Makalah ini membahas desain sistem ultraviolet tiga dalam satu (UV 3 in 1) untuk mengontrol populasi bakteri patogen pada penyediaan air skala besar. Sistem UV 3 in 1 mampu mereduksi tiga jenis bakteri patogen hingga 100% pada kecepatan aliran air tertentu. Desain ini diuji kemampuannya pada berbagai kecepatan aliran air dan terbukti efektif mengontrol bakteri pada penyediaan air skala bes

1. MAKALAH
DISAIN UV 3 in I UNTUK MEREDUKSI POPULASI BAKTERI
PADA PENYEDIAAN AIR SKALA BESAR
DESIGN OF 3 IN 1 ULTRAVIOLET TO REDUCE BACTERIA POPULATION
ON HIGH SCALE WATER SUPPLY
Oleh :
Nana S.S. Udi Putra, S.Hut, M.Si.
Fauzia, S.Pi
Samsul Bahri, S.Pi
Tamrin
DEPARTEMEN KELAUTAN DAN PERIKANAN
DIREKTORAT JENDERAL PERIKANAN BUDIDAYA
BALAI BUDIDAYA AIR PAYAU TAKALAR
2008
1

2. DISAIN UV 3 in I UNTUK MEREDUKSI POPULASI BAKTERI PADA PENYEDIAAN AIR SKALA
BESAR 1
Nana S.S. Udi Putra2, Fauzia3, Samsul Bahri2, Tamrin4
E-mail : nana_ssup@yaho.com
Balai Budidaya Air Payau Takalar
Abstrak
Sentuhan teknologi sterilisasi dengan menggunakan sinar UV telah menghasilkan dampak yang
baik bagi keberhasilan kegiatan budidaya, akan tetapi perlu inovasi-inovasi untuk mengatasi masalah
tingginya kebutuhan suplai air dalam waktu yang cepat. Oleh karena itu dibuat model ultraviolet “three
in one” yang mampu mengatasi permasalahan tersebut. Tujuan dari kajian ini adalah untuk mengetahui
kemampuan reduksi populasi bakteri patogen dari disain UV three in one. Metode yang digunakan
adalah dengan mengalirkan air secara gravitasi dari reservoar yang dilewatkan melalui dua UV tree in
one pada 4 kecepatan berbeda (33,26 ton/jam, 32,61 ton/jam, 29,18 ton/jam, dan 17,46 ton/jam) dengan
memanfaatkan sistem buka tutup keran air. Populasi bakteri pada sampel air (sebelum dan sesudah
melalui UV) diidentifikasi. Hasilnya menunjukkan bahwa pada kecepatan tertinggi (33,26 ton/jam) sinar
UV mampu mereduksi bakteri jenis Vibrio harvei, Aeromonas sp, dan Flavobacterium sp sebanyak 49,1
%, 40,3 % dan 36,2%. Pada kecepatan terendah (17,46 ton/jam) bakter-bakteri tersebut mampu
direduksi berturut-turut hingga 100%, 78 % dan 88%. Bakteri yang paling mudah direduksi dengan UV
adalah jenis Vibrio harvei, dimana bakteri jenis ini mampu di hilangkan secara total pada kecepatan 32,
61 ton/jam. Disain UV three in one cukup efisien untuk mengontrol populasi bakteri patogen pada
penyediaan air skala besar.
Kata kunci : disain UV, three in one,
DESIGN OF 3 IN 1 ULTRAVIOLET TO REDUCE BACTERIA POPULATION
ON HIGH SCALE WATER SUPPLY
Abstrct
Sterilization technology used ultraviolet was had a good resulted in aquaculture successfully, but
it still need several inovations for solving of the high requirement water supply in a moment. Therefore
was made “three in one UV design” solved that problem. This engineering was aimed to know the
reduction capability of population pathogen bacteria of three in one UV design. Method used is passed
water media by gravitation system from the reservoar on two of three in one UV designs in 4 water flows
different (33,26 t/hr, 32,61 t/hr, 29,18 t/hr, dan 17,46 t/hr). The bacteria population of water sampel
(before and after pass ultraviolet) was identified. The result showed that the higher water flow (33,26
t/hr) was able to reduce the bacteria population of Vibrio harvei, Aeromonas sp, dan Flavobacterium sp
about 49,1 %, 40,3 % and 36,2% respectively. In the lowwer (17,46 t/hr) was able to reduct the bacteria
population of Vibrio harvei, Aeromonas sp, dan Flavobacterium sp about 100 %, 78 % and 88%
respectively. Vibrio harvei is themost easy to reduct by UV, it could be reducted untill 100 % on water
flow of 32,61 t/hr, So three in one UV design was efficien for controlling bacteria pathogen in high scale
water supply.
Key words : UV design, three in one
1
Makalah disampaikan pada Indonesian Aquaculture 2008, Malioboro Jogjakarta
2
Calon Perekayasa BBAP Takalar
3
Perekayasa Muda BBAP Takalar
4
Calon Litkayasa BBAP Takalar
2

3. I. PENDAHULUAN
Latar Belakang
Peningkatan aktivitas di suatu wilayah menyebabkan terdegradasinya kualitas lingkungan perairan,
sehingga tekanan bagi kelangsungan hidup hewan air di dalamnya semakin besar. Karena air adalah faktor vital
bagi kehidupan ikan. Air sebagai media kehidupan bagi ikan bersifat pasif, akan menerima berbagai intervensi
baik faktor fisik maupun biologi. Sehingga peran pembudidaya menjadi sangat besar dalam mempertahankan
kualitas air bagi media ikan budidaya. Pilihan tersebut bisa dilakukan dengan mencari sumber air yang masih baik
atau dengan memberikan perlakuan terhadap media air yang semakin terbatas.
Seiring dengan perkembangan wilayah dan pertambahan penduduk membuat pilihan untuk mencari
sumber air yang masih bersih juga sama-sama memerlukan biaya yang sangat besar, sehingga alternatif kedua
menjadi pilihan bagi pembudidaya. Sejumlah jenis bakteri yang berbahaya bagi kehidupan ikan budidaya sudah
ditemukan pada sumber air budidaya. Bahkan hasil monitoring laboratorium kesehatan ikan BBAP Takalar
mengidentifikasi bahwa bakteri-bakteri patogen disekitar lokasi budidaya telah resisten terhadap obat antibiotik
pada dosis tertentu, sehingga perlu dosis yang lebih tinggi untuk mematikannya.
Salah satu faktor yang dapat menghambat kelangsungan hidup ikan budidaya adalah serangan patogen,
selain bisa karena faktor fisika dan kimia air media. Patogen merupakan agen biologi yang penyebabkan
munculnya penyakit atau infeksi penyakit (Pillay, 1990). Secara umum lingkungan perairan selalu memiliki potensi
terdapatnya patogen, apalagi kondisi lingkungan perairan mendukung untuk munculnya patogen. Di lain pihak
bakteri mempunyai rang kondisi lingkungan yang lebar seperti suhu, pH, kandungan garam yang tinggi (Post,
1987), bahkan bisa membentuk flagela atau kapsul pada kondisi paling jelek sekalipun dan akan muncul dan aktif
kembali ketika kondisi lingkungan mendukung. Bakteri patogen bersifat saprofit dan menyerang ikan ketika ikan
dalam kondisi yang tidak fit atau seimbang, defisiensi nutrisi (Post, 1987).
Bakteri yang dikenali bisa menjadi patogen bagi hewan air budidaya adalah berasal dari genus Vibrio,
Flexybacter, Pseudomonas, Edwardsiella, Yersinia, Pasteurella, Aeromonas, Alteromonas, Flurobacterium,
Clostridium, Reibacterium, Streptococus, Mycobacterium, dan Nocardia (Roberts, 1989). Beberapa genus
diantaranya seperti, Vibrio, flexibacter, Pseudomonas dan Aeromonas banyak ditemukan di perairan pantai
Takalar (Udi Putra, et. Al., 2006).
Pemanfaatan disinfektan banyak dilakukan untuk mereduksi kehadiran bakteri pada media budidaya
seperti penggunaan klorin, monoklorin, klorin oksida, sinar ultraviolet (UV), ozon, dan campuran oksidan
(Lechevallier dan Kwok-Keung Au, 2004). Penggunaan sistem UV adalah salah pilihan terbaik untuk mengatasi
permasalahan patogen bagi ikan budidaya dengan dampak yang tidak ada bagi lingkungan. Lampu-lampu UV
yang saat ini dibuat sudah sangat efektif berfungsi menginaktifasi mikroorganisma, karena mampu menghasilkan
panjang gelombang 254 nm dengan merkuri bertekanan rendah (Aquatic Eco-systems, Inc., 2005). Sinar UV
effektif dalam menginaktifasi mikroorganisma patogen seperti bakteri, virus dan protozoa Lechevallier dan Kwok-
Keung Au, 2004).
Sinar UV akan menyerang thymine yang ada di dalam DNA dan RNA karena bahan tersebut sangat
reaktif terhadap sinar ultraviolet terutama dalam bentuk dimer (thyamine-thyamine double bond). Radiasi ini
berdampak pada proses transkripsi dan duplikasinya terganggu dan menjadi kacau, sehingga mikroorganisma
menjadi steril (Lechevallier dan Kwok-Keung Au, 2004).
BBAP Takalar telah berhasil mendesain sistem disinfektan dengan menggunakan lampu UV yang
mengadopsi sistem dari produsen-produsen import. Produsen import yang mahal membuat kesulitan bagi
pembudidaya-pembudidaya skala kecil untuk diaplikasikan. Akan tetapi permasalahan tersebut saat ini bisa di
pecahkan dengan adanya sistem UV dengan sistem knock down dengan memanfaatkan pipa PVC, dimana ketika
lampu UV sudah turun kemampuannya atau dilakukan perawatan, lampu UV bisa diganti atau dibersihkan.
3

4. Efektivitas cahaya UV akan sangat bergantung pada tingkat interaksi antara patogen dan cahaya UV itu
sendiri, oleh karena itu sangat berkaitan dengan kecepatan aliran air, intensitas cahaya UV, jarak antara patogen
dengan sumber cahaya UV.
Lampu tunggal yang dipasang pada pipa PVC berdiameter 2.5’ mampu mereduksi bakteri patogen yang
ditemukan di dalam air media hingga 70% dari total bakteri pada kecepatan aliran 1.67 L/det (Putra, et.al., 2006),
dan bahkan bakteri jenis Felxybacter sp inaktif hingga 85.5% dan jenis Vibrio sp, 100 % tidak aktif lagi pada
kecepatan yang sama (Putra, et.al., 2006).
Kebutuhan suplai air yang lebih besar dalam waktu yang relatif singkat seperti pada kegiatan pembenihan
skala besar tanpa resirkulasi, membutuhkan sistem disinfektan yang sama namun tetap mampu mereduksi
sejumlah bakteri patogen yang masuk ke dalam media air budidaya. Sehingga dengan kebutuhan tersebut perlu
disain yang tepat yang mana desain sistem UV yang mampu merespon kebutuhan-kebutuhan tersebut namun
tetap dapat mereduksi patogen di dalam media air budidaya.
1.2. Tujuan
Kegiatan ini ditujukan untuk mengetahui daya reduksi populasi bakteri patogen dari disinfektan UV 3 in i
pada kecepatan suplai air tinggi.
1.3. Sasaran
Diperoleh informasi yang akurat mengenai kemampuan UV pada kecepatan dan volume air yang lebih
besar sehingga penggunaan UV akan lebih efisien.
II. BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat
Kegiatan perekayasaan dilakukan pada bulan September 2007, dengan tempat kegiatan uji perekayasaan
di BBAP Takalar dan analisa bakteri patogen dilakukan di Laboratorium Kesehatan Ikan dan Udang BBAP
Takalar.
Bahan dan Alat
Bahan dan alat yang digunakan dalam uji perekayasaan adalah satu set ultraviolet modifikasi BBAP
Takalar, yang terdiri atas 3 lampu ultraviolet 36 watt yang di pasang di dalam tabung pipa VPC berdiameter 8
inch (Gambar 1 dan 2). Yang telah dipasang satu rangkaian dengan reservoir air, presure filter di Pembenihan
udang windu. Alat pendukung lain adalah pipa air pompa air, kran pengatur kecepatan arus, stopwacth, ember
penampung air, tabung reaksi, petridisk, mikroskop, media agar dan air media budidaya. Sedangkan bahan yang
digunakan adalah air media, kaporit, media agar pembiak bakteri.
4

5. Lampu UV Ф 1 Pipa tabung UV
“ 40 watt
Pipa Input/output
air Ф 2.5”
1 Pipa Ф 8”
3
2
Gambar 1. Penampang UV 3 in 1
In let
Out let
Gambar 2. Ultraviolet 3 in 1
Prosedur Kerja
2.3.1. Pengukuran kecepatan arus
Pada tahap awal dilakukan pengukuran kecepatan arus air dengan membuka seluruh kran air dan
setengah dari jumlah kran yang tersedia. Pengukuran kecepatan dilakukan 3 kali pengulangan sehinga diperoleh
kecepatan arus rata-rata. Kecepatan air diperoleh dengan mengukur volume air yang berkurang ketika kran di
buka. Kecepatan yang diperoleh adalah 33.61, 32.26, 29.18, dan 17.46 Ton/Jam.
2.3.2. Pengambilan contoh air
Pengambilan contoh air dilakukan setiap 1 minggu sekali dan dilakukan tiga kali pengambilan sampel
(Minggu ke-1 - ke-3), meliputi contoh air awal (tanpa UV) dan contoh air pada kecepatan air yang berbeda.
Dengan demikian Perlu 5 contoh air setiap periode pengambilan atau 15 contoh air untuk 3 kali pengamatan
(Tabel 1.).
5

6. Tabel 1. Rancangan disain pengambilan contoh.
Pengambilan Contoh
Periode Kontrol 33.61 32.26 29.18 17.46 Keterangan
Ton/jam Ton/Jam Ton/Jam Ton/Jam
I 1 1 1 1 1 Minggu ke-1
II 1 1 1 1 1 Minggu ke-2
III 1 1 1 1 1 Minggu ke-3
Jumlah 3 3 3 3 3
Pengambilan contoh menggunakan wadah yang telah diseterilkan. Pada saat pengambilan contoh air
berdasarkan kecepatan air, terlebih dahulu wadah steril dibilas dengan dengan air sesuai air pada masing-masing
kecepatan yang berbeda. Contoh-contoh sampel tersebut kemudian diidentifikasi di Laboratoriuk Uji BBAP
Takalar pada Laboratorium kesehatan Ikan.
2.3. Analisis data
Jenis bakteri patogen yang diidentifikasi adalah jenis Vibrio sp, Flavobakterium, dan Aeromonas, di
Laboratorium Kesehatan Ikan dan Udang BBAP Takalar. Perekayasaan yang dilakukan berdasarkan perlakuan
kecepatan air yang akan dilihat pengaruhnya terhadap daya reduksi bakteri. Analisis dilakukan hanya dengan
melakukan tampilan tabulasi dan grafik untuk bisa menggambarkan daya reduksi UV 3 in 1 pada beberapa
kecepatan air.
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Faktor penentu dalam daya reduksi populasi bakteri sangat bergantung pada jenis bakteri, jarak bakteri
dengan sumber cahaya UV, intensitas cahaya UV, waktu interaksi dengan cahaya UV (kecepatan aliran air) dan
kekeruhan air (LeChevallier and Kwok-Keung Au. 2004). Sehingga perlu disain yang tepat sesuai dengan
kebutuhan akan tetapi mempunyai kemampuan yang tetap optimal. Dari tiga jenis populasi bakteri hasil
identifikasi awal (kontrol) dari reservoar/penampungan sistem pembenihan udang vaname memperlihatkan
adanya perbedaan jumlah kepadatan. Bakteri yang diidentifikasi adalah Vibrio harvei Aeromonas, dan
Flavobakterium, dengan kepadatan rata-rata berturut-turut adalah, 4.61 X 103, 6.52 X 103, dan 9.95 X 103 CFU/ml.
Nampak bahwa kepadatan terbesar dari 3 jenis yang dapat diidentifikasi adalah jenis Flavobakterium, disusul
kemudian oleh jenis Aeromonas dan Vibrio harvei. Jenis Vibrio harvei bisa menyebabkan sangat kematian bagi
hewan piaraan ketika populasinya melebihi 103 CFU/ml dan jenis ini merupakan jenis yang bakteri yang menjadi
momok yang menakutkan bagi perusahaan pembenihan karena sangat mematikan. Pengamatan pada sistem
pembenihan di BBAP Takalar jenis Vibrio ini menyerang jenis udang, kerapu, dan kepiting bakau serta rajungan.
Serangan Bakteri Vibrio membuka jalan atas serangan kedua jenis bakteri Flavobacterium dan
Aeromonas serta kemungkinan jenis lainnya. Sehingga kedua jenis tersebut lebih bersifat opportunitis karena
sangat bergantung pada penyerangan jenis Vibrio atau ketika benar-benar hewan piaraan benar-benar tidak
kondisi fit lagi. Dengan demikian kondisi kualitas air di dalam reservoar pembenihan BBAP Takalar tidak lagi
aman karena seperti halnya hasil pengujian sebelumnya menunjukkan bahwa bakteri jenis lainnya yang tidak
teridentifikasi populasinya mencapai 76% dari populasi total (Udi Putra et.al 2007). Bahkan hasil monitoring
laboratorium kesehatan ikan menunjukkan bahwa bakteri-bakteri di sekitar lokasi budidaya telah resisten
terhadap obat antibiotik pada dosis tertentu (Udi Putra et.al 2007).
Data hasil pengujian pada UV 3 in 1 menunjukkan hasil bahwa pada kecepatan tertinggi yakni 33.26
ton/Ha UV hanya mampu mereduksi populasi jenis Vibrio, Aeromonas, dan Flavobacterium berturut-turut hingga
6

7. mencapai 49,1%, 40,3%, dan 36,2 % dan pada kecepatan terkecil yakni di 17,46 ton/Jam UV mampu mereduksi
populasi bakteri-bakteri tersebut mencapai 100%, 78,6% dan 88,7% (Gambar 3). Kecenderungan menunjukkan
semakin lambat kecepatan air kemampuan reduksi populasi semakin kuat. Bila dibanding dengan hasil uji coba
pada disain UV dengan diameter 2,5 inch dengan kecepatan 1.67 L/det atau 0.5 Ton/Jam dimana mampu
mereduksi total bakteri hingga 70% bahkan jenis Vibrio tidak ditemukan lagi (Udi Putra et. al, 2007), maka
kecepatan maksimum 33,26 Ton/Jam atau 66.52 kali lebih cepat mampu mereduksi populasi bakteri jenis Vibrio
hingga 49% dan pada kecepatan terendah di 17,46 Ton/Jam atau 34.92 kali lebih cepat mampu mereduksi
populasi jenis Vibrio, Aeromonas, dan Flavobacterium mencapai 100%, 78,6% dan 88,7%. Sehingga menjadi
jelas bahwa disain UV 3 in 1 memberikan kemampuan yang sangat menakjubkan.
Proses yang terjadi dalam deaktifasi mikroba adalah karena kelompok protein thyamine sebagai penyusun
DNA dan RNA sangat reaktif terhadap sinar UV. Sinar UV merusak proses transkirpsi dan duplikasi asam nukleat
sehingga mikroorganisma tersebut menjadi steril dan tidak aktif (LeChevallier and Kwok-Keung Au, 2004). Pada
dosis rendah maka RNA dan DNA bisa tidak aktif, namun bisa kembali aktif bila terjadi photoreaktifasi pada
kondisi ada cahaya dan atau aktifasi gelap pada kondisi tidak ada cahaya. Sehingga untuk menjaga agar tidak
kembali aktif perlu dosis yang tepat.
120
98.9 100.0 100.0
100 88.7
81.7
Kemampuan reduksi (%)
78.6
80
72.4
66.8
60
49.1 50.5
40.3
40 36.2
20
0
33,26 32,61 29,18 17,46
Kecepatan aliran (Ton/Jam )
Vibrio Aeromonas Flavobacterium
Gambar 3. Kemampuan reduksi populasi bakteri sinar UV model 3 in 1 pada kecepatan berbeda.
Pada ke empat kecepatan aliran air yang diujikan tersebut menunjukkan bahwa jenis bakteri Vibrio adalah
jenis bakteri yang paling rentan terhadap cahaya UV sepertihalnya pada pengujian UV model sebelumnya (Udi
Putra, et.al., 2007), kemudian disusul oleh jenis Flavobakterium, dan Aeromonas. Pada kecepatan 32.16
Ton/Jam populasi bakteri Vibrioa telah mampu direduksi hingga 98.9 % sedangkan kedua jenis lainnya hanya
mencapai 72.4 % dan 50.5 % saja. Dan secara keseluruhan ketiga jenis bakteri tersebut mampu direduksi hingga
lebih dari 75% pada kecepatan 17.46 Ton/Jam dan tentunya akan semakin besar daya reduksinya bila
kecepatnnya dikurangi. Begitu juga halnya dengan jenis bakteri lainnya. Secara keseluruhan bakteri yang ada di
sumber air media akan dapat deaktifasi dengan memperlambat aliran air media (memperlama interaksi cahaya
dan bakteri).
Dari hasil pengukuran tersebut menjelaskan bahwa selain faktor-faktor waktu interaksi, intensitas cahaya,
jarak baketeri, dan jenis bakteri nampak bahwa kepadatan menjadi faktor penting. Pada Gambar 2
memperlihatkan bahwa pada kecepatan tinggi yakni di 33,26 dan 32.61 Ton/Jam dimana populasi bakteri
Flavobakterium sebesar 9.95 X 103 CFU/ml dan populasi bakteri Aeromonas 6.52 X 103 CFU/ml hanya
populasinya tetap pada urutan yang sama (pertama dan kedua) yakni 6.35 X 103 dan 3.9 X 103 CFU/ml atau
hanya mampu diresuksi 36.2 % dan 40.3 % saja (Gambar 3) berbeda ketika populasinya lebih rendah dari 6.35 X
7

8. 103 CFU/ml menunjukan bahwa karakter jenis bakteri sangat menonjol. Hubungan antara populasi bakteri
dengan kecepatan aliran air dapat dilihat pada Gambar 4.
12000
10000
Vibrio
Populasi Bakteri (CFU/ml)
Aeromonas
8000
Flavobacterium
6000
4000
2000
0
initial 33,26 32,61 29,18 17,46
Kecepatan aliran (Ton/Jam)
Gambar 4. Populasi Bakteri setelah melalui UV 3 in 1 pada kecepatan berbeda
IV. KESIMPULAN
Populasi bakteri jenis Vibrio harvei, Aeromonas sp, dan Flavobacterium sp, pada kecepatan tertinggi
(33.26 Ton/Jam) dapat direduksi hingga mencapai dari 49, 40 dan 36% dan mencapai 100, 78 dan 88 % pada
kecepatan 17.46 ton/jam. Dengan demikian UV model 3 in 1 efektif dalam mereduksi populasi bakteri untuk
tujuan penyediaan air kapasitas besar terutama dalam mereduksi jenis bakteri Vibrio harvei.
V. DAFTAR PUSTAKA
Aquatic Eco-systems, Inc. 2005. Master Catalog.
Jager, J.H. 1967. Introduction to Research in UV Photobiology. Englewood Cliffs, NJ, Prentice Hall, Inc.
LeChevallier Mark K and Kwok-Keung Au. 2004. Water Treatment and Pathogen Control : Process Efficiency in
Achieving Safe Drinking Water. World Health Organization and IWA Publishing. London
Pillay T.V.R. 1990. Aquculture: Principles and Practices. Fishing News Book. London.
Post, George. 1987. Textbook of Fish Health. Revised and expanded Edition. T.F.H. Publications Inc. USA.
Roberts, Ronald, J. 1989. Fish Pathology. 2nd Edition. Bailliere Tindall. London.
Udi Putra Nana SS, M. Syaichudin, Farida S, Suarni, Hasmawati, M. Syahrir, Naomi, Tamrin, M, Arsyad. 2007.
Efektivitas Ultraviolet dalam mereduksi Bakteri Patogen di dalam media air budidaya. Prosiding
Indonesian Aquacultur Direktorat Jenderal Perikanan Budidaya, Bali 2007.
8