HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
B. Efek Perpanjangan Pencahayaan pada perubahan [MLSS] Sistem Alga- Alga-Bakteri dalam HRAR Proses Batch
MLSS dalam HRAR terdiri dari sel - sel alga dan bakteri pengurai senyawa organik. Hasil penelitian perubahan konsentrasi MLSS dan alga ditampilkan dalam Lampiran III Tabel L-36 sampai dengan L-39, Tabel 4.16 menjelaskan hasil penelitian peningkatan konsentrasi MLSS dan alga. Sedangkan pola perubahan konsentrasi selama penelitian dijelaskan pada Gambar 4.17. dan 4.18. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perpanjangan pencahayaan tidak menghasilkan kenaikan MLSS. Pada Gambar 4.17 menunjukkan konsentrasi awal MLSS berbeda untuk semua variasi kedalaman air dan waktu pencahayaan. Pada pencahayaan secara alamiah (12 jam), kenaikan konsentrasi MLSS tertinggi terjadi pada HRAR dengan kedalaman air 25 cm. Sekalipun secara prosentase, HRAR dengan kedalaman 40 cm memiliki kenaikan terbesar. Pada kedalaman 60 cm pertambahan MLSS paling rendah. Hal ini dimungkinkan aktivitas bakteri
0 20 40 60 80 100 120 140 0 1 2 3 4 5 [C OD] .m g/L
Waktu kontak, hari
12 jam, 25 cm 12 jam, 40 cm 12 jam, 60 cm
aerob tidak bisa tumbuh secara maksimal yang diikuti dengan lambatnya pertumbuhan alga. Pengamatan secara visual, air dalam HRAR dengan kedalaman 60 cm, terlihat mengalami perubahan warna hijau yang lebih relatif lambat. Hasil perhitungan berdasarkan Gambar 4.17 disampaikan pada Tabel 4.16, terlihat penambahan waktu pencahayaan, pertambahan alga relatif rendah dibanding dengan pencahayaan secara alamiah. Hal ini kemungkinan disebabkan mikroalga mengalami depresi. Sehingga perkembang biakan alga terhambat bahkan memungkinkan timbul senyawa inhibitor yang berpengaruh pada pertumbuhan bakteri.
Gambar 4.17 Grafik pertambahan konsentrasi MLSS pada HRAR proses batch, dengan variasi waktu pencahayaan dan kedalam air
Gambar 4.18 Grafik peningkatan konsentrasi alga sebagai klorofil-a dengan variasi waktu pencahayaan.
0 50 100 150 200 250 0 1 2 3 4 5 [ML SS ], m g/L
Waktu kontak, hari
12 jam, 25 cm 12 jam, 40 cm 12 jam, 60 cm
24 jam, 25 cm 24 jam, 40 cm 24 jam, 60 cm
0 0,2 0,4 0,6 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 [Kh lo ro pl -a] , m g/L
Waktu kontak, hari
12 jam,25 cm 12 jam, 40 cm 12 jam, 60 cm 24 jam,25 cm 24 jam, 40 cm 24 jam, 60 cm
Tabel 4.16 : Peningkatan konsentrasi rerata MLSS, mg/L dan Alga diukur sebagai Klorofil-a pada HRAR proses batch
Kedalaman Air, cm Pencahayaan Alamiah Penambahan di malam hari MLSS (%) Klorofil-a (%) MLSS (%) Klorofil-a (%) 25 176,84 84,70 38,93 47,60 40 190,63 51,50 28,80 41,20 60 75,00 47,60 38,89 44,90
Secara umum, pada kedua perlakuan pencahayaan, peningkatan MLSS terbaik terjadi pada kedalaman 25 cm. Oswald, et al (1957) menyebutkan bahwa pada kedalaman 20 - 40 cm HRAR akan mencapai performa yang paling optimum. Pada kedalaman ini, produksi biomass alga dan kemampuan pengambilan nutrien sangat baik. Gambar 4.18 menjelaskan pada kedalaman 25 cm dan pencahayaan secara alamiah terjadi kenaikan konsentrasi alga yang lebih baik. Pada kedalaman ini, tampak perpanjangan waktu pencahayaan tidak berpengaruh signifikan pada penambahan konsentrasi alga. Prediksi secara teoritis perpanjangan pencahayaan diperkirakan dapat meningkatkan aktifitas alga untuk berfotosintesa dan sekaligus melakukan reproduksi. Reynolds (2006) menjelaskan bahwa secara fisiologi, laju fotosintesa sangat dipengaruhi oleh suhu penyinaran, ketersediaan nutrien dan CO2. Perpanjangan pencahayaan diperkirakan akan meningkatkan suhu dalam internal sel alga dan menghambat laju proses fotosintesanya. Tabel 4.16, menunjukkan kondisi yang berkebalikan. Pada kedalaman 60 cm, perpanjangan pencahayaan menghasilkan prosentase kenaikan konsentrasi alga lebih tinggi dibanding kedalaman air 40 cm. Bila dikaitkan dengan pernyataan Reynolds (2006), hal ini dapat dipahami, bahwa pada kedalaman 60 cm, dimungkinkan terjadi stratifikasi suhu. Dimana alga yang berada pada bagian terdalam masih dapat berfotosintesa atau melakukan pertumbuhan sel.
Hasil percobaan pada proses batch dengan injeksi substrat secara intermiten ditunjukkan pada Gambar 4.19. Hasil penelitian menunjukkan hubungan yang sangat erat antara besaran intensitas cahaya dan pertumbuhan alga. Setelah hari ke 10 nampak adanya pola perubahan yang sama antara besaran intensitas cahaya dan pertambahan konsentrasi alga. Penurunan konsentrasi alga pada hari ke 20, dimungkinkan karena alga mengalami penuaan. Kematian kultur alga tersebut menyebabkan kenaikkan konsentrasi nutrien, karena sel alga yang mati biasanya termineralisasi oleh bakteri heterotropik. Sehingga nitrogen organik yang terkandung di dalamnya terdaur ulang kembali kedalam air sebagai ammonia (Hargreaves, 1998). Hasil Penelitian dapat disimpulkan bahwa intesitas cahaya memegang peran penting bagi pertumbuhan alga, dan menunjang kinerja sistem alga - bakteri. Namun, intensitas cahaya berlebihan dapat menyebabkan kenaikan suhu sistem HRAR, sehingga dapat menghambat metabolisme bahkan mematikan sel-sel mikroalga.
Gambar 4.19 Korelasi intensitas cahaya dan konsentrasi klorofil-a dalam HRAR proses batch. 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 0 10 20 30 40 50 [Klo ro fil -a] , m g/L In ten sitas ca hay a, ft -ca nd le
Waktu Pengukuran, hari
C. Efek Pencahayaan pada Mobilisasi Phosphat (P-PO4) pada Sistem Alga - Bakteri dalam HRAR Proses batch.
Unsur phosphat (P) memegang peranan penting bagi pertumbuhan alga. Namun kebutuhan unsur P oleh alga lebih kecil bila dibandingkan kebutuhan akan unsur N. Kebutuhan substrat untuk pertumbuhan alga memiliki rasio C:N:P = 106:16:1. Sehingga secara teoritis penyisihan P pada sistem alga - bakteri akan lebih kecil dibandingkan penyisihan unsur N. Mekanisme yang berperan penting pada penurunan P dalam HRAP adalah uptake oleh alga, immobilisasi di sedimen dan presipitasi sebagai fosfor-kalsium (Chen, 2003). Hasil penelitian dan analisis perubahan phosphat dalam sistem alga - bakteri ditampilkan dalam Lampiran III Tabel L – 40 dan L - 41. Penurunan konsentrasi phosphat sebagai P-PO4= dengan variasi pencahayaan ditunjukkan dalam Tabel 4.17.
Tabel 4.17 : Penurunan konsentrasi P-PO4, mg/L pada HRAR proses batch
Waktu Penyinaran (Jam) Kedalaman Air , cm 25 40 60 P-PO4
(mg/L) penyisihan (%) (mg/L) P-PO4 penyisihan (%) (mg/L) P-PO4 penyisihan (%) 12 33,62 46,07 28,74 42,64 20,2 29,20 24 29,09 23,49 30,07 27,69 39,57 35,58
Pada semua variasi kedalaman dan pencahayaan menunjukkan tren penurunan PO4= seiring dengan bertambahnya waktu kontak sebagaimana pada Gambar 4.20. Semakin lama waktu kontak penyisihan phosphat semakin baik. Cromar (1997) menyebutkan waktu kontak yang lebih panjang meningkatkan konsentrasi alga, sehingga laju reduksi nutrien juga meningkat. Dalam sistem HRAR, penyisihan phosphat tidak hanya oleh alga, tetapi juga oleh bakteri untuk menyusun struktur selnya. Aktivitas bakteri aerob berlangsung lebih baik pada kedalaman air 25 cm, karena aktivitasnya oxygent dependend. Konsentrasi DO dipengaruhi oleh produksi oksigen hasil fotosintesis alga dan difusi oksigen dari atmosfer. Semakin dalam reaktor, konsentrasi DO terlarut semakin rendah. Penurunan konsentrasi phosphat tertinggi terjadi pada kedalaman air 25 cm. Sedangkan pada perpanjangan pencahayaan penurunan konsentrasi phosphat
terjadi pada kedalaman 60 cm. Komparasi Gambar 4.18 dan 4.20 menunjukkan kesesuaian dengan penelitian terdahulu oleh Oswald et al., 1957 dan Chang et al., 2010.Dimana proses asimilasi alga berpengaruh pada penyisihan phosphat. Pada semua variasi penelitian, kenaikan konsentrasi MLSS selaras dengan kecenderungan penurunan konsentrasi phosphat. Hal ini bermakna bahwa sekalipun terjadi penurunan konsentrasi alga, namun dimungkinkan tetap terjadi kenaikan MLSS dari pertumbuhan bakteri. Dalam sistem HRAP penurunan phosphat tidak hanya oleh alga dan bakteri, namun bisa juga oleh phytoplankton dan tanaman gulma air lainnya.
Gambar 4.20 Grafik perubahan konsentrasi P-PO4 dengan 5 kali ulangan pada HRAR proses batch dengn variasi durasi pencahayaan dan kedalaman air.
D. Efek Pencahayaan pada Mobilisasi N-NH3 dan NO3- dalam Sistem Alga -