TUGAS AKHIR – RE 141581
PENGOLAHAN LIMBAH DOMESTIK
MENGGUNAKAN
MOVING BED BIOFILM
REACTOR
(MBBR) DENGAN PROSES AEROBIK
– ANOKSIK UNTUK MENURUNKAN
KONSENTRASI SENYAWA ORGANIK DAN
NITROGEN
ANA ANISA 3313 100 099 Dosen Pembimbing
Welly Herumurti, S.T., M.Sc.
DEPARTEMEN TEKNIK LINGKUNGAN Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Insitut Teknologi Sepuluh Nopember 2017
Ingi Sepuluh Nopember
TUGAS AKHIR – RE 141581
PENGOLAHAN LIMBAH DOMESTIK
MENGGUNAKAN
MOVING BED BIOFILM
REACTOR
(MBBR) DENGAN PROSES AEROBIK
– ANOKSIK UNTUK MENURUNKAN
KONSENTRASI SENYAWA ORGANIK DAN
NITROGEN
ANA ANISA 3313100099
Dosen Pembimbing
Welly Herumurti, S.T., M.Sc. DEPARTEMEN TEKNIK LINGKUNGAN Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2017
FINAL PROJECT – RE 141581
WASTEWATER TREATMENT USING MOVING
BED BIOFILM REACTOR (MBBR) WITH
AEROBIC – ANOXIC PROCESS TO DECREASE
THE CONCENTRATION OF ORGANIC MATTER
AND NITROGEN COMPOUNDS
ANA ANISA 3313100099
Supervisor
Welly Herumurti, S.T., M.Sc.
DEPARTMENT OF ENVIRONMENTAL ENGINEERING Faculty of Civil Engineering and Planning Sepuluh Nopember Institute of Technology Surabaya 2017
PENGOLAHAN LIMBAH DOMESTIK MENGGUNAKAN MOVING BED BIOFILM REACTOR (MBBR) DENGAN PROSES AEROBIK – ANOKSIK UNTUK MENURUNKAN KONSENTRASI
SENYAWA ORGANIK DAN NITROGEN Nama Mahasiswa : Ana Anisa
NRP : 3313100099
Jurusan : Teknik Lingkungan
Dosen Pembimbing : Welly Herumurti, S.T., M.Sc.
ABSTRAK
Limbah domestik memiliki kandungan organik, amonium dan nitrat yang tinggi dan dapat menyebabkan pencemaran jika langsung dibuang ke badan air. Sehingga diperlukan pengolahan terhadap limbah agar memenuhi kualitas baku mutu yang berlaku. Pengolahan limbah cair dapat dilakukan secara fisik, kimia dan biologi. Namun, dalam aplikasinya pengolahan secara biologi memiliki beberapa keuntungan antara lain pengoperasiannya yang lebih mudah dan murah. Pengolahan biologis dilakukan dengan memanfaatkan mikroorganisme untuk mendegradasi polutan. Salah satu unit pengolahan secara biologis yang sudah umum digunakan adalah Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR). Media biofilm yang digunakan dalam penelitian ini adalah kaldness (K1).
Dalam pelaksanaan penelitian ini, digunakan limbah yang berasal dari unit ABR Departemen Teknik Lingkungan ITS dengan variasi konsentrasi COD yang berasal dari inlet dan outlet unit ABR guna menguji kemampuan MBBR dalam mengolah limbah domestik dengan beban organik yang berbeda-beda. Variasi konsentrasi COD yang digunakan adalah konsentrasi low (130–170) mg/L, konsentrasi medium (270–310) mg/L dan konsentrasi high (370– 460) mg/L. Selama berlangsungnya penelitian unit ini dijalankan dengan durasi proses aerobik–anoksik yang berbeda pada masing–masing reaktor dengan tujuan menentukan waktu durasi pengolahan aerobik dan anoksik yang paling optimal. Reaktor terbuat dari pipa PVC dengan volume pengolahan sebanyak 5 L.
nitrat-nitrogen, nitrit-nitrogen, BOD, pH, DO, MLSS, MLVSS. Berdasarkan hasil analisis terlihat bahwa MBBR dengan media kaldness mampu menurunkan kandungan organik sebesar 81,4%; BOD sebesar 83,6%; ammonium-nitrogen sebesar 92,8%; nitrat-nitrogen sebesar 66,4% dan nitrit-nitrogen sebesar 99,7%. Selain itu, durasi pengolahan limbah dengan hasil optimum dicapai pada reaktor dengan durasi pengolahan aerobik selama 31,5 jam dan anoksik selama 13,5 jam.
Kata kunci: amonium, COD, limbah domestik, Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR), nitrat.
DOMESTIC WASTEWATER TREATMENT USING MOVING BED BIOFILM REACTOR (MBBR) WITH AEROBIC-ANOXIC
PROCESS TO DECREASE THE CONCENTRATION OF ORGANIC MATTER AND NITROGEN COMPOUND
Name of Student : Ana Anisa
ID number : 3313100099
Study Programme : Environmental Engineering Supervisor : Welly Herumurti, S.T., M.Sc
ABSTRACT
Domestic wastewater has high concentrations of organic substance, ammonium, nitrate and it can cause pollution if drained off to the river directly. Therefore, some treatment is really needed to improve the quality of wastewater. There are so many kinds of waste water treatment, such as physically, biological and chemical. However, in its application, biological processing has several advantages, among others, its operation is easier and cheaper. Biological treatment is done by utilizing microorganisms to degrade pollutants. One of the most commonly used biological treatment units is Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR). Biofilm media used in this study is kaldness (K1).
In the implementation of this research, we used a typical waste from the ABR unit of Environmental Engineering Department of ITS with concentrations of COD derived from inlet and outlet of ABR units to testing the ability of MBBR in treating domestic wastewater with different organic loads. Variation of COD value in use were low concentration (130 - 170) mg/L; Medium concentration (270 - 310) mg/L and high concentration (370 - 460) mg/L. During the course of the study the unit was run with different aerobic - anoxic duration at each reactor in order to determine the optimal duration of aerobic and anoxic processing time. The reactor was made by PVC pipe with 5L processing volume. The parameters used were COD, ammonium-nitrogen, nitrate-nitrogen, nitrite-nitrogen, BOD, pH, DO, MLSS, MLVSS.
degrade organic substance with the highest removal percentage reached 81,4% for COD, 83,6% for BOD5, 92,8% for ammonium-nitrogen, 66,4% for nitrate-nitrogen and 99,7% for nitrite-ammonium-nitrogen, respectively. In addition, duration of treatment that achieved the best results was reactor with aerobic processing duration for 31.5 hours and anoxic for 13.5 hours.
Keywords: ammonium, COD, domestic wastewater, Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR), nitrate
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, karena atas rahmat dan karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Pengolahan Limbah Domestik Menggunakan Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) pada Proses Aerobik - Anoksik”
Atas bimbingan dan pengarahan yang telah diberikan hingga terselesaikannya laporan tugas akhir ini, saya menyampaikan terima kasih kepada,
1. Bapak Welly Herumurti, ST., M.Sc selaku dosen pembimbing tugas akhir, terima kasih atas kesediaan, kesabaran, bimbingan dan ilmu yang diberikan
2. Bapak Arseto Yekti Bagastyo, ST., MT, M.Phil, Ph.D; Ibu, Prof. Dr. Yulinah Trihadiningrum, M.App, Sc dan Bapak Adhi Yuniarto, ST., MT., P.hD selaku dosen penguji tugas akhir, terima kasih atas saran serta bimbingannya
3. Bapak Hadi Sutrisno, Bapak Edi, Bapak Azhari dan Laboran Jurusan Teknik Lingkungan lainnya yang telah membantu dan memfasilitasi ketika di Laboratorium 4. Teman-teman angkatan 2013 yang selalu memberikan
semangat dan siap membantu saya
Saya menyadari masih banyak kekurangan dalam penyusunan laporan tugas akhir ini. Oleh karena itu saya menerima saran agar penulisan laporan tugas akhir ini menjadi lebih baik. Semoga tugas akhir ini bermanfaat bagi pembaca.
Surabaya, Juli 2017
DAFTAR ISI ABSTRAK………i ABSTRACT………...iii KATA PENGANTAR……….v DAFTAR ISI……….vii DAFTAR GAMBAR……….ix DAFTARTABEL………..xii BAB 1 PENDAHULUAN………..1 Latar Belakang ...1 1.1 1.2 Rumusan Masalah ...3 1.3 Tujuan ...3 1.4 Ruang Lingkup ...3 1.5 Manfaat ...4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA………5
Limbah Cair Domestik ...5
2.1 Karakteristik Air Limbah ...6
2.2 Pengolahan Air Limbah domestik ...9
2.3 Proses Pertumbuhan Mikroorganisme ... 10
2.4 Degradasi Zat Organik Pada Proses Aerobik dan 2.5 Anoksik ... 12
2.6 Moving Bed Reactor ... 14
2.7 Faktor – Faktor yang Memperngaruhi Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) ... 16
2.8 Proses yang Terjadi Dalam Moving Bed Biofilm Reactor……….17
2.9 Kemampuan Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) dalam meremoval Zat Organik dan Nitrogen (Ammonia dan Nitrat) ... 18
BAB 3 METODE PENELITIAN……….…27
3.3 Persiapan Alat dan Bahan ... 30
3.4 Seeding dan Aklimatisasi ... 30
3.5 Pembuatan Reaktor ... 31
3.6 Pelaksanaan Penelitian ... 32
3.7 Metode Analisis Data ... 35
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN………...39
Analisis Awal Karakteritik Limbah Domestik di Unit 4.1 ABR Jurusan Teknik Lingkungan ... 39
Seeding dan Aklimatisasi ... 41
4.2 Analisis Awal (Penelitian Pendahuluan)... 44
4.3 Pelaksanaan Penelitian ... 44
4.4 4.4.1 Hasil Penurunan Konsentrasi COD ... 45
4.4.2 Hasil Analisis BOD5 dan Rasio BOD/COD ... 53
4.4.3 Hasil Penurunan Konsentrasi Nitrogen dengan MBBR55 4.4.4 Pengukuran nilai Dissolved Oxygen ... 71
4.4.5 Analisis Rasio C/N ... 73
4.4.6 Analisis MLSS dan MLVSS ... 74
4.4.7 Analisis pH ... 77
Penentuan Pengaruh Beban Organik Terhadap 4.5 Parameter Organik dan Nitrogen ... 80
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN………...87
Kesimpulan ... 87
5.1 Saran ... 87
5.2 DAFTAR PUSTAKA ... 89
LAMPIRAN A PEMBUATAN REAGEN, KALIBRASI DAN PROSEDUR ANALISIS ... 93
LAMPIRAN B TABEL HASIL ANALISIS ... 109
LAMPIRAN C DOKUMENTASI PENELITIAN ... 119
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 (a) Kondisi aerobik pada MBBR (b) Kondisi anoksik
pada MBBR ... 15
Gambar 2.2 Media Biofilm Kaldness 1 (K1) ... 15
Gambar 3.1 Kerangka penelitian ... 29
Gambar 3.2 (a) MBBR dalam keadaan aerobik (b) MBBR dalam keadaan anoksik (c) Reaktor Uji MBBR ... 32
Gambar 3.3 Ilustrasi operasional MBBR ... 35
Gambar 3.4 Metode analisis ... 37
Gambar 4. 1 konsentrasi COD Pada saat aklimatisasi ... 42
Gambar 4. 2 Persentase removal COD ... 43
Gambar 4. 3 Reaktor uji MBBR ... 45
Gambar 4. 4 Persentase removal total parameter COD ... 46
Gambar 4. 5 Efisiensi removal COD kondisi aerobik pada durasi pengolahan aerobik 13,5 jam ... 47
Gambar 4. 6 Efisiensi removal COD kondisi aerobik pada durasi pengolahan aerobik 22,5 jam ... 48
Gambar 4. 7 Efisiensi removal COD kondisi aerobik pada durasi pengolahan aerobik 31,5 jam ... 48
Gambar 4. 8 Efisiensi removal COD kondisi anoksik pada durasi pengolahan anoksik 31,5 jam ... 50
Gambar 4. 9 Efisiensi removal COD kondisi anoksik pada durasi pengolahan anoksik 22,5 jam ... 50
Gambar 4. 10 Efisiensi removal COD kondisi anoksik pada durasi pengolahan anoksik 13,5 jam ... 51
Gambar 4. 11 Persentase removal BOD5 ... 53
Gambar 4. 12 Rasio BOD/COD pada masing - masing reaktor.. 54
Gambar 4. 13 Mass Balance Removal Total Nitrogen pada Durasi Pengolahan Aerobik 13,5 jam-Anoksik 31,5 jam ... 60
Gambar 4. 14 Mass Balance Removal Total Nitrogen pada Durasi Pengolahan Aerobik 22,5 jam-Anoksik 22,5 jam ... 61 Gambar 4. 15 Mass Balance Removal Total Nitrogen pada Durasi
Gambar 4. 16 Konsentrasi amonium pada durasi pengolahan aerobik 13,5 jam dann anoksik 31,5 jam ... 63 Gambar 4. 17 Konsentrasi amonium pada durasi pengolahan aerobik 22,5 jam dann anoksik 22,5 jam ... 64 Gambar 4. 18 Konsentrasi amonium pada durasi pengolahan aerobik 31,5 jam dann anoksik 13,5 jam ... 64 Gambar 4. 19 Efisiensi removal total amonium masing – masing reaktor ... 66 Gambar 4. 20 Efisiensi removal nitrit durasi aerobik 13,5 jam dan anoksik 31,5 jam ... 67 Gambar 4. 21 Efisiensi removal nitrit durasi aerobik 22,5 jam dan anoksik 22,5 jam ... 67 Gambar 4. 22 Efisiensi removal nitrit durasi aerobik 31,5 jam dan anoksik 13,5 jam ... 68 Gambar 4. 23 Hasil pengukuran nitrat dengan durasi aerobik 13,5 jam dan anoksik 31,5 jam ... 69 Gambar 4. 24 Hasil pengukuran nitrat dengan durasi aerobik 13,5 jam dan anoksik 31,5 jam ... 70 Gambar 4. 25 Hasil pengukuran nitrat dengan durasi aerobik 13,5 jam dan anoksik 31,5 jam ... 70 Gambar 4. 26 Hasil pengukuran DO dengan durasi aerobik 13,5 jam dan anoksik 31,5 jam ... 71 Gambar 4. 27 Hasil pengukuran DO dengan durasi aerobik 22,5 jam dan anoksik 22,5 jam ... 72 Gambar 4. 28 Hasil pengukuran DO dengan durasi aerobik 31,5 jam dan anoksik 13,5 jam ... 72 Gambar 4. 29 Nilai rasio COD/TN pada masing - masing reakaktor ... 74 Gambar 4. 30 Hasil analisis MLSS dan MLVSS pada reaktor aerobik 13,5 jam dan anoksik 31,5 jam ... 75 Gambar 4. 31 Hasil analisis MLSS dan MLVSS pada reaktor aerobik 22,5 jam dan anoksik 22,5 jam ... 76 Gambar 4. 32 Hasil analisis MLSS dan MLVSS pada reaktor aerobik 31,5 jam dan anoksik 13,5 jam ... 76
Gambar 4. 33 Hasil pengukuran pH pada reaktor uji dengan waktu aerobik 13,5 jam- anoksik 31,5 jam ... 78 Gambar 4. 34 Hasil pengukuran pH pada reaktor uji dengan waktu aerobik 22,5 jam- anoksik 22,5 jam ... 79 Gambar 4. 35 Hasil pengukuran pH pada reaktor uji dengan waktu aerobik 31,5 jam- anoksik 13,5 jam ... 79 Gambar 4. 36 Skema analisis perbanidngan uji Tukey ... 84
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Tipikal parameter operasi MBBR ... 16
Tabel 2.2 Penelitian MBBR ... 22
Tabel 3.1 Variasi konsentrasi COD air limbah ... 33
Tabel 3.2 Variasi durasi proses aerobik – anoksik ... 33
Tabel 3.3 Variasi penelitian ... 33
Tabel 4. 1 Hasil analisis karakteristik awal limbah unit ABR ... 40
Tabel 4. 2 Hasil analisis MLSS selama masa aklimatisasi ... 42
Tabel 4. 3 Analisis COD pada masing-masing siklus ... 51
Tabel 4. 4 Efisiensi Removal Total Nitrogen ... 58
Tabel 4. 5 Mass Balance Removal ... 59
Tabel 4. 6 Hasil Analisis ANOVA ... 81
BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang
1.1
Air limbah memiliki banyak dampak negatif untuk lingkungan. Apabila air limbah dibuang ke media lingkungan bebas tanpa diolah terlebih dahulu maka dapat menyebabkan pencemaran lingkungan terutama ekosistem perairan. Suhu yang tinggi akan mengakibatkan kandungan oksigen terlarut atau Dissolved Oxygen (DO) dalam air menurun yang akan membunuh organisme sehingga mengganggu keseimbangan ekosistem air. Selain itu limbah organik akan meningkatkan kadar nitrogen menjadi senyawa nitrat yang menyebabkan bau busuk (Sastrawijaya, 2009). Selain penurunan nilai DO, air limbah dengan kadar fosfat dan nitrogen yang tinggi akan menyebabkan beberapa permasalahan bagi perairan seperti eutrofikasi dan toksisitas (Leyva-Diaz et al., 2016). Dalam perkembangannya, terdapat berbagai cara untuk mendegradasi limbah domestik yang ramah lingkungan terlebih dengan kemajuan teknologi yang amat pesat. Namun, alternatif pengolahan limbah domestik yang cukup mudah digunakan adalah menggunakan cara biologis yaitu dengan memanfaatkan mikroorganisme (Pohan, 2008).
Dalam pemanfaatan biofilm dapat dilakukan melalui proses aerob dan anoksik. Pengolahan biologis secara aerobik – anoksik telah diaplikasikan dalam berbagai penelitian untuk menghilangkan bahan organik dan nitrogen dengan menggunakan biofilm. Secara aerobik, bahan organik diuraikan oleh mikroorganisme dengan bantuan oksigen sebagai electron akseptor dalam air limbah, (Arif, 2016). Salah satu unit pengolahan biologis yang memanfaatkan biofilm dengan sistem attached growth adalah Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) (Chen et al., 2008). Keutamaan dari MBBR adalah kemampuan dalam mengolah biomassa, penurunan kadar BOD, COD dan nitrogen yang tinggi. Berdasarkan penelitian terdahulu diketahui bahwa efisiensi removal COD dengan MBBR mencapai 92%, BOD5 99% dan nitrogen 65 – 70% (Luostarinen et al., 2006)
Sistem kerja dari MBBR adalah dengan menumbuhkan mikroorganisme pada media yang terdapat di dalam reaktor. Telah banyak ditemukan penemuan – penemuan baru mengenai media yang digunakan sebagai media tempat berkembang biak mikroorganisme, salah satunya adalah polyvynil alcohol. (Akuakuraray, 2008) menyebutkan bahwa bahwa polyvynil alcohol memiliki permukaan yang luas sehingga mampu menyerap lebih banyak mikroorganisme. Selain itu, disebutkan juga bahwa media polyvynil alcohol mampu menurunkan kandungan BOD sampai dengan 50 kg.BOD/m³. hari dan untuk nitrogen sebesar 6 kg.N/m³.
Namun, media polyvynil alcohol memiliki kekurangan yaitu, media ini tidak dapat mengolah limbah tanpa dilakukannya pre-treatment terlebih dahulu dan memerlukan waktu aklimatisasi yang lama, yaitu selama 3 bulan (Ramteke et al., 2015). Sebelumnya telah dilakukan penelitian pendahuluan dengan menggunakan media PVA dengan waktu aklimatisasi selama 1minggu, namun media larut di dalam air limbah dan terjadi peningkatan konsentrasi COD sebesar 149%, namun hal tersebut berbanding terbalik dengan konsentrasi nitrogen yang terkandung yaitu mengalami penurunan rata – rata pada keempat reaktor adalah sebesar 22% untuk amonium.
Oleh sebab itu, penelitian dilanjutkan dengan media yang telah umum digunakan yaitu media kaldness K1. Berdasarkan penelitian sebelumnya diketahui bahwa efisiensi pengolahan dengan media kaldnes adalah sebesar 86% untuk COD dan 78 % untuk nitrogen total (Aljumriana, 2015). Dalam penelitian tersebut limbah yang digunakan merupakan lindi, sedangkan dalam penelitian ini jenis limbah yang digunakan adalah limbah domestik yang berasal dari unit ABR Departemen Teknik Lingkungan, ITS. Sehingga diharapkan dapat diketahui pengaruh jenis limbah terhadap mikroorganisme dan jenis media yang digunakan.
1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah yang mendasari penelitian ini adalah:
1. Bagaimana efisiensi penurunan konsentrasi senyawa organik, amonia dan nitrat limbah domestik dengan menggunakan MBBR?
2. Bagaimana pengaruh variasi konsentrasi senyawa organik pada pengolahan limbah domestik dengan menggunakan MBBR?
3. Bagaimana pengaruh variasi waktu detensi pengolahan limbah domestik dengan menggunakan MBBR?
1.3 Tujuan
Tujuan dilaksanakannya penelitian ini adalah:
1. Menentukan kemampuan MBBR dengan media kaldness dalam menurunkan konsentrasi organik dan nitrogen di dalam air limbah domestik.
2. Menentukan durasi proses aerobik-anoksik yang paling efektif untuk dii aplikasikan dalam metode pengolahan dengan menggunakan MBBR.
3. Menentukan pengaruh variasi konsentrasi terhadap proses yang terjadi
1.4 Ruang Lingkup
1. Penelitian ini berupa penelitian dalam skala laboratorium yang berlangsung selama 42 hari. Rangkaian penelitian dilaksanakan di laboratorium pemulihan air Jurusan Teknik Lingkungan- ITS Surabaya.
2. Sampel yang digunakan merupakan limbah cair domestik yang berasal dari unit ABR Jurusan Teknik Lingkungan, ITS.
3. Reaktor uji yang digunakan adalah Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) dengan media pertumbuhan mikroorganisme adalah kaldness K1.
4. Variabel penelitian yang akan divariasikan adalah waktu proses aerobik-anoksik dan konsentrasi COD limbah (150 mg/L; 300 mg/L dan 500 mg/L).
1.5 Manfaat
Manfaat yang diharapkan dapat diperoleh dari penelitian ini adalah:
1. Memberikan pengetahuan tambahan secara ilmiah dalam penggunaan teknologi penurunan kadar zat organik di dalam air limbah melalui pengolahan biologis khususnya attached growth
2. Memberikan informasi mengenai pengolahan limbah domestik terlebih dalam penurunan zat organik dan nitrogen dengan menggunakan Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) dan dilengkapi dengan media kaldness.
3. Menjadi masukan sebagai alternatif pengolahan limbah domestik yang dihasilkan dari industri kecil secara in situ maupun lingkup komunal untuk pengolahan limbah.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
Limbah Cair Domestik 2.1
Berdasarkan UU RI No. 23 Tahun 1997, limbah adalah sisa suatu usaha atau kegiatan. Limbah merupakan buangan dalam bentuk zat cair yang mengandung bahan berbahaya dan beracun yang karena sifat dan konsentrasinya atau jumlahnya, baik secara langsung maupun tidak langsung dapat mencemari atau merusak lingkungan hidup, dan membahayakan lingkungan hidup, kesehatan, kelangsungan hidup manusia serta makhluk hidup lain. Hampir semua kegiatan manusia akan menghasilkan limbah cair ini, termasuk kegiatan industrialisasi.
Sumber utama air limbah rumah tangga dari masyarakat berasal dari perumahan dan daerah perdagangan, daerah perkantoran, daerah fasilitas rekreasi. Buangan manusia sendiri terdiri dari tinja (faeces), urin dan air penggelontor. Menurut Duncan Mara (1976), air limbah daerah tropis memiliki harga BOD antara 400 – 700 mg/L. Karakteristik limbah domestik menurut Winnerberger (1969), dapat dibedakan menjadi 4 tipe, yaitu:
1. Grey water : Air cucian yang berasal dari dapur, kamar mandi, laundry, dan lain – lain tanpa feses dan urine.
2. Black water : Air yang berasal dari pembilasan toilet (feses) dan urin dengan pembilasan/ penyiraman.
3. Yellow water : Urin yang berasal dari pemisahan toilet dan urinals (dengan atau tanpa air untuk pembilasan).
4. Brown water : Black water tanpa urin atau yellow water
Sifat fisik limbah domestik yaitu mengandung bahan padat yang terapung, tersuspensi, terlarut, dan mengendap terdiri dari pasir dan lumpur kasar, lumpur halus, dan lumpur koloid dengan warna cokelat muda untuk yang berumur 6 jam, abu-abu tua merupakan
hitam untuk warna indikator air limbah yang sudah membusuk oleh bakteri anaerob. Bau busuk pada air limbah menandakan proses penguraian pada kondisi anaerob dan suhu air limbah biasanya lebih tinggi dari suhu air bersih. Sifat kimia air limbah yaitu adanya kandungan organik dan anorganik serta gas. Kandungan organik seperti minyak, lemak, protein, karbonat, dan kandungan anorganik meliputi kandungan senyawa kimia fosfor, belerang dan logam berat (Fe, Al, Mn, Mg, dan Pb) dengan kandungan gas-gas H2S4, CO2, dan CH4. Sedangkan sifat biologis air limbah ditandai dengan berbagai jenis mikroorganisme yang terdapat di dalam air limbah seperti kelompok binatang, tumbuh-tumbuhan, dan protista seperti bakteri. Air limbah dengan kandungan fosfat dan nitrogen tinggi dapat menjadi penyebab utama beberapa masalah lingkungan seperti konsumsi oksigen, eutrofikasi dan peningkatan kadar toxic (Yang et al., 2010).
Komposisi air limbah sangat bervariasi tergantung dari sumber asalnya. Namun, secara garis besar zat – zat yang terdapat di dalam air limbah terdiri dari 99%,9% air dan 0.1% bahan padat. Bahan padat itu sendiri terdiri dari bahan organik (protein 65%, karbohidrat 25%, lemak10%) dan bahan anorganik (butiran, garam, metal). Air limbah tersebut nantinya akan dilakukan dekomposisi secara anaerobik dan aerobik. Secara Anaerobik bahan organik terlarut akan mengalami proses penguraian oleh bakteri anaerob yang hidup tanpa oksigen menjadi senyawa organik sederhana seperti CO2, CH4, H2S, NH3, dan gas-gas berbau. Dalam proses ini air limbah menjadi keruh, kotor, berbau busuk, serta terjadi pengendapan lumpur yang cukup besar dengan proses perombakan yang berjalan cukup lama. Proses penguraian biologis dilakukan oleh bakteri aerob dengan menggunakan oksigen yang terlarut dalam air limbah untuk mengoksidasi bahan organik terlarut sampai semuanya terurai secara lengkap (Wahyuni et al., 2014).
Karakteristik Air Limbah 2.2
Menurut Sperling (2007), parameter yang sesuai dengan baku mutu yang ditentukan dinyatakan aman untuk dibuang ke perairan
dibagi menjadi tiga kategori yaitu: parameter fisik, kimia dan biologi.
Karaktiristik limbah cair yang sangat mudah dilihat dengan mata telanjang yaitu karakteristik fisik limbah cair. Salah satu hal yang mempengaruhi karakteristik fisik ini adalah aktivitas penguraian bahan – bahan organik pada air buangan oleh mikroorganisme. Penguraian ini akan menyebabkan kekeruhan, perubahan warna, dan menimbulkan bau (Siregar, 2005). Karakteristik terpenting yang mempengaruhi kualitas air ditentukan oleh bahan padat keseluruhan yang terapung maupun terlarut, kekeruhan, warna, bau, rasa dan temperatur (suhu) air (Suripin, 2002).
Selanjutnya dalam perihal pemantauan kualitas air limbah, parameter utama yang dijadikan acuan adalah parameter kimia. Karakteristik kimia limbah cair ini dipengaruhi oleh kandungan bahan kimia cair. Bahan kimia yang umumnya terkandung dalam limbah cair antara lain bahan organik, protein, karbohidrat, lemak dan minyak, fenol, bahan anorganik, pH, klorida, sulfur, zat beracun, logam berat (Ni, Zn, Cd, Pb, Cu, Fe, Hg), metana, nitrogen, fosfor dan gas (O2) (Siregar, 2005). Beberapa karakteristik kimia yang akan menjadi parameter utama dalam penelitian ini antara lain:
1. Biochemical Oxygen Demand (BOD)
BOD merupakan jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh mikroba aerob untuk mengoksidasi bahan organik menjadi karbondioksida dan air (Daviss and Conwell, 1991 dalam Effendi, 2003). Pemeriksaan BOD diperlukan untuk menentukan beban pencemaran akibat air limbah dan untuk merancang sistem pengolahan biologis bagi air tercemar. Angka BOD menunjukan jumlah oksigen yang diperlukan oleh mikroorganisme pada waktu melakukan penguraian. Dalam penguraian bahan organik, apabila tersedia oksigen terlarut dalam jumlah yang cukup, maka proses penguraian akan berlangsung dalam suasana aerobik sampai semua bahan organik terkonsumsi. Sebaliknya, apabila tidak tersedia oksigen terlarut dalam
maka proses penguraian akan terjadi dalam suasana anaerobik yang menimbulkan bau busuk. Berdasarkan Peraturan Gubernur Jawa Timur No.72 tahun 2013 tentang baku mutu air limbah, standar baku mutu BOD untuk air limbah adalah sebesar 30 mg/L.
2. Chemical Oxygen Demand (COD)
COD atau kebutuhan oksigen kimia adalah jumlah oksigen yang diperlukan agar limbah organik yang ada di dalam air limbah dapat teroksidasi melalui reaksi kimia. Limbah organik akan dioksidasi oleh kalium dikromat (K2Cr2O7) sebagai sumber oksigen menjadi gas CO2 dan H2O serta sejumlah ion Chrom. Nilai COD merupakan ukuran bagi tingkat pencemaran oleh bahan organik (Nurhassanah, 2009). Menurut Sperling (2007), pengukuran COD memerlukan waktu yang singkat yaitu sekitar dua hingga tiga jam sehingga COD menjadi parameter dengan respon yang cepat dibandingkan dengan BOD namun tidak melihat respon penguraian bahan organik oleh mikroorganisme dalam air. Berdasarkan Peraturan Gubernur Jawa Timur No.72 tahun 2013 tentang baku mutu air limbah, standar baku mutu COD untuk air limbah adalah sebesar 50 mg/L.
3. pH
pH limbah cair adalah ukuran keasaman atas kebasaan limbah cair. pH menunjukan perlu atau tidaknya pengolahan pendahuluan untuk mencegah terjadinya gangguan pada proses pengolahan limbah cair secara konvensional. Secara umum, pH limbah domestik adalah mendekati netral (Nurhassanah, 2009). pH menentukan sifat dari suatu cairan, yang terdiri dari asam dengan pH kurang dari 7, netral dengan nilai pH 7, dan basa dengan nilai pH lebih dari 7 serta nilai pH maksimal adalah 14. Air dengan pH kurang dari 4 dapat menyebabkan kematian pada mikroorganisme air akibat ketidakmampuan beradaptasi dengan kondisi air yang sangat asam (Padmanabha, 2015). Peraturan Gubernur Jawa Timur
No.72 tahun 2013 tentang baku mutu air limbah, standar baku mutu pH untuk air limbah yaitu 6 – 9.
Pengolahan Air Limbah domestik 2.3
Prinsip pengolahan air limbah adalah menghilangkan atau mengurangi kontaminan yang terdapat dalam air limbah, sehingga hasil olahan tidak mengganggu lingkungan. Pada limbah domestik, pengolahan ini bertujuan untuk mengurangi kandungan organik dan senyawa berbahaya pada air limbah sehingga tidak akan mencemari badan air penerima nantinya. Telah banyak dikembangkan metode pengolahan limbah cair baik melalui pengolahan secara fisik, biologis maupun kimia. Jenis pengolahan yang umum digunakan adalah pengolahan secara biologis dengan memanfaatkan mikroorganisme untuk mendegradasi kandungan organik. Pengolahan tersebut dapat berlangsung dalam tiga lingkungan utama, yaitu:
Lingkungan aerob, yaitu lingkungan dimana oksigen terlarut (DO) di dalam air cukup banyak, sehingga oksigen bukan merupakan faktor pembatas.
Lingkungan anoksik, yaitu lingkungan dimana oksigen terlarut (DO) di dalam air ada dalam konsentrasi rendah. Lingkungan anaerob, merupakan kebalikan dari
lingkungan aerob yaitu tidak terdapat oksigen terlarut, sehingga oksigen menjadi faktor pembatas berlangsungnya proses metabolisme aerob.
Proses pengolahan tersebut adalah dengan sistem activated sludge atau lumpur aktif. Lumpur aktif merupakan suatu kultur bebas yang heterogen dan mayoritas tersususn dari berbagai macam mikroorganisme yang terdiri dari bakteri, protozoa dan metazoa. Mikroorganisme tersebut menjadi satu dalam suatu matriks yang kompleks terflokulasi yang sering disebut dengan flok (Sundstroms dan Klci, 1979). Proses pengolahan dengan cara ini sangat tergantung kepada tiga parameter yaitu kondisi F/M ratio, sludge age, dan dissolved oxygen (Williams, 1999). Dalam proses lumpur aktif terdapat batasan konsentrasi biomassa (MLSS) yang digunakan yaitu antara 2000 – 5000
untuk konsentrasi biomassa yang terlalu tinggi maka perlu dilakukan pengontrolan untuk ketiga parameter diatas. Konsentrasi biomassa sangat mempengaruhi kondisi mikroorganisme yang terdapat dalam limbah cair. Selain itu, mikroorganisme juga mempengaruhi keberhasilan proses lumpur aktif untuk mendegradasi limbah organik. Dalam sistem lumpur aktif respon bakteri digunakan untuk meremoval senyawa organik, yang sering disebut dengan proses flokulasi atau pembentukan mikroba flok.
Proses Pertumbuhan Mikroorganisme 2.4
Pertumbuhan pada mikroorganisme diartikan sebagai penambahan jumlah atau total massa sel yang melebihi inokulum asalnya. Namun pertumbuhan pada mikroorganisme juga bisa diikuti dengan pertambahan jumlah, pertambahan ukuran sel, pertambahan berat atau massa dan parameter lain (Doraja et al. ,2012). Pada mikroorganisme, pertumbuhan individu (sel) dapat berubah langsung menjadi pertumbuhan populasi. Namun, dalam pertumbuhan mikroorganisme selain media tempat berkembang biak ada beberapa faktor lain yang mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme, antara lain:
1. Tingkat Keasaman (pH)
Aktivitas mikroorganisme secara signifikan dipengaruhi oleh pH. Pada umumnya mikroba menyukai pH netral dan pH 4,6 – 7,0 yang merupakan kondisi optimum untuk pertumbuhan bakteri. Namun, ada beberapa bakteri yang dapat hidup pada pH tinggi (medium alkalin). Contohnya adalah bakteri nitrat, rhizobia, actinomyces, dan bakteri pengguna urea. Berdasarkan tingkat pH –nya mikroba dapat dikelompokan menjadi 3, yaitu:
Mikroba asidofil, yaitu kelompok mikroba yang dapat hidup pada pH asam (2,0 – 5,0)
Mikroba mesofil, yaitu mikroba yang dapat hidup pada pH 5,5 – 8,0.
Mikroba alkalifil, yaitu kelompok mikroba yang dapat hidup pada pH 8,4 – 9,5 (Waluyo, 2005).
2. Suhu
Suhu merupakan faktor lingkungan yang berpengaruh terhadap pertumbuhan mikroorganisme. Berdasarkan kisaran suhu pertumbuhan, mikroba dibedakan atas tiga kelompok yaitu:
Psikofilik, yaitu mikroorganisme yang mempunyai kisaran suhu pertumbuhan 0 - 20˚ C
Mesofilik, yaitu mikroorganisme yang mempunyai kisaran suhu pertumbuhan 20 – 45 ˚C
Termofilik, yaitu mikroorganisme yang suhu pertumbuhannya diatas 45 ˚C
3. Nutrien
Mikroba sama dengan makhluk hidup lainnya, memerlukan suplai nutrisi sebagai sumber energi dan pertumbuhan selnya. Unsur-unsur dasar tersebut adalah: karbon, nitrogen, hidrogen, oksigen, sulfur, fosfor, zat besi dan sejumlah kecil logam lainnya. Dari unsur – unsur tersebut nutrisi paling penting yang dibutuhkan mikroorganisme adalah karbon, nitrogen dan fosfor. Karbon digunakan mikroorganisme sebagai sumber energi untuk aktivitasnya. Nitrogen dan fosfor merupakan penyusun senyawa – senyawa penting dalam sel yang menentukan aktivitas pertumbuhan mikroorganisme. Ketiga unsur ini harus ada pada rentang rasio yang tepat agar tercapai pertumbuhan bakteri yang optimal. Rasio C : N yang rendah (kandungan unsur N yang tinggi) akan meningkatkan emisi nitrogen sebagai ammonium yang dapat menghalangi perkembangbiakan bakteri, sedangkan rasio C : N yang tinggi (kandungan N yang relatif rendah) akan menyebabkan proses degradasi berlangsung lambat karena nitrogen akan menjadi faktor penghambat (growth-rate limiting factor) (Shewfelt et al., 2005).
4. Oksigen
Mikroba mempunyai kebutuhan oksigen yang berbeda-beda untuk pertumbuhannya. Berdasarkan kebutuhannya akan oksigen, mikroba dibedakan atas 4 kelompok sebagai berikut:
Aerob, yaitu mikroba yang membutuhkan oksigen untuk pertumbuhannya.
Anaerob fakultatif, yaitu mikroba yang dapat tumbuh dengan atau tanpa adanya oksigen.
Mikroaerofil, yaitu mikroba yang membutuhkan oksigen pada konsentrasi yang lebih rendah daripada konsentrasi oksigen yang normal di udara. Mikroba perusak pangan sebagian besar tergolong aerob, yaitu membutuhkan oksigen untuk pertumbuhannya, kecuali bakteri yang dapat tumbuh pada saluran pencernaan manusia yang tergolong anaerob fakultatif.
Degradasi Zat Organik Pada Proses Aerobik dan 2.5
Anoksik
Di dalam proses pengolahan biologis secara aerobik, senyawa komplek organik akan terurai oleh aktifitas mikroorganisme aerob. Mikroorganisme aerob tersebut didalam aktifitasnya memerlukan oksigen atau udara untuk memecah senyawa organik yang komplek menjadi CO2 (karbon dioksida) dan air serta ammonium.
Pada proses oksidasi aerobik, konversi dari senyawa organik diperoleh dari campuran bakteri disesuaikan dengan stokiometri yang ditunjukkan pada reaksi seperti berikut:
Oksidasi dan sintesis:
CHONS + O2 + Nutrien C5H7NO2 + CO2 + NH3 + Produk akhir lain……….(1) Respirasi Endogenous:
C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH3 + energy………...(2) CHON digunakan untuk merepresentasikan senyawa organik di dalam air limbah, yang menjadi donor elektron ketika oksigen menjadi aseptor elektron. Sedangkan reaksi respirasi endogenous menunjukkan hasil dengan produk akhir yang relatif sederhana dan energy serta produk akhir organik yang stabil juga terbentuk.
Pada proses removal nitrogen di dalam pengolahan biologis, donor elektron biasanya berasal satu dari 3 sumber berikut, yaitu:
a. CODbs di dalam air limbah.
b. diproduksi CODbs selama proses endogenous decay. c. proses exogenous seperti metanol dan asetat.
Dikutip dari (Metcalf dan Eddy, 2003) bahwa C10H19O3N sering digunakan untuk mempresentasikan senyawa organik boidegradable di dalam air limbah, dengan reaksi seperti berikut: C10H19O3N + 10NO3- 5N2 + 10CO2 + 3H2O + 10OH-
+ NH3 ………..(3)
Salah satu kandungan limbah adalah protein. Protein dapat didegradasi menjadi peptida dengan bantuan eksoenzim protease. Selanjutnya didegradasi kembali menjadi asam amino dengan bantuan enzim peptidase.
Setelah itu dilakukan 2 tahap pelepasan gugus amina dari asam amino, yaitu:
1. Transaminasi
Gugus amin dipindahkan menggunakan enzim amino transferase ke α-ketoglutarat sehingga menghasilkan glutamat.
2. Deaminasi oksidatif
Pelepasan gugus amin dari glutamat akan menghasilkan ion ammonium.
Selanjutnya terjadi proses nitrifikasi dengan memanfaatkan bakteri Nitrosococcus atau Nitrosomonas dan Nitrobacter pada kondisi aerobik, reaksi yang terjadi yaitu seperti berikut:
NH4 + + 3/2O2 NO2- + 2H + + H2O………(2) NO2- + ½ O2 NO3-………(3)
Proses denitrifikasi terjadi dengan memanfaatkan bakteri Pseudomonas denitrifican pada kondisi anoksik, dengan reaksi seperti berikut:
NO3- + 2e+ 2H+ NO2- + H2O………(4) NO2- + e + H+ NO + OH-………...(5) 2NO + 2e + 2H+ N2O + H2O……….(6) N2O + 2e + 2H+ N2 + H2O……….(7)
2.6 Moving Bed Reactor
Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) merupakan salah satu sistem pengolahan biologis yang menggunakan media plastik untuk menyediakan tempat hidup koloni mikroorganisme yang tumbuh menjadi biofilm. Reaktor ini dioperasikan pada kondisi aerobik untuk menurunkan kadar organik dan nitrifikasi, sedangkan pada kondisi anoksik untuk denitrifikasi. Selama beroperasi, media dijaga dalam sirkulasi yang tetap. Pada kondisi aerobik, sirkulasi diciptakan dengan menginjeksikan gelembung udara kedalam reaktor melalui sistem difusi gelembung dan pada kondisi anoksik biasanya diciptakan dengan menggunakan pengaduk yang terendam di dalam reaktor. Media yang diisi dapat mencapai 70% dari volume total reaktor. Namun, dari hasil penelitian yang pernah ada menunjukkan bahwa efisiensi pengadukan akan menurun jika persentase pengisian jumlah media dinaikkan.
Keutamaan MBBR adalah proses attached growth (mikroorganisme melekat pada media), sehingga kapasitas pengolahan adalah sebuah fungsi dari luas permukaan spesifik reaktor. Luas permukaan spesifik reaktor dihitung dengan membagi luas permukaan media yang ditumbuhi biofilm dan volume reaktor. Setiap media memiliki karakteristik luas permukaan spesifik yang berbeda-beda. Luas permukaan spesifik media merefleksikan jumlah luas permukaan yang tersedia untuk pertumbuhan biofilm per-unit volume media.
Ide pengembangan proses Moving Bed Biofilm Reactor adalah untuk mengadopsi proses yang terbaik dari proses activated sludge dan proses biofilter. Tidak seperti kebanyakan reaktor biofilm lainnya, MBBR menggunakan seluruh volume reaktor untuk pertumbuhan biomassa dan tidak memerlukan recycle lumpur. Hal ini dapat dilakukan dengan menumbuhkan biomassa pada media yang bergerak bebas dalam reaktor, dimana reaktor dilengkapi dengan sekat berlubang untuk mencegah media keluar melalui outlet. Akibat tidak adanya tempat untuk resirkulasi lumpur, hanya biomassa berlebih yang harus dipisahkan sehingga lebih menguntungkan dibandingkan dengan activated
sludge dan biofilter (Igarashi et al.,1999). MBBR ini dapat digunakan untuk kondisi aerobik dan anoksik seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.1 dan Gambar 2.2.
Gambar 2.1 (a) Kondisi aerobik pada MBBR (b) Kondisi anoksik pada MBBR
Sumber: Igarashi et al., 1999
Gambar 2.2 Media Biofilm Kaldness 1 (K1)
Pada proses aerobik, pergerakan media biofilm disebabkan pengadukan oleh udara, sedangkan pada proses anoksik digunakan pengaduk untuk menggerakkan media. Pada reaktor aerobik digunakan sistem aerasi dengan coarse bubble. Media dijaga di dalam reaktor aerobik dengan menggunakan sekat berlubang pada outletnya. Biasanya MBBR didesain secara vertikal, sekat berlubang dengan bentuk segi empat, tetapi terkadang berupa batang silinder, baik horizontal maupun vertikal.
2.7 Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR)
Faktor – faktor yang mempengaruhi kinerja MBBR diantaranya adalah waktu detensi proses aerobik, waktu detensi anoksik, luas permukaan biofilm, beban BOD dan COD, dan konsentrasi MLSS (Mixed Liquor Suspended Solid) yaitu lumpur aktif yang digunakan saat seeding. Adapun nilai faktor tersebut dapat dilihat pada tipikal parameter desain proses MBBR (Tabel 2.4) dan tipikal parameter operasi MBBR (Tabel 2.5) (Metcalf dan Eddy., 2003). MBBR dianggap beroperasi dengan baik jika faktor-faktor yang disebutkan diatas memiliki nilai yang termasuk didalam rentang tipikalnya. Pada penelitian ini konsentrasi organik yang digunakan dalam bentuk COD. Hal ini dikarenakan proses aerobik-anoksik yang terjadi di dalam MBBR difokuskan untuk mengurangi konsentrasi COD. Akan tetapi, untuk memastikan bahwa MBBR dapat beroperasi dengan baik maka parameter BOD tetap diperhatikan. Berdasarkan penelitian terdahulu disebutkan bahwa sistem MBBR dapat meremoval COD sebesar 92.15%, lalu dengan kombinasi aerobik dan anoksik mampu menurunkan ammonia sebesar 76.81% dan nitrat 69.82%.
Tabel 2.1 Tipikal parameter desain proses MBBR
Parameter Satuan Rentang Nilai
Waktu detensi anoksik Jam 1-1,2
Waktu detensi aerobik Jam 3,5-4,5
Luas permukaan biofilm m2/m3 200-250
Beban BOD kg/m3.hari 1-1,4
Sumber: Metcalf dan Eddy, 2003
Tabel 2.2 Tipikal parameter operasi MBBR
Parameter Satuan Rentang Nilai
Luas permukaan biofilm m2/m3 300-350
Beban BOD kg/m3.hari 4-7
Konsentrasi MLSS mg/L 3500-4500
2.8 Proses yang Terjadi Dalam Moving Bed Biofilm Reactor
Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) dioperasikan dengan sistem batch sehingga tahapan yang terjadi di dalam reaktor meliputi tahap pengisian, tahap aerasi dan tahap pengendapan yang terjadi dalam reaktor yang sama. Tidak ada lumpur yang hilang di dalam tahap pemberian reaksi (react) dan tidak ada sirkulasi. Reaktor dengan sistem batch ini memiliki lima tahap umum, dengan urutan seperti berikut:
1. Fill (Pengisian)
Selama pengisian, volume dan organik (air baku air limbah atau efluen dari primary) ditambahkan ke dalam reaktor. Tipikal proses pengisian mengikuti level air dalam reaktor untuk mencapai 75% dari kapasitas (pada akhir tahap didiamkan) hingga mencapai 100% dari kapasitas. 2. React (Pemberian reaksi)
Selama tahap pemberian reaksi, biomassa mengkonsumsi organik dengan kendali kondisi lingkungan.
3. Settle (Pengendapan)
Padatan dibiarkan untuk berpisah dari zat cairnya dengan kondisi yang tenang (diam), hasilnya dalam supernatan yang jernih dapat dikeluarkan sebagai efluen.
4. Decant (Penuangan)
Efluen yang jernih di hilangkan selama tahap penuangan. Banyak jenis dari mekanisme penuangan yang dapat digunakan, dengan mekanisme yang paling terkenal yaitu melalui floating (mengapung) atau disesuaikan dengan limpahannya (weir).
5. Idle (Didiamkan)
Pada tahap didiamkan, digunakan dalam sistem multitank untuk menyediakan waktu untuk satu reaktor menyelesaikan fase pengisiannya sebelum ditukar dengan unit yang lain. Biasanya tahap ini tidak digunakan karena pada tahap ini tidak ada fase peningkatan apapun (Metcalf dan Eddy, 2003).
2.9 Kemampuan Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) dalam meremoval Zat Organik dan Nitrogen (Ammonia dan Nitrat)
Penyisihan nitrogen secara biologi biasanya dilakukan dengan proses nitrifikasi dan denitrifikasi secara berurutan. Selama nitrifikasi ammonium dioksidasi menjadi nitrat melalui nitrit yang lalu direduksi menjadi gas nitrogen melalui proses denitrifikasi. Nitrifikasi berlangsung dalam dua tahap oksidasi yang berurutan: oksidasi ammonium menjadi nitrit (nitritasi) dan oksidasi nitrit menjadi nitrat (nitratasi) dengan oksigen. Setiap tahapan dilakukan oleh genus bakteri yang berbeda yakni contohnya Nitrosomonas, Nitrosococcus untuk nitritation dan Nitrobacter, Nitrospira untuk nitratasi. Bakteri tersebut memanfaatkan ammonium atau nitrit sebagai sumber energi, oksigen sebagai elektron acceptor dan karbon dioksida sebagai sumber karbon.
Banyak faktor kimia dan biologi yang dapat mempengaruhi pertumbuhan dan kinerja dari bakteri nitrifikasi. Namun faktor utama yang paling mempengaruhi antara lain:
Meliputi semua yang mempengaruhi proses biokimia dari mikroorganisme.
Suplai nutrien ke biofilm seperti konsentrasi substrat, DO dan juga keseragaman pengadukan
Semua hal yang mempunyai dampak terhadap pertumbuhan dan suplai nutrien seperti kompetisi terhadap nutrien utama (Sudarno, 2012).
Menurut Miao et al. (2014), salah satu modifikasi SBR (Sequence Batch Reactor) yaitu dengan mengaplikasikan sistem fluidize pada proses aerobik-anoksik sehingga menyerupai proses yang ada pada MBBR. Tahapan yang ada pada reaktor ini yaitu: filling (pengisian)-react (pemberian reaksi terdiri dari proses aerobik-anoksik) – settle (pengendapan) - decant (penuangan). Sampel yang digunakan pada penelitian ini adalah limbah domestik. Proses aerobik terjadi dengan menggunakan aerator sedangkan proses anoksik terjadi dengan memanfaatkan pengadukan dari pengaduk mekanis. Sistem aerobik-anoksik terbukti lebih efektif dalam meremoval ammonia dan nitrat. Reaktor dengan sistem ini
memiliki dua keuntungan yaitu tidak menghasilkan konsentrasi nitrat yang tinggi dan alkalinitas yang diproduksi mampu menetralisir asam pada influen, dengan memproduksi pH yg cocok. Selain itu, dengan proses aerobik-anoksik mampu mencapai efisiensi removal ammonia dan nitrat lebih dari 80%.
Menurut Chu et al. (2011), air limbah buatan dapat diolah dengan MBBR dan menggunakan media biodegradable polymer. MBBR ini mencapai kondisi steady state membutuhkan waktu selama 80 hari. Berdasarkan hasil penelitian ini menunjukkan bahwa rata-rata efisiensi removal ammonia sebesar 75% dengan waktu HRT selama 18,5 jam.
Berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh Leyva-Diaz et al. (2016), MBBR dioperasikan dengan proses anaerobic, anoxic dan aerobic dimana masing - masing proses tersebut terbagi menjadi tiga kompartemen yang disusun secara pararel dan dibandingkan nutrisi dan kandungan organik. HRT yang digunakan adalah 18 jam. Diketahui bahwa hasil penyisihan COD dan total phosporus adalah 85.92% ± 2.12% dan 81.42% ± 3.85%. selain itu, penyisihan tertinggi untuk removal total nitrogen (TN) adalah sebesar 61.39%.
Selanjutnya Kermani et al. (2009), dalam studinya melakukan removal nutrien dari limbah sintetis dalam skala laboratorium dengan menggunakan MBBR. Selain berdasarkan hasil analisis laboratorium dilakukan juga analisis kinetik dari proses yang berlangsung dengan permodelan matematika yang berbeda. Dalam studi ini diketahui bahwa total penurunan amonium dan rata – rata penurunan total nitrogen adalah sebesar 99.72% dan 80.9%. Reactor dijalankan dengan tiga proses yaitu anaerobic, anoksik dan aerobik. Reactor dijalankan dengan proses anaerobic selama 8 jam, proses anoksik selama 8 jam dan proses aerobik selama 4 jam.
Pada penelitiannya Javid et al. (2013), yang bertujuan untuk menyelidiki kelayakan upgrade dan perkuatan tanaman pengolahan air limbah kota dalam skala laboratorium
hampir satu tahun dengan spesifikasi permukaan biofilm spesifik adalah 500 m² / m³. BOD dan COD diperiksa pada waktu berbeda yaitu 1; 1.5; 2.5; 3 dan 4 jam. Hasil yang diperoleh menunjukan kemampuan tinggi dari sistem untuk mentolerir beban organik dan tetap stabil pada makanan yang tinggi untuk mikroorganisme (F/M) rasio. Pada sistem ini menunjukan efisiensi pengolahan tertinggi ada pada HRT terendah. Berdasarkan hasil rata – rata removal kandungan organik selama proses berlangsung adalah 88%. Beban organik yang dimasukkan ke dalam sistem berada diantara 0.73 – 3.48 kgBOD/m³ dan 2.43 – 11.6 gBOD/m² yang menunjukan reaktor berada pada keadaan stabil.
Menurut Borkar et al. (2013), reaktor MBBR skala laboratorium dengan volume 2L dan dioperasikan secara kontinyu menggunakan sampel air limbah buatan. Reaktor ini diisi dengan media kaldness 1 (K1) sebanyak 50% dari total volume reaktor. HRT reaktor selama 8 jam dan HRT pengendapan selama 4 jam. Periode start up dilakukan sekitar 4 minggu untuk menumbuhkan biofilm pada media, dan diikuti dengan waktu pengujian selama 95% ketika OLR-nya sebesar 6 gCOD/m² hari. Ketika HRT 4 jam maka efisiensi removal ammonia dapat mencapai 90%.
Menurut Banu et al. (2009), proses pengolahan limbah dengan menggunakan A2O-MBR (Anoksik-Anaerobik) dioperasikan selama 210 hari. Limbah yang diolah berupa air limbah buatan. HRT yang dibutuhkan selama 10 jam dengan efisiensi removal nitrat mencapai 80%.
Menurut Qaderi et al. (2011), air limbah yang mengandung formaldehid akan bersifat toksik pada mikroorganisme maka untuk mengolah limbah tersebut dapat dilakukan dengan pengolahan kimiawi maupun proses biologis (anaerobik). Pada penelitian ini digunakan proses biologis berupa MBBR. Selama pengamatan ini, efisiensi MBBR yang diperoleh tergolong cukup tinggi. Berdasarkan hasil penelitian, efisiensi removal yang paling baik dicapai ketika konsentrasi formaldehid dalam bentuk COD sebesar 200 mg/L yaitu 93%. Sistem ini juga dapat mengolah konsentrasi formaldehid yang lebih tinggi hingga 2500 mg/L.
Menurut Dong et al. (2011), media yang digunakan pada MBBR ini adalah media suspended ceramic dengan densitas seperti densitas air dan memiliki porositas yang tinggi. Sampel yang digunakan adalah air limbah yang mengandung minyak. HRT yang digunakan yaitu 10 hingga 36 jam. Hasil setelah pengamatan selama 190 hari menunjukan efisiensi removal COD mencapai 73% dan efisiensi removal nitrat mencapat 85%.
Rangkuman penelitian – penelitian serupa yang digunakan sebagai referensi dapat dilihat pada Tabel 2.7.
Tabel 2.3 Penelitian MBBR
No Penelitian Sampel HRT
(jam)
Waktu aklimatisasi
Konsentrasi awal (mg/L) Efisiensi removal (%) Nama
Peneliti (Tahun) COD NN H4 NN H3 NO3 CO D NN H4 NNH 3 NO3
1 Reaktor kaca dan
media berpori Limbah artifisial 9 jam 50 hari - 50 - - - 95 - - Sudarno (2012) 2 SBR aerobik-anoksik-anaerobik. Lindi 45 30 hari - - 200 0 0.5 - - 80 80 Miao et al. (2014) 3 MBBR dengan media biodegradable polymer D=3.5mm Syntethic waste-water
18.5 80 hari - - 200 - - - 75 - Chu et al.
(2011) 4 Reaktor tabung tinggi 65 cm dan diameter 10 cm. sebanyak 4.32 L air limbah. Waste-water 18 50 hari 185. 8 107 .36 - 5.85 82. 70 58. 96 58.9 6 - Leyva-Diaz et al. (2016) 5 Reaktor MBBR
terdiri atas 3 proses
Syntethic waste- 8-48 5 hari 1500 125 - - 88 99. 72 - - Kermani et al. (2009)
No Penelitian Sampel HRT (jam)
Waktu aklimatisasi
Konsentrasi awal (mg/L) Efisiensi removal (%) Nama
Peneliti (Tahun) COD NN H4 NN H3 NO3 CO D NN H4 NNH 3 NO3 yaitu anaerobik- anoksik-anoksik-aerobic, media polypropilene, diameter 15 mm dan panjang 10 mm, densitas 0.4 g/cm³ water 6 Reaktor MBBR berupa balok dengan ketinggian 1 meter dan lebar
serta panjang masing-masing 30 cm. volume 60 L Waste-water 48 jam 5 hari 250 _ - - 85 - - - Javid et al. (2013)
No Penelitian Sampel HRT (jam)
Waktu aklimatisasi
Konsentrasi awal (mg/L) Efisiensi removal (%) Nama
Peneliti (Tahun) COD NN H4 NN H3 NO3 CO D NN H4 NNH 3 NO3 permukaan 500m²/m³ 7 MBBR dengan media Kaldness tipe 2 (K2) D= 10 mm, P = 15 mm Syntethic waste-water
12 28 hari 1000 - - 0.4 95 - - 90 Borkar et al.
(2013) 8 SBR anoksik-anaerobik Syntethic waste-water 10 38 - - 300 - - - 65 - Banu et al. (2009) 9 MBBR dengan media HDPE D = 9,9 mm Waste-water
48 14 hari 2500 - - - 80 - - - Qaderi et al.
(2011) 10 MBBR dengan suspended ceramic biocarrier Waste-water
64 7 hari 2500 - 100 - 73 - 85 - Dong et al.
(2014)
No Penelitian Sampel HRT (jam)
Waktu aklimatisasi
Konsentrasi awal (mg/L) Efisiensi removal (%) Nama
Peneliti (Tahun) COD NN H4 NN H3 NO3 CO D NN H4 NNH 3 NO3 water (2016)
BAB 3
METODE PENELITIAN 3.1 Kerangka Penelitian
Kerangka penelitian ini memuat secara garis besar metode yang perlu dilakukan selama penelitian. Penelitian ini didasarkan pada kerangka penelitian yang terdiri dari “GAP” antara kondisi ideal dengan kondisi eksisting sehingga dapat ditentukan rumusan masalah dan tujuan dari adanya penelitian ini. Selanjutnya, dilakukan persiapan penelitian yang terdiri dari persiapan alat dan bahan serta penelitian pendahuluan sehingga memudahkan dalam pelaksanaan penelitian. Kemudian, menganalisis dan membahas hasil penelitian untuk merumuskan kesimpulan. Kerangka penelitian dan kerangka kerja tugas akhir dapat dilihat pada gambar 3.1
.
Latar Belakang - Air limbah mengandung organik yang tinggi (Wahyuni dkk, 2014)
- Jika tidak diolah kandungan organik yang tinggi dapat mencemari badan air
- MBBR dapat meremoval konsentrasi COD, BOD, Nitrogen tinggi (Loustarinen, 2006)
Potensi Penelitian - Pengolahan limbah domestik menggunakan mikroorganisme dengan sistem attached growth (Metcalf and Eddy 2003)
- MBBR berpotensi dalam mengolah senyawa organik (Dong, 2011)
- MBBR berpotensi dalam mengolah nitrogen (Zhuang et al, 2014)
Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah bagaimana pengaruh konsentrasi organik limbah domestik dan durasi proses aerobik-anoksik dalam menentukan kemampuan MBBR dalam mengurangi konsentrasi organik, ammonia dan nitrat pada air limbah.
Tujuan
-Menentukan efisiensi penurunan konsentrasi senyawa organik, amonia dan nitrat limbah domestik menggunakan MBBR dengan media kaldness
-Menentukan pengaruh variasi konsentrasi senyawa organik pada pengolahan limbah domesyik dengan menggunakan MBBR
-Menentukan pengaruh waktu detensi yang paling efektif untuk diaplikasikan dalam pengolahan limbah domestik dalam kondisi aerobik dan anoksik
Studi Literatur
Karakteristik limbah, Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR), faktor – faktor yang
mempengaruhi kinerja MBBR, kemampuan MBBR dalam meremoval COD, amonia dan nitrat, nitrifikasi, denitrifikasi, bahan organik, kaldness
Analisis Karakteristik Awal -Pengukuran karakteristik limbah domestik -Pengukuran karakteristik lumpur tinja
Persiapan Alat dan Bahan
-Pembuatan reaktor MBBR
-Pembuatan kurva kalibrasi parameter penelitian -Pengujian MBBR
Pembuatan Reaktor
Seeding dan Aklimatisasi
Media kaldness dipersiapkan dan disesuaikan dengan kondisi operasional MBBR agar mikroorganisme dapat beradaptasi pada lingkungan baru. Tahapan ini meliputi: 1. Memasukan media ke dalam reaktor
2. Menambahkan lumpur IPLT keputih
3. Total waktu seeding dan aklimatisasi adalah 2 minggu
Pengujian Reaktor
Variasi Konsentrasi COD
1. (130-179) mg/L 2. (270-310) mg/L 3. (370-460) mg/L
Variasi Konsentrasi COD
1. 30% - 70% (13,5 jam – 31,5 jam) 2. 50% - 50% (22,5 jam – 22,5 jam) 3. 70% - 30% (31,5 jam – 13,5 jam) A B Observasi Reaktor
1. Reaktor dikondisikan agar tidak terkena sinar matahari langsung
2. Analisis parameter dilakukan pada tahap pengisian reaktor (sebelum aerobik), setelah aerobik, dan setelah anoksik
3. Analisis COD, amonia, nitrat, PV, BOD, alkalinitas, salinitas, MLSS. MLVSS dan DO
Penelitian Tahap 1 (Reaktor Skala Laboratorium)
Penentuan pengaruh konsentrasi organik pada pengolahan limbah dengan MBBR
Analisis dan Pembahasan
Analisis meliputi parameter utama (COD, amonia dan nitrat) dan parameter tambahan.
Kesimpulan
1. Kemampuan MBBR dalam meremoval kandungan organik, amonia dan nitrat
2. Pengaruh variasi konsentrasi organik dalam pengolahan limbah domestik menggunakan MBBR
3. Pengaruh durasi proses aerobik dalam mengurangi kandungan organik, amonia dan nitrat
A B
Penelitian Tahap 2 (Reaktor Skala Laboratorium)
Penentuan pengaruh durasi proses aerobik – anoksik yang terjadi pada MBBR dalam meremoval kandungan organik, amonia dan nitrat.
Pencatatan hasil pengamatan
Gambar 3.1 Kerangka penelitian 3.2 Analisis Karakteristik Awal
Pada penelitian karakteristik awal dilakukan pengukuran parameter utama yaitu COD, amonium, nitrat, nitrit dan beberapa parameter tambahan seperti pH, Biodegradable Oxygen Demand (BOD), Dissolved Oxygen (DO), MLSS,MLVSS, alkalinitas, dan PV. Karakteristik awal ini digunakan untuk menentukan ketentuan – ketentuan yang akan dilakukan pada saat running. Penelitian dilakukan selama 42 hari.
Setelah mengetahui karakteristik awal limbah, pada tahap ini dilakukan pembuatan reagen dan kurva kalibrasi amonium-nitrogen, nitrit-nitrogen dan nitrat-nitrogen. Selain itu, dilakukan analisis berupa settleability solid test untuk memverifikasi lama waktu pengendapan yang akan digunakan di dalam reaktor.
1. Diambil 2000 mL lumpur IPLT dengan konsentrasi MLSS 4000 mg/L
2. Didiamkan selama 30 menit di dalam imhof cone 3. Diamati solid yang mengendap
4. Dilakukan pengamatan hingga solid yang terbentuk mencapai steady state
5. Lama waktu yang diperoleh sama dengan lama waktu yang dibutuhkan pada tahap pengendapan
(Metcalf and Eddy, 2003)
Hasil dari settleability solid test ini nantinya akan digunakan sebagai waktu pengendapan.
3.3 Persiapan Alat dan Bahan
Peralatan dan bahan yang diperlukan dalam penelitian ini antara limbah domestik (berasal dari unit ABR Departemen Teknik Lingkungan, ITS), Return Activated Sludge (RAS) IPLT Keputih, aerator, Reaktor MBBR, media kaldness, glassware (sesuai kebutuhan), spektrofotometer, kompor dan reagen yang diperlukan selama berjalannya penelitian.
3.4 Seeding dan Aklimatisasi
Seeding dilakukan untuk memperoleh mikroorganisme yang siap digunakan ketika pengoperasian MBBR. Limbah dan lumpur IPLT dicampurkan dengan limbah untuk memberi makanan mikroorganisme agar mikroorganisme terbiasa untuk memakan limbah tersebut. Lumpur IPLT Keputih yang digunakan berasal dari RAS (Return Activated Sludge) unit clarifier karena lumpur aerobik yang berasal dari unit ini sudah dalam keadaan fakultatif/anoksik. Konsentrasi MLSS lumpur RAS IPLT Keputih sebesar 28.000 mg/L (Indriani, 2010). Pada tahap running reaktor konsentrasi yang akan digunakan adalah 4000 mg/L.
Aklimatisasi merupakan proses penyesuaian suatu organisme untuk beroperasi pada lingkungan yang baru. Limbah dan lumpur dicampur di dalam reaktor yang di aerasi selama dua minggu (Hem et al., 1993). Lumpur dengan konsentrasi 4000 mg/L
dimasukan kedalam 3 reaktor yang akan digunakan dengan masing – masing penambahan gula dalam reaktor adalah sebanyak 1 sendok makan setiap harinya.
Dengan penambahan seperti itu maka dapat diketahui waktu pertumbuhan mikroorganisme sehingga dapat ditentukan siklus yang telah direncanakan apakah akan berjalan dengan baik atau tidak. Tahap aklimatisasi ini dikatakan berhasil ketika kondisi mencapai steady state. Kondisi steady state adalah ketika pengukuran removal COD sudah mencapai 80%, walaupun belum mencapai 2 minggu. Selanjutnya sejumlah sampel yang sudah berada dalam keadaan steady state disimpan di dalam sebuah tanki sebagai stock lumpur yang sudah teraklimatisasi.
3.5 Pembuatan Reaktor
Pada penelitian ini reaktor uji yang digunakan adalah Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR). MBBR adalah sebuah sistem yang terdiri dari tanki aerasi dengan plastik khusus lalu pada penelitian ini reaktor uji yang digunakan adalah Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR). MBBR adalah sebuah sistem yang terdiri dari tanki aerasi dengan plastik khusus lalu ditambahkan media di dalamnya dimana biofilm dapat tumbuh. Pada reaktor MBBR ini tidak menggunakan pengolahan tradisional yang lain dan mudah pengoperasiannya.
Reaktor yang direncanakan yaitu menggunakan pipa PVC dengan diameter sekitar ± 10,16 cm (4 inchi) dan tinggi 100 cm. Volume pengolahan pada reaktor MBBR batch adalah 5 L. Konsentrasi MLSS yang dibutuhkan di dalam MBBR adalah 4000 mg/L. Media terendam yang digunakan yaitu tipe kaldness. Reaktor MBBR dibuat untuk masing – masing variasi variabel yang berbeda. Pada penelitian ini tidak digunakan reaktor kontrol sebagai reaktor pembanding dengan proses yang terjadi di dalam reaktor uji.
Proses aerobik yang terjadi dibuat dengan menyalakan aerator dan pompa submersible, sedangkan proses anoksik dibuat
dioperasikan dengan sistem batch. Di dalam reaktor batch aliran air yang masuk, diaduk sempurna, diolah dan dikeluarkan (Metcalf dan Eddy, 2003). Proses tersebut akan berlangsung sampai effluent air limbah sudah memenuhi baku mutu. Sketsa reaktor dapat dilihat pada Gambar 3.2:
(a) (b) (c)
Gambar 3.2 (a) MBBR dalam keadaan aerobik (b) MBBR dalam keadaan anoksik (c) Reaktor Uji MBBR
3.6 Pelaksanaan Penelitian
Sebelum dilakukan uji pada air limbah, terlebih dahulu dilakuakan seeding dan aklimatisasi mikroorganisme pada media kaldness. Setiap masing – masing reaktor diisi dengan jumlah media sebanyak 20% dari total volume reaktor. Selanjutnya penelitian dilakukan dengan memvariasikan konsentrasi dan durasi proses aerobik-anoksik. Variasi ini dilakukan untuk menentukan kondisi pengolahan yang paling efektif selama waktu penelitian. Dalam penelitian ini ditentukan variasi COD limbah yang akan digunakan adalah low (130 – 170) mg/L ; medium (270 – 310) mg/L dan (370 – 460) mg/L (berdasarkan penelitian terdahulu). Keterangan variasi tersebut dapat dilihat pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1 Variasi konsentrasi COD air limbah Konsentrasi COD limbah
Konsentrasi Low (130 – 170) mg/L Konsentrasi medium (270 – 310) mg/L Konsentrasi High (370 – 460) mg/L
Dengan media Dengan media Dengan media
Selanjutnya, Pengoperasian reaktor ini disesuaikan dengan variasi durasi waktu proses aerobik- anoksik yang telah ditentukan sebelumnya. Yaitu 30%-70%; 50%-50% dan 70%-30% Keterangan tersebut dapat dilihat pada Tabel 3.2
Tabel 3.2 Variasi durasi proses aerobik – anoksik Durasi Proses Aerobik - Anoksik
30%-70% 50%-50% 70%-30%
I II III
Penelitian dengan variasi durasi proses aerobik – anoksik dilakukan selama 7 hari yang terdiri atas 3 siklus. Setiap satu siklus terdiri dari 2 kali analisis parameter utama yang membutuhkan waktu selama 48 jam. Analisis parameter dilakukan pada sebelum proses aerobik, setelah proses aerobik dan setelah proses anoksik. Adapun penjelasan mengenai variasi konsentrasi dan durasi proses aerobik – anoksik dapat dilihat pada Tabel 3.3.
Tabel 3.3 Variasi penelitian
Durasi Proses
30% - 70% 50% - 50% 70% - 30%
Konsentrasi
I II III I II III I II III
A1 B1 C1 Konsentrasi rendah (dengan media) = A A2 B2 C2 Konsentrasi medium (dengan media) = B A3 B3 C3 Konsentrasi tinggi (dengan
Setiap variasi konsentrasi COD diberi perlakuan variasi durasi proses aerobik-anoksik yang berbeda. Waktu total yang dibutuhkan untuk proses aerobik-anoksik adalah 48 jam (Jena et al.,2016) termasuk di dalamnya adalah tahap pengendapan selama 3 jam. Ilustrasi penelitian untuk variasi durasi proses aerobik-anoksik dapat dilihat pada Gambar 3.3.
Variasi durasi proses aerobik-anoksik yang pertama yaitu durasi dengan waktu proses aerobik yang lebih sebentar dari waktu proses anoksiknya. Hal ini dilakukan untuk mengetahui penurunan konsentrasi organik dari proses aerobik dan juga untuk menyediakan kecukupan oksigen terikat pada proses anoksik. Variasi durasi proses aerobik-anoksik yang kedua yaitu durasi dengan waktu proses anoksik yang lebih lama dari waktu proses aerobiknya. Hal ini dilakukan karena dianggap bahwa konsentrasi ammonia yang tersedia pada limbah domestik sudah dalam jumlah yang besar.
Gambar 3.3 Ilustrasi operasional MBBR
3.7 Metode Analisis Data
Metode analisis yang digunakan dalam penelitian ini disesuaikan dengan standrard method. Metode analisis yang digunakan dalam penlitian ini disesuaikan dengan standard method SNI yang berlaku serta alat dan bahan yang tersedia di laboraorium.
Jenis Pengukuran Metode yang digunakan
Tujuan / Hasil yang diperoleh Pengukuran Parameter Tambahan - Masing – masing parameter di analisis pada siklus pertama dan siklus terakhir Pengukuran BOD dengan Prinsip Winkler Pengukuran Alkalinitas prinsip titrasi H2SO4 Pengukuran Salinitas menggunakan Salinometer Pengukuran parameter DO dengan menggunakan Oxygen Meter Untuk mengetahui kemampuan pertahanan limbah terhadap perubahan pH (asam) Analisis tingkat biodegradasi limbah (untuk mengetahui apakah lindi tersebut
biodegradabel atau tidak) Analisis kondisi aerobik / anaerobik Pengukuran Lumpur Pengukuran Settleability Soild dengan cara mengukur banyaknya lumpur yang mengendap dalam 1 L lumpur selama durasi 1 jam pengendapan Pengukuran MLSS, MLVSS dilakukan dua kali pada setiap
siklus (sebelum aerobik dan sebelum anoksik) Untuk menentukan banyaknya lumpur yang dimasukkan ketika running Untuk mengetahui ketersediaan mikroorganisme di dalam reaktor. MLVSS dilakukan untuk pengukuran biomassa sehingga diketahui besar F/M rasio.
Pengukuran Parameter Utama Pengukuran Parameter COD dengan menggunakan prinsip Closed Reflux Pengukuran parameter Amonium dengan menggunakan Nesslerization Method Pengukuran parameter Nitrat dengan menggunakan Brucine Asetat Dilakukan untuk analisis proses nitrifikasi dan denitrifikasi Pengukuran parameter Nitrit dengan menggunakan prinsip sulfanilamide Untuk mengetahui degradasi kandungan organik pada masing – masing reaktor
Pengukuran Nutrien
Nilai C yang diambil adalah nilai C dari
total COD Nilai N di dapatkan dari kosentrasi TN (NH3N + NO3N) Mengukur ketersediaan nutrisi untuk mikroorganisme
Gambar 3.4 Metode analisis
1. Analisis MLSS (Mixed Liquor Suspended Solid)
Analisis MLSS dengan menggunakan metode gravimetri. Analisis gravimetri adalah suatu teknik analisis kuantitatif yang didasarkan pada pengukuran massa. Hal ini melalui pengendapan, penyaringan, pencucian endapan, pengeringan dan penimbangan. Analisis ini dilakukan untuk mengetahui kecukupan biomassa atau pertumbuhan biomassa.
