Produksi akuakultur tembus 90 juta ton per tahun dan menekan sistem asupan air. Panduan teknis ini merangkum rancangan multi-tahap—pengendapan, koagulasi–flokulasi, dan filtrasi akhir—plus perbandingan kinerja media vs screen dan apa artinya untuk CAPEX/OPEX.
Intensifikasi budidaya kini menghasilkan lebih dari 90 juta ton hewan akuatik per tahun, angka yang dikonfirmasi oleh FAO. Dampaknya nyata: tingkat tukar air tinggi dan reuse menuntut asupan air baku yang jauh lebih bersih dari lumpur, lempung, alga, dan bahan organik.
Best practice di intake memakai tiga tahap: (1) pengendapan di kolam atau clarifier, (2) koagulasi–flokulasi kimia dengan polimer khusus untuk menangkap koloid halus, dan (3) filtrasi polishing akhir—memilih antara media (sand/multimedia) dan screen (drum/disc) tergantung target kualitas dan biaya. Setiap tahap punya trade-off performa dan biaya yang perlu dihitung sejak awal.
Lahan vs Listrik: Pilihan Nyata Mengolah Limbah Akuakultur Berdebit Besar
Pengendapan gravitasi dan target ukuran partikel
Kolam pengendap (settling basin) atau clarifier mekanis menyingkirkan padatan mineral kasar secara gravitasi. Tetapi efisiensinya turun drastis untuk partikel halus: partikel mineral berukuran <0,01–0,02 mm butuh berjam-jam untuk turun 1 meter pada kondisi tenang, menurut Boyd di Global Aquaculture Advocate. Contohnya, partikel 0,008 mm (8 µm) memiliki kecepatan pengendapan (Vs) sekitar 5,9×10⁻⁵ m/s—butuh ±4,7 jam untuk turun 1 m (sumber), sementara pasir kasar 0,06 mm turun jauh lebih cepat.
Karena Vs berbanding kuadrat diameter (Hukum Stokes), desain realistis menargetkan pengendapan partikel ≥6–20 µm (sumber), meninggalkan koloid lebih halus ke tahap kimia. Tanpa bantuan kimia, satu kali pengendapan tipikal menghilangkan ~76–82% TSS (padatan tersuspensi total), dengan plankton <10 µm cenderung lolos (sumber).
HRT, luas kolam, dan fraksi yang tertahan
HRT (Hydraulic Retention Time/waktu tinggal hidraulik) ditentukan dari volume/arus. HRT pendek (<1 jam) hanya menangkap aglomerat terbesar; HRT multi-jam atau area besar dibutuhkan untuk fines. Boyd menghitung, untuk menahan ≥0,008 mm pada debit puncak 0,25 m³/s (15 m³/menit), perlu kolam sedalam 1 m seluas ±4.237 m² (~0,42 ha) atau ±2.491 m² pada kedalaman 1,7 m (sumber).
Pada kondisi ideal tanpa aliran (zero-flow), fraksi partikel yang tertahan adalah yang waktu jatuhnya ≤ HRT (sumber). Data Boyd menunjukkan partikel 0,006 mm memiliki Vs ≈3,3×10⁻⁵ m/s (±8,4 jam per meter) sedangkan 0,010 mm jatuh dalam ~3,0 jam (sumber). Praktiknya, banyak fasilitas menerima >75–80% removal oleh gravitasi dan mengandalkan flokulasi untuk sisanya (sumber).
Manfaat detensi panjang dan opsi clarifier kompak
Dengan HRT ~24 jam, “fines” sangat halus dan nutrien ikut tertangkap: fosfat teradsorpsi, sebagian amonia ter-nitrifikasi, dan padatan tambahan mengendap pada zona anaerob (sumber). Efeknya, partikel <6 µm serta N/P terlarut berkurang—dengan konsekuensi kebutuhan lahan membengkak.
Saat lahan terbatas, clarifier rekayasa (aliran vertikal/stacked) umum dipakai, kerap dengan zona flokulasi dan pengeluaran lumpur. Unit kompak seperti lamella settler atau tube settler “mensimulasikan” area besar dalam tapak kecil. Parameter desainnya mengikuti prinsip serupa, termasuk surface overflow rate sekitar 8–20 m³/m²·jam untuk kolam pengendap. Data spesifik industri terbatas, namun target retensi lazimnya hingga ~15–20 µm.
Panduan ringkas: gunakan pengendapan untuk ≥10 µm; dimensi kolam sesuai target—misal mengeluarkan 0,01 mm pada kedalaman 1 m dan Q=0,25 m³/s butuh ±3.000–4.000 m²; tambah kedalaman (>1 m) atau pasang baffle agar tidak terjadi short‑circuiting (sumber, sumber). Harapkan maksimal ~80% oleh gravitasi; sisanya ditangani kimia (sumber).
Koagulasi–flokulasi untuk koloid halus
Banyak padatan akuakultur (clay, koloid organik) tetap melayang, sehingga koagulasi–flokulasi kimia diperlukan pascapengendapan. Polimer bermuatan tinggi dan berat molekul besar—umumnya kationik polyacrylamide—digunakan untuk mengagregasi koloid menjadi flok besar yang mudah mengendap; praktik ini diakui sebagai “best practice” pada efluen akuakultur dan efektif pula untuk air baku masuk (sumber).
Studi Ebeling dkk. pada efluen mikroskrin menunjukkan dosis polimer 15–20 mg/L memberikan flokulasi mendekati maksimal; TSS turun ~99% dengan TSS akhir hanya 10–17 mg/L (sumber). Sebagai pembanding, pengendapan saja menghilangkan ~76–82% TSS (sumber). Temuan ini relevan untuk intake: lempung dan alga halus dapat diflokkan hingga bening ~10 mg/L TSS (sumber).
Dosis, biaya kimia, dan penurunan nutrien
Dosis polimer lazim 10–30 mg/L; Ebeling merekomendasikan 15–20 mg/L (0,015–0,020 g/L) untuk padatan akuakultur (sumber). Secara ekonomi, biaya flocculant berada pada kisaran $4,38–13,08 per ton pakan ikan sebagai tolok ukur; ekuivalennya kira-kira $0,005–0,015 per m³ produksi (tergantung konversi pakan) (sumber).
Contoh perhitungan: pada 100 m³/jam dengan dosis 20 mg/L, kebutuhan polimer ~2 kg/jam. Dengan harga polimer berkualitas $2–5/kg, biaya pengolahan ≈$4–10 per 1.000 m³. Selain TSS, fosfor reaktif (RP) turun ~92–95% karena P banyak terikat pada padatan (sumber).
Implementasi proses dan peralatan dosing
Skemanya: tangki rapid‑mix untuk mendispersi koagulan (mis. alum/feri klorida) diikuti polimer, lalu pengadukan flok (stirring) lembut sebelum masuk ke zona pengendapan sekunder/clarifier. Kecepatan aduk cepat 50–150 rpm selama ~1–5 menit, kemudian flocculation 30–50 rpm selama beberapa menit umum diterapkan; jar test mencatat aduk cepat ~125 rpm lalu waktu pengendapan ~39–60 menit pada kondisi lab (sumber). Penangkapan flok dapat melampaui 90% sehingga supernatan siap dipolish.
Untuk dosing kimia yang presisi, paket sistem dengan dosing pump dan rantai pasok coagulants serta flocculants memudahkan kontrol dosis. Unit pemisahan setelah flokulasi dapat memakai clarifier konvensional atau opsi kompak seperti lamella, tergantung ruang dan debit.
Filtrasi akhir: media granular vs screen mekanis
Sesudah pengendapan dan flokulasi, filtrasi polishing menargetkan sisa partikulat (<10–20 µm). Filter media granular (sand/multimedia) memaksa aliran melalui bed pasir/anthracite dan unggul menangkap partikel halus serta organik; kecepatan desain 5–15 m/jam (≈0,002–0,004 m/s). Kinerja tipikal: kekeruhan <1 NTU dan TSS satuan mg/L, dengan backwash berkala 5–10% volume air (sumber).
Screen filter (drum/disc) memakai mesh 50–500 µm untuk menyaring partikel lebih besar dari bukaan screen. Nilai jualnya adalah kesederhanaan, kompak, dan biaya modal rendah: studi greenhouse mencatat CAPEX screen hanya $0,02–0,12 per 1.000 galon (≈$0,005–0,03 per m³) air yang diolah (sumber). Keterbatasan utama: flok lunak/berlendir dapat berubah bentuk dan lolos (sumber), serta screen cepat tersumbat pada beban lumpur tinggi.
Hitung-Hitungan Disinfeksi Efluen Akuakultur: Chlorination vs UV vs Ozonasi
Konfigurasi, housing, dan media yang relevan
Pada aplikasi debit besar, filter media berlapis lazim mengombinasikan pasir–silika dan anthracite. Media semacam ini tersedia sebagai sand/multimedia dengan cut‑off 5–10 mikron dan lapisan anthracite berumur panjang yang dapat dipilih melalui anthracite. Untuk aplikasi bertekanan, vessel housing industri seperti steel filter atau alternatif FRP dapat dipertimbangkan sesuai kebutuhan tekanan dan kimia.
Di sisi screen, intake kasar dapat ditangani oleh unit otomatis berkesinambungan seperti automatic screen, sementara aplikasi sederhana berdebit lebih kecil bisa memakai manual screen. Dalam konteks akuakultur, drum screen ~50–100 µm dan disc filter lazim sebagai tahap polishing kasar sebelum media filter.
Performa, kapasitas, dan backwash
Dari sisi partikel, screen hanya menangkap yang lebih besar dari mesh (umumnya >50–200 µm), sehingga kekeruhan residual kerap tetap tinggi. Media filter menangkap partikulat jauh lebih kecil (flok alga dan fines), menghasilkan TSS akhir tipikal <5 mg/L. Kapasitas per tapak, screen unggul dalam throughput instan dan head loss rendah; media filter memerlukan vessel lebih besar dan head pompa, tetapi atensi operator lebih jarang.
Perawatan berbeda: screen butuh pembersihan sering saat beban padatan tinggi; data pabrikan menunjukkan backwash 0,2–1,5% dari throughput, dengan air backwash mengandung ~1.000 mg/L TSS (sumber). Media filter mengonsumsi 5–10% air untuk backwash, dan kegagalan backwash dapat menyebabkan choking.
Biaya modal, operasional, dan ekonomi multi‑tahap
Head-to-head, screen punya keunggulan CAPEX: studi menunjukkan biaya modal terdepresiasi hanya senilai sen per 1.000 galon untuk screen, dan media berbasis sand‑glass tetap berbiaya operasi total rendah pada volume besar (sumber, sumber). OPEX screen minim energi; media filter menanggung energi backwash dan konsumsi air 5–15% (bergantung desain), dengan penggantian media jarang.
Strategi biaya terendah per m³ kerap memadukan screen murah di hulu lalu media filter sebagai polishing, sebagaimana direkomendasikan analisis greenhouse agar filter halus bisa lebih kecil dan ekonomis (sumber). Prinsip yang sama berlaku untuk intake akuakultur: drum atau static screen 100–200 µm melindungi media filter ber‑efisiensi tinggi dari fouling cepat.
Anggaran orde-besaran dan parameter spesifikasi
Untuk konteks, sistem kecil–menengah (100–500 m³/jam) berkisar ±$20.000–$100.000 untuk paket screen dan ±$50.000–$200.000 untuk media filter, tergantung ukuran dan redundansi. Benchmark greenhouse menyebut CAPEX screen $0,02–$0,12 per 1.000 galon (≈$0,005–$0,03 per m³) (sumber), sementara sand‑glass filter dicatat berbiaya total sangat rendah pada aliran besar (sumber).
Infrastruktur yang perlu dihitung mencakup tapak kolam pengendap, civil untuk clarifier, vessel filter, pipa–valve–kontrol, serta mixer dan sistem umpan polimer yang biasanya modest (<$10.000). Sebagai patokan tambahan, untuk 1.000 m³/jam, sand filter di kisaran ~$60–80k dan drum filter ~$30–40k, ditambah ~10% untuk clarifier dan sistem polimer. Spesifikasi yang baik mencakup verifikasi kapasitas pabrikan (m³/jam) terhadap debit target dan penentuan mesh (screen) vs gradasi media (media filter) sesuai profil padatan. Tolok ukur biaya yang dikutip membantu menilai kewajaran penawaran vendor menjadi beberapa sen per m³ untuk screen dan di bawah $0,10/m³ untuk sand filter (sumber, sumber).
Panduan Mengelola Lumpur Akuakultur: Tebal 10%, Peras 20%, Hemat Biaya
Ringkasan desain tahap demi tahap
Urutannya jelas: pakai pengendapan untuk ≥10 µm dengan HRT memadai; padukan clarifier kompak seperti lamella/tube settler saat lahan terbatas; tambahkan koagulasi–flokulasi dengan polimer (target 15–20 mg/L) menggunakan dosing pump dan flocculants yang tepat; pisahkan flok pada clarifier; lalu lakukan polishing dengan media filter berbasis sand/multimedia atau screen otomatis drum/disc sesuai target TSS dan anggaran. Data kinerja dan biaya dari Global Aquaculture Advocate, Ebeling dkk., Kurniawan dkk., dan GPN memberi kerangka kuantitatif untuk pengambilan keputusan.
