Tahked hõljuvad osakesed mõjutavad maapealsete tööstuslike ringlussevõtu vesiviljelussüsteemide kõiki aspekte. Seetõttu on vesiviljelusvee ringlussevõtu esmane eesmärk tahkete hõljuvate osakeste eemaldamine. Tsirkuleerivates vesiviljelussüsteemides on suurem osa osakeste massist väiksemad kui 100 mikromeetrit. Vee turbulentsi, biolagunemise ja mehaanilise segamise tõttu võivad hõljuvad osakesed, mida ei eemaldata kohe, laguneda peenemateks hõljuvateks osakesteks, mis on tavaliselt väiksemad kui 30 mikromeetrit. Nendel tingimustel muutuvad settetöötlus ja mehaaniline filtreerimine ebaefektiivseks.
Vahufraktsioneerimine on meetod, mida kasutatakse peente hõljuvate osakeste eemaldamiseks. See hõlmab õhu viimist veekogusse, võimaldades vees olevatel pindaktiivsetel ainetel adsorbeerida mikromullidele. Need mullid, mis kannavad adsorbeeritud materjali, tõusevad pinnale ujuvuse mõjul, moodustades vahtu, eemaldades seeläbi veest lahustunud ja hõljuvad ained. Praegu peetakse vahu fraktsioneerimist üheks peamiseks protsessiks peente osakeste tõhusaks eemaldamiseks retsirkuleerivates vesiviljelussüsteemides ja see on nende süsteemide oluline komponent.
I. Protein Skimmeri põhimõte
1. Vahu fraktsioneerimise põhimõte
Valgukoorija töötab peamiselt vahu fraktsioneerimise põhimõttel. Tsirkuleerivates vesiviljelussüsteemides sisaldavad kultiveeritud organismide väljaheited, söömata sööt jne suures koguses orgaanilist ainet. Valgud ja muud pindaktiivsed ained selles orgaanilises aines on amfifiilsed (nii hüdrofiilsed kui ka lipofiilsed). Kui vette viiakse suur hulk mikromulle, adsorbeeruvad need pindaktiivsed ained mullide pindadele. Mullide tõustes moodustavad mullid adsorbeerunud valkude ja muude ainetega veepinnale vahukihi. Väiksema tihedusega vahukiht eraldub veekogust kergesti, eemaldades seeläbi veest valgud ja muu orgaanilise aine.
2. Füüsikalis-keemiline protsess
Mikroskoopilisest vaatenurgast on mullide ja vee vahel pindpinevus. Kui mullid tõusevad läbi vee, agregeeruvad vees olevad orgaanilised molekulid pindpinevuste mõjul mulli pinna suunas. See on füüsikaline adsorptsiooniprotsess, millega kaasnevad mõned keemilised muutused, nagu interaktsioonid orgaaniliste molekulide vahel ja keemilised reaktsioonid mulli pinnaga. Näiteks võivad mõned valgumolekulid denatureerida, muutes need mullidesse kergemini adsorbeerituks.
II. Valgu skimmerite roll tsirkuleerivas vesiviljeluses
(I) Vee puhastamine
1. Orgaanilise aine eemaldamine
Valgukoorijad eemaldavad veest tõhusalt orgaanilisi aineid, sealhulgas valke, rasvu, süsivesikuid jne. Kui need orgaanilised ained kogunevad vette, lagundavad need mikroorganismid, tarbides suures koguses lahustunud hapnikku ja tekitades kahjulikke aineid nagu ammoniaaklämmastik ja nitrit. Nende orgaaniliste ainete eemaldamine valgukoorija kaudu vähendab järgneva bioloogilise filtreerimise koormust ja vähendab kahjulike ainete tootmist vees. Näiteks ilma valgukoorijata võib keemiline hapnikutarve (KHT) vees tõusta kiiresti üle 100 mg/l, samas kui valgukoorijaga saab COD-d reguleerida ligikaudu 30 - 50 mg/l.
2. Ammoniaaklämmastiku tootmise vähendamine
Eemaldades lämmastikku{0}}sisaldava orgaanilise aine, näiteks valgud, vähendavad valgukoorijad vees potentsiaalseid ammoniaaklämmastiku allikaid. See on ülioluline madala ammoniaaklämmastiku kontsentratsiooni säilitamiseks retsirkuleerivates vesiviljelussüsteemides, kuna ammoniaaklämmastik on kultiveeritud organismidele väga mürgine.
(II) Vee selguse parandamine
Orgaanilist ainet eemaldades eemaldavad valgukoorijad ka mõned hõljuvad osakesed, mis on väiksemad kui 30 mikromeetrit, parandades seeläbi vee läbipaistvust, mis soodustab kultiveeritud organismide kasvu.
(III) Haiguste edasikandumise vähendamine
Patogeeni vektorite eemaldamine: vees olevad orgaanilised ained ja hõljuvad osakesed toimivad sageli patogeenide, näiteks bakterite, viiruste ja parasiitide kandjatena. Eemaldades need kandjad, vähendab valgukoorija patogeenide edasikandumise võimalust vees, vähendades kultiveeritud organismide haiguste nakatumise riski.