में कमी
प्रोटीन जैसे कार्बनिक पदार्थ युक्त नाइट्रोजन को हटाकर, प्रोटीन स्किमर्स पानी में अमोनिया नाइट्रोजन के संभावित स्रोतों को कम कर देते हैं। यह पुनर्चक्रण जलकृषि प्रणालियों में कम अमोनिया नाइट्रोजन सांद्रता बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि अमोनिया नाइट्रोजन सुसंस्कृत जीवों के लिए अत्यधिक विषैला होता है।
(II) जल की स्पष्टता में सुधार
कार्बनिक पदार्थों को हटाते समय, प्रोटीन स्किमर 30 माइक्रोमीटर से छोटे कुछ निलंबित कणों को भी हटा देते हैं, जिससे पानी की स्पष्टता में सुधार होता है, जिससे सुसंस्कृत जीवों के विकास में लाभ होता है।
(III) रोग संचरण में कमी
रोगज़नक़ वाहकों को हटाना: पानी में कार्बनिक पदार्थ और निलंबित कण अक्सर बैक्टीरिया, वायरस और परजीवी जैसे रोगजनकों के वाहक के रूप में काम करते हैं। इन वाहकों को हटाकर, प्रोटीन स्किमर पानी के भीतर रोगज़नक़ संचरण के अवसर को कम कर देता है, जिससे सुसंस्कृत जीवों में रोग संक्रमण का खतरा कम हो जाता है।