Uji lapangan menunjukkan aerator propeller‑aspirator memberi oksigen 30–80% lebih banyak per kWh dibanding paddlewheel. Inilah perbandingan energi, laju transfer oksigen, rumus sizing, dan strategi biaya untuk kolam multi‑hektare.
Di kolam grow‑out intensif, listrik untuk aerasi adalah garis hidup—dan pengeluaran harian. Pilihannya tampak sederhana: paddlewheel yang menyiprat, propeller‑aspirator yang menyedot udara (venturi), atau diffuser udara di dasar kolam. Namun efisiensi energi, laju transfer oksigen, dan kemudahan pemeliharaan ketiganya berbeda tajam, apalagi di kedalaman kolam 1–2 meter yang lazim.
Analisis uji standar dan lapangan memperlihatkan satu pola konsisten: propeller‑aspirator cenderung paling efisien dalam kg O₂ per kWh, paddlewheel di tengah, dan diffused aeration paling rendah di kolam dangkal. Di balik angka‑angka itu ada keputusan modal, biaya listrik per kg O₂, hingga strategi pencampuran air yang menentukan hasil panen.
Otomasi Kualitas Air Hatchery: Sensor, Alarm, dan Dosing Real-Time
Jenis aerator untuk kolam besar
Paddlewheel (aerator percikan permukaan) memakai poros horizontal dengan papan dayung untuk menyiprat air dan menciptakan sirkulasi; ukuran bervariasi dari ≤0,75 kW hingga 5 kW atau lebih, luas dipakai di Asia untuk ikan dan udang. Propeller‑aspirator (juga disebut venturi aerator atau air‑lift pump) menarik udara ke aliran air berkecepatan tinggi melalui poros berlubang atau pipa intake, menginjeksikan gelembung dan turbulensi; umumnya memakai pompa baling‑baling apung/submersible 1–5 kW dengan venturi/ejector bawaan. Diffused‑air system menyalurkan udara bertekanan melalui selang/diffuser berpori di dasar kolam; gelembung (kasar/halus) naik dan melarutkan oksigen. Diffuser memerlukan blower (kompresor) terpisah, lebih umum di tangki/RAS, namun juga dipakai di kolam dengan kedalaman memadai.
Efisiensi energi dan laju transfer oksigen
Kinerja diukur lewat oxygen transfer efficiency (kg O₂/kWh) dan Standard Oxygen Transfer Rate, SOTR (kg O₂/jam; laju standar pada air bersih 20 °C). Uji komparatif menunjukkan propeller‑aspirator biasanya paling efisien. Dalam studi klasik Boyd & Martinson (1984), unit 0,4–2,2 kW menghasilkan sekitar 1,73–1,91 kg O₂ per kWh (kondisi standar 20 °C, air bersih, DO awal 0 mg/L) ui.adsabs.harvard.edu. Pada pengujian yang sama, aerator semprot permukaan (serupa paddle‑splash) hanya 1,34–1,41 kg/kWh dan sistem udara difus sekitar 1,08 kg/kWh ui.adsabs.harvard.edu—aspirator ±30–40% lebih tinggi O₂/kWh pada trial itu.
Uji FAO atas paddlewheel menemukan tipikal 0,9–1,4 kg O₂/kWh, tergantung ukuran paddle, rpm poros, dan kedalaman air www.fao.org. Maka paddlewheel ~2 kW modern kira‑kira 2 kg O₂/jam (≈1,0 kg/kWh), sementara aspirator 1–1,5 kW bisa melampaui 2–3 kg/jam (≈1,7–2,5 kg/kWh) pada kondisi optimal.
Pada kolam, diffused‑air cenderung lebih rendah dalam praktik. Uji teknis diffuser pipa berlubang (coarse) di kolam dangkal hanya ~0,23–0,5 kg/kWh www.fao.org. Diffuser gelembung halus pun tipikal ~1,1 kg/kWh di uji standar ui.adsabs.harvard.edu, karena kedalaman kolam ~1–2 m membatasi waktu kontak onlinelibrary.wiley.com. Ringkasnya, aspirator memberikan kg O₂/kWh tertinggi, paddle menengah, diffuser (terutama gelembung kasar) terendah untuk penggunaan di kolam dangkal (di instalasi air limbah urutannya bisa berbeda, tetapi untuk kolam terbuka ini tipikal).
Data SOTR menegaskan tren ini. Vinatea & Carvalho (2007) mengukur unit 2 HP (1,49 kW) di tangki 50 m³: paddlewheel ≈3,79±0,30 kg O₂/jam (≈2,54 kg/kWh) dan aspirator ≈3,62±0,04 kg/jam (≈2,43 kg/kWh) pada salinitas 30‰ www.researchgate.net. Angka tersebut bersifat maksimum; pada salinitas lebih rendah atau kedalaman berbeda output turun. Dalam praktik, aerator 1–3 kW sering menghasilkan ~1,5–3 kg O₂/jam per unit—misal paddle 2,2 kW ~1,5–2,5 kg/jam, aspirator 2 kW ~2–4 kg/jam; spesifikasi pabrikan kerap menyatakan OTR ~2–5 kg/jam untuk unit 2–5 kW.
Kesimpulan praktis: keluaran O₂ per kW ~1,0 kg/kWh untuk paddle, ~1,5–2,0 kg/kWh untuk aspirator, dan ~1,0 atau kurang untuk diffuser di kondisi kolam (gelembung kasar jauh lebih rendah ~0,3–0,5) (([40], [35], [31])). Perbedaan ini berarti pada daya listrik yang sama, aspirator memberi ~30–80% lebih banyak O₂ total dibanding paddlewheel ui.adsabs.harvard.edu—yang juga berarti biaya listrik per kg O₂ lebih rendah.
Metode menghitung kebutuhan aerasi
Langkah pertama adalah menghitung defisit oksigen yang perlu ditutup. Cara praktis berbasis pakan dan volume kolam:
- Feed‑based oxygen demand: kaidah yang luas diterima adalah setiap 1 kg pakan (dikurangi pertambahan bobot) ≈1,0–1,1 kg O₂ yang dikonsumsi. Boyd dkk. (2009) menyatakan beban potensi oksigen ≈1,0 kg O₂ per kg pakan www.globalseafood.org. Contoh: 1.000 kg pakan/hari → ~1.000 kg O₂/hari.
- Respirasi ikan dan nitrifikasi: bila data pakan tak ada, pakai biomassa dan kepadatan tebar. Secara kasar, ikan/udang aktif mengonsumsi 30–40 mg O₂ per kg biomassa per jam (bergantung suhu) saat metabolisme berenang. Untuk kolam dengan X ton biomassa, perkiraan penurunan DO malam (mg/L) dapat dihitung dari volume dan total respirasi (rujuk FOA, Boyd 2018). Target operasional lazim: DO tetap >3–4 mg/L sepanjang malam dan >5 mg/L tengah hari.
- Contoh drop DO: kolam 1 ha kedalaman 1,5 m (15.000 m³), drop 5 mg/L setara 75 kg O₂ yang harus dipulihkan aerator sepanjang malam.
- Fotosintesis siang membantu, tetapi desain kapasitas aerasi sebaiknya untuk skenario terburuk periode malam.
Kebutuhan kapasitas aerasi per jam = kebutuhan O₂ malam (kg) / jam operasi. Contoh: butuh 75 kg O₂ sepanjang 12 jam → ~6,25 kg/jam. Jika tiap paddlewheel 5,5 kW ≈9 kg/jam (≈1,6 kg/kWh) www.researchgate.net, satu unit cukup; bila memakai unit kecil 2 kW ~2,5 kg/jam, perlu tiga unit.
Prosedur ringkas: (1) estimasi kebutuhan O₂ harian (1 kg pakan → ~1 kg O₂ www.globalseafood.org); (2) perhitungkan input O₂ siang (konservatif nol pada malam); (3) hitung defisit: drop DO (mg/L) × volume (m³) / 1000 = kg O₂; (4) padankan dengan output aerator (kg/jam) dari datasheet/uji; (5) beri margin 20–50% untuk fouling, penuaan, atau lonjakan biomassa.
Disinfeksi Artemia & Enrichment HUFA: Kunci Survival Larva Hatchery
Intensitas aerasi per hektare
Selain perhitungan rinci, panduan generik berguna: Boyd (2019) menyarankan ~1–2 kW/ha untuk kolam ikan berintensitas rendah, tetapi ~15–20 kW/ha untuk kolam udang intensif www.researchgate.net. Kaidah ini selaras dengan ~500–1.000 kg peningkatan hasil per kW aerasi www.researchgate.net. Contoh: kolam udang intensif 5 ha dapat direncanakan ~75 kW total (misal sepuluh unit 7,5 kW), sedangkan kolam lele bertebar rendah cukup ~5–10 kW total.
Biaya energi, modal, dan keandalan
Energi: pada tarif $0,10–0,15 per kWh, aspirator 2,0 kg/kWh membebani ~$0,05–0,075 per kg O₂; paddle 1,0 kg/kWh ~$0,10–0,15 per kg O₂. Selisih ini menentukan biaya operasi jangka panjang ui.adsabs.harvard.edu.
Modal & pemeliharaan: paddlewheel sederhana dan tangguh (sedikit bearing, komponen terendam hanya paddle). Desain long‑arm atau cage‑mounted di tanggul terbukti andal. Propeller pump memiliki impeller terendam dan wear ring, memerlukan seal air‑intake yang baik. Keduanya relatif mudah diservis. Diffused system butuh blower andal dan pembersihan/penggantian berkala batu/membran diffuser yang bisa tertimbun sedimen.
Operasional: pencampuran penting. Paddlewheel unggul pada splash‑mixing permukaan dan sirkulasi; aspirator menyuntik di kedalaman dan bisa memicu turnover vertikal. Diffuser (terutama fine‑bubble) mengoksigenasi lapisan dalam, namun gelembung naik lambat. Pada kolam udang dangkal (1–2 m), Boyd dkk. (2021) mencatat diffuser gelembung halus “tidak berbeda jauh” SAE laboratoriumnya dari paddle/venturi, tetapi secara nyata kurang efisien karena gelembung terlalu cepat mencapai permukaan onlinelibrary.wiley.com. Catatan: SAE (standard aeration efficiency) adalah kg O₂/kWh.
Keandalan & ketersediaan: di Indonesia dan pasar serupa, paddlewheel dan aspirator sederhana luas diproduksi dan diservis. Dengan pasokan listrik tak stabil, opsi paddle bertenaga diesel (umum di Myanmar/Thailand) atau aspirator hibrida surya muncul. Riset Indonesia menelaah paddle bertenaga surya dan aerasi terkendali sensor untuk memangkas konsumsi energi; walau investasi awal lebih tinggi, sistem terbarukan dapat memangkas biaya operasi dan mengurangi downtime ejournal-balitbang.kkp.go.id.
Contoh sizing dan keputusan peralatan
Panduan ringkas bagi peternak: estimasi kebutuhan O₂ kolam (≈1 kg O₂ per 1 kg pakan www.globalseafood.org), lalu sizing aerator untuk minimal menutup beban tersebut plus margin. Contoh: aspirator 2 kW dengan ~3 kg O₂/jam (≈1,5 kg/kWh) akan memasukkan ≈72 kg O₂/hari jika berjalan 24 jam; untuk kebutuhan 200 kg/hari, digunakan tiga unit. Bandingkan dengan paddle 2 kW ~1,0 kg/kWh yang hanya ≈48 kg/hari per unit. Kombinasi kerap cost‑effective: misalnya 2–3 paddlewheel ditambah 1–2 aspirator. Pantau DO dengan sensor; otomasi atau tenaga surya dapat memangkas energi 20–40% ejournal-balitbang.kkp.go.id, meningkatkan keekonomian.
Perlengkapan pendukung aliran air
Pemisahan fisik material masuk ke jalur air kerap ditangani dengan peralatan screen. Contoh kategori peralatan terkait: screen otomatis pada saluran masuk automatic screen. Alternatif konfigurasi manual juga lazim di berbagai instalasi manual screen. Kategori peralatan penunjang lain tersedia sebagai water treatment ancillaries.
Disinfeksi Hatchery Efektif: Perbandingan Chlorine, Ozone, PAA & ClO₂
Sumber data dan cakupan angka
Angka SAE paddlewheel 0,9–1,4 kg/kWh www.fao.org; propeller‑aspirator 1,7–1,9 kg/kWh ui.adsabs.harvard.edu; diffused aeration ~1,08 (uji standar) atau serendah 0,2–0,5 kg/kWh untuk gelembung kasar ui.adsabs.harvard.edu www.fao.org. Pedoman intensitas aerasi ~1–2 kW/ha (ekstensif) hingga 15–20 kW/ha (udang intensif) www.researchgate.net. Kebutuhan oksigen ≈1,0 kg O₂ per kg pakan www.globalseafood.org (atau ~500 kg produk per kW aerasi www.researchgate.net). Target manajemen DO: >3–4 mg/L malam dan >5–6 mg/L siang (variasi spesies). Semua pernyataan di artikel ini bersumber dari FAO aquaculture aeration manual www.fao.org; Boyd dkk. (1984, 2021) ui.adsabs.harvard.edu onlinelibrary.wiley.com www.researchgate.net; Boyd dkk. (2009) www.globalseafood.org; Vinatea & Carvalho (2007) www.researchgate.net; serta ulasan energi akuakultur Indonesia ejournal-balitbang.kkp.go.id.
