4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.4 Pengaruh WTH Terhadap Penyisihan Organik, Amonium, Total Solid Suspended (TSS) dan Kekeruhan Suspended (TSS) dan Kekeruhan
4.4.2 Pengaruh WTH Terhadap Penyisihan Amonium
dirubah menjadi 3 jam. Efisiensi penyisihan rata-rata pada WTH 3 jam setelah mencapai steady stateturun menjadi 70%. Setelah itu reaktor dioperasikan dengan menurunkan WTH dari 3 jam menjadi 2 jam dan menghasilkan efisiensi penyisihan rata-rata senyawa organik turun sampai 59%. Pada saat WTH diturunkan dari 2 jam menjadi 1 jam, efisiensi penyisihan rata-rata senyawa organik mengalami penurunan menjadi 50%.
Perubahan WTH juga mengakibatkan penurunan efisiensi senyawa organik pada reaktor ketiga yang berisi media batu apung (R3). Efisiensi penyisihan rata-rata pada WTH 4 jam lebih kecil dibandingkan dengan reaktor pertama dan reaktor kedua yaitu hanya sebesar 69%.Selanjutnya WTH reaktor dirubah menjadi 3 jam, sehingga efisiensi penyisihan rata-rata turun menjadi 67%. Setelah itu WTH reaktor diturunkan menjadi 2 jam dan menghasilkan efisiensi penyisihan COD sebesar 56%. Efisiensi penyisihan rata-rata senyawa organik mengalami penurunan menjadi 48% pada WTH 1 jam.Efisiensi yang diperoleh sangat baik jika dibandingkan dengan perolehan hasil Nurhidayanti (2011) yang hanya mendapatkan efisiensi sebesar 30% pada WTH 3 jam.Waktu kontak yang sedikit kurang mencukupi mikroorganisme untuk melakukan penguraian senyawa organik, dan mengakibatkan efisiensi penyisihan senyawa organik mengalami penurunan.
4.4.2 Pengaruh WTH Terhadap Penyisihan Amonium
Senyawa amonia akan menjadi amonium bila berada di dalam air. Amonium akan berkurang akibat adanya proses nitrifikasi. Penurunan efisiensi penyisihan senyawa amonia sebanding dengan penurunan waktu tinggal hidrolik. Penurunan konsentrasi senyawa amonia di dalam sistem biofiltrasi menunjukkan telah terjadinya proses penguraian amonia pada saat terjadinya nitrifikasi. Menurut Wisjnuprapto (1995) penguraian amonia pada saat nitrifikasi dilakukan oleh mikroorganisma autotrof maupun heterotrof untuk mensintesa sel.
Gambar 15 memperlihatkan konsentrasi amonium pada efluen masing-masing reaktor dipengaruhi oleh waktu tinggal hidrolik. Semakin tinggi WTH maka semakin kecil konsentrasi amoniumnya. Data diperoleh dari merata-ratakan lima titik yang sudah steady state.Error barmenunjukkan besarnya variasi dari
49
data-data yang ditampilkan. Apabila error bar semakin kecil berarti variasi data juga kecil, sedangkan jika error bar semakin besar, maka variasi data juga besar.
Error bar pada grafik menunjukkan bahwa variasi data sangat kecil yang berarti perbedaan data tidak signifikan atau tidak berbeda nyata. Pada WTH 1 jam, konsentrasi amonium rata-rata influen adalah 4.4 mg/L, sedangkan rata-rata konsentrasi amonium efluen pada R1 adalah 3.4 mg/L, R2 dan R3 sebesar 3.3 mg/L. Pada WTH 2 jam, konsentrasi amonium rata-rata influen adalah 4.5 mg/L, sedangkan rata-rata konsentrasi amonium efluen pada R1 adalah 2.9 mg/L, R2 sebesar 2.8 mg/L dan R3 sebesar 2.9 mg/L.
Pada Gambar 15 juga dapat dilihat bahwa penyisihan rata-rata konsentrasi amonium pada masing-masing reaktor terhadap WTH cenderung sama. Efisiensi penyisihan amonium ini mengalami peningkatan seiring dengan kenaikan waktu tinggal hidrolik di dalam reaktor, hal ini disebabkan semakin besar waktu kontak antara air baku dengan lapisan biomassa yang tumbuh di media, sehingga amonium yang terurai semakin besar. Efisiensi penyisihan rata-rata tertinggi pada reaktor dengan media plastik tipe sarang tawon (R1) didapat pada pengkondisian waktu tinggal hidrolik 4 jam yaitu sebesar 68%, diikuti dengan waktu tinggal hidrolik 3 jam sebesar 60%, kemudian waktu tinggal hidrolik 2 jam menghasilkan efisiensi penyisihan sebesar 37% dan paling rendah pada waktu tinggal hidrolik 1 jam sebesar 24%. Efisiensi penyisihan amonia pada waktu tinggal hidrolik antara 3 jam sampai dengan 4 jam masih tergolong tinggi ini disebabkan waktu kontak antara mikroba dengan air baku dan oksigen terlarut masih mencukupi untuk kebutuhan mikroba melakukan sintesa.
Hasil yang diperoleh menunjukkan rata-rata efisiensi untuk WTH 4 jam hampir mendekati hasil yang diperoleh oleh Widayat (2010) sebesar 71%, sedangkan untuk WTH 1-3 jam lebih tinggi yaitu berturut-turut 44%, 65%, dan 68%. Hal ini diduga disebabkan oleh kemampuan organisme yang ada pada reaktor berkurang akibat tingginya beban organik yang masuk. Efisiensi penyisihan rata-rata tertinggi pada reaktor dengan media plastik AMDK didapat pada pengkondisian waktu tinggal hidrolik 4 jam yaitu sebesar 70%, diikuti dengan waktu tinggal hidrolik 3 jam sebesar 61%, kemudian waktu tinggal
50
hidrolik 2 jam menghasilkan efisiensi penyisihan sebesar 37% dan paling rendah pada waktu tinggal hidrolik 1 jam sebesar 24%.
Gambar 15Penyisihan amonium(a) dan efisiensi penyisihan amonium dengan WTH 1-4 jam pada reaktor dengan media plastik tipe sarang tawon (R1), reaktor dengan media plastik AMDK ( R2), dan reaktor dengan media batu apung (R3)
Efisiensi penyisihan rata-rata tertinggi pada reaktor dengan media batu apung(R3) didapat pada pengkondisian waktu tinggal hidrolik 4 jam yaitu sebesar 70%, diikuti dengan waktu tinggal hidrolik 3 jam sebesar 61%, kemudian waktu tinggal hidrolik 2 jam menghasilkan efisiensi penyisihan sebesar 36% dan paling
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 K on sent ra si a m on iu m ( m g /l ) WTH (jam) Effluen amonium R1 Effluen amonium R2 Effluen amonium R3 influen 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 1 2 3 4 E fi si en si p en y is ih a n a m o n iu m ( % ) WTH (jam) Efisiensi R1 (%) Efisiensi R2 (%) Efisiensi R3 (%) (a) (b)
51
rendah pada waktu tinggal hidrolik 1 jam sebesar 25%. Efisiensi ini sangat baik jika dibandingkan dengan perolehan hasil yang dilakukan Nurhidayanti (2011) karena dari hasil pengujian yang dilakukannya tidak terlihat penyisihan parameter amonium yang terukur. Waktu kontak yang sedikit kurang mencukupi mikroorganisme untuk melakukan penguraian senyawa organik, dan mengakibatkan efisiensi penyisihan senyawa organik mengalami penurunan.
Pada saat yang bersamaan, penyisihan konsentrasi amonia di dalam air yang diakibatkan oleh adanya proses nitrifikasi di dalam bioreaktor menyebabkan terjadinya peningkatan konsentrasi nitrat. Proses nitrifikasi ini mengubah amonium menjadi nitrit dan kemudian dirubah menjadi nitrat. Peningkatanrata-rata konsentrasi nitrat pada masing-masing reaktor dengan WTH 1-4 jamditunjukkan seperti pada Gambar16.
Gambar 16 memperlihatkan konsentrasi nitrat pada efluen masing-masing reaktor dipengaruhi oleh waktu tinggal hidrolik. Semakin tinggi WTH maka semakin besar konsentrasi nitratnya. Pada WTH 1 jam, konsentrasi nitrat rata-rata influen adalah 3.2 mg/L, sedangkan rata-rata konsentrasi nitrat efluen pada R1 adalah 3.3 mg/L, R2 sebesar 3.5 mg/L dan R3 sebesar 3.3 mg/L. Pada WTH 2 jam, konsentrasi nitrat rata-rata influen adalah 3.1 mg/L, sedangkan rata-rata konsentrasi nitrat efluen pada R1 adalah 3.6 mg/L, R2 sebesar 3.9 mg/L dan R3 sebesar 3.6 mg/L. Pada WTH 3 jamkonsentrasi nitrat rata-rata influen adalah 3.1 mg/L, sedangkan rata-rata konsentrasi nitrat efluen pada R1 adalah 3.7 mg/L, R2 sebesar 4.2 mg/L dan R3 sebesar 3.8 mg/L. Pada WTH 4 jam, konsentrasi nitrat rata-rata influen adalah 3.9 mg/L, sedangkan rata-rata konsentrasi nitrat efluen pada R1 adalah 4.8 mg/L, R2 sebesar 5.1 mg/L dan R3 sebesar 4.8 mg/L. Widayat (2010) mendapatkan peningkatan nitrat tertinggi pada WTH 4 jam sebesar 71% dan terendah pada WTH 1 jam sebesar 44%. Peningkatan konsentrasi nitrat ini dikarenakan perubahan debit air baku menjadi lebih sedikit dan waktu kontak antara air baku dengan lapisan biofilm semakin besar, sehingga waktu kontak yang tinggi mencukupi mikroorganisme untuk melakukan penguraian senyawa organik dan menyebabkankonsentrasi nitrat mengalami peningkatan.
52
Gambar 16Konsentrasi nitrat(a) dan peningkatan nitrat (b) dengan WTH 1-4 jam pada reaktordengan media plastik tipe sarang tawon (R1), reaktor dengan media plastik AMDK( R2), dan reaktor dengan media batu apung (R3)
Peningkatan konsentrasi nitrat (NO3-N) dapat disebabkan adanya suplai oksigen ke dalam reaktor, sehingga terjadi reaksi seperti dibawah ini :
NO2-+ 1/2O2→ NO3
-NH4++ 2O2→ NO3- + 2H++ H2O
Senyawa nitrit merupakan senyawa peralihan yang terjadi dalam siklus biologi. Senyawa ini dihasilkan dari suatu proses oksidasi NH4-N, tetapi sifatnya tidak
0 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 K onsent ra si Ni tr a t (m g /l ) WTH (jam) Effluen nitrat R1 Effluen nitrat R2 Effluen nitrat R3 influen 0 5 10 15 20 25 30 0 1 2 3 4 P e n in g ka ta n n it ra t (% ) WTH (jam) Efisiensi R1 (%) Efisiensi R2 (%) Efisiensi R3 (%) (b) (a)
53
stabil karena pada kondisi aerobik selama nitrit terbentuk dengan cepat nitrit dioksidasi menjadi nitrat oleh bakteri nitrobacter, oleh karena itu senyawa nitrit ditemukan dalam jumlah yang kecil (Karagozogluet al. 2002).
Berdasarkan standar mutu air yang ditetapkan oleh Peraturan Pemerintah Republik Indonesia (PP) No.82 Tahun 2001, batas maksimum nitrat dalam N pada air golongan 1 tidak boleh melebihi 10 mg/L. Pada pengujian ini nitrat NO3 yang dianalisis dalam bentuk nitrat total. Sedangkan penelitian ini adalah proses pengolahan air baku yang nantinya akan di olah menjadi air golongan 1 yaitu air yang menjadi air baku untuk air minum atau air bersih.Nilai konsentrasi nitrat total yang dihasilkan dari pengolahan fixed bed reactor<6mg/L hal ini menunjukkan bahwa kadar nitrat hasil pengolahan memenuhi standar baku mutu air golongan 1.