Biofilter

Apa itu biofilter:
Biofilter itu bagian dari sistem perlakuan (treatment) terhadap air secara biologis (makanya pake kata bio), dimana sistem yg lain menggunakan cara fisika dan kimiawi. Nah pada thread ini kita akan fokus ke sistem biofilter, meski sambil jalan ada peluang membahas sistem filtrasi lainnya.

Mengapa butuh biofilter:
Kita butuh biofilter karena secara sarkastik (kasar) saya bisa bilang kita gak pengen ikan kita mati karena kualitas air yang jelek di sistem resirkulasi. TITIK. GARIS BAWAH. Gak ada alesan lainnya...hehehe...Hayo pada ngaku, ujung2nya pasti kesana kan? hihi..Intinya sih kita ingin nurunin konsentrasi amoniak di air outlet sebelum masuk lagi sebagai inlet. Mengapa? Karena amoniak bersifat racun bagi ikan, secara umum diatas 1 ppm (mg/L) sudah membahayakan ikan.
Apalagi mengingat tingginya harga ikan sidat baik masih berupa benih maupun ukuran konsumsi, sayang dong kalo sampe pada mati gara2 racun yng sebetulnya bisa kita cegah.

Kapan butuh biofilter:
Kita butuh saat kita ingin memberikan perlakuan ke air outlet (bisa lalu jadi inlet lagi) supaya kualitas airnya layak untuk pemeliharaan ikan pada sistem resirkulasi. Jika saat kita pakai sistem air mengalir, maka kebutuhan biofilter ini menjadi tidak begitu penting. Kecuali kualitas air inletnya yang buruk, sehingga perlu dilakukan biofiltrasi atau bahkan juga sistem filtrasi lainnya sebelum lalu berperan sebagai air pemeliharaan.

Dimana biofilter:
Biofilter diletakkan untuk menerima air buangan pemeliharaan ikan dan setelah melalui proses di biofilter, air itu akan kembali masuk ke wadah pemeliharaan ikan (sistem resirkulasi)

Bagaimana biofilter itu:
Biofilter itu selalu memiliki BIOFILTER MEDIA, AIR MASUK, WADAH/TEMPAT (kadang disebut bioreactor) beserta INLET dan OUTLETNYA. Salah satu saja gak ada, maka tidak akan bisa berfungsi. Sudah satu paket sebagai sistem. Biofilter media memberikan area yang diperlukan bakteri nitrifikasi (pemakan amoniak) untuk menempel, maka makin banyak area yang bisa ditempeli bakteri, maka makin baik jenis biofilter medianya. Sampai saat ini, pasir adalah biofilter media yg memiliki Specific Surface Area yang paling besar.

      Prinsipnya :

• Sistem resirkulasi dipakai jika kita sulit sumber air. Kalo sumber air berkualitas baik melimpah...gak perlu pake sistem ini...
• Karena resirkulasi maka air outlet akan kembali jadi inlet. Padahal kita tahu air outlet itu byk mengandung amoniak yang beracun bagi ikan. Sehingga butuh biofilter.
• Biofilter jenisnya macam2...jadi kita kudu kreatif memilih yg mana sesuai kebutuhan dan budget duit pastinya...
• Setting dan ukuran biofilter tergantung: beban amoniak yg masuk dan debit air yang kita inginkan
• Makin besar nilai SSA biofilter media, maka makin baik tingkat efektifitasnya untuk tempat menempel bakteri2 pemakan amoniak.
• Proses di biofilter disebut Nitrifikasi, sebuah proses aerob (butuh oksigen).

Bisa dijelaskan lebih detil dimana perbedaan konsepnya? Kalopun ada beda, itu mah biasa saja kok. Iptek kan berkembang dengan segala cabang2nya...Kita sebagai user tinggal memilih mana yg sesuai dan cocok dengan pertimbangan masing2...
      

      Konsep biofilter yang baik dan benar secara ideal adalah begini:

• High Ammonia Removal Rate: kemampuan menyerap kandungan amoniak yg tinggi, makin tinggi maka makin oke performanya
• High SSA: berkaitan dengan penghematan tempat dan volume biofilter
• Low Energy and Low Cost: makin hemat energi dan makin tidak kuras kantong dan dompet maka makin baik
• High Durability: makin tahan lama maka makin baik
• Inert: bahan media biofilter tidak atau sangat sulit berubah bentuknya
• Non Toxic: bahan medianya tidak mengandung bahan beracun, khususnya bagi ikan
• Easy to be Applied: makin mudah diaplikasikan di lapangan oleh banyak orang, maka makin baik

Itulah sebabnya, sampe detik ini para peneliti masih mencari "bahan ideal" yang memenuhi parameter2 tersebut...Nah, sementara ini ane pribadi masih megang polystyrene microbeads sebagai juaranya


Tingkat Pengeluaran Amoniak

Sebetulnya tiap spesies ikan punya tingkat pengeluaran amoniak yang berbeda (biasa disebut ammonia excretion rate), hanya saja oleh Timmons sebagai salah satu begawan sistem resirkulasi, dia memberikan rumusan secara umum yang bisa kita pakai dlm sistem resirkulasi...:

P = jumlah pakan harian (kg/hari) x kandungan protein dalam pakan (kg/kg pakan) x 0,092

Nah, dari pertanyaan Bro Otten, kita bisa jawab begini:
Disini kita pakai asumsi kandungan protein dalam pakan adalah 35%, berhubung datanya gak dikasih Bro Otten (agan-agan jg bisa ngecek dari bungkus pakan masing-masing)

P = 0,5 x 0,35 x 0,092 = 0,0161 kg total ammonia nitrogen per hari
atau 16,1 gram per hari

Jadi biofilter yang kita buat, WAJIB bisa menyingkirkan/menyerap/mengubah sejumlah amoniak yang dihasilkan dalam jumlah tertentu didalam sistem. Makanya pencatatan jumlah dan frekuensi pemberian pakan SANGAT PENTING dalam sistem resirkulasi, karena disanalah awal mula penghitungan untuk desain-nya.


Asal muasal konstanta
Konstanta 0,092 itu berasal dari 0,16 x 0,80 x 0,80 x 0,90, dimana angka-angkanya berasal dari :
16% bagian dari protein adalah Nitrogen
80% Nitrogen terasimilasi
80% dari Nitrogen terasimilasi adalah dikeluarkan (excreted)
90% Nitrogen yang dikeluarkan adalah berupa TAN (Total Ammonia Nitrogen)

Bioflok

Sistem bioflok dikembangkan untuk meningkatkan kontrol lingkungan produksi .

Di tempat-tempat di mana air langka atau tanah mahal , yang lebih intensif harus dilaksanakan untuk menghemat biaya produksi . ada insentif ekonomi yang kuat untuk akuakultur agar menjadi lebih efisien dengan input produksi , khususnya yang paling mahal ( pakan ) dan paling terbatas ( air atau tanah ) . High-density pemeliharaan ikan biasanya memerlukan beberapa infrastruktur pengolahan limbah . Pada intinya , bioflok adalah sistem pengolahan limbah.

Sistem bioflok juga dikembangkan untuk mencegah masuknya penyakit ke sebuah tambak dari air yang masuk. Di daerah muara dengan banyaknya tambak udang, penyakit akan menyebar di antara tambak. mengurangi pertukaran air merupakan strategi yang jelas untuk meningkatkan pertanian biosecurity . Budidaya udang mulai bergerak ke arah yang lebih tertutup dan intensif dimana pengolahan limbahnya lebih terinternalisasi .

Sistem bioflok menggunakan pendekatan kontra-intuitif yang mengizinkan atau mendorong padatan dan mikroba untuk terakumulasi dalam air, Selama ada pencampuran yang cukup dan aerasi untuk mempertahankan flok aktif dalam suspensi , kualitas air dapat dikendalikan . pelaksanaan sistem bioflok tidak sesederhana itu, bagaimanapun diperlukan beberapa derajat kecanggihan teknis supaya sistem berfungsi sepenuhnya dan lebih produktif .

Bioflok menyediakan dua layanan penting - mengolah limbah dari pakan dan menyediakan nutrisi dari konsumsi flok.

Sistem bioflok dapat beroperasi dengan pertukaran air rendah (0,5 menjadi 1 persen per hari). Dalam sistem bioflok, menggunakan pertukaran air untuk mengelola kualitas air diminimalkan dan proses pengolahan limbah internal sangat ditekankan.

Komposisi dan nilai gizi bioflok

Bioflok adalah agregat (gumpalan) ganggang, bakteri, protozoa, dan jenis lain dari bahan organik partikulat seperti kotoran dan sisa pakan. Setiap flok terkumpul dalam lendir yang disekresikan oleh bakteri, terikat oleh mikroorganisme filamen, atau oleh tarikan elektrostatik. Komunitas bioflok juga mencakup hewan yang grazers dari flocs, seperti beberapa zooplankton dan nematoda. Bioflocs besar dapat dilihat dengan mata telanjang, tetapi sebagian besar adalah mikroskopis. Flocs dalam khas sistem bioflok Greenwater agak besar, sekitar 50 sampai 200 mikron, dan akan menetap dengan mudah di air yang tenang.

Kualitas gizi bioflok untuk hewan budidaya sangatlah baik tapi agak variabel . Kadar protein berat kering

bioflok berkisar dari 25 sampai 50 persen , dengan sebagian besar perkiraan antara 30 dan 45 persen . Rentang kadar lemak 0,5-15 persen , dengan perkiraan paling antara 1 dan 5 persen . Ada laporan yang bertentangan tentang kecukupan bioflocs untuk memberikan amino sering membatasi asam metionin dan lisin. Bioflocs merupakan sumber vitamin dan mineral yang baik, terutama fosfor . Bioflocs juga mungkin memiliki efek probiotik .

Bioflocs kering telah diusulkan sebagai bahan untuk menggantikan tepung ikan atau bungkil kedelai dalam aquafeeds . Kualitas gizi bioflocs kering yang baik dan diuji coba pada udang yang mengandung hingga 30 persen bioflocs kering menunjukkan positif . Meskipun demikian, tidak mungkin bioflocs kering bisa menggantikan hewan atau tumbuhan sumber protein yang digunakan dalam skala komersial manufaktur aquafeed karena hanya jumlah terbatas yang tersedia. Selanjutnya , cost-effectiveness produksi dan mengeringkan padatan bioflok pada skala komersial masih dipertanyakan .

Pengairan tertutup

Sprinkler, menggunakan pompa yang mengalirkan air bertekanan ke sprinkler yang terpasang di setiap bagian wilayah penanaman. Umum digunakan di lapangan golf dan wilayah yangmemiliki cadangan air sedikit namun angin tidak terlalu sering bertiup kencang, karena angin dapat menguapkan banyak air yang disemprotkan sprinkler. Efisiensinya dalam penggunaan air jauh lebih tinggi dibandingkan irigasi permukaan. Sprinkler bisa juga diaplikasikan secara dinamis, yaitu dengan menggunakan sistem roda yang bergerak sepanjang wilayah penanaman. Sistem roda yang sangat panjang terhubung dengan pipa yang elastis sehingga pergerakan roda dapat menjangkau seluruh bagian penanaman. Dengan sistem ini, sprinkler yang digunakan lebih sedikit dibandingkan sprinkler statis. Center pivot irrigation juga menggunakan sprinkler yang bergerak, namun pipanya rigid. Center pivot bergerak secara melingkar mengelilingi sumber air yang dipompakan, sehingga bentuk wilayah penanamannya juga harus melingkar mengelilingi sumber air yang dipompakan tersebut.

Irigasi bawah tanah, yaitu air dialirkan ke parit-parit yang berada di sekitar tanaman. Berbeda dengan irigasi beralur, air mengalir secara vertikal dari bawah ke atas memanfaatkan kapilaritas tanah. Parit yang dibuat cukup dalam, dan tanahnya harus bersifat liat untuk memudahkan penyerapan air ke tanah. Efisiensinya lebih tinggi dari irigasi permukaan. Selain dengan parit, irigasi bawah permukaan bisa juga menggunakan pipa-pipa yang tertanam di dalam tanah. Pipanya berpori, sehingga air yang mengalir bisa diserap oleh tanah.

Irigasi tetes, merupakan irigasi bertekanan yang cukup populer saat ini karena merupakan yang paling efisien dalam penggunaan air. Irigasi tetes hanya memberikan air di daerah perakaran saja, sehingga bagian daun dan batang tidak terkena air, dan wilayah di luar perakaran tidak menerima air. Jumlah air yang diberikan disesuaikan dengan evapotranspirasi harian tanaman, yang diukur dengan menggunakan berbagai alat klimatologi sederhana. Jumlah air bisa diatur pemberiannya, dan bisa diaplikasikan bersamaan dengn pupuk cair.

Pengairan terbuka

Sistem pengairan terbuka, terdiri dari dua:

Satu, sistem pengairan permukaan, yaitu tanaman ditanam di daerah beralur maupun tidak beralur, dan permukaan tanah di sekitar tanaman digenangi hingga setinggi beberapa cm saja. Hanya baik untuk beberapa jenis tanaman saja, dan sebaiknya dilakukan tidak secara terus menerus (kecuali padi), karena dapat menghalangi akar untuk bernafas dan bisa menyebabkan busuk akar. Beberapa komoditas pertanian seperti sawit dan kelapa, tidak boleh digenangi, karena akarnya akan cepat membusuk.

Dua, sistem pengairan beralur, yaitu air dipompakan ke alur-alur atau parit di sekitar daerah perakaran, sehingga tidak semua wilayah penanaman digenangi. Lebih efisien dibandingkan pengairan permukaan, namun tanaman yang digenangi juga tidak semua tanaman pertanian.