ระบบการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบหมุนเวียน (RAS) ได้กลายเป็นทิศทางการพัฒนาที่สำคัญในการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำยุคใหม่ โดยให้ข้อได้เปรียบในด้านการอนุรักษ์น้ำ การผลิตที่มีเสถียรภาพ และลดการปล่อยสิ่งแวดล้อม อย่างไรก็ตาม ระบบเหล่านี้ผลิตน้ำเสียที่มีความเข้มข้นสูงของของแข็งแขวนลอย มลพิษจากไนโตรเจน- และฟอสฟอรัส- และอินทรียวัตถุที่ละลายในน้ำจำนวนมาก หากน้ำเสียดังกล่าวเข้าสู่ระบบนาโนฟิลเตรชัน (NF) โดยไม่มีการบำบัดล่วงหน้าอย่างเหมาะสม จะเกิดการเปรอะเปื้อนของเมมเบรนอย่างรุนแรง ส่งผลให้ฟลักซ์ลดลงอย่างรวดเร็วและเพิ่มต้นทุนการดำเนินงาน ด้วยเหตุนี้ การเลือกเทคโนโลยีการปรับสภาพล่วงหน้าที่มีประสิทธิผลจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษาเสถียรภาพของการทำงานของ NF
การวิจัยล่าสุดเปรียบเทียบเทคโนโลยีการปรับสภาพล่วงหน้าหลักสองเทคโนโลยี-การจับกลุ่มและการกรองแบบอัลตราฟิลเตรชัน- เพื่อวิเคราะห์ประสิทธิภาพในการกำจัดมลพิษ อิทธิพลต่อการลดลงของฟลักซ์ NF และลักษณะการเปรอะเปื้อนของเมมเบรน การค้นพบนี้ให้คำแนะนำทางเทคนิคอันมีคุณค่าสำหรับการเลือกกระบวนการบำบัดล่วงหน้าที่เหมาะสมในการบำบัดน้ำเสีย RAS
ในการเตรียมการตกตะกอนล่วงหน้า โซเดียม อัลจิเนตแสดงประสิทธิภาพที่ดีที่สุดในบรรดาสารตกตะกอนที่ทดสอบทั้งสามชนิด ที่ปริมาณที่เหมาะสมที่สุดคือ 45 มก./ลิตร และความเร็วการกวน 1200 รอบ/นาที ทำให้มีอัตราการกำจัดของแข็งแขวนลอยสูงสุดที่ 79.70% อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพในการกำจัดแอมโมเนีย ไนเตรต ไนไตรท์ และซัลไฟด์โดยทั่วไปต่ำกว่า 40% ซึ่งบ่งชี้ว่าการตกตะกอนไม่เพียงพอสำหรับสารมลพิษที่ละลายได้ซึ่งมักพบในน้ำหางจากการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ การศึกษายังพบว่าโซเดียมอัลจิเนตก่อตัวเป็นก้อนเล็กๆ ขนาดกะทัดรัดซึ่งมีแนวโน้มที่จะสะสมบนพื้นผิวเมมเบรน NF ทำให้เกิดชั้นเค้กที่หนาแน่น เนื่องจากโครงสร้างโพลีแซ็กคาไรด์ตามธรรมชาติ โซเดียมอัลจิเนตยังทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นสำหรับการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ในช่วงระยะเวลาการตกตะกอนที่ขยายออกไป ซึ่งเพิ่มความเปรอะเปื้อนทางชีวภาพบนเมมเบรน NF อย่างมีนัยสำคัญ เป็นผลให้การฟื้นตัวของฟลักซ์หลังการทำความสะอาดค่อนข้างต่ำ แสดงให้เห็นว่าคราบสกปรกที่เกิดจากการจับตัวเป็นก้อนนั้นมีกาวมากกว่าและยากต่อการกำจัด
ในทางตรงกันข้าม เมมเบรนแบบอัลตราฟิลเตรชัน (UF) ที่มีรูพรุนขนาด 0.01–0.1 ไมโครเมตร แสดงให้เห็นประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมในการกำจัดของแข็งแขวนลอย โดยมีอัตราการกำจัดสูงถึง 98.54% แม้ว่า UF จะมีความสามารถจำกัดในการกำจัดมลพิษไนโตรเจนและฟอสฟอรัส แต่ก็ช่วยลดภาระของอนุภาคที่เข้าสู่ระบบ NF ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เป็นผลให้เมมเบรน NF ก่อตัวเป็นชั้นเค้กที่หลวมระหว่างการทำงาน ลดการอุดตันของรูพรุน และชะลอการเพิ่มแรงดันของเมมเบรน จากการทดสอบประสิทธิภาพของ NF น้ำเสียที่ได้รับการบำบัดล่วงหน้าด้วย UF จะแสดงฟลักซ์เริ่มต้นที่สูงขึ้น การลดลงของฟลักซ์ช้าลง และการฟื้นตัวของฟลักซ์ที่ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญหลังจากการทำความสะอาดซ้ำแล้วซ้ำอีก เมื่อเทียบกับน้ำเสียที่บำบัดแล้ว- สิ่งนี้บ่งชี้ว่า UF สามารถชะลอการเปรอะเปื้อนที่ไม่สามารถย้อนกลับได้บนเมมเบรน NF อย่างมีนัยสำคัญ
การวิเคราะห์เพิ่มเติมโดยใช้สารเรืองแสงเมทริกซ์การกระตุ้น–การปล่อย (EEM) แสดงให้เห็นว่าสารละลายทำความสะอาดของระบบการจับตัวเป็นก้อน–ระบบ NF มีพีคที่แข็งแกร่งซึ่งแสดงถึงผลพลอยได้ของจุลินทรีย์ที่ละลายน้ำได้ ในขณะที่พีคเหล่านี้เกือบจะขาดหายไปในระบบ UF–NF สิ่งนี้เป็นการยืนยันว่าการตกตะกอนที่ขยายออกไปและลักษณะของโพลีแซ็กคาไรด์ของโซเดียมอัลจิเนตส่งเสริมการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ ดังนั้นจึงเพิ่มความเปรอะเปื้อนของเมมเบรนในระยะ NF
โดยรวมแล้ว การเปรียบเทียบแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าการกรองแบบอัลตราฟิลเตรชันมีประสิทธิผลมากกว่าการตกตะกอนเนื่องจากเป็นวิธีการบำบัดล่วงหน้าสำหรับการกรองระดับนาโนของน้ำเสียจากการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบหมุนเวียน แม้ว่าการจับตะกอนจะมีตัวเลือกต้นทุนต่ำ-สำหรับการกำจัดอนุภาคเริ่มแรก แต่ลักษณะของการจับตะกอนและความเสี่ยงของจุลินทรีย์จะทำให้เกิดความเปรอะเปื้อนของเยื่อเมมเบรนที่ไม่สามารถกลับคืนสภาพได้รุนแรงมากขึ้น ดังนั้น กระบวนการเมมเบรนแบบรวม UF + NF จึงคาดว่าจะกลายเป็นเทคโนโลยีหลักสำหรับการบำบัดขั้นสูงและการนำน้ำเสีย RAS กลับมาใช้ซ้ำ
เมื่อมองไปข้างหน้า เมื่อการผลิตการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำมีขนาดใหญ่ขึ้นและกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมเข้มงวดมากขึ้น หัวข้อต่างๆ เช่น การควบคุมการเปรอะเปื้อนของตัวกรองระดับนาโน การเพิ่มประสิทธิภาพการเตรียมการกรองแบบอัลตราไวโอเลต และการพัฒนาเมมเบรน NF ที่มีประสิทธิภาพต่ำ-ความดันสูง- จะยังคงได้รับความสนใจต่อไป การรวม UF และ NF เข้ากับระบบเมมเบรนที่กะทัดรัดและประหยัดพลังงานมากขึ้น-จะส่งเสริมการเปลี่ยนแปลงของการบำบัดน้ำเสียจากการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำไปสู่การนำทรัพยากรกลับมาใช้ใหม่ ลดการปล่อยของเสีย และการจัดการน้ำที่ยั่งยืนมากขึ้น
