Recirkulācijas akvakultūras notekūdeņu, kas satur augstu slāpekļa un fosfora koncentrāciju, attīrīšana joprojām ir nozīmīgs izaicinājums akvakultūras nozarē. Parasti izmantotās apstrādes metodes ir putu atdalīšana, ozona oksidēšana un bioloģiskā filtrēšana.
Putu atdalīšana, kas pazīstama arī kā izšķīdušā gaisa flotācija (DAF), noņem piesārņotājus, adsorbējot tos uz augošajiem burbuļiem ūdenī, tādējādi attīrot ūdeni. Tomēr tā efektivitāti ietekmē vairāki faktori, piemēram, temperatūra, burbuļu lielums un floku īpašības, kā rezultātā apstrādes veiktspēja ir salīdzinoši zema. Ozona oksidēšana izmanto ozona spēcīgo oksidēšanas spēju, lai efektīvi iznīcinātu ūdenī esošos mikroorganismus, taču process ir sarežģīts un dārgs, tāpēc akvakultūras operatoriem ir grūti to īstenot. Bioloģiskā filtrēšana balstās uz ūdens augu un mikroorganismu absorbciju un vielmaiņas aktivitāti, lai notekūdeņos noārdītu organiskās vielas un slāpekļa un fosfora barības vielas. Tomēr šī metode ir ļoti jutīga pret vides apstākļiem un tai ir ilgs apstrādes cikls, tāpēc ar to nepietiek augstas-efektivitātes recirkulācijas akvakultūras sistēmām. Tāpēc joprojām ir steidzami jāizstrādā efektīvas tehnoloģijas recirkulācijas akvakultūras notekūdeņu attīrīšanai.
Membrānas apstrādes tehnoloģija no ūdens atdala kaitīgās vielas, izmantojot membrānfiltrāciju. Tas ir piesaistījis arvien lielāku uzmanību, pateicoties vienkāršai darbībai, nelielai platībai un augstajai atdalīšanas efektivitātei. Pamatojoties uz poru izmēru, membrānas var klasificēt kā mikrofiltrāciju, ultrafiltrāciju, nanofiltrāciju un reverso osmozi. Tostarp nanofiltrācijas (NF) tehnoloģija ir sasniegusi salīdzinoši nobriedušu pielietojuma stadiju. NF membrānām ir mazāks poru izmērs, kas spēj noņemt smalkas daļiņas, izšķīdušās vielas un jonus, nodrošinot augstu selektivitāti un atdalīšanas efektivitāti. Pētījumi ir parādījuši, ka NF membrānas ir efektīvas slāpekļa un fosfora atdalīšanai, rūpniecisko notekūdeņu attīrīšanā un atkārtotā izmantošanā, sadzīves notekūdeņu attīrīšanā, jūras ūdens un iesāļa ūdens atsāļošanā, kā arī dzeramā ūdens attīrīšanā un mīkstināšanā.
NF membrānu caurlaidība ir efektīvas filtrēšanas atslēga. Tomēr liels daudzums suspendēto cietvielu notekūdeņos var izraisīt membrānas piesārņojumu, saīsinot membrānas kalpošanas laiku un kļūt par sašaurinājumu membrānas{1}}notekūdeņu attīrīšanai. Tāpēc ir nepieciešama efektīva pirmapstrāde, lai samazinātu suspendēto cieto vielu daudzumu, pirms notekūdeņi nonāk NF membrānā, tādējādi pagarinot membrānas kalpošanas laiku. Kopējās pirmapstrādes metodes ietver koagulāciju, sedimentāciju, oksidēšanu, adsorbciju un ultrafiltrāciju, un ultrafiltrācija un koagulācija ir visbiežāk izmantotās un efektīvākās metodes.
Pētījumi liecina, ka notekūdeņiem, kas pirms NF filtrēšanas apstrādāti ar koagulācijas-sedimentācijas priekšapstrādi, ir zemāki piesārņojuma rādītāji un mazākas membrānas piesārņojuma tendences, salīdzinot ar tiešo NF. Ultrafiltrācijas–nanofiltrācijas (UF–NF) dubultās -membrānu sistēmas var nodrošināt zemas-temperatūras, zemas-duļķainības ūdens dziļu attīrīšanu, un UF membrānas nodrošina stabilu ilgtermiņa darbību labos-barošanās ūdens apstākļos, efektīvi pagarinot NF membrānas kalpošanas laiku. Divu -membrānu sistēmas efektīvi atdala cietās daļiņas un izšķīdušās organiskās vielas no lietus ūdens, kā arī parāda labu kopējo izšķīdušo cieto vielu, kopējā organiskā oglekļa un vadītspējas atdalīšanas ātrumu, tādējādi nodrošinot augstas-kvalitatīvas notekūdeņus bez sekundāra piesārņojuma un augstu attīrīšanas efektivitāti.
Akvakultūras notekūdeņos liels fekāliju, barības atlieku un koloidālo organisko vielu daudzums var izraisīt neatgriezenisku piesārņojumu, ja tie tiek ievadīti tieši NF membrānās. Koagulācijas vai ultrafiltrācijas pirmapstrāde efektīvi mazina NF membrānas piesārņojumu, samazina ekspluatācijas izmaksas un nodrošina ekonomisku un efektīvu notekūdeņu attīrīšanu.
