Klasifikasi dan Fungsi Sterilisasi Ultraviolet dalam Sistem Akulturasi Berulir

Sistem Disinfeksi Akuakultur Reirkulasi

Dalam sistem akuakultur reirkulasi, bahaya bakteri dan virus tidak dapat diremehkan. Bakteri mengonsumsi sejumlah besar oksigen terlarut dalam air, menyebabkan kekurangan oksigen pada organisme yang dipelihara, pertumbuhan lambat, dan bahkan kematian. Bakteri patogen seperti  Flavobacterium columnare dan Aeromonas hydrophila dapat menyebabkan penyakit seperti busuk insang dan septisemia pada organisme ternak, yang mengakibatkan mortalitas besar-besaran dan kerugian ekonomi signifikan bagi peternak akuakultur. Infeksi virus ditandai dengan penularan cepat dan kesulitan dalam pengendalian, yang dapat menjangkiti sejumlah besar individu ternak dalam waktu singkat, mengganggu fungsi fisiologis mereka, dan secara serius memengaruhi efisiensi akuakultur.

Ultraviolet (UV) dan ozon sangat efektif dalam membunuh bakteri dan virus. Radiasi UV menembus membran sel mikroorganisme melalui gelombang cahaya radiatif yang kuat, mencapai nukleus, dan mematahkan struktur heliks ganda DNA, mencegah bakteri berkembang biak dan menyebabkan kematian mereka. Ini terutama efektif terhadap mikroorganisme bakteri yang mengambang dalam air. Ozon, dengan sifat oksidasi yang kuat, bereaksi cepat dengan bakteri dan virus, merusak organella mereka, DNA, dan RNA, serta mengubah permeabilitas sel, menyebabkan lisis sel dan kematian. Ozon dapat membunuh berbagai macam mikroorganisme, termasuk sel bakteri vegetatif, spora, virus, dan jamur. Karena kemampuan difusi yang baik, ozon dapat mendesinfeksi seluruh air budidaya tanpa sudut mati.

Sterilisasi UV

1. Klasifikasi Berdasarkan Metode Pemasangan

Lampu sterilisasi UV dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis berdasarkan metode pemasangan: terpasang pada pipa dan terpasang pada saluran:

• Lampu sterilisasi UV yang dipasang pada pipa biasanya diinstal di dalam pipa pengiriman air sistem akulturasi ikan berulang. Air mengalir langsung melalui bagian pipa dengan lampu sterilisasi, memastikan kontak penuh antara air dan cahaya UV, sehingga secara efisien mensterilkan air yang mengalir. Keuntungannya termasuk struktur kompak yang terintegrasi dengan baik ke dalam sistem pipa, membuatnya cocok untuk sterilisasi air dalam skenario dengan laju aliran relatif rendah.

• Lampu sterilisasi UV yang dipasang pada saluran umumnya diinstal di atas atau di sisi saluran air terbuka dengan lebar dan kedalaman tertentu, menyinari dan mensterilkan air yang mengalir melalui saluran tersebut. Mereka dapat menutupi area luas air, membuatnya cocok untuk menangani laju aliran besar dan badan air terbuka, memastikan bahwa area luas air secara efektif disinar oleh cahaya UV untuk menjamin kinerja sterilisasi.

2. Klasifikasi Berdasarkan Intensitas Tegangan

Lampu sterilisasi UV dibagi menjadi dua jenis berdasarkan intensitas tegangan: tekanan rendah dan tekanan menengah:

Lampu sterilisasi UV tekanan rendah (LP) bekerja pada tegangan yang relatif rendah dan umumnya menghasilkan cahaya UV single-wavelength, sebagian besar di sekitar 254 nanometer . Panjang gelombang ini memiliki efek bakterisida yang signifikan, konsumsi energi rendah, dan stabilitas yang baik. Namun, daya mereka relatif terbatas, sehingga cocok untuk aplikasi skala kecil atau tempat-tempat di mana intensitas sterilisasi sangat tinggi tidak diperlukan.

Lampu sterilisasi UV bertekanan menengah (MP) bekerja pada tegangan yang lebih tinggi, menghasilkan cahaya UV multi-gelombang dengan cakupan yang lebih luas dan kemampuan germisidal yang lebih kuat. Mereka memiliki daya lebih tinggi, memungkinkan pengolahan cepat pada air dengan aliran besar dan polusi tinggi. Namun, mereka mengonsumsi lebih banyak energi dan memiliki biaya peralatan yang lebih tinggi, sehingga sering digunakan dalam sistem akulturasi air recirculating berskala besar dengan persyaratan efisiensi sterilisasi dan kapasitas pengolahan yang tinggi.

3. Prinsip dan Faktor Pengaruh Sterilisasi UV

Cahaya UV adalah jenis radiasi elektromagnetik, yang dibagi menjadi beberapa rentang panjang gelombang. Rentang utama yang digunakan untuk sterilisasi adalah rentang UVC (200-280 nanometer), dengan sekitar 254 nanometer merupakan panjang gelombang paling efektif untuk tujuan germisidal. Ketika air yang direcirculasi dan membawa mikroorganisme seperti bakteri mengalir melalui area iradiasi lampu sterilisasi UV, energi foton UV diserap oleh materi genetik (seperti DNA atau RNA) di dalam sel mikroba. Ikatan kimia dalam materi genetik ini rusak setelah menyerap cukup energi UV—misalnya, ikatan hidrogen dalam struktur ganda heliks DNA hancur—sehingga mengganggu proses informasi genetik seperti replikasi dan transkripsi. Hal ini mencegah mikroorganisme seperti bakteri untuk berkembang biak, menyebabkan kematian mereka dan dengan demikian memurnikan serta mensterilkan air yang direcirculasi, menjamin keamanan kualitas air dan menciptakan lingkungan pertumbuhan yang sehat bagi organisme ternak.

Faktor utama yang memengaruhi efektivitas sterilisasi UV dalam budidaya air tawar beredar adalah sebagai berikut:

1.Dosis UV

Dosis UV, ditentukan oleh intensitas UV dan waktu irradiasi, sangat penting untuk efektivitas sterilisasi. Dosis yang tidak cukup tidak dapat merusak struktur DNA atau RNA dari mikroorganisme seperti bakteri dan virus, sehingga menyebabkan sterilisasi yang tidak efektif. Hanya ketika dosis tertentu yang dibutuhkan oleh mikroorganisme sasaran tercapai, tingkat sterilisasi yang baik dapat dijamin.

2.Kekeruhan Air

Partikel padat tergantung dan partikel organik dalam air meningkatkan kekeruhan. Impurities ini menyebar dan menyerap cahaya UV, mencegahnya menembus air dan mengurangi paparan UV sebenarnya pada mikroorganisme, sehingga menurunkan efisiensi sterilisasi. Semakin tinggi kekeruhan, semakin banyak cahaya UV yang melemah, dan semakin buruk kemampuan sterilisasi.

• Debit Aliran Air

Debit aliran air yang terlalu cepat memperpendek waktu tinggal mikroorganisme di area radiasi UV, mencegah mereka dari menerima dosis UV yang cukup dan mengakibatkan sterilisasi yang tidak lengkap. Debit aliran yang terlalu lambat, meskipun memastikan waktu radiasi, dapat memengaruhi efisiensi keseluruhan sistem air recirculating.

• Spesies Mikroba

Mikroorganisme yang berbeda memiliki toleransi bervariasi terhadap cahaya UV. Sebagai contoh, spora bakteri, karena struktur khususnya, lebih tahan terhadap radiasi UV dibandingkan sel bakteri biasa. Virus, yang tidak memiliki struktur seluler, juga berbeda dalam sensitivitas UV-nya dibandingkan bakteri. Oleh karena itu, jenis mikroorganisme yang hadir mempengaruhi efektivitas sterilisasi.

• Derajat Penuaan Lampu

Seiring dengan peningkatan waktu penggunaan, efisiensi cahaya lampu UV secara bertahap berkurang, menurunkan intensitas UV keluaran dan dosis sterilisasi efektif yang diberikan. Hal ini menyebabkan penurunan kinerja sterilisasi dibandingkan ketika lampu baru dipasang.