KIMIA AIR DALAM SISTEM RESIRKULASI

T E R J E M A H A N

Disadur dari makalah :

WATER CHEMISTRY IN RECYCLE SYSTEMS

Oleh :John N. Hochheimer

Universitas Negeri Ohio

Diterjemahkan Oleh :

ROMI NOVRIADI, S.Pd,kim

KEMENTERIAN KELAUTAN DAN PERIKANANDIREKTORAT JENDERAL PERIKANAN BUDIDAYA

BALAI BUDIDAYA LAUT BATAM2010

KIMIA AIR DALAM SISTEM RESIRKULASI

John N. Hochheimer Universitas Negeri Ohio

Pusat Pengembangan dan Penelitian Piketon

Diterjemahkan oleh :Romi Novriadi

Pengendali Hama dan Penyakit Ikan Ahli PertamaBalai Budidaya Laut Batam

E-mail : Romi_bbl@yahoo.co.id

Pengantar

Pengelolaan kimia air adalah salah satu pertimbangan yang paling penting dalam sistem resirkulasi budidaya. Hasil sistem manajemen yang tepat dalam meminimalisasi stres, yang pada gilirannya menyebabkan ikan lebih sehat dan mudah-mudahan lebih banyak mendapatkan keuntungan. Perbedaan komponen dalam sebuah sistem resirkulasi dirancang untuk mengendalikan satu atau lebih parameter kualitas air, seperti ammonia, suhu, oksigen terlarut, atau padatan terlarut. Dengan beberapa pemahaman dasar tentang kimia air dan kemampuan untuk memanipulasi lingkungan tersebut, Anda harus dapat mengelola banyak masalah kualitas air yang berhubungan dengan sistem daur ulang pada budidaya. Tinjauan tentang kimia air akan memberikan garis besar persyaratan dasar untuk sistem daur ulang dan meninjau beberapa pemahaman tentang parameter kimia air yang lebih penting.

Suhu

Apa itu Suhu?Suhu air adalah ukuran relatif dari panas atau dingin.

Mengapa Suhu penting? Ikan yang bersifat ektotermik atau "berdarah dingin" dan harus bergantung pada suhu air budidaya untuk mempertahankan panas tubuh mereka dan untuk mengatur tingkat metabolisme. ikan yang berbeda membutuhkan suhu yang pula, misalnya untuk ikan trout lebih suka air dingin dan ikan lele lebih suka dan tumbuh lebih baik dalam air hangat. Mengubah suhu air tiba-tiba dalam sebuah sistem budidaya dapat mematikan; diusahakan untuk tetap merubah suhu secara perlahan menjadi kurang beberapa derajat jika memungkinkan. Suhu mempengaruhi banyak proses yang terkait dengan budidaya ikan, termasuk aktivitas ikan, perilaku, konsumsi pakan, pertumbuhan, dan reproduksi. Suhu juga mempengaruhi aktivitas filter biologi dimana bakteri yang ada dalam filter

memiliki perilaku yang sama dengan ikan sehubungan dengan suhu. Kebanyakan proses kimia umumnya dipengaruhi oleh suhu, seperti toksisitas ammonia atau kadar oksigen terlarut. Bagaimana kita mengukur Suhu? Suhu dapat diukur dengan menggunakan termometer biasa dan banyak variasi tersedia dengan berbagai jarak pengukuran dari kaca termometer sederhana ke sistem yang lebih rumit (dan mahal) yakni termometer elektronik.

Bagaimana Suhu yang Optimal? Suhu harus disesuaikan dengan spesies tertentu yang dibudidayakan. Jenis ikan air hangat seperti ikan patin/lel memerlukan suhu di kisaran 75-90° F, dengan suhu sekitar 85° F dianggap optimal. Jenis ikan air dingin seperti hybrid striped bass, ikan yellow perch atau ikan walleye menginginkan suhu di kisaran 60-80 ° F. Ikan Tuna adalah contoh dari spesies air dingin dan mereka lebih suka suhu di kisaran 48-65° C untuk pertumbuhan yang optimal. Rancangan resirkulasi yang tepat menawarkan keuntungan yang memungkinkan untuk mengendalikan suhu dan pemeliharaan.

Pemecahan masalah Ketika suhu berada di luar rentang yang diinginkan dalam sistem resirkulasi, periksa untuk memastikan bahwa pemanasan / pendinginan komponen berfungsi dengan baik. Solusinya mungkin sederhana sebagaimana pemutus sirkuit atau semahal kerusakan komponen. Ingat, jangan panaskan atau dinginkan air terlalu cepat, perubahan secara perlahan akan mengurangi stres dan kematian ikan. Selalu dibiasakan memperkenalkan ikan ke air baru di lokasi karantina secara perlahan.

Oksigen terlarut

Apa itu Oksigen terlarut? Ketika oksigen dari atmosfer (atau sumber lain) masuk dan berhubungan dengan air, sebuah kesetimbangan terjadi dan sebagian kecil larut dalam air. Bila tidak ada oksigen dikonsumsi di dalam air kesetimbangan yang dibentuk adalah tingkat kejenuhan oksigen. Tingkat kejenuhan merupakan fungsi dari suhu dan salinitas. Air dingin memiliki tingkat kejenuhan yang lebih tinggi dari air hangat dan air tawar memiliki tingkat saturasi lebih tinggi dari air garam.

Mengapa itu oksigen terlarut penting? Oksigen terlarut mungkin merupakan faktor yang paling penting untuk pengelolaan dalam sistem daur ulang. Konsentrasi oksigen terlarut yang rendah dapat bersifat mematikan bagi benih anda dalam hitungan menit. Dalam sistem resirkulasi, ada banyak pesaing yang membutuhkan oksigen yang tersedia di dalam sistem. Ini termasuk ikan, bakteri nitrifikasi (yang memecah ammonia dan nitrit), dan bakteri lainnya yang mengkonsumsi karbon organik dalam sistem (biasa disebut sebagai Kebutuhan Oksigen Biokimia atau BOD). kadar Oksigen dalam sistem sirkulasi akan bervariasi sesuai dengan kepadatan ikan di ikan di dalam sistem-lebih banyak ikan semakin besar oksigen yang dibutuhkan.

Perubahan tingkat metabolisme ikan juga dapat mempengaruhi kadar oksigen terlarut dalam sistem resirkulasi. Perubahan pada tingkat metabolisme adalah fungsi dari suhu air dan aktivitas pemberian pakan pada ikan adalah salah satu kegiatan pengelolaan yang mempengaruhi aktivitas metabolisme ikan dan secara dramatis mengubah kebutuhan oksigen dalam sistem daur ulang.

Bagaimana kita mengukur Oksigen Terlarut? Oksigen terlarut dapat diukur dengan alat tes kimia basah atau dengan peralatan elektronik. Untuk sistem skala kecil, alat tes kimia dapat digunakan, tetapi uji kimia membutuhkan sekitar 10-15 menit per sampel untuk menyelesaikannya. Untuk sebagian besar aplikasi, pengukuran elektronik direkomendasikan untuk memantau oksigen terlarut. Sebuah peralatan yang baik disertai dengan probe mungkin akan menelan biaya sekitar $500, tetapi biaya tersebut sangat layak bagi kenyamanan dan keawetan peralatan. Oksigen terlarut harus diukur secara rutin dalam sistem resirkulasi. Pengukuran oksigen terlarut setidaknya satu kali dalam sehari pada waktu yang sama setiap harinya dan pada saat yang sama dalam hubungannya dengan aktivitas pemberian pakan. Sebagai contoh, pengukuran oksigen terlarut setiap hari pukul 8 pagi, sesaat sebelum pemberian pakan. Hal ini akan memberikan dasar yang baik untuk perbandingan. Pengukuran yang lebih sering dilakukan bila terjadi perubahan kondisi pada sistem anda, ketika ikan tampak dalam kondisi stres, atau selama permulaan berjalannya sistem. Oksigen terlarut secara berkala diukur sekitar 10-15 menit setelah pemberian pakan untuk menentukan periode puncak kebutuhan oksigen.

Bagaimana Oksigen Terlarut yang Optimal? Konsentrasi oksigen terlarut harus dipertahankan sedekat mungkin dengan tingkat kejenuhan. Tabel yang telah tersedia menunjukkan tingkat kejenuhan oksigen sebagai fungsi suhu dan salinitas. Dalam kebanyakan kasus, oksigen terlarut harus dipertahankan sebesar 5 mg/L atau lebih untuk sebagian besar jenis ikan. Konsentrasi yang lebih rendah dari 5 mg/L dapat di toleransi oleh kebanyakan ikan, tetapi juga menyebabkan stres ke ikan. Pemecahan masalah Sebuah rancangan sistem oksigenasi yang tepat akan memiliki kapasitas yang cukup untuk memenuhi tuntutan ikan dan konsumen lain dalam sistem daur ulang. Pastikan bahwa tangki dicampur dengan baik sehingga konsentrasi oksigen seragam di seluruh sistem. Dalam hal kejadian oksigen rendah, pasokan oksigenasi cadangan diperlukan dan harus menjadi bagian dari setiap sistem daur ulang. Jangan beri ikan pakan selama krisis oksigen dan tetap jangan diberi pakan selama sekitar 12-24 jam setelah krisis berlalu. Berikan kembali pakan ikan ke tingkatan optimal setelah beberapa hari untuk membiarkan sistem memberikan respon. Perlakukan ikan untuk kondisi stres seperti yang dicantumkan dalam rencana operasional anda.

Ammonia.

Apa itu Ammonia? Amoniak adalah produk dari hasil metabolisme ikan didalam sistem anda. Ikan mengkonsumsi pakan dan mengekskresikan ammonia secara langsung dari insang dan dalam kotoran mereka. Semakin banyak kotoran terdestruksi di dalam sistem, semakin banyak amonia dilepaskan. Amoniak ada di dalam air dalam dua bentuk. Amonia Terionisasi (NH4) adalah salah satu bentuk dari ammonia dan relatif tidak beracun bagi ikan. Ammonia tidak terionisasi (NH3) adalah bentuk lain dari ammonia dan itu sangat beracun atau setidaknya menyebabkan stres bagi ikan walaupun dalam tingkatan konsentrasi yang relatif rendah. Jumlah relatif dari NH4 untuk NH3 diatur oleh faktor-faktor kimia lainnya di dalam air. Suhu, pH, dan salinitas semua mempengaruhi jumlah relatif dari NH4 hingga NH3. Jumlah NH4 bergeser ke arah NH3 dengan konsentrasi salinitas, pH dan suhu yang lebih tinggi.

Mengapa Ammonia penting? Amonia sangat beracun bagi ikan. Sebuah sistem yang dirancang dengan baik akan memiliki kapasitas penyaringan secara biologis yang cukup untuk mempertahankan konsentrasi ammonia berada pada tingkatan kecil untuk menyebabkan stress pada ikan. Peningkatan konsentrasi ammonia biasanya akan ada dalam sebuah sistem selama aklimasi dan permulaan penyaringan biologi dan ketika tingkat pemberian pakan secara tiba-tiba meningkat. Ingat, penyaringan secara biologi merupakan sistem hidup dan membutuhkan waktu untuk beradaptasi terhadap perubahan.

Bagaimana kita mengukur Ammonia?

Ammonia dapat dengan mudah diukur dengan alat/kit uji air. Kit ini tersedia dari beberapa produsen dan menyediakan akurasi pengukuran yang cukup untuk pengelolaan sistem resirkulasi. Ada probe yang tersedia untuk mengukur amonia, tetapi alat tersebut mahal dan memerlukan kalibrasi secara konstan.

Bagaimana Ammonia yang optimal?Idealnya, amoniak dalam bentuk NH3 harus dipertahankan berada di bawah 0,02 mg/L, tetapi konsentrasi dibawah 0,1 mg/L harus memadai untuk paparan jangka pendek. Ingatlah bahwa ammonia berada dalam dua bentuk. Konversi hasil pengukuran ammonia anda (biasanya baik amonia total atau NH4) ke NH3

dengan mengacu pada prosedur operasional dengan test kit. Tabel tersedia untuk mengkonversi pembacaan amoniak total ke NH3 berdasarkan suhu dan pH.

Pemecahan masalah

Peningkatan konsentrasi amonia dapat menjadi masalah untuk dikelola, tetapi harus dapat diturunkan secepat mungkin. Hentikan pemberian pakan. Periksa aliran air yang tepat menuju dan melalui biofilter. Cuci sistem dengan mengalirkan air baru jika memungkinkan., tapi ingat, bahwa air yang baru harus berada pada suhu yang tepat atau ikan akan bertambah stres. Secara umum, filter biologi harus cukup kuat dan mudah beradaptasi untuk memperlambat perubahan dalam pemberian pakan. peningkatan tingkat pemberian pakan dilakukan secara perlahan dari waktu ke waktu, terutama bila ikan ikan makin besar dan penyesuaian akan menghasilkan jumlah pakan yang relative lebih besar. Periksa pH sistem dan pastikan bahwa pH di atas 6,5. Jika tidak, tambahkan alkalinitas kedalam sistem (lihat bagian alkalinitas di bawah ini). Akhirnya, pastikan bahwa ada cukup oksigen dalam filter dengan memeriksa limbah dari saringan untuk oksigen. Air buangan seharusnya memiliki konsentrasi oksigen terlarut sedikitnya 2 mg / L.

Nitrit

Apa itu? Nitrit (NO2) adalah bentuk teroksidasi dari nitrogen yang merupakan produk sampingan dari proses nitrifikasi dalam filter biologis. Nitrit lebih lanjut teroksidasi dalam filter biologi untuk membentuk nitrat (NO3), yang relatif tidak beracun bagi ikan.

Mengapa itu penting? Nitrit sangat beracun bagi ikan. Peningkatan kadar nitrit akan mengganggu kemampuan darah ikan untuk mengangkut oksigen. Selama permulaan filter biologi, konsentrasi nitrit akan cukup tinggi untuk menjadi racun bagi ikan dalam sistem. konsentrasi nitrit juga dapat meningkat saat filter biologi filter tidak beroperasi dengan benar atau ketika tingkat pemberian pakan meningkat secara tiba-tiba.

Bagaimana kita mengukurnya? Nitrit dapat dengan mudah diukur dengan kit pengujian air. Kit ini tersedia dari berbagai produsen dan memberikan pengukuran yang handal untuk mengelola sebuah sistem resirkulasi.

Bagaimana Nitrit yang optimal? Cobalah untuk mempertahankan konsentrasi nitrit di bawah 0,1 mg/L.

Pemecahan masalah Pastikan bahwa filter biologis bekerja dengan benar. Periksa kadar oksigen dalam limbah filter biologis dan pastikan bahwa terdapat minimal 2 mg/L oksigen terlarut. penambahan garam tidak disarankan untuk sistem resirkulasi air tawar sebagai tekhnik pengendalian konsentrasi Nitrit yang tinggi karena garam akan berdampak negatif pada filter biologis. Hentikan pemberian pakan kepada ikan dan temukan alasan untuk masalah tersebut. Encerkan sistem air dengan penambahan air baru jika volume air tersedia dalam suhu yang tepat.

pH

Apa itu pH? Menurut definisi, pH adalah ukuran relatif dari konsentrasi ion hidrogen dalam larutan- pH adalah logaritma negatif dari konsentrasi ion hidrogen. Dari pertimbangan secara praktis, pH memberi kita perbandingan relatif terhadap tingkat keasaman bahwa sebuah larutan merupakan A. larutan netral memiliki pH 7,0, larutan asam memiliki pH kurang dari 7,0, dan dasar larutan basa memiliki pH lebih besar dari 7,0.

Mengapa itu penting? pH air secara langsung dapat mempengaruhi ikan dan organisme lain yang hidup di air tersebut dan juga memiliki banyak efek tidak langsung. Kebanyakan spesies air menyukai pH netral sampai sedikit basa. pH juga mempengaruhi toksisitas banyak bahan kimia lainnya, termasuk amonia dan nitrit. Amonia akan bersifat lebih toksik (misalnya, dalam bentuk NH3) pada tingkatan pH yang lebih tinggi dan kurang beracun di tingkatan pH rendah. Toksisitas amoniak meningkat sepuluh kali lipat untuk setiap kenaikan nilai pH 1,0 pada pH di atas 7.0. Filter biologis dalam sistem sirkulasi menghasilkan asam saat sistem bekerja dengan benar, maka pH perlu terus dinilai dan disesuaikan untuk menjamin kualitas air yang baik.

Bagaimana kita mengukurnya? Ada berbagai metode yang dapat digunakan untuk mengukur pH, termasuk tes sederhana menggunakan kertas lakmus, kit uji kimia air, dan probe elektronik. Untuk sebagian besar aplikasi kit uji dengan kisaran konsentrasi yang luas harus memberikan kemampuan pengukuran pH yang memadai.

Bagaimana pH yang optimal? Konsentrasi pH optimal untuk sebagian besar ikan dan bakteri nitrifikasi berada pada kisaran pH sekitar 7,0 hingga 9.0. pH dalam sistem resirkulasi harus, bagaimanapun, dijaga pada kisaran sekitar 6,8 hingga 7.2. Karena amonia jauh lebih beracun pada tingkat pH yang lebih tinggi dan filter biologi akan beroperasi lebih baik di dalam kisaran ini, selisih nilai aman menghasilkan konsentrasi pH yang lebih rendah adalah strategi pengelolaan yang lebih baik untuk mempertahankan nilai pH. Perawatan harus dilakukan untuk menjaga nilai pH

dari penurunan konsentrasi di bawah 6,5, yang berarti filter biologis tidak bekerja dengan benar.

Pemecahan masalah Cara yang paling efektif dan paling aman untuk menjaga pH dalam sistem resirkulasi adalah dengan menggunakan natrium bikarbonat (tepung kue). Ada banyak senyawa lain yang dapat digunakan, namun sebagian besar mengandung bahan kimia yang tidak diinginkan yang akan menyebabkan masalah dalam sistem resirkulasi. Sebagai contoh, batu kapur (kalsium karbonat) sangat mirip dengan natrium bikarbonat, tapi penambahan kalsium dalam sistem dapat menyebabkan pengendapan kalsium di seluruh sistem. Natrium bikarbonat juga tidak menyebabkan nilai pH terlalu tinggi, sebagaimana nilai pH maksimum yang dapat dicapai dengan natrium bikarbonat adalah sekitar 8,2. Tidak dianjurkan penambahan asam ke dalam sistem dalam upaya untuk membuat nilai pH rendah, biarkan produksi asam dari biofilter berkurang secara bertahap dan kemudian gunakan natrium bikarbonat untuk mempertahankan konsentrasi pH yang diinginkan.

Alkalinitas

Apa itu Alkalinitas?Alkalinitas didefinisikan sebagai jumlah seluruh senyawa basa (bikarbonat dan karbonat adalah senyawa yang mendominasi) di dalam air. Adalah penting untuk membedakan alkalinitas dari kesadahan, kedua parameter yang biasanya dinyatakan sebagai mg/L CaCO3. Kesadahan adalah konsentrasi kalsium dan magnesium didalam air. Di banyak perairan, Kesadahan dan alkalinitas kira-kira sama. Keduanya penting dalam budidaya ikan, tetapi dalam sistem resirkulasi, Konsentrasi Kesadahan bisa lebih lebih tinggi daripada alkalinitas sebagaimana alkalinitas digunakan oleh biofilter.

Mengapa Alkalinitas penting? Alkalinitas melayani dua fungsi yang sangat penting dalam sistem resirkulasi. kesetimbangan karbon dioksida, bikarbonat, dan karbonat dalam air yang berfungsi sebagai sarana yang efektif untuk menjaga nilai pH mendekati netral. Seperti asam yang ditambahkan ke sistem dari filter biologis, asam dinetralisir oleh bikarbonat dalam air. Bentuk netralisasi ini disebut buffering/penyanggahan dan mencegah pergeseran nilai pH yang besar pada sistem. Bakteri dalam filter biologis juga memerlukan bikarbonat untuk membangun sel-sel ketika mereka mengkonsumsi ammonia.

Bagaimana kita mengukurnya? Alkalinitas dapat dengan mudah diukur dengan Uji kimia basah.

Bagaimana nilai Alkalinitas yang optimal? Alkalinitas dalam sistem resirkulasi sebaiknya dijaga antara 150 sampai 200 mg/L sebagai CaCO3.

Pemecahan masalah Cara yang paling efektif dan aman untuk mempertahankan konsentrasi alkalinitas yang cukup dalam sistem resirkulasi adalah dengan konstan menambahkan natrium bikarbonat. Satu kali penambahan per hari atau penambahan disesuaikan dengan jumlah yang dibutuhkan, tetapi akan menghasilkan fluktuasi kecil pada konsentrasi pH. Sebuah larutan pekat dapat dicampur dalam air dan secara terus-menerus diukur masuk ke dalam sistem resirkulasi dengan menggunakan pompa peristaltik. Dosis akan tergantung pada tingkat pemberian pakan dan dapat dengan mudah dihitung. Ingat, konsentrasi pH di bawah 6,5 alan berdampak buruk terhadap kinerja filter biologis, namun kinerja dapat dengan cepat ditingkatkan dengan penambahan alkalinitas dan peningkatan pH.

Padatan Tersuspensi

Apa itu Padatan Tersuspensi? Padatan Tersuspensi adalah partikel padat ukuran kecil yang tetap ada dalam kolom air, bahkan dalam kondisi diam. Air dengan padatan tersuspensi yang berlebihan disebut keruh dan harus dibedakan dari air yang transparan, tetapi warnanya gelap.

Mengapa Padatan Tersuspensi itu penting? Padatan tersuspensi yang berlebih akan menyumbat insang ikan dan membuat sulit bagi mereka untuk bernapas. Selain itu, padatan yang berlebihan dalam air menambah kebutuhan oksigen dalam sistem dan menyediakan permukaan untuk pertumbuhan banyak bakteri.. partikel yang lebih besar akan menetap relatif cepat dan mudah dihilangkan dengan komponen penghilang padatan yang dirancang dengan baik. partikel yang lebih kecil cenderung tinggal di dalam kolom air dan jauh lebih sulit untuk dihilangkan dibandingkan dengan partikel yang lebih besar. Bagaimana kita mengukur Padatan tersuspensi? Padatan tersuspensi sangat mudah diukur dengan menggunakan tabung kaca. Ambil sampel air dari bak pemeliharaan, tempatkan dalam tabung dan biarkan tabung duduk diam selama sekitar 3-5 menit. Jika mayoritas padatan dalam sampel tetap berada dalam kolom air dan tidak mengendap ke bawah, kemudian mungkin ada tingkatan padatan tersuspensi dalam sistem. Ada berbagai tes untuk mengukur padatan tersuspensi dan kekeruhan, mulai dari alat tes sederhana hingga ke alat ukur elektronik

Bagaimana Padatan tersuspensi yang optimal?Bila menggunakan botol untuk menentukan padatan tersuspensi dalam air, air harus relative bening setelah 3 menit, dengan mayoritas padatan mengendap di dasar tabung.

Pemecahan masalahPeriksa operasional dan pemeliharaan penyaring padatan jika padatan tersuspensi yang berlebihan terdapat dalam sistem resirkulasi. Tambahkan kapasitas penyaringan lebih banyak jika memungkinkan.