HASIL DAN PEMBAHASAN 5.1 Analisa Karakteristik Limbah Cair
5.2 Hasil Proses Seeding pada Biofilter Anaerob Media Sarang Tawon
Langkah awal yang dilakukan dalam penelitian ini adalah seeding atau tahap pembiakan mikroorganisme pada media sarang tawon. Seeding dilakukan secara alami, yaitu dengan langsung mengalirkan limbah yang akan diolah kedalam reaktor biofilter anaerob secara kontinyu dengan arah aliran upflow selama 10 hari. Limbah yang
Universitas Sumatera Utara
IV-2 dialirkan merupakan limbah domestik, karena menurut Said (2005) limbah domestik kaya akan sumber karbon yang diperlukan mikroorganisme untuk hidup dan juga di dalam air tersebut terkandung berbagai mikroorganisme. Dengan demikian, proses pembiakan tidak perlu memakan waktu terlalu lama.
Selama proses seeding, nilai pH juga diukur karena merupakan faktor yang sangat mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme dalam mendegradasi bahan organik secara anaerob. Nilai pH optimum yang dibutuhkan mikroorganisme pada proses asidogenesis berada pada kisaran 5 – 6,5. Sedangkan pH optimum untuk mikroorganisme dalam proses methanogenesis yaitu di atas 6,5 (Tchobanoglous, 1993).
Berdasarkan hasil analisis, pH pada proses asidogenesis berada pada kisaran 5,7 – 6,4 serta pada tahap methanogenesis, pH yang terbentuk berada pada kisaran 6,5 – 7,2.
Dengan demikian, pH yang terbentuk dalam reaktor masih dalam rentang pH optimum untuk pertumbuhan mikroorganisme. Nilai pH pada proses seeding dapat dilihat pada gambar 4.1.
Gambar 4.1 Kondisi pH Pada Proses Seeding Sumber: Hasil Penelitian, 2018
Berdasarkan penelitian Syah dkk (2017), tahap asidogenesis menghasilkan asam-asam organik volatil atau asam lemak volatil (volatile fatty acids) seperti asam asetat, format, propionat, butirat, dan valerat. Sehingga nilai pH pada proses asidogenesis lebih rendah dibandingkan dengan nilai pH pada proses methanogenesis. Menurut Deblin dan Steinhauser (2008), pH asam merupakan pH optimum untuk pertumbuhan bakteri perombak dan penghasil asam-asam organik. Hal ini ditunjukkan dengan hasil analisis terhadap VFA pada H0 seeding dan H10 seeding yaitu sebesar 315 mg/l dan 250 mg/l.
IV-3 Menurut Indriyati (2005), konsentrasi asam volatil dalam rentang 200 – 400 mg/l sebagai asam asetat menunjukkan kondisi reaktor yang baik pada proses anaerob.
Menurut Metcalf & Eddy (2003), proses asidogenesis diketahui dengan menurunnya tingkat konsentrasi VFA.
Pengukuran VFA dilakukan sejalan dengan pengukuran produksi volume gas pada reaktor anaerob, dimana pada H10 seeding volume gas yang terbentuk yaitu sebesar 80 ml. Menurut Metcalf & Eddy (2003), proses biodegradasi bahan organik kompleks secara anaerob menjadi produk akhir berupa gas metana terbagi atas tiga tahap, yaitu hidrolisis, fermentasi (asidifikasi) dan metanogenesis. Metanogenesis merupakan langkah penting dalam proses pengolahan anaerobik secara keseluruhan, karena proses ini adalah yang paling lambat pada proses reaksi biokimia, mengubah asam-asam volatil gas CH4, CO2, dan lain sebagainya. Produksi volume gas yang tidak terlalu besar disebabkan waktu operasi seeding yang dilakukan hanya dalam waktu 10 hari, hal ini didukung oleh penelitian Fusvita (2015), bahwa waktu tinggal yang lebih besar dapat menghasilkan biogas lebih efisien.
Selain dari pengukuran nilai pH, selama proses seeding pengukuran temperatur juga terus dilakukan. Menurut Angelidaki dan Ahring (1993), proses anaerobik dapat terjadi pada suhu 25˚C - 40˚C sehingga bakteri mampu mendegradasi bahan organik.
Sedangkan menurut Mustami KH dkk (2015), proses anaerob dapat berlangsung pada rentang temperatur mesofilik (25˚C - 40˚C) dan rentang termofilik (55˚C - 60˚C).
Dengan demikian, suhu pada reaktor masih dalam rentang suhu optimum untuk pertumbuhan mikroorganisme, yaitu 30˚C – 32˚C pada proses asidogenesis dan 30˚C - 33˚C pada proses methanogenesis. Kondisi suhu pada proses seeding dapat dilihat pada gambar 4.2.
Universitas Sumatera Utara
IV-4 Gambar 4.2 Kondisi Suhu Pada Proses Seeding
Sumber: Hasil Penelitian, 2018
Pengamatan yang dilakukan pada tahap seeding adalah dengan cara pengamatan visual untuk melihat pembentukan biofilm pada media sarang tawon. Selain itu pertumbuhan mikroorganisme pada media dapat dilihat dari peningkatan efisiensi penghilangan COD.
Efisiensi yang meningkat menunjukkan adanya aktifitas mikroorganisme yang telah tumbuh semakin banyak dan mendegradasi senyawa organik yang ada di dalam air buangan tersebut (Said, 2005). Pengamatan secara visual terhadap pembentukan biofilm selama proses seeding dapat dilihat pada gambar 4.3.
H0 H1 H2 H3
H4 H5 H6 H7
IV-5 z
Gambar 4.3 Pengamatan Visual Pertumbuhan Biofilm pada Media Sarang Tawon Sumber: Hasil Penelitian, 2018
Berdasarkan pengamatan visual dari gambar 4.3, dapat dilihat bahwa lapisan tipis kehitaman tampak mulai melekat pada media dalam reaktor biofilter anaerob dimulai pada H2 tahap seeding. Berdasarkan penelitian Henze, et. al. (1997), memperoleh karakteristik biofilm yang tumbuh pada kondisi anaerobik terlihat berwarna hitam, lebih kasar dan lebih kompak.
Lapisan berwarna kehitaman dan kasar tampak melekat pada sela-sela media sarang tawon yang terbuat dari bahan plastik dengan lekukan-lekukan di bagian luar dan dalam media. Terbentuknya lapisan berwarna hitam kecoklatan serta tidak mudah lepas dari media menandakan terdapat pertumbuhan mikroorganisme pada media (Filiazati dkk, 2013).
Berdasarkan penelitian Said (2005) tentang biofilter, VSS (Volatile Suspended Solid) bukan menjadi parameter utama yang menandakan bahwa proses seeding berhasil, dikarenakan proses seeding dilakukan secara langsung pada reaktor dan mikroorganisme yang tumbuh langsung melekat pada media untuk membetuk lapisan biofilm. Namun, dalam penelitian ini juga dilakukan pengukuran terhadap nilai VSS untuk mengetahui kemungkinan jumlah pertumbuhan mikroorganisme tersuspensi dalam reaktor.
Menurut Widyaningsih (2011), lapisan biofilm ditumbuhkan dengan cara menjaga ketinggian air sekitar 5 cm di atas permukaan media. Hasil analisis VSS pada H0
H8 H9 H10
Universitas Sumatera Utara
IV-6 seeding sebesar 5,532 mg/l sedangkan hasil analisis pada H10 seeding sebesar 9,532 mg/l. Dengan demikian secara tidak langsung peningkatan penyisihan COD juga dipengaruhi oleh jumlah VSS dalam reaktor. Hasil analisis nilai COD pada proses seeding dapat dilihat pada gambar 4.4 dan 4.5.
Gambar 4.4 Hasil Analisis COD Tahap Seeding pada Reaktor Biofilter Anaerob
Gambar 4.5 Persentase Penyisihan COD Proses Seeding Sumber: Hasil Penelitian, 2018
Parameter amonia tidak diukur dalam proses seeding, dikarenakan menurut Putri dalam Dworkin et. al (2017) analisis COD dilakukan untuk mengetahui penurunan bahan organik dan peningkatan mikroorganisme dalam reaktor, sehingga efisiensi penyisihan
IV-7 amonia bukan merupakan parameter pertumbuhan mikroorganisme dalam reaktor. Hal tersebut dapat dilihat pada gambar 4.4 yang menunjukkan hasil analisis COD pada reaktor biofilter anaerob. H1, H2 hingga H10 menunjukkan hari pengambilan sampel selama proses seeding dengan waktu tinggal 24 jam. Nilai COD awal yang masuk ke dalam reaktor yaitu 219,13 mg/l, pada H1 seeding nilai COD mengalami penyisihan hingga 68,6% yaitu 68,8 mg/l. Namun pada H2 dan H3 nilai COD tidak mengalami perubahan, hal ini disebabkan mikroorganisme masih berada pada fase lag yaitu tahap adaptasi (Liu S, 2013). Peningkatan penyisihan nilai COD terus berlangsung hingga H10 waktu operasi hingga 96%. Hal ini menandakan bahwa pertumbuhan mikroorganisme semakin meningkat sehingga biomassa di dalam limbah semakin meningkat (Jenie dan Rahayu, 1993).
Menurut penelitian Filiaziati dkk (2013), seeding dilakukan hingga tercapainya kondisi yang steady state, dimana efisiensi penurunan nilai COD stabil. Pada penelitian ini tahap seeding dilakukan hingga tercapainya kondisi steady state pada H9 dan H10 yang dibuktikan dengan hasil penyisihan COD yang stabil yaitu 8,12 mg/l atau 96%.
Stabilnya penyisihan COD menandakan bahwa mikroorganisme telah mampu beradaptasi dengan baik dalam lingkungan unit biofilter serta mengindikasikan bahwa kondisi di dalam reaktor sudah tunak dan siap beroperasi menyisihkan parameter polutan dalam air limbah yang akan diolah. Dengan demikian proses seeding dapat dihentikan untuk memulai tahap running (Praptiningtyas dkk, 2013).