## PERANCANGAN DAN ANALISIS ALAT MICROBUBBLE GENERATOR (MBG)

## UNTUK AERASI KOLAM IKAN TIPE NOZZEL VENTURI
Denis Abdur Rofik a , Kardiman b , H. Jojo Sumarjo c , Viktor Noubnome d
(a,b,c,d) Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Singaperbangsa Karawang JL. H. S. Ronggowaluyo Telukjambe Timur Telp. (0267) 641177 Ext. 305-Karawang 41361
*E-mail: denis.arofik@gmail.com

## Abstract
This study aims to to apply a kind of aeration a fish pond called Microbubble Generator (MBG) to the cultivation of fish .Microbubble Generator (MBG) carried on based on the principle of a tube venturi in which water circulate through a channel narrows so that air that is sucked into a device and driven by water flowing to make micro is the size of bubbles. Microbubble Generator (MBG) Tested in fish breeding  research  center  Subang  (BRPI),  the  results  highlight  the  potential  promised  Microbubble Generator  (MBG)  as  aeration  affordable  to  applied  in  cultivation.  Notwithstanding  the  oxygen dissolved do not differ significantly with aeration conventional, Microbubble Generator (MBG) shows degradation faster than organic content in water and induced a faster growth. Nozzle venturi is made with  a  different  form  between  the  input  and  output.  The  input  nozzle  venturi  semicircular  18  mm  in diameter that the 3mm in diameter and output, as for the output conical 8mm in diameter and output in the  14mm  and  the  diameter  of  flow  water  use  semi  jet  pump.  The  result  of  testing  Microbubble Generator (MBG) where the initial conditions oxygen content 7,7 mg/l, after Microbubble Generator (MBG)  on  the  run  in  the  1  hour  in  which  it  is  dissolved  oxygen  content  increased  to  8,8  mg/l,  the lowest oxygen content produced 8,0 mg/l and highest oxygen content produced 9,0 mg/l. Keywords: Microbubble Generator , Microbubble , Venturi , Aeration

## Abstrak
Penelitian    ini  bertujuan  untuk  menerapkan  jenis  aerasi  kolam  ikan  disebut Microbubble  Generator (MBG) untuk  budidaya  ikan. Microbubble  Generator  (MBG) dijalankan  berdasarkan  prinsip  tabung venturi  di  mana  air  beredar  melalui  saluran  menyempit    sehingga  udara  yang  tersedot  ke  dalam perangkat    dan  didorong  oleh  air  yang  mengalir  untuk  membuat  gelembung    berukuran    mikro. Microbubble Generator (MBG) diuji Di Balai Riset Pemuliaan Ikan Subang (BRPI), Hasil menyoroti potensi  menjanjikan Microbubble  Generator    (MBG) sebagai  aerasi  terjangkau    untuk  diterapkan dalam  budidaya.  Meskipun  tingkat  oksigen  terlarut  tidak  berbeda  secara  signifikan  dengan  aerasi konvensional, Microbubble  Generator  (MBG) menunjukkan  degradasi    lebih  cepat  dari  kandungan organik  dalam  air  dan  diinduksi  pertumbuhan  yang  lebih  cepat. Nozzel  Venturi  ini  dibuat  dengan bentuk  yang  berbeda  antara  input  dan  output.  Lubang  input  nozzel  venturi  berbentuk  setengah lingkaran yang berdiameter 18 mm di hulu dan keluaran berdiameter 3 mm, sedangkan untuk lubang output berbentuk kerucut yang berdiameter 8 mm di hulu dan keluaran berdiameter 14 mm dan untuk proses  mengalirkan  air  menggunakan  pompa  semijet.  Hasil  dari  pengujian microbubble  generator (MBG) dimana kondisi awal kadar oksigen 7,7 mg/l, setelah microbubble generator (MBG) dijalankan dalam  waktu 1 jam kadar oksigen  yang terlarut  meningkat  menjadi 8,8  mg/l,  kadar oksigen terendah yang dihasilkan 8,0 mg/l dan kadar oksigen tertinggi yang dihasilkan 9,0 mg/l.
Kata Kunci : Microbubble Generator, Microbubble, Venturi, Aerasi

## 1. PENDAHULUAN
Perkembangan  ilmu  pengetahuan  dan  teknologi  saat  ini,  semakin  pesat  pula  kebutuhan  manusia,  untuk itu manusia menciptakan alat yang dapat membantu meringankan beban, salah satunya adalah menciptakan alat
Microbubble  Generator  (MBG) yang  digunakan  untuk  pengendalian  air  tambak  dalam  usaha  budidaya perikanan. Sebagian besar proses  produksinya  dapat  diperkirakan  sesuai  target   yang  diinginkan,  dengan syarat  pemilik  budidaya  ikan  dapat  memenuhi  syarat  pokok.  Pertumbuhan ikan berbanding lurus dengan kesuburan  lingkungan  tambak.  Lama  waktu  pemakaian    tambak    menurunkan    produktivitas      tambak. Indikator    penurunan  kualitas  tambak  antara  lain  yaitu  ukuran  ikan  yang  semakin  kecil,  tingkat  kelangsungan hidup yang rendah, kebutuhan pakan dan tingkat infeksi penyakit pada ikan yang tinggi [1].
Maka  dari  itu  ada  beberapa    cara    dapat    dilakukan    untuk    mengisolasi    pengaruh    lingkungan    yang buruk  terhadap  pemeliharaan ikan  yaitu  menggunakan  teknologi  dan  sistem yang baik. Pada saat tambak sedang beroperasi perlu diperhatikan  mengenai pengaturan    pakan,   pengelolaan   air,    pengaturan   lumpur dan   tanah dasar, pengaturan plankton, perkiraan populasi dan lain sebagainnya [2].
Seperti  pengendalian  air  tambak  yang  baik  akan  memberikan  suplai  oksigen  yang  baik,  Kadar  oksigen dalam air dapat menurun disebabkan oleh pertumbuhan lumut dan banyaknya plankton yang mati, pengentalan air  dan  pemberian  jumlah  pakan  yang  terlalu  banyak.  Air  dalam  tambak  dapat  mengalami  penurunan  kadar oksigen  sehingga  penambahan  udara  diperlukan  untuk  meningkatkan  kadar  oksigen  dalam  air.  Penambahan udara  ini  dapat  dilakukan  dengan  menggunakan  kincir  air  ataupun  dengan  metode microbubble  generator (MBG) [3].
Dalam  penelitiannya,  Reza  (2014),  mengatakan  bahwa  dengan  menggunakan micro  bubble  generator jenis spherical Ball, Proses aerasi dengan menunjukkan transfer oksigen yang lebih baik dari pada proses aerasi konvensional  lainnya,  karena  gelembung  udara  yang  dihasilkan  berukuran  kecil  dan  kontak  antara  air    udara terjadi lama, Proses aerasi terbaik pada saat debit air 0,000379 m 3 dengan tekanan udara 8 psi menghasilkan 7,6 mg/lt oksigen terlarut dalam air sumur [4].
Dalam Penelitiannya,  (Wiranti  Budhijanto.,  dkk  2016)  menghasilkan  MBG  dijalankan  berdasarkan prinsip  tabung  venturi  di  mana  air  beredar  melalui  saluran  menyempit  sehingga  udara  yang  tersedot  ke  dalam perangkat dan didorong oleh air yang mengalir untuk membuat gelembung berukuran mikro. MBG aerator diuji pada  budidaya  ikan  nila  untuk  dibandingkan  dengan  aerator  konvensional  (yang  bubbler  saat  ini  digunakan dalam  percobaan  budidaya)  dan  kontrol  (kontainer  tanpa  aerasi).  Populasi  150  ikan  nila  dari  rata-rata  panjang awal  dari  6.44  cm  diuji  di  setiap  kontainer.  Parameter  kualitas  air  (COD,  pH,  dan  TAN)  dan  parameter pertumbuhan ikan (panjang dan berat) yang diamati selama 68 hari. Hasil menyoroti potensi menjanjikan MBG sebagai aerator terjangkau untuk diterapkan dalam budidaya intensif. [5] . Dalam  penelitiannya, (Rosariawari,  F.,  dkk  2018)  meneliti  tentang peningkatan efektivitas aerasi menggunakan teknologi microbubble generator (mbg) jenis spherical Ball, dengan memvariasikan debit aliran dan  tekanan  udara  kompresor.  Dimana  semakin  lama  waktu  kontak    maka  kandungan  udara  yang terkandung dalam air akan semakin tinggi [6].
Berdasarkan  yang  dilakukan  penelitian  terdahulu,  maka  penelitian  ini  penulis  melakukan  Perancangan dan Analisis  Alat Micro-Bubble Generator (MBG) Tipe Nozzel Venturi, Perancangan Microbubble Generator (MBG) tipe  nozzle  venturi  melalui  desain  gambar,  pembuatan Microbubble  Generator  (MBG) tipe  nozzle venturi  dengan  metode  pengecoran,  pembubutan,  pengeboran,  dan  menganalisis  DO  ( Dissolved  Oxygen )  yang dihasilkan Microbubble Generator (MBG) .

## 2. PRINSIP KERJA MICROBUBBLE
Berikut ini dijelaskan beberapa tipikal prinsip kerja microbubble generator:
2.1 Spiral Liquid ﬂow Type
Gambar. 1 menunjukkan struktur bagian dalam jenis aliran cairan spiral microbubble generator.
Gambar 1 Skema Microbubble Generator Jenis Aliran Cairan Spiral
Air  yang  dipompa  adalah  dimasukkan  secara  tangensial  dari  lubang  samping  ke  dalam  silinder.  Itu menghasilkan aliran cairan spiral membentuk rongga seperti pusaran di silinder. Gas disedot dari sebuah lubang di  bagian  bawah  lalu  menyemburkan  dengan  cairan  dari  lubang  di  bagian  atas  silinder,  dimana  fase  gas dikurangi  menjadi  gelembung  yang  sangat  kecil,  gelembung  mikro  karena  efek  sentrifugasi  yang  disebabkan oleh aliran cairan berputar berkecepatan tinggi [7].

## 2.2 Spherical Ball type
Gambar. 2 menunjukan microbubble generator jenis Spherical Ball.
Gambar 2 Skema Microbubble Generator Spherical Ball Microbubble ditemukan  oleh  Sadatomi.  air  bertekanan  dimasukkan  ke  pipa  dengan  tubuh  bulat  dalam inti. Dari persamaan konservasi massa dan energi, kecepatan air di sekitar tubuh, V L2 , menjadi lebih tinggi dari kecepatan inlet, V L1 ,  dan tekanan outlet menjadi lebih rendah dari tekanan inlet [8].

## 2.3 Ejector type
Gambar 3 menunjukan skema microbubble generator tipe ejector .
Gambar 3 Skema Microbubble Generator Ejector type Ejektor menggunakan efek venturi dari nosel konvergen-divergen untuk mengubah energi tekanan fluida motif  menjadi  energi  kecepatan  yang  menciptakan  zona  tekanan  rendah  yang  menarik  dan  memasukkan  gas hisap.  Setelah  melewati  tenggorokan  injektor,  mixer  gas-cair  mengembang  dan  kecepatannya  berkurang. Pemotongan  campuran  gas-cair  dalam  aliran  turbulen  menciptakan  gelembung  mikro. Microbubble dengan diameter  40–50  m  dapat  dibentuk  dengan  metode  ini.  [9] nozzle  ejector  digunakan  untuk  menghasilkan microbubble untuk meningkatkan pembakaran di mesin diesel.

## 3. MATERIAL DAN METODE PENELITIAN
Desain Microbubble  generator  (MBG) ini  menggunakan software  solidwork dan autoCAD .  Dengan bentuk  Nozzel  dan  kerangka Microbubble  generator  (MBG) ,  Pembuatan Microbubble  generator  (MBG) yang direncanakan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.
Gambar 4 Skema Microbubble Generator (MBG) tipe Venturi. Pembuatan Rangka Microbubble ini menggunakan fitting Pipa PVC TEE yang berukuran ¾ inch untuk rumah  Nozzle  dan  untuk  Pipa  aliran  air  menggunakan  ukuran  ½  inch  sedangkan  aliran  udara  menggunakan ukuran pipa Clipsal. Rangka Microbubble yang akan digunakan dibuat menggunakan Pipa PVC dan Fitting Pipa karena  bentuknya  tidak  begitu  sulit  dan  biayanya  tidak  terlalu  mahal.  tekanan  vakum  terjadi  di  udara  ruangan hisap membuat daerah inlet digunakan untuk titik masuk air ke pusat [10].

## 3.1.   Bahan dan Alat
Bahan dan alat yang digunakan pada pembuatan Microbubble Generator (MBG) tipe Venturi antara lain Resin, Pipa PVC ukuran 1 inch, ¾ inch, ½ inch, dan ¼ inch, Lem Pipa, Fitting Pipa,  Amplas ukuran 1000 cw. Selain  itu  alat-alat  proses  pemesinan  yang  digunakan  untuk  pembuatan Microbubble  Generator (MBG) tipe Venturi ini adalah mesin bubut, mesin bor, mata bor ukuran 3mm, 8mm, dan 14mm, gergaji, palu, obeng, tang, dan beberapa alat ukur.
Bahan  dan  alat  untuk  melakukan  pengujian  adalah  kolam,  air,  udara,  pompa  semi  jet,  flow  meter  udara, flow meter air, DO meter, dan stopwatch.
3.2. Metode Pengujian
Untuk menentukan nilai oksigen terlarut yang akan digunakan pada pengujian ini adalah dengan metode elektrokimia yaitu cara langsung untuk menentukan oksigen terlarut dengan alat DO meter.
Langkah-langkah pengukuran oksigen terlarut adalah sebagai berikut:
a. Masukan micro bubble generator (MBG) kedalam kolam.
b.  Ukur  oksigen  yang  terlarut  dengan (dissolve  oxygen) DO  meter  sebelum microbubble  generator (MBG) dijalankan.
c. Aerasi dengan microbubble generator (MBG) .
d. Ukur oksigen yang terlarut dengan (dissolve oxygen) DO meter saat microbubble generator (MBG) dijalankan.
e.  Melakukan  pengukuran  kembali  oksigen  yang  terlarut  dengan (dissolve  oxygen) DO  meter  pada waktu yang berbeda.
Pengukuran akan dilakukan dengan kedalaman titik 0.5m,dan jarak antara microbubble generator (MBG) dengan titik pengukuran 5m,  data  yang diambil dalam proses pengukuran adalah perbandingan  nilai DO  yang dihasilkan microbubble generator (MBG) .

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil yang didapatkan dari pembuatan ini yaitu Microbubble Generator (MBG) untuk aerasi kolam ikan tipe nozzel venturi, Pembuatan Microbubble Generator (MBG) dituangkan dalam gambar dibawah ini.
4.1 Hasil Pembuatan Microbubble Generator (MBG)
Hasil dari pembuatan Nozzle microbubble generator (MBG) bisa dilihat pada spesifikasi gambar 5.
Gambar 5. Spesifikasi Potongan Nozzle Microbubble Generator  (MBG) Nozzle microbubble generator (MBG) yang telah dibuat mempunyai ukuran diameter aliran air masuk 19 mm,  diameter  lubang  nozzle  Venturi  dalam  18mm  dengan  bentuk  setengah  lingkaran,  untuk  aliran  keluar  air pada  nozzel  venturi  berdiameter  3  mm.  Terdapat  juga  pipa  aliran  udara  berdiameter  12mm  proses  masuknya udara,  untuk  lubang  yang  keluar microbubble berbentuk  kerucut  berdiameter  8  mm  untuk  ukuran  dalam  dan ukuran luar memiliki ukuran diameter 14 mm.
Parameter  aliran  inlet  dan  aliran  outlet  penting  dalam  mengukur  metode  kerja microbubble  generator (MBG). Hal ini bertujuan  mengetahui  tekanan air dan  udara  yang  masuk pada microbubble generator (MBG) untuk menghasilkan microbubble [10]. Setelah melakukan percobaan dengan parameter inlet dan outlet berbeda mendapatkan hasil parameter yang maksimal.
Dalam  penelitian  sebelumnya,  gabbard  (1972)  yang  merancang  sebuah  microbubble  tipe  venturi  untuk penghapusan system xenon. Gelembung gas yang disuntikkan ke dalam dengan kecepatan tinggi flow dibagian tenggorokan itu dipecah menjadi gelembung kecil di bagian divergen [11].
a b
Gambar 6. (a) Nozzel yang telah dibentuk venturi (b) Microbubble Generator  (MBG) Gambar 6. Menunjukan hasil pembuatan Microbubble Generator  (MBG) pada gambar (a) merupakan nozzel venturi yang telah dibuat dengan ukuran yang sama pada gambar 5, pada gambar (b) menunjukan hasil Microbubble Generator (MBG) tipe venturi.
4.2 Hasil Pengujian Microbubble Generator (MBG)
Proses  pengujian  dilakukan  untuk  mengetahui  hasil microbubble  generator  (MBG) yang  optimal  di kolam penampungan air di Balai Riset Pemuliaan ikan ( BRPI ) yang bertempat di Jl. Raya Sukamandi Pantura, Patok besi Kabupaten Subang. Proses pengujian berlangsung selama 24 jam dengan interval pengambilan data pengujian  yaitu dengan  setiap 1 jam dan  menggunakan debit air  maksimum   78  LPM dan debit  udara 7  LPM yang terdapat pada pompa alat microbubble generator (MBG) . Setelah dilakukan proses pengujian microbubble generator  (MBG) mendapatkan  hasil  kadar  oksigen  yang  terlarut  cukup  baik,  seperti  yang  ditunjukan  pada Gambar 7. Data pengujian.
Gambar 7. Data Pengujian
Berdasarkan  data pada gambar 7. Diperoleh hasil pengujian peningkatan atau penurunan kadar oksigen yang terlarut pada setiap jam  berbeda – beda, dimana hasil optimal yang didapatkan adalah 9.0 mg/l sedangkan hasil terendah yang didapatkan 8.0 mg/l. Sedangkan Berdasarkan hasil dari penelitian (Reza 2014), sebelumnya kadar  oksigen  paling  tinggi menghasilkan  7,6  mg/l  kadar  oksigen  terlarut ,  Penelitian ( Wiratni Budhijanto., dkk  2017) menghasilkan  8,3  mg/l  kadar  oksigen  terlarut,  dan  penelitian (Rosariawari,  F.,  dkk  2018) menghasilkan  8,3  mg/l  kadar  oksigen  terlarut  Faktor  yang    mempengaruhi  meningkat  dan  menurunnya  kadar oksigen  yang  terlarut  yaitu  cuaca,  temperatur  air,  temperatur  udara,  dan  sinar  matahari.  Dalam  rangka  untuk membiasakan  MBG  hadir  untuk  berbagai  bidang  aplikasi  fi,  tingkat  generasi  mikrobubble  harus  diprediksi, tergantung  pada  kedalaman  air  MBG  ditempatkan  dan  tingkat  pasokan  air  ke  MBG.  Selain  itu,  kekuatan memompa untuk memasok air ke MBG harus dapat diprediksi [12].

## 5. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil dari pembuatan Microbubble Generator (MBG) untuk aerasi kolam ikan tipe nozzel venturi,  diperoleh  kesimpulan  Proses  pembuatan    nozzel  venturi  ini  terdiri  dari  beberapa  proses  yaitu pengecoran, pembubutan, dan pengeboran yang memakan waktu ± 2,5 jam dari masing masing proses. Nozzel Venturi ini dibuat dengan bentuk yang berbeda antara input dan output. Lubang input nozzel venturi berbentuk setengah lingkaran yang berdiameter 18 mm di hulu dan keluaran berdiameter 3 mm, sedangkan untuk lubang output berbentuk kerucut yang berdiameter 8 mm di hulu dan keluaran berdiameter 14 mm.
Berdasarkan  Hasil  pengujian microbubble  generator  (MBG) tipe  venturi  dimana  kondisi  awal  kadar oksigen 7,7 mg/l, kedalaman microbubble generator (MBG) dan kedalam titik pengujian 0,5 m. Hasil pengujian kadar  oksigen  optimal  yang  didapatkan  9,0  mg/l  pada  jam  16.00,  sedangkan  kadar  oksigen  paling  rendah  8,0 mg/l pada jam 03.00 – 05.00, Peningkatan atau penurunan kadar oksigen yang terlarut pada setiap jam sebesar 0,1 – 0,2 mg/l. Faktor yang mempengaruhi meningkat dan menurunnya kadar oksigen yang terlarut yaitu cuaca, temperatur air, temperatur udara, dan sinar matahari.

## 6. UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  Balai  Riset  Pemuliaan  Ikan  (BRPI)  Subang  dan  kepada seluruh  pihak  yang  telah  memberi  dukungan  dalam  pembuatan Microbubble  Generator  (MBG) ini  khususnya dosen teknik mesin Universitas Singaperbangsa Karawang.

## 7. DAFTAR PUSTAKA
[1]   Rnst, D.H., Bolte, J.P.,Nath, S.S., “simulation and decision support foraquaculture facility design and management planning,” Aquacultural Engineering, vol. 23, no. pp, p. 121 – 179, 2000.
[2]   Supono, Manajemen Lingkungan Untuk Akuakultur, Yogyakarta: Plantaxia, 2015.
[3]   M.N. Bachrudin, H. Sutjahjono, M.E. Ramadhan, “Pengaruh diameter lubang bubbles generator pada
pengikatan CO,” Dinamika Teknik Mesin , vol. 8, no. 2, pp. 58-63, 2018.
[4]   REZA SURYA NUGRAHA, PENGOLAHAN AIR TANAH DENGAN PROSES, Surabaya: Doctoral dissertation, UPN" Veteran" jawa timur, 2014.
[5]   Wiratni Budhijanto, Deen Darlianto, Yano Surya Pradana, and Muhamad Hartono, “Application of Micro Bubble Generator as Low Cost and High Efficient Aerator for Sustainable Fresh Water Fish Farming,” American Institute of Physics, vol. 1840, pp. 110008-1-110008-8, 2017.
[6]   Firra Rosariawari, Iwan Wahjudijanto, dan Tuhu Agung Rachmanto , “PENINGKATAN EFFEKTIFITAS AERASI DENGAN MENGGUNAKAN MICRO BUBBLE GENERATOR (MBG),” Jurnal Ilmiah Teknik Lingkungan, vol. 8, no. 2, pp. 88-97.
[7]   Ohnari, H., Saga, T., Watanabe, K., Maeda, K., Maeda, K., “High functional characteristics of micro-bubbles and water puriﬁcation.,” Resources Processing, vol. 46, no. 4, p. 238–244 , 1999.
[8]   M. Sadatomi, A. Kawahara, K. Kano, A. Ohtomo, “Performance of a new micro-bubble generator with a spherical body in a ﬂowing water tube,” Experimental Thermal and Fluid Science, vol. 29, p. 615–623, 2005.
[9]   Y. Nakatake, K. Watanaba, T. Eguchi, “Improved combustion in diesel engines with fuel containing ejector- generated microbubble,” Nihon Kikai Gakki Ron-bunsho, vol. 73 , no. B, p. 2368–2374, 2007.
[10]  Lathifa Putri Afisna, Wibawa Endra Juwana, Indarto, Deendarlianto, Fellando Martino Nugroho, “Performance of Porous-Venturi Microbubble Generator for Aeration Process,” JEMMME (Journal of Energy, Mechanical, Material, and Manufacturing Engineering), vol. 2, no. 2, pp. 73 - 80, 2017.
[11]  Gabbard, C.H, “Development of a ventuti type bubble generator for use in the molten-salt reactor xenon removal system,” ORNL-TM-4122, vol. 1, p. 30, 1972.
[12]  Michio Sadatomi, Akimaro Kawahara, Hidetoshi Matsuura, Shinji Shikatani, “Micro-bubble generation rate and bubble dissolution rate into water by a simple multi-ﬂuid mixer with oriﬁce and porous tube,” Experimental Thermal and Fluid Science, vol. 41, pp. 23-30, 2012.