Tiga teknologi utama—chlorination dengan dechlorination, UV sterilization, dan ozonation—berlomba mensterilkan efluen akuakultur. Biaya, efektivitas, dan jejak lingkungan jadi pembeda utama.
Di akhir lini pengolahan, satu keputusan bisa menentukan apakah air buangan layak lepas ke lingkungan atau aman dipakai ulang. Disinfeksi efluen akuakultur menargetkan bakteri, virus, dan parasit; tiga metode dominan—chlorination, UV, dan ozonasi—mencapai target dengan cara dan ongkos yang sangat berbeda. Pada skala moderat, klorin 5–10 mg/L dengan waktu kontak (~15–30 menit) lazimnya mencapai ≥4-log inaktivasi virus (log-kill = pengurangan dalam skala logaritmik) menurut paperzz.com. UV pada 30–140 mJ/cm² (mJ/cm² = dosis fluence UV) mencapai kisaran ~3–4-log untuk bakteri dan parasit namun ~1–3-log untuk virus (paperzz.com). Ozon 0,5–2 mg/L dengan waktu kontak ~5–10 menit memberikan ~3–4-log reduksi virus dan protozoa (paperzz.com).
Panduan Mengelola Lumpur Akuakultur: Tebal 10%, Peras 20%, Hemat Biaya
Chlorination dan dechlorination akhir
Mekanisme: klorin (Cl₂ atau NaOCl) membentuk asam hipoklorit (HOCl) di air yang mengoksidasi membran sel dan DNA mikroba (fao.org). Dosis tipikal disinfeksi efluen 5–40 mg/L Cl₂, sangat dipengaruhi amonia dan chlorine demand; praktik di lapangan untuk efluen yang sudah diolah biologis kerap cukup 2–8 mg/L, namun air dengan amina tinggi dapat butuh hingga 40 mg/L (fao.org).
Waktu kontak minimal ≥15 menit (sering 30 menit) diperlukan untuk mencapai breakpoint (amonia teroksidasi dan residual bebas terbentuk) (fao.org, fao.org). Setelah breakpoint, residual klorin bebas 0,2–1 mg/L lazim dipertahankan untuk memastikan disinfeksi (fao.org).
Efektivitas: 5 mg/L Cl₂ dengan 10–15 menit menurunkan virus >99,99% (~4-log) dan membunuh Giardia (paperzz.com). Namun muatan organik dan amonia mengonsumsi klorin dengan membentuk kloramin (disinfektan yang lebih lemah) (fao.org). Klorin kurang efektif terhadap kista protozoa (mis. Cryptosporidium) tanpa dosis/waktu tinggi. Residual klorin >0,2 mg/L berbahaya bagi ikan; satu studi mencatat residual Cl₂ sebagai toksikan utama yang menurunkan keanekaragaman ikan di hilir (fao.org), sehingga regulasi pembuangan sering membatasi residual <1 mg/L (umum <0,5–1 mg/L di banyak yurisdiksi, fao.org).
Biaya: sistem klorinasi berkapital rendah (tangki kontak sederhana; “unit klorinasi umumnya sederhana”, fao.org) dan energi kecil, tetapi biaya bahan kimia berulang. Gas klorin paling murah; mengolah 1 MGD (~3.785 m³/hari) pada 1 mg/L ~US$2.818/tahun (≈US$2,04/kg Cl₂, hydroinstruments.com). Larutan hipoklorit 2–3× lebih mahal per unit Cl₂ (hydroinstruments.com). Pada skala besar, biaya bisa ~US$0,02/m³ untuk dosis 5 mg/L (paperzz.com); tetapi pada skala kecil (<100 m³/hari) O&M bisa puluhan sen per m³ (mis. ~US$0,75/m³ untuk ~90 m³/hari, paperzz.com). Dechlorination (mis. natrium bisulfit) menambah biaya bila regulasi melarang residual Cl₂.
Dampak & keselamatan: chlorination membentuk produk samping disinfeksi (DBP) seperti trihalometana, kloramin, haloasetonitril; DBP ini dapat toksik bagi biota dan menimbulkan kekhawatiran kesehatan. Paparan kronis efluen berklorin dikaitkan dengan kematian ikan dan berkurangnya biodiversitas (fao.org). Penanganan klorin berisiko (gas toksik, korosif). Dechlorination wajib jika air pembuangan bersentuhan dengan biota; free Cl₂ bersifat mematikan secara akut (fao.org).
Operasi: umpan kimia presisi memerlukan pompa seperti dosing pump, dan penghilangan sisa klorin dapat memakai dechlorinations agent sebagai bagian dari unit polishing.
UV sterilization dan prasyarat kejernihan
Mekanisme: UV pada panjang gelombang 254 nm merusak DNA/RNA mikroba saat air melintas reaktor. Dosis (fluence) tergantung target dan kejernihan air; instalasi RAS (recirculating aquaculture system) lazim mengoperasikan 30–50 mJ/cm². Untuk bakteri dan protozoa sensitif, ~40 mJ/cm² sering mencapai >3-log untuk Giardia/Cryptosporidium (paperzz.com). Virus (terutama adenovirus) lebih sulit: ~140 mJ/cm² dapat dibutuhkan untuk 3-log (paperzz.com).
Kualitas air krusial: kekeruhan dan UV transmittance (persen transmisi UV) menentukan efektivitas; >90% T pada 254 nm ideal. Pra-filtrasi untuk mengurangi partikel pelindung mikroba biasanya diperlukan—misalnya media pasir dan karbon aktif. Praktisi di Indonesia mencatat integrasi sand filter memaksimalkan efektivitas UV (blueseavn.net), selaras dengan penggunaan filter pasir silika dan activated carbon pada tahap pretreatment. Untuk polishing partikel halus, cartridge filter kerap dipakai.
Efektivitas: UV menonaktifkan bakteri, alga, dan parasit resisten klorin, tanpa dipengaruhi pH atau amonia. Namun UV tidak meninggalkan residual, sehingga air berisiko terkontaminasi ulang setelah reaktor. Pernyataan bahwa efikasi UV tidak dipengaruhi amonia/organik—dengan catatan air diklarifikasi terlebih dahulu—disejajarkan dengan panduan praktik pengoksidasi yang menekankan peran kejernihan (fao.org).
Biaya: UV berkapital lebih tinggi (reaktor, lampu, ballast, kontrol) tetapi O&M kimia rendah; biaya utama listrik lampu. Pada skala kecil, biaya siklus-hidup kerap lebih rendah daripada chlorination (paperzz.com; juga waterworld.com). Contoh: sistem UV ~100 m³/hari (dosis 40 mJ/cm²) ~US$0,05/m³, sedangkan klorin 5 mg/L ~US$0,68/m³ (paperzz.com). Seiring skala membesar, biaya UV naik moderat sementara chlorination menikmati skala-ekonomi: ~6.814 m³/hari, klorin ~US$0,02/m³ dan UV ~US$0,01–0,03/m³ (paperzz.com). Penggantian lampu (~9.000 jam) dan pembersihan sleeve kuarsa menambah O&M.
Lingkungan & keselamatan: UV tidak menghasilkan DBP kimia dan tanpa residual, ramah lingkungan (waterworld.com) dan aman bagi operator (waterworld.com). Lampu mengandung merkuri dan perlu pembuangan sesuai aturan. Unit UV sendiri dapat dirujuk melalui solusi ultraviolet 99,99% pathogen kill rate dengan biaya operasi rendah.
IPAL Akuakultur: Equalization, Sensor Realtime, dan Dosing Otomatis
Ozonation dan kontrol byproduct
Mekanisme: ozon (O₃) adalah oksidator kuat yang merusak dinding sel dan mengoksidasi organik; dihasilkan di tempat (corona discharge) dan diinjeksi ke air. Dosis tipikal 0,5–2 mg/L dengan waktu kontak ≥5–10 menit. Pada 1 mg·menit/L (mg/L × menit), capaian >4-log virus dan ~3-log Giardia tercatat (paperzz.com). Tidak seperti klorin, inaktivasi oleh ozon tidak dipengaruhi amonia atau pH; muatan organik sangat tinggi tetap akan mengonsumsi ozon.
Efektivitas: ozon efektif terhadap bakteri, protozoa, virus, bahkan fag yang lebih resisten; juga memutus senyawa organik beracun serta mengendalikan bau/biofouling di RAS (researchgate.net). Capaian 3–4 log patogen lazim, sebanding atau lebih baik dari klorin/UV (paperzz.com). Pencampuran gas dan difusi harus memadai; overdosis berbahaya: ozon terlarut bisa off-gas dan merusak insang ikan kecuali didegassing atau dikuens (mis. karbon aktif).
Biaya: kapital dan energi tertinggi di antara tiga metode. Generator dan konsentrator oksigen mahal; konsumsi energi ~1–10 kW per gO₃/jam (tergantung desain). Analisis paperzz.com memperlihatkan ~US$0,84/m³ pada 100 m³/hari (dosis 1 mg/L), lebih tinggi dari klorin (~US$0,68/m³) dan UV (~US$0,07/m³) pada skala yang sama. Pada skala sangat besar biaya bisa menurun, tetapi ozon umumnya tetap lebih mahal karena listrik dan peralatan. Sisi positif: ozon terurai menjadi oksigen, menaikkan DO (dissolved oxygen) efluen (fao.org).
Dampak & keselamatan: di air payau/laut yang kaya bromida, ozonasi membentuk bromat (BrO₃⁻) dan bromoform sebagai DBP (researchgate.net). Bromat adalah karsinogen terregulasi di air minum (researchgate.net), meski toksisitas akuatik umumnya rendah kecuali dosis tinggi; spesies paling sensitif yang dicatat terhadap ion bromat adalah mysid (researchgate.net). Praktiknya, sistem ozon untuk akuakultur air asin perlu mengendalikan dosis/pH guna membatasi pembentukan bromat (acuan ≤0,5 mg/L BrO₃⁻ meminimalkan risiko, researchgate.net); akumulasi bromat/bromoform dapat terjadi jika waktu tinggal panjang (researchgate.net, researchgate.net). Ozon off-gas bersifat eksplosif; reaktor harus tertutup dan kelebihan ozon dimusnahkan (mis. catalytic destructor).
Ringkasan komparatif dan angka biaya
— Chlorination: ~US$0,02/m³ di skala besar; ~US$0,5–0,8/m³ di skala kecil. Capaian log-kill umumnya >4 untuk bakteri/virus pada 5–10 mg/L; terbatas pada protozoa (paperzz.com). DBP (THM, kloramin) toksik; residual Cl₂ harus dihilangkan (fao.org).
— UV: ~US$0,01–0,07/m³. Capaian ~3–4-log untuk bakteri/Giardia; ~0,5–3-log untuk virus, sangat bergantung dosis (paperzz.com). Tanpa DBP; sensitif terhadap kekeruhan; tidak ada residual.
— Ozonation: ~US$0,3–0,8/m³. Capaian ~3–4-log untuk virus/Giardia (paperzz.com). Tanpa DBP terklorinasi namun berisiko bromat di air payau/laut; menambah O₂; ozon terlarut berlebih berbahaya bagi ikan (researchgate.net).
(Contoh biaya merujuk [22] pada 100 m³/hari; biaya aktual bervariasi menurut skala dan lokasi. Variasi klorin: 5 mg/L pada ~6.800 m³/hari ~US$0,02/m³, namun pada ~100 m³/hari ~US$0,68/m³—keduanya dari paperzz.com dan paperzz.com. Untuk UV: 40 mJ/cm² pada 6.814 m³/hari ~US$0,01/m³; 91 m³/hari ~US$0,05–0,07/m³—paperzz.com dan paperzz.com.)
Faktor pemilihan: laju alir, kualitas air, regulasi
Skala aliran: peternakan kecil (<100 m³/hari) cenderung lebih ekonomis memakai UV dan operasinya sederhana (paperzz.com). Aliran besar (>1.000 m³/hari): chlorination kerap paling murah (paperzz.com). Ozon jarang menang murni dari sisi biaya, tetapi dapat dibenarkan jika dibutuhkan oksidasi unggul (reuse atau COD tinggi).
Kualitas air: kekeruhan/TSS/warna tinggi menuntut pra-filtrasi ketat untuk UV; chlorination/ozonasi lebih toleran partikel tetapi konsumsi reagen naik pada air kotor. Beban organik: ozon mengoksidasi organik (menguntungkan pada COD tinggi), sedangkan DBP klorin meningkat dengan organik. Amonia/N: amonia tinggi membentuk kloramin pada klorin (mengurangi Cl₂ bebas) dan perlu dosis lebih tinggi; ozon dapat mengoksidasi amonia ke nitrat (butuh dosis ozon tinggi). Salinitas/bromida: air laut mengandung bromida yang akan dioksidasi ozon menjadi bromat (lihat researchgate.net), sehingga pada kondisi ini chlorination bisa lebih disukai dengan catatan pengendalian residual.
Regulasi: standar efluen (mis. Permen LH di Indonesia) mensyaratkan BOD, COD, TSS rendah dan lazimnya batas coliform/E. coli (sering <1.000 CFU/100 mL untuk kelas C atau serupa) serta tanpa residual klorin toksik. Banyak yurisdiksi melarang residual klorin terdeteksi. UV dan ozon memudahkan pemenuhan kriteria biologis ketat (tanpa residual), sementara chlorination mensyaratkan dechlorination yang rapi untuk memastikan residual di bawah ambang (umum <0,5–1 mg/L, fao.org). Untuk reuse (irigasi atau pengisian kolam), UV/ozon disukai karena tidak meninggalkan residual toksik—selaras dengan arah reuse (waterworld.com, blueseavn.net).
Operasional: bila kompetensi perawatan terbatas, UV menawarkan operasi terotomasi (minim bahan kimia) menurut pelaku industri (waterworld.com). Chlorination butuh penanganan dan penyimpanan kimia yang cermat; hipoklorit degradasi oleh panas. Ozon perlu kontrol ketat (monitor ozon, degassing) dan keselamatan ruang. Ketersediaan listrik kontinu penting untuk UV/ozon.
Panduan pemilihan berbasis skenario
- Aliran rendah, biosekuriti tinggi: UV cocok untuk RAS atau hatchery skala kecil (puluhan m³/hari). Pastikan pra-filtrasi (mis. sand filter, karbon aktif, cartridge) dan perawatan lampu.
- Aliran besar, prioritas biaya: chlorination + dechlorination dapat memenuhi batas coliform dengan $/m³ rendah (paperzz.com; fao.org). Dosing presisi dibantu dosing pump, dan residual dapat dipoles dengan dechlorination agent.
- Penerima sensitif atau reuse: UV atau ozon menghindari residual toksik sepenuhnya (fao.org; waterworld.com).
- Beban organik/alga tinggi: pertimbangkan ozon, atau kombinasi dengan UV; ozon memperbaiki kejernihan sehingga UV lebih efektif. Perhatikan kandungan bromida di air payau/laut (researchgate.net).
- Ketatnya standar: bila disyaratkan tanpa residual klorin terdeteksi dan ambang patogen rendah (mis. dekat intake umum), UV/ozon lebih aman. Jika hanya batas coliform umum dan klorin diperbolehkan (dengan dechlorination), chlorination tetap layak.
ATS & IMTA: Limbah Jadi Laba, Nutrien Turun, Panen Tambak Naik
Biaya vs manfaat dan praktik hibrida
Analisis siklus-hidup penting. Seorang petambak udang Indonesia mencatat “total biaya penggunaan klorin…dalam dua siklus budidaya hampir setara dengan investasi awal sistem UV” (UV menutup biaya setelah ~2 siklus, blueseavn.net). Meski demikian, banyak fasilitas ber-margin tipis memilih kapital minimal via chlorination dan menerima biaya bahan kimia plus dechlorination.
Di lapangan, konfigurasi hibrida kerap dipakai: UV + filtrasi pasir untuk menurunkan bio-load dan kekeruhan, lalu chlorination dosis rendah atau ozon sebagai tahap akhir sebelum pembuangan. Tren global mengarah ke disinfeksi non-kimia. Peternakan udang di Indonesia dilaporkan beralih dari klorin ke UV demi biosekuriti dan biaya jangka panjang yang lebih rendah (blueseavn.net). Riset (mis. Nofima/CtrlAQUA) mengejar optimasi dosis UV spesifik patogen untuk memangkas energi (thefishsite.com), sementara chlorination tetap dominan di banyak wilayah karena keakraban operator dan kebutuhan kapital rendah.
Pada akhirnya, pilihan teknologi ditentukan oleh skala, kimia air, dan izin. Untuk air lebih jernih dan operasi kecil bernilai tinggi, UV—dengan dukungan pretreatment seperti sand filter dan activated carbon—sering unggul. Untuk volume besar berorientasi biaya rendah, chlorination plus dechlorination dengan kontrol presisi (dosing pump, bahan dechlorination) tetap ekonomis. Ozon menempati peran khusus saat dibutuhkan oksidasi organik dan peningkatan DO (fao.org), dengan pengendalian ketat risiko bromat di air payau/laut (researchgate.net).
Sumber rujukan dalam artikel: FAO (fao.org; fao.org; fao.org; fao.org; fao.org; fao.org), analisis biaya/efektivitas (paperzz.com; paperzz.com; paperzz.com; paperzz.com; paperzz.com), praktik ozon di RAS dan isu bromat (researchgate.net; researchgate.net; researchgate.net; researchgate.net; researchgate.net), perspektif industri UV (waterworld.com; waterworld.com; waterworld.com), data biaya klorin gas vs hipoklorit (hydroinstruments.com), serta laporan kasus Indonesia (blueseavn.net; blueseavn.net; blueseavn.net) dan efisiensi dosis UV (thefishsite.com).
