Sistem budidaya perikanan resirkulasi industri (RAS), sebagai teknologi akuakultur baru yang didorong oleh kebijakan fasilitas perikanan nasional, mencapai intensifikasi, efisiensi tinggi, dan kelestarian lingkungan dalam akuakultur melalui integrasi peralatan teknik industri dan teknologi pengendalian lingkungan. Diakeunggulan intitermasuk:daur ulang air menghemat lebih dari 90% air, tidak terpengaruh oleh kendala regional dan musiman, pengaturan faktor lingkungan utama yang tepat seperti suhu air dan oksigen terlarut, secara signifikan meningkatkan produktivitas lahan dan tingkat konversi pakan. Hal ini diakui sebagai arah penting bagi pengembangan budidaya perikanan yang berkelanjutan. Dicirikan oleh “investasi yang tinggi, kepadatan yang tinggi, dan output yang tinggi,” penerapannya secara luas dibatasi oleh beberapa faktor seperti investasi awal yang tinggi (biaya fasilitas dan peralatan) dan hambatan teknis yang tinggi (aklimatisasi benih dan pengelolaan kualitas air).
Ikan Mandarin (Siniperca chuatsi), sebagai spesies budidaya air tawar bernilai tinggi, menghadapi tantangan dalam budidaya tradisional seperti penyakit yang sering menyerang, kesulitan dalam pengendalian kualitas air, dan hasil panen yang tidak stabil. Saat ini, cadangan teknis untuk RAS industri Ikan Mandarin masih belum mencukupi, terutama kurangnya praktik sistematis di berbagai bidang seperti optimalisasi proses budidaya, desain peralatan khusus, dan proses pemurnian air. Penelitian ini berfokus pada daur ulang dan pemanfaatan sumber daya air secara efisien, yang bertujuan untuk membangun sistem peralatan proses untuk industri budidaya Ikan Mandarin berbasis lahan-. Melalui optimalisasi perangkat pembuangan limbah dengan gangguan rendah dan integrasi teknologi hubungan peralatan, penelitian eksperimental pada indikator utama seperti efisiensi pemurnian air dan kapasitas bioload dilakukan. Tujuannya adalah mengembangkan solusi teknis yang dapat direplikasi untuk mendukung-pengembangan industri budidaya Ikan Mandarin yang berkualitas tinggi.
1. Alur Proses Akuakultur Resirkulasi Industri
Inti dari RAS industri adalah mencapai keseimbangan air yang dinamis dan daur ulang melalui proses-loop tertutup "filtrasi fisik - pemurnian biologis - desinfeksi dan oksigenasi". "Memelihara ikan dimulai dengan meninggikan air"; parameter seperti kecepatan aliran air, suhu, pH, konsentrasi nitrogen amonia, dan tingkat oksigen terlarut secara langsung mempengaruhi lingkungan pertumbuhan Ikan Mandarin. Desain sistem ini mengikuti prinsip "sistem kecil, banyak unit". Logika intinya adalah: laju aliran yang lebih cepat dapat meningkatkan efisiensi pemrosesan sistem, mengurangi kerusakan limbah partikulat besar, dan menurunkan konsumsi energi pemrosesan selanjutnya; penghilangan polutan mengikuti urutan "padat → cair → gas", pengolahan limbah padat dinilai berdasarkan "ukuran partikel besar → ukuran partikel kecil", dan proses filtrasi dan desinfeksi dilakukan secara berurutan terhubung.
Seperti yang ditunjukkan diGambar 1, aliran sistemnya adalah: drainase dari tangki budidaya menjalani perlakuan awal untuk menghilangkan limbah partikulat besar, memasuki tahap filtrasi kasar dan halus untuk menghilangkan padatan tersuspensi halus, kemudian melewati biofilter untuk mendegradasi zat berbahaya seperti nitrogen amonia, dan terakhir, setelah desinfeksi dan oksigenasi, kembali ke tangki budidaya, mencapai kualitas air yang terkendali dan daur ulang air selama proses berlangsung.
2. Perancangan dan Penelitian Sarana dan Peralatan Budidaya Ikan Mandarin
Rancangan fasilitas budidaya perikanan tradisional sering kali bergantung pada pengalaman, sehingga menyebabkan peralatan tidak efisien dan pemborosan biaya. Seperti yang ditunjukkan diGambar 2, penelitian ini berdasarkan prinsip keseimbangan massa, membangun model daya dukung biomassa maksimum Ikan Mandarin. Dengan menghitung laju pemberian pakan maksimum, total limbah, dan produksi nitrogen amonia, pemilihan peralatan ilmiah dapat dicapai. Dengan menggunakan perusahaan budidaya Ikan Mandarin di Jiangxi sebagai studi kasus, fokusnya adalah mengoptimalkan-perangkat pembuangan limbah dengan gangguan rendah dan sistem hubungan peralatan. Tata letak bengkel ditunjukkan padaGambar 3. Tata letak RAS industri berbasis lahan-untuk Ikan Mandarin ditunjukkan padaGambar 4.
2.1 Desain Parameter Resirkulasi Air Budidaya
Tingkat resirkulasi adalah kunci untuk pengoperasian sistem yang efisien dan perlu ditentukan secara komprehensif berdasarkan kepadatan penebaran Ikan Mandarin, volume air, dan kapasitas pengolahan air.
Rumus perhitungan volume resirkulasi air:Q = V × N
Dimana: Q adalah volume resirkulasi air (m³/h);
V adalah volume air budidaya (m³);
N adalah jumlah resirkulasi per hari (kali/hari).
Desain Tangki Kultur: Tangki tunggal diameter 6m, tinggi 1,2m, tinggi dasar kerucut 0,3m.
Volume yang dihitung adalah π×3²×1.2 + 1/3×π×3²×0,3 ≈ 33,91 m³, volume air budidaya sebenarnya sekitar 30 m³. Satu bengkel berisi 10 tangki budidaya, total volume air 300 m³.
Parameter Pengoperasian: Laju resirkulasi N diatur pada 3-5 kali/hari; sirkulasi air rias adalah 10% dari total volume air (untuk mengkompensasi kehilangan penguapan dan pembuangan), disesuaikan secara real-time melalui pemantauan online.
2.2 Desain Tangki Budidaya dan Perangkat Pembuangan Limbah
Seperti yang ditunjukkan diGambar 5, tangki budidaya dirancang dengan tujuan "pembuangan limbah secara cepat dan distribusi air yang merata", menggunakan badan tangki melingkar yang dipadukan dengan struktur dasar kerucut. Perangkat "Fish Toilet" dipasang di bagian bawah untuk mencapai-pembuangan limbah dengan gangguan rendah. Toilet Ikan dioptimalkan sebagai berikut:
- Diameter pipa masuk/keluar distandarisasi hingga 200mm untuk meningkatkan kecepatan aliran.
- Pelat penutup mengadopsi desain ramping yang berputar untuk meningkatkan efek pembilasan rotasi pada sedimen dasar dan meningkatkan kemampuan-pembersihan mandiri.
3. Desain dan Penelitian Proses Pengolahan Partikulat Padat
Partikel padat diolah berdasarkan klasifikasi ukuran menggunakan proses tiga-tahap "perlakuan awal - filtrasi kasar - filtrasi halus". Parameter spesifik ditampilkan diTabel 1.
3.1 Proses Perlakuan Awal
Memanfaatkan pemukim aliran vertikal yang terhubung dengan sistem-saluran samping dan-saluran bawah tangki budidaya, menggunakan pemisahan gravitasi untuk menghilangkan partikel yang lebih besar dari atau sama dengan 100μm. Pemukim terhubung langsung ke tangki budidaya untuk mengurangi kehilangan transportasi pipa dan mengurangi beban pada tahap filtrasi berikutnya.
3.2 Proses Filtrasi Kasar
Seperti yang ditunjukkan diGambar 6, proses filtrasi kasar berpusat pada filter drum layar mikro. Prinsip desain meliputi: penempatan peralatan dekat dengan tangki budidaya untuk memperpendek panjang pipa dan mengurangi konsumsi energi.
Menggunakan sistem kontrol PLC untuk mencapai pencucian balik otomatis (4-6 kali/hari), dikoordinasikan dengan pemantauan kualitas air online untuk penyesuaian parameter waktu nyata.
Memanfaatkan desain aliran gravitasi untuk mengurangi konsumsi daya pompa dan menurunkan biaya pengoperasian.
3.3 Proses Filtrasi Halus
Seperti yang ditunjukkan diGambar 7, proses penyaringan halus semakin memurnikan kualitas air melalui tindakan sinergis dari peralatan biofilter dan desinfeksi.
- biofilter: Memilih media dengan area-spesifik-permukaan-tinggi, waktu retensi hidraulik 1-2 jam, mempertahankan oksigen terlarut Lebih besar dari atau sama dengan 5 mg/L, mendegradasi nitrogen amonia dan nitrit.
- Peralatan Disinfeksi: Alat sterilisasi ultraviolet (dosis 3-5 × 10⁴ μW·s/cm²) atau generator ozon (konsentrasi 0,1-0,3 mg/L, waktu kontak 10-15 menit) untuk membunuh mikroorganisme patogen.
- Sistem Oksigenasi: Oksigenator oksigen murni digunakan bersama dengan aerator untuk memastikan tingkat oksigen terlarut yang stabil.
4. Tata Letak dan Sistem Pengendalian Saluran Pipa
4.1 Desain Tata Letak Saluran Pipa
Jaringan pipa dikategorikan berdasarkan fungsinya menjadi empat jenis: pasokan air, resirkulasi, pembuangan limbah, dan air rias. Prinsip desain: Optimalkan tata letak yang berpusat di sekitar tangki budidaya, kurangi siku dan panjang pipa untuk meminimalkan kehilangan head; memastikan aliran masuk dan keluar yang seimbang untuk menjaga kestabilan ketinggian air di tangki budidaya; pipa pembuangan limbah memiliki kemiringan ( Lebih besar dari atau sama dengan 3%) untuk memfasilitasi aliran-pengumpulan limbah.
4.2 Perancangan Sistem Pengendalian
Sistem ini mengadopsi arsitektur-loop tertutup "Sensor - Pengontrol - Aktuator" seperti yang ditunjukkan padaGambar 8. Fungsi inti meliputi:
- Pemantauan kualitas air{0}}secara real-time: Pengumpulan data online melalui sensor oksigen terlarut, pH, dan nitrogen amonia.
- Kontrol hubungan peralatan: Penyesuaian otomatis pencucian balik layar mikro, daya oksigenator, dan waktu pengoperasian peralatan desinfeksi berdasarkan parameter kualitas air.
- Kesalahan peringatan: Alarm suara dan visual yang dipicu oleh parameter abnormal, dikirim ke terminal manajemen melalui komunikasi Ethernet atau nirkabel.
5. Analisis Data Uji Kinerja Peralatan
Seperti yang ditunjukkan diGambar 9, operasi uji coba selama enam{0}}bulan dilakukan di pangkalan budidaya Ikan Mandarin di Jiangxi. Sistem tidak mengalami kelainan pengolahan air, dan sistem pemantauan serta peringatan dini beroperasi dengan stabil.
Tidak ada kelainan pengolahan air yang ditemukan selama penerapan, sistem pemantauan, peringatan dini, dan kontrol beroperasi dengan stabil. Aerasi dalam tangki budidaya digunakan bersama dengan kontrol oksigen terlarut selama proses budidaya. Evaluasi kinerja peralatan utama ditunjukkan padaTabel 2.
Selama uji coba, kepadatan penebaran mencapai 50-60 ikan/m³, tingkat kelangsungan hidup Lebih besar dari atau sama dengan 90%, tingkat pertumbuhan meningkat sebesar 20% dibandingkan dengan budidaya tradisional, dan tingkat daur ulang air mencapai 92%, mencapai tujuan penghematan energi dan pengurangan emisi.
6. Ringkasan
RAS industri-berbasis lahan untuk Ikan Mandarin mencapai tujuan akuakultur berupa "penghematan air, efisiensi tinggi, dan perlindungan lingkungan" melalui integrasi teknologi teknik,-berbasis fasilitas, dan-cerdas digital. Inovasi penelitian ini terletak pada: optimalisasi pemilihan peralatan berdasarkan model daya dukung biomassa untuk meningkatkan pencocokan sistem; meningkatkan-perangkat pembuangan limbah dengan gangguan rendah untuk meningkatkan efisiensi pembuangan limbah; membangun sistem kontrol hubungan peralatan untuk mencapai pengaturan kualitas air yang tepat.
Sistem ini dapat dipromosikan dan diterapkan pada budidaya ikan air tawar lainnya, memberikan referensi teknis untuk transformasi intensifikasi budidaya perikanan. Pekerjaan di masa depan perlu mengurangi biaya peralatan dan mengoptimalkan kinerja sensor untuk meningkatkan tingkat penetrasi teknologi.