RANCANG BANGUN MICROBUBBLE GENERATOR (MBG) UNTUK MENINGKATKAN OKSIGEN TERLARUT (DO) PADA BUDIDAYA PERIKANAN

## DESIGN OF MICROBUBBLE GENERATOR (MBG) TO ENHANCE DISSOLVED OXYGEN (DO) FOR AQUACULTURE
Citra Zaskia Pratiwi 1* , Iman Mawardi 1 , Faizin Adi Nugroho 1
1 Program Studi Mekanisasi Perikanan, Politeknik Kelautan dan Perikanan Sidoarjo, Sidoarjo
* E-mail : citrazaskia38@gmail.com

## ABSTRACT
Microbubble  generator  (MBG)  is  one  of  aerator  that  used  to  enhance  dissolved  oxygen  (DO). Microbubble  generator  is  designed  with  the  diameter  of  45  mm  for  water  inlet  and  reduced  to  the diameter of 10 mm. The air inlet has the diameter of 18 mm and increased to 45 mm so that it can be equal with the nozzle diameter. The nozzle is the outlet of water and air is reduced to the diameter of 22 mm. The test results showed that the minimum DO measured of 6.3 mg/l, and the maximum of 6.9 mg/l. The increase in DO ranged from 2.3 – 2.7 mg/l. The measured electric motor temperature ranged from 45°C - 55°C for 9 days of testing so that it can be stated that the microbubble generator can be used for 1 cycle of aquaculture.
Keywords: microbubble generator, nozzle, dissolved oxygen, aquaculture

## ABSTRAK
Microbubble  generator (MBG)  merupakan  salah  satu  aerator  yang  dapat  digunakan  untuk meningkatkan oksigen terlarut (DO). Microbubble generator didesain dengan diameter 45 mm untuk saluran masuk air dan diperkecil menjadi diameter 10 mm. Diameter saluran udara masuk sebesar 18 mm diperbesar menjadi 45 mm untuk menyesuaikan dengan diameter nozzle. Nozzle merupakan saluran di ujung microbubble generator sebagai jalur keluar air dan udara dengan diameter 45 mm yang mengecil menjadi 22 mm. Hasil pengujian menunjukkan DO minimum yang diukur 6,3 mg/l, dan maksimum sebesar 6,9 mg/l. Kenaikan DO berkisar antara 2,3 – 2,7 mg/l.  Suhu  motor  listrik  yang  terukur  berkisar  antara  45°C  -  55°C  selama  9  hari  pengujian sehingga dapat dinyatakan microbubble generator dapat digunakan selama 1 siklus budidaya perikanan.
Kata kunci : microbubble generator , nozzle, oksigen terlarut, budidaya perikanan

## I. PENDAHULUAN
Oksigen terlarut ( dissolved oxygen ) atau  DO  merupakan  faktor  yang  sangat penting  dalam  budidaya  ikan  dan  udang. Pasalnya, oksigen dibutuhkan dalam kelangsungan  hidup  ikan  atau  udang. Kekurangan oksigen dapat membahayakan kultivan  karena  bisa  menyebabkan  stress, mudah  tertular  penyakit,  menghambat pertumbuhan  bahkan  dapat  menyebabkan kematian (Nuryanti, 2019). Oleh karena itu,
perlu adanya usaha untuk mempertahankan nilai oksigen terlarut dengan cara menambahkan sistem aerasi.
Beberapa alat yang dapat membantu mempertahankan  kadar  oksigen  terlarut, diantaranya sistem grafity, aerasi permukaan, diffuser aerator, turbin, paddle wheel (kincir air), dan microbubble . Kincir dengan ukuran yang lebih besar mempunyai kecenderungan  aerasi  yang  lebih  besar. Namun  peningkatan  laju  aerasi  tersebut selalu  diikuti  oleh  besarnya  tahanan  gerak
Vol. 20 No. 1, Hlm. 45 – 50, Juni 2022
p-ISSN      : 1693-6299                                         http://ejournal-balitbang.kkp.go.id/index.php/chanos2 e-ISSN      : 2808-1145 DOI: 10.15578/chanos.v20i1.11160
dari  sudu  sehinggga  membutuhkan  tenaga penggerak kincir yang besar pula.
Oleh karena itu, penggunaan microbubble  generator menjadi  salah  satu alternatif untuk meningkatkan kadar oksigen  terlarut. Microbubble  Generator (MBG) merupakan  bagian  alat  yang  dapat melarutkan oksigen ke dalam air (Sadatomi et  al.,  2007).  Hal  ini  melalui  gelembung- gelembung  udara  dengan  ukuran  diameter kurang dari 200 𝜇 m (Sadatomi et al., 2012). Microbubble yang  dihasilkan  berguna untuk  mikroorganisme  dan  bakteri  untuk memenuhi  kebutuhan  oksigen.  Kemudian bakteri  yang  terus  berkembang  banyak tersebut  akan  melakukan  dekomposisi terhadap air limbah (Sadatomi et al., 2005) sehingga air akan menjadi lebih bersih dan jernih.
Berikut beberapa jenis microbubble generator yang telah dikembangkan berdasarkan  penelitian  yaitu microbubble generator jenis spherical  ball yang menghasilkan  7,6  mg/l  oksigen  terlarut dalam  air  sumur  pada  saat  debit  air 0,000379  m 3 dengan  tekanan  udara  8  psi (Nugraha, 2014). Dalam penelitian Budhijanto  et  al.  (2016)  menghasilkan MBG  yang  dijalankan  berdasarkan  prinsip tabung  venturi.  MBG  diuji  pada  budidaya ikan  nila  untuk  dibandingkan  dengan aerator  konvensional.  Hasil  pengujian menunjukkan  MBG  merupakan  aerator terjangkau untuk diterapkan dalam budidaya intensif. Afisna et al. (2017) juga melakukan  penelitian  terkait microbubble generator tipe  venturi.  Dimensi  akuarium untuk pengujian adalah 280 cm x 60 cm x 40 cm. Volume air kolam untuk pengujian adalah  672  liter  dengan microbubble generator tipe venturi. Microbubble generator tipe venturi dengan pipa berpori pada  pengujian  terdiri  dari  4  bagian,  yaitu inlet, ruang udara bertekanan, pipa porous, dan outlet. Microbubble generator memiliki diameter  outlet  10  mm  dengan  sudut  inlet 30°  and  sudut  outlet  20°.  Hasil  penelitian menunjukkan bahwa nilai diameter
microbubble adalah  150  -  500 𝜇 m. Penelitian  lainnya  adalah microbubble generator jenis spherical  ball yang berfungsi  membantu  memecah  gelembung udara  menjadi  lebih  kecil  (Rosariawari  et al.,  2020).  Penelitian  dilakukan  dengan menggunakan  air  bersih  sebagai  air sampelnya, bak kontak berbentuk rectangular,  suplay  air  dari  pompa  air dengan suction head 9 meter dan discharge head 24  meter  dan total  head 33  meter dengan  220  volt/50hz/1HP  dan  2850  rpm. Suplay injeksi udara menggunakan kompresor yang mempunyai volume 7 liter dan  220  volt/0,75HP/2850  rpm.  Variasi waktu sampling adalah 0, 5, 20, 35, dan 50 menit. Berdasarkan hasil penelitian, kecenderungan DO akan semakin meningkat  pada  waktu  detensi  yang semakin lama. Menurut Rofik et al. (2020), microbubble  generator yang  telah  dibuat adalah  tipe  nozzle  venturi  yang  memiliki ukuran  diameter  alir  air  masuk  19  mm, diameter  lubang  nozzle  venturi  adalam  18 mm  dengan  bentuk  setengah  lingkaran, untuk aliran keluar air pada nozzle benturi berdiameter  3  mm.  Terdapat  juga  pipa aliran  udara  berdiameter  12  mm  proses masuknya udara, untuk lubang yang keluar microbubble berbentuk kerucut berdiameter 8 mm untuk ukuran dalam dan ukuran luar berdiamter  14  mm.  Hasil  pengujian menunjukkan  kadar  oksigen  optimal  yang didapatkan  9,0  mg/l  sedangkan  kadar oksigen  paling  rendah  8,0  mg/l  dengan peningkatan atau penurunan kadar oksigen yang terlarut pada setiap jam sebesar 0,1 – 0,2 mg/l.

## II. METODE PENELITIAN
Prinsip kerja microbubble generator berdasarkan hukum Bernouli, yakni memanfaatkan aliran fluida dengan kecepatan  tinggi  pada  satu  sisi  venturi untuk menciptakan  kevakuman  yang dimanfaatkan  untuk  menghisap  fluida  lain melalui  saluran  yang  dibuat  dibagian
venturi,  sehingga  kedua  fluida  bersamaan keluar  dari  sisilain  venturi.  Secara  umum, bagian-bagian  komponen  dan  gambaran aliran  masing-masing  fluida  adalah  seperti gambar berikut .
Gambar 1.  Prinsip kerja microbubble generator .
Panah  garis  hijau  menunjukkan aliran air dari pompa air menuju ke venturi melalui  sisi  kiri  venturi  yang  selanjutnya akan  disebut  input  aliran  air,  sementara panah  garis  merah  menunjukkan  aliran udara  yang  terhisap  ke  venturi  yang selanjutnya  disebut  saluran  udara  masuk. Sisi venturi sebelah kanan menjadi saluran keluar  untuk  aliran  air  dan  udara  yang melewati  venturi  yang  selanjutnya  akan disebut nozzle.

## 2.1.Waktu dan Tempat
Penelitian dilakukan pada bulan Juli -  November  2021  di  Tefa  Mekanisasi Perikanan Politeknik Kelautan dan Perikanan Sidoarjo.

## 2.2.Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan untuk penelitian antara lain motor listrik 1/3 HP, pipa PVC 1 inch, pipa T 1 ¼ inch x 1 inch, pipa  PVC  ½  inch,  over  sock  1  inch  ke  ¾ inch,  knee  1  inch,  socket  drat  luar  1  inch, lem pipa, papan dudukan, selang, seal tape, kabel listrik, dan kolam fiber ukuran 120 cm x  70  cm.  Selain  itu,  alat-alat  yang digunakan  untuk  pembuatan microbubble generator adalah  gergaji,  bor  listrik, gerinda tangan, dan DO meter.

## 2.3.Metode Pengujian
Metode  pengujian  yang  digunakan adalah  metode  elektrokimia  yaitu  cara langsung untuk menentukan oksigen terlarut  dengan  alat  DO  meter.  Langkah- langkah pengukuran oksigen terlarut adalah sebagai berikut :
a. Masukan microbubble  generator ke
dalam kolam fiber b. Ukur oksigen terlarut dengan DO meter sebelum microbubble generator dijalankan c. Ukur oksigen terlarut dengan DO meter setelah microbubble generator
dijalankan
d. Lakukan  pengukuran  kembali  pada waktu yang berbeda

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1.Hasil Pembuatan Microbubble

## Generator
Microbubble  generator memiliki desain  seperti  Gambar  2  dimana  memiliki input  aliran  air  (kiri  gambar)  dengan diameter 45 mm yang kemudian diperkecil menjadi  diameter  10  mm,  pipa  yang mengecil  ini  diberi  panjang  45  mm  yang ujungnya terbuka ke bagian pangkal nozzle. Saluran  udara  masuk  dari  pipa  dengan diameter  18  mm  (tengah  atas  gambar) kemudian diperbesar menjadi 45 mm untuk menyesuaikan  dengan  diameter  pangkal nozzle.  Selanjutnya  nozzle  merupakan saluran  di  ujung microbubble  generator sebagai  jalur  keluar  air  dan  udara  dengan diameter  pangkal  45  mm  yang  mengecil menjadi  22  mm  pada  jarak  1  cm  di  depan ujung  saluran  air.  Bagian  nozzle  yang mengecil ini memiliki panjang 3 cm sampai ke ujung nozzle.
Gambar 2. Desain microbubble generator .
Langkah-langkah  pembuatan  alat antara  lain  siapkan  bahan  dan  alat  yang dibutuhkan.  Kemudian  rakit  bahan  sesuai dengan  desain.  Buat  nozzle  dengan  cara menutup oversock 1 inch ke ¾ inch, dengan menggunakan 1 lubang saluran air berdiameter  10  mm,  setelah  itu  masukkan ke  dalam  pipa  T  1¼  inch  x  1  inch  sampai tepat  berada  di  tengah  sambungan, kemudian  tutup  kembali  ujung  pipa  T  1¼ inch  x  1  inch  dengan  knee  1  inch, sambungkan  dengan  pipa  secukupnya. Sambung bagian tengah pipa T 1¼ inch x 1 inch  dengan  oversock  1  inch  ke  ½  inch untuk  saluran  air  dari  pompa.  Kemudian sambung oversock 1 inch ke ½ inch dengan pipa  PVC  ½  inch  untuk  suplai  udara. Realisasi microbubble  generator seperti ditunjukkan pada Gambar 3 dengan bentuk nozzle seperti pada Gambar 4.
Gambar 3. Hasil pembuatan microbubble generator .
Gambar 4. Bentuk nozzle microbubble generator . 3.2.Hasil Pengujian Microbubble Generator Pengujian dilakukan dengan mempersiapkan kolam fiber berukuran 120 cm  x 70 cm dengan ketinggian air sebesar 40  cm  (tanpa  ikan).  Pengujian  dilakukan selama 3 hari dengan melakukan pengukuran  oksigen  terlarut  (DO)  air menggunakan  DO  meter  dan  didapatkan DO  awal  sebesar  4,1  mg/l.  Pengujian dilakukan  meliputi  oksigen  terlarut  (DO) dan ketahanan motor listrik. Adapun kolam fiber  yang  digunakan  untuk  pengujian seperti pada Gambar 5.
Gambar 5. Kolam pengujian .
Pengukuran DO dilakukan dengan menggunakan DO meter dan dilakukan pada waktu pagi hari (07.00 – 09.00 WIB), siang hari (11.00-13.00 WIB), dan malam hari (17.00-19.00 WIB).

## Tabel 1. Hasil pengukuran DO
Pengujian Ke- Oksigen Terlarut/DO (mg/l) Pagi (07.00- 09.00) Siang (11.00- 13.00) Malam (17.00- 19.00) 1 6,8 6,3 6,7 2 6,8 6,4 6,6 3 6,9 6,6 6,7 Rata-rata 6,8 6,4 6,7 Berdasarkan Tabel 1, hasil
pengukuran  DO  dengan  menggunakan microbubble    menunjukkan  rata-rata  DO pada pagi hari sebesar 6,8 mg/l, siang hari sebesar 6,4 mg/l, dan malam hari yaitu 6,7 mg/l, dengan DO minimum yang diukur 6,3 mg/l,    dan  maksimum  sebesar  6,9  mg/l. Kenaikan DO berkisar antara 2,3 – 2,7 mg/l.
Gambar 6. Pengujian microbubble generator .
Gambar 7. Pengukuran oksigen terlarut (DO).
Selain  itu,  dilakukan  pengujian ketahanan  motor  listrik  selama  9  hari
dengan melakukan pengukuran suhu motor listrik  dengan  menggunakan  termometer laser.  Motor  listrik  yang  digunakan memiliki  daya  1/3  HP  atau  232  Watt. Adapun hasil pengukuran suhu motor listrik seperti ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2 Hasil pengukuran suhu motor listrik
Hari Ke- Suhu (°C) 1 45 2 46 3 48 4 50 5 51 6 52 7 53 8 55 9 55
Berdasarkan  Tabel  2,  suhu  motor listrik berkisar antara 45°C - 55°C. Selama pengujian,  tidak  ada  permasalahan  pada motor  listrik  dan  setelah  penggunaan selama  9  hari  motor  listrik  tetap  berfungsi dengan  baik  sehingga  dapat  digunakan untuk 1 siklus budidaya perikanan.

## IV. KESIMPULAN
Microbubble generator yang dibuat memiliki  input  aliran  air  dengan  diameter 45  mm  yang  kemudian diperkecil  menjadi diameter 10 mm, saluran udara masuk dari pipa  dengan  diameter  18  mm  kemudian diperbesar menjadi 45 mm untuk menyesuaikan  dengan  diameter  pangkal nozzle dan  mengecil menjadi 22 mm pada jarak  1  cm  di  depan  ujung  saluran  air. Berdasarkan  hasil  pengujian  microbubble dimana  kondisi  awal  DO  4,1  mg/l  dengan kedalaman  air  untuk  pengujian  sebesar  40 cm. Hasil pengujian menunjukkan rata-rata DO pada pagi  hari sebesar 6,8 mg/l, siang hari sebesar 6,4 mg/l, dan malam hari yaitu 6,7 mg/l, dengan DO minimum yang diukur 6,3 mg/l,  dan maksimum sebesar 6,9 mg/l. Kenaikan DO berkisar antara 2,3 – 2,7 mg/l. Faktor-faktor yang mempengaruhi
meningkar  dan  menurunnya  DO  yaitu
Vol. 20 No. 1, Hlm. 45 – 50, Juni 2022
temperatur  air,  temperatur  udara,  sinar matahari,  dan  cuaca.  Hasil  pengujian ketahanan  motor  listrik  selama  9  hari menunjukkan bahwa motor listrik berfungsi dengan  baik  dengan  suhu  yang  terukur berkisar antara 45°C - 55°C.

## DAFTAR PUSTAKA
Afisna,  L.  F.  et  al.  2017.  Performance  of Porous-Venturi Microbubble
Generator  for  Aeration  Process. J. Energy,  Mechanical , Mater ial, and Manufacturing Engineering , 2(2):73– 80.
Budhijanto,  W. et  al. 2017.  Application of Microbubble  Generator  as  Low  Cost and  High  Efficient  Aerator  for
Sustainable Fresh Water Fish
Farming. American Institute of Physics , 1840:110008-1-110008-8. Nugraha, R.S. 2014. Pengolahan Air Tanah dengan  Proses.  Surabaya:  Doctoral Dissertation UPN Veteran
Nuryati,  Dwiartomo,  B.,  dan  Ruswadi,  A. 2019. Analisis Daya yang Dihasilkan Turbin  Angin  Tipe  Windmill  pada Sistem  Aerasi  Tambak  Udang. J. Teknologi dan Rekayasa Manufactur ,
1(1)
Rofik, D.A, Kardiman, Sumarjo, H. J., dan Noubnome,   V.   2020.   Perancangan
dan  Analisis  Alat Microbubble Generator  (MBG)  untuk  Aerasi
Kolam  Ikan  Tipe  Nozzle  Venturi. J. Infrastructure & Science Engineering. 3(2):24-30 Rosariawari,  F.,  Wahjudijanto,  I,  dan Rachmanto, T. A. 2018. Peningkatan Efektifitas Aerasi dengan Menggunakan Microbubble Generator (MBG). J. Envirotek. 8(2)
Sadatomi, M., Kawahara, A., Kano, K., dan Ohtomo,  A.  2005.    Performance  of New  Microbubble  Generator  with  a Sprical Body in Flowing Water Tube. Experimentall  Thermal  and  Fluid Science , XXIX(1):615-623.
Sadatomi,  M., Kawahara, A., Matsura, H., dan Shikatani, S. 2012.  Microbubble Generation Rate and Bubble Dissolution  Rate  Into  Water  by  a Simple  Multi  Fluid  Mixer  with Orifice and Porous Tube. Experimentall  Thermal  and  Fluid Science , XLI(1):23-30.
Sadatomi,  M.,  Kawahara,  A.,  Matsuyama, F., dan Kimura, T. 2007.  An Advance Microbubble Generator and its Application  to  a  Newly  Developed
Bubble-Jet Type Airlift Pump. Multiphase  Science  and  Technology
Science , XIX(1):323-342.
Received : 2021-05-31
Reviewed :2022-06-14
Accepted : 2022-06-20