Askıdaki katı parçacıklar, karada-tabanlı sanayileşmiş yeniden dolaşımlı su ürünleri yetiştiriciliği sistemlerinin tüm yönlerini olumsuz yönde etkiler. Bu nedenle, askıda kalan katı parçacıkların uzaklaştırılması, su ürünleri yetiştiriciliğinde su arıtımının devridaim edilmesinin temel amacıdır. Devridaimli su ürünleri yetiştiriciliği sistemlerinde, parçacıkların çoğunluğu kütle olarak 100 mikrometreden küçüktür. Su türbülansı, biyolojik bozunma ve mekanik çalkalama nedeniyle, derhal uzaklaştırılmayan askıda kalan parçacıklar daha ince, genellikle 30 mikrometreden küçük asılı parçacıklara dönüşebilir. Bu koşullar altında sedimantasyon arıtımı ve mekanik filtreleme etkisiz hale gelir.
Köpük ayırma, ince asılı parçacıkların çıkarılması için kullanılan bir tekniktir. Su kütlesine hava verilmesini ve sudaki yüzey aktif maddelerin mikro kabarcıklar üzerine adsorbe edilmesini içerir. Adsorplanan malzemeyi taşıyan bu kabarcıklar, kaldırma kuvveti ile yüzeye çıkarak köpük oluşturur, böylece çözünmüş ve askıda kalan maddeleri sudan uzaklaştırır. Şu anda, köpük ayırma, yeniden sirkülasyonlu su ürünleri yetiştiriciliği sistemlerinde ince parçacıkların etkili bir şekilde uzaklaştırılması için birincil işlemlerden biri olarak kabul edilmektedir ve bu sistemlerin çok önemli bir bileşenidir.
I. Protein Skimmer'ın Prensibi
1. Köpük Fraksiyonlama Prensibi
Protein skimmer öncelikle köpük ayırma prensibine göre çalışır. Devridaimli su ürünleri yetiştiriciliği sistemlerinde, kültür organizmalarının atılımları, yenmemiş yem vb. büyük miktarda organik madde içerir. Bu organik madde içindeki proteinler ve diğer yüzey aktif maddeler amfifilik bir yapıya (hem hidrofilik hem de lipofilik) sahiptir. Suya çok sayıda mikro kabarcık verildiğinde, bu yüzey aktif maddeler kabarcık yüzeylerine adsorbe edilir. Kabarcıklar yükseldikçe adsorbe edilmiş proteinler ve diğer maddeler içeren kabarcıklar su yüzeyinde bir köpük tabakası oluşturur. Daha düşük yoğunluğa sahip olan köpük tabakası su kütlesinden kolaylıkla ayrılır, böylece proteinleri ve diğer organik maddeleri sudan uzaklaştırır.
2. Fizikokimyasal Süreç
Mikroskobik açıdan bakıldığında kabarcıklar ve su arasında yüzey gerilimi vardır. Kabarcıklar su içinde yükseldikçe, sudaki organik moleküller yüzey geriliminin etkisi altında kabarcık yüzeyine doğru toplanır. Bu, organik moleküller arasındaki etkileşimler ve kabarcık yüzeyi ile kimyasal reaksiyonlar gibi bazı kimyasal değişikliklerin eşlik ettiği fiziksel bir adsorpsiyon işlemidir. Örneğin, bazı protein molekülleri denatürasyona uğrayarak kabarcıkların üzerine daha kolay adsorbe olmalarını sağlar.
II. Devridaimli Su Ürünleri Yetiştiriciliğinde Protein Sıyırıcıların Rolü
(I) Su Arıtma
1. Organik Maddenin Uzaklaştırılması
Protein skimmerler, proteinler, yağlar, karbonhidratlar vb. dahil olmak üzere sudaki organik maddeleri etkili bir şekilde temizler. Bu organik maddeler suda biriktiğinde, mikroorganizmalar tarafından ayrışır, büyük miktarda çözünmüş oksijen tüketir ve amonyak nitrojen ve nitrit gibi zararlı maddeler üretir. Bu organiklerin protein skimmer aracılığıyla uzaklaştırılması, daha sonraki biyolojik filtrelemenin yükünü azaltır ve sudaki zararlı maddelerin üretimini azaltır. Örneğin, protein skimmer olmadan sudaki Kimyasal Oksijen İhtiyacı (COD) hızla 100 mg/L'nin üzerine çıkabilirken, protein skimmer kullanıldığında KOİ 30 - 50 mg/L civarında kontrol edilebilir.
2. Amonyak Azotu Üretiminin Azaltılması
Protein skimmerler, proteinler gibi organik maddeleri içeren nitrojeni- ortadan kaldırarak sudaki potansiyel amonyak nitrojen kaynaklarını azaltır. Amonyak nitrojeni kültür organizmaları için oldukça toksik olduğundan, bu, devridaimli su ürünleri yetiştiriciliği sistemlerinde düşük amonyak nitrojen konsantrasyonlarını korumak için çok önemlidir.
(II) Su Berraklığının İyileştirilmesi
Protein skimmerler, organik maddeyi uzaklaştırırken aynı zamanda 30 mikrometreden küçük asılı parçacıkların bir kısmını da uzaklaştırır, böylece suyun berraklığını artırır, bu da kültürlenmiş organizmaların büyümesine fayda sağlar.
(III) Hastalık Bulaşmasını Azaltma
Patojen Vektörlerin Uzaklaştırılması: Sudaki organik madde ve asılı parçacıklar genellikle bakteri, virüs ve parazit gibi patojenler için taşıyıcı görevi görür. Protein skimmer, bu taşıyıcıları ortadan kaldırarak su içinde patojen bulaşma olasılığını azaltır ve kültür organizmalarında hastalık enfeksiyonu riskini azaltır.