Sistem Akuakultur Recirculating (RAS) Berbasis Daratan Proses dan Desain Parameter Industri (Bagian 2)

Sistem Akuakultur Reirkulasi (RAS) Prinsip Desain Proses

Tidak seperti akuakultur aliran tradisional, Sistem Akuakultur Reirkulasi (RAS) mencapai penggunaan ulang air melalui teknologi dan peralatan pengolahan canggih. Semua komponen harus beroperasi dalam alur kerja yang terurut secara ilmiah untuk memastikan efektivitas. Prinsip desain utama meliputi:

1. Pengolahan Berurutan: Padatan → Cairan → Gas

Kegagalan untuk menghilangkan partikel padat terlebih dahulu akan merusak langkah-langkah selanjutnya. Sebagai contoh, media biofilter yang tertutupi oleh partikel dapat menghambat bakteri nitrifikasi dari konversi nitrogen amonia, sehingga menurunkan kualitas air. Materi organik berlebih dari partikel juga dapat membebani biofilter.

Urutan Pengolahan :
1. Penghilangan Partikel Padat

• Penghilangan Kontaminan Terlarut
• Pemisahan CO₂
• Disinfeksi
• Penyediaan Oksigen & Pengendalian Suhu

2. Pengolahan Limbah Padat Berdasarkan Ukuran Partikel

di dalam Sistem Akuakultur Reirkulasi (RAS) sistem, materi partikulat padat terutama berasal dari kotoran organisme budidaya air dan pakan yang tidak terkonsumsi. Pengolahan limbah padat dapat menggunakan metode pengolahan yang berbeda sesuai dengan ukuran partikel, dari besar hingga kecil.

Untuk partikel yang lebih besar dengan ukuran partikel lebih dari 100 mikron (terutama kotoran ikan dan sisa umpan), partikel-partikel ini dapat mengendap. Untuk menghindari peningkatan beban pada proses berikutnya setelah mereka pecah dalam sistem, proses pengendapan dapat diadopsi. Penetral vertikal adalah perangkat yang menggunakan pemisahan gravitasi untuk menghilangkan partikel yang dapat mengendap. Melalui proses sedimentasi aliran vertikal, 60% - 70% partikel padat dihilangkan.

Setelah pra-pengolahan oleh penetral aliran vertikal, sebagian besar partikel yang dapat mengendap telah dihilangkan, dan sisanya sebagian besar adalah partikel padat tergantung antara 30-100 mikron. Bagian dari partikel ini dapat difilter secara fisik melalui mikrofilter.

Setelah difilter oleh mikrofilter, partikel yang tersisa adalah partikel tergantung kecil di bawah 30 mikron dan beberapa zat organik larut. Partikel pada bagian ini terutama dipisahkan oleh busa melalui pemisah protein. Pemisahan dengan busa adalah metode umum yang dapat menghilangkan partikel tergantung mikro, zat organik larut, dan memiliki fungsi tertentu untuk meningkatkan oksigen serta menghilangkan karbon dioksida. .

3. Filtrasi Bertahap Sebelum Disinfeksi

3.1 Dampak Partikel Tergantung pada Disinfeksi UV

Partikel yang tergantung dalam air dapat menyebar dan menyerap radiasi ultraviolet. Efek penyerapan dan penyimpangan ini dapat menyebabkan konsumsi energi ultraviolet selama perambatan, lebih lanjut mengurangi intensitas dan efek bakterisida radiasi ultraviolet. Sebuah studi telah menemukan korelasi antara kandungan partikel tergantung dan kelangsungan hidup koliform feses dalam limbah yang terpapar radiasi ultraviolet. Bakteri dengan partikel melekat pada permukaannya dilindungi oleh partikel yang tergantung, oleh karena itu, disinfeksi ultraviolet hanya dapat mengurangi kemampuan bertahan hidup sebesar 3-4 log10 unit.

Partikel tersuspensi dapat membatasi kedalaman penetrasi sinar ultraviolet dalam air. Dalam air yang jernih, sinar ultraviolet dapat menembus air cukup dalam dan mendesinfeksi air pada berbagai kedalaman. Namun, ketika ada partikel tersuspensi dalam air, kemampuan penetrasi sinar ultraviolet akan terhambat.

Mengambil sebuah Sistem Akuakultur Reirkulasi (RAS) danau sebagai contoh, tanpa adanya partikel ter Suspended, radiasi ultraviolet mungkin efektif dalam mendisinfeksi badan air hingga kedalaman 0,5-1 meter. Namun jika konsentrasi partikel yang ter Suspended dalam air tinggi, sinar ultraviolet hanya dapat menembus kedalaman 0,2-0,3 meter, sehingga sulit untuk menyinfeksi secara penuh badan air yang lebih dalam, membentuk titik buta disinfeksi. Hal ini dapat menyebabkan pertumbuhan dan perkembangbiakan mikroorganisme di area-area yang tidak cukup disinfeksi, mempengaruhi kualitas air keseluruhan Sistem Akuakultur Reirkulasi (RAS) sistem.

Dalam ketiadaan gangguan dari partikel tergantung, dosis radiasi ultraviolet pada tingkat tertentu (seperti 10-20mJ/cm²) dapat secara efektif membunuhnya. Namun, jika ada banyak partikel yang tergantung dalam air, intensitas ultraviolet mungkin hanya 50% - 70% dari yang asli. Untuk mencapai efek disinfeksi yang sama, perlu untuk memperpanjang waktu irradiasi ultraviolet atau meningkatkan daya lampu ultraviolet. Jika tidak, beberapa mikroorganisme mungkin tidak sepenuhnya mati, yang mengakibatkan disinfeksi yang tidak lengkap dan meningkatkan risiko infeksi pada organisme budidaya air.

3.2 Dampak Partikel Tergantung pada Disinfeksi Ozon

Materi partikel yang tergantung akan menyerap ozon dalam air. Karena partikel yang tergantung memiliki luas permukaan spesifik yang besar, molekul ozon dengan mudah melekat pada permukaan mereka. Sebagai contoh, partikel yang tergantung seperti sisa-sisa pakan, partikel kotoran, dan agregat mikroba memiliki banyak situs aktif di permukaannya yang dapat secara fisik menyerap ozon. Hal ini membuat sulit bagi ozon untuk secara efektif bersentuhan dengan patogen (seperti bakteri, virus, jamur, dll.) dalam air setelah terikat dengan materi partikel yang tergantung, sehingga mengurangi efisiensi disinfeksi. Ini seperti "peluru" disinfeksi (ozon) yang ditangkap oleh "halangan" (partikel yang tergantung) di tengah jalan.

Komponen organik dalam materi partikel tergantung bersaing dengan patogen untuk ozon. Banyak partikel yang mengapung mengandung bahan organik, seperti protein yang tidak tercerna sepenuhnya, gula, dll. Bahan organik ini, seperti patogen, dapat mengalami reaksi oksidasi dengan ozon. Ketika terlalu banyak partikel mengapung di air, ozon akan bereaksi lebih dahulu dengan zat organik tersebut, mengonsumsi sejumlah besar ozon dan mengurangi jumlah ozon yang digunakan untuk mendisinfeksi patogen. Sebagai contoh, dalam sebuah Sistem Akuakultur Reirkulasi (RAS) sistem yang mengandung konsentrasi tinggi partikel tergantung, ozon mungkin pertama-tama menggunakan sebagian besar energinya untuk mengoksidasi bahan organik pada permukaan partikel, sementara hanya sedikit ozon yang dapat digunakan untuk membunuh mikroorganisme berbahaya dalam air.

3.3 Manfaat Filtrasi Sebelum Disinfeksi

Setelah filtrasi fisik (penghilangan partikel terendap), filtrasi biologis (penghilangan zat berbahaya yang larut), dan filtrasi gas (penghilangan karbon dioksida), air akuakultur telah menjadi sangat jernih. Pada saat ini, baik menggunakan disinfeksi ultraviolet maupun disinfeksi ozon, hasilnya akan sangat baik.

4. Desain Parameter Sirkulasi Air

inti dari Sistem Akuakultur Reirkulasi (RAS) adalah siklus air. Jadi bagaimana cara membuat air beredar? Pompa sirkulasi adalah intinya, dan fungsinya seperti jantung manusia. Filter biologis adalah titik tertinggi dari seluruh sistem sirkulasi, di mana air mengalir ke berbagai kolam budidaya melalui tekanan atmosfer alami dan kemudian masuk ke kolam pompa. Pompa sirkulasi kemudian memompa air dari kolam pompa ke biofilter, sehingga mencapai sirkulasi air.

Pompa sirkulasi sangat penting, jadi harus dirancang dengan satu utama dan satu cadangan. Ketika pompa air utama mengalami kerusakan, pompa air cadangan dapat diaktifkan tepat waktu untuk mencegah kecelakaan pembiakan.

Desain Tingkat Sirkulasi

Tingkat sirkulasi dari Sistem Akuakultur Reirkulasi (RAS)  sangat penting. Tingkat sirkulasi yang sesuai dapat memastikan kualitas air yang seragam di kolam budidaya. Melalui sirkulasi, oksigen terlarut, nutrisi, dan suhu dapat didistribusikan secara merata di seluruh tubuh air, menghindari pelemahan kualitas air lokal. Hal yang paling penting adalah mempromosikan penghilangan partikel tersuspensi melalui sirkulasi air. Aliran air sirkulasi dapat membawa partikel tersuspensi ke peralatan filtrasi untuk pengolahan. Tingkat sirkulasi yang memadai dapat meningkatkan efisiensi penghilangan partikel tersuspensi dan mencegah akumulasi berlebihan di kolam budidaya. Oleh karena itu, kecepatan sirkulasi menentukan tingkat partikel tersuspensi.

Perhitungan tingkat sirkulasi pertama-tama memerlukan penentuan jumlah pemberian makan berdasarkan kapasitas biologis maksimum, dan kemudian menghitung jumlah materi partikel tergantung yang dihasilkan per jam berdasarkan jumlah pemberian makan. Kemudian, berdasarkan nilai target TSS yang dirancang untuk air sirkulasi kolam dan kapasitas pemrosesan setiap peralatan, hitung tingkat sirkulasi.

Secara keseluruhan, perhitungan tingkat siklus relatif kompleks. Berdasarkan nilai pengalaman, dapat digunakan sebagai nilai referensi sederhana untuk melakukan siklus setiap 1 jam. Dengan mengambil contoh budidaya ikan kakap dalam tubuh air sirkulasi 1000 meter kubik, frekuensi siklus ditetapkan pada siklus 2-jam. Oleh karena itu, tingkat siklus per jam adalah 1000/2=500 ton/jam .

Desain Aliran Variabel

Pompa sirkulasi adalah peralatan dengan konsumsi energi tertinggi dalam budidaya air sirkulasi. Jika pompa sirkulasi dijaga dalam keadaan sirkulasi berkecepatan tinggi, limbah dari air budidaya akan segera dihilangkan dari tangki budidaya, tetapi konsumsi energinya terlalu tinggi. Jika pompa sirkulasi dioperasikan pada kecepatan rendah, meskipun konsumsi energinya rendah, proses penghilangan limbah dari air budidaya di tangki menjadi lambat. Dengan memasang konverter frekuensi dan terminal kontrol cerdas, teknologi aliran variabel dapat secara otomatis menyesuaikan parameter siklus air sirkulasi berdasarkan tahap-tahap pemeliharaan yang berbeda dan parameter kualitas air melalui algoritma, sehingga mencapai sirkulasi aliran variabel.

Diagram Referensi