Air limbah domestik merupakan salah satu sumber pencemar terbesar bagi perairan.
Tingginya kandungan bahan organik dalam air limbah domestik meningkatkan pencemaran pada badan air penerima. Semakin meningkatnya pencemaran dapat menurunkan derajat kesehatan masyarakat (Waluya, 2005).
Menurut Peraturan Menteri Lingkungan Hidup dan Kehutanan Nomor 68 tahun 2016 tentang baku mutu air limbah domestik, air limbah adalah air sisa dari suatu hasil usaha dan/atau kegiatan. Kemudian, air limbah domestik adalah air limbah yang berasal dari aktivitas hidup sehari-hari manusia yang berhubungan dengan pemakaian air. Mubin, dkk (2016) menyatakan bahwa air limbah domestik adalah air yang berasal dari usaha atau kegiatan permukiman, rumah makan, perkantoran, perniagaan, apartemen, dan perumahan. Beberapa bentuk dari air limbah ini berupa tinja, air seni, limbah kamar mandi, dan juga sisa kegiatan dapur rumah tangga.
Air limbah rumah tangga terdiri dari tiga fraksi penting (Mubin, dkk., 2016):
1. Tinja (faeces), berpotensi mengandung mikroba patogen
2. Air seni (urine), umumnya mengandung nitrogen dan posfor, serta kemungkinan kecil mikroorganisme
3. Grey Water, merupakan air bekas cucian dapur, mesin cuci dan kamar mandi.
Campuran faeces dan urine disebut sebagai excreta, sedangkan campuran excreta dengan air bilasan toilet disebut sebagai black water.
Menurut Said (2017), limbah cair domestik terbagi atas dua golongan yaitu limbah cair toilet (black water) dan limbah cair non toilet (grey water). Limbah cair toilet terdiri dari tinja, kencing dan bilasan biasanya disalurkan ke tangki septik sedangkan limbah cair nontoilet seperti air kamar mandi, air limbah cucian, air limbah dapur, dan wastafel dialirkan ke saluran drainase tanpa pengolahan terlebih dahulu sehingga tidak jarang air limbah grey water dari drainase dapat mencemari air karena langsung menuju badan air.
II-1
Universitas Sumatera Utara
II-2 2.2 Karakteristik Air Limbah Domestik
Secara umum menurut Puji dan Rahmi (2010), sifat air limbah cair domestik terbagi atas tiga karakteristik, yaitu karakteristik fisik, kimia, dan biologi. Ketiga karakteristik tersebut dijelaskan sebagai berikut:
1. Karakteristik Fisik a. Padatan (Solid)
Limbah cair mengandung berbagai macam zat padat dari material yang kasar sampai dengan material yang bersifat koloidal. Dalam karakterisasi limbah cair material kasar selalu dihilangkan sebelum dilakukan analisis contoh terhadap zat padat.
b. Bau (Odor)
Bau merupakan petunjuk adanya pembusukan air limbah. Penyebab adanya bau pada air limbah karena adanya bahan volatile, gas terlarut dan hasil samping oleh air limbah pada umumnya berupa gas yang dihasilkan zat organik yang terkandung dalam air limbah, sepeti Hidrogen sulfida (H2S).
c. Warna (Color)
Air murni tidak berwarna tetapi seringkali diwarnai oleh benda asing. Karakteristik yang sangat mencolok pada limbah cair adalah berwarna yang umumnya disebabkan oleh zat organik dan algae.
d. Temperatur
Limbah cair umumnya mempunyai temperatur lebih tinggi dari pada temperatur udara setempat. Temperatur limbah cair dan air merupakan parameter sangat penting sebab efeknya pada kehidupan dalam air, meningkatkan reaksi kimia, dan mengurangnya spesies ikan dalam air.
e. Kekeruhan (Turbidity)
Kekeruhan terjadi karena adanya zat-zat koloid yang melayang dan zat-zat yang terurai menjadi ukuran yang lebih (tersuspensi) oleh binatang, zat-zat organik, jasad renik, lumpur, tanah, dan benda-benda lain yang melayang.
2. Karakteristik Kimia a. Parameter Organik
1) Biological Oxygen Demand (BOD)
II-3 Biological Oxygen Demand (BOD) atau Kebutuhan Oksigen Biologis (KOB) adalah suatu analisa empiris yang mencoba mendekati secara global proses-proses mikrobiologis yang benar-benar terjadi dalam air. Angka BOD adalah jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh bakteri (aerobik) untuk menguraikan (mengoksidasikan) hampir semua zat organik yang terlarut dan sebagian zat-zat organik yang tersuspensi dalam air.
2) Chemical Oxygen Demand (COD)
Analisis COD adalah menentukan banyaknya oksigen yang diperlukan untuk mengoksidasi senyawa organik secara kimiawi. Chemical Oxygen Demand (COD) atau Kebutuhan Oksigen Kimia (KOK) adalah jumlah oksigen (mg O2) yang dibutuhkan untuk mengoksidasi zat-zat organis dalam 1 liter sampel air, dimana pengoksidasi K2Cr2O7 digunakan sebagai sumber oksigen (oxydizing agent).
3) Protein
Protein mengandung karbon, hidrogen, dan oksigen yang mempunyai bobot molekul sangat tinggi. Struktur kimianya sangat kompleks dan tidak stabil serta mudah terurai, sebagian ada yang larut dalam air, tetapi ada yang tidak.
4) Karbohidrat
Karbohidrat antara lain: gula, pati, sellulosa dan benang-benang kayu terdiri dari unsur karbon, hidrogen, dan oksigen. Gula dalam limbah cair cenderung terdekomposisi oleh enzim dari bakteri-bakteri tertentu dan ragi menghasilkan alkohol dan gas CO2 melalui proses fermentasi.
5) Minyak dan Lemak
Minyak adalah lemak yang bersifat cair. Keduanya mempunyai komponen utamakarbon dan hidrogen yang mempunyai sifat tidak larut dalam air. Bahan-bahan tersebut banyak terdapat pada makanan, hewan, manusia dan bahkan ada dalam tumbuh-tumbuhan sebagai minyak nabati. Sifat lainnya adalah relatif stabil, tidak mudah terdekomposisi oleh bakteri.
6) Deterjen
Deterjen termasuk bahan organik yang sangat banyak digunakan untuk keperluan rumah tangga, hotel, dan rumah sakit. Fungsi utama deterjen adalah sebagai pembersih dalam pencucian, sehingga tanah, lemak dan lainnya dapat dipisahkan.
Universitas Sumatera Utara
II-4 b. Parameter Anorganik dan Gas
1) pH
Alkalinitas atau kebasaan air limbah disebabkan oleh adanya hidroksida, karbonat dan bikarbonat seperti kalsium, magnesium, dan natrium atau kalium. Kebasaan adalah hasil dari adanya hidroksi karbonat dan bikarbonat yang berupa kalsium, magnesium, sodium, potasium atau amoniak. Dalam hal ini, yang paling utama adalah kalsium dan magnesium bikarbonat. Pada umumnya air limbah adalah basa yang diterima dari penyediaan air, air tanah, dan bahan tambahan selama dipergunakan dirumah.
3) Logam
Menentukan jumlah kandungan logam pada air limbahseperti nikel (Ni), magnesium (Mg), timbal (Pb), kromium (Cr), kadmium (Cd), zeng (Zn), tembaga (Cu), besi (Fe), dan air raksa (Hg) sangat penting dikarenakan jika berlebihan maka akan bersifat racun. Akan tetapi, beberapa jenis logam biasanya dipergunakan untuk pertumbuhan kehidupan biologis, misalnya pada pertumbuhan algae apabila tidak ada logam pertumbuhannya akan terhambat.
4) Gas
Banyak gas-gas terdapat didalam air, oksigen (O2) adalah gas yang penting.
Oksigen terlrut selalu diperlukan untuk pernafasan mikroorganisme aerob dan kehidupan lainnya. Apabila oksigen berada pada ambang yang rendah, maka bau-bauan akan dihasilkan sebab unsur karbon berubah menjadi metan termasuk CO2
dan sulfur. Belerang akan menjadi amonia (NH3) atau teroksidasi menjadi nitrit.
5) Nitrogen
Unsur nitrogen merupakan bagian yang penting untuk keperluan pertumbuhan protista dan tanaman. Nitrogen ini dikenal sebagai unsur hara atau makanan dan perangsang pertumbuhan. Nitrogen dalam limbah cair terutama merupakan gabungan dari bahan-bahan berprotein dan urea. Oleh bakteri, nitrogen ini
II-5 diuraikan secara cepat dan diubah menjadi ammonia, sehingga umur dari air buangan secara relatif dapat ditunjukan dari jumlah ammonia yang ada.
6) Phospor
Unsur phospor (P) dalam air seperti juga elemen nitrogen, merupakan unsur penting untuk pertumbuhan protista dan tanaman, yang dikenal pula sebagai nutrien dan perangsang pertumbuhan. Phospor merupakan komponen yang menyuburkan algae dan organisme biologi lainnya, sehingga dapat dijadikan tolak ukur kualitas perairan.
3. Karakteristik Biologi
Limbah cair biasanya mengandung mikroorganisme yang memiliki peranan penting dalam pengolahan limbah cair secara biologi, tetapi ada juga mikroorganisme yang membahayakan bagi kehidupan manusia. Mikroorganisme tersebut antara lain bakteri, jamur, protozoa dan algae.
Karakteristik limbah cair tinja berdasarkan penelitian-penelitian yang dilakukan oleh peneliti sebelumnya kemudian dibandingkan dengan Peraturan Menteri Lingkungan Hidup dan Kehutanan RI Nomor 68 tahun 2016 tentang Baku Mutu Air Limbah Domestik Tersendiri, dapat dilihat pada tabel 2.1.
Tabel 2.1 Perbandingan Uji Karakteristik Limbah Cair Tinja dengan PerMen LHK Nomor: P.68/Menlhk/Setjen/Kum.1/8/2016
No Parameter Khusnul Amri dan Putu Wesen (2014) Kehutanan Nomor: P.68/Menlhk/Setjen/Kum.1/8/2016 dapat dilihat pada Lampiran I.
2.3 Parameter Penelitian
Parameter yang diuji dalam penelitian ini, yaitu amonia dan Chemical Oxygen Demand (COD). Penjelasan dari kedua parameter tersebut dapat dilihat sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
II-6 2.3.1 Amonia
Amonia (NH3) merupakan senyawa nitrogen yang menjadi NH4+ pada pH rendah yang disebut dengan ammonium. Amoniak dalam air permukaan berasal dari air seni, tinja serta penguraian zat organik secara mikrobiologis yang berasal dari air alam atau air buangan industri ataupun limbah domestik. Besarnya kandungan amoniak pada air permukaan tergantung pada beberapa faktor yaitu sumber asalnya amoniak, keberadaan tanaman air yang menyerap amoniak, konsentrasi oksigen dan temperatur (Marsidi dan Herlambang, 2002).
Bentuk paling umum dari nitrogen yang ada dalam limbah cair adalah amonia (NH3), ion ammonium (NH4+), nitrit (NO2-), nitrat (NO3-), dan nitrogen organik. Nitrogen dalam limbah cair domestik umumnya 60% dalam bentuk ammonium dan 40% nitrogen organik. Dampak yang ditimbulkan akibat kehadiran nitrogen dalam badan air berupa kekurangan oksigen terlarut, toksisitas, eutrofikasi, dan methemoglobinemia (Gerardi MH, 2002).
Menurut Marsidi dan Herlambang (2002), siklus nitrogen yang terjadi di lingkungan perairan secara sederhana dapat diilustrasikan seperti gambar 2.1.
Gambar 2.1 Siklus Nitrogen di Lingkungan Perairan Sumber: Marsidi dan Herlambang, 2002
II-7 Senyawa nitrat dan amoniak dalam air digunakan oleh tumbuhan dan mikroorganisme dalam proses biosintesis (asimilasi) untuk membentuk sel baru yang akan menghasilkan nitrogen organik.
4NO3- + 8H2O 4NH3 + 4O2 + 4OH
-NH3 + CO2 + tumbuhan hijau + cahaya matahari protein
(Sumber: Marsidi dan Herlambang, 2002)
Senyawa nitrit merupakan bahan peralihan yang terjadi pada siklus biologi. Senyawa ini dihasilkan dari suatu proses oksidasi biokimia ammonium, tetapi sifatnya tidak stabil karena pada kondisi aerobik, selama nitrit terbentuk, dengan cepat nitrit dioksidasi menjadi nitrat oleh bakteri nitrobacter. Sedangkan pada kondisi anaerobik, nitrat dapat direduksi menjadi nitrit yang selanjutnya hasil reduksi tersebut dilepaskan sebagai gas nitrogen (Marsidi dan Herlambang, 2002).
Amonia dapat terbentuk dari hidrolisis urea dari hasil sekresi metabolisme makhluk hidup. Urea mengandung unsur karbon (C), namun unsur karbon tersebut tidak dapat digunakan sebagai unsur hara karena karbon tersebut akan terlepas sebagai CO2 selama proses hidrolisis berlangsung seperti pada reaksi berikut:
CO(NH2)2 + 2H2O (NH2)CO3 2NH3 + CO2 + H2O
(Sumber: Andrianto, G. Dan J. Bayu, 2011)
Kadar amoniak bebas dalam air meningkat sejalan dengan meningkatnya pH dan temperatur. Amoniak pada konsentrasi 1 mg/l dapat mempengaruhi kehidupan air, dan dapat menyebabkan mati lemas karena dapat mengurangi kapasitas oksigen dalam air (Marsidi dan Herlambang, 2002).
2.3.2 Chemical Oxygen Demand (COD)
COD adalah sejumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi zat-zat anorganis dan organis. Pengukuran COD menekankan kebutuhan oksigen akan kimia dimana senyawa-senyawa yang diukur adalah bahan-bahan yang tidak di pecah secara biokimia.
COD menggambarkan jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi seluruh material organik yang ada di dalam air limbah menjadi karbon dioksida dan air. COD (Chemical Oxygen Demand) adalah jumlah oksigen yang diperlukan untuk mengurai seluruh bahan organik yang terkandung dalam air yang sengaja diurai secara kimia
Universitas Sumatera Utara
II-8 dengan menggunakan oksidator kuat kalium bikromat pada kondisi asam dan panas dengan katalisator perak sulfat, sehingga segala macam bahan organik, baik yang mudah urai maupun yang kompleks dan sulit urai, akan teroksidasi (Metcalf & Eddy, 2003; Ginting, 2007; Dionisi, 2017).
Uji COD menghasilkan nilai oksigen yang lebih tinggi dari BOD5, karena lebih banyak oksigen setara yang dapat dioksidasi oleh kimia dari pada dioksidasi oleh mikroorganisme. Hasil dari oksidasi adalah karbon dioksida dan air. Salah satu keuntungan dari uji COD adalah dapat dilakukan dengan cepat sekitar 2,5 jam, sedangkan uji BOD membutuhkan waktu 5 hari atau lebih. Untuk mengurangi waktu, uji COD secara cepat telah dikembangkan dan hanya memakan waktu sekitar 15 menit (Metcalf&Eddy, 1991; Sincero and Gregoria, 2003).
Konsentrasi COD yang tinggi menyebabkan kandungan oksigen terlarut di dalam air menjadi rendah, bahkan habis sama sekali. Akibatnya, oksigen sebagai sumber kehidupan bagi makhluk air (hewan dan tumbuh-tumbuhan) tidak dapat terpenuhi sehingga makhluk air tersebut menjadi matii (Monahan, 1993).
2.4 Pengolahan Limbah Cair dengan Proses Biologis
Menurut Said (2017), didalam proses pengolahan air limbah khususnya yang mengandung polutan senyawa organik, teknologi yang digunakan sebagian besar menggunakan aktivitas mikroorganisme untuk menguraikan senyawa polutan organik tersebut. Proses pengolahan air limbah dengan aktivitas mikroorganisme biasa disebut dengan proses biologis.
Proses pengolahan air limbah secara biologis dapat dilakukan pada kondisi aerobik, anaerobik atau kombinasi dari keduanya. Proses biologis aerobik biasanya digunakan untuk pengolahan air limbah dengan beban BOD yang tidak terlalu besar, sedangkan proses biologis anaerobik digunakan untuk pengolahan air limbah dengan beban BOD yang sangat tinggi.
Pengolahan air limbah secara biologis secara garis besar dapat dibagi menjadi tiga, yakni proses biologis dengan biakan tersuspensi (suspended culture), biakan melekat (attached culture), dan dengan sistem lagoon atau kolam. Untuk memilih jenis
II-9 teknologi atau proses yang akan digunakan untuk pengolahan air limbah, beberapa hal yang perlu diperhatikan antara lain adalah karakteristik air limbah, jumlah air limbah yang akan diolah, kualitas air hasil olahan yang diharapkan, kemudahan dalam hal pengelolaan, ketersediaan lahan dan sumber energi, serta biaya operasi dan perawatan diupayakan serendah mungkin. Setiap teknologi pengolahan air limbah mempunyai keunggulan dan kekurangannya masing-masing, dan oleh karena itu dalam hal pemilihan jenis teknologi tersebut perlu diperhatikan aspek teknis, aspek ekonomis, dan aspek lingkungan, serta sumber daya manusia yang akan mengelola fasilitas tersebut (Said, 2017).
2.5 Pengolahan Limbah Cair dengan Teknologi Biofilter
Saat ini salah satu proses pengolahan air limbah yang banyak digunakan adalah proses biologis dengan biakan melekat. Proses yang sering digunakan yakni proses biofilter baik proses secara anaerob maupun proses secara aerob. Proses biofilter adalah reaktor biologis dengan unggun tetap (fixed bed film) dimana mikroorganisme tumbuh dan berkembang menempel pada permukaan media yang kaku misalnya plastik atau batu.
Struktur reaktor biofilter menyerupai saringan (filter) yang terdiri atas susunan atau tumpukan bahan penyangga yang disebut dengan media penyangga yang disusun baik secara teratur maupun acak di dalam suatu bejana. Influen air limbah dimasukkan ke dalam reaktor yang di dalamnya diisi dengan media penyangga (media biofilter) dimana mikroorganisme akan tumbuh menempel pada permukaan media. Dengan adanya lapisan mikroorganisme yang tumbuh menempel pada permukaan media tersebut maka polutan organik yang ada di dalam air limbah akan diuraikan menjadi produk respirasi yakni CO2 dan H2O (Marsidi dan Herlambang, 2002; Said dan Ruliasih, 2005).
Pengolahan limbah cair dengan proses biofilter dilakukan dengan cara mengalirkan limbah cair ke dalam reaktor yang di dalamnya telah diisi dengan media seperti batu, PVC, atau keramik yang berguna sebagai pengembangbiakkan mikroorganisme.
Sedangkan senyawa polutan yang ada di dalam limbah cair, misalnya senyawa organik (BOD, COD), amonia, fosfor, dan lainnya akan terdifusi ke dalam lapisan biofilm yang melekat pada permukaan media. Proses biofilter dapat dilakukan secara aerobik maupun anaerobik. Untuk proses anaerobik dilakukan tanpa pemberian udara atau oksigen.
Posisi media biofilter tercelup di bawah permukaan air (Said, 2005; Nasution, 2013).
Universitas Sumatera Utara
II-10 Berikut merupakan klasifikasi cara pengolahan limbah cair dengan menggunakan proses biofilter dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Proses Film
Gambar 2.2 Klasifikasi Cara Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Biofilter Sumber: Said, 2017
Menurut Said (2017), pengolahan limbah cair dengan proses biofilter memiliki beberapa keuntungan, yaitu sebagai berikut:
1. Biaya operasi dan perawatannya rendah 2. Pengelolaannya mudah
3. Tidak memerlukan lahan yang luas
4. Lumpur yang dihasilkan relatif sedikit jika dibandingkan dengan proses lumpur aktif 5. Suplai udara untuk aerasi relatif kecil
6. Dapat digunakan untuk air limbah dengan beban BOD yang tinggi 7. Dapat menghilangkan padatan tersuspensi (SS) dengan baik
8. Dapat menghilangkan nitrogen dan fosfor yang dapat menyebabkan eutrifikasi Menurut Indriyati (2003), sistem aliran dalam biofilter dapat dilakukan dengan dua cara yaitu aliran dari atas ke bawah (down flow) dan aliran dari bawah ke atas (up flow). Jika sistem aliran dilakukan secara down flow maka akan terjadi penumpukan lumpur organik pada bagian atas media yang dapat menyebabkan penyumbatan sehingga dapat menurunkan kapasitas pengolahan secara drastis. Untuk mencegah hal itu, maka perlu dilakukan pencucian setiap waktu (Said, 2008). Pada sistem aliran secara up flow lumpur yang terbentuk mengandung massa mikroorganisme tidak akan mudah terbawa keluar. Namun kerugian dari sistem ini adalah pembentukan lumpur yang akan
II-11 menyumbat media. Gambar pengolahan limbah cair secara up flow dan down flow dapat dilihat pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Pengolahan Limbah Cair Sistem Up flow dan Down Flow Sumber: Renshaw, 1995
2.5.1 Reaktor Anaerobik Lekat Diam (Anaerobic Fixed Bed Reactor)
Pada pengolahan limbah organik secara biologis dengan menggunakan Anaerobic Fixed Bed Reactor (reaktor anaerobik lekat diam terendam dengan media pendukung), yaitu pengolahan secara anaerobik dengan pertumbuhan biomassa terlekat, sangat ditentukan oleh proses pembenihan (seeding) dan aklimatisasi. Proses anaerobik adalah merupakan proses degradasi bahan organik kompleks berupa karbohidrat, protein atau lemak yang dihidrolisa menjadi bahan organik sederhana yaitu asam amino, glukosa dan asam lemak. Bahan organik sederhana tersebut kemudian melalui proses asidogenesis dirubah menjadi asam volatile yaitu propionat, butirat yang kemudian akan berubah menjadi asetat, H2 dan CO2 melalui proses asetogenesis, setelah itu melalui proses metanogenesis dirubah menjadi metan (CH4) dan CO2. Proses pembenihan dan aklimatisasi pada sistem anaerobik dipengaruhi oleh media pendukung, proses pertumbuhan melekat dan metode operasi reaktor lekat diam (Indriyati, 2003).
2.5.2 Lapisan Biomassa (Biofilm)
Lapisan biomassa atau biofilm didefinisikan sebagai lapisan sel mikroba yang berkaitan dengan penguraian zat organik yang melekat pada suatu permukaan media. Kecepatan
(a) Up Flow (b) Down Flow
Universitas Sumatera Utara
II-12 pertumbuhan lapisan biofilm pada permukaan akan bertambah akibat perkembang-biakan dan adsorpsi yang terus berlanjut sehingga terjadi proses akumulasi lapisan biomassa yang berbentuk lapisan lendir (slime). Pertumbuhan mikroorganisme akan terus berlangsung pada slime yang sudah terbentuk sehingga ketebalan slime bertambah.
Difusi makanan akan terus berlangsung sampai tercapai ketebalan maksimum, sehingga pada kondisi ini difusi makanan ini tidak mampu lagi mencapai permukaan padatan disebelah dalam. Pada kondisi ini mulai terjadi pengelupasan lapisan biomassa yang selanjutnya segera terbentuk koloni mikroorganisme yang baru sehingga pembentukan biofilm akan terus berlangsung. Proses pengelupasan ini juga disebabkan oleh pengikisan cairan yang berlebih yang mengalir melalui biofilm (Siebel, 1987 ; Bitton, 1994).
Mekanisme proses metabolisme di dalam sistem biofilm secara aerobik secara sederhana dapat dilihat pada gambar 2.4.
Gambar 2.4 Mekanisme Proses Metabolisme di dalam Sistem Biofilm Sumber: Arvin dan Harremoes, 1990
Gambar 2.4 menunjukkan suatu sistem biofilm yang terdiri dari medium penyangga, lapisan biofilm yang melekat pada medium, lapisan air limbah dan lapisan udara yang terletak diluar. Senyawa polutan yang ada di dalam air limbah, misalnya senyawa organik (BOD, COD), ammonia, fosfor dan lainnya akan terdifusi ke dalam lapisan atau film biologis yang melekat pada permukaan medium. Jika lapisan mikrobiologis cukup tebal, maka pada bagian luar lapisan mikrobiologis akan berada dalam kondisi aerobik
II-13 sedangkan pada bagian dalam biofilm yang melekat pada medium akan berada dalam kondisi anaerobik. Akan terbentuk gas H2S, dan jika konsentrasi oksigen terlarut cukup besar, maka gas H2S yang terbentuk tersebut akan diubah menjadi sulfat (SO4) oleh bakteri sulfat yang ada di dalam biofilm (Said, 2005).
Selain itu, pada zona aerobik nitrogen-ammonium akan diubah menjadi nitrit dan nitrat dan selanjutnya pada zona anaerobik nitrat yang terbentuk mengalami proses denitrifikasi menjadi gas nitrogen. Oleh karena di dalam sistem biofilm terjadi kondisi anaerobik dan aerobik pada saat yang bersamaan maka dengan sistem tersebut maka proses penghilangan senyawa nitrogen menjadi lebih mudah. Hal ini secara sederhana dapat dilihat pada gambar 2.5.
Gambar 2.5 Mekanisme Penghilangan Ammonia di dalam Proses Biofilter Sumber: Said dan Ruliasih, 2005
Mekanisme yang terjadi pada reaktor biologis biakan melekat diam terendam menurut Lim dan Grady (1980), adalah sebagai berikut:
1. Transportasi dan adsorpsi zat organik dan nutrien dari fasa liquid ke fasa biofilm.
2. Transportasi mikroorganisme dari fasa liquid ke fasa biofilm.
3. Adsorpsi mikroorganisme yang terjadi dalam lapisan biofilm.
4. Reaksi metabolisme mikroorganisme yang terjadi dalam lapisan biofilm, memungkinkan terjadinya mekanisme pertumbuhan, pemeliharaan, kematian dan lysis sel.
Universitas Sumatera Utara
II-14 5. Penempelan (attachment) dari sel, yaitu pada saat lapisan biofilm mulai terbentuk
dan terakumulasi secara kontinyu dan bertahap (gradual) pada lapisan biofilm.
6. Mekanisme pelepasan (detachment biofilm) dan produk lainnya (by product).
2.5.3 Proses Biofilter Anaerob Penguraian Dua Tahap
Menurut Said (2017), proses biofilter anaerob penguraian dua tahap dapat menguraikan senyawa organik dalam jumlah yang lebih besar dan lebih cepat. Proses ini membutuhkan dua tangki pengurai (reaktor), yakni satu tangki berfungsi mencampur secara terus-menerus dan pemanasan untuk stabilisasi lumpur, sedangkan tangki yang satu lagi untuk pemekatan dan penyimpanan sebelum dibuang ke pembuangan. Proses anaerob penguraian dua tahap dapat dilihat pada gambar 2.6.
Gambar 2.6 Proses Anaerob Penguraian Dua Tahap Sumber: Said, 2017
Kumpulan mikroorganisme, umumnya bakteri, terlibat dalam transformasi senyawa kompleks organik menjadi metana. Lebih jauh lagi, terdapat interaksi sinergis antara bermacam-macam kelompok bakteri yang berperan dalam penguraian limbah.
Keseluruhan reaksi dapat digambarkan sebagai berikut (Polprasert, 1989 dalam Said, 2017):
Senyawa organik CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S
Meskipun beberapa jamur (fungi) dan protozoa dapat ditemukan dalam penguraian anaerobik, bakteri-bakteri tetap merupakan mikroorganisme yang paling dominan bekerja di dalam proses penguraian anaerobik. Sejumlah besar bakteri anaerobik dan
II-15 fakultatif (seperti: Bacteroides, Bifidobacterium, Clostridium, Lactobacillus, Streptococcus) terlibat dalam hidrolisis dan fermentasi senyawa organik. Proses penguraian senyawa organik secara anaerobik dapat dilihat pada gambar 2.7.
II-15 fakultatif (seperti: Bacteroides, Bifidobacterium, Clostridium, Lactobacillus, Streptococcus) terlibat dalam hidrolisis dan fermentasi senyawa organik. Proses penguraian senyawa organik secara anaerobik dapat dilihat pada gambar 2.7.