Sistem Filter Kolam Koi - Closed Recirculating System (CRAS)

Sistem Filter Kolam Koi – Closed Recirculating System (CRAS)

Sistem Filter Kolam Koi yang banyak digunakan untuk memelihara kualitas air adalah merupakan aplikasi dari Closed Resirculating System (CRAS). Persyaratan yang paling penting untuk sistem akuakultur sirkulasi tertutup (CRAS) ini adalah pemeliharaan kualitas air untuk memastikan perkembangan dan pertumbuhan normal pada ikan koi.

Sebagaimana diketahui bahwa ikan koi melepaskan sekitar 70% dari total nitrogen pada makanan mereka ke dalam air. Untuk itulah diperlukan sistem filterasi ini.

Fungsi CRAS

Fungsi  penting CRAS dalam sistem filter kolam koi adalah sebagai berikut:

1. Menghilangkan nitrogen, terutama nitrogen amonia yang beracun bagi Koi dan

2. Menghilangkan bahan organik yang dikeluarkan oleh Koi.

Komponen standar CRAS

Komponen yang digunakan dalam sistem filter kolam koi adalah sebagai berikut:

• Bak kultur (kolam)
• Bak sedimentasi dan unit klarifikasi fisik (unit filter drum dan unit pemisahan busa) yang digunakan untuk menghilangkan bahan organik,
• unit biofiltrasi yang digunakan terutama untuk menghilangkan nitrogen amonia,
• Unit desinfeksi (misalnya, unit iradiasi ultraviolet, unit elektrolisis, unit pengolahan tembaga, dan sebagainya),
• Unit denitrifikasi,
• Unit suplai oksigen,
• Unit pengolahan air limbah,
• pompa resirkulasi,
• Unit penghilangan CO2, dan
• unit kontrol suhu.

Semua hewan air, termasuk ikan, mengeluarkan amonium nitrogen yang cukup beracun bagi hewan air melalui metabolisme mereka dan mengkonsumsi oksigen dan mengeluarkan karbon dioksida melalui aspirasi mereka.

Skema keseimbangan nitrogen dan metabolisme serta respirasi ikan

Persyaratan paling penting untuk sistem akuakultur sirkulasi tertutup (CRAS) adalah pemeliharaan kualitas air untuk memastikan perkembangan dan pertumbuhan normal pada ikan koi. Oleh karena itu, unit pemurnian air yang efisien diperlukan untuk menjaga kondisi air yang stabil dan menguntungkan.

Fungsi pemurnian air CRAS ini termasuk penghilangan bahan organik tersuspensi dan sedimen oleh unit klarifikasi fisik, pengurangan nitrogen amonium terlarut oleh biofilter, dan pengurangan patogen oleh unit desinfeksi.

Skema peralatan dan fungsinya pada CRAS

1. Kolam Koi;
2. Bak Sdimentasi;
3. Unit Filter Fisik;
4. Penghilang gas (degasifier);
5. Unit Biofilter;
6. Unit Desinfeksi;
7. Unit Denitrifikasi;
8. Unit suplai oksigen;
9. Unit Pengolahan Limbah

Klarifikasi Fisik – Sistem filter kolam koi

Unit klarifikasi fisik dalam sistem filter kolam koi CRAS  adalah untuk menghilangkan bahan organik padat seperti kotoran dan sisa pakan. Jika unit klarifikasi fisik tidak berfungsi, bahan organik tersuspensi mengalir langsung ke unit biofilter hilir sehingga mengakibatkan terjadi penyumbatan filter karena celah celah media biofilter cukup kecil.

Penyumbatan ini menurunkan kemampuan nitrifikasi biofilter dan juga menyebabkan tangki meluap. Bahkan jika penyumbatan tidak terjadi secara tiba-tiba, situasi ini memperpendek masa pakai biofilter.

Selanjutnya, air resirkulasi yang kekeruhannya tinggi menurunkan kemampuan desinfeksi unit ultraviolet. Dengan demikian, fungsi unit klarifikasi fisik secara langsung mempengaruhi berbagai proses CRAS.

Materi tersuspensi dengan ukuran partikel lebih dari 100 µm, dapat dengan mudah dihilangkan dengan sistem klarifikasi fisik, sedangkan yang kurang dari 100 µm, tidak dapat dihilangkan secara efektif .

Dalam pemeliharaan Koi, sekitar 70% dari bahan tersuspensi yang dibuang (feses dan sisa pakan) berukuran lebih kecil dari 30 µm. Oleh karena itu, fitur penting dari desain CRAS adalah sistem yang efisien yang dapat menghilangkan materi tersuspensi sekecil itu.

Metode Klarifikasi Fisik – Sistem filter kolam koi

Metode yang digunakan untuk klarifikasi fisik dalam sistem pengolahan air umum adalah sebagai berikut :

1.  Sedimentasi,
2.  Pemisahan saringan,
3.  Koagulasi-sedimentasi,
4.  Filterasi granulasi , dan
5. Pemisahan busa (skimmer)

1. Perawatan Sedimentasi

Perawatan sedimentasi adalah metode paling sederhana yang hanya membutuhkan bak sedimentasi. Setiap kali metode ini diterapkan pada CRAS, kecepatan aliran air harus cukup lambat untuk membiarkan zat tersuspensi tenggelam secara efisien, karena kecepatan sedimentasi biasanya cukup lambat.

Keterbatasan ini membuat pengumpulan dan pengendapan materi tersuspensi lebih kecil dari 100 µm sulit dalam tangki skala kecil. Tangki sedimentasi yang lebih besar diperlukan untuk memperlambat aliran air; namun, penggunaan tangki yang lebih besar akan menjadi tidak praktis.

Tangki sedimentasi biasanya dipasang langsung di bagian hilir bak filter dan dihubungkan dengan pipa pembuangan, sebagaimana tampak pada gambar berikut ini :

Sedimen yang terkumpul di tengah tangki budidaya masuk ke tangki sedimen melalui lubang pembuangan. Produk komersial yang dirancang dengan baik bernama Eco-Trap memilik konstruksi dual-drain yang efektif dalam menghilangkan sedimen berukuran lebih besar di tangki pemeliharaan.

Sebagian besar air mengalir keluar melalui saluran tengah, yang terhubung ke tangki penampung; sisa air, yang mengandung sedimen, mengalir melalui saluran samping yang terhubung ke tangki sedimen. Sistem pembuangan ganda ini secara efektif menghilangkan materi tersuspensi dari CRAS.

2 Pemisahan Saringan

Unit filter drum banyak digunakan untuk pemisahan layar pada tanaman budidaya darat. Karakteristik unit ini meliputi kapasitas untuk mengolah air dalam jumlah besar dan perawatan yang mudah dilakukan dengan backwash otomatis. Filter drum yang diproduksi oleh Hydrotech, Inc. (Swedia), terkenal dengan kinerjanya yang sangat baik dan digunakan di seluruh dunia.

Namun, membutuhkan air dalam jumlah besar untuk pencucian balik (10% dari total air budidaya setiap hari). Oleh karena itu, penggunaan drum filter ini pada CRAS membutuhkan tambahan air untuk menjaga ketinggian air. Ukuran pori saringan berkisar antara 10 sampai 1000 m.

Untuk akuakultur, saringan saringan dengan ukuran pori sekitar 100 µm biasanya digunakan untuk menyeimbangkan penyumbatan saringan dan frekuensi backwash dengan kemampuan untuk menghilangkan bahan tersuspensi kecil. Akibatnya, sulit menghilangkan zat tersuspensi yang berdiameter lebih kecil dari 50 µm. Untuk mencegah penyumbatan media biofilter oleh bahan tersuspensi, unit pemisahan busa tambahan digunakan bersama dengan unit filter drum.

Drum Filter

3. Perawatan Koagulasi-Sedimentasi

Perlakuan ini menerapkan agen flokulasi yang digunakan dalam pembuangan limbah untuk membantu sedimentasi padatan tersuspensi. Pengolahan ini biasa digunakan untuk mengolah air limbah organik yang dibuang dari CRAS. Agen flokulasi seperti polialuminum klorida (PAC) dan polimer dapat berdampak negatif terhadap kesehatan ikan dan akhirnya menyebabkan gangguan pernapasan. Agen flokulasi tetap menjadi alat yang ampuh untuk menghilangkan padatan tersuspensi dari limbah CRAS, termasuk yang dibuang melalui backwash microscreen.

4. Filtrasi Granulasi

Di Jepang, filtrasi pasir adalah metode filtrasi butiran yang paling umum digunakan dalam sistem kultur aliran-melalui. Bahan lain yang digunakan dalam CRAS termasuk antrasit, pasir, dan kerikil.

Penyaringan pasir berlangsung cepat dan dapat menghilangkan zat padat tersuspensi yang berukuran lebih besar dari 5 µm; namun, pengolahan backwash membutuhkan air dalam jumlah besar.

CRAS di Pusat Penelitian Palavas di Iframer di Prancis, memiliki tingkat debit harian sebesar 20% dari total air budidaya. Tingkat ini adalah tentang rata-rata untuk CRAS menggunakan filtrasi granulasi. Oleh karena itu, sistem filterasi ini dapat digunakan secara efektif untuk CRAS jika sejumlah besar air berkualitas tinggi tersedia dengan biaya rendah.

5.Pemisahan Busa (Protein Skimmer)

Prinsip perlakuan pemisahan busa (juga dikenal sebagai protein skimmer) adalah pemisahan apung dari bahan tersuspensi setelah diadsorpsi oleh gelembung halus melalui interaksi elektrostatik.

Pemisahan busa melibatkan langkah-langkah berikut:

(1) penciptaan gelembung mikro,

(2) adsorpsi materi tersuspensi ke dalam gelembung,

(3) pembesaran ukuran gelembung dengan penggabungan dan penyatuan, (4) kohesi materi tersuspensi dengan pembesaran gelembung,

(5) pembentukan busa dengan proses sebelumnya, dan

(6) keluarnya busa dengan tekanan udara.

Proses ini dapat mengeluarkan lendir yang dikeluarkan dari ikan dan bahan tersuspensi yang sangat kecil dari air yang bersirkulasi dan penting dalam CRAS untuk efektivitasnya dalam menghilangkan bahan organik tersuspensi.

Gambar karakteristik muatan dan penyerapan permukaan dengan gelembung mikro dan zat tersuspensi (a) dan pemisahan busa (b)

Namun, volume buangan air limbah dari unit pemisahan bentuk sulit dikendalikan, terutama pada unit yang hanya memiliki satu pengontrol saluran. Selama pencampuran gas-cair, bahan organik dihancurkan menjadi potongan-potongan kecil oleh pompa dengan tekanan negatif dan arus air yang cepat.

Nitrogen amonium dalam air meningkat setelah perlakuan ini karena terelusi dari potongan-potongan kecil bahan organik. Unit pemisahan busa awal menggunakan gelembung yang dihasilkan oleh aerasi melalui batu udara berpori atau gabus, tetapi metode ini tidak menghilangkan materi tersuspensi kecil secara efisien.

Oleh karena itu, banyak perbaikan telah dilakukan dalam unit pemisahan busa. Terdapat tiga jenis unit pemisahan busa terutama digunakan:

(1) geser sayap atau jenis KA, yang menghasilkan gelembung dengan mencampurkan gas dengan air melalui kecepatan tinggi rotasi sayap putar yang digerakkan oleh motor;

(2) aliran jet atau tipe YBM, yang menghasilkan gelembung dengan mencampur melalui arus air berkecepatan tinggi yang dihasilkan oleh aliran jet air bertekanan tinggi; dan

(3) kombinasi tipe mixer in-line dan tipe tabung ventura atau tipe FRA yang menghasilkan gelembung dengan mencampurkan gas dan air dengan kecepatan tinggi menggunakan tabung ventura dan mixer in-line.

Pemasangan unit pemisah busa

Sumber :

Application of Recirculating Aquaculture Systems in Japan – Toshio Takeuchi