Ozon (O3) memecah molekul organik besar dan warna, granular activated carbon menangkap sisa organik—hasilnya, transmittansi UV naik dan beban filtrasi turun. Harga energi 12–13 kWh/kg O3 dan investasi ribuan–puluhan ribu dolar dibayar dengan mortalitas lebih rendah dan produksi lebih stabil.
Air asupan budidaya kerap membawa zat humat, organik algal, dan tanin—pemberi warna yang juga jadi “makanan” mikroba. Ozon (oksidator kuat; potensial redoks 2,07 V) tepat mengenai ikatan C=C dan cincin aromatik sehingga memudarkan warna serta menurunkan beban organik pmc.ncbi.nlm.nih.gov. Pada praktiknya, ozonasi di akuakultur “menghapus karbon organik… kekeruhan, alga, warna, bau dan rasa” www.researchgate.net.
Dalam uji RAS (recirculating aquaculture system, sistem resirkulasi), ozon menurunkan padatan tersuspensi (TSS, total suspended solids) 35%, COD (chemical oxygen demand) 36%, DOC (dissolved organic carbon) 17%, dan warna 82% pada air kolam ikan trout www.researchgate.net. Bahkan, dalam uji bangku, warna yang menyerap UV di 400 nm hilang total (100% penghilangan absorbansi) setelah dosis ozon cukup pmc.ncbi.nlm.nih.gov.
Setelah ozon memecah molekul besar jadi fragmen kecil (sering lewat radikal •OH dari dekomposisi ozon), fraksi karbon organik bergeser ke bobot molekul rendah—fraksi humat turun, fraksi “building blocks” kecil naik pmc.ncbi.nlm.nih.gov. Di titik ini, granular activated carbon (GAC) melakukan “polishing” yang krusial.
Traveling Screen vs Wedge-Wire Intake Akuakultur: Patuh Regulasi & Aman Ikan
Kimia ozonasi dan pemutusan organik
Ozon menarget gugus kaya elektron—ikatan ganda dan struktur terkonjugasi—pada asam humat/fulvat penyebab warna, mengubahnya menjadi karboksilat, aldehida, dan fragmen kecil lain pmc.ncbi.nlm.nih.gov. Studi akuakultur merekam penurunan TSS 35%, COD 36%, DOC 17%, serta warna 82% usai ozonasi pada air RAS ikan trout www.researchgate.net. Penghilangan warna via ozon juga tercatat hampir total pada absorbansi 400 nm ketika dosis memadai pmc.ncbi.nlm.nih.gov.
Efek ini bukan hanya kosmetik. Dengan lebih sedikit struktur aromatik penyerap UV-254, transmittansi UV (UVT, kemampuan air meneruskan UV) meningkat, dan sistem desinfeksi downstream jadi lebih efektif pmc.ncbi.nlm.nih.gov.
Granular activated carbon sebagai “polisher”
GAC (granular activated carbon, karbon aktif granular) memiliki jejaring mikropori ≈0,5–2 nm dengan luas permukaan sangat tinggi, ideal menyerap organik kecil nonpolar, sementara biomolekul besar (protein, polisakarida, humat makro) tak bisa masuk ke mikropori dan cenderung mem-foul permukaan karbon www.researchgate.net. Pra‑oksidasi dengan ozon mem-fragmentasi makromolekul sehingga muat ke pori, meningkatkan uptake dan mencegah clogging; fraksi “building blocks” kecil tumbuh nyata setelah ozonasi pmc.ncbi.nlm.nih.gov.
Sinerginya terbukti: sumber industri melaporkan 90–95% penghilangan warna saat ozon diikuti karbon spartanwatertreatment.com. Praktisnya, kombinasi O3 → GAC dapat mencapai >90% penghilangan DOC/UV-254 di lapangan. Untuk media, operator kerap memilih karbon aktif beriodine number tinggi untuk kapasitas adsorpsi maksimal.
Dampak pada filtrasi dan sistem UV downstream
Pra‑ozonasi meringankan kerja filter: partikel besar dan koloid teroksidasi, turbiditas dan TSS turun (contoh RAS: TSS −35%) www.researchgate.net. Fragmen organik yang lebih kecil juga lebih jarang mem‑foul sand filter atau membran, mempercepat aliran dan memanjangkan siklus backwash. Pra‑filter seperti media sand/silica pun bekerja lebih stabil ketika warna dan organik sudah dipangkas.
Sisi UV (ultraviolet disinfection) diuntungkan ganda: warna turun dan senyawa penyerap UV-254 hancur, sehingga UVT naik. Dalam uji batch, dekolorisasi oleh ozon mencapai 100% pada 400 nm—implikasinya jalur UV nyaris bersih pmc.ncbi.nlm.nih.gov. Dalam praktik RAS air tawar, setelah perlakuan, UVT ~90% membantu delivery dosis UV yang diinginkan www.researchgate.net. Unit UV juga lebih jarang kotor dan lebih efisien energi pada kondisi air yang lebih jernih.
Lapangan menunjukkan skema O3+UV atau O3/AC+UV menaikkan laju inaktivasi mikroba dibanding UV saja pubmed.ncbi.nlm.nih.gov pmc.ncbi.nlm.nih.gov. Dalam satu studi, ozon diikuti UV mematikan total koliform; UV saja menyisakan residu pubmed.ncbi.nlm.nih.gov. Untuk “polishing” partikel terakhir sebelum UV, banyak instalasi menambahkan cartridge filter agar jalur optik tetap optimal.
HDPE vs FRP vs Baja: Material Intake Akuakultur Paling Tahan Air Laut
Angka efisiensi penghilangan
Jejak angkanya konsisten lintas uji laboratorium hingga lapangan. Di sistem resirkulasi, ozonasi kontak berulang memangkas beban organik dan warna secara besar. Sementara GAC sendiri cenderung hanya menangkap fraksi DOC yang bisa diadsorp—sering sekitar ~50% organik “nuanced” dan meninggalkan humat koloidal www.researchgate.net—kombinasi O3 → GAC mendorong removal DOC/UV-254 di atas 90% pada praktik lapangan.
- Color (CU, color units) – contoh Spartan: warna baku ~140 CU ➔ ~6 CU setelah O3 (5 mg/L, 10 menit) spartanwatertreatment.com (≈95% removal).
- DOC (mg/L) – eksperimen melaporkan penurunan DOC 15–50% tergantung dosis www.researchgate.net.
- TSS – contoh −35% TSS dengan ozon pada RAS www.researchgate.net.
- Nitrit/Nitrat – ozon sering mengoksidasi nitrit ke nitrat; nitrit turun ~80% terlaporkan www.researchgate.net.
- Patogen – O3 sendiri nyaris mensterilkan: mis. bunuh total koliform dan ~99% Vibrio pmc.ncbi.nlm.nih.gov pmc.ncbi.nlm.nih.gov.
Kontras lain: ada observasi penghilangan warna ozon yang “essentially complete” (~100%) pada absorbansi UV‑visible tertentu pmc.ncbi.nlm.nih.gov, sedangkan di RAS warna turun 82% setelah ozonasi www.researchgate.net.
Efek pada desinfeksi UV
Organik besar dan warna “berebut” foton UV. Pra‑ozonasi membuat kebutuhan dosis UV untuk log‑reduction yang sama lebih rendah. Studi RAS menunjukkan ozon diikuti UV mencapai destruksi total koliform, sementara UV saja masih menyisakan pubmed.ncbi.nlm.nih.gov. Ketika ozon menghapus absorbansi 400 nm sampai 100% pmc.ncbi.nlm.nih.gov, UVT nyaris “pristine”. Operator melaporkan unit UV berjalan pada ~90% UVT setelah air RAS di‑ozonasi www.researchgate.net.
Analisis biaya–manfaat
Biaya energi ozon: generator corona discharge dengan feed O2 tipikal butuh ~12–13 kWh untuk memproduksi 1 kg O3 www.chinaozonegenerator.com. Pada tarif ~$0,10–0,15/kWh, itu sekitar $1,2–$2 per kg O3. Dosis RAS lazim beberapa g/m3·hari, sehingga biaya energi setara sen sen per m3 air. Namun CAPEX unit ozon bisa ribuan hingga puluhan ribu USD (skala menentukan), plus kebutuhan kompresor udara/oksigen, reaktor kontak, dan fitur keselamatan.
Karbon aktif menambah biaya: media GAC sekitar $1–2/kg (karbon heavy‑duty ber‑iodine number tinggi), dengan siklus ganti atau reaktivasi termal www.researchgate.net. Perawatan filter karbon (mis. penggantian bulanan, backwashing, pembuangan media) jadi OPEX berulang. Ozon juga dapat membentuk by‑products (DBPs) seperti bromat dari bromida; pada RAS air laut risikonya signifikan—bromat adalah karsinogen teratur—sehingga perlu destruksi residu O3 dan polishing lanjutan (GAC melakukan keduanya, termasuk mengurangi bromat secara perlahan) www.researchgate.net.
Manfaat bisnis: kejernihan meningkat dan organik turun menghasilkan stok lebih sehat, survival/growth lebih tinggi, dan biaya downstream lebih rendah. Percobaan menunjukkan ozone‑skimming memperbaiki fisiologi ikan; nitrifikasi stabil (FCR dan growth tidak terganggu lonjakan nitrit) cordis.europa.eu. Sebagai contoh kuantitatif, pada budidaya nila 50 ton/tahun (harga farmgate ~$2/kg), penurunan mortalitas penyakit 10–20% dapat menambah ~$100k–$200k/tahun. Bahkan peningkatan moderat (mis. 5% FCR atau survival lebih baik) mampu menutup biaya sistem ozon (umumnya $5k–$20k CAPEX, ~$100–$500/bulan OPEX untuk skala menengah). Air yang lebih jernih juga memungkinkan kepadatan tebar lebih tinggi atau siklus lebih panjang.
Ringkasnya, ozon+karbon aktif menawarkan water polishing kelas atas: studi melaporkan penghilangan >80–90% warna dan Erisman COD, serta penghapusan praktis absorbansi UV‑254 pmc.ncbi.nlm.nih.gov www.researchgate.net. Trade‑off‑nya, UV sendiri “lebih murah dan lebih mudah perawatan” ketimbang ozon www.researchgate.net, sementara “Ozone application… lebih mahal dan sangat kompleks” www.researchgate.net. Namun di RAS berintensitas tinggi, biaya tambahan kerap terjustifikasi; berbagi infrastruktur supply O2 dan tangki kontak membantu memoderasi biaya bersih penambahan ozon www.researchgate.net.
Rangkaian intake dan pretreatment terkait
Di intake, skema praktis adalah pra‑saringan partikel diikuti ozonasi dan GAC untuk polishing organik/warna, lalu desinfeksi UV. Media sand/silica efektif untuk partikel 5–10 mikron; setelah ozon, beban fouling ikut turun. Polishing partikel halus dapat dibantu cartridge filter sebelum atau sesudah unit UV agar jalur optik tetap bersih, sementara GAC menggunakan karbon aktif untuk menyerap sisa organik, rasa/bau, dan residu oksidan.
Drum Filter vs Radial Settler vs Protein Skimmer di RAS Intensif
Sumber
pmc.ncbi.nlm.nih.gov | www.researchgate.net | pmc.ncbi.nlm.nih.gov | pmc.ncbi.nlm.nih.gov | www.researchgate.net | spartanwatertreatment.com | pubmed.ncbi.nlm.nih.gov | www.researchgate.net | www.chinaozonegenerator.com | cordis.europa.eu | www.researchgate.net | www.researchgate.net | www.researchgate.net | www.researchgate.net | pmc.ncbi.nlm.nih.gov
