Transcript Astrid Buran Holan Nofima.pdf

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
Behov for nye metoder som kan forbedre dagens
teknologi for vanndesinfeksjon
Moritella viscosa
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, H2O2, O2 og luft
o Forsterkes av en energikilde (UV)
o Eller kombinere UV med en katalysator (TiO2)
Potensiell
teknologi for
semi-lukkede
anlegg i sjø?
• Ødelegger mikroorganismer
• Mineraliserer organisk materiale til CO2
• Utfordringer med totale residuale oksidanter (TRO) for fisken
 Halogener og interaksjon med O3 (eller andre sterke oksidanter).
• Bør utføre toleransestudier for laks (hvordan takler laksen dette?)
Membranfiltrering
•
En semi-permeabel barriere
•
Effektiv fjerning av suspendert stoff, og partikler
inkludert den kolloidale fraksjonen og mikroorganismer
•
Drikkevannsproduksjon
o Lello vannverk (Levanger, Norway) produserer 12 000 m3
per dag *
Lello vannverk, Levanger. Foto: Lars Østraat
•
Svømmebasseng
•
Avløpsvann
o Kommunalt og industrielt
•
Gråvann
Potensiell teknologi for landbaserte anlegg?
* Personlig kommunikasjon, Lello vannverk
Membranteknologi
Trykkdreven teknologi for partikkelseparering
ΔP
ΔP
ΔP
Suspendert stoff
Bakterier
MF
>50 nm
UF
2-50 nm
Makromolekyler,
kolloider, proteiner og
virus
NF
<2nm
Divalente salter
Sukker
RO
ΔP 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 107 CFU/mL
Membranfiltrering
40 nm
Moritella Viscosa
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
50
45
cRAS
Survival (%)
40
mRAS
35
30
25
20
15
10
5
0
17
Days post hatching
50
b
Dry weight (mg)
2.50
8%
mRAS
cRAS
2.00
1.50
1.00
0.50
0.00
1
3
8
13
17
Days post hatching
Holan et. al. (2013a)
30
40
Vannkvalitet
Bakterier
cRAS
80
In cRAS
60
mRAS
In mRAS
40
Permeate
20
0
20
40
30
cRAS
8
mRAS
7
Permeate
6
5
4
3
2
1
0
0
5
10
4.50
cRAS
4.00
mRAS
3.50
Permeate
3.00
2.50
2.00
1.50
1.00
0.50
0.00
10
15
20
25
30
Days post hatching
Holan et. al. (2014b)
25
30
35
cRAS
0.005
mRAS
0.004
0.003
0.002
0.001
0.000
0
40
10
35
40
45
20
30
40
50
Days post hatching
b
7.00
Number of bacterai mill. pr. ml
b
5.00
5
20
0.006
Days post hatching
Days post hatching
0
15
7
In cRAS
6
In mRAS
5
Permeate
4
3
2
1
fTOC concentration (mg/L)
10
0.007
9
NH3 concentration (mg/L)
100
0
Turbidity (NTU)
NH3 and organisk materiale
10
120
Number of bacteria mill. pr. ml
Number of particles (mill./ml)
Partikler og turbiditet
6.00
cRAS
5.00
mRAS
4.00
3.00
2.00
1.00
0.00
0
0
5
10
15
20
25
30
Days post hatching
35
40
0
5
10
15 20 25 30 35
Days post hatching
40
45
50
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)
[email protected]