PENINGKATAN KUALITAS AIR BAKU MENGGUNAKAN
TEKNOLOGI
FIXED BED REACTOR
DENGAN
MEDIA BATU APUNG
SKRIPSI
NURHIDAYANTI
F34070048
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PENINGKATAN KUALITAS AIR BAKU MENGGUNAKAN TEKNOLOGI
FIXED BED REACTOR
DENGAN MEDIA BATU APUNG
Nurhidayanti
Departement of Agroindustry Technology, Faculty of Agricultural Technology,
Bogor Agricultural University, IPB Darmaga Campus, PO Box 220, Bogor, West Java, Indonesia Phone 62 251 8624622, e-mail: anthi_88@yahoo.com
ABSTRACT
The quality of raw water in Indonesia has been in generall decreasing due to incresed environmental pollution. It is becoming a serious problem in processing the raw water into clean water that can later be used as drinking water. Therefore, pre-treatment is in some cases needed to facilitate the production of clean water. An alternative for pre-treatment of the raw water is the fixed bed reactor system, in which organic substances can be removed biologically. This research work is aimed to evaluate the possibilities to pre-treat the raw water using a fixed bed system filled by pumice. The system is equipped with circulator and aerator to support the microorganism growth on the media surface as biofilms. Pumice stone is choosed as the growth media of microorganisms due to its high porosity, availability and stability. The presence of organic and inorganic material in raw water, will be held in the media layer of pumice that formed biofilms.The experimnts were conducted at various contact times. Results show that organic matter and TSS (Total Suspended Solids) can be removed by approximately 33 % and 69%, respectivey. This may result in decreasing chemical consumption in coagulation/flocculation of the raw water.
NURHIDAYANTI. F34070048. Peningkatan Kualitas Air Baku Menggunakan Teknologi Fixed Bed Reactor Dengan Media Batu Apung.Di bawah bimbingan Suprihatin dan Muhammad Romli.
2011
RINGKASAN
Air baku merupakan sumber air bersih yang dapat berasal dari air permukaan seperti air sungai. Air baku tidak lagi ditemukan dengan kondisi jernih, atau dapat dikatakan kualitas air baku semakin menurun. Oleh karena itu, saat ini air baku seperti air sungai harus diolah terlebih dahulu sebelum dijadikan air bersih. Pengolahan air baku tersebut dikenal dengan Water Treatment Plan (WTP). Pada penelitian ini air baku yang diteliti bersumber dari aliran air sungai Cihideung, dimana selama ini air sungai tersebut diolah oleh WTP milik IPB untuk dijadikan air bersih yang digunakan oleh civitas IPB.
Penelitian ini berfungsi untuk meningkatkan kualitas air baku sebelum diolah oleh WTP (
pra-treatment). Karakteristik fisik air baku seperti kekeruhan, padatan tersuspensi (TSS), dan warna sering
kali berubah seiring dengan perubahan cuaca. Bila hujan kekeruhan dapat meningkat tajam dibandingkan saat cerah. Hal ini dapat berakibat buruk dalam pengolahan air tahap selanjutnya. Bila kekeruhan air baku >50 NTU maka dosis PAC yang digunakan untuk flokulasi-koagulasi akan semakin meningkat dan untuk alat UF (Unit Filtrasi) dengan menggunakan teknologi membran pada tingkat kekeruhan air baku >50 NTU tidak dapat digunakan karena dapat merusak alat tersebut.
Teknologi yang digunakan dalam peningkatan kualitas air baku yaitu fixed bed reaktor dengan media batu apung. Disebut teknologi fixed bed reaktor karena dalam reaktor ini terjadi reaksi antara dua zat yaitu zat cair dan gas (udara) yang diperoleh dari proses aerasi. Fixed bed reaktor ini dioperasikan secara up-flow, yaitu aliran air mengalir dari bawah ke atas dengan penambahan komponen sirkulator untuk memperlama waktu kontak air dan pengadukan di dalam fixed bed reaktor. Media batu apung di dalam fixed bed reaktor ini berfungsi sebagai katalisator dan tempat tumbuh lekatnya mikroorganisme yang nantinya akan mendegradasi senyawa organik dan anorganik pada air baku.
Sebelum dilakukan analisa sampel, di dalam fixed bed reaktor dilakukan proses aklimatisasi yaitu proses adaptasi mikroorganisme baik yang tersuspensi di dalam air maupun yang tumbuh melekat di media pengisi (batu apung). Proses aklimatisasi ini dilakukan selama tiga minggu dengan waktu kontak 4 jam, tiga hari dengan waktu kontak 2 jam, dan lima hari dengan waktu kontak 1 jam. Hasil dari proses aklimatisasi ini dianalisa kandungan senyawa organik dan anorganik. Hasil dari analisa tersebut menunjukkan bahwa adanya penurunan konsentrasi senyawa organik, ammonium, dan phosphat, serta peningkatan senyawa nitrat yang menandakan adanya proses degradasi atau nitrifikasi di dalam fixed bed reaktor. Selain paremeter terukur tersebut, parameter kontrol juga diamati seperti DO (Dissolve Oxigen), mikroorganisme pendegradasi polutan di dalam air akan tumbuh bila DO dalam air > 1mg/l dan pH (mikroorganime pendegradasi tumbuh baik pada pH 7-7.5), DO dan pH air dalam fixed bed reactor yang digunakan selama masa aklimatisasi telah memenuhi kriteria tersebut.
dan kemudian terus menurun dengan efisiensi penysihan sebesar 68%, begitu juga dengan warna dan TSS pada air baku yang terus mengalami penurunan konsentrasinya. Senyawa organik juga mengalami penurunan sebesar 30% pada waktu kontak jam ke tiga dan jam selanjutnya penurunan tersebut terlihat lebih landai. Pada penelitian ini penurunan amonium tidak terlihat konsentrasi amonium di dalam air baku terlihat konstan, sedangkan konsentrasi nitrat terus mengalami peningkatan sebesar 33%.
Bila dikaitkan dengan pengunaan koagulan seperti PAC (Poly Aluminium Chloride) yang digunakan selama ini oleh WTP IPB, maka pemakaian PAC dapat berkurang dan biaya produksipun akan ikut berkurang. Penghematan biaya produksi setelah dilakukan pra-treatment dengan menggunakan fixed bed reaktor bermedia batu apung dapat mencapai Rp 3.110.400,00/ bulan per unit.
PENINGKATAN KUALITAS AIR BAKU MENGGUNAKAN
TEKNOLOGI
FIXED BED REACTOR
DENGAN
MEDIA BATU APUNG
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
pada Departemen Teknologi Industri Pertanian,
Fakultas Teknologi Pertanian,
Institut Pertanian Bogor
Oleh:
NURHIDAYANTI
F34070048
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
JUDUL SKRIPSI : Peningkatan Kualitas Air Baku Menggunakan Teknologi Fixed Bed Reactor Dengan Media Batu Apung
NAMA : Nurhidayanti
NRP : F34070048
Menyetujui,
Mengetahui,
Ketua Departemen
Prof. Dr. Ir. Nastiti Siswi Indrasti
NIP. 19621009 198903 2 001
Tanggal lulus : Juli 2011
Dosen Pembimbing I
Prof. Dr.-Ing.Ir. Suprihatin
NIP. 19631221 1999003 1 002
Dosen Pembimbing II
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER
INFORMASI
Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul Peningkatan
Kualitas Air Baku Menggunakan Teknologi Fixed Bed Reactor Dengan Media Batu Apung
adalah hasil karya saya sendiri dengan arahan Dosen Pembimbing Akademik, dan belum diajukan dalam bentuk apapun pada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Bogor, Juli 2011
Yang membuat pernyataan
©Hak cipta milik Nurhidayanti, tahun 2011
Hak cipta dilindungi
Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari Institut Pertanian Bogor,
sebagian atau seluruhnya dalam bentuk apapun, baik cetak, fotokopi, mikrofilm, dan
BIODATA PENULIS
Penulis bernama Nurhidayanti. Lahir di Jakarta, 8 November 1988 dari ayah Muhamad Yunas dan Ibu Hasinizal, sebagai putri ketiga dari empat bersaudara. Pada tahun 2001 penulis menyelesaikan pendidikan tingkat dasar di SD Islam Al-Ikhlas Jakarta Selatan dan melanjutkan ke SMPN 68 Jakarta Selatan hingga tahun 2004. Pada tahun 2007 penulis menyelesaikan Sekolah Menengah Atas di SMAN 97 Jakarta Selatan.
Penulis diterima di IPB melalui jalur USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB) pada tahun 2007. Penulis memilih program studi Teknologi Industri Pertanian, Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian. Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif dalam berbagai kegiatan organisasi maupun kepanitian. Organisasi yang pernah dijalani yaitu staff Public Reation HIMALOGIN (Himpunan Mahasiswa Teknologi Industri) pada tahun 2009, dan kemudian menjabat sebagai ketua Departemen Public Relation HIMALOGIN pada tahun 2010. Selain di HIMALOGIN penulis juga menjadi staff hubungan eksternal di UKM (Unit Kegiatan Mahasiswa) Karate IPB pada tahun 2009. Selain aktif mengurus organisasi, penulis juga aktif diberbagai kepanitian seperti seminar, workshop, maupun penerimaan mahasiswa baru. Penulis juga pernah menjadi asisten praktikum Bioproses pada tahun 2011 dan pada tahun yang sama penulis juga menjadi asisten praktikum Bioindustri.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur dipanjatkan ke hadapan Allah SWT atas rahmat dan karuniaNya sehingga
skripsi ini berhasil diselesakan, penelitian dengan judul Peningkatan Kualitas Air Baku Menggunakan Teknologi Fixed Bed Reactor dengan Media Batu Apung dilaksanakan di laboratorium Teknik Manajemen Lingkungan dan Water Treatment Plane Cihideung sejak bulan
Februari sampai April 2011.
Penulis menyadari bahwa dalam tahap penelitian dan proses pembuatan skripsi ini tidak luput
dari bantuan berbagai pihak. Penulis ingin menyampaikan penghargaan dan terima kasih yang
sebenar-benarnya kepada:
1. Prof. Dr.-Ing. Ir. Suprihatin, sebagai dosen pembimbing I yang senantiasa memberi
bimbingan dan saran kepada penuis.
2. Dr. Ir. Muhammad Romli, M.Sc, St, sebagai dosen pembimbing II yang senantiasa memberi
saran kepada penulis.
3. Laboran Departemen Teknologi Industri Pertanian yang telah membantu dan mengajari
penulis saat penelitian berlangsung.
4. Bapak Nana, Bapak Slamet, Bapak Eno, dan seluruh teknisi di Water Treatment IPB yang
membantu memperlancar penelitian yang dilaksanakan oleh penulis
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dari skripsi ini, oleh karena itu
diharapkan ada kritik dan saran yang dapat menyempurnakan skripsi ini. Semoga karya
ilmiah berupa skripsi ini dapat bermanfaat dalam pengembangan teknologi dan ilmu
pengetahuan di masa depan.
Bogor, Juni 2011
UCAPAN TERIMAKASIH
Pada kesempatan kali ini, penulis ingin menyampaikan terimakasih kepada orang yang telah membantu secara langsung maupun tidak langsung dalam menyelesaikan skripsi ini, yaitu kepada:
1. Kedua orang tua dan kakak perempuan saya yang telah memberi dukungan materil serta moral kepada saya untuk menyelesaikan penelitian ini.
2. Ibu Egawati yang senantiasa membantu saat penelitian, pak Sugiyardi yang telah membantu
membuat alat fixed bed reactor, pak Gunawan, pak Yogi, Pak diki, dan Ibu Sri.
3. Kepada para staff administrasi Departemen Teknologi Industri Pertanian yang membantu mengurusi syarat administratif penelitian dan skripsi penulis.
4. Kepada teman-teman satu bimbingan (Agung Utomo dan Nova Afriyanti)
5. Kepada teman-teman yang membantu secara langsung (kak Mega, Yana Taryana, dan
Yumiyati)
6. Kepada mahasiswa dan mahasiswi TIN angkatan 44 yang selau memberi semangat.
7. Kepada teman Murniers (Veteriani Nova M, Fathia A, Yayu Siti N, dan Nelly Nailufar) yang
merupakan teman-teman seperjuang yang selalu saling mendukung.
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ... iii
UCAPAN TERIMAKASIH ... iv
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR TABEL ... vii
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR LAMPIRAN ... x
I. PENDAHULUAN ... 1
1.1 LATAR BELAKANG ... 1
1.2 TUJUAN ... 2
1.3 RUANG LINGKUP ... 2
1.4 MANFAAT PENELITIAN ... 3
II. TINJAUAN PUSTAKA.... ... 4
2.1 AIR BAKU ... 4
2.2 TEKNOLOGI FIXED BED REACTOR ... 7
2.3 MEDIA BATU APUNG ... 8
2.4 BIODEGRADASI ... 11
2.5 PEMAKAIAN BAHAN KOAGULAN ... 15
III. METODE PENELITIAN ... 16
3.1 WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN ... 16
3.1 ALAT DAN BAHAN ... 16
3.2 METODE PENELITIAN ... 17
IV.HASIL DAN PEMBAHASAN ... 24
4.1 AIR BAKU ALIRAN SUNGAI CIHIDEUNG ... 24
4.2 PROSES AKLIMATISASI ... 24
V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 39
5.1 KESIMPULAN... 39
5.2 SARAN ... 39
DAFTAR PUSTAKA ... 40
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Dua eksperimen dengan dua jenis koagulan ... 14
Tabel 2. Nilai minimun koagulan yang diizinkan dalam identifikasi kondisi optimum ... 14
Tabel 3. Kondisi fisik air sungai Cihideung pada cuaca berbeda ... 23
Tabel 4. Berbagai bentuk senyawa phospor ... 33
Tabel 5. Konsentrasi PAC optimum pada tingkat kekeruhan berbeda ... 37
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Aerated fixed bed reactor terendam... 7
Gambar 2. Batu Apung ... 8
Gambar 3. Batu apung secara mikroskopis ... 8
Gambar 4. Model biofilm ... 10
Gambar 5. Skema dari biofilm heterogen ... 10
Gambar 6. Mekanisme metabolisme di dalam biofilm ... 11
Gambar 7. Lokasi WTP IPB Sungai Cihideung ... 15
Gambar 8. Skema fixed bed reactor ... 16
Gambar 9. Up flow fixed bed reactor ... 17
Gambar 10. Skema tahap proses Aklimatisasi ... 18
Gambar 11. Tahap pengolahan air baku dan analisa sampel ... 19
Gambar 11. Tahap pengolahan air baku dan analisa sampel ... 19
Gambar 12. Skema tahapan proses penelitian dalam Jar Test ... 22
Gambar 13. Grafik konsentrasi NH4+ pada masa aklimatisasi ... 24
Gambar 14. Grafik konsentrasi NO3- pada masa aklimatisasi ... 25
Gambar 15. Grafik penurunan TSS pada masa aklimatisasi ... 26
Gambar 16. Grafik tingkat kekeruhan pada masa aklimatisasi ... 26
Gambar 17. Grafik warna pada masa aklimatisasi ... 27
Gambar 18. Tingkat kekeruhan setiap jam pada fixed bed reactor ... 28
Gambar 19. Penurunan TSS setiap jam pada fixed bed reactor ... 28
Gambar 20. Penurunan kepekatan warna setiap jam pada fixed bed reactor ... 29
Gambar 21. Konsentrasi bahan organik (KMnO4) setiap jam pada fixed bed reactor .... 30
Gambar 22. konsentrasi NH4+ setiap jam pada fixed bed reactor ... 31
Gambar 23. konsentrasi NO3- setiap jam pada fixed bed reactor ... 31
Gambar 25. Pengendapan padatan dengan koagulan (PAC) ... 34
Gambar 26. Grafik pengaruh konsentrasi PAC terhadap tingkat
kekeruhan ... 35
Gambar 27. Grafik pengaruh konsentrasi PAC terhadap TSS ... 35
Gambar 28. Grafik pengaruh konsentrasi PAC terhadap warna
air baku ... 36
Gambar 29. Dosis optimum PAC pada air dengan tingkat kekeruhan
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Standar baku mutu air ... 45
Lampiran 2. Gambar alat-alat penelitian ... 50
Lampiran 3. Kurva standar nitrat dan phosphat ... 51
Lampiran 4. Contoh penghitungan analisa nitrat (NO3-) ... 52
Lampiran 5. Contoh penghitungan analisa phosphat (PO43-) ... 53
Lampiran 6. Hasil analisa proses aklimatisasi ... 54
Lampiran 7. Hasil pengujian sampel pada berbagai waktu kontak ... 56
Lampiran 8. Penghitungan efisiensi penurunan ... 60
Lampiran 9. Spesifikasi PAC (Poly Aluminium Chloride) ... 61
Lampiran 10. Data hasil uji jar tes ... 62
I.
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Air merupakan salah satu komponen penting dalam kehidupan, tanpa air manusia tidak dapat bertahan hidup. Suatu industri dan pertanian akan berjalan dengan baik apabila tersedia air bersih untuk memperoleh hasil yang baik sehingga mendapat keuntungan optimal. Air memiiki dimensi yang luas yaitu air adalah bagian yang sangat dibutuhkan oleh lingkungan sebagai pengendali daur energi, iklim, dan cuaca. Air yang dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan-kebutuhan tersebut adalah air bersih yang biasa didapat dari air permukaan atau air baku. Air baku atau raw water merupakan awal dari suatu proses dalam penyediaan dan pengolahan air bersih.
Saat ini telah terjadi fenomena krisis air bersih, ketersediaan air bersih berbanding terbalik dengan peningkatan pertumbuhan manusia. Semakin lama, pertumbuhan manusia semakin meningkat dan manusia membutuhkan air bersih dalam hidupnya. Diketahui bahwa, volume atau jumlah air dimuka bumi tidak akan berkurang dan bertambah, karena air memiliki siklus yang teratur pada awalnya. Namun, saat ini volume air yang berkurang adalah kualitasnya atau volume air bersih yang benar-benar dibutuhkan oleh manusia untuk memenuhi kehidupannya. Seperti halnya yang diungkapkan oleh Suryono (2010), berbagai penyebab berkurangnya ketersedian air baku antara lain yaitu penggundulan hutan yang merupakan daerah resapan air, tingkat pencemaran yang semakin meningkat pada daerah sumber air baku akibat pertumbuhan penduduk dan industri, semakin menyempitnya daerah aliran sungai, pendangkalan sumber air baku baik oleh sampah atau oleh lumpur sedimen, tingkat kebocoran air di daerah air sungai, dan kurangnya pengawasan dari pihak-pihak terkait untuk menjaga kualitas dan jumlah air baku.
Air baku merupakan sumber air bersih yang dapat berasal dari air hujan, air danau, air tanah, dan air sungai. Air sungai di Indonesia khususnya di kota besar sudah tak layak pakai lagi seperti halnya air di Sungai Cihideung. Air Cihideung merupakan air baku yang dijadikan air bersih oleh IPB (Institut Pertanian Bogor). Kerap kali pihak pengolahan air baku atau WTP (Water Treatment Plan) IPB mengalami kesulitan dalam pengolahan air baku yang berasal dari sungai Cihideung. Tingkat kekeruhan air dan bahan organik terlarut sulit dikendalikan akibat perubahan cuaca yang sering terjadi di daerah Bogor. Apabila kondisi hujan terjadi tingkat kekeruhan air sungai dapat meningkat hingga 50 FTU bahkan lebih, hal ini dapat berdampak pada pengolahan air baku yaitu penambahan dosis koagulan atau PAC (Poly Aluminium Chloride) dan pada sistem UF (Unit Filtrasi) sistem ini tidak dapat dioperasikan karena alat dapat rusak apabila air baku yang diolah memiliki tingkat kekeruhan >50 FTU.
berisi media/ katalis padat. Salah satu jenis bioreaktor yang biasa digunakan dalam pengolahan air disebut fixed bed reactor. Fixed bed reactor dapat didefinisikan sebagai suatu
tube silindrikal yang dapat diisi dengan partikel-partikel katalis padat (seperti batu apung)
tempat tumbuh lekatnya mikroorganisme. Selama operasi, gas atau liquid atau keduanya akan melewati partikel-partikel katalis, sehingga akan terjadi reaksi seperti reaksi biologis (Elma, 2010).
Katalis adalah suatu bahan pembantu mempercepat reaksi tanpa ikut bereaksi. Salah satu katalis padat yang dapat digunakan dalam fixed bed reactor adalah batu apung, karena sifatnya batu apung dapt dijadikan sebagai media tanam sehingga dapat dijadikan media tempat tumbuh/ melekatnya mikroorganisme. Metode ini merupakan sebuah cara penanganan limbah dengan bantuan bahan pengendali biologis yang sangat efektif dan tidak membahayakan perairan maupun mencemari perairan. Adapun pemanfaatan penanganan secara biologis ini seringkali digunakan untuk mengurangi kadar organik dalam perairan dan bahan-bahan anorganik lainnya seperti ammonium, nitrat, phosphat, serta Total Suspended Solid (TSS), kekeruhan, dan warna. Apabila konsentrasi bahan organik terlalu tinggi dalam perairan maka dampaknya akan menimbulkan pencemar bagi ekosistem di perairan tersebut dan dampak tidak langsung bagi manusia oleh karena itu dibutuhkan pengendalian terlebih dahulu.
Waktu tinggal dalam fixed bed reactor ini memiliki peranan penting dalam
meningkatkan kualitas air baku. Waktu tinggal atau waktu kontak perlu diketahui untuk mendapatkan efluent yang optimum dan bisa mengestimasi biaya yang akan dibutuhkan dan keuntungan yang diperoleh setelah mengolah air dalam fixed bedreactor.
1.2
Tujuan
Tujuan dilakukan penelitian ini yaitu untuk mengetahui pengaruh waktu kontak pada sistem teknologi fixed bed reactor dalam rangka mengurangi kandungan bahan organik, anorganik, serta sifat fisik dalam air baku dalam rangka meningkatan kualitas air baku dari air sungai Cihideung.
1.3
Ruang Lingkup
Ruang lingkup penelitian ini yaitu melakukan pre-treatment air baku yang bersumber dari air sungai Cihideung menggunakan up flow fixed bedreactor dengan media batu apung.
Pre-treatment ini dilakukan dengan fokus terhadap pengaruh waktu kontak air dalam fixed
bed reaktor. Hasil atau efluent dari fixed bed reactor ini dianalisa kandungan organik (KMnO4), anorganik (ammonium), dan sifat fisiknya (Total Suspended Solid/ TSS, kekeruhan, dan warna).
1.4
Manfaat Penelitian
Berdasarkan hasil penelitian ini diharapkan kualitas air baku dari sungai Cihideung yang akan diolah oleh WTP IPB dapat meningkat, sehingga dapat mengurangi pengguaan PAC yang biasa digunakan untuk pengolahan air sungai (flokulasi). Biaya yang dikeluarkan oleh pihak Water Treatment Plan (WTP) diharapkan dapat berkurang.
II.
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Air Baku
Pengertian air bersih menurut Permenkes RI No 416/Menkes/PER/IX/1990 adalah air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari dan dapat diminum setelah dimasak. Air baku adalah air yang digunakan sebagai sumber/bahan baku dalam penyediaan air bersih. Sumber air baku yang dapat digunakan untuk penyediaan air bersih yaitu air hujan, air permukaan (air sungai, air danau/rawa), air tanah (air tanah dangkal, air tanah dalam, mata air) (Sutrisno, 2002).
Standar kualitas air bersih yang ada di Indonesia saat ini menggunakan Permenkes
RI No. 416/Menkes/Per/IX/1990 tentang Syarat–Syarat dan Pengawasan Kualitas Air dan PP
No.82 Tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air, sedangkan standar kualitas air baku diatur dalam PP No.20 Tahun 1990 tentang Pengendalian Pencemaran Air. Berdasarkan Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No.20 Tahun 1990, air dibagi menjadi empat golongan yaitu:
Golongan A : Air yang dapat digunakan sebagai air minum secara langsung tanpa pengolahan terlebih dahulu;
Golongan B : Air yang dapat digunakan sebagai air baku air minum;
Golongan C : Air yang dapat digunakan untuk keperluan perikanan dan peternakan;
Golongan D : Air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian, dan dapat
dimanfaatkan untuk usaha perkotaan, industri, pembangkit listrik tenaga air. Dalam Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No.20 Tahun 1990, juga terdapat standar baku muku dari setiap golongan. Standar baku mutu tersebut dapat dilihat pada Lampiran 1. Salah satu sumber air baku yaitu air permukaan, air permukaan seperti air sungai, air rawa, air danau, air irigasi, air laut dan sebagainya adalah merupakan sumber air yang dapat dipakai sebagai bahan air bersih dan air minum tetapi perlu pengolahan. Air permukaan sifatnya sangat mudah terkotori dan tercemar oleh bahan pengotor dan pencemar yang mengapung, melayang, mengendap dan melarut di air permukaan. Karena sifatnya yang demikian maka sebelum digunakan sebagai air bersih, air permukaan perlu diolah terlebih dahulu sampai benar-benar aman dan memenuhi syarat sebagai air bersih.
Hal-hal yang mempengaruhi kualitas air bersih ataupun air baku adalah pencemaran air baik pencemar berupa padatan maupun komponen organik yang dapat menimbukan penampakan fisik, bau, dan reaksi kimia yang tidak diinginkan. Definisi pencemaran air menurut surat keputusan Menteri Negara Kependudukan dan Lingkungan Hidup Nomor : KEP-02/ MENKLH/I/1988 tentang penetapan baku mutu lingkungan adalah : masuk atau dimasukkannya makhluk hidup, zat, energi dan atau komponen lain ke dalam air dan atau berubahnya tatanan air oleh kegiatan manusia atau oleh proses alam, sehingga kualitas air turun sampai tingkat tertentu yang menyebabkan air bersih menjadi kurang atau sudah tidak berfungsi lagi sesuai dengan peruntukannya (pasal 1).
pencemar lain dari limbah rumah tangga adalah pencemar biologis berupa bibit penyakit, bakteri, dan jamur. Bahan organik yang larut dalam air akan mengalami penguraian dan pembusukan. Akibatnya kadar oksigen dalam air turun dratis sehingga biota air akan mati. Jika pencemaran bahan organik meningkat, maka di dalam air tersebut dapat ditemui cacing
Tubifex berwarna kemerahan bergerombol. Cacing ini merupakan petunjuk biologis
(bioindikator) parahnya pencemaran oleh bahan organik dari limbah pemukiman. Dikota-kota, air got berwarna kehitaman dan mengeluarkan bau yang menyengat. Di dalam air got yang demikian tidak ada organisme hidup kecuali bakteri dan jamur. Dibandingkan dengan limbah industri, limbah rumah tangga di daerah perkotaan di Indonesia mencapai 60% dari seluruh limbah yang ada.
Sebagian industri membuang limbahnya ke aliran air. Jenis polutan yang dihasilkan tergantung pada jenis industri. Mungkin berupa polutan organik (berbau busuk), polutan anorganik (berbuih, berwarna), atau mungkin berupa polutan yang mengandung asam belerang (berbau busuk), atau berupa suhu (air menjadi panas). Pemerintah menetapkan tata aturan untuk mengendalikan pencemaran air oleh limbah industri. Misalnya, limbah industri harus diolah terlebih dahulu sebelum dibuang ke sungai agar tidak terjadi pencemaran.
Sebagian penduduk dan nelayan ada yang menggunakan tuba (racun dari tumbuhan atau potas (racun) untuk menangkap ikan tangkapan, melainkan juga semua biota air. Racun tersebut tidak hanya hewan-hewan dewasa, tetapi juga hewan-hewan yang masih kecil. Dengan demikian racun yang disebarkan akan memusnahkan jenis makluk hidup yang ada didalamnya. Kegiatan penangkapan ikan dengan cara tersebut mengakibatkan pencemaran di lingkungan perairan dan menurunkan sumber daya perairan. Akibat yang ditimbulkan oleh pencemaran air antara lain :
1. Terganggunya kehidupan organisme air karena berkurangnya kandungan oksigen.
2. Terjadinya ledakan populasi ganggang dan tumbuhan air (eutrofikasi)
3. Pendangkalan Dasar perairan.
4. Punahnya biota air, misalnya ikan, yuyu, udang, dan serangga air.
5. Munculnya banjir akibat got tersumbat sampah.
6. Menjalarnya wabah muntaber.
Limbah cair memiliki tiga karakteristik yaitu karakteristik fisik, kimia, dan biologi. Adapaun karakter fisiknya antara lain :
1. Karakteristik fisik
Karakteristik fisik ini terdiri dari beberapa parameter, diantaranya :
a. Total Suspended Solid (TSS)
Merupakan jumlah berat dalam mg/L kering lumpur yang ada didalam air limbah setelah mengalami penyaringan dengan membran berukuran 0,45 mikron (Sugiharto, 1987).
b. Warna
Pada dasarnya air bersih tidak berwarna, tetapi seiring dengan waktu dan menigkatnya kondisi anaerob, warna limbah berubah dari yang abu–abu menjadi kehitaman.
c. Kekeruhan
Kekeruhan disebabkan oleh zat padat tersuspensi, baik yang bersifat organik maupun anorganik.
Merupakan parameter yang sangat penting dikarenakan efeknya terhadap reaksi kimia, laju reaksi, kehidupan organisme air dan penggunaan air untuk berbagai aktivitas sehari-hari.
e. Bau
Disebabkan oleh udara yang dihasilkan pada proses dekomposisi materi atau penambahan substansi pada limbah.
2. Karateristik Kimia
a. Biological Oxygen Demand (BOD)
Menunjukkan jumlah oksigen terlarut yang dibutuhkan oleh organisme hidup untuk menguraikan atau mengoksidasi bahan–bahan buangan di dalam air
b. Chemical Oxygen Demand (COD)
Merupakan jumlah kebutuhan oksigen dalam air untuk proses reaksi secara kimia guna menguraikan unsur pencemar yang ada. COD dinyatakan dalam ppm (part per milion) atau mL O2/ liter (Alaerts, 1984).
c. Dissolved Oxygen (DO)
Adalah kadar oksigen terlarut yang dibutuhkan untuk respirasi aerob mikroorganisme. DO di dalam air sangat tergantung pada temperatur dan salinitas.
d. Ammonia (NH3)
Ammonia adalah penyebab iritasi dan korosi, meningkatkan pertumbuhan mikroorganisme dan mengganggu proses desinfeksi dengan chlor (Soemirat, 1994). Ammonia terdapat dalam larutan dan dapat berupa senyawa ion ammonium atau ammonia. tergantung pada pH larutan.
e. Derajat keasaman (pH)
pH dapat mempengaruhi kehidupan biologi dalam air. Bila terlalu rendah atau terlalu tinggi dapat mematikan kehidupan mikroorganisme, pH normal untuk kehidupan air adalah 6-8.
f. Logam Berat
Logam berat bila konsentrasinya berlebih dapat bersifat toksik sehingga diperlukan pengukuran dan pengolahan limbah yang mengandung logam berat. 3. Karateristik Biologi
Karakteristik biologi digunakan untuk mengukur kualitas air terutama air yang dikonsumsi sebagai air minum dan air bersih. Parameter yang biasa digunakan adalah banyaknya mikroorganisme yang terkandung dalam air limbah.
Pada umumnya pengolahan air bersih menggunakan cara koagulasi-flokulasi dengan menggunakan tawas atau PAC (Poly Aluminium Chloride). Saat ini PAC lebih sering digunakan sebagai bahan koagulan dibandingkan tawas karena harganya lebih murah dan tingkat koagulasi (hasil endapan) lebih baik. Penggunaan koagulan ini sangat efektif dalam peningkatan kualitas air bila dilihat dari karakteristik fisiknya.
Oksidasi biologis biasa terjadi di dalam limbah organik pada saluran air atau limbah industri, dan limbah cair lainnya, bahan organik merupakan komponen yang dibutuhkan untuk konsumsi mikroorganisme heterotropik, sebagian besar berupa bakteri atau fungi. Bagian yang terkandung dalam limbah cair ini dapat digunakan seperti bahan bakar pada proses respirasi (metabolisme) dan kemudian dipecah menjadi gas CO2, air dan hasil pengolahan lainnya. Kumpulan mikroorganisme ini harus dihilangkan dari air sebelum air keluar ke aliran air seperti sungai (Gomes, 2009).
2.2
TEKNOLOGI
FIXED BED
REAKTOR
Dalam proses pengolahan air yang mengandung polutan senyawa organik, teknologi yang digunakan sebagian besar menggunakan aktivitas mikroorganisme untuk menguraikan senyawa organik polutan tersebut (Miwa, 1991). Fixed bed reactor didefinisikan sebagai suatu tube silindrikal yang dapat diisi dengan partikel-partikel katalis. Selama operasi, gas atau liquid atau keduanya akan melewati tube dan partikel-partikel katalis, sehingga akan terjadi reaksi, baik reksi kimia maupun raksi biologis (Elma, 2010). Katalisator disini digunakan sebagai media pertumbuhan mikroorganisme. Cara penanganan limbah dengan bantuan bahan pengendali biologis sangat efektif dan tidak membahayakan perairan maupun mencemari perairan.
Fixed bed reactor biasanya terdiri dari katalis partikel padat (stationary solid
catalyst particle) yang bereaksi dengan aliran fluida. Aliran fluida bisa berupa gas atau
liquid (atau campuran keduanya) (Elma, 2010). Keuntungan penggunaan reaktor fixed bed, antara lain relatif stabil terhadap perubahan kualitas influent dan keberadaan senyawa toksik, konsentrasi biomassa yang tinggi dan waktu retensi solid yang panjang dapat dicapai, mudah dalam proses aklimatisasi dan mampu mengatasi influen limbah yang bervariasi tanpa kesalahan proses (Umana et al., 2008).
Biofilm heterogen biasa tumbuh di dalam media yang digunakan bioreaktor. Biofilm tersebut dapat menyebabkan korosif bila berada di air permukaan, namun pada bioreaktor-bioereaktor tertentu biofim ini menjadi sesuatu yang menguntungkan seperti pada bioreaktor
trickling filters, submerged, aerated fixed bed reactors, dan rotating disc reactors
(Wiesmann et al., 2007).
Fixed bedreactor beroperasi secara aerobik dimana pada area bawah reaktor terdapat
aerator, fixed bedreactor ini memproduksi aliran dua fase pada sistem tiga fase dengan aliran naik ke atas (up flow). Biomassa yang terdapat dalam bioreaktor ini dapat melekat pada permukaan media dan juga tersuspensi didalam air seperti flok. Hal yang tidak mudah untuk menghindari hambatan pada daerah biofilm yang memiliki ketebalan yang besar dan dengan laju alir yang rendah. Sehingga fixed bed reactor harus dibersihkan sewaktu-waktu dengan meningkatkan laju alir air (Schulz dan Menningmann 1999). Gambaran umum dari model
fixed bed reactor terendam dapat dilihat pada Gambar 1.
Sumber: Bitton, 1994
Bahan organik + O2 CO2 + H2O + Energi
Mikroorganisme
Gambar 1. Aerated Fixed Bed Reactor Terendam (Sumber: Schulz dan Menningmann 1999).
Dalam rangka meningkatkan efisiensi penyisihan bahan organik dan kotoran yang berada dalam air (influent) dibutuhkan laju bioreaksi yang rendah dalam reaktor yang memiliki biofilm di dalamnya sehingga dibutuhkan juga laju substrat yang rendah. Tujuan lainnya yaitu untuk mengontrol kestabilan biofilm karena adanya aliran air ke dalam biofilm tersebut (Martinov et al., 2010). Menurut Blackwell (2010), energi yang digunakan pada bioreaktor dengan sistem aerasi (sehingga terbentuk gas dalam CO2) dalam pengolahan limbah cair memiliki empat fungsi utama, yaitu untuk menghilangkan karbon (senyawa organik), proses nitrifikasi, menghillangkan phosphor, pencuci hama, menghilangkan kotoran berupa mikroorganisme.
2.3
Media Batu Apung
Gambar 2. Batu apung
Secara mikroskopis batu apung dapat terlihat seperti pada Gambar 3 di bawah ini:
Gambar 3. Batu Apung Secara Mikroskopis (sumber: Kitis et al., 2005)
hidrolisis. Kekuatan tekan antara 30-20 kg/cm2. Komposisi utama mineral silikat amorf (http://www.senyawa.com)
Batu apung juga bersifat ringan, porositas tinggi (volume pori-pori mencapai 85%) dan merupakan batu volkanik. Partikel batu apung hampir serupa dengan spons, yang terdiri dari suatu jaringan yang tidak beraturan dan berpori-pori didalamnya, beberapa pori-pori diantaranya tidak saling berhubungan dan langsung terbuka ke permukaan batu apung, dan pori-pori lainnya terisolasi di dalam partikel tersebut (Wesley, 2001).
Kegunaan utama batu apung biasanya dijadikan bahan bangunan. Aplikasi terbesar lainnya dari batu apung yaitu dijadikan bahan abrasif, penyerap, campuran pembuatan beton dengan berat ringan, penyaring (filter), di bidang pertanian (landscape), dan dapat juga digunakan sebagai alat pembersih pakaian (Bolen, 2003). Batu apung yang dihancurkan dan kemudian disaring juga digunakan sebagai bahan perekat dinding seperti semen, industri plastik, menyemir batu-batu perak, kosmetik, krim muka, bahan tambahan sabun, dan lain-lain.
Tingginya porositas pada batu apung dan kaya akan kandungan silika, aluminium, dan zeolit alami mengakibatkan batu apung dapat dijadikan bahan katalis pada reaksi yang membutuhkan aktivitas terpusat atau sebagai katalisator logam dalam reaksi isomerisasi dan hidrogenasi (Brito et al., 2004). Oleh karena itu, batu apung dapat digunakan sebagai bahan pendukung katalisator logam (seperti nickel, palladium, copper–palladium, silver, platinum, and rhodium), yang digunakan dalam reaksi hidrogenasi pada berbagai senyawa seperti CO, alkadienes and alkynes, phenylacetylene, but-1-ene, hidrokarbon tak jenuh, nitrat, nitrit, dan untuk hidroisomerisasi pada n-pentana (Deganello et al., 1994)
Batu apung sebagian besar juga dijadikan bahan penyerap, media filtrasi, dan media tempat terbentuknya biofilm. Batu apung dapat digunakan dengan baik untuk filtrasi perlahan sebagai media menyisihkan zat patogen dari air irigasi dan dengan biaya yang rendah bagi bidang pertanian. (Wohanka et al., 1999). Batu apung juga potensial digunakan sebagai alat penyaring dan menurunkan tingkat kekeruhan dengan kondisi filtrasi cepat (Farizoglu et al., 2003).
Batu apung merupakan material yang sangat baik digunakan dalam bioreaktor dan membutuhkan lebih sedikit energi dibandingkan material pasir (Balaguer et al., 1997). Fixed
bed reactor dapat dioperasikan dengan menggunakan mikroorganisme heterotropik yang
diimobilisasi dalam batu apung sebagai bahan pengisi (Karagozoglu et al., 2002). Batu apung juga dapat digunakan sebagai penyerap minyak dan lemak dan phosphor (Njau et al., 2003).
Gambar 4. Model biofilm (sumber: Marshall dan Blainey, 1991)
Bentuk dari struktur biofilm telah beralih dari masa lalu. Pada awalnya biofilm dikira mempunyai satu struktur yang homogen yang diselimuti substrat seperti lapisan film (Gambar 5). Gambar ini didapat dengan mikroskop beresolusi cahaya rendah dan scanning electron microscopy (SEM). Gambar dengan struktur biofilm homogen merupakan model biofilm dengan pendekatan rangkaian.
Gambar 5. Skema Dari Biofilm Heterogen (pendekatan rangkaian)
Pada pendekatan rangkaian ini diasumsikan bahwa biomass terdistribusi rata pada biofilm. Sehingga dasar model biofilm merupakan pendekatan dari sekumpulan rangkaian yang membentuk satu dimensi (Dumont et al., 2009).
Biofilm ditransformasikan dari sekumpulan air/ cairan menjadi suatu permukaan yang berbentuk padatan (lendir) lebih cepat dibandingkan pertumbuhan mikroorganismenya. Sering kali mikroorganisme tidak membentuk lapisan tertutup pada ketebalan seragam, mereka hampir membentuk koloni kecil, yang mungkin menyebar pada perkembangan selanjutnya. Biasanya, sel ini berbekalkan substrat dan oksigen sehingga mampu untuk tumbuh dengan laju maksimum yang dimiliki mikroorganisme tersebut. Selama proses ini, mereka menghasilkan molekul organik, melalui proses difusi pada dinding sel dan kemudian menjadi extracellular polymeric substances (EPS) oleh katalis berupa eksoenzim (Wiesmann
2.4
Biodegradasi (Penurunan senyawa organik dan Proses Nitrifikasi)
Salah satu penjelasan mengenai peningkatan aktivitas biodegradasi yaitu dimulai dengan peningkatan jumlah dari konsentrasi biomassa dalam pertumbuhan sistem. Aktivitas yang tinggi ini juga dilengkapi untuk meningkatkan konsentrasi dari nutrien yang melekat di dalam biofilm. (Madigan et al., 1997). Pengolahan limbah secara biologis terutama dimaksudkan untuk menyisihkan zat-zat organik yang terlarut dan yang koloid tetapi zat organik yang tersuspensi juga dapat tersisihkan dalam proses ini. Bahan organik tersebut dikonversi menjadi massa mikroorganisme (biomassa) dan karena sifatnya biomassa ini mengalami bioflokulasi yang dapat dipisahkan dengan pengendapan ( Liao et al., 2001).
Sehubungan dengan bentuknya yang berlumpur, biofilm tersebut menjerab zat partikulat dari pengolahan air, jadi konsentrasi nutrien dalam biofilm biasanya lebih tinggi dibandingkan air yang bebas dari kandungan organik. Tingginya konsentrasi nutrien dapat menyebabkan tinggi pula laju pertumbuhan mikroorganisme dan mempertinggi aktivitas degradasi. Penjelasan mengenai peningkatan aktivitas biodegradasi lainnya dapat dilihat dari perbedaan fisik antara lekatan dan suspensi mikroorganisme. Perbedaan ini dapat menunjukkan kecepatan laju pertumbuhan, aktivitas metabolik yang meningkat, dan hambatan besar atau keracunan (Cohen, 2000).
Menurut Bitton (1994), mekanisme proses metabolisme di dalam sistem biofilm secara sederhana dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Mekanisme metabolisme di dalam biofilm
Gambar 6 menunjukkan suatu sistem metabolisme yang terdiri dari medium penyangga, lapisan biofilm yang melekat pada pada medium, lapisan air yang diolah dan
N2
CO2
H2O
H2S
lapisan udara yang terletak di luar. Senyawa polutan yang ada di dalam air seperti amonium, nitrat, phospor, dan senyawa organik lainnya akan terdifusi ke dalam lapisan atau film biologis yang melekat pada permukaan medium. Pada saat yang bersamaan dengan menggunakan oksigen yang terlarut di dalam air, senyawa polutan tersebut akan diuraikan oleh mikroorganisme yang ada di dalam lapisan biofilm dan energi yang dihasilkan akan diubah menjadi biomassa. Suplai oksigen pada lapisan biofilm dapat dilakukan dengan beberapa cara misalnya pada sistem RBC yakni melalui kontak dengan udara luar, pada sistem trickling filter dengan aliran balik udara, sedangkan pada sistem fixed bed reactor
tercelup dengan mengunakan blower udara dan dibantu dengan pompa sirkulasi.
Di dalam proses biologis ini apabila lapisan biofilm cukup tenang maka pada bagian luar lapisan biofilm akan berada dalam kondisi aerobik sedangkan pada bagian dalam biofilm yang melekat pada medium akan berada dalam kondisi anaerobik. Pada 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 baktri sulfat yang ada di dalam biofilm. Pada zona aerobik, nitrogen-amonium akan diubah menjadi nitrit dan nitrat kemudian pada zona anaerobik nitrat yang terbentuk mengalami proses denitrifikasi menjadi gas nitrogen. Dalam proses biologis terjadi kondisi aerobik dan anaerobik pada saar bersamaan, oleh karena itu dengan sistem biofilm ini proses penyisihan senyawa nitrogen menjadi lebih mudah (Bitton, 1994).
Menurut Metcalf dan Eddy (2003) proses metabolisme pada mikroorganisme adalah sebagai berikut:
Oksidasi
COHNS + O2 + bakteri CO2 + NH3 + produk + energy akhir
(Materi organik) Sintesa
COHNS + O2 + bakteri + energi C5H7NO2
(Materi organik) Respirasi
C5H7NO2 + 5 O2 5 CO2 + NH3 + 2H2O + energi
Pelczar dan Chan (1996) mengatakan bahwa pengolahan biologi efektif dalam menyisihkan bahan-bahan organik. Beberapa faktor yang mempengaruhi efisiensi proses pengolahan antara lain:
1. Suhu (temperatur) air
Suhu optimal antara 20oC-30oC dan efisiensi pengolahan akan berkurang pada temperature yang lebih rendah atau lebih tinggi.
2. Nilai pH
Nilai pH optimal antara 7-7,5
3. Oksigen terlarut
Oksidasi dan penguraian dari zat-zat organik, nitrifikasi amoniak dengan mikroorganisme membutuhkan oksigen (DO >1 mg/L), sehingga apabila menginginkan efisiensi lebih tinggi perlu ditambahkan aerasi atau suplai udara.
4. Penghambat
Kehadiran dari beberapa pencemar seperti logam berat, minyak, zat organik berbahaya, tanah dan pasir halus yang tersuspensi menutup lapisan biofilm dapat menghambat aktivitas biologis. Sehingga efisiensi pengolahan berkurang.
Frekuensi kontak dapat diartikan sebagai kapasitas pengolahan per unit luas permukaan biofilm. Frekuensi kontak antara air yang akan diolah dengan biofilm semakin tinggi maka efisiensi penyisihan akan meningkat.
Pengolahan air secara aerob dalam mengurangi kandungan bahan organiknya secara umum dapat berjalan dengan baik bila kondisi sekitar memiliki pH antara 6.5 sampai 9.0 dan dengan temperatur antara 3-4oC hingga 60- 70°C (bakteri mesophilic digantikanoleh bakteri thermophilic pada temperatur berkisar 35°C) (Technical Learning Collage, 2003). Secara luas bahan organik lebih mudah diurai secara oksidasi aerobik dibandingkan cara penguraian lainnya. Faktanya, cara oksidasi aerobik ini mebutuhkan energi yang sangat rendah, sehingga produk akhirnya lebih stabil dan baik (seperti menyisihkan bahan organik tanpa menyebabkan kerusakan lingkungan atau suatu gangguan kondisi), dapat dicapai pada sistem oksidasi lainnya. Karena sebagian besar energi dihabiskan dalam proses oksidasi aerobik, hampir semua organisme aerobik mampu tumbuh dengan cepat. Akibatnya, ada produksi sel baru yang lebih luas dibandingkan dengan sistem oksidasi lainnya. Hal ini dapat diartikan banyak sel biologis yang dihasilkan. (Davis, 2010)
Penyisihan substrat secara cepat terjadi pada proses kontak karena adanya penyimpanan, baik dalam bentuk partikel flok (ketika substrat dalam bentuk koloid atau partikulat) maupun ketika substrat dalam bentuk terlarut, padatan biologis aktif mengsorbsi zat organik tersuspensi dan zat- zat organik terlarut, dan padatan biologis aktif kemudian dipisahkan dari air limbah yang sudah diolah. Ketika lumpur direaerasi dalam proses stabilisasi, produk simpanan akan dimetabolisme dan replikasi sel terjadi yang akan digunakan kemudian untuk penyimpanan lebih banyak substrat pada tangki kontak (Hadiwidodo dan Junaidi, 2007)
Parameter pH dan TSS (total suspended solids), juga berperanan penting dalam baku mutu limbah, yang lebih lanjut juga berarti berperan penting dalam penentuan tingkat pencemaran perairan. Dari nilai pH akan dapat diketahui apakah telah terjadi perubahan sifat asam-basa perairan dari nilai pH alaminya, bila nilainya lebih tinggi lebih dari satu unit di atas normal berarti perairan menjadi terlalu basa, sebaliknya bila terjadi penurunan maka perairan menjadi terlalu asam. Bila ini terjadi, selain mengganggu biota atau ekosistem perairan, juga akan mengurangi nilai guna air. Demikian juga TSS, bila nilainya meningkat cukup signifikan, perairan akan tampak keruh dan terkesan kotor sehingga tentu saja mengurangi daya guna airnya. (Hariyadi, 2004)
Sungai dan muara dapat meningkatkan konsentrasi nitrat karena masukkan anthropogenic di dasar air (Boynton dan Kemp, 2008). Sejauh ini, nilai nitrat tertinggi biasa ditemukan di daerah perkotaan dan daerah pertanian yang dipengaruhi sungai sekitarnya, dimana konsentrasinya dapat meningkat hingga 21.000 μg N/L. Nitrat secara relatif ditemukan dalam konsentrasi rendah karena nitrat merupakan suatu senyawa perantara dalam proses kation nitirifikasi dan kation denitrifikasi (Mc Graw, 2010)
2.5
Pemakaian Bahan Koagulan
PAC (Poly Aluminium Chloride) merupakan bahan kimia yang berfungsi untuk mengikat padatan baik yang tersuspensi maupun terlarut dan kemudian membentuk flok, sehingga bobot padatan tersebut bertambah dan akhirnya turun bersama koagulan tersebut, proses ini biasa disebut dengan proses koagulasi. PAC menghasilkan proses koagulasi-flokulasi yang sangat baik bila dibandingkan dengan Al2(SO4)3 atau sering disebut tawas dalam beberapa kasus pengilahan sungai yang berwarna kuning atau cukup keruh. PAC secara efektif dapat menurunkan konsentrasi monomer AL terlarut (Yang et al., 2010). Tabel 1 dan Tabel 2 di bawah ini menunjukkan perbandingan antara pemakai PAC dan alum atau tawas.
Tabel 1. Dua eksperimen dengan dua jenis koagulan (Sumber: Ghafari et al., 2009)
Tabel 2. Nilai minimun koagulan yang diizinkan dalam identifikasi kondisi optimum (Sumber: Ghafari et al., 2009)
Coagulant Minimum removal
COD (%) Turbidity (%) Color (%) TSS (%)
PAC 42 90 90 90
Alum 62 85 85 90
Poly Aluminum Chloride (PAC) merupakan salah satu koagulan yang digunakan untuk pengolahan air dan juga air limbah. Standar nasional China dalam penggunaan PAC, dimana konsentrasi yang terkandung pada larutan besi dan logam berat dari PAC harus dikontrol dengan ketat, kemudian diteliti jumlah PAC yang dibutuhkan untuk pemurnian. Pada lembar standar penggunaan PAC di China untuk mendapatkan tingkat kemurnian yang tinggi yaitu mengandung aluminum oxide (>10%), high basicity (>90%), dan zat kimia terlarut (<0.04%), besi (<300mg/L) dan logam berat. (Li et al., 2010)
A: dosage* (code) B: pH (code) COD Turbidity Color TSS A: dosage* (code) B: pH (code) COD Turbidity Color TSS 1 1.00[-1] 6.50:-1) 26.7 47 46.8 44.8 9.00[-1] 6.0[-1] 42.7 72.3 56.1 80.2 2 0.00[+1] 6.50:-1) 28.5 50.4 42.3 48.2 10.00[+1] 6.0[-1] 63.5 92.8 87.8 90.3 3 1.00[-1] 6.50:+1) 17.8 53.8 49.2 65.1 9.00[-1] 8.0[+1] 57.8 76 70.8 88.6 4 0.00[+1] 6.50:+1) 19.6 64.2 32 56.1 10.00[+1] 8.0[+1] 40.3 79.3 69.2 81.2 5 1.50[0.3] 7.50:0) 34.8 81.5 80 77.3 9.25[0.5] 7.0[0] 55.7 85.3 70 87.5 6 2.50[+0.5] 7.50:0) 32.9 85.1 87.6 82.3 9.75[+0.5] 7.0[0] 56.7 85.3 86 86 7 2.00[0] 7.00:-0.5) 37.2 82.3 80 79.7 9.50[0] 6.5[-0.5] 65.3 85.9 82.2 94.1 8 2.00[0] 8.00:0.5) 32.6 80.7 78.6 80.7 9.50[0] 7.5[0.5] 42.3 78.6 67.5 82.5 9 2.00[0] 7.50:0) 43.4 96.3 91.6 90.6 9.50[0] 7.0[0] 63.3 88.3 86.9 88 10 2.00[0] 7.50:0) 42.1 93 87.2 96.3 9.50[0] 7.0[0] 31.2 65.8 54.3 79.3 11 2.00[0] 7.50:0) 46.7 98.4 94 95.6 9.50[0] 7.0[0] 65.8 64.7 62.6 64.5 12 2.00[0] 7.50:0) 48.3 97.2 95.2 89.3 9.50[0] 7.0[0] 69.4 89.6 88.1 89.9 13 2.00[0] 7.50:0) 51.5 95 94.6 94.9 9.50[0] 7.0[0] 52 75.7 72.9 86.3 * Unit dosage: g/L
PAC Alum
III.
METODOLOGI PENELITIAN
3.1
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan di Water Treatment Plan (WTP) sungai Cihideung milik Institut Pertanian Bogor (IPB) kabupaten Bogor, Jawa Barat. Penelitian dimulai pada bulan Februari 2011 hingga Mei 2011. Lokasi Penelitian dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Lokasi WTP IPB Sungai Cihideung
Oksigen terlarut atau Dissolve Oxigen (DO) dan suhu diukur di lokasi penelitian, sedangkan pengukuran senyawa organik, ammonium, nitrat, phosphat, TSS, kekeruhan, warna, dan pH diukur di Laboratorium TML (Teknologi Manajemen Lingkungan) Departemen Teknologi Industri Pertanian IPB.
3.2
Alat dan Bahan
3.2.1
Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah fixed bedreactor dengan media batu apung serta perlengkapan lainnya. Kemudian alat-alat untuk membantu analisis antara lain yaitu spektrofotometer, timbangan, pH meter, hot plate, buret, dan Kjeldahl. Dalam mengambil sample juga dibutuhkan alat berupa drum pengangkut. Untuk menguji hubungan antara hasil (efluent dari fixed bed reactor) pada setiap perlakuan dengan penggunaan PAC optimum digunakan jar test dengan enam baker glass dalam sekali
runing. Gambar alat-alat pada penelitian ini dapat dilihat pada Lampiran 2.
3.2.2
Bahan
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini dapat dibagi menjadi bahan-bahan dalam fixed bed reactor, jar test dan bahan untuk analisa sampel. Dalam fixed
mikroorganisme yaitu batu apung. Selain media batu apung dibutuhkan juga bahan utama lain yaitu sampel berupa air sungai, air sungai yang digunakan dalam penelitian ini yaitu air dari aliran sungai Cihideung. Dalam jar test dibutuhkan air sungai yang memiliki tingkat kekeruhan berbeda-beda serta PAC (Poly Alumunium Chloride). Kemudian bahan yang diperlukan untuk analisis antara lain yaitu ammonium molybdate, SnCl2, Asam borat, H2SO4 0.02 N, NaOH 6 N, NaCl, H2SO4 pekat, KMnO4 0.01 N, asam oksalat 0.01 N, H2SO4 8 N, dan aquades.
3.3
METODE PENELITIAN
Metode penelitian dibagi menjadi 4 bagian, yaitu persiapan bahan dan alat, proses pembiakan mikroorganisme (seeding), tahapan analisis, dan rancangan penelitian. Bagian-bagian tersebut secara detail dapat dijabarkan sebagai berikut.
3.3.1
Persiapan alat dan bahan
Sebelum dilaksanakan penelitian ini, alat dan bahan harus disiapkan terlebih dahulu. Alat yang perlu dipersiapkan yaitu fixed bed reactor yang terbuat dari drum plastik bervolume (air dan batu apung) 24 liter, dengan perbandingan batu apung dan volume total adalah 1:4. Drum tersebut dirancang dengan pipa yang menghubungkan ke air sungai. Skema fixed bed reactor dapat dilihat pada Gambar 8 dan gambar fixed bed
reactor yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 9.
Gambar 8. Skema fixed bed reactor
Keterangan:
a. Stop kran
b. Pompa sirkulator
c. Pipa efluent
d. Air baku
e. Batu apung
f. Pipa aerator
Fixed Bed
Reactor I
Fixed Bed
Reactor II
a
b
c
d
e
Gambar 9. Up flow Fixed bed reactor
Fixed bedreactor ini beroperasi secara upflow yaitu aliran mengalir dari bawah ke atas.
Selain alat diatas, dibutuhkan beberapa alat lainnya untuk mendukung kegiatan distribusi dan alat-alat untuk analisa.
Bahan-bahan yang akan digunakan dipersiapakan terlebih dahulu yaitu pereaksi pereaksi yang akan digunakan dalam melakukan analisa senyawa yang terkandung dalam sampel air sungai (air baku). Dalam uji senyawa organik (KMnO4) maupun anorganik.
3.3.2
Proses Aklimatisasi
Proses Aklimatisasi (Adaptasi) mikroorganisme dilakukan selama 4 minggu dengan waktu tinggal hidrolik (WTH) dalam fixed bed reactor 4 jam (selama 3 minggu), WTH 2 jam (selama 3 hari), dan WTH 1 jam (selama 3 hari), secara skematik dapat dilihat pada Gambar 9.
3.3.3
Tahap Pengolahan Air baku sungai Cihideung
Setelah proses aklimatisasi selesai dilakukan, tahap selanjutnya yaitu air baku diolah di dalam fixed bed reactor dengan perbedaan waktu kontak (Gambar 10). Kondisi kontak sampel di dalam fixed bed reactor dilakukan secara batch atau tanpa aliran masuk dan aliran keluar.
Stop kran (kran inlet)
Up flow Fixed
bed reactor
Gambar 10. Skema tahap proses Aklimatisasi
Analisa
pengurangan
senyawa organik
dan parameter
terukur lainnya
Parameter
terukur :
-nitrat
-ammonium
-Phosphat
-Bahan organik
(KMnO
4)
-Uji Jar Test
-kekeruhan
-TSS
-Warna
- DO
-pH
Desain
bioreaktor
skala lab
Persiapan
Alat
dan bahan untuk
analisa:
-nitrat
-ammonium
-Phosphat
-Bahan
organik
(KMnO
4)
-Uji Jar Test
-kekeruhan
-TSS
-Warna
Ide studi
Mulai
Persiapan alat dan bahan
Aklimatisasi
Penambahan
batu apung
25 % dari
volume total
Gambar 11. Tahap pengolahan air baku dan analisa sampel
Pengolahan data
analisa
Kesimpulan dan saran
selesai
Sampling dan analisa
parameter terukur
Penelitian tahap
selanjutnya
Variasi Waktu kontak di
fixed bed reactor
waktu kontak:
1 jam
2 jam
3 jam
4 jam
5 jam
6 jam
7 jam
24 jam
27 jam
30 jam
3.3.4
Tahap analisa sampel
Sampel diambil langsung dari hasil fixed bed reactor setiap satu jam dari hasil pengolahan air baku sungai Cihideung. Parameter-parameter yang diukur pada penelitian ini adalah konsentrasi senyawa organik yaitu KMnO4, senyawa anorganik (amonium, phosphat, nitrat), selain itu dianalisis pula sifat fisik air seperti TSS (Total Suspended Solid), tingkat kekeruhan, warna dan pH. Prosedur analisa laboratorium secara lengkap dapat dijelaskan sebagai berikut:
a) Amonium (NH4+), APHA, 2005
Pemeriksaan amonium dilakukan dengan metode Kjeldahl yang biasa digunakan dalam uji TKN (Total Kjeldahl Nitrogen), yaitu dengan menambahkan NaOH 6N dan asam borat yang telah diberi indikator mensel ke dalam alat distilator. Perbandingan antara pemakaian sampel dan pereaksi (NaOH dan asam borat) adalah 1:1. Perubahan warna yang terbentuk (dari ungu menjadi hijau) dititrasi dengan H2SO4 0.02N hingga berwarna ungu. Kemudian konsentrasi NH4 dihitung menggunakan rumus sebagai berikut:
NH4 (mg/L) =
Keterangan : V= Volume
b) Nitrat (NO3-), SNI-06-2480-1991
Analisa nitrat dilakukan dengan menggunakan metode yang terdapat di dalam SNI 06-2480-1991. Metode tersebut merupakan metode pengujian kadar nitrat dengan alat spektrofotometer secara brusin sulfat. Sampel dengan volume 10 ml dimasukkan ke dalam erlenmeyer bervolume 50 ml. Setelah itu ke dalam erlenmeyer tersebut dimasukkan pereaksi NaCl sebanyak 2 ml dan H2SO4 pekat sebanyak 10 ml, diaduk perlahan dan biarkan dingin. Setelah dingin ke dalam erlenmeyer tersebut dimasukkan brushin sebanyak 0.5 ml. Setelah semua pereaksi tercampur, erlenmeyer tersebut dipanaskan pada suhu 90oC selama 20 menit dan kemudian didingankan. Setelah dingin sampel siap dibaca dalam alat spektrofotometer tipe DR-2500 dengan panjang gelombang 410 nm. Hasil yang terbaca dalam spektrofotometer diplotkan dalam kurva standar yang telah disiapkan sebelumnya, kurva standar nitrat dapat dilihat pada Lampiran 3. Contoh penghitungan nitrat dapat dilihat pada Lampiran 4.
c) Phosphat (PO43-), APHA, 2005
d) Analisis Zat Organik (KMnO4)
Analisis zat organik dalam penelitian ini beracuan dari SK SNI M-72-1990-03. Sebanyak 100 ml sampel dimasukkan ke dalam erlenmeyer 250 ml dan dimasukkan batu didih. Pereaksi KMnO4 (beberapa tetes hingga terbentuk wwarna merah muda) dan 5 ml H2SO4 8N dimasukkan juga ke dalam erlenmeyer tersebur dan kemudian sampel dipanaskan dengan menggunakan pemanas (hot palte) hingga mendidih. Setelah mendidih diamkan selama 1 menit dan kemudian sebanyak 10 ml KMnO4 0.01 N (yang telah distandarisasi) dimasukkan ke dalam erlenmeyer dan dipanaskan kembali. Setelah mendidih sampel didiamkan kembali selama 1 menit lalu ditambah dengan 10 ml asam oksalat 0.01 N. Sampel tersebut kemudian siap dititrasi
menggunakan KMnO4 yang telah distandarisasi. Kadar KMnO4 dihitung
menggunakan rumus sebagai berikut:
Kadar KMnO4 (mg/L)=((10ml + ml titrasi x standar KMnO4)-0.1) x 316 x P
Keterangan: P= faktor pengenceran
e) TSS (Total Suspended Solid)
Dalam analisa TSS kali ini menggunakan metode absorbansi cahaya dengan menggunakan alat spektrofotmeter tipe DR/2000 menggunakan metode yang disediakan yaitu method 630 (mg/L) yang membutuhkan panjang gelombang senilai 810 nm.
f) Kekeruhan
Pemeriksaan kekeruhan dilakukan dengan cara yang sama dengan metode pada TSS, hanya saja pada uji kekeruhan ini menggunakan method 750 (FTU turbidity) kemudian panjang gelombang disetting hingga 450 nm.
g) Warna
Pemeriksaan warna dilakukan dengan spektrofotometer DR/2000. nilai warna (PtCo) dibaca pada spektrofotometer dengan panjang gelombang antara 450.
h.) pH
pengujian pH menggunakan pH meter
3.3.5
Uji Jar Test
Gambar 12. Skema tahapan proses penelitian dalam Jar Test
Uji Jar test dengan enam konsentrasi PAC berbeda-beda
Air Sungai
0 mL/L
0,005 mL/L
0,01 mL/L
0,015 mL/L
0,02 mL/L
(tanpa pengenceran)
Pengenceran(1:1)
Pengenceran (1:3)
Pengenceran (1:4)
Analisis hubungan antara kekeruhan, warna, dan TSS
Data
0 mL/L
0,05 mL/L
0,01 mL/L
0,06 mL/L
0,07 mL/L
0,08 mL/L
0,02 mL/L
0,03 mL/L
0,04 mL/L
IV.
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Air Baku Aliran Sungai Cihideung
Air baku merupakan sumber air bersih yang dapat berasal dari air hujan, air tanah, air danau, dan air sungai. Air sungai merupakan salah satu jenis air permukaan yang menjadi sumber air baku dan digunakan untuk memenuhi kebutuhan makhluk hidup. Air sungai dari aliran sungai Cihideung merupakan sumber air baku untuk memenuhi kebutuhan air bersih di Institut Pertanian Bogor. Suplai air baku untuk Institut Pertanian Bogor berasal dari dua aliran sungai yaitu sungai Cihideung dan sungai Ciapus, kedua sumber air baku tersebut diolah terlebih dahulu di Water Treatment Plan milik IPB. Pada penelitian ini sampel air baku yang digunakan berasal dari air sungai Cihideung.
Air Sungai Cihideung yang telah diolah di WTP IPB disuplai ke Fakultas Kehutanan dan Peternakan. Kemudian dari Fakultas Kehutanan IPB di salurkan lagi ke daerah/ gedung sekitarnya termasuk FATETA, begitu pula dengan air baku yang disuplai ke Fakuktas Peternakan. Laju alir produksi air bersih di setiap WTP Cihideung perharinya mencapai 7.5 L/ detik, namun bila tingkat kekeruhan air baku meningkat terlalu tinggi maka laju alir produksi dapat terganggu.
Tabel 3 menunjukkan hasil analisa sifat fisik air baku sungai Cihdeung. Berdasarkan hasil analisa di Laboratorium tingkat kekeruhan dan TSS sungai Cihideung berbeda-beda ketika hujan dan panas terik. Tingkat kekeruhan dan TSS pada saat hujan lebih tinggi dibandingkansaat cerah.
Tabel 3. Kondisi fisik air sungai Cihideung pada cuaca berbeda
Kondisi TSS (mg/L) Kekeruhan
(FTU)
Warna (PtCo) Ph
Hujan 148 160 550 4.5
Cerah 39 60 283 6.9
Kondisi ini diakibatkan karena pada hujan endapan di dasar air berlonjak keatas dan kotororan-kotoran disekitar sungai ikut terbawa arus sehingga tingkat kekeruhan sangat tinggi begitu pula dengan TSS dan warna pada air baku. Oleh karena itu, pada saat hujan, kebutuhan koagulan untuk mengendapkan atau menyisihan padatan terlarut dan tidak terlarut semakin meningkat.
4.2
Proses Aklimatisasi
telah ditumbuhi mikroorganisme yang akan mendegradasi polutan. Mikroorganisme dapat tumbuh atau melekat pada batu apung hingga membentuk lapisan berupa biofilm, karena di dalam air sungai terkandung unsur-unsur/ substrat yang dibutuhkan untuk hidup dan tumbuh kembangnya mikroorganisme, seperti N dari ammonium dan P dari senyawa phosphat.
Ammoniak akan berubah menjadi ammonium didalam air sesuai dengan persamaa reaksi NH3 + H2O NH4 + O2. Pada proses nitrifikasi dengan bantuan mikroorganisme ammoium akan berubah menjadi nitrit dan kemudian menjadi nitrat, berikut ini adalah tahapan dari nitirfikasi yang dapat dibagi ke dalam dua tahapan, yaitu:
1. Tahap nitritasi, merupakan tahap oksidasi ion ammonium (NH4+) menjadi ion nitrit (NO2-) oleh bakteri Nitrosomonas, melalui reaksi berikut ini:
NH4+ + 1 ½ O2 NO2- + H2O + 2,75 KJ
Nitrosomonas
2. Tahap nitrasi merupakan tahap oksidasi ion nitrit menjadi ion nitrat (NO3-) oleh bakteri Nitrobacter dengan melalui reaksi berikut ini:
NO2- + 1 ½ O2 NO3- + 75 KJ
Nitrobacter
Secara keseluruhan proses nitrifikasi adalah sebagai berikut: NH4+ + 2O2 NO3- +2 H- + H2O
Jadi konsentrasi ammonium (NH4+) dan nitrat (NO3-) akan berbanding terbalik selama proses nitrifikasi dalam fixed bed reactor.
Pada penelitian ini proses aklimatisasi dilakukan selama tiga minggu dengan waktu tinggal 4 jam (laju alir sebesar 4.5 L/jam), tiga hari dengan waktu tinggal 2 jam (laju alir sebesar 9 L/jam), dan lima hari dengan waktu tinggal 1 jam (laju alir sebesar 18 L/jam). Perubahan waktu tinggal pada saat proses aklimatisasi dilakukan untuk mendapatkan data pengaruh peningkatan laju alir terhadap penurunan bahan organik atau peningkatan kualitas air baku. Selama proses aklimatisasi setiap minggu output/ efluent air dari bioreaktor dianalisa kandungan bahan organik, anorganik, dan sifat fisik air baku. Hasil dari efluent diamati penurunan atau perubahannya, perubahan tersebut kemudian dikaitkan dengan proses tumbuh lekatnya mikroorganisme di media batu apung. Gambar 13 berikut ini adalah hasil pengujian ammoinum selama proses aklimatisasi.
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12
0 10 20 30 40
Ko n se n tr as i N H4 +(m g/ L) Waktu (hari) influent efluent
Gambar 13. Grafik konsentrasi NH4+ pada masa aklimatisasi
[image:43.595.161.514.219.434.2]Berdasarkan Gambar 13, konsentrasi ammonium semakin lama semakin menurunkan hingga hampir mencapai konsentrasi 0 mg/L, sedangkan konsentrasi NO3- terus meningkat hingga waktu tinggal hidrolik diturunkan menjadi 2 jam (Lampiran 6), hal ini disebabkan karena beban hidrolik yang masuk meningkat. Grafik peningkatan konsentrasi NO3- dapat dilihat pada Gambar 14. hal ini menunjukkan bahwa media dalam fixed bed reactor yaitu batu apung telah ditumbuhi oleh bakteri Nitrosomonas dan Nitrobacter (terbentuk biofilm) yang berfungsi untuk mengubah ammonium menjadi nitrat setelah melalui proses nitrifikasi.
Gambar 14. Grafik konsentrasi NO3- pada masa aklimatisasi
Peningkatan NO3- mengalami perubahan pada saat waktu tinggal diturunkan menjadi 2 jam dan 1 jam begitu juga dengan penurunan NH4+. Hal ini diakibatkan karena beban yang masuk ke dalam bioreaktor meningkat sehingga mikroorganisme yang terdapat dalam biofilm di batu apung mengalami tekanan dan perlu beradaptasi lagi.
Salah satu variabel kontrol agar terjadi degradasi senyawa organik adalah oksigen terlarut (DO/ Dissolve Oxigen). Proses degradasi akan berjalan dengan baik apabila DO air di dalam
fixed bed reactor >1 mg/L (Widayat et al., 2010). Pada akhir proses aklimatisasi atau sehari
sebelum pengujian konsentrasi DO pada fixed bed reactor beraerasi ini mencapai 6.30 mg/L. Hal ini menandakan bahwa proses degradasi terjadi di dalam fixed bed reactor dengan media batu apung.
Selain penurunan amoniak dan hubungannya dengan peningkatan konsentrasi NO3- dan konsentrasi DO, pada tahap aklimatisasi ini juga diamati peningkatan kualitas air baku. Peningkatan kualitas air baku dapat dilihat dari penurunan TSS, kekeruhan, dan warna pada effluen. Penurunan TSS, tingkat kekeruhan, dan warna dapat dilihat pada Gambar 15, 16, dan 17. pada Gambar 15 dapat dilihat bahwa TSS air baku setelah melewati fixed bed reactor terus menurun hingga hari ke 24 sedangkan setelah itu konsentrasi TSS meningkat begitu juga pada tingkat kekeruhan dan warna. Hal ini terjadi karena laju alir/ debit air ditingkatkan sehingga waktu tinggal air dalam fixed bed reactor menjadi 1 jam. Pada perubahan waktu kontak dari 4 jam menjadi 2 jam peningkatan laju beban tidak terlalu berbeda nyata, bila dibandingkan dengan
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0 10 20 30 40
K o n sen tr asi N O3 -(m g /L) Waktu (hari) influent efluent
peningkatan beban dengan waktu kontak sebesar 1 jam. Maka semakin tinggi laju alir yang masuk mengakibatkan laju beban yang masuk juga meningkat sehingga effiensi penurunan bahan organik menurun.
Gambar 15. Grafik penurunan TSS pada masa aklimatisasi
Gambar 16. Grafik tingkat kekeruhan pada masa aklimatisasi
0 20 40 60 80 100 120 140 160
0 10 20 30 40
TS S ( m g /L) Waktu (hari) influent efluent 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
0 10 20 30 40
K e ke ru h an (FTU ) Waktu (hari) influent effluent
T= 4 jam
T=2 jam T= 1 jam
Gambar 17. Grafik warna pada masa aklimatisasi
4.3
Pengaruh Waktu Kontak Terhadap Penurunan Bahan Organik,
Amoniak, Total Suspended Solid (TSS) dan Kekeruhan
Setelah terbentuk biofilm pada media batu apung atau bakteri yang berperan dalam proses nitrifikasi ini diduga tumbuh, tahap selanjutnya dilakukan pengamatan kualitas air baku terhadap pengaruh waktu tinggal air sungai dalam fixed bed reactor dengan media batu apung. Pengamatan atau analisa sampel dilakukan setiap 1 jam hingga jam ke 7, kemudian jam ke-24, jam ke 27, jam ke 30, dan jam ke 48. Pengamatan dilakukan hingga jam ke 48 dilakukan untuk melihat apakah pada jam ke 48 kualitas air akan semakin meningkat dengan bantuan batu apung. Peningkatan kualitas air baku ini dapat dilihat secara fisik maupun penyisihan senyawa organik seperti KMnO4 dan senyawa anorganik seperti amoniak dan phosphat.
4.3.1
Pengaruh Waktu Kontak Pada Peningkatan Sifat Fisik Air Baku
Kualitas fisik dari air sangat diperlukan untuk memenuhi kebutuhan air bersih. Karakter fisik air meliputi kekeruhan, total padatan tersupensi (TSS), dan warna. Sifat fisik air ini lebih berpengaruh kepada estetika yang ditampilkan. Bila warna air pekat, tingkat kekeruhan dan TSS tinggi maka orang-orang enggan untuk menggunakan air tersebut bahkan suda
