III. METODE PENELITIAN
3.3. Rancangan Penelitian
3.3.1. Pelaksanaan Penelitian
Percobaan dilakukan dengan satu perlakuan dengan level perlakuan waktu pembentukan biofilm pada batu vulkanik : 3 hari, 6 hari dan 9 hari, dengan pengelompokan waktu retensi hidraulik: 30 menit, 60 menit dan 90 menit.
3.3.1. Pelaksanaan Penelitian
A. Peremajaan P. psedomallei ICBB 1512
P. psedomallei ICBB 1512 pertama ditumbuhkan pada erlenmeyer dengan media cair Luria Bertani (LB) sebanyak 20 ml yang ditambahkan konsentrasi Hg 10 ppm, kemudian sesudah 18 jam ada pertumbuhan mikrob ditandai dengan adanya kekeruhan pada media LB cair, selanjutnya mikrob diuji kemurniannya pada media agar LB yang sudah diberi konsentrasi Hg 10 ppm untuk melihat pertumbuhan mikrob P. psedomallei ICBB 1512, selanjutnya pada media agar LB tumbuh. Hasil seleksi mikrob pereduksi merkuri pada media LB padat dengan konsentrasi Hg 10 ppm dilanjutkan diseleksi pada media LB cair dengan penambahan konsentrasi Hg 25 ppm, sesudah tumbuh, diuji lagi kemurniannya pada LB padat dengan konsentrasi Hg 25 ppm. Selanjutnya sesudah ada pertumbuhan diseleksi kembali pada LB cair dengan penambahan konsentrasi Hg 50 ppm.
Mikrob yang tumbuh pada media LB cair dengan konsentrasi Hg 50 ppm, diuji lagi kemurniannya pada media LB padat dengan konsentrasi Hg 50 ppm. Hasil penelitian ini ternyata tetap mampu tumbuh mikrob pada media LB cair maupun padat yang sudah diberi konsentrasi Hg sampai 50 ppm. Dalam penelitian ini mikrob ditumbuhkan hanya pada konsentrasi 50 ppm, karena sudah mempunyai kemampuan adaptasi yang optimal untuk mereduksi limbah cair merkuri pada bioreaktor.
Kemudian untuk kebutuhan nutrisi mikrob pada bioreaktor, maka mikrob P. psedomallei ICBB 1512 diremajakan kembali pada media LB minimal dengan komposisi media ekstrak ragi 2 g dan sukrosa 4 g per liter media nutrisi. Hasil penelitian ternyata mikrob dapat tumbuh, walaupun sudah diremajakan pada media LB minimal, hal ini dilakukan supaya nutrisi yang akan diberikan pada mikrob selama perlakuan pada bioreaktor menggunakan media LB minimal,
selain untuk efektifitas juga efisien dalam pengolahan limbah cair. Mikrob yang unggul kemudian dimurnikan sehingga diperoleh mikrob yang homogen. P. psedomallei ICBB 1512 tersebut kemudian disimpan sebagai persediaan mikrob pada agar miring dengan suhu –20 C sampai –100 C pada kompos dan gliserol 20% pada suhu –20 C sampai –100 C.
Selama peremajaan mikrob P. psedomallei ICBB 1512 sebagai mikrob pereduksi merkuri, mulai dari awal penanaman pada media LB sampai pada media LB minimal suhu dikondisikan pada suhu ruang (270C) dan pH dikondisikan berkisar pada pH 7, hal ini sesuai dengan hasil penelitian Sulastri (2002), bahwa pada pH 7 dan suhu ruang (270 C) pertumbuhan bakteri ICBB 1512 paling optimal.
Pada saat pelaksanaan penelitian, bakteri yang telah dimurnikan, ditumbuhkan kembali pada media LB yang diberi konsentrasi merkuri 6 ppm, sesuai dengan kebutuhan penelitian. Setelah dibiarkan tumbuh selama 18 jam, dengan suhu ruang dan kondisi pH normal maka OD diukur dengan spektrofotometer dengan panjang gelombang 620 nm. Bakteri dimasukkan kedalam bioreaktor pada nilai OD 0,6-0,7. Selanjutnya pada bioreaktor diharapkan pertumbuhan sel-sel mikrob yang baru (Sulastri, 2002).
B. Rancangan Bioreaktor
Rancangan bioreaktor dapat dilihat pada Gambar 5.
a. Bioreaktor yang berisi limbah cair dan nutrisi (campuran) volume = 6 liter (A) b. Bioreaktor yang berisi mikrob dan batu vulkanik diameter 0,5 - 1 cm, dengan
volume = 6 liter (B)
c. Bioreaktor yang berisi arang aktif dengan volume = 6 liter (C)
Gambar 5. Desain Sistem Bioreaktor untuk Detoksifikasi Merkuri
Dimensi bioreaktor A, B dan C masing-masing memiliki ukuran yang sama yaitu : panjang 20 cm, lebar 20 cm dan tinggi 15 cm atau volume 6 liter. Volume bioreaktor yang efektif digunakan dalam penelitian ini sebesar 4,8 liter atau 80 % dari volume bioreaktor. Hal ini dikondisikan sedeikian rupa karena mikrob P. psedomallei ICBB 1512 adalah mikrob yang obligat aerob.
Pada bioreaktor B dibuat rak yang berlubang dengan diameter lubang 0,05 -0,1 cm setinggi 4 cm dari dasar bioreaktor, terbuat dari bahan fiber yang berfungsi untuk tempat batu vulkanik yang diisi setinggi 12 cm dari dasar rak tersebut. Pada bioreaktor C dibuat rak yang berlubang dengan diameter 0,05 - 0,1 cm setinggi 4 cm dari dasar bioreaktor, terbuat dari bahan fiber yang berfungsi untuk tempat arang aktif yang diisi setinggi 12 cm dari dasar rak tersebut.
Limbah cair dan nutrisi Batu vulkanik Arang aktif Titik sampel 1 Titik sampel 2 Titik sampel 3 A B C
C. Nutrien dan Limbah Merkuri
Nutrien yang digunakan adalah nutrien yang mengandung ekstrak ragi dengan komposisi 2 g dan sukrosa 4 g per liter media, sedangkan limbah cair merkuri yang digunakan adalah limbah cair yang dibuat sintesis dengan menggunakan HgCl2 dengan konsentrasi Hg 6 ppm.
D. Pembuatan Inokulan
Inokulan mikrob P. psedomallei ICBB 1512 disiapkan dengan mengambil 1 ml isolat yang sudah disimpan dan ditumbuhkan pada media LB cair sebanyak 480 ml untuk setiap bioreaktor. Setelah dibiarkan tumbuh selama 18 jam, maka kerapatan optik (OD) diukur. Jumlah OD yang terbaik untuk pertumbuhan mikrob selanjutnya ditetapkan sebesar 0,6 – 0,7.
E. Pengoperasian Bioreaktor
Pengoperasian bioreaktor dilakukan dengan tahapan sebagai berikut:
1. Pada bioreaktor B (3 buah ) yaitu : masing-masing reaktor B1 (biofilm 3 hari), reaktor B2 (biofilm 6 hari ), dan reaktor B3 (biofilm 9 hari), dimasukkan mikrob yang sudah ditumbuhkan di erlenmeyer sebanyak 480 ml dengan OD 0,6–0,7 melalui selang silikon dengan perlahan-lahan. Mikrob hanya diberikan satu kali selama satu perlakuan.
2. Pada bioreaktor C (3 buah ) yaitu masing-masing bioreaktor C1, bioreaktor C2 dan bioreaktor C3 dimasukkan arang aktif.
3. Nutrisi dialirkan dari reaktor A ke bioreaktor B dengan kecepatan laju alir yang sudah ditentukan denga n pergantian nutrisi dua hari sekali.
4. Limbah cair pada tangki A siap dialirkan ke bioreaktor B1, B2 dan B3 sesuai dengan perlakuan lamanya waktu pembentukan biofilm 3, 6, dan 9 hari. 5. Pada setiap perlakuan tersebut diambil sampel limbah cair yaitu pada reaktor
A sebelum pengolahan, pada outlet bioreaktor B dan pada outlet bioreaktor C, sampel masing-masing diambil lebih kurang 50 ml, sesuai dengan lamanya waktu pembentukan biofilm 3, 6, dan 9 hari untuk HRT 30, 60, dan 90 menit pada masing-masing bioreaktor.
6. Untuk keperluan analisis pada Scanning Electron Micrograph (SEM) digunakan batu vulkanik yang diambil dari bioreaktor B dengan waktu pembentukan biofilm selama 3 hari.