Pemodelan Kinerja Membran Nanofiltrasi Kombinasi dengan Moving Bed Biofilm Reactor pada Sistem Resirkulasi Akuakultur

Abstract

Teknologi membran nanofiltrasi (NF) yang diterapkan pada sistem resirkulasi akuakultur (RAS) memiliki kekurangan sulit untuk mereduksi kandungan amonia. Penyisihan dapat ditingkatkan dengan melibatkan pengolahan biologis moving bed biofilm reactor (MBBR) dengan pengaturan waktu retensi hidraulik (HRT). Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan kinerja RAS dengan integrasi NF dan MBBR dengan HRT yang optimal, serta melakukan pemodelan konsentrasi permeate dengan pengaruh parameter biokinetika. Reaktor RAS dioperasikan dengan pengaturan HRT 4, 5, dan 6 menit serta model menyimulasikan fenomena transpor dalam sistem NF dengan pengaruh parameter biokinetika dalam kondisi keadaan tidak stabil. Perlakuan HRT 5 menit menunjukkan efisiensi reduksi tertinggi sebesar 53,76% untuk amonia dan 92,54% untuk nitrit dengan penurunan nilai fluks lebih kecil dibandingkan HRT 6 menit. Selain itu, hasil model tanpa pengaruh dan model dengan pengaruh faktor lingkungan diperoleh nilai parameter biokinetika dan filtrasi dengan hasil validasi dan statistik berupa model memiliki tingkat validitas yang sangat tinggi dalam menggambarkan dan memprediksi proses filtrasi dengan koefisien korelasi pada rentang 0,8–1. Selain itu, koefisien solute transport merupakan parameter yang memiliki kontribusi terbesar dalam memengaruhi nilai estimasi konsentrasi permeate sebesar 51,21%.

The nanofiltration membrane (NF) technology applied in recirculating aquaculture systems (RAS) has a limitation in effectively reducing ammonia content. This removal efficiency can be improved by incorporating a moving bed biofilm reactor (MBBR) with optimized hydraulic retention time (HRT). Therefore, this study aims to enhance the performance of RAS by integrating NF and MBBR with optimal HRT, as well as to model the permeate concentration considering the influence of biokinetic parameters. The RAS reactor was operated with HRT settings of 4, 5, and 6 minutes, and the model simulated transport phenomena within the NF system under the influence of biokinetic parameters in non-steady-state conditions. The 5 minute HRT treatment demonstrated the highest reduction efficiency, achieving 53.76% for ammonia and 92.54% for nitrite, with a smaller decrease in flux compared to the 6 minute HRT. Additionally, the model without and with the influence of environmental factors yielded biokinetic and filtration parameter values with validation and statistical results indicating the model's very high validity in describing and predicting the filtration process, with a correlation coefficient in the range of 0.8–1. Moreover, the solute transport coefficient was identified as the parameter with the greatest contribution, influencing the estimated permeate concentration by 51.21%.