Le traitement des eaux usées aquacoles en recirculation contenant de fortes concentrations d’azote et de phosphore reste un défi important dans l’industrie aquacole. Les méthodes de traitement couramment utilisées comprennent la séparation de la mousse, l’oxydation de l’ozone et la filtration biologique.
La séparation des mousses, également connue sous le nom de flottation à air dissous (DAF), élimine les polluants en les adsorbant sur les bulles montantes de l'eau, purifiant ainsi l'eau. Cependant, son efficacité est affectée par de multiples facteurs tels que la température, la taille des bulles et les caractéristiques du flocage, ce qui entraîne des performances de traitement relativement faibles. L'oxydation de l'ozone exploite le fort pouvoir oxydant de l'ozone pour tuer efficacement les micro-organismes présents dans l'eau, mais le processus est complexe et coûteux, ce qui rend sa mise en œuvre difficile pour les exploitants d'aquaculture. La filtration biologique repose sur l'absorption et l'activité métabolique des plantes aquatiques et des micro-organismes pour dégrader la matière organique et les nutriments azotés et phosphorés présents dans les eaux usées. Néanmoins, cette méthode est très sensible aux conditions environnementales et a un long cycle de traitement, ce qui la rend insuffisante pour les systèmes aquacoles à recirculation à haute efficacité-. Par conséquent, le développement de technologies efficaces pour traiter les eaux usées aquacoles en recirculation reste urgent.
La technologie de traitement membranaire élimine les substances nocives de l’eau grâce à une filtration membranaire. Il attire de plus en plus l’attention en raison de sa simplicité d’utilisation, de son faible encombrement et de sa grande efficacité de séparation. En fonction de la taille des pores, les membranes peuvent être classées en microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration et osmose inverse. Parmi elles, la technologie de nanofiltration (NF) a atteint un stade d’application relativement mature. Les membranes NF présentent des pores plus petits, capables d'éliminer les particules fines, les substances dissoutes et les ions, offrant ainsi une sélectivité et une efficacité de séparation élevées. Des études ont montré que les membranes NF sont efficaces pour l'élimination de l'azote et du phosphore, la purification et la réutilisation des eaux usées industrielles, le traitement des eaux usées municipales, le dessalement de l'eau de mer et de l'eau saumâtre, ainsi que la purification et l'adoucissement de l'eau potable.
La perméabilité des membranes NF est essentielle pour obtenir une filtration efficace. Cependant, de grandes quantités de matières en suspension dans les eaux usées peuvent provoquer un encrassement des membranes, raccourcir leur durée de vie et devenir un goulot d'étranglement pour le traitement des eaux usées par membrane-. Par conséquent, un prétraitement efficace est nécessaire pour réduire les matières en suspension avant que les eaux usées ne pénètrent dans la membrane NF, prolongeant ainsi la durée de vie de la membrane. Les méthodes de prétraitement courantes comprennent la coagulation, la sédimentation, l'oxydation, l'adsorption et l'ultrafiltration, l'ultrafiltration et la coagulation étant les approches les plus couramment utilisées et les plus efficaces.
Les recherches indiquent que les eaux usées traitées avec un prétraitement par coagulation-sédimentation avant la filtration par NF présentent des indices d'encrassement inférieurs et des tendances de pollution membranaire réduites par rapport à la NF directe. Les systèmes à double membrane d'ultrafiltration-nanofiltration (UF-NF) peuvent permettre une purification en profondeur de l'eau à basse température et à faible turbidité, les membranes UF offrant un fonctionnement stable à long terme dans de bonnes conditions d'eau d'alimentation, prolongeant ainsi efficacement la durée de vie de la membrane NF. Les systèmes à double -membrane éliminent efficacement les particules solides et les matières organiques dissoutes de l'eau de pluie et affichent de bons taux d'élimination des solides dissous totaux, du carbone organique total et de la conductivité, ce qui se traduit par des effluents de haute -qualité sans pollution secondaire et une efficacité de traitement élevée.
Dans les eaux usées de l’aquaculture, de grandes quantités de matières fécales, de résidus alimentaires et de matière organique colloïdale peuvent provoquer un encrassement irréversible s’ils sont directement introduits dans les membranes NF. Le prétraitement par coagulation ou par ultrafiltration atténue efficacement l'encrassement de la membrane NF, réduit les coûts opérationnels et permet un traitement des eaux usées économique et efficace.
