Strategi multi‑barrier menautkan filtrasi 5–50 μm dengan ozon sebagai disinfeksi primer dan UV sebagai sekunder untuk menginaktivasi bakteri, virus, alga, dan parasit resisten klorin seperti Cryptosporidium. Panduan ini memaparkan alasan ilmiah dan sizing ozon (CT, mg·min/L) dan UV (mJ/cm²) berbasis debit dan kualitas air.
Intake air akuakultur memikul beban ganda: menurunkan kekeruhan dan beban organik, sekaligus menekan spektrum patogen yang luas. Jawabannya bukan satu, melainkan dua penghalang berlapis. Skemanya dimulai dari penyaringan kasar dan filtrasi halus, lalu disinfeksi berurutan—ozon (O₃) sebagai penghalang kimia primer dan UV sebagai penghalang fisik sekunder. Data menunjukkan mechanical filtration—mulai dari screen, drum, hingga disc filter 5–50 μm—menghilangkan bulk padatan tersuspensi dan >90% sel mikroba (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Namun filtrasi saja tak cukup aman: sisa 10% populasi mikroba yang lolos tetap berisiko memicu penyakit (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Di sinilah ozon dan UV saling menutup celah—satu mengoksidasi dan merapikan air, satu lagi mematikan patogen tepat di lintasan alirannya (waterworld.com).
Lahan vs Listrik: Pilihan Nyata Mengolah Limbah Akuakultur Berdebit Besar
Pretreatment mekanis dan filtrasi intake
Skema yang efektif lazimnya memulai dengan penyaringan debris >1 mm—operasi sederhana dapat memakai manual screen, sementara beban sampah kontinu diintake pantai lebih cocok dengan automatic screen. Setelahnya, solid‑liquid pretreatment seperti koagulasi/flokulasi dan sedimentasi secara tipikal mengeliminasi ~90% bakteri dan protozoa “by mass” (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Koagulan dan flokulan (bahan kimia pembentuk flok) diumpankan presisi via dosing pump, dan pengendapan dapat dikemas ringkas dengan unit seperti clarifier. Untuk polishing, sand filter 5–10 mikron seperti media pasir silika atau membran—termasuk ultrafiltration (UF)—mampu mengeluarkan sekitar 90% sel bakteri jika dirancang baik (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Di hilir, polishing tambahan dapat menggunakan cartridge filter 1–100 mikron. Tetap diingat: filtrasi saja belum final; sisa mikroba sekecil apa pun masih relevan secara biologis (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Ozonasi sebagai penghalang primer
Ozon (O₃) adalah oksidator dan disinfektan sangat kuat; ia merusak dinding sel dan asam nukleat, sekaligus mengoksidasi organik terlarut dan membantu mikroflokulasi—memberi efek klarifikasi sebelum UV (waterworld.com). Di penelitian akuakultur, konsentrasi ozon terlarut rendah memberi kill rate sangat tinggi: menjaga hanya 0.16 mg/L total residual ozone (TRO; sisa ozon terlarut) selama 2 jam di air laut menurunkan bakteri dari 7.7×10³ CFU/mL (colony‑forming units per mL) menjadi <10 CFU/mL (>99.9% reduksi) (researchgate.net).
Pada peralatan atau telur terfertilisasi, 0.5 mg/L O₃ selama 10–30 menit mencapai ~99.9% pembunuhan bakteri—menunjukkan residual stabil ~0.2–0.5 mg/L dengan waktu kontak memadai cukup untuk multi‑log reduction beban mikroba (researchgate.net). Untuk protozoa seperti Cryptosporidium, ozon efektif bila CT (concentration×time; mg·min/L) terpenuhi: 1.11 mg/L selama 6 menit menghilangkan infektivitas 10⁴ ookista/mL, sementara beban lebih berat 5×10⁵ ookista/mL memerlukan 2.27 mg/L selama 8 menit (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov) (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov).
Guidance regulatori mengafirmasi CT moderat: pada 20°C, 1‑log (~90%) inaktivasi Cryptosporidium butuh CT ≈2.5 mg·min/L (mis. 0.5 mg/L selama 5 menit) dan 2‑log (~99%) ≈4.9 mg·min/L (law.lis.virginia.gov). Praktisnya, contactor 5–10 menit dengan ~0.5–1.0 mg/L ozon meraih beberapa log (2–3 log) kill protozoa pada temperatur moderat; contoh: 10 menit di 1.0 mg/L memberi CT=10 mg·min/L (~3‑log credit), sedangkan 5 menit di 0.5 mg/L memberi CT=2.5 mg·min/L (≈1‑log credit) (law.lis.virginia.gov).
Sizing generator ozon (g/jam) mengikuti debit×dosis: untuk debit Q (m³/jam) dan dosis D (mg/L), kebutuhan ≈Q×D gram/jam. Contoh, intake 100 m³/jam dengan 0.5 mg/L memerlukan ~50 g/jam ozon (100×0.5) (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Desain harus memuat degassing/off‑gas destruction untuk membuang kelebihan ozon sebelum air memasuki tangki.
UV sterilization sebagai penghalang sekunder
UV‑C (~254 nm; radiasi germisidal) merusak DNA/RNA patogen secara langsung, tanpa residual kimia dan tanpa by‑product—dan efektif terhadap mikroba resisten klorin (waterworld.com). Dalam uji, oocyst C. parvum resisten terhadap klorin dosis tinggi namun “merespons baik” pada dosis UV tinggi (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), dan pedoman CDC merekomendasikan UV atau ozon saat Cryptosporidium menjadi perhatian (waterworld.com).
Giardia jauh lebih mudah diinaktivasi oleh UV: viabilitas turun ~0% pada sekitar 20 mJ/cm² (milliJoule per cm²; satuan dosis UV), sementara Cryptosporidium membutuhkan puluhan mJ untuk efek serupa (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Satu analisis menunjukkan <3% Cryptosporidium tersisa setelah 83.2 mJ/cm² (pmc.ncbi.nlm.nih.gov); studi AEM 2002 melaporkan 2‑log penurunan infektivitas C. parvum pada ~1.0 mWs/cm² (≈10 mJ/cm²), meski inhibisi eksistasi penuh memerlukan ~230 mJ/cm² (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Implikasinya, sistem UV perlu ditargetkan ke dosis tinggi: ≥40 mJ/cm² untuk kontrol mikroba umum, dan 80–100 mJ/cm² (atau lebih) untuk protozoa yang lebih tangguh seperti Cryptosporidium (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (alfaauv.com). Keterbatasan kunci UV adalah sensitif terhadap kualitas air: kekeruhan tinggi/UV transmittance (UVT; % transmisi UV air) rendah menurunkan dosis efektif. Itu sebabnya unit filtrasi di hulu harus menekan kekeruhan—misalnya <5 NTU, idealnya <1 NTU—agar UV menembus.
Dalam desain, UVT aktual intake harus diukur; bila UVT rendah, debit diturunkan atau jumlah/daya lampu ditambah. Pada air jernih (UVT ~90–95%), praktik lazim (seperti pada UV air minum) menarget ~40–45 mJ/cm² (alfaauv.com). Untuk intake dengan beban patogen tinggi, ≥50–60 mJ/cm² memberi margin; untuk Cryptosporidium, 80–100 mJ/cm² adalah praktik kehati‑hatian (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (alfaauv.com). Implementasi perangkat seperti unit UV industri memudahkan pengaturan dosis berbasis sensor intensitas.
Hitung-Hitungan Disinfeksi Efluen Akuakultur: Chlorination vs UV vs Ozonasi
Alasan teknis dua penghalang
Ozon dan UV bersifat komplementer. Ozon mengoksidasi virus, bakteri, protozoa dan beban organik; UV memberikan “kill point‑in‑time” bagi organisme yang lolos, termasuk yang resisten klorin. Rekomendasi CDC untuk disinfeksi air rekreasi mendukung UV atau ozon sekunder karena Cryptosporidium “resistant to chlorine” dan menjadi penyebab utama wabah (waterworld.com), dan keduanya terbukti efektif terhadap patogen tangguh tersebut (waterworld.com). Dalam konteks akuakultur, mengandalkan satu metode meninggalkan celah: ozon menekan bakteri dan mengurangi organik, tetapi UV tetap diperlukan untuk menutup kontrol patogen secara menyeluruh (aquaanalytic.ae).
Efeknya aditif: misalnya ozon ~2‑log dan UV ~2‑log terhadap Cryptosporidium memberi total ~4‑log. Partikel dapat “melindungi” mikroba dari ozon; UV menghantam sisa yang lolos. Sebaliknya, bila kekeruhan menurunkan efektivitas UV, ozon membantu menjernihkan air di hulu.
Panduan sizing ozon berbasis CT dan debit
Tentukan tujuan disinfeksi (mis. 2–3 log untuk Cryptosporidium dan bakteri umum), lalu gunakan tabel CT ozon (law.lis.virginia.gov) sesuai suhu intake. Pada 20°C, 2‑log Cryptosporidium ≈4.9 mg·min/L; ini bisa dicapai dengan 1.0 mg/L selama ~5 menit (CT=5) atau 0.5 mg/L selama 10 menit (CT=5) (law.lis.virginia.gov). Kebutuhan produksi ozon (g/jam) = Q (m³/jam) × C (mg/L). Contoh 100 m³/jam pada 0.5 mg/L → ~50 g/jam (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov).
Secara operasional, banyak sistem sirkulasi mendosis 0.2–0.8 mg/L kontinu untuk mempertahankan TRO ~0.3–0.5 mg/L dan mencapai >3‑log reduksi bakteri (researchgate.net) (researchgate.net). Air baku dengan COD/TSS tinggi menaikkan demand, sehingga C atau T perlu dinaikkan. Periferal perawatan—seperti aksesori sistem di water treatment ancillaries—mendukung pemantauan TRO/ORP dan keselamatan degassing.
Panduan sizing UV berbasis UVT dan dosis
Pilih target dosis UV berdasarkan patogen/regulasi: ~40–60 mJ/cm² untuk bakteri/virus umum; 80–100 mJ/cm² untuk keyakinan terhadap protozoa yang lebih resisten (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (alfaauv.com). Ukur UVT actual; pada UVT rendah, kurangi debit atau tingkatkan daya/lampu. Secara prinsip, Dosis = Intensitas lampu × Waktu paparan (waktu tinggal = volume reaktor ÷ debit). Pabrikan memberi “nominal dose rating”; misalnya, reaktor 4 lampu dapat memberi 40 mJ pada 80% UVT ketika mengolah 50 m³/jam. Untuk air minum, panduan Alfa UV menyarankan ~40–45 mJ/cm² dan contoh lapangan 500 m³/hari (≈21 m³/jam) memilih unit berkapasitas ~21 m³/jam untuk 40 mJ pada ~92% UVT (alfaauv.com).
Contoh konfigurasi 100 m³/jam
Asumsikan intake 100 m³/jam, UVT ~90%. Ozon: target CT≈5 mg·min/L (≈2‑log Cryptosporidium di ~20°C) dapat dicapai dengan 0.5 mg/L selama 10 menit atau 1.0 mg/L selama 5 menit. Volume contactor 10 menit ≈16.7 m³ (100 m³/jam × 10 menit) dengan 0.5 mg/L memerlukan produksi ~50 g/jam. UV: untuk 80 mJ/cm², praktisnya dipilih dua reaktor 6 lampu in‑series, masing‑masing berating ~60 m³/jam pada 90% UVT sehingga tiap unit memberi ~40 mJ; seri keduanya ~80 mJ. Jika UVT turun, debit diturunkan atau lampu ditingkatkan.
Operasi, validasi, dan jaminan kinerja
Parameter desain—ozon (mg/L) dan UV (mJ/cm²)—berskala linear terhadap debit dan berbanding terbalik dengan kualitas air. Debit tinggi atau air keruh/organik tinggi menuntut lebih banyak ozon atau lebih banyak lampu UV; air baku sangat baik memungkinkan desain lebih hemat. Validasi berkelanjutan penting: pantau TRO atau ORP (oxidation‑reduction potential), baca sensor intensitas UV, dan audit log‑reduction mikroba di titik kendali. Dengan filtrasi kuat plus ozon dan UV, total penghilangan patogen bisa beberapa orde besaran, menghasilkan operasi akuakultur yang lebih biosecure (waterworld.com) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Panduan Mengelola Lumpur Akuakultur: Tebal 10%, Peras 20%, Hemat Biaya
Catatan sumber dan dasar perancangan
Prinsip dalam artikel ini dirangkum dari panduan pengolahan air dan riset akuakultur. Rose dan Rice (1997) mengkuantifikasi nilai CT ozon untuk Cryptosporidium pada 20°C (CT ≈2.5–4.9 mg·min/L per log) (law.lis.virginia.gov). Studi akuakultur melaporkan >99.9% pembunuhan bakteri pada <0.5 mg/L O₃ (researchgate.net) (researchgate.net). Literatur UV menunjukkan Giardia <1% viabel di atas ~20 mJ/cm², sedangkan Cryptosporidium membutuhkan ~80–100 mJ/cm² untuk ≥99% inaktivasi (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Sumber regulatori dan CDC menekankan UV/ozon untuk patogen resisten klorin (waterworld.com) (waterworld.com). Data‑data ini menjadi dasar sizing dan keputusan desain yang disajikan.
