Membranfiltrering i akvakultur Astrid Buran Holan Fremtidens smoltproduksjon: Tredje konferanse om resirkulering av vann i akvakultur Sunndalsøra, 22-23. oktober 2014
Nye produksjonssystemer Alternativer/supplement til åpne merder Post-smolt eller slaktefisk i semi-lukkede anlegg på land eller i sjø Foto: marine Harvest Molnes: http://www.intrafish.no/norsk/nyheter/ Foto: www.akvadesign.no Photo: http://www.billund-aqua.dk/ Foto: Langsand Laks, Bendik Fyhn Terjesen Foto:The AquaDome semi-closed containment system for salmon post-smolt production, www.mscaqua.no/
Vannbehandling Sykdommer tidvis et stort problem i lakseoppdrett Ved inntak av o sjøvann til settefiskanlegg o dårlig renset vann til post-smoltanlegg på land o urenset vann til semi-lukkede anlegg i sjø Vintersår (Moritella viscosa eller Tenacibaculum) Lus Foto: Forskning.no Foto: Norske Lakseelver Foto: Lusedata.no Desinfeksjon med UV ofte ikke effektiv nok som smittebarriere o Bakteriene er beskyttet i biofilm og i partikler Moritella viscosa Behov for nye metoder som kan forbedre dagens teknologi for vanndesinfeksjon
Lukke produksjonen Semi-lukkede anlegg i sjø og lukkede anlegg på land har mulighet til å lukke produksjonen helt MEN, det er et behov for å utvikle eller forbedre desinfeksjonssystemer Advanced oxidation processes (AOP) Membranfiltrering Skiller seg ut som to lovende vannbehandlingsteknologier
Advanced oxidation processes (AOP) Veletablert teknologi til bruk i andre områder o Rensing av industrielt og kommunalt avløpsvann o Ballastvann og gråvann Generering av hydroksylradikaler (OH ) o Primæroksidant: Ozon, H 2 O 2, O 2 og luft o Forsterkes av en energikilde (UV) o Eller kombinere UV med en katalysator (TiO 2 ) Potensiell teknologi for semi-lukkede anlegg i sjø? Ødelegger mikroorganismer Mineraliserer organisk materiale til CO 2 Utfordringer med totale residuale oksidanter (TRO) for fisken Halogener og interaksjon med O 3 (eller andre sterke oksidanter). Bør utføre toleransestudier for laks (hvordan takler laksen dette?)
En semi-permeabel barriere Membranfiltrering Effektiv fjerning av suspendert stoff, og partikler inkludert den kolloidale fraksjonen og mikroorganismer Drikkevannsproduksjon o Lello vannverk (Levanger, Norway) produserer 12 000 m 3 per dag * Svømmebasseng Lello vannverk, Levanger. Foto: Lars Østraat Avløpsvann o Kommunalt og industrielt Gråvann Potensiell teknologi for landbaserte anlegg? * Personlig kommunikasjon, Lello vannverk
Membranteknologi Trykkdreven teknologi for partikkelseparering ΔP ΔP ΔP MF >50 nm UF 2-50 nm NF <2nm Suspendert stoff Bakterier Makromolekyler, kolloider, proteiner og virus Divalente salter Sukker ΔP RO Løselighet og diffusjon Monovalente salter Vann
Eksempler på membranoppsett Foto: Koch membrane systems Foto: Water Miracle by Pentair/X-FLOW Foto: ZeeWeed from GE
Test av en membran fra GE/Zenon: Membranfiltrering av kaldt sjøvann infisert med en høg konsentrasjon av Moritella viscosa Metode: 1.0 x 10 7 CFU/mL Moritella Viscosa Membranfiltrering 40 nm Bakteriereduksjon? Sterilt sjøvann MALDI-TOF Artsidentifisering Finansiert av FHF høsten 2013 (pr. nr. 900933)
Resultatene viste Etter membranfiltreringa var bakteriekonsentrasjonen redusert med 99,99 % Log Removal Value (LRV)= 3.9* LRV Forskrifter 3 Drikkevannsforskriften 3 Akvakulturrelatert virksomhet** (Aeromonas salmonicida) LRV 3 = 99,9 % reduksjon Potensiell teknologi for desinfisering av inntaksvann til lukkede anlegg på land * Dahle et. al (2014) Membranfiltrering aktuell teknologi som smittebarriere mot Moritella viscosa i lukkede oppdrettssystemer ** Forskrift om desinfeksjon av inntaksvann til og avløpsvann fra akvakulturrelatert virksomhet.
In-line vannbehandling Tidligere studiet med membran fra Koch membransystems (KMS) Photo: Koch membrane systems Vekst og overlevelse av torskelarvene Survival (%) 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 17 50 cras mras 2.50 b 8% Dry weight (mg) 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 1 3 8 13 17 30 40 mras cras Holan et. al. (2013a)
Vannkvalitet Partikler og turbiditet Bakterier NH 3 and organisk materiale Number of particles (mill./ml) 120 100 80 60 40 20 0 0 10 20 30 40 cras In cras mras In mras Permeate Number of bacteria mill. pr. ml 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 cras mras Permeate NH3 concentration (mg/l) 0.007 0.006 0.005 0.004 0.003 0.002 0.001 0.000 0 10 20 30 40 50 cras mras Turbidity (NTU) 5.00 4.50 cras 4.00 mras 3.50 Permeate 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 b Number of bacterai mill. pr. ml 7 6 5 4 3 2 1 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 In cras In mras Permeate ftoc concentration (mg/l) 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 b cras mras Holan et. al. (2014b)
Flere studier trengs Hvor mye øker produksjonskostnadene? Eventuelt hvor mye? Evaluering av cost-benefit Toleransestudier hos laks på forskjellige fraksjoner av partikler kan fortelle oss hvor mye som er viktig å filtrere bort
Framover Svært lovende metode for vannbehandling for å hindre vintersår Settefiskanlegg Lukkede og semi-lukkede anlegg for post-smolt Membranen kan også installeres som en del av resirkuleringsanlegget Nytt prosjekt i gang i november (støttet av Forskningsrådet) Post-smolt Photo: 1 kg post-smolt, Nofima For inntaksvannet til semi-lukkede anlegg i sjø kan AOP være aktuell teknologi
Takk for oppmerksomheten Photo: UMB, Knut Werner Alsén Takk til Stine Wiborg Dahle og Trond Rosten (SINTEF Fiskeri og Havbruk) for samarbeid under prosjektet Membranfiltrering aktuell teknologi som smittebarriere mot Moritella viscosa i lukkede oppdrettssystemer. Finansiert av FHF høsten 2013 (pr.nr. 900933) Takk til Per-Arvid Wold og Tor Ove Leiknes for samarbeidet under prosjektet Membranfiltrering i akvakultur, støttet av RFF-Midt 2011 (Pr.nr. 209048) astrid.buran.holan@nofima.no