turbulensi dari kontak air-udara. Turbulensi dari kontak air-udara akan efektif meningkatkan luas area kontak air dengan udara. Pelarutan oksigen ke dalam air
hampir seluruhnya berkaitan dengan sirkulasi, pola arus dan turbulensi. Jumlah oksigen maksimum yang dapat terlarut dalam air pada kondisi
lingkungan disebut konsentrasi oksigen terlarut jenuh Stickney, 1973. Jika konsentrasi oksigen terlarut di bawah tingkat jenuh maka oksigen dari atmosfer
akan larut ke dalam air, sedangkan jika konsentrasi melebihi tingkat jenuh maka oksigen akan lepas ke udara. Makin besar selisih konsentrasi oksigen di udara dan
di air akan mempercepat proses kelarutan atau pelepasan oksigen. Transfer oksigen dari atau ke air terjadi antara lapisan permukaan air dan atmosfer Hepher
dan Pruginin, 1981.
D. Sistem Aerasi
Aerasi adalah penambahan udara ke dalam air sehingga kadar oksigen dalam air menjadi cukup dengan bantuan alat aerasiaerator. Aerator adalah alat mekanik
yang berfungsi untuk meningkatkan oksigen yang masuk dalam air Boyd, 1982. Fungsi aerator antara lain:
1. Menambah oksigen secara langsung ke dalam air.
2. Mensirkulasikan atau mencampur lapisan atas airpermukaan air dengan
dasar air untuk memastikan bahwa kandungan oksigen yang ada dalam air benar-benar merata.
3. Memindahkan air yang telah teraerasi dengan cepat ke area sekelilingnya
sehingga air yang belum teraerasi dapat teraerasi. 4.
Dengan lapisan sedimen organik di dalam kolam, akan menciptakan permukaan yang teroksigenisasi sehingga gas-gas dan cairan beracun
seperti hidrogen sulfida dan amonia tidak dapat memasuki air. 5.
Sirkulasi akan mendorong berbagai macam gas berbahaya dan nitrogen berlebih dan karbondioksida untuk lepas ke atmosfer.
Menurut Boyd 1990 ada dua teknik dasar dalam aerasi air kolam; yang pertama udara dimasukkan ke dalam air dengan cara dideburkan Splasher
aerators dan yang kedua gelembung udara dilepaskan ke dalam air Bubbler aerators. Splasher aerators mencakup pompa vertikal, pompa sprayer dan kincir
aerator. Bubbler aerators terdiri dari diffuser dan aspirator pompa. Aerator
8
biasanya digerakkan oleh motor listrik. Ketika tenaga listrik tidak tersedia, aerator dapat digerakkan dengan menggunakan tenaga PTO Power Take Off dari traktor
atau dengan menggunakan mesin diesel. Wheaton 1977 membagi alat aerasi dalam empat tipe dasar yaitu gravitasi,
permukaan, diffuser dan turbin. Selain itu terdapat pula beberapa jenis yang merupakan gabungan dari tipe dasar. Aerasi sistem gravitasi bekerja dengan
prinsip air terjun atau air yang dijatuhkan untuk meningkatkan interaksi antara udara-air sehingga konsentrasi oksigen dalam air meningkat. Semakin tinggi air
tersebut dijatuhkan maka konsentrasi oksigennya akan semakin tinggi. Contoh dari sistem ini adalah air terjun.
Aerasi permukaan adalah peralatan aerasi yang bekerja dengan cara memecah atau mengaduk permukaan air sehingga interaksi air-udara meningkat
yang selanjutnya akan memperbesar laju pelarutan oksigen dalam air. Semakin besar pengadukan atau air yang terpecah maka konsentrasi oksigen akan semakin
tinggi. Contoh dari aerasi permukaan adalah kincir air Wheaton, 1977. Aerasi sistem diffuser bekerja dengan prinsip memasukkan udara atau
oksigen ke dalam air dalam bentuk gelembung-gelembung udara dan oksigen dipindahkan dari gelembung-gelembung udara ke air secara difusi dari lapisan
tipis gelembung. Gelembung udara yang naik ke atas permukaan air menyebabkan sirkulasi air dan memperbaharui luas permukaan air yang berhubungan langsung
dengan udara. Sistem ini biasa digunakan di akuarium. Contoh dari sistem ini adalah blower Wheaton, 1977.
Aerasi sistem turbin terdiri dari sebuah propeller baling-baling yang terendam air yang diaerasi. Prinsip kerjanya yaitu propeller berputar sehingga
terjadi sirkulasi dalam air dan menyebabkan efek aerasi pada permukaan air. Pelarutan oksigen pada aerator turbin dipengaruhi oleh laju sirkulasi, karakteristik
air dan defisit oksigen dalam air Wheaton, 1977. Menurut Chris Bird and Cassels 1996 dalam Adnan 2003 tipe-tipe
mekanisme kerja aerator dapat dibagi menjadi empat buah, yaitu: 1.
Diffuser diffused air Type aerator ini tidak efisien apabila digunakan untuk kolam-kolam
dengan kedalaman yang dangkal, hal ini dikarenakan aerator ini bekerja
9
dengan cara bergantung pada lama waktu kontak antara air dan gelembung udara yang dihasilkan. Semakin lama waktu kontak dengan air maka jumlah
oksigen yang masuk ke air semakin banyak. Efisiensi aerator ini tergantung dari ukuran gelembung-gelembung udara, semakin baik gelembung udara
yang dihasilkan maka semakin baik efisiensi yang dihasilkan, dan cara peletakan aerator. Aerator dapat tergantung di udara atau dibiarkan bebas di
air. 2.
Pompa bawah permukaan submersible pumps Penggunaan aerator tipe ini yaitu dengan cara meletakkannya di dekat
dasar kolam dan meletakkan saluran pengeluarannya dekat ke permukaan air. Aerator tipe ini sangat bergantung pada ukuran dari pompa tersebut. Pompa
ini akan mengalirkan dan mencampur udara dengan air, namun efeknya hanya untuk area tertentu. Aerator ini tidak banyak menambah jumlah
oksigen terlarut secara langsung ke dalam air kecuali melalui difusi dengan cara mengeluarkan air yang mempunyai kualitas oksigen rendah ke atas
permukaan. 3.
Propeller Aspirator Aerator jenis ini sangat baik untuk mensirkulasi udara di dalam
kolam, tetapi aerator tipe ini didesain untuk kolam dengan kedalaman yang lebih. Aerator tipe ini lebih baik digunakan di bendungan untuk
meningkatkan produksi walaupun terkadang masih terhambat oleh dana yang mahal.
4. Aerator tipe kincir Paddle wheel
Aerator tipe kincir merupakan aerator yang banyak digunakan dan telah terbukti paling efisien. Ada beberapa keuntungan tipe kincir
dibandingkan dengan jenis aerator lain, yaitu: a.
Mekanisme aerasi sangat efektif, menyemprotkan air ke udara sekaligus juga memasukkan udara ke dalam air.
b. Fungsi sirkulasi paling baik, menghasilkan aerasi yang merata
c. Konstruksinya sederhana namun handal
d. Pemeliharaan mudah
e. Biaya operasi rendah
10
Selain beberapa keuntungan diatas, aerator tipe kincir tidak seperti sistem aerator yang lain yang harus dioperasikan 24 jam penuh untuk
mendapatkan hasil yang sama. Beberapa tes menunjukkan bahwa kincir air hanya memerlukan waktu operasi maksimum selama 1 jam 20-30 menit
biasanya cukup, dengan frekuensi pengoperasian tiga kali sehari, yaitu pada pagi, siang dan malam hari.
Berdasarkan sumber tenaganya, kincir air dapat dibedakan menjadi beberapa jenis, antara lain:
1. Menggunakan sumber tenaga traktorPTO
2. Menggunakan sumber tenaga motor diesel
3. Menggunakan sumber tenaga listrik
Kincir dengan desain yang baik umumnya mempunyai diameter kincir sebesar kurang lebih 90 cm dengan sudut triangular sebesar 135
Gambar 1. Kedalaman kincir berkisar 10-15 cm dan kecepatan berkisar 80-90 rpm,
sedangkan tenaga ideal yang dibutuhkan sebesar 2-10 kW. Variasi kincir yang ada tidak terlalu banyak, sebagian menggunakan kincir dengan bentuk menyilang
Gambar 2.
Gambar 2. Desain kincir dengan efisiensi tertinggi Boyd 1991.
Gambar 3. Kincir dengan bentuk pedal menyilang Boyd 1991.
11
Penempatan aerator di kolam dapat dilakukan dimana saja, tapi berdasarkan hasil penelitian tempat terbaik untuk meletakkan aerator yaitu di titik
tengah sisi terpanjang kolam dan menghadap ke arah sisi terpanjang kolam. Hal ini akan menyebabkan air akan dapat tersikulasi dengan baik dan merata ke
seluruh area sehingga kadar oksigen yang ada dalam air mencukupi. Penempatan aerator yang tidak baik akan menyebabkan kolam tidak teraerasi secara merata
sehingga kadar oksigen air hanya terkonsentrasi pada suatu area saja.
Gambar 4. Lokasi peletakan aerator Boyd 1991.
Gambar 5. Lokasi peletakan aerator yang tepat Boyd 1991.
Salinitas mempunyai efek yang sedikit terhadap efisiensi transfer oksigen pada aerator, namun air dengan kadar garam yang tinggi akan dapat menyebabkan
korosi. Untuk menghindari ini aerator sebaiknya menggunakan stainlees steel sebagai bahan pembuat, walaupun dengan biaya yang lebih mahal. Alternatif lain
yaitu dengan menggunakan konstruksi mild steel dan dengan menggunakan prosedur galvanisasi konstruksi tersebut ditutupi oleh lapisan yang anti karat.
12
Setelah pemakaian selama enam bulan konstruksi tadi dapat dicat dengan menggunakan cat epoxy yang akan melindungi alat dari karat lebih lama lagi. Ada
juga yang menggunakan cat coal-tar epoxy untuk memperlambat korosi. Selain itu beberapa pabrik di Asia seperti di Taiwan menggunakan bahan plastik sebagai
bahan pembuat kincir dan setelah diuji terbukti menghasilkan kinerja yang baik.
Gambar 6. Posisi penempatan kincir Beberapa posisi penempatan kincir yang terlihat pada Gambar 6. Pada
penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Sinaga 2004 dapat menghasilkan posisi kincir yang efektif yaitu posisi 2 dan posisi 4.
E. Model kincir yang digunakan
