Penyisihan Nutrien dalam Limbah Cair secara Biologis dengan Reaktor Dua Tahap

PENYXSXHAN

NUTalEN

DALAM I,IMBAH CAIR

SECAJRA BfOLOGIS DENGAN REAKTOR DUA TAHAP

OLEN

:

MUHAMMAD

SIRYAN

PROGRAM PASCASARJANA

INSTlTUT PERTANIAN BOGOR

ABSTRAK

M. SIRYAN. Penysihan Nutrien &lam Limbah Cair sward Bblugis dengin Reaktar Dua Tahap. Dibimbing oleh MUX~fAMMAD ROMLI, ANAS M.FAUZI dm

SIJ13RIHATIN.

Lirnbah cair dari kegiatan prtanian serta agoindustri rnengandung nuben

benrpa senyawa nitrogen dan fbsfor. Kedua senyawa ini pada siskrn perairan akm rnengafsibatkan eutrofikasi. Salah satu upaysl untuic mengwangi tingkat p e n m a r a n

tersebut: adalah d e n w pengolahim Iirnbah seam bialugis dengm penerapan proses

nitrifikasi-denitrifikasi.

Penelitian ini krtujrran untllJE mengetahui dm mengadisis kinerja sistem

reaktor dua tahap (anuksik-aerobik) penyisihan nutrien &lam limbah cair. Parameter yang dikaj i pengaruhya adnlah laj u Beban, F/M (ftdm~cmnrgunism) serta konsentmsi biomassa. Sedangkan pameter yang diarnati rneliputi COD (Chemical Oxygen Demand), NH3-N (nitrogen amonia), NO3-N (nitrogen ni frat), PO4-P (ortofosfat) dan padatan tersuspensi (MLSS). Pengamatan dilahkan terhdap kinerja reahor anoksik, reaktor aerobik sem siskrn reaktor dua hhap scam keseluruhan.

Reak-tor yang digunakaln dalarn penelitian ini terdiri dari dua buah yaitu waktor anoksik dan aerobik dengan volume masing-masing 5 liter, untuk rncngotah limbah dengan sistem lumpux abif Reaktar dioprasikan secara sinambung dengan sistem umpm baf ik (recycling); wakh tingga1 hidruli k pada masing-masing reaktar adalah 0,4 hari; kunseatrstsi padatan 1500 - 3200 mg MLSSIL, Datam penelititin ini digurrakan limbah cair buatan dcngan tetes (molase) sebagai sumkr k&n dengan penambafian khan-bahan kirnia sebagai surnber nutrien.

1,Tasi

X

penelitian menunj ukkan bahwa pa& reaktur anoksi k, nisbah CODhitrugen nitrat pa& kisam-an 36 - 56 mengkasilh efisiensi p e n y i s i h nitrat

relatif konstan seksar 87 - 92%. LaCju penyisihan WU3-N dengan laju k b a n sekitar 28

-

41 mg NU3-NIL.haxi mcningkat secara linear sekitar 25

-

37 mg NU3-N/L.hari. Sedang konsentrstsi ortufasfat meningkat sekitar 't. 1 hingga 15%.

Pa& reaktor aerobik, j m i n g b b n ni tai F/M dari Q,22 - 0,35 mg CODlmg MLSS.hari rnenumkm efisiensi pnyisihan COD sekitar 20 hingga 12%. peningkatan niIai F/M &ri 0,22 - 0,40 mg CQD/mg MLSS. hari menunrnkan efisiensi pmyisihan NH3-N sekitar 65 hingga 45%. Efisiensi pnyisihan NH3-N menurun s e c m linear sekitar 60 hingga 40% dengan meningkatnya laju beban COD sekitar

470

-

670 mdL. hari. Konsentrasi ortofosfat mengalami pnyisi han hingga x k s a r

14% dan pads beberap titik pengmatan terjadi kenaikan hingga 10%.

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyaakan bahwa tesis yang krjudul :

PENYISIWN NZJTRLEN DALAM LXMBAH CAIR SECARA BIOLOGIS DENGAN EAK'TOR DUA TAHAP

Adalah benar rnerupkan hasil karya saya sendiri

dan

k l u m pernah dipubtikasikan. Sernua sumber data

d m

infomasi yang d i g W a n telah dmyatakm w a r a jelas

dan

dapat diperiksa kebenarannya.

PENYISIHAN NUvX*RLEN

DALAiM

I,XMSAH CAIR

SECARA

BIOLOGIS

DENGAN

RRAKTOR DlJA TAHAP

OLEH:

MUHAMMAD SlRYAN

Tesis

Sebagai salah satu syarat uuntuk rnemperoleh gelar Magxster Sains pa&

Program Studi Teknalogi Xndustri Pertan i an

PROGRAM

PASCASARJANA

Judul Tesis : Penyisihan Numen dalam Limbah Cair S a r a Biologis dengan R&or Dua l'ahap

Nama : Muhammad Siryan

Nomor Pokok : 99574

Program studi : TehoEogi Xndustri Pertmian

Menyetuj ui,

Dr.Xr. Muhammad FCamli, M. Sc.St Ketua

J

Dr-.Ir....AnasMLa~zL,~MEns

Anggota Anggota

Mengetahui,

2. Ketua Program Studi Teknologi rogam Pascasarjana Industrr Pertmian

-

Dr. Er. Irawadi Jarnaran

Penulis dilahirkan di Sambas, Kalirnantan Barat pa& tgl 6 Juni 1966 scbagai anak ke lima dari lima bersaudara, dari orang tua laki-Iaki hrnama h u d d i n Zubir (alrnarhum) dan orang tua prcmpuan krnm Masnah (alrnarhumah).

Pendidikan Sarjana diternpuh di Program studi Agranarni Fakultas Pertanian Universitas Tmjungpura Pontianak, lulus pada tahun 199 1. PenuIis diterima p d a program studi 'reknologi tndustri Pertant an program Pascasarjana Institut Pemnian Bogor pada

sun

1999. Beasiswa pendidikan pascasa jam diperokh

dari

Pemerintah Provinsi Kalimantan Barat.

Penulis bekerja sebztgai Pegawai Negeri Sipil sejak tahun 1992. Sekfum mengikuti P e n d i d i h Pascasarjana LPB, pcnulis h k e j a di Dinas Perkebunan Cabng Dinas Sanggau dan sejak tahun 2001 status kepegawaiannnya dialihkan ke

PRAKATA

Puji syukur kcpada Allah SWT, karma berkat perkenan-Nya tesis in1 &pat diselesztikan. Tesis ini dimaksudkan sehgai salah satu syarat hgi Penulis untuk mernperofeh gelar Magister Sains pxh program studi Teknalagi ttldustrr Pertmian Program Pascasarjam, Institut Pertanian Bagor.

Pengolahan Iimbah mempah sdah satu bagian pnting &lam mgkaian kegiatan agroindustri dimana pada beberapa limbah cair agroindustri seringkali didapati kandungan nu@ien yang tinggi yang rnenyebabkan pencemaran lingkungan. Limb& ymg mengandung nutxien ini memerlukm penanganan khusus agar layak buang ke lingkungan, Untuk itu penulis mdakukan penelitistn yang dilaksanakan di

Labomtorium Teknolagi dan Manajemen Lingkungan Fateta, Kstmpus IPB Darmaga, Bogor, hasilnya dituangkan dafam tulisan ini dengan judul "Penyisihan Mutrien dalam Limbah Cair secara Biolagis dengan Reahor Dua Tahap"

Semoga Irarya ilmiah inj &pat: memberikan manfaat bagi pihak-pihak yang berkewn.

DAFTAR IS1

I falaman DAFTAR 'I'ABEI. ... i

..

DAFTAR GARlBhR ... I I

...

DAFTAR LAMPIRAN ... III

1 . PENDAKULUAN ... 1

I1 . TIMJAUAN PUSTAKA ... 5

A . Nutrien sebagai Pol utan ... 5

B . Rnyisihan Nutrien secara Biologis ... 9

X

11

. B

AH AN DAN METODE PEMELITIAN ... 19 A

.

Peralatan

dan

B&an ... 19

...

.

B Metode Penelitian 22

IV

.

HASXL DAN PEMBAHASAN ... 24 A . Karalrteristik Limbah ... 24

...

B . Perturnbuhan Biomassa 25

C . Kinerja Reaktor Anoksik ... 27

D . Kineja Realaor Aerobik ... 32

...

.

E Kinerja Sistern Reaktor Dua Takap 40

...

V

.

K E S W U L A N DAN SARAN 46

A

.

Kesirnpdan ... 46

...

E3

.

Saran 47

DAFTAR PUSTAKA ... 48

I

.

Infomasi desain khusus untuk gabungnn peny isi han nitrogen dan

fosfor secara biologis ... 18 2

.

Komposisi bahm pada Iirn'bah yang digunakan ... 21

3 . Karakteristik limbah yang

digunakan

dalam pcnelitian ... 24 4

.

Efisiensi penyisihan COD @a bekmpa nilai F/M ... 34

5 . Efisiensi p e n y i s i h amonia pa& beberap nilai F/M ...

....

35

1

.

Prosedur analisis COD ...

...

2

.

Prasedur analisis nitrogen amonia

3

.

Prosedur ma£ isis nitrogen nitrat ...

4

.

Prosedux anal isis artofasfat ...

:

...

...

5

.

Prosedur anal isis MLSS

6 . Nilai MLSS hsiI pngukuran di &lam reaktor aerabik ...

7 . Kinerja reaktor anaksik ...

. .

8

.

Ktneqa reaktor aerobi k ...

9

.

Nifai pengamatan COD, amonia, nitrat dan ortofosfat pada influcn

... dm efluen

A. LATAR BELAKANG

Limbah cztix dari kegiatan indush termasuk agroindustri rnasih rnenjadi

masalah Iingkungan pcnting yang h a m ditanggulangi. Limbah tersebut selain

mengandung bahan organi k yang tinggi j uga sering mengandung unsur nutrien, yang sebagian ksar terdiri dari unsur nitrogen

(N)

dan fosfor

(P).

Kedua unsur ini berpatemi dalarn rnenimbulkan pencemaran lingkungm h u s u s n y a di wilayah perairan, berupa eutrufikasi. Jargensen dm Johnen (1989) rnenyatakan, eutrofikasi merupkan proses pengkayaaan nutrien pa& danau di mana terjadi pcningkatstn jumlah nutrien terutama nitrogen dan fosfor ke air. Kedua unsur tersebut rnerupalran faktor p m batas pertum buhan ganggang pada keban yakan &nau. Eutcofi kasi umwnnya rnerupakan ha1 yang tak diinginkan karenrt dari segi estetika dapat dilihat tejadinya kekeruhan dan warna air menj adi hij au.

Senyawa nutrien yang brlebihan pada sistern perairan rnenyebabkan prtmbutxsn ganggang dan tumbuhan air lainnya rnenjadi subur

.

Selanjutnya jika ganggang

d m

tumbuhan tersebut: mati, lama kelamw akan terjadi penumpukan bahan organik sehingga terjadi pndangkalan. Xli samping itu, keadaan ini rnenyebabkm kenxgian lainnya yaitu menurunnya oksigen terlamt di dalarn air karma

ctksigen banyak digunaEran oleh milrraarganisma untuk merombak bahm owganik serh untuk pernapasan ganggang dm tumbuhan air pa& malam hari. Indikator ini

llpaya penanganan untuk menurunkan kadar nutrien di dalam air limbah sampai di bawah ambang batas yang ditetapkan k l u m banyak mernkrikan hasil optimal. Narnun dernikian teknik pengolahan limbah secara biolagis masih rclevan untuk diterapkm dengan mengopti masi kan berbagai faktor yang Fxrpengaruh ch dalam teknik tersebut. Pencarian teknik pman$anan limbah a i r seam biutogis

d i l a k u h rnulai dari skala laboratorium untuk memperuleh aptimasi pada skAa y ang lebih kmr.

Pengulahm firnbah secara bialogis pada prinsipnya adalah memanfatkan aktifitas mikroorganisrna untulc merombak bahan organik &lam limbah sehingga menjadi bahan yang ti& lagi rnembahayakan bagi manusia dan tingkunp. Pada proses p n y isi han nutricn, tekni k pngulrthan limbah s c a m biolugis didasarkan pada prases nitrifikasi-denitrifikasi. Pengolahan limbah secara biolagis dengan lumpur aktif &pat digunstkan untuk pnyisihan nitrogen dan fu'usfor swam sirnultan dengan rnengaiur koridisi sera konfigurasi reaktor.

Beberap teirnotogi yang telA digunakan untuir penyisihan nitrogen dm

fosfor secara simuftan antara lain I ) Proses A'/O (Anaembik anoksik ambik) 2) Proses Bardenpho lima tahap 3) Proses UCT (University of Cap Town) 4) Proses VIP (Virginia Initiative Plant). Keempat teknolagi tersebut pa& & w y a menrpakan proses lumpur ahif dengan mengkom bi nasikan kondisi (zona) anaerubi k, anoksi k dan aerobik (Metcalf &n Eddy, 199 1 ). Beberap pnelitian tentang p y i s i h a n

Dengan didastari proses nitri fiicas~deni tri fi kasi, proses penyisi han nutrien pada prinsipnya cukup di lakukan dengin rnengkondisikan reakzor daiam suasana aerobi k dan anoksik, namun ha1 ini p r l u untuk diketahui sejauh mana efektifitas yang diproleh. Beberap prtirnhngan di lakukan untuk rnendapatkan nilaj penyisi kan

yang optimd, diantaranya dengan rnengkaj i s p e k pembebanan substrat @a reakor.

A s p k pmkbanm ini antam lain laju beban serta nistrah makman terhadap

b i u m s a (FodMikpo0rgan1:~sma; FM). Di sam pi ng itu konsentmsi biomassa di

&lam mktor menjadi prtimbangan lainnya untuk dikaj i.

B.

TUStrAN PENELITIAN

Tujuan umwn dari kegiatan pnetitian ini stdalrth untuk rnengevaluasi kinerja sistem reaktor dua tahap (anoksik- aerabik) pada pnyisihan nutrien dalam timbah cair, dengm beberapst tujuan khusus yaitu :

I . Menganalisis kinerja pada reaktor anoksik metiputi: pnganrh laju b e h n nitrat

tcrhadap penyisi han nitrat; pengaruh ni sbah CODN-ni trat terhadap penyisi han nitrat; s r t a pengaruh Iaju beban organik terhadap penyisihan ortofosfat

2, Menganalisis kinerja pda reditor aerubik metiputi: pengaruh F/M terbdap

penyisi han COD, amania serta oratfasfat; serta pngamh konsentrasi biomass terhadap penyisihan COD dan nutrien.

I . Laju beban nitrat serta nisbah COLIN-nitrat mernpngartrtni tingkat penyisihan nitrat pada reahor anaksi k

3. Nilai FIM serta konsentrasi biomassa rnernpengaruhi tingkat penyisihan COD,

nitrugen amania serta ortofusfat pa& rcaktor aercthik.

D. RUANG ItWGKUP PENELITX,QN

t . Dalam penelitian ini digmakan limbah cair buatan dengan kandungan amonia,

nitrat d m oftofasfat mendebti karakterisitik limbah cair dari pabrik pengotahan

b e t , s e a menggunakan tetes (rnolase) sebagai sumber karban serta bahn-

bhan kimia xbagai sumber rxutrien.

2. PeneX itian dilakukan da tam skala labamtorium, menggunakan reaktor anaksi k

dan aerobik masing-masing memiliki volume 5 Liter, yang dioprasikan s e a m

sinambung dengm sistem urnpan balik.

3. Perlakuan parameter yang diamat1 pngmhnya adalah COD/N-ni trat, laj u beban nitrat dan Iaju beban o r p i k (pada reaktor anaksik) serb nil& F M dan

konsentrasi biomassa (p& =&or aerobik).

4. Masa operasi r&or sekx'tar 80 hari dengan rnenggunakan lwpw &t~f yang

sebetumnya telah diakiimatisasi selama kurang Iebih tiga bulan

E. MANFAAT PEIYELlTlAN

A. NUTMEN SEBACAl POIJUTAN

Nutrien di perairan dapat menjadi sumber potutan. Dua unsw nutrien menjadi perhatian yaitu ni tragen dm fos fur. Keberadaan k c d w y a di perairan sungai maupun

danau adalah untuk rnendukung ran& makanan secara dami. Pernasalahan akan timbul j i b jumlah nutrien rnenjadi berlebifian, yang maria swing menyebabkan

prtumbuhan ganggang menjadi sangat ban yak dan selanj utnya menj adikan

meningkatnya kebutuhan aksigen ireiika ganggang tersebut mati

dan

mengendap di

bagian dasar. Penganrh Iainnya adalah terjadinya pertumbuhan tumbuhan air yang cukup pesat yang menyebttbhn pengurangan oksigen terlanrt pada sungai ketika tumbuhan tersebut mati dan mengalami dekornpsisi. Sefain itu respirasi tumbuhan pada waktu malam hari menyebatrkan p e n p m g a n oksigen terlarut cukup besar karma karma ridak diimbangi dengan produksi oksigen dari fotosintcsa.(Davis dan Cornwel t 99 1 ).

I. Nitrogen

Nitrogen di dafm pmirm dapat ddam bebrapa h t u k yaitu

N2

terlamt, nitrogen organik yang tergabung &lam protein bahan arganik, mania dalarn bentuk ion dan non ion ( N I ~ ' dan MIJ), ion nitri-t

(Nod

sem ion nitrat (NU3-). Transfarmasi nitrogen dianbranya dipengaruhi aleh keseimbangan oksigen terlanrt

Transfomasi k n t u k senyawa nitrogen &pat dijadikan xbagai prinsip untuk poses pcnyisi han nuirien secara bioIogis. Perubahan terse but dapat digambackan

dengan siklus nitrogen dalam proses oksidasi biologis sebagairnana pa& Gambar 1.

1

sintesa

I

otoksidasi *2

NO3

I

Denitrifi kasi

Gambar 1 . Siklus nitrogen dalam proses oksidasi biofogis (Eckenfelder, 1989)

[image:104.616.113.420.185.609.2]

a. Pada konsentrasi tin@ nitrogen NH3- bersifat racun terhadap ikan

b. Jika NH3" daIrtm konsentrttsi rendah, N03- krtindak sebagai nutrien untuk pertumbuhan ganggang secara eksesif.

c. Konversi dari ~ 1 1 1 ~ ' dalam menjadi N O i rnenggunakan sejumlah besar oksigen Eerlantt.

2. Fosfor

Di dalam ekosistem air, fosfor terdapat dalm riga bentuk yaitu 1). Senyawa fosfor anorgmi k, mi salnya ortofasfat 2). Senyawa organi k dalam proto pfasrna 3).

Senyawa arganik terlamt yang terbentuk kuena kotoran atau tubuh organisma yang terurai. Fituplanktun dm tumbuhan lainnya akan mengatrsarbsi fosfat dalam bentuk

ortofusfat

d m

rnembentuk senyawa diantaranya adenasin tri fosfat (Sastrawijaya

1991).

Siklus fusfor di dalam ekosistem air daci satu bentuk ke kntuk lainnya, me1 i batkan krbagai jenis mi kroorganisrna. Gambar 2 memperlihatkan siMus Eosfor di ddm ekosistem air.

Sebagairnana halnya nitrogen, fosfor merupakan nutrien tumbuhan rnikraskopik maupun tumbuhm tingkat tinggi prig memberikm kontribusi krhadap terjadinya eutrofikasi pnda pmukaan air. Konsentrasi fosfor di perairan cukup penting untuk diketahui karena hanya dengm konsentrasi 0,005 kingga 0,OS mg/l telah &pat menyebabkan Ic&kan perturnbutran ganggang. ( McGhee 199 '1 ).

[image:106.614.87.503.140.449.2]

/

excrete excrete

Gambar 2. Siklus fo'ctsfor &lam ekosistern perairan (Smith, 1990).

menghilangkan atau mengurangi ciunsur-unsur pemkntuk nutrien (nitrogen

dan

fosfor) sehinggrt p r l u mengetahui hrakristik unsur-unsur tersebut ddam kaitannya dengan pencemaran .

D a l w proses eutrofikasi, fosfar menrpakan Edktur pembatas. Sastrawijaya

di perairan terdapat nitrat dalam jumfah cukup banyak. Kemungkinan lain adalah karena adanya perbandingan fosfor dan nitrogen, yang mana fosfbr merupakan pendorang untuk pengi katan nitrogen bag ganggang bi ru.

B.

PEIYYISIHAN NUTMEN SECARA BIOLWXS

Prinsip-prinsip dalam proses pnyisihan nutrim seeam biatogis d i g u n a h

untuk mengatah iimbah cair yang mengmdung numen. Pa& proses ini

yang rnengwakan unsur-wur yang terdapat di dalam nutrien. Alaifim yang terjadi selrtma proses berlangsung, rnernpunyai rnekanisme tersendiri, meskipun terjadi dalam waktu yang sarna. Untuk penyisihan senyawa nitrogen dikenat melalui

rnekanisme d e n p proses nitrifikztsi dan denitrifikasi.

1. Nitrifikasi

Nitrifikasi merupakan proses oksidasi nitrogen amania menjadi nitrat ufeh mi krobia yang k r f angsung &lam dua tahap oleh dua spesies b h r i kemo t itutrogk

S m a teuritis, oksidasi lengkap

dari

I kg nitrogcn amonia membutuhkan 4 3 7 kg Oz.

Namun d a l m prairteknya jumlafi abigen yang disuplai secara eksternal addah

Pada pengolahan limbah cair, nitrifi kasi dipngamhi oleh bebrapa fctktor yaitu pH, konwntrasi oksigen terlarut, suhu, waktu tinggaI padatan serta konsentrasi amonia &n nitrit (Fckenfelder 1989, Jeie dm Rahayu 1993, Verstraete dan

Vaerenberg 1986). Ki saran

pH

untuk berlangsungnya nitri fikasi yai tu 5,5-9,O dan optimum p d a

pH

73; pada nilai pH di bawah 7 proses berlangsung lambat. Konxntrasi oksigen minumum adalah Q,5 mdl(Versstraete dan Vaerenberg 1986)

Nitrifikasi terjadi pa& kisaran suhu 5-45 "C, dengan optimum pa& 25-35 O C .

KonsenWi oksigen terlanrt yang rendah &an m e m p n g m h lnju nitrifikasi. Laju nitrifikasi maksimwn diperdeh jika tmf konsentrasi oksigen terlarut di atas 2,U rng/l, (Eckenfetder 1989).

Waktu tinggal padatan dalam nitrifikasi berhubungan dengan wahu genemi mi kraorganisma nitrifikasi, yang membutuhkan j umfah energi &lam proses oksidasi.

Dikemukakm oteh Jenie dan FCahayu (1993) bahwa nitrifikasi tergstntung dari rnetabolisme mi icroba aerobik dan mempunyai waktu generasi ymg panjang, &pat mencapai waktu febih dari 10 jam atau lebih tergantmg dari lingkwgm mikrourgmisrna itu krada. Waktu retensi tersebut hams lebih h a dari taju

pertumbuhm rnikroorganisma d m juga tergantung dari suhu proses dan konsentrasi bahan-bahan pengharnbat.

Jumlah ion amonia maupun nitrit &lam nitrifikmi h a m krada &lam jumtah

yang cukup. Amonia yang berlebihan &pat menghambae pertumbuhan bakteri tersebut (Nifros~monn~~) j uga mengbmbat pertumbuhan Nr'grobacter f lenie dm

2. Denitrifikasi

Denitrifthi mentpakan proses bialogis ymg terjadi pa& kondisi anoksik ymg di lakukan oleh mi kraorganisma hetemtrofi k dengan menggunah nitrat sebagai akseptor kidrogen, j i ka suxnber e n a d argaui k tcrsedia, hnitrifi kasi j uga &an terjadi pada kondisi respirasi endogen meskipun dengan laju yang lebih rendah Eckenfelder ( 1989). R d s i dalm denitri filrasi oleh dinyatalm dengm persamaan :

No3" -t- submt

-+

Nz + CQ2 -t H2U

-+-

OHL+ sel

Dafam proses denitrifikasi, ion nitrogen nitrat seem esensid menjadi akxptor elektron &lam reaksi oksidasi bahan arganik Nitrogen &lam bent.&

N2

pada proses ini akm hiiang dari air yang mana dihasilkan ddam bentuk gas dan ini

menyebabkan keseimbangan yang berlebihm antara gas nitrogen di udara dengm

yang larut di dalam air. Hanya sedikit argmisrna ganggang plankton (midnya ganggang biru-hijau) .yang dapat rnemfiksasi nitrogen

N1

yang terlanrt M a r n d s i fatasintesa. (Novotny dan Qlem 1994).

Beberapa jeni s mi kroarpnisma b e p m ddam denitrifikasi. Menurut Metcalf

d m

Eddy (19911, t r e k r a p genera bakteri yang berperan ddam mengkonversi nitrogen nitrat menjadi bent& nitrogen

k b

yaitu Achromobacter, Aerobaccur, Alcnltgenes, B~ucillus, Fluvohacterium, Rrevibacterium, ~~ctobucillm,

Micrococcus, Procexs, Pseudomonus, dm Spirillium. Bakteri-baheri ini merupakan

heterotrap dan mampu mendissimilasi redlrksi nitrat &lam proses dua &hap. Tahap p m m a adalah rnengkonversi ni trat menjadi menjadi nitrit

cfan

_{selanjutnya diperoleh}

Jorgensen dan Johnsen (1989) m e n y a t a h brthwa nitrat dapat direduksi menjadi nitrogen dm dinitrogen oksida oleh kberapa bak-teri heterotrufik di &lam lumpur ztktif, tetapi diperlukan kondisi anaerobik dan dalam ha1 ini diperlukan sumkr k d n arganik. Betrerap sumkr k a h n o r p i k yang &pat dipakai sebagai sumber karbon argdnik yakni metanol dan mulases a&u prod& yang dipakai s m r a

Penggumm karban organi

k

dalam denitri fikasi &pat ditulis dengan

4,54 No3- -t- 0,6 1 CIIH19U9N + 0,39 N M ~ '

*

C&£7NO:!

+

2,27 Nz + 5,98 COz , + 0,9? H 2 0 -i- 4,15 ON-

Pada proses tersebut dipnakan 5,S g COD untuk rnenghasilkan 0,07 eqivalen basa tiap gmm nitrogen nitrat yang disisihkan, sem rnemproduksi biomassa 1,8 g vss tiap gram nitrogen nitrat yang disisihkan (Heme, 1995)

Secara keselunrhan faktar-faktor yang mernpengamhi denitrifikai adalah

bahan orgctnik, konsentrasi aksigen terlmt, suhu, pH campuran cairztn serta w&u

tiriggal padatan (Verstraefe dm Vaerenberg 1986, Cik 2000, Jenie dan Rahayu 1993). I ~ j u denitrifibsi pa& kondisi aerobik akan tergantung dari fraksi anaksik

dari flok biolagi d m ketersedimn substrat hrbon. Supplai konsentrasi oksigen

terakumulasi (Eckenfelbrg t 989, Verstraete dan Vaerenkrg 1986). Untuk berlangsung denitrifi kasi dengan bai k di pert ulran waktu ti nggal padatan sedi kitnya 3-

4 hari pada suhu 20-30 "C (Cik 2000).

3. Penyisihan Seayawa Fasfat

Penyisihm fosfar yang terdapat &lam limbah cair dapat dilakukm secara

biofagis atau kimia. Penyisifian s e w bralogis yaitu dengm menggunakan

mikroorganisma yang terdapat di dalam tumpur &if yang dikembali kan dari proses pernumian akhir. Dalm kondisi tersebut, rnikroorganisma &lam keadaan Iapar o1eh

aerai setelah pernbuangan l umpur ke pernumian akhir.

Mi

kroorganisma dengm

segera ccenderung untuk rnengadsarpsi fosfor pa& limbah cair yang didapatinya. Pengambilaxl yang krXebihan ini rnerupkan jumf ah yang Iebih tinggi dibanding dengan yang akan dibutuhkm untuk aktifitas metabolisrna pada proses akhirnya, Jika organisma yang banyak rnexlgandung fosfor ini dibuang dengan cepat scbagai k h a n buangan malra fosfar yang berlirnpah. itu be& b e m a b m g n lumpur aktif

(Vesilind el ul. 1 994).

*ifitas mikxuurganisme yang menggunakm fosfor untuk metabiisma

dipmkan sebagai proses penyisihm fasfor secm biologis yang terdapat dalam

penytsr han fosfor, tetapi jika rasio stoikime&i fersebut teetap, maka p r l u ditambahkan k a r b n dan nitrogen.

Fosfor di dalam limbah cair terdapat dalam bent& ortofosfat (PO?), plifosfat

dan

fasfor yang terikat

swam

orgamk. Dua kompaenen terkahir yang disebutkan &pat mencaptii lebih dari dari 70 persen dari fusfor di dalam influen. Mihoarpisma menggunakan fosfor sefama sintesa sel dan transpot energi

beriangsung . Seagal hwilnya I0 hingga 30 persen dari fusfor di &lam influen &pat

dihi t angkan selama proses pngo fahan s e W e r . Pada kondisi aerobi

k

terkntu fosfar akan Iebi h banyak diperlukan untuk diambil oleh rnikroorgmisrna. Pa& kondisi anoksik fosfor dapat dileps dari sel. Organisma utama yang k r p r a n dalm penyisi han fosfor seeam biofogi s yai tu Acr~retubucder. Fosfor tidak hanya digunakan untuk rnempertahankstn sel, sintesa semi transport erxergi tetapi j uga disimpan untuk pnggunmn selanjutnya aleh rnihorganisma (Metcatf dan Eddy 199 1 ).

4. Proses Lumpur Aktif

Penangman limbah cair s e a m bialogs di dahm s u a h ~aIrtox mars fain dengan m e n g g m a b lumpur aktif yang dicampurkan pda limbah tersebut. Menurut

Jenie dan Rahayu (19931, lumpur aktif mempalran massa bialogis kamplek yang dihasilkan bila limbah organik dikri penanganan smra aerobik, tumpur &if

mengandung berbagai macam mikrwrganisma heteratrofik, termasuk bakkri,

Proses lurnpur aktif merupakan suatu teknik pengolahan limbah cair secara

biologis yang mana di dalamnya terdapat campuran &ri limbah cair dan lumpur biologis (mikruurganisrna) yang teraduk dan diberikan acrasi. ili dalarn proses lumpur aktif udara secara kontinyu disuplai

ke

&lam limbah cair. U&ra yang

disuplai dapt berfungsi uneuk mengaduk sehingga selaIu terjadi kontak antam rnikrwrganisrna dengan bahan organik sebagai bahm makanannya. Akibatnya akm

terjadi perhufibuhan mi kroorgani sma. (Davis dan Cumwell 1 99 1 ).

Reaksi-reaksi yang terjadi di ddam proses Iumpur Atif (Ventmete dan

Vaerenkrg 1986) yaitu :

a. Pengikatan bahan organik terlarut, koloid maupun krsuspensi di dalam atau pada flak-flok Iurnpur

b. Perurnbakan secara biologis dari bahan organik dengan menghasilkan suatu produk akhir ( CO2, H 2 0 , mt-zat mineral ) &an terjadinya sintesa menghasiikan biomassa rnikrobia barn

c. Konsumsi baicteri atau kernungkinnn bahan organik lainnya oleh protozoa atau predator iainnya

d. Qksidasi amonium menjadi nitit. dan selanjutnya menjadi nitrat oleh bakteri nitrifikasi

e. Dalam k e a d m suptai energi Cbahaxl limbah) tidak rneneukupi, terjadi oksidasi sel-sel cadangm (baik ekstenxal rnaupun internal) di &lam rninerdisasi fumpur

dm his.

Penyisihan substrat ditentukm oleh adanya kontak: dengan miirrourganisma.

dengan batran orgdnik yang terlarut dalam limbah a i r , mikriwrganisma akan mengadsorpsi bahan organik tersebut cfan akhirnya rnendekarnposisinya menjadi CU2, H 2 0 dan beberap senyawa stab11 dan menjadikan massa mikroorganisma bertambah banyak.

Agar kinerja proses pengalahan limbah cair dengan Iumpur aktif dapt dipertahhm &lam tingkatan yang baik prlu dilakukm pengendalian proses. Metcalf dm Eddy (199i) rnengernukakan a& tiga fak-tor utama yang digunakm dalam pengendalian proses yaitu :

a. Mempertahixkan tingkat oksigen terlamt dalam tangki wrasi

b. Pengaturan j umlah turnpur ahif yang dikembali kan ( return activated sludge) c. Pengendd ian lumpur aktif untuk di bung (wasre aofrvaled sludge)

Dalam proses lumpur aktif lkenal kberapa parameter y m g digunakan (Bitton, 1994) antara lain :

a. Padatan tersuspnsi (MLSS = mixed liquor suspended solid), menyatakan j umlah total padatan tersuspnsi bai k organik maupun mineral, termasuk mikrooxganismrt

di dalam suspensi caimn.

b. F M ~ o d r n i c r o o r g ~ ~ i ~ ~ r n ~ . Parameter ini menunjukkan beban arganik di &lam

sistem lumpur aktif, dinysftakan dalarn kilogram BOD per kilogram MLSS per

hari :

Q X BOD

=

&ass

X

v

c. Waktu Tingal Hidroli k (HRT=l?-vdruulic retention rime), yaitu waktu tinggal rata- rata yang diperlukan nieh airan limbah infiuen di & a h tan& aerasi proses lumpur ahif

V -volume tangk£ aaerasi; Q -1stju dir influen Ire tangki aerasi; D -1aju difusi

d. Umur Lumpur, yaitra w htinggal rata-rats miXcroarganisma di Warn sistem

Umur lurnpur (hari) =

MlSS

X V SseQe -t" SSwQW

MLSS =padatan tersuspensi

(rndt);

V -volume bngki aemsi (L); SS, -p&m tersuspensi &lam em fluen; Q, ~jurnlah limbah cair pa& emuen (Uhari); SS,

-

padatan tersuspensi ddam bustngan lumpuc; Qw =jumlmh lumpur yang dibuang (Lkari)

Reberap teholog yang telah dikembangktan untuk gabungan pnyisihan nitrogen &n fosfor &lam limbah a i r secara bialagis anma lain I). Proses A ~ / U (Anaerabik, Anoksik, Aerobik) 2). Proses Bwdenpho lima tlthap 3). Proses UCT

[image:116.622.94.530.115.449.2]

Tabel. 1 . Informasi desain khusus untuk proses p n y i s i han gabungan nitrogen dan fosfor secara -,,- biologis

Unit

'''7-

Parme(cf Prvses

1

b a a i n Bardenpho

-

-, , , , , , , , , , ,

I

Nirbah m l L a m terbdap lb,BOW 0.15-0.25 O , i e O . 2

mibmrgmisrna (FA41 1b.MLVSS.hari

WairiU tingal padiltm 4 - 2 7 10-40

M U S J O O t ~ - ~ S O O O 2000-4000 2

WA*u tinggai hidrolik. (0)

Ana&ik 0:s - 1-5 1 . 2 1 - 2 1 - 2

h o h i k - I 0.5 - 1,O 2 - 4 2 - 4 1 - 2

Am&L- l 33 - 6.0 4 - 12 4 - 12 2,5

-

4

Anoksik-2 2 - 4 2 - 4

Aerobkw2 0.5

-

1

Lumpw aktif yang 20- 50 5 0 - 100 50-- 100 50- 100

dikembalikan

h i r k d a s i intmal % dari

i

1111.

BAWAN

DAN

METODE

Penelitian ini difaksanakan di hboratorium Teltnologi dan Manajemen

1,ingkungm Junrsan Teknologi Xndustri Pertanian Fakultas Teknologi Permian Institue Pertanian Bogor

dari

bulan Juni 200 1 sunpi dengan Maret 2002.

A. PERGUTAN BAN BAHAN

Peralatan yang digunakan, &lam penelitian yaitu :

I . Sahr set d o r yang terdiri dari dua bush r&or dm satu buah mgki penjernik (clarfler) yang kexmuanya tehuat dari Marl ~Iexiglass, diatur rangkaian

Reaktor anokqik

Raktctr ini rnenarnpung cairan sehnyak fima liter. Pada reaktor ini dilengkapi

dengan pengaduk yang digerakkan oleh motor dm dioprasikan dengan kecepatan 68 rpm. Cairn suspensi biomassa (mixed liquor) di &lam realrtor diperoleh dari aliran influen, urnpan bafik dari reaktoraerobik fxkitar 150%

c

k

influen) serta f urnpur aktif yang dibalikkan (return ac#ivated sludge). W a h

tingal hidrolik (HRT) pada reaktor ini s e k r O,4 bri Resrktor werubik

Reahor ini memmpung cairan sebttnyak Iima liter; dilengkafti dengan aefasi, yang krfungsi selain untuk suplai oksigcn juga untuk pngaduk cairan suspensi biomassa. Waktu tinggal hidrolik (IiRT) pads reahor aerubik ini seksar 0,4 htri Tangki penjcrnih (clarifier)

Tangki ini berukuran tiga liter, berfungsi untuk rnengendapkan lumpur caimn

suspensi biomltssa yang bema1

dari

reairtor aerabik. Pa& tan& ini ditengkapi

dengan pengaduk yang berfungsi untuk mencegah lumpur mengmbamg, Pengaduk bergerak secara periodik setiap satu jam selama 10 detik.

Pornpa peristaltik

2. Paralatan laboratorium untuk analisis parameter Kebutuhan Oksigen Kirnia (COD), Nitrogen arnonia ( M 3 - N ) , Nitrogen Nitrat (NO3-N), Ortofusfat (Pod-P),

padatan tersuspensi (MLSS), aksigen terlarut (DO) serta pH meter

3. Alat-alat bantu lainrtya y h i pengaduk magnetik, pornpa vakurn, jirigen, ember dari lain-lain.

Bahan-bahm yang digunakan &lam penelitian ini yaitu :

1. Limbah buatan, yang lcandungan amonia nitrat dan ortofosfat mendebti kandungm yang terdapaf: p d a limbah cair dari pabrik pengolahan karet. Sebagai

limbah. Penambalun bahan kimia berup jenis sumber nutrim dan mineral mengacu pada Krailas et ui. (2000) dengan modifikasi komposisi sevrti terlihat pada Takl kri kut 2:

Kandungan p e r -, fiter limbah

W C l

m2m4

m 3

MgSU4.7H20

Na2CO3 Larum EDTA

Dari komposisi bahan yang digunakan tersebut di atas diperoleh

kandungan nifai COD dan nutrien yaitu 1400 -t- 200 rng COWL; 11 8 -1- 20 rng

2. Lurnpur aktif, yang telah diaklimatisasi dengan cairan limbah buatan selama kurang Iebih 3 bulan.

3. Bahan-bahan kimia untuk analisis COD, NH3-N, NO3-N, PO4+, MLSS dm DO .

C. METQDE PENELITEAN

1. Pengkondisian reaktor

Pa& awai pengoprasian reaktor, masingmasing cairan Iimtrah di &lam reaktor dicampur dengan luxnpur aktif dengan perbandingan volume 80 : 20. Limbah dari tangki limbah dialirkan

ke

reahor anaksik deilgan debit 4,7 Lhari. Pengkondisian dilakukan untuk. menmpai kondisi steady state, dengan mengukur MLSS hingga kondisi realtif stabit( 1600- 3000 mg/L).

2. Pengam biXan sampef

Pengmbilan sampel pada ernpat tempat yaitu pada (1) influen ( 2 ) reaktor anaksik (3) reaktor aerubik (4) efluen. Pengmbilan sampeI dilakukm 2 hingga 3 hari selcali. Sampef yang diambi lnya selanj utnya d i l a k h n andisis parameter.

3. Anslisis Parameter

Parameter yang dimalisis meliputi : COD, NU& NE13-N, PO4-P dan MLSS.

COD : d e n p met& bnpa Reflux (Lampiran 1) WJ-N : dengan met& Nessler (Lampiran 2 )

NUJ-N : dengm rnetoda Bwsin (Lampican 3)

Disamping paramekr-parameter tersebut, diamati juga data pendukung antctra lain laju alir, pH, suhu dan aksign terfarut.

kandungan CQD, N&-N, N03-N dan Po4?. Efisiensi dihitung dengan rumus

(Verstraete dan vanvaerenberg, 1 986) yaitu

IV. WASIL DAN PEMBAHASAN

A. ICARAKTERISTXK LXMBAM

Nilai COD dan kandungan nutien dalam Iirnbah (urnpan) yang digunakrtn setarna ~nelitian &pat dilihat pada Tabel 3, dimana pa& p r i d e pengmatan

Tabef 3. Kadteristik limbah (urnpan) yang digunakan dalam penelitian

Salah satu faktor yang menentukan krlangsungnya proses pengolahan limbah secam bialogis adalah @andingan kornposisi substrat di dalam limbah berupa karbon, nitrogen

dan

fosfor. Pa& influen prkndngan CUD,

N

(NO&

,+ NH3-M)

dan _{PO4-P d l &} 64 : 6 : 1.

Nifai

pH

limbah di atas 7 dinjlal cukup mendukung sebagai kondisi awat

proses pengotahan biolagis ke dalm sistern realtor. Pencapaim pa& pH tersebut

di karenakan adanya pnmbahan Na2CQ3 ke dalam l i mbah.

B, PERTUMBUHAN BEOMASSA

f umlah biomassa dalam sistem lurnpur aktif d a p t dinyatakan dengztn nilai Mixed-liquor suspended solid (MLSS). MLSS merupakan j umlah tatid dari padatan

tersuspensi organik dm mineral termasuk rnikroorganisma di &tam nzrxed Iiquur

(Bitton 1994). Penenturn nilai m S S ini rnengacu pa& reaktor aerobik k e r n diasumsikm prtumbuhan mikroargmisma h y a di &lam r&ar tersebut. Narnun

demikian konsentrasi padatan yang terdapat di &lam r&or anoksik relatif sama karma menerima aliran lumpur balik

dari

clarilfier serta aliran balik dari reahor

aerobi k.

Nilai MLSS di dalam r&or (aerobik) selama oprasi menunjukkan nilai yang fluktuatif, rneslcipun dalam p r i d e Eertentu diasumsikan ielatif stabil sebagai acuan pengamatan hasil kinerja realrtor yaitu pada hari ke 22 - 30,46 - 54 dan hari ke 68 - 78, masing-masing adalah 3000 f 150, 2 100 f 100 dan 1600 -t- 200 mg

MLSSIL. Te jadinya variasi kansentrasi suspensi padatan f MLSS) disebabkan olch krvariasinya laju beban organik yang mas& maupun jumlah fumpur yang keluar

dari sistem feaktor. NiIai pengukuran MLSS di dafam reahor aerobik disajikan pa&

Lampiran 6 .

Beberapa faktor diantmmya y m g mempen-i perhtmbuhan biommm di

dctfam &or &pat dikaitkan dengm laju beban organik serta biomassa (lumpur) yang keluar dari sistem raktor, baik akikt pengambilan lumpur d e n p sengaja

Gmbar 4, Laju beban organik, MLSS dan Impur ymg keluar dari sistem reaktor selarnlt waktu opasi

Pertumbuhan biomass aerob tdah menunjukkan kandisi tunak (steady s6ufe)

pa& waktu kwang dari dua minggu. Relatif singkatnya

waktu

yang d i b u t u b

ph

proses start-up disebabkan oleh bebrapa frtktor antam lain sumber inukulum serta keseimbangan substmt yaitu kahon, nitrogen dan fosfor yang masuk (Ahmad et ul. 200 I). Sumber lumpur awal yang digunakan berm1 dari penelitian sekiwnnya yang

tel& tedlimatisasi seIma kurang Iebih tiga bufm.

Pa& pengamatan a w l , kandisi MLSS masih krada dibalvah 2000 m a , disebabkan jumlah pemslsuknn Iumpur ymg temyata sedikit, serta laju beban organik pa& influen 680

-

980 mg COD/L.hari, sehingga helm &pat menaikkm konsentrasi

biomassa. Penamkhan iumpur

pada

pa& kari ke-20 c a p rnembantu menaikkkm

kowntrasi biomassa hinge &pat relatif sQbit sekitar 3000 m a . Demikian pula

biornassa. Perturnbuhan biornassa dalam sistem reaktor ini &pat dipandang sebagai

kontribusi aliran bahan organik dari reaktor anoksik ke rmktor aerobik dengan Iaju beban 470

-

680 mg COD/L.hari.

C.

KINERJG REAKTOR ANUKSXK

Reahor anoksik dirancmg untuk penyisihan ni trat pada proses denitrifikasi. Menurut M e t d f &n Eddy f 199 I), denitriEkasi anoksik merupakan proses dimam

nitrogen nitrat &rubah secara bialogis menjadi gas nitrogen &lam suasana tanpa oksigen. Reaktor anoksik telah dlgmakan untuk rnengolah limbah iildustri yang tin@ bndungm nitratnya (Basman dan Hendricks, 198 1) dulum Forster (1 985).

Kandungan bafian arganik (COD) sem nutrien (kwuali nitrat) ymg mas& r&or moksik lebih rendah daripda influen karma klah mengalami pengencemn

stkibat adanya aliran bdik

dari

reaktor wrobik maupun clarfler. Kansentrasi bahan

organik dm nutrien yang mas& ke reaktor anaksik selma aprasi reaktor yaitu sekitar 644 mg CODIL; 56 rng MH3-N/L; 14 r ~ g NU3-NIL dm 2 1 mg PO4-P/L, sehingga perbandingan COD,

N

(NU3-N

+

W3-N) dm !?04-P adafah 3 1 : 3 : 1.

1. Pengaru h Nisbolh CQD/NQrN terrhadap Penyisiban Nitrat

"Transfomasi senyawa nitrogen nitrat menjadi gas nitrogen &lam proses denitri fikasi rnemerlukan j umlah karbon orgmi k yang cukup. Dengin demi kian perbandingan bahan organik terhadap nitrat y ang a& akan menentukan tingkstt p n y isihan nitrogen nitrat.

dapat dinyatakan &lam nisbah CODN-nitrat. -bar 5 menyajikan hubungan

nisbah CODN-nitrat terhadap efisiensi penyisihan nitrat.

Earnbar 5. Hubungm nisbah COD/N-nitrat krfiadap pnyisihan nitrat

Dari &bar 5 menunjukkan nisbah CUD/N-nitrat pa& kisaran 36 - 56

menghasifkan efisieusi penyisihn nitrat realatif konstan wbesax 87 - 92%. Hal ini diduga bahwa pads nisbah paling rendah tersebut (36) kebutuhan karbon sudah tercdcupi, d i m p i n g kondisi aksigen tertwt di daiam reaktor menunjang untuk denitrifikasi. H a i l pngukumn oksigm texlwt

di

& l a r&or anoksik krada pa& kisttm O,f4 - 0,18 mg/L, sehingga memungkinkan berlangsungnya proses denibi fikasi. Pentingnya nisbah CODm-nitrat &am denitri fikasi ditegaskan oleh

Zayed &TI Winter (1 9981, bahwa nisbah COD/N-nitrat di atas perbandingan 6: 1,

senyawa arganik padzt limbah cair rnenydiakan donor elektmn untuk denitrifihi secara lengkap serta tidak d i b u t t h h sumber b h n tambalm dari luar.

NU3-N seksar 28

-

4 1 mg/L.hari. Besarnya laju pnyisihan COD yaitu 760

-

1680

mg/L. hari dengin ksarnya laju penyisihan NO3-N sebesar 25 - 37 mdL. hari.

2. Pengarub Laju Beban Nitrat dalam Deniirifikasi

Laju pnyisihan nimt di &lam re&or arroksik meningkztt secara linear

sejalan dcngan meningkatnya laju beban nitrat, sekgairnana ditampilkan pda a m b a r 6 , dimana te jadi penyisihan dari 25

mg

NOz-N/L.hari hingga 37 mg NO3- N/L. hari pada laj u beban dari 2 8 rng NO3 -N/L. hari hingga 4 t mg NO3-N/L. hari . Hal

20 1 I i

j

25 30 35 40

U j u be ban NO,-N f rngLhari)

Gmbar 6 . Pengamh laju beban NU3-N t e r W p laju ipenyisihamya

ini diduga krhutrmgan dengan ketersediaan karbon orgmik serta jumlah biamassa

3, Featyisihan Amoniol

Di &lam reaktar anaksik terjadi penyisihan nifmgen amonia sebesar f 0 -

35%. Hal ini diduga terjadi oksidasi amonia dalm proses Anammox (Anaerobic ammonium oxidafIopt). M n w t Strous et ul. ( 1 9971, pa& maksik &pat terjadi proses harnmox yaitu pengubahan amonium menjadi gas dinitrogen dengan nitrit

sebagai penerima elektron. Lebih lanjut dilaporkan bahwa penyisihan amonia pada

limb& buatan dengan kansentrasi amonia

d m

nitrit 70 - 840 rn@L dengm

d u r

sinambung mencapai 84%. Nilai Efisiensi pnyisihan ini lebih b a r d i h d i n g

percabaan yang dilakukm. Hal ini diduga disebabkan keterdian nitrit di M a m

r&or anuksik ymg rendah.

4. Pengarutt Laju &ban Organik terhadtrp Penyisiban Ortofusfat

Peningkatan laju khan organi k ti& menunjwkkan p l a ymg arahtr ierhadap

[image:129.620.197.473.207.354.2]

kondisi mengagmi pen yisi han dm sebagian ksar rnenunjukkan terjadinya peningkatan. Penyisitxm terjadi hingga 1 f % sedang pningkatan te jadi hingga 15% dibmding deilgm konsentmi yang mas& ke mlrtor anoksik. Niisli nepiif pada efisiensi penyisihm rnenunjukkan terjadinya pningkatan ortofusfat..

Gambar 8. Hubungan laj u beban CUD terkadap efisiensi penyisi han fosfat

Bahan argmik pada reahor mohik lebih diperuntukan untuk &iliErifiicasi sehingga hubungm ketersediaan bajxan orgmik terhadap pnyisihan fasfat lebih

m e n g d kepada b y a h y a k a h n yang terpakai untuk: denitrifhi.

Pa& kondisi anohik terjadi p i n & & ortofusfat, yang krarti p e n i m b w

di dalm sistm r&or. Diduga a& dua fenamem yang terjadi

.

Pertama, di &lam r&ox rtnoksik tersebut terdapat culcup banyak mitmt. Menunrt Kuba et ul. (1998)

nifrat dianggap senyawa yang dapat mengganggu proses penyisihan fosfor. Heme

(1995) mengatakm M w a nitrat yang mas& ke tangki anaerabik &an mengurangi eftsiensi penyisihan fosfor m r a biotogis. Pmyebab kedua &lah kondisi ~lnoksik

di &lam re&or mendebti anaerabik dimma pstda kandisi merobik

C. KXNEWA BEAKTOR AEROBlK

Di dalam reaktor aerobik terjadi pnb~bahztn senyawa amonia menjadi senyawa nitrat. Pada s m s a m aerob terjadi pula proses perornhkm bafxan organik serta penggunaan karbon dari b a h organik tersebut urrtuk pertumbuhan m a s s sel mikrwrgztnisma. Penyisihan k ~ b m or&k diindikasih den= mcnurunnya niIai

COD, yang pada gilirannya meningkatkm konsentrasi padatan atau MLSS di &lam reaktor aerubi k.

Peranan pmberian aemsi sangat penting di samping sebagai pmasok oksigen

untuk prtumbuhan mikraorganisma juga sebagai media pengaduk antara balm organik mnupun nufrien dengan rnikmrgmisma sehingga terjadi terjadi kontak. Masil. pengukuran konsentrasi oksigen terfamt &lam rcaktor aerobi k yaitu ratit-rata

5,44 mgL. Kondisi ini &pat mernkrikm krlangsung proses aerob dcngan baik. Konsentrasi h h a n organik dan nutrien yang mas& kc dalam rcaktor aerobik masingmasing 240 k 30 mg COD/L, 44 k _{8 mg NH3-N/L, 2 -t- I mg N03-N/I, serta}

2 1 f 10 mg P-PO4&. Perbandingan COD,

N

(N-NO3-N +. NH3-N) dan PQ4-P adaIah

12:2: 1. Perbandingan kornsentrasi karban dm nutrim (C,

N

dan P) ini rnenentukan proses biolugi di Mam r&ur aerabik.

1. Penprulr F/M terholdap penyisihitn bshan arganik

Konsenmi bahan organik yang mas&

ke

r&or aerobik pa& ma%

penmatan kondisi steady state

berkisar

2 16

-

296 mg CODIL. Terjadinya renbng nifai COD ymg cukup

ksar

ini disebabh oleh pnggunaan bahan argmik &lam

awal ke sisgem rmktor yang krvariasi. Efisiensi penyisihan bahan orgmik (COD)

pa& M a x aerobi k terjadi sebesar I 5 - 2 1 %.

Nilai F/M pada rmktor aerobik p d a kondisi steady state berkisar 0,2 - 0,4 rng COD/mg MLSS. hari. S&agai parameter bcban organik di &lam sistem Iumpur akti f,

FlRl &pat d i k a i h dengm tingkrtt penyisihm bahan orgmik. Hubungan F/M

terhadap penyisihan bahan organik cfisaj ikan pada Gmbw 9.

a m b a r 9. Penganrh FIM aerabi k terfradap penyisi han bahan orgnik

Dari Gambar 9 terlikt M w a efisiensi penyisihan bahan organik (COD)

terjadi penmum dengan semakin meningkatnya nilai FM. Hal ini menunjukkm

a h y a k&erfi,atasan kemampuan rnikroorganisma &lam rnerombak b&an organik dirnana semalcin ksar makanan ymg dipasok semakin rendah bagian yang &pat dimanfaatkan oleh mikroorganisrna untuk sintesa tub& sel. Dugmn ini diperkuat

oleh penefitian Wagman (2UUI) yang meloporkan babwa terjadi penwnan

[image:132.622.150.437.426.600.2]

reaktor aerobi k pa& pengarnatan m m kinerja reaktor (steady state) dengan mengarnbil nilai tengah p d a tiap periode png"natan.

Tabel 4. Efisiensi pnyisihan COD pa& beberap nilai F/M

P w i d o F/M hsrmeaLli ironmmsi COD k y i s i h a n Efisimi

pmgamtlm tmgCOD/ msuk ke keluar &ti COD Peny isitrw

mgMLSS/ reakfm && wktw awobik COD

o=fi) hari) (mlJL) (ms/x,) f m*) ( % )

22 -30 0,22 290 232 58

I

20

2. Pengaruh F/M terhadap penyisihaa wmonia

Nilai F M menunjukkan adanya hubungan terhadap efisiensi penyisifian amania, sebagaimana ditarnpilkan pada Gambar f 0. Meningkatnya nilai F/M cendemg rnenunmkan t ingkat efisiensi penyisi han amonia.

Gam bar 1 0. Pengaruh FA4 aerobi

k

terhadap efisiensi penyisihan amonia

Pada reaktor aerobik tercfapat dua jenis rnikror>r@sma yaitu otatfaf dm

banyak dari pa& mikroorganisma. Karbon organ i k hanya dimmfaatkan oleh mi kroorganisma yang heterotrof , sedangkan balrteri nltrfier adalah atutrof yakni

mernanfaatkan kartron anargani k untuk sinfesa sel. Menunmnya efisiensi penyisi

han

amonitt juga &pat dilihat dengin mengambil nihi tengah tiap pride pengamatan.pada koncfisi steady state, sebagaiman disajikm pada T&I 5 .

TabeX S

.

Efisiensi penyisihan mania pa& bekrapa nilai F/M

3, Penpruh laju beban arrganik terbadarg penyisihsn nmonia

Peningkatan laju k b a n organik cendemg menurunkan tingkat efisiensi penyisihan amonia di ddam realaor aerobik

secara

tinear, sebapmana ditampifkan

pa& Gambar I I . Periode

pengamtan

[image:133.620.111.471.234.372.2]

Olafi)

Gambar I 1. Pengaruh laj u beban organik (COD) terhadap efisiensi penyisihan amonia

F/M

(mgCOD/ mgMLSS/

h)

konsentrasi NHrN

ma& ke mknr eerobik

f a 1

22 -30 0,22

I

39 15 51

Ehiensl

byisihan

NHr-N

( % >

k m t r w i NY-N klw d&fi

&or tlmobik

(~~~

24

46 - 54

1

0,23 I 44

P m y i s h

NB,.N

~~~~

68

-

78

17 I

I

27

I

62

Dari Garnbar 1 1 rnenunjukkan bahwa efisiensi penyisihan amonia menurun dari 60 hingga 46% dengan rneningkatn!.a laju beban arganik dari 2300 Iringga 3300

mg COD/hari. Penyebab fenamem ini diduga kamna pngaruh karbon dari k h a n

arganik yang dapat menjadi penghambat proses nitirifikasi. Waite ( 1 984) mengem* bahwa bak;teri-trakteri nitr#er menggmakm kart>on morganik

sebagai s d e r irarbonnya. Selanjutrzya dijeiaskan babwa k d o n orgmik

sebenamya dapat merighambat prt.umbuhannya. Bakteri-baktefi tersebut tidak clapat

tumbuh dengm h i k di dalam sistem yang mengandung sejumlah besar h b o n

organi k

.

4. Pengaruh FRM terhadap penyisihan ortofosfat

Selama pengarnittan hasil kinerja reaktor, ortofosfat di dalam reafctar nerobik

pa& kondisi tefientu mengalami penyi si han dm sebagian laimyn mengalami peningkatan, sebagaimana ditunjukkan pada Earnbar 1 2 . Kandisi ini terjadi padst komentrasi @tan

X.

600

-

32UQ rng MI,SS/L.

Ortofosfat mengalmi p n y isi han hingga seksar 1 4% dan pada beberap titi k

penmatan terjadi kenaikm hrngga 10%. Kenaikan nilai FIM cederung diikuti dengan m e n m y a efisiensi penyisihan urtofosfat meskipurl dengan pala yang

kwang teraeu~. Hal ini diduga sistem koncfisi

cfan

_{kambinasi reahor yang belum}

menunjang hap penyisihan fasfat secrtra baik. Untuk memapi penyisihan fosfat,

fumpur aictif disirkdasikm melalui mna m r a b i k clan aerobik (Kuba et al., 1996). Di &lam sistem lumpur &tif mrubik-aerobik fosfor m r g m i k dilepas pa&

koncfisi maerob dm diambif oleh mikroox@sma pnda kandisi %rob. (Bamard 1 975, diacu dalam Bitton 1994). DikemuMan

okh

Metcd f

dan

Eddy (1 99 1 ) bahwa jika kondisi m e r o b diikuti dengan kandisi %rob maIra mikroorgmisma utama ddam penyisihan fosf'or pitu Acinetobucter menunjddm pengambilan fofsor lebih ksar dari jumlah n o m i .

5. Pengaruh konsen t rasi Biomnissrm terhadsp penyisiiran bahan organik dan nutrien

nubungan kosentrasi biomasm (dalm MLSS) terhadap tingkat penyisihm

bafian organik cfan nutrien (NEIJ-N dan lQ-P) disajih pada G m b z 13. Baik

bahan o r p i k rnaupun nutrim cendenmg meninght efisiensi penyisihamya dengan

kemibn ironsentmi biamassa dari 1 5 0

-

3200 mg MLSS/L. Hal ini menunjddm

pa& konsentrasi ternbut terjadi @a pertumbuh rnikroorganisma yang semalcin rneningkat sehingga menggunakm substrat karbon jauh I&ih banyak: dari jurnlah

1

s

o/--"-.,-"- -?--"' I-- I "-

-row 1503 a m

A

m

3A

I

Wnsentrasi biornassa tmg M L W L )

I

+bnserrtrasi blornassa (rng MLSSIL) [image:136.620.185.449.90.502.2]

i

Gambar 13. I~lubungan konsenmi biomassa terhadap efisiensi pnyisihan bahan or@

k

(COD) dan nutrien

Meski pun pada kondisi aerobi k mernungkinkan untuk pengambilan fosfat aleh mibwrganisma namun sistem tahapan lcondisi anaerobik - aerobik yang

diperlukan ti& tepnuhi

secara

_{utuh, sekngga}