Proses dan Desain Parameter Sistem Akuakultur Daur Ulang Berbasis Darat (RAS) (Bagian 3): Parameter Kualitas Air

Parameter Kualitas Air Recirculating

Parameter kualitas air dan standar desain membentuk dasar untuk desain sistem pengolahan air recirculating dan manajemen operasional. Berikut adalah diagram referensi dan parameter yang umum digunakan oleh  Tim Teknik :

1. Desain Sistem Penghilangan Partikel Padat

Total Suspended Solids (TSS) umumnya digunakan sebagai parameter untuk mengukur partikel padat dalam Sistem Akulturasi Beredar (RAS). Ini terutama merujuk pada jumlah total partikel padat dengan ukuran partikel lebih dari 1 mikron dalam satu unit air. Dalam sistem air beredar, TSS mencakup kotoran ikan, sisa pakan, flok biologis (bakteri mati dan hidup), dll. Ukuran partikel yang tergantung ini bervariasi secara signifikan, mulai dari tingkat mikrometer hingga sentimeter. Partikel padat yang tergantung dapat secara langsung memengaruhi kesehatan dan pertumbuhan ikan (terutama ikan air dingin), serta meningkatkan beban pada biofilter. Oleh karena itu, penting untuk menjaga konsentrasi partikel yang tergantung dalam air beredar dalam rentang yang wajar.

Di beberapa negara UE, kontrol terhadap partikel tersuspensi dalam sistem Pertanian Kelautan Beredar (RAS) cukup ketat. Sebagai contoh, untuk badan air yang digunakan dalam sistem Pertanian Kelautan Beredar (RAS), konsentrasi partikel tersuspensi (diukur dengan total suspended solids TSS) biasanya diharapkan dikendalikan di bawah 15 mg/L untuk mempertahankan kualitas air yang baik dan lingkungan ekologis.

Amerika Serikat juga memiliki peraturan kualitas air terkait dalam bidang budidaya air dan pengolahan air. Dalam sistem Pertanian Kelautan Beredar (RAS), kandungan partikel tersuspensi yang sesuai (dikonversi melalui kekeruhan dan indikator terkait lainnya) juga memiliki batasan tertentu. Rentang ideal untuk konsentrasi partikel tersuspensi adalah sekitar 8-12 mg/L, yang digunakan untuk menjamin kelangsungan hidup dan reproduksi organisme air.

Dalam operasi sebenarnya dari sistem Budidaya Perairan Daur Ulang (RAS) berbasis pabrik di China, umumnya diperlukan untuk mengontrol konsentrasi partikel tergantung (partikel terapung SS) di bawah 10mg/L. Untuk beberapa spesies berharga yang membutuhkan kualitas air tinggi, seperti salmon, bahkan diperlukan untuk mengontrolnya di bawah 5mg/L.

parameter Penghilangan Kontaminan Terlarut

Kelarutan air mencakup zat anorganik terlarut dan zat organik terlarut. Di antaranya, zat berbahaya yang larut dalam air terutama adalah nitrogen amonia (NH3-N) dan nitrogen nitrit (NO2--N). Nitrogen amonia dapat masuk ke dalam aliran darah melalui insang dan kulit ikan, mengganggu siklus asam trikarboxilat normal mereka, mengubah tekanan osmotik mereka, dan menurunkan kemampuan mereka untuk menyerap oksigen dari air, sehingga memengaruhi pertumbuhan dan kelangsungan hidup mereka.

Biofilter membran tetap yang umum digunakan dalam sistem Nitrifikasi di Sistem Akulturasi Berulang (RAS) adalah komunitas bakteri pengonversi nitrogen amonia yang tumbuh pada permukaan material pengisi biologis tertentu, dan nitrogen amonia ditransfer ke biofilm tetap melalui difusi dan dikonversi. Tujuan utama desain proses filter biologis adalah untuk memastikan bahwa filter memiliki jumlah bakteri nitrifikasi yang cukup untuk menghilangkan nitrogen amonia yang dikeluarkan oleh ikan, menjaga konsentrasi nitrogen amonia dalam sistem budidaya dalam rentang yang ditentukan, dan menjamin keselamatan serta pertumbuhan efektif ikan.

2.1 Pengendalian Nitrogen Amonia (NH₃-N)

Nitrogen amonia adalah salah satu polutan utama yang terlarut dalam air di sistem Akulturasi Kelingkaran (RAS). Nitrogen amonia berasal dari kotoran dan sisa pakan organisme yang dipelihara. Konsentrasi tinggi nitrogen amonia dapat beracun bagi organisme yang dipelihara, memengaruhi pertumbuhan, kekebalan, dan kemampuan reproduksi mereka. Di biofilter, penghilangan nitrogen amonia terutama bergantung pada nitrifikasi oleh mikroorganisme seperti bakteri nitrifikasi, yang mengubah nitrogen amonia menjadi nitrit dan nitrat.

Saat mendesain biofilter, area permukaan dan volume bahan filter yang cukup harus dipertimbangkan untuk memberikan ruang yang cukup bagi bakteri nitrifikasi untuk tumbuh dan berkembang biak. Pada saat yang sama, perlu mengontrol beban amonia nitrogen pada aliran masuk dan menghindari konsentrasi amonia nitrogen yang berlebihan yang dapat memengaruhi filter biologis. Sebagai contoh, konsentrasi amonia nitrogen pada aliran masuk dapat dikurangi dengan menggunakan mesin pemberi makan otomatis dan menerapkan strategi pemberian makan dalam jumlah kecil tetapi sering. Tentukan konsentrasi amonia nitrogen yang diizinkan untuk biofilter berdasarkan toleransi amonia nitrogen dan kepadatan pemeliharaan makhluk hidup yang dipelihara. Secara umum, untuk sebagian besar ikan budidaya air tawar, konsentrasi total amonia nitrogen harus dikendalikan di bawah 1mg/L, dan amonia non-ion tidak boleh melebihi 0.025mg/L.

2.2 Pengendalian Nitrit (NO₂⁻-N)

Nitrit juga merupakan parameter kualitas air yang perlu dipantau secara ketat dalam sistem Akuakultur Reirkulasi (RAS). Ini adalah produk perantara dalam proses nitrifikasi nitrogen amonia dan juga beracun bagi organisme akuakultur. Nitrit dapat memengaruhi transportasi oksigen dalam darah organisme ternak, menyebabkan gejala kekurangan oksigen seperti sesak napas, mengapung di permukaan, dan bahkan kematian.

Dalam desainnya, diperlukan untuk memastikan bahwa biofilter dapat secara efektif mengubah nitrit menjadi nitrat. Hal ini memerlukan pemeliharaan aktivitas bakteri denitrifikasi dalam biofilter dan memberikan kondisi lingkungan yang sesuai, seperti oksigen terlarut yang memadai. Secara umum, diperlukan untuk mengontrol konsentrasi nitrit di bawah 0,5 mg/L.

2.3 Pertimbangan Akuakultur Air Laut

Kekeruhan air laut relatif tinggi, mengandung berbagai ion seperti ion sodium (Na ⁺ ), ion klorida (Cl ⁻ ) , ion magnesium (Mg ² ⁺), ion kalsium (Ca , ion magnesium (Mg ), dll. Organisme budidaya air laut telah mengembangkan sistem regulasi ion yang kompleks selama adaptasi jangka panjang mereka terhadap lingkungan dengan kandungan garam tinggi. Ketika nitrit memasuki organisme laut, organisme tersebut dapat sebagian meringankan efek fisiologis nitrit dengan menggunakan sistem regulasi ion mereka sendiri. Dalam Sistem Budidaya Air Daur Ulang (RAS), ion klorida (Cl -) dapat mengurangi toksisitas nitrit (NO2-) terhadap organisme budidaya melalui penghambatan kompetitif. Secara spesifik, baik ion klorida maupun nitrit perlu memasuki tubuh ikan melalui sel klorida di piringan insang. Kehadiran ion klorida meningkatkan kesulitan nitrit untuk memasuki tubuh ikan, sehingga mengurangi toksisitasnya. Secara umum, ketika konsentrasi ion klorida dalam air enam kali lipat dari nitrit, ia dapat secara efektif menghambat toksisitas nitrit terhadap organisme budidaya. Dibandingkan dengan budidaya air tawar, budidaya air laut memiliki bahaya toksik yang lebih kecil dari nitrit, yang terkait dengan konsentrasi ion klorida yang lebih tinggi dalam air laut. Oleh karena itu, dalam sistem Sistem Budidaya Air Daur Ulang (RAS), dengan mengatur salinitas secara rasional, toksisitas nitrit dapat secara efektif dikurangi, dan kesehatan serta keselamatan organisme budidaya dapat dilindungi.

3. Oksigen Terlarut (DO)

Dalam sistem Akuakultur Reirkulasi (RAS), oksigen terlarut (DO) adalah parameter kualitas air utama. Ikan dan organisme air lainnya menyerap oksigen terlarut dari air melalui respirasi insang untuk mempertahankan aktivitas metabolisme mereka. Konsentrasi oksigen terlarut yang diperlukan untuk pertumbuhan normal sebagian besar ikan air hangat umumnya berada di sekitar 5-8mg/L. Ketika konsentrasi oksigen terlarut di bawah tingkat kritis, respirasi organisme air akan terhambat, laju pertumbuhannya akan melambat, kekebalan tubuhnya akan menurun, dan rentan terhadap penyakit. Misalnya, ketika oksigen terlarut di bawah 2mg/L, banyak ikan akan mengalami fenomena mengapung di permukaan, dan paparan jangka panjang pada oksigen terlarut rendah dapat menyebabkan kematian ikan.

Dalam Sistem Akulturasi Recirculating (RAS), disarankan untuk menjaga oksigen terlarut antara 8-10 mg/L. Oksigen terlarut yang lebih tinggi bermanfaat untuk meningkatkan tingkat pemberian pakan dan mengurangi rasio pakan.

4. Pengendalian pH

Dalam sistem Sistem Akulturasi Recirculating (RAS), rentang pH yang sesuai untuk ikan biasanya berada antara 7.0-8.5. Sebagai contoh, sebagian besar ikan air tawar tumbuh dengan baik di lingkungan dengan pH 7.2-7.8. Hal ini karena dalam rentang pH tersebut, fungsi fisiologis ikan, seperti pernapasan dan regulasi tekanan osmotik, dapat dilakukan secara relatif normal. Pertukaran gas terjadi melalui insang, dan keasaman atau kebasaan yang tepat dalam air memfasilitasi proses pertukaran oksigen dan karbon dioksida secara normal.

Untuk budidaya udang, seperti udang putih Amerika Selatan, rentang pH yang sesuai adalah sekitar 7,8-8,6. Hal ini disebabkan oleh struktur fisiologis dan karakteristik aktivitas crustacea, yang membuatnya lebih cocok untuk lingkungan dengan pH sedikit lebih tinggi. pH yang sesuai bermanfaat bagi pertumbuhan molting udang.

Namun, selama proses Sistem Budidaya Air Daur Ulang (RAS), nilai pH akan terus menurun seiring kemajuan budidaya, dan perlu menyesuaikan nilai pH air. Peralatan penyesuaian pH otomatis dapat digunakan. Secara otomatis menyesuaikan nilai pH tubuh air berdasarkan data sensor pH.