PERAN SISTEM RESIRKULASI DALAM MENJAGA KUALITAS AIR TETAP OPTIMUM UNTUK BUDIDAYA IKAN HIAS

I.   PENDAHULUAN

        Latar Belakang

Kualitas air di daerah perkotaan mempunyai kecenderungan yang semakin menurun, kualitas air yang rendah merupakan akumulasi dari semakin banyaknya penggunaan air yang akan menghasilkan buangan berupa limbah yang semakin tinggi. Banyaknya buangan limbah dari kegiatan rumah tangga dan industri sangat mempengaruhi kualitas dan kuantitas air yang ada. Saat  ini untuk memperoleh air yang bersih dan sehat untuk keperluan sehari-hari sudah sangat susah, bahkan sudah banyak yang harus mengeluarkan biaya untuk mendapatkanya.

            Semakin mahalnya air yang diperlukan sangat erat kaitanya dengan usaha perikanan yang selalu bersinggungan dengan air dalam kualitas dan jumlah yang mencukupi. Dengan semakin mahalnya nilai air yang digunakan sudah saatnya dipikirkan bagaimana cara untuk memanfaatkan air secara maksimal dengan kualitas yang mendukung. Salah satu alternatif yang bisa dipakai adalah bagaimana menggunakan air secara efisien dan efektif untuk budididaya ikan menggunakan system resirkulasi.

Sistem resirkulasi merupakan salah satu jawaban yang bisa digunakan dalam memperbaiki mutu air sehingga dapat digunakan secara terus menerus. Sistem ini menggunakan system aliran tertutup dimana air yang digunakan untuk budidaya ikan akan mengalir terus kemudian diputar ke tempat penyaringan dan di teruskan ke tempat budidaya untuk digunakan lagi begitu seterusnya.  

Sistem resirkulasi dibuat bertujuan untuk meningkatkan pertumbuhan yang stabil selama pemeliharaan ikan. Spesies air laut yang bisa dikultur dalam resirkulasi aliran tertutup adalah ; kakap, kerapu, sidat sedangkan untuk jenis ikan hias sebagian besar bisa dibudidayakan dalam system ini seperti : koki, koi, discus, arwana, black gost dll. Pada prinsipnya system resirkulasi sangat simple karena memerlukan tempat yang kecil dengan padat tebar yang tinggi tentunya hasil yang diperoleh akan tinggi.

1.2. Bahan Organik                          

Sebelum kita berbicara biofilter dalam system resirkulasi kita harus tahu dulu, apa yang menyebabkan kualitas air menurun selama kegiatan Budidaya ikan. Bahan organik terdiri atas  karbon, hidrogen, oksigen dan nitrogen. Unsur-unsur lain yang kadang terdapat adalah sulfur, fospor dan besi. Pada tingkat pencemaran limbah yang sedang, 75% dari bahan padat tersuspensi dan 40% dari yang lolos dari penyaringan terdiri atas bahan organik. Air limbah yang stagnan diperkirakan terdiri atas 50% karbon dan 35-50% nitrogen dalam bentuk larutan. Dari ¾ bagian karbon terdiri atas komponen utama bahan organik dalam bentuk karbohidrat, lemak, protein, asam lemak dan asam folatil. Sedangkan bagian lainnya seperti hormon, vitamin, surfaktan, antibiotik, hormon kontrasepsi, purin, pestisida, hidrokarbon dan pigmen. Sebagian besar bahan organik sintetik  masuk dalam golongan yang tidak bisa biodegradasi sedangkan bagian kecil lainnya akan mengalami laju dekomposisi biologi yang sangat lambat (Gray, 2004).

Bagian karbohidrat  yang paling utama mencemari adalah glukosa, sukrosa dan laktosa, sedangkan bagian yang sedikit adalah galaktosa, fruktosa, silosa dan arabinosa. Lemak biasanya dijumpai dalam bentuk asam lemak dan termasuk senyawa organik yang stabil dan tidak mudah mengalami biodegradasi. Asam asetat merupakan komponen utama yang terdapat pada asam folatil air limbah. Protein jika dibandingkan dengan karbohidrat dan lemak merupakan sumber karbon yang kecil peranannya. Protein merupakan unsur utama dari mahkluk hidup, sehingga limbah dari pabrik pakan dan ekskresi sangat kaya akan protein. Protein yang terpisah dari urea merupakan sumber nitrogen dalam air limbah dan menyumbang sampai 80% atau lebih dari total organik nitrogen.

Nitrogen dan fospor merupakan nutrien esensial untuk pertumbuhan tanaman. Nitrogen sangat esensial bagi sintesis protein dan pertumbuhan biologis.  Nitrogen yang terkandung pada air limbah segar (baru),  tersaji dalam bentuk bahan protein dan urea. Bahan organik nitrogen ini mengalami dekomposisi secara cepat oleh bakteri dalam proses protein atau hidrolisis saat mengubah urea ke amoniak.  Amoniak di air dalam bentuk ion amonium (NH₄⁺) dan amoniak (NH₃), yang keberadaannya tergantung dari pH air limbah. Saat nilai pH 7, reaksi kesetimbangan di air limbah sebagai berikut :

NH₃  +  H₂O    NH₄⁺ +  OH^-

Saat nilai pH > 7 maka reaksi bergeser ke arah kiri sehingga amoniak akan dominan, begitu pula sebaliknya saat nilai pH < 7. Fospor dalam air limbah terdiri atas 3 bentuk yaitu ortofospat, polifospat dan organik fospat. Sekitar 25% dari total fospor pada air limbah terdiri atas ortofospat, seperti PO₄³⁺, HPO₄^2-, H₂PO₄^-, H₃PO₄ yang keberadaannya dibutuhkan untuk proses metabolisme makhluk hidup. Ryadi (1984) menyatakan bahwa proses pemusnahan bahan-bahan organik secara alamiah pada umumnya lebih mudah daripada bahan-bahan anorganik maupun sintetis lainnya, dimana roses penguraian tersebut sangat dipengaruhi oleh ada/tidaknya oksigen.

 1.3. Bahan Anorganik

Bahan anorganik yang biasa dijumpai dalam air limbah adalah sodium, kalsium, potasium, magnesium, klorin, sulfur (sulfat dan bentuk lainnya), fospat, bikarbonat dan amoniak. Ketika elemen-element tersebut terbatas jumlahnya dalam air limbah (seperti Ca, Mg, Fe) maka efisiensi pengolahan secara biologi juga berkurang. Klorida secara alamiah ditemukan dalam larutan, dan dapat bersumber dari pertanian, limbah industri dan rumah tangga. Limbah feses manusia menghasilkan 6 g Cl per hari/kapita sedangkan urin sebesar 1% Cl. Bahan anorganik lainnya yang berbahaya dan dijumpai dalam air limbah adalah logam berat (Gray, 2004). Bahan-bahan tersebut dalam kondisi tertentu menjadi pembatas bagi biofilter dalam system resirkulasi.

Sulfur merupakan elemen esensial lainnya yang dibutuhkan semua mahluk hidup untuk proses metabolisme.  Jumlah sulfur yang digunakan mikroorganisme sangat sedikit untuk sintesis asam amino metionin dan sistein. Pada awalnya kebutuhan akan sulfur  berasal dari sulfat. Sedangkan logam berat yang biasanya terdapat pada air limbah adalah nikel, timbal, kromium, kadmium, seng dan tembaga yang bersifat toksik pada konsentrasi tertentu.

1.4.        Sumber Air Limbah Lain

Sumber air limbah yang kaya akan bahan organik biasanya dapat dibiodegradasi. Air limbah tersebut biasanya bersumber dari peternakan, perikanan, produksi pakan ternak, pengolahan makanan dan pabrik susu (Gray, 2004).

II.  MIKROORGANISME DAN PENGENDALIAN PENCEMARAN

2.1. Mikroorganisme

Mikroorganisme mempunyai peranan yang sangat penting dalam pengendalian pencemaran, karena merupakan komponen ekosistem perairan yang dapat melakukan self-purifikasi di perairan melalui respon terhadap pencemaran organik dengan melakukan peningkatan pertumbuhan dan metabolisme. Hal ini sama prinsip dan peranannya saat penggunaan mikroorganisme untuk pengolahan air limbah secara biologi. Selain mengandung makanan dan nutrisi untuk pertumbuhan, air limbah  juga mengandung mikroorganisme itu sendiri. Dengan memisahkan mikroorganisme yang penting peranannya dalam pengendalian lingkungan maka degradasi bahan organik dapat dilakukan. Mikroorganisme menggunakan  bahan organik untuk menghasilkan energi dengan melakukan respirasi sel dan untuk sintesis protein serta komponen sel lainnya dalam pembentukan sel-sel baru. Reaksi yang terjadi di perairan adalah sebagai berikut :

Bahan organik + O₂ + NH₄²⁺ +  P ------->   Sel-sel baru  +  CO₂ + H₂O

Gray (2004) mengemukakan bahwa kultur mikroorganisme dapat digunakan untuk penilaian air limbah dengan menggunakan tes Biochemical Oxygen Demand (BOD₅). Tes yang dilakukan berupa inokulasi pertumbuhan mikroorganisme pada cairan sampel dan diukur selama 5 hari untuk menentukan penurunan konsentrasi oksigen di air limbah. Banyak penyakit yang disebabkan oleh mikroorganisme yang ada di air limbah dan biasanya bersifat patogen. Penggunaan mikroorganisme, seperti Escherichia coli sangat berguna sebagai indikator organisme untuk menilai kualitas mikrobiologi air untuk air minum, rekreasi dan industri. Hal ini sama pentingnya dalam penilaian efisiensi pengolahan air limbah, sehingga mikroorganisme merupakan alat yang penting dalam pengendalian pencemaran.

Mikroorganisme yang mempunyai kemampuan metabolisme yang paling tinggi adalah bakteri, diikuti oleh eumycetes dan protozoa. Mikroorganisme tersebut mempunyai ukuran yang sangat kecil tetapi kemampuan metabolismenya sangat tinggi. Bakteri adalah mikroorganisme kecil yang pada umumnya bersel satu, tidak  berklorofil, berkembang biak dengan pembelahan secara biner serta hidup bebas secara kosmopolitan, khususnya  di udara, di dalam tanah, air, bahan pangan, tubuh manusia, hewan ataupun tanaman (Dwijoseputro, 1986).  Kehidupan bakteri dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain suhu, kelembaban, konsentrasi oksigen, kondisi nutrisi, ketersediaan air dan keasaman (Lay dan Hastowo, 1992). Bakteri merupakan kelompok mikroorganisme terpenting di dalam limbah karena banyak diantaranya yang dapat digunakan untuk menghilangkan bahan-bahan tertentu yang tidak diinginkan, namun  banyak juga yang memperburuk keadaan limbah tersebut,  seperti bakteri filamen.

III. SISTEM RESIRKULASI

3.1. Komponen system Resirkulasi

Resirkulasi untuk Budidaya ikan merupakan rangkaian beberapa komponen yang diperlukan dalam suatu kesatuan. Di dalamnya terdapat beberapa komponen yang akan diterangkan sbb:

3.1.1 Bangunan

Bangunan instalasi berguna dalam mengamankan resirkulasi dari gangguan terutama perubahan iklim dari luar. Ikan Budidaya akan selalu terjaga selama dalam pemeliharaan dan perawatan

3.1.2. Pompa

Pompa digunakan untuk memindahkan air dan system aerasi. Ini sangat diperlukan didalam menjaga kesediaan air yang akan digunakan di dalam system resirkulai yang bekerja.

3.1.3. Generator Cadangan

Generator cadangan diperlukan saat aliran listrik mati karena kelebihan beban atau dalam perbaikan.

3.2. Sistem Komponen

Komponen system didalamnya peralatan yang akan digunakan untuk kegiatan budidaya ikan tanpa resirkulasi. Komponen utama yang terakit adalah :

3.2.1. Generator/pompa oksigen

Ikan membutuhkan oksigen untuk hidup. Kebutuhan oksigen untuk Budidaya ikan dalam tangki/akuarium dengan kepadatan tinggi menggunakan aerasi sederhana dan menggunakan aerasi mekanik tidak efisien. Oksigen bisa di peroleh melalui oksigen cair atau popma oksigen, selama perawatan ikan dengan kepadatan yang tinggi.

IV. FILTER

Filter biasa digunakan dan telah dikenal oleh semua orang sebagai alat yang bias digunakan untuk menyaring atau membersihkan air dari sampah dan kotoran. Berbagi macam sampah berupa limbah yang dihasilkan oleh industri, pertanian dan rumah tangga  masing-masing memerlukan penangan yang berbeda tergantung dari berat ringannya limbah yang dihasilkan.

4.1.  Filter Mekanik

Filter ini mengandalkan kerja kimia dan fisika berupa pengendapan dan penyaringan melalui pori-pori. Filter mekanik membuang bahan organik yang berasal dari sisa metabolisme berupa kotoran dan kencing ikan serta pakan yang tidak termakan. Pembuangan bahan organik sangat penting melalui pipa yang berakhir dalam bentuk limbah. Proses oksidasi limbah di dalam tangki memerlukan oksigen yang berada di kolom air. Bermacam-macam jenis filter mekanik dapat digunakan tergantung dari besar  limbah buangan yang dihasilkan dalam proses tersebut. Sebagai contoh didalam filter terdapat, penyaring, pengendapan, filter pasir. Filter mekanik secara sederhana menecegah akumulasi lumpur yang berlebih.

Contoh : saringan besi, dakron, busa, serabut kelapa dll

4.2. Filter Biologi

Ikan menghasilkan ammonia dan nitrit sebagai sisa metabolisme yang bersifat racun. Hasil metabolisme ini memerlukan perubahan kedalam bentuk nitrit yang tidak berbahaya bagi ikan.

      

Filter biologi bekerja memanfaatkan kerja bakteri yang bisa mengakumulasi bahan organik dengan bantuan suhu dan oksigen. Bakteri yang biasa terlibat dalam oksidasi bahan organik adalah bakteri aerob dan anaerob, masing-masing mempunyai kekuatan yang berbeda dalam mengakumulasi bahan organik. Bahan organik yang biasa di oksidasi berupa unsur N yang terakumulasi dan mengendap di perairan dalam bentuk ammonia. Ammonia yang merupakan sisa buangan dari sisa metabolisme ikan dan pakan yang tidak termakan merupakan makan bagi bakteri. Aplikasi untuk tambak udang menggunakan filter berupa kijing di bak tandong sehingga air yang mengandung bahan organik dari pelataran tambak akan diasing di bak tandon kemudian dialirkan ke kotak budidaya.

Contoh : Nitrobakter sp, Nitrosomonas sp, pseodomonas sp

4.3.  Filter Kimia

Filter ini menggunakan kerja bahan kimia dalam mengurangi tinggingya limbah buangan yang dihasilkan. Bahan kimia yang digunakan biasayang untuk mengendapkan bahan-bahan yang berbahaya yang dikenal dengan B3 atau Bahan Berbahaya dab Beracun. Sistem kerjanya adalah mengendapkan endapan limbah menggunakan bahan kimia. Untuk air minum yang biasa di gunakan di PDAM biasa menggunakan klorin/ tawas dalam megendapkan material yang masih menyatu dengan air sehingga akan menghasilkan air yang jernih dan telah terbebas dari mikroorganisme yang berbahaya.

            Filter kimia biasa digunakan oleh industri-industri yang menghasilkan limbah buagan dengan kosentrasi yang tinggi. Beberapa industri yang menghasilkan limbah dengan kandungan tinggi seperti: industri tekstil, batik, dll.

Contoh : arang aktif, zeolit, batu karang dll

V. Unit Resirkulasi

Sistem resirkulasi dengan skala laboratorium bisa dibuat sesuai dengan kebutuhan dan lahan yang ada. Adapun komponen-komponen yang minimal ada untu sebuah sistem resirkulasi adalag sbb:

1.    Satu bak/gentong sebagai tempat filter yang akan disedot oleh pompa untuk dialirkan ke

2.      akuarium yang berukuran 40 X 50 X 40 cm.

3.      Pompa untuk mengalirkan air dari bak filter ke akuarium

4.      Filter (bioboll, karang, zeolit dll)

Sebelum digunakan resirkulasi didiamkan selama tujuh hari untuk menjalankan system biofilter. Kerja biologi bisa ditandai setelah adanya akumulasi anntara ammonia nitrat dan nitrit selama kurang lebih 14 hari. Setelah sistem berjalan ikan bisa ditebar dan budidaya bisa dilaksanakan

 

Gambar 1.  Skema unit resirkulasi

 

Keterangan Gambar 1.:

1.    AQ : akuarium

DAFTAR PUSTAKA

Dwijoseputro. 1986. Mikrobiologi. UI Press. Jakarta.

Lay, W dan Hastowo. 1992. Analisis Mikroba di Laboratorium. Raya Grafindo Persada. Jakarta.

Louis A. Helfrich and G. Libey. 1991. Fish Farming in Resirculating Aquaculture Sistems (RAS). Departement of Fisheries and Wildlife Sciences.

Mara, D.D. 1993. Wastewater Treatmen.t in Hot Climate, In R. Feachem, M. McGany and D. Mara (Ed). Water, Wastes and Health in Hot Ciimate. John Wiley & Sons. Chichester.

Menteri Negara Lingkungan Hidup. 2003. Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No. 112 Tahun 2003 tentang Baku Mutu Air Limbah Domestik. http://www.menlh.go.id [2 April 2007]

Menteri Negara Lingkungan Hidup. 2004. Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No. 51 Tahun 2004 tentang Baku Mutu Air Laut. http://www.menlh.go.id [2 April 2007]

Metcalf and Eddy. 1991. Wastewater Engineering: Collection, Treatment, Disposal. McGraw-Hill Book Publishing Company Ltd. New York.

Ryadi, S. 1984. Pencemaran Air : Dasar-dasar dan Pokok-pokok Penanggulangannya. Penerbit Karya Anda. Surabaya.

Sekretariat Negara Negara Republik Indonesia.  2001. Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No. 82 Tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air.

www.pir.sa.gov.au. 2003. Resirculation systems in aquaculture. Primary Industry and Resources SA.

Sumber: Nurhidayat. 2010. Peran Sistem Resirkulasi dalam Menjaga Kualitas Air Tetap Optimum untuk Budidaya Ikan Hias. Balai Riset Budidaya Ikan Hias-Depok. Jawa Barat