Denitrifikasi air limbah industri amonium nitrat menggunakan reaktor berbahan isian batu belerang dan batu japur

(1)

DENITRIFIKASI AIR LIMBAH INDUSTRI AMONIUM NITRAT

MENGGUNAKAN REAKTOR BERBAHAN ISIAN

BATU BELERANG DAN BATU KAPUR

HASANUDDIN

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(2)

PERNYATAAN MENGENAI TESIS

DAN SUMBER INFORMASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis

DENITRIFIKASI

AIR LIMBAH

INDUSTRI AMONIUM NITRAT MENGGUNAKAN REAKTOR BERBAHAN

ISIAN BATU BELERANG DAN BATU KAPUR

adalah karya saya dengan arahan

dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi

mana pun. 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 tesis ini.

Bogor, Januari 2011

(3)

Abstract

HASANUDDIN. Denitrification Process of

Ammonium Nitrat Industry

Wastewater with Sulfur and Limestone Pakced Bed bioreaktor. Under the

direction of Suprihatin, Etty Riani, dan Rudi Nugroho

Ammonium nitrate industry is one chemical industries that produce waste

water with inorganic nitrogen compounds which has potency to pollute environment

and threaten human’s health. Waste water treatment is needed to meet environmental

quality standards in accordance with government regulations. The purpose of this

study is to assess autotroph denitrification process by using a sulfur and limestone

packed bed bioreactor in the wastewater with high concentrations of nitrate

compounds as well as financial to asses feasibility. Data analysis is processed

descriptively by using tables and graphs. The denitrification treatment was done in

two stages of processing which is a high concentration (2000 mg-N/L) and low

concentration (100 mg-N/L) of nitrate. The results showed that the concentration of

nitrate in the outlet of bioreaktor decreased in rate the high and low nitrogen

concentrations. For the highs concentration of nitrate, the concentration of nitrate in

the outlet is 56,25 mg-N/L with removal efficiency 97,20% at four days hydraulic

retention time (HRT). For the low concentration of nitrate, the concentration of

nitrate in the outlet is 4,04 mg-N/L with a removal efficiency of 96,37% at one day

hydraulic retention time (HRT). Each cost of sulfur materials for high and low

concentrations, are Rp.1.100,-/m3 and Rp.200,-/m3 respectively.

(4)

RINGKASAN

HASANUDDIN.

Denitrifikasi Air Limbah Industri Ammonium Nitrat

Menggunakan Reaktor Berbahan Isian Batu Belerang dan Batu Kapur.

Dibimbing oleh Suprihatin, Etty Riani, dan Rudi Nugroho.

Pada umumnya senyawa nitrogen sangat penting bagi kebutuhan mahluk

hidup sebagai nutrisi dan

trace

mineral, tetapi apabila berlebihan dapat mencemari

lingkungan. Kadar nitrat yang tinggi memberikan efek negatif bagi kesehatan apabila

mencemari air tanah yang dikonsumsi oleh manusia. Efek yang akan dialami berupa

methemoglobinemia

yaitu berkurangnya kemampuan daya ikat sel darah merah

terhadap oksigen, jika gejala ini terjadi pada bayi akan menyebabkan sindrom bayi

biru (blue baby syndrome), kanker lambung akibat kekurangan oksigen dalam darah.

Oleh karena itu perlu adanya upaya eliminasi nitrogen sebelum limbah di buang ke

lingkungan.

Pengolahan air limbah senyawa nitrogen yang umum dipakai adalah

teknologi nitrifikasi dan denitrifikasi. Nitrifikasi adalah proses oksidasi ammonium

(NH4

+

-N) menjadi nitrat (NO3

-

-N) dengan bantuan mikroorganisme. Sedangkan

denitrifikasi adalah proses reduksi nitrat menjadi gas nitrogen dengan kondisi

anoksik. Nitrogen menjadi nitrogen bebas yang sudah tidak berbahaya terhadap

lingkungan.

Denitrifikasi secara biologis merupakan proses yang ekonomis, efisien dan

layak untuk mereduksi nitrat karena memanfaatkan mahluk hidup dalam mereduksi

nitrat sehingga lebih ramah lingkungan. Proses denitrifikasi autotrof dengan bakteri

menggunakan reaktor berbahan isian batu belerang dan batu kapur merupakan salah

satu metode yang dapat mereduksi senyawa nitrogen nitrat tanpa penambahan

organik dari luar.

(5)

konsentrasi nitrat nitrogen yang diinginkan dalam penelitian yaitu + 2000 mg/L.

Waktu tinggal hidrolis (WTH) yang ditentukan dua hari, tiga hari dan empat hari.

Proses denitrifikasi berlangsung secara kontinyu dan sampling dilakukan di inlet dan

outlet setiap hari, selanjutnya dilakukan analisa sampel untuk mendapatkan hasil data.

Analisis data yang diperoleh

disajikan menggunakan metode deskriptif dengan

tabel, grafik dan narasi yang

menggambarkan kondisi seluruh parameter selama

penelitian dilaksanakan. Untuk mendapatkan hasil olahan memenuhi baku mutu maka

dilakukan dengan dua tahap pengolahan air limbah yaitu konsentrasi tinggi dan

konsentrasi rendah. WTH yang terbaik pada senyawa nitrogen konsentrasi tinggi

adalah WTH 4 hari dengan efisiensi penyisihan senyawa nitrat nitrogen dan

ammonium nitrogen yang dicapai masing-masing 97,20%, dan 86,00%, pada

konsentrasi 56,25 mg-N/L, dan 30,25 mg-N/L. Efisiensi pembentukan sulfat 730,88

mg-S/L, serta pH 7,07. Pada konsentrasi rendah 100 mg-N/L, efisiensi penyisihan

senyawa nitrogen masing-masing 96,37%, dan 74.95%, pada konsentrasi nitrat 4,04

mg-N/L dan 6.26 mg-N/L, efisiensi nitrit 79,63% pada konsentrasi 0,44 mg-N/L,

sedangkan pembentukan sulfat 157,94 mg-S/L, pH 7,12 dalam WTH 1 hari. Biaya

bahan belerang yang diperlukan sebesar Rp. 1300,-/m

3

.

(6)

©

Hak Cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2011

Hak Cipta dilindungi Undang-Undang

Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau

menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,

penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau

tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang

wajar IPB

(7)

DENITRIFIKASI AIR LIMBAH INDUSTRI AMONIUM NITRAT

MENGGUNAKAN REAKTOR BERBAHAN ISIAN

BATU BELERANG DAN BATU KAPUR

HASANUDDIN

Tesis

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar

Magister Sains pada

Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(8)

Judul Tesis : Denitrifikasi Air Limbah Industri Amonium Nitrat Menggunakan

Reaktor Berbahan Isian Batu Belerang dan Batu kapur

Nama

: Hasanuddin

NIM

: P052080051

Disetujui

Komisi Pembimbing

Prof. Dr.Ir. Suprihatin, DIPL.Eng

Ketua

Dr. Ir. Etty Riani, M.S.

Dr. Ir. Rudi Nugroho, M.Eng

Anggota

Diketahui

Plh Ketua Program Studi Pengelolaan

Sumberdaya Alam dan Lingkungan

Dekan Sekolah Pasca Sarjana IPB

Dr. drh. Hasim, DEA

Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro,M.S.

(9)

PRAKATA

Alhamdulillah penulis panjatkan kepada Allah Subkhanahuwata’ala atas

segala karunia-Nya tesis ini dapat diselesaikan. Tesis dengan judul

Denitrifikasi Air

Limbah Industri Ammonium Nitrat Menggunakan Reaktor Berbahan Isian

Batu Belerang dan Batu Kapur, disusun dalam rangka memenuhi persyaratan yang

diperlukan untuk memperoleh gelar Magister Sains (M.Si) pada Program Studi

Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan Sekolah Pascasarjana Institut

Pertanian Bogor.

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada:

1.

Dr. drh. Hasim, DEA sebagai Plh Ketua Program Studi Pengelolaan

Sumberdaya Alam dan Lingkungan Sekolah Pascasarjana IPB, yang telah

banyak memberikan arahan dan bantuan dalam upaya menyelesaikan studi.

2.

Prof. Dr.-Ing. Ir. Suprihatin

selaku ketua komisi pembimbing yang telah

memberikan bimbingan, dan saran dalam penelitian ini.

3.

Dr. Ir. Etty Riani, M.S. selaku anggota komisi pembimbing yang telah

memberikan dorongan, semangat, bimbingan, dan saran dalam penelitian ini

4.

Dr. Ir. Rudi Nugroho, M.Eng selaku anggota komisi pembimbing yang telah

memberikan, semangat, saran dan arahan, serta fasilitas selama dalam

penelitian.

5.

Dr. Ir. Muhammad Romli, M.Si.St yang telah berkenan menjadi penguji luar

komisi dan memberikan saran-saran dalam rangka penyempurnaan tesis ini.

6.

Segenap anggota keluarga, khususnya ayahanda Muhammad Sampe Achmad

dan ibunda Sitti Atisah tercinta yang telah mengasuh dan membesarkan dengan

penuh cinta kasih dan doa-nya.

7.

Istri dan anakku tercinta yang selalu membangkitkan semangat dan atas segala

doa-nya.

8.

Semua staf sekretariat PSL yang telah membantu administrasi tesis ini.

Semoga Karya Ilmiah ini bermanfaat untuk perkembangan ilmu pengetahuan

dan teknologi.

(10)

RIWAYAT HIDUP

(11)

iii

✁✂ ✄✁ ☎✆✝ ✆

✞ ✟ ✠ ✟✡ ✟☛

☞✌✍✎ ✌✏✑✒✑ ✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✔✔ ✔

☞✌✍✎ ✌✏✎✌ ✕ ✖✗ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓ ✘

☞✌✍✎ ✌✏✙✌✚ ✕✌✏✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓ ✓✓✓✔✔✘ ✔✔ ☞✌✍✎ ✌✏✗✌✚✛✑✏✌✜ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓ ✓✓✓ ✔

x

✢ ✛✖✜☞✌✞ ✣✗✣✌✜

...

1

1.1 Latar Belakang ...

1

1.2 Kerangka Pemikiran ...

4

1.3 Perumusan Masalah ...

6

1.4 Tujuan Penelitian ...

7

1.5 Manfaat Penelitian ...

8

1.6 Hipotesa...

8

✤ ✎✑✜ ✥✌✣✌✜✛ ✣✒✎ ✌✦✌

...

I

9

2.1 Senyawa Nitrogen ...

9

2.2 Nitrat ... 10

2.3 Nitrit ... 10

2.4 Amonia ... 11

2.5 Bioreaktor ... 12

2.6 Bakteri Denitrifikasi ... 14

2.6.1 Denitrifikasi Bakteri Heterotrof ... 16

2.6.2 Denitrifikasi Bakteri Autotrof ... 17

3 METODE PENELITIAN

... 21

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ... 21

3.2 Bahan dan Alat ... 21

3.2.1 Bahan ... 21

3.2.2 Alat ... 21

3.2.2.1 Reaktor untuk Nitrifikasi ... 21

3.2.2.2 Reaktor Aklimitasi ... 21

3.2.2.3 Bioreaktor Denitrifikasi ... 22

3.3 Rancangan Penelitian ... 24

3.3.1 Metode Pengumpulan Data... 24

3.3.2 Variabel Penelitian ... 24

(12)

iv

3.3.3.1 Analisis Data ... 25

3.3.3.2 Perhitungan Efisiensi Proses ... 25

3.3.3.3 Perhitungan Laju Pembebanan ... 25

3.4 Batasan Penelitian ... 26

3.5 Tahapan Penelitian ... 26

3.5.1 Aklimatisasi Mikroba ... 26

3.5.2 Pelekatan Mikroba pada Media di Dalam Bioreaktor

Denitrifikasi ... 28

3.5.3 Pelaksanaan Percobaan ... 28

3.5.4

Pengambilan Sampel (Air Limbah) ... 29

3.5.5 Analisis Laboratorium ... 29

3.5.5.1 Pengujian Parameter pH ... 29

3.5.5.2 Pengujian Parameter Nitrat (NO

3

-

-N) ... 30

3.5.5.3 Pengujian Parameter Amonium (NH

4

+

-N) ... 31

3.5.5.4 Pengujian Parameter Nitrit (NO

2-

-N) ... 31

3.5.5.5 Pengujian Parameter Sulfat (SO

4

2-

) ... 32

4 HASIL DAN PEMBAHASAN

...

i

35

4.1 Kondisi Air Limbah ...

i

35

4.2 Nitrifikasi Amonium (NH

4

+

) ...

i

35

4.3 Uji Aklimatisasi Bakteri ... 36

4.4 Profil Kondisi pH Selama Penelitian dengan Parameter Uji . 37

4.5 Pengaruh Waktu Tinggal Hidrolis (WTH) terhadap Nitrat,

Amonium, Nitrit, pH, Sulfat. ... 41

4.5.1 Pengaruh Waktu Tinggal Hidrolis (WTH) terhadap

Nitrat (NO

3

-

-N)... 41

Amonium (NH

4

+

)... 43

4.5.3 Pengaruh Waktu Tinggal Hidrolis (WTH) terhadap

Nitrit (NO

2-

-N) ... 44

4.5.4 Pengaruh Waktu Tinggal Hidrolis (WTH) terhadap pH. 45

Sulfat (SO

4

2-

) ... 46

4.6 Hubungan Pembentukan Sulfat dengan Penurunan Nitrat

Nitrogen Pada Konsentrasi Tinggi ... 47

4.7 Laju Pembebanan Nitrat (NO

3

-

) dan Amonium (NH

4

+

)... 48

4.7.1 Laju Pembebanan Nitrat Nitrogen (NO

3

-

-N) ... 49

4.7.2 Laju Pembebanan Amonium (NH

4

+

) ... 50

(13)

v

4.10 Analisis Karakteristik Reaktor... 56

4.10.1 Kebutuhan Bahan ... 57

4.10.2 Analisis Kebutuhan Biaya Methanol, Batu Belerang ... 58

4.10.2.1 Analisis Kebutuhan Biaya Methanol ... 58

4.10.2.2 Analisis Kebutuhan Biaya Batu Belerang ... 59

4.10.3 Kelayakan Metode Denitrifikasi Autotrof Menggunakan

Batu Belerang dan Denitrifikasi Heterotrof Menggunakan

Methanol ... 62

4.11 Perhitungan Volume Bioreaktor Denitrifikasi Autotrof

Berdasarkan Hasil Penelitian ... 63

4.11.1 Senyawa Nitrogen dengan Konsentrasi Tinggi ………… 63

4.11.2 Senyawa Nitrogen dengan Konsentrasi Rendah ……….. 65

5

KESIMPULAN DAN SARAN

... 67

5.1 Kesimpulan ... 67

5.2 Saran ... 68

DAFTAR PUSTAKA

... 69

(14)

vi

DAFTAR TABEL

Halaman

1

Spesifikasi bioreaktor denitrifikasi……….………...

...

23

2

Debit air limbah sesuai dengan WTH ...

24

3

Komposisi air limbah buatan untuk tahap aklimatisasi mikroba ………..

27

4

Spesifikasi reaktor pengolahan air limbah ammonium nitrat secara

heterotrof dan pengolahan air limbah secara autotrof ...

57

5

Unjuk kerja bioreaktor denitrifikasi untuk pengolahan air limbah

amonium nitrat ………..

57

(15)

vii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1

Kerangka pemikiran...

5

2

Bioreaktor aklimatisasi mikroba...

22

3

Bioreaktor denitrifikasi ...

23

4

Hasil uji aklimatisasi bakteri autotrof ...

37

5

Kondisi pH terhadap penyisian nitrat ...

38

6

Hubungan konsentrasi pH dan konsentrasi NH

4

+

...

39

7

Kondisi pH dan konsentrasi sulfat

✧✧✧✧✧ ✧✧✧✧✧✧✧✧✧✧✧ ✧✧✧✧✧✧✧✧✧✧✧ ✧✧✧✧✧ ✧✧✧✧✧✧✧✧✧✧ ✧✧✧✧✧✧✧✧

40

8

Hubungan WTH terhadap penyisihan nitrat...

42

9

Hubungan WTH dengan konsentrasi amonium...

44

10 Hubungan WTH terhadap konsentrasi nitrit ...

45

11 Hubungan WTH terhadap nilai pH...

46

12 Hubungan WTH dengan konsentrasi sulfat... ...

47

13 Hubungan konsentrasi sulfat (∆S) dan konsentrasi

Nitrat (∆N) tinggi...

47

14 Hubungan laju pembebanan dengan efisiensi penyisihan nitrat...

49

15 Hubungan laju pembebanan dengan efisiensi penyisihan ammonium..50

16 Efisiensi penyisihan nitrat dengan konsentrasi NO

3

100 mg-N/L... 52

17 Efisiensi penyisihan ammonium ... 53

18 Efisiensi penyisihan senyawa nitrit... ... 54

19 Pembentukan sulfat... 54

20 Kondisi pH ... 55

21 Hubungan konsentrasi sulfat (∆S) dan konsentrasi nitrat (∆N) rendah.. 56

(16)

viii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

1

Hasil analisa laboratorium terhadap air limbah ammonia nitrat

menggunakan proses nitrifikasi sistem

★✩ ✪✫ ✬

... 75

2

Hasil analisa laboratorium pada uji aktivasi mikroba selama

dua minggu... 76

3

Hasil analisa laboratorium parameter pH dengan WTH

dua hari ... 77

4

tiga hari ... 78

5

empat hari

✭✭✭✭✭✭ ✭✭✭✭✭✭✭✭✭✭✭ ✭✭✭✭✭✭✭✭✭✭✭ ✭✭✭✭ ✭✭✭✭✭✭✭✭✭✭✭ ✭✭✭✭✭✭✭✭✭✭✭ ✭✭✭✭✭✭✭✭✭✭ ✭✭✭✭✭ ✭✭✭✭✭✭✭✭✭

79

6

dua hari ... 80

7

Hasil analisa laboratorium pada parameter NO

3

dengan

WTH dua hari ... 81

8

Hasil analisa laboratorium pada parameter NO

3

dengan

WTH tiga hari ... 82

9

3

dengan

WTH empat hari ... 83

10

3

dengan

WTH dua hari ... 84

11

Hasil analisa laboratorium pada parameter NH

4

dengan

WTH dua hari... 85

12

Hasil analisa laboratorium pada parameter NH

4

dengan

WTH tiga hari... 86

13

4

dengan

14

4

dengan

(17)

ix

15 Hasil analisa laboratorium pada parameter NO

2

dengan

WTH dua hari ... 89

2

dengan

2

dengan

2

dengan

WTH dua hari ... 92

19 Hasil analisa laboratorium pada parameter SO

4

dengan

WTH dua hari ... 93

4

dengan

4

dengan

WTH empat hari... 95

4

dengan

WTH

dua hari ... 96

23 Hasil analisa amonium, nitrat + 100 mg/L, dengan

waktu tinggal (WTH) satu hari ... 97

24 Hasil analisa nitrit, sulfat, pH dengan WTH satu hari. ... 98

25 Hubungan konsentrasi sulfat (

∆

S) dengan konsentrasi nitrat (

∆

N)

Konsentrasi tinggi WTH dua hari ………. 99

∆

N)

Konsentrasi tinggi WTH tiga hari ……….100

∆

S) dengan konsentrasi nitrat (

∆

N)

Konsentrasi tinggi WTH empat hari ……….………. 101

∆

N)

Konsentrasi tinggi WTH dua hari ………..……. 102

∆

N)

Konsentrasi tinggi WTH satu hari …. ………. 103

30 Perhitungan waktu tinggal hidrolis (WTH) ...………. 104

(18)

x

32 Perhitungan nilai konsentrasi NH

4

pada pengolahan lanjutan

konsentrasi rendah... 107

33 Gambar alur kerja aktivasi dan pelekatan bakteri di reaktor

denitrifikasi ... 108

34 Gambar alat proses nitrifikasi

✮ ✯ ✰✱ ✲

dan proses

denitrifikasi ... 109

35 Gambar bahan dan air limbah ammonium nitrat ... .. 110

36 Gambar alat dan bahan laboratorium ... 111

(19)

1

✳✴ ✵ ✶✷✸✹✺ ✻✼ ✻✹✷

✽✴ ✽ ✾ ✿ ❀✿ ❁❂❃❄✿ ❅✿ ❆❇

❈❉ ❊ ❋❉ ●❍ ■ ❏ ❑■ ❏ ▲ ❏ ▼◆ ❖P ❊▲ ▼❉

w

■❖■ ▲ ❏▲ P ❉ ◗■ ❘ ●❉● ❍❉❊▲❋■ ❏ ❖◆ ●❍ ■❏❑■ ❏ ❍ ❉❖■❊

P ❉ ❊ ❘■▼■ ❙ ❙❉❊❉❋❚ ❏❚ ●▲ ■ ❏ ❯ ❏ ▼❚ ❏❉❖ ▲■

.

❱▲ ◗■▲❏ ❙▲❘■ ❋ ❘■ ◗ P❉❊❖❉❍ ◆ P ❲◆ ❑■ ●❉ ●❍ ❉ ❊▲

▼■ ●❙ ■ ❋ ❙ ■ ▼■ ◗▲❏ ❑❋◆ ❏ ❑■❏ ■ ❋▲ ❍■ P ❍ ◆ ■ ❏ ❑■❏ ◗▲●❍ ■ ❘ ▲❏ ▼◆ ❖P❊▲ ●■ ◆❙ ◆ ❏ ❉❋❖❙ ◗❚ ▲P ■ ❖▲

❖◆ ● ❍❉❊▼■■

y

■❏❑ ❖❉● ■ ❋▲ ❏▲ ❏P ❉ ❏❖▲ ❳ ▼■ ◗■● ❙ ❉ ❏ ❑❉●❍ ■❏❑■ ❏ ▲ ❏ ▼◆ ❖P ❊▲

.

❨■◗■ ❘❖■ P

u

❏ ❩■

▲❏ ▼◆ ❖P❊▲ ❋▲ ●▲ ■ ■❏❑

y

▼▲ ❘■❖ ▲ ◗ ❋■❏ ■▲ P

y

u

■ ●❚ ❏▲ ■ ▼■ ❏ ❙ ◆ ❙ ◆ ❋ ❏▲ P ❊❚ ❑❉❏❬ ●❉ ❏ ❑▲ ❏ ❑■P

▲❏ ▼◆ ❖P❊▲ ▲❏▲ ❍ ■ ❏ ❩■ ❋ ● ❉●❙ ◆ ❏ ❩■ ▲ ❋❉ P❉❊❋■ ▲P ■ ❏ ▼❉ ❏ ❑■❏ ❙ ❉❏❑❉● ❍ ■ ❏ ❑■❏ ▲❏▼◆ ❖P ❊▲ ◗■ ▲ ❏

❖❉ ❙ ❉ ❊P ▲ ▲ ❏ ▼◆ ❖P ❊▲ ❍ ■ ❘■❏ ❙ ❉ ◗❉ ▼■ ❋ ▼■ ❏ ■❑ ❊❚ ▲❏▼◆ ❖P❊▲

.

❯ ❏ ▼◆❖ P ❊▲ ■ ●❚ ❏▲ ■ ▼■❏ ❙ ◆ ❙ ◆ ❋

❏▲ P ❊❚ ❑❉❏ ● ❉ ❏ ❑❘■ ❖▲◗❋■ ❏ ■▲❊ ◗▲● ❍■❘ ▼❉❏❑■❏ ❖❉❏❩■

w

■ ❏▲P❊❚ ❑❉ ❏ ■ ❏ ❑

y

❭◆ ❋◆❙ P▲❏ ❑❑▲

.

❨❉❊▲ ❏ ❑ ▼▲❲◆ ●❙ ■▲ ▼■ ◗■● ❍ ❉❏P ◆ ❋■ ●● ❚ ❏▲ ◆●

(

❪❫

4

+

)

●■◆ ❙ ◆ ❏ ▼■◗■ ● ❍ ❉ ❏P❋

u

❏▲ P ❊■ P

(

❪❴

3

-).

❨◆ ●❍ ❉ ❊ ◆P ■● ■ ❏▲ P ❊❚ ❑❉ ❏ ■▼■ ◗■ ❘ ❏▲ P ❊❚ ❑❉❏ ❍ ❉ ❍■ ❖

(

❪

2

) y

■❏ ❑ P❉❊ ▼■ ❙ ■P ▼▲

■ P● ❚ ❖❳ ▲❊■ ❏ ❑

y

P ■ ❋■ ❊■❏❏ ❩■ ● ❉ ❏❭■ ❙■ ▲

78

❙ ❉❊❖❉❏ ❚ ◗◆ ●❉

v

,

▼■❏ ❖◆ ●❍ ❉ ❊ ◗■▲ ❏ ❏■

y

■

y

❏❑

■▼■ ▼▲ ❋◆ ◗▲ P ❍ ◆ ●▲ ▼■ ❏ ❙ ❉ ❊■ ▲ ❊■ ❏❵ ❪▲P❊❚ ❑❉ ❏ ❲◆ ❑■ P ❉ ❊ ▼■❙ ■ P ▼■◗■ ● ❍ ❉ ❏P❋

u

■

y

❏ ❑

❋❚ ●❙ ◗❉ ❋❛P ❉P ■❙ ▲ ❘■ ◗▲❏▲P▲ ▼■❋❍ ❉ ❑▲ P

u

❍❉ ❖■ ❊❖❉❍ ■ ❍ ❖▲ ❳ ■P❏❩■

y

■ ❏ ❑● ◆ ▼■❘ ◗■ ❊◆ P ▼■ ◗■ ●

■ ▲ ❊

.

❈■▼■ ◆ ●◆ ● ❏ ❩■ ❖❉❏■

y

■

w

❏▲ P ❊❚ ❑❉❏ ❖■ ❏ ❑■P ❙ ❉ ❏P ▲ ❏ ❑ ❍ ■❑▲ ❋❉❍ ◆ P◆ ❘■ ❏ ●■❘◗

u

❋

❘▲▼◆ ❙❖❉ ❍■❑■ ▲❏◆ P❊▲❖▲▼■❏❜❝ ❞❡ ❢●▲❏❉❊■◗

,

P❉P ■ ❙▲■❙ ■❍ ▲ ◗■❍ ❉❊◗❉❍ ▲❘■❏▼■ ❙■ P● ❉ ❏❭❉ ●■ ❊▲

◗▲ ❏ ❑ ❋◆ ❏ ❑■ ❏

.

❣■▼■ ❊ ❏▲P❊■P

y

■❏ ❑ P▲❏ ❑ ❑▲ ● ❉●❍ ❉❊▲ ❋■ ❏ ❉ ❳❉❋ ❏❉ ❑■P ▲❳ ❍ ■❑▲ ❋❉❖❉❘■ P■❏

■ ❙ ■❍ ▲ ◗■ ●❉❏❭❉●■❊▲ ■▲❊ P ■ ❏■❘

y

■ ❏ ❑ ▼▲❋❚ ❏❖◆ ●❖ ▲ ❚ ◗❉❘ ●■❏◆❖▲ ■

.

❤❳ ❉ ❋ ■ ❏ ❑

y

■❋■❏

▼▲ ■ ◗■●▲❍ ❉ ❊◆ ❙■ ✐❢ ❜❥❢✐❦❧ ♠ ❦♥ ♦ ♣❢✐♦❞■▲ P

y

u

❍ ❉❊❋◆ ❊■ ❏ ❑❏■

y

❋❉●■ ●❙ ◆ ■ ❏▼■■

y

▲❋■P ❖❉ ◗

▼■❊■❘●❉❊■ ❘P ❉ ❊ ❘■ ▼■ ❙❚ ❋❖▲❑❉❏❬ ❲▲ ❋■ ❑❉❲■◗■▲❏▲P ❉ ❊ ❲■ ▼▲❙■▼■❍■▲

y

■ ❋■ ❏●❉ ❏ ❩❉❍ ■ ❍ ❋■ ❏

❖▲❏ ▼ ❊❚ ● ❍■▲

y

❍▲❊

u

(

♥ ♠q ❢ ♥❞♥r sr♣t ❝❦✐❢

),

❋■ ❏ ❋❉❊ ◗■●❍ ◆ ❏ ❑ ■ ❋▲ ❍■ P ❋❉❋◆ ❊■ ❏ ❑■ ❏

❚ ❋❖▲❑❉❏ ▼■ ◗■ ● ▼■❊■ ❘

(

❨◆ ❏ ❑❉❊ ▼■ ❏ ✉❚ ❖❉

2009).

✈❉❍ ▲❘ ◗■ ❏ ❲◆ P ❨P❚ ◗P ❉ ❏❚

w

❢ ❜ ❞♠ ✇

(1998)

●❉❏❩■P ■ ❋■❏❑❉❲■◗■■■

w

◗❋❉❊■❭◆ ❏■❏❏▲ P ❊■ P▼▲■❏P■❊■❏ ❩■■▼■◗■❘❖❉ ◗■❙ ◆ P◗❉❏▼▲ ❊

❍ ❉❊■❊ ❏■

w

❋❉❍ ▲ ❊■

u

❏ ❖■ ●❙ ■▲ ❋❉❭❚ ❋ ◗■ P■❏❬ ❖◆ ❖■ ❘ ❍ ❉ ❊ ❏■❳ ■❖❬ ▼❉❏❩◆ P ❏■ ▼▲ ❭❉❙ ■ P

(150+/

●❉❏▲P

),

❖■ ◗▲■ ❖▲

v

,

❋❉● ❍ ◆ ❏ ❑

,

❋❉❲■❏ ❑▼■❏P ▲ ▼■ ❋❍ ▲ ❖■ ❍ ❉ ❊ ▼▲❊▲

,

◗❉ ●■ ❘❬ ❋❚● ■▼■ ❏

■❋ ❘▲❊ ❏ ❩■ ●■ P▲

.

❴◗❉❘ ❋■❊❉❏■ ▲ P

u

❙ ❉❊◗

u

■ ▼■❏❩■ ◆❙ ■■

y

❉ ◗▲● ▲ ❏■ ❖▲ ❏▲P❊❚ ❑❉❏ ❖❉❍ ❉ ◗

u

●

◗▲● ❍ ■ ❘▼▲❍ ◆■❏ ❑❋❉ ◗▲ ❏ ❑ ❋◆ ❏ ❑■ ❏❵

❤❋❉❏❳ ❉◗▼❉ ❊

(1989)

●❉❏ ❑■ P■❋■ ❏ ▼■◗■● ◗▲ ❏ ❑ ❋◆ ❏ ❑■ ❏ ❙ ❉ ❊■ ▲ ❊■ ❏ ❖❉ P▲ ■❙

(20)

2

①② ③④ ⑤ ⑥ ⑥⑦⑧⑨ ⑩⑨ ⑤ ⑤

y

⑦❶ ❷ ⑤ ①② ⑤ ⑧⑩ ⑦ ①④❷ ❶ ①④ ⑥ ②⑤⑧②⑩ ❸ ⑦⑩ ⑨ ⑧❹ ⑦⑤⑧④⑤⑥ ⑥④ ⑤

y

⑦❶ ⑦ ⑤❹⑨ ⑤ ⑥⑦ ⑤

zat nitrat

dapat menyebabkan pertumbuhan ganggang berlebih (

❺ ❻❼ ❽❾ ❿ ➀➁➂ ➃ ➀

), sedangkan

ganggang akan melakukan proses fotosintesis pada siang hari sehingga

menyebabkan kandungan oksigen menjadi sangat jenuh (

➃ ❻ ➄❺❽ ➃➂ ❼ ❻❽➂ ❼❺ ➅

).

Standar air minum untuk nitrat direkomendasikan oleh Masyarakat

Ekonomi Eropa (MEE) dan Organisasi Kesehatan WHO adalah 11,3 mg-N/L,

sedangkan standar Badan Perlindungan Lingkungan Amerika Serikat (USEPA)

adalah nitrat 10 mg-N/L (Sunger dan Bose 2009), sedangkan Keputusan Menteri

Negara Lingkungan Hidup Tahun 1995 (KEP-51/MENLH/10/1995) tentang baku

mutu limbah cair bagi kegiatan industri, untuk golongan I dan golongan II pada

senyawa nitrat masing-masing sebesar 20 mg/L dan 30 mg/L.

Pengolahan air limbah senyawa nitrogen yang umum dipakai adalah

teknologi nitrifikasi dan denitrifikasi.

Nitrifikasi adalah proses oksidasi

ammonium (NH

4

+

) menjadi nitrat (NO

3

-

) dengan bantuan mikroorganisme.

Denitrifikasi adalah proses reduksi nitrat menjadi gas nitrogen dengan kondisi

anoksik. Nitrogen menjadi nitrogen bebas yang sudah tidak berbahaya terhadap

lingkungan.

Terdapat beberapa proses denitrifikasi yang dapat diterapkan untuk

mereduksi nitrat yaitu secara fisika, kimia dan biologis. Proses fisika-kimia yang

digunakan antara lain dengan pertukaran ion, pemisahan dengan membran,

reverse osmosis, elektrodialisis, distilasi dan

➆ ➇❺➈➀➆➂➉ ➄❽❺➃ ➀ ➄ ➀❼ ➂❼➀❾➊

(Lampe dan

Zhang 1999). Proses denitrifikasi dapat

dilakukan dengan pengolahan limbah

konvensional lumpur aktif demikian juga proses nitrifikasi. Namun untuk limbah

nitrogen yang konsentrasi polutan organiknya relatif rendah dibandingkan polutan

nitrogennya, denitrifikasi konvensional tidak dapat berjalan dengan baik. Limbah

yang punya karakteristik seperti ini contohnya adalah di industri pupuk nitrogen

dan industri ammonium (NH

4

+

).

(21)

3

➋➌ ➍ ➎➏ ➐ ➎➑ ➎➒ ➓ ➔➎→ ➌ ➍➣ ➓ ➍↔➌➍➣ ➣ ↕ ➍➓ ➒➓➍➙ ➓➒ ➏➌➐ ➎➛➌➏ ➌➐➜➏ ➐ ➜➑➙ ➎➓➔➓ ➍ ➝➓→ ➎➏➌➐➓➞➒➓➍

↕ ➍➏↕ ➒ ↔➌➐➌→ ↕ ➒ ➔ ➎ ➍ ➎➏➐➓➏ ➞➓ →➓ ➟➎↔➙ ➓➛ ➠➓➎➐

y

➓ ➍➣ ↔➌ ↔ ➎➟➎➒ ➎ ➒➓➍→ ↕ ➍➣ ➓ ➍ ➔➌➍➝➓➓

w

➜ ➐➣➓➍ ➎➒ ➏ ➎ ➍➣➣ ➎→ ➎↔ ➓➍➓ ➐➓➔➎➜

C/N lebih dari 3 (Nugroho 2003). Persamaan reaksi

denitrifikasi heterotrof.

Denitrifikasi dengan bakteri autotrof untuk mengurangi nitrat pada air

limbah telah dikaji secara luas. Studi tentang proses denitrifikasi dengan bakteri

autotrof dibedakan menjadi dua bagian, yaitu denitrifikasi bakteri autotrof

menggunakan hidrogen dan menggunakan belerang. Mengingat terlalu sulit dalam

menangani gas hidrogen dan membutuhkan biaya yang mahal untuk menghasilkan

hidrogen,

penelitian ini digunakan proses denitrifikasi dengan bakteri

menggunakan batu belerang dan batu kapur. Persamaan reaksi denitrifikasi

autotrof.

1.114S

o

+ NO

3

-

+ 0.699H

2

O + 0.337CO

2

+ 0.0842HCO

3

-

+ 0.0842 NH

4

+

→

1.114SO4

2

-+ 0.5N

2

+ 1.228H

+

+ 0.0842C

5

H

7

O

2

N (biomass).

Pada proses ini, belerang akan bereaksi dengan senyawa nitrat

menghasilkan produk antara nitrit menjadi sulfat dan nitrogen bebas yang tidak

berbahaya terhadap lingkungan dan reaksi terjadi dengan bantuan mikroorganisme

yang tumbuh dan melekat di permukaan batu belerang dan batu kapur,

keuntungannya yaitu efisiensi penyisihan nitrat tinggi, produksi lumpur lambat,

dan mampu membangun unsur organik dari karbon dioksida dan garam anorganik

(Batchelor dan Lawrence 1978; Claus dan Kutzner 1985; Van der Hoek

➡➢ ➤➥

.

1992a, 1992b; Lampe dan Zhang 1999; Alvarez

➡➢ ➤➥ ➦

2007; Ruan

➡➢ ➤➥➦

2009).

Oleh karena itu, perlu pengembangan penelitian metode denitrifikasi mengunakan

reaktor berbahan isian batu belerang dan batu kapur pada air limbah yang

mengandung senyawa nitrogen dengan konsentrasi tinggi.

12NO

3

-+ 5C

2

H

5

OH → 6N

2

+ 10CO

2

+ 9H

2

O + 12OH

(22)

-4

➧ ➨➩ ➫ ➭➯ ➲ ➳➵➸ ➲➺ ➭➻➼➸➼ ➯ ➲ ➳

➽➾ ➚ ➪➶ ➹ ➪➘➚➾ ➴ ➪➷➪➶ ➷➬ ➹➘➮ ➱➴ ✃ ➷ ➹❐➾ ➘➶ ➶➱ ➘ ➪❒ ➪ ➘➴➾➘❮ ➪

w

➪ ➘ ➹✃ ➷➬ ➶➾➘❰ ➪➮ ➪❰ ➷➬ ➴➾➴

❰ ➷➬ ➮➱ ❒➴ ➹ ➘❮ ➪

.

Ï❒ ➹➚ ➪✃ ➘ ❮ ➪

,

➪➹ ➷ Ð➹❐➚➪Ñ

y

➪ ➘➶ ➮ ➹ Ñ➪➴ ➹Ð❒ ➪➘ ❐➾➘➶ ➪➘➮ ➱ ➘➶ ➴➾ ➘ ❮ ➪

w

➪

➘ ➹✃ ➷➬ ➶➾➘➪ ➘➶

y

Ò➱ ❒➱❰✃➹➘➶ ➶ ➹

.

Ó ➹Ð➪❒➪➮ ➪ ➷ ➘ ❮➪❐➾Ð➾➚➹Ñ➹➪❐ ➚ ➪➘➶➚➪✃ ➪➴

y

➪➘➶➮ ➹✃➾➘✃➱ ❒ ➪➘

➮ ➪❰ ➪✃ ❐ ➾ ➘➶ ➪ ❒ ➹➚ ➪✃ ❒ ➪➘ ❰ ➾➘ Ò➾❐➪➷ ➪➘ ❰ ➪➮ ➪ Ð➹ ➘➶ ❒➱ ➘➶ ➪ ➘Ô ÕÐ➾Ñ ❒➪ ➷➾➘ ➪ ➹✃

u

,

❰ ➾ ➷Ð

u

➮ ➹Ð➪ ❒➱ ❒ ➪➘❰ ➾ ➘➶ ➬Ð➪Ñ➪ ➘➱ ➘✃➱ ❒❐➾➘➶Ñ➹ ➘➮ ➪ ➷➹➪✃➪

u

❐➾ ❐ ➹ ➘➹❐ ➪Ð❒ ➪➘ ➘ ❮ ➪

.

Ö ➹➷➾ ➶ ➪ ➷

(2005)

❐➾ ➘ ❮ ➪✃➪❒ ➪ ➘ ✃×

u

➪ ➘

u

❰➾➘➶➾Ð➬Ð➪➪ ➘ ➮ ➪ ➘ ❰➾➘➶➬Ð➪Ñ➪➘ Ð➹❐ ➚ ➪Ñ

➪➮ ➪Ð➪Ñ

(1)

❐ ➾ ➘× ➪❐ ➹ ➘ ❒➾ ➴➾Ñ➪✃ ➪➘➮ ➪➘❒➾➴➾ × ➪Ñ✃➾➷➪ ➪➘❐ ➪ ➘➱➴➹➴ ➪➚ ➪➹ ❒×➪➴❐➪➘ ➹❐➪➱ ❰ ➱ ➘

➷➬Ñ➪➘ ➹

, (2).

Ø➾Ð➹ ➘➮ ➱ ➘➶ ➹ Ð➹ ➘➶ ❒➱ ➘➶ ➪ ➘ ➴➾ ❰➾➷✃ ➹ ✃➪➘ ➪Ñ

,

➪➹ ➷

,

➱ ➮ ➪➷ ➪ ➴➾➷✃➪ Ù Ð➬ ➷ ➪❐ ➪➱❰ ➱ ➘

Ù➪➱ ➘➪ ➮ ➪ ➷ ➹ ➶ ➪ ➘➶➶ ➱ ➪➘ ❐ ➪ ➘➱➴ ➹ ➪ ➮ ➪➘ ➪Ð➪❐

, (3)

❐➾ ➘➶Ñ➹Ð➪➘➶ ❒ ➪ ➘ ➪✃ ➪

u

❐➾ ➘➶Ñ➪❰ ➱ ➴

➚ ➪Ñ➪

y

➪ ❒➾ ➷➱ ➴ ➪ ❒➪ ➘ ➮ ➪ ➘ ❒➾➷➱ ➶ ➹➪ ➘ ❰ ➾➘Ò➾ ❐ ➪➷ ➪ ➘ ➮ ➪➘ ➚➾ ➚ ➪ ➘

-

➚➾➚➪ ➘ Ð➪➹ ➘

y

➪ ➘➶

➮ ➹➴➾ ➚ ➪➚ ❒ ➪ ➘ ➬Ð➾Ñ ❰ ➷ ➹Ð➪❒➱ ❐ ➪ ➘➱ ➴ ➹➪

(4)

❐➾ ❐❰ ➾ ➷ ➚ ➪➹ ❒ ➹ ❐➱ ✃

u

Ð➹ ➘➶ ❒➱ ➘➶ ➪ ➘Ô Ú➱ ×➪ ➘

u

❰ ➾➘➶ ➬Ð➪Ñ➪➘ Ð➹❐ ➚ ➪Ñ ➪➮ ➪Ð➪Ñ ➱ ➘✃➱ ❒ ❐➾ ➘➶ ➱ ➷➪ ➘➶ ➹ ❒➬ ➘➴➾➘✃ ➷ ➪➴ ➹➮ ➪➘ ❰ ➾ ➘ Ò➾ ❐ ➪ ➷➴❰ ➾ ➴ ➹Ù➹ ❒

➴ ➪❐❰ ➪➹❒➾✃➹➘➶ ❒➪✃Ñ➪➴ ➹Ð➬Ð➪Ñ➪➘

y

➪➘➶➮ ➹➚➱ ➪➘➶➴➾Ñ➹ ➘➶ ➶ ➪✃➹➮ ➪ ❒➪❒ ➪➘➚➾ ➷➮ ➪❐ ❰ ➪ ❒➚➱ ➷➱ ❒

❰ ➪➮ ➪Ð➹ ➘➶ ❒➱ ➘➶ ➪ ➘Ô

Û➴ ➪Ñ➪ ❐➾➘➶ ➪✃ ➪➴ ➹ ❐ ➪➴ ➪Ð➪Ñ ❰ ➾ ➘ Ò➾ ❐ ➪➷ ➪ ➘ ❰ ➪➮ ➪ ➮ ➪➴ ➪➷ ➘ ❮➪ ✃ ➾ ➷➮ ➹➷ ➹ ➮ ➪➷ ➹

❰ ➾➘➶ ➬Ð➪Ñ➪➘ Ð➹❐ ➚ ➪Ñ ➮ ➪ ➘ ❐ ➾ ➘➮ ➪➱ ➷ ➱Ð➪ ➘➶ Ð➹❐ ➚ ➪ÑÔ Ö➾➚➾Ð➱ ❐ ➮ ➹➚➱ ➪ ➘➶ ❒➾ ➚ ➪➮ ➪ ➘ ➪ ➹➷

,

Ð➹❐➚ ➪Ñ Ñ➪➷➱ ➴ ➮ ➹➬Ð➪Ñ ✃➾ ➷Ð➾ ➚ ➹Ñ ➮ ➪Ñ➱Ð

u

.

Ú×

u

➪➘ ➱ ✃➪❐ ➪ ❰ ➾➘➶ ➬Ð➪Ñ➪ ➘ Ð➹❐ ➚ ➪Ñ ➪➮ ➪Ð➪Ñ

➱ ➘✃➱ ❒ ❐➾➘➶Ñ➹Ð➪➘➶ ❒➪ ➘ ➪✃ ➪

u

❐ ➾ ➘➶➱ ➷ ➪ ➘➶ ➹ ➴ ➹Ù➪✃ ➚➾ ➷ ➚ ➪Ñ➪➪

y

➮ ➪➷ ➹ Ð➹❐ ➚ ➪ÑÜ ✃➾➷➱ ✃➪❐ ➪

➱ ➘✃➱ ❒ ❐➾➘➶➱ ➷ ➪➘➶ ➹ ❰ ➾➘

y

➾➚➪ ➷ ➪➘ ❰ ➾ ➘ ❮ ➪❒ ➹✃

y

➪➘➶ ➮ ➹➴➾➚ ➪➚ ❒ ➪➘ ➬Ð➾Ñ ➬ ➷➶ ➪ ➘ ➹➴ ❐ ➾

❰ ➪✃Ñ➬ ➶➾➘ ➮ ➪Ð➪❐ Ð➹❐➚➪ÑÜ ➴➾Ñ➹ ➘➶➶ ➪ ➪➹ ➷ ➚➱ ➪➘➶ ➪➘

(

Ý Þ ßàÝ á

)

✃ ➾ ➷➴➾➚➱ ✃ ✃➹➮ ➪❒

❐ ➾❐➚➪Ñ➪

y

➪❒ ➪ ➘❒➾➴➾Ñ➪✃➪➘❐ ➪➘➱ ➴ ➹ ➪

.

Ú× ➱ ➪➘

u

Ð➪ ➹➘➪➮ ➪Ð➪Ñ➱ ➘✃➱ ❒❐➾➘Ò➾➶ ➪Ñ✃➾➷×➪➮ ➹ ➘ ❮➪

❰ ➾➘Ò➾❐ ➪ ➷ ➪➘➮ ➪➘❒➾ ➷➱ ➴ ➪❒ ➪➘Ð➹➘➶ ❒➱ ➘➶ ➪ ➘

â➾❐➹Ð➹Ñ➪ ➘ ✃➾ ❒ ➘➬Ð➬ ➶ ➹ ❰ ➾ ➘➶ ➬Ð➪Ñ➪ ➘ Ð➹❐ ➚ ➪ÑÜ ❰➾➷Ð

u

❐➾ ❐❰ ➾ ➷✃➹❐➚➪ ➘➶ ❒ ➪➘

❒ ➪ ➷➪ ❒✃➾➷➹➴✃➹❒ Ð➹❐ ➚ ➪Ñ ➮ ➪ ➘ ➴ ➱❐➚➾➷ ➘ ❮➪

,

❒➾ ✃➾➷➴➾➮ ➹➪ ➪➘ Ð➪Ñ➪ ➘

,

➮ ➪➘ ➷➾➘Ò ➪➘ ➪ ✃➪✃➪ ➶ ➱ ➘➪

Ð➪Ñ➪ ➘ ➮ ➹

w

➹Ð➪

y

➪Ñ ✃➾➷➴➾ ➚➱ ✃

.

Ø➾ ✃➬ ➮ ➾ ❰ ➾ ➘➶ ➬Ð➪Ñ➪ ➘

y

➪ ➘➶ ➮ ➹❰ ➹Ð➹Ñ Ñ➪ ➷➱ ➴ ❐➱ ➮ ➪Ñ

➮ ➹➮ ➪❰ ➪✃❒➪ ➘

,

❐➱ ➷ ➪Ñ➮ ➪ ➘➮ ➪❰ ➪✃ ❐➾ ➘➱ ➷➱ ➘ ❒ ➪ ➘➘➹✃ ➷➬ ➶ ➾ ➘➴➾Ò➪ ➷➪➴ ➹➶ ➘ ➹Ù➹❒ ➪➘➴➾ ➴➱ ➪➹ ➚➪ ❒➱

❐ ➱✃

u y

➪ ➘➶ ➮ ➹ ✃ ➾✃➪❰ ❒ ➪➘ ➬Ð➾Ñ ❰ ➾❐➾➷ ➹➘✃ ➪ÑÔ ã ➘➮ ➬ ➘➾ ➴ ➹➪ ❐➾ ➘➾✃➪❰ ❒ ➪➘ ❒➬ ➘✃ ➪❐➹➘ ➪➘

❐➪❒➴ ➹❐❐

u

➱ ➘✃➱ ❒ ➘ ➹✃➷ ➪✃ ➮ ➪ ➘ ➘ ➹✃➷➹✃ ❰ ➪➮ ➪ ➪ ➹➷ Ð➹❐ ➚ ➪Ñ ➪➮ ➪Ð➪Ñ

30

➶ ➷

-

ä

/

❐å

➮ ➪ ➘

3

➶ ➷

-

ä

/

❐å

.

æ➾❰ ➱ ✃➱ ➴ ➪ ➘ Ø➾➘✃ ➾ ➷ ➹ ä➾➶ ➪➷ ➪ å➹ ➘➶ ❒➱ ➘➶ ➪ ➘ ç ➹➮ ➱ ❰ Ú ➪Ñ➱ ➘

1995

(23)

5

éê ë ìí ìîí ï ðë ñ òó òï òôêñ ôõö òó î ò÷ òøõ ø õï ù ò ÷ ôðø ï òú òïõí ûë ÷í ö ôë ñ ë ðô

,

üô ìôú ò ÷ òï ú ôõôò ýôêíð òê

(2005).

é ò ÷ò îí ïíñôû ô òï ôï ô ÷ ô ðø ï òú òï û íú ï ë ñë ðô

ìí÷íê ó òï òìô ìûí õ ÷í ï ôû ê ôüôú ò ìôõí ï ð ðø ï òú òïö òúû íê ô ÷íï ð òï õí÷ô òö òû

u

ú òîø ê÷ òï

ö í ñí ê òï ð

,

÷íï ð òï òìø õìô ö òóþò ø ï ìø ê ö í ñí ê òï ð ÷ òï ö òû

u

ú ò îøê ÷ ô ï í ð òê ò ôï ô

ö í êñôõ îòó÷òïõ

u

÷òó ÷ô ÷ò î òû

÷í ï ðòï ö ô ò

y

ò

ê í ï ÷ òóÿ

éê ë ìí ì îíï ðëñòó òï òôê ñ ôõö òó ÷íï ðòï õíû ë ÷í ö ôëñ ë ðô

y

òï ð

õ íõ òïüò òû ú òïõôú ê ë ë ê ð òï ô ìõí ìí ö òð òôú òûòñôìïû ø ú

u

î í ï ðø ê òô òï ø ðò õíïò ÷ ôú òï

ìí ï ù ò

w

ò ï ôûê ë ðí ï

y

òï ð ûí ê ú òï ÷øï ð ÷ òñòõ òôê ñôõö òó ìíö òð òô ûí õ î òû

ö í êú í õö òï ðö ô òú òïõôú ê ëë ê ð òï ôìõíû íê ìí ö øû

,

÷ ôìòôú òï÷òñ òõ✁òõö òê

1.

✂ ✄ ☎✆ ✄✝

1

✞✟✝ ✄✠ ✡ ☛ ✄☞ ✟☎✌☛ ✌✝ ✄✠ ✍ ✌✝✎ ✌☎✆ ✄✏✑ ✒✒ ✓ ✔ ✕✑✔ ✕✖✗✑ ✖

(

✘✟✠

y

✄

w

✄✠ ✌✙✝✚✡✟ ✠☛✚✠✛✟✠✙✝ ✄ ✛✌✙✌✠ ✡ ✡ ✌

)

✜ ✄✙

u

☛✄☞ ✢✝✣ ✄✠ ✆ ✄✙

u

✆ ✟ ✎✟✝✄✠ ✡ ✤✝✚ ✛✟✛✥✌✙✝ ✌✦✌☛ ✄✛✌

✜ ✄☛✙✟✝✌

(

✎

u

☎☞ ✢✝✄ ☛✙✌✦

)

✤✝✚ ✛✟✛✧✟✠✌✙✝✌✦✌☛✄✛✌

✤✟✠ ✡

u

★ ✌✄✠☞ ✄✝ ✄ ☎✟✙✟ ✝ ☞ ✩

,

✥✩

4

+

,

✥✪

2

,

✥✪

3

-,

✘✪

4

2-✫✌✠ ✡ ☛✢ ✠ ✡ ✄✠ ✍ ☎✚✠ ✌✄

(

✥✩

4

+

)

✥✌✙✝ ✌✙

(

✥✪

2

--

✥

)

✥✌✙✝ ✄✙

(

✥✪

3

--

✥

)

✜✌✚✝✟✄☛✙✚✝

✍✠ ✄✎ ✌✛✄ ☛✟✎ ✄

y

✄☛ ✄✠ ✆ ✄✏ ✄✠

(24)

6

✬ ✭✮ ✯ ✰✱ ✲✳ ✲✴✵ ✶✷✵ ✴✵ ✸✵ ✹

✺✻ ✼ ✽✾ ✿✾ ❀✾ ❁✾ ❂ ❃✻ ❂ ❄ ❅❀ ✾❁ ✾❂ ❀ ❆ ✽❇✾❁ ❂ ❆❈ ✼❅❄ ✻❂ ❆❂ ❆ ✿❉❊ ✾❁ ❀✾✽✾ ✽✻❂ ❋✾ ❊ ❆

✽✾ ✿✾ ❀✾ ❁❊ ❆ ●❂ ❊ ❅❂ ✻✿❆✾

,

❈✻ ✼ ❉ ❈✾✽✾ ❊ ✾❀ ✾ ✽❆❂ ❊ ❉ ✿❈ ✼ ❆ ❃ ❉❃ ❉❍❊ ✾ ❂ ❆❂ ❊ ❉ ✿❈ ✼ ❆ ❇✻✼ ❇✾❁ ✾❂ ❇✾ ❍ ❉

❂ ❆ ❈✼ ❅❄✻ ❂

-

❂ ❆ ❈✼✾❈

.

■✻❂ ❉ ✼ ❉ ❈ ❏✾

v

❆✿ ❑▲ ▼ ◆❖

(1991)

❈❆❂ ❄❄ ❆❂✾

y

❍ ✾❂ ❊ ❉❂ ❄ ✾❂ ✾✽❅❂ ❆✾ ❊ ✾❀✾✽ ✾❆✼

❊ ✾❃✾❈✽✻ ❂P✻❇✾❇❍ ✾❂ ❃✻ ❂ ❉ ✼ ❉❂✾ ❂ ❍ ❉✾ ❀ ❆ ❈✾✿❇✾ ❊✾ ❂✾❆✼

y

✾❂ ❄❊ ❆ ✿✻ ❇ ❉ ❈❊ ✻ ❂❄ ✾❂ ❑◗▲❘❙ ❚❯ ❱▼❲❯

❊ ✾ ❂ ❈✻ ✼❊ ✾❃✾❈ ❈ ❆❄ ✾ ✾❀✾✿✾ ❂ ✽✻❂ ❄✾❃✾ ❂ ❆ ❈✼ ❅❄✻ ❂ ❇✻ ✼❀✻❇ ❆❁ ✽✻✽❃ ❉❂P✾ ❆✻❳✻ ❍ ✽✻✼❉❄ ❆❍ ✾❂

❈✻ ✼❁ ✾ ❊✾❃❀❆❂ ❄ ❍ ❉❂ ❄ ✾❂ ❃✻✼✾❆✼✾❂✾ ❆ ❈

y

u

: (1) pada konsentrasi nitrogen tinggi, NH

4

-N

bersifat racun terhadap ikan, (2) jika NH

4

-N dalam konsentrasi rendah, NO

3

-N

bertindak sebagai nutrien untuk pertumbuhan ganggang secara eksesif,

(3) konversi dari NH

4

-N menjadi NO

3

-N menggunakan sejumlah besar oksigen

terlarut.

Pengamatan gejala klinis merupakan salah satu tahap awal dalam

diagnosis keracunan, di samping pemeriksaan laboratorium. Gejala klinis

keracunan nitrat berkaitan dengan kekurangan oksigen dalam darah (

❨❩ ❬❙❭❯▼

),

karena darah tidak mampu berperan sebagai pembawa oksigen. Warna darah

berubah dari merah normal menjadi kecoklatan (gelap) yang merupakan ciri

spesifik keracunan nitrat-nitrit (Jones 1993).

Sebenarnya nitrat tidak toksik terhadap hewan. Namun, konsumsi dalam

jumlah yang berlebihan dan konsentrasi tinggi dapat menyebabkan keracunan,

keracunan nitrat pada ruminansia dan hewan lainnya umumnya disebabkan ternak

mengkonsumsi hijauan yang mengandung nitrat tinggi, karena dengan bantuan

bakteri rumen, nitrat akan direduksi menjadi nitrit yang 10 kali lebih toksik dari

nitrat. Selanjutnya, ion nitrit diserap dalam darah, dan bila terjadi kontak dengan

eritrosit, nitrit akan mengoksidasi Fe

+2

dalam

haemoglobin

(Hb) menjadi Fe

3+

membentuk

methaemoglobin

(MetHb) (Yuningsih 2007).

(25)

7

❪ ❫❴ ❵❛ ❜ ❵❝ ❵❞❡ ❢❵ ❞❣❴ ❤ ❫❴ ❢❵❣❴ ❡ ✐❛❵ ❪❡❞❪❡ ❥❡❛ ❦ ❫❜ ❧❡✐❡ ❴ ❪ ❫❴ ♠❡ ❴ ❦❡❵❞♥ ♦ ❵♣ ❦❡ q❡ ❴♠

y

❥ r❴

y

❡

❞❡ ❜❡❞❛ ❫❜ ❵ ❢❛❵❞ ❢❫ ❥❫❜ ❛ ❵ ❵❴ ❵ s❣❴ ❛ ❣q ❴t❡ ❡ ❪❡ ✐❡q ❪ ❵ ❵❴ ❪r ❢❛ ❜ ❵ ❥ r ❥r ❞ ❴ ❵❛ ❜ ❣♠ ❫❴✉ ❵❴ ❪ r❢❛❜ ❵

❡♣♣ ❣❴ ❵ r♣ ❴ ❵❛❜ ❡❛

.

✈✐ ❫q ❞❡ ❜ ❫❴ ❡ ❵❛

u,

❢❡❴ ♠ ❡❛ ❪❵ ❵❴ ♠ ❵❴ ❞❡❴ r❴ ❛r ❞ ♣❫❴ ♠ ❫ ♣❦❡❴ ♠ ❞❡❴

❢r❡ ❛

u

❛❫❞❴ ❣✐ ❣♠ ❵ ❢ ❫❪ ❫❜ q ❡❴ ❡

y

❡ ❴ ♠ ❪❡ ❥❡ ❛ ♣❫❴ r❜❴ ❞

u

❡ ❴ ❴ ❵❛❜ ❡❛ ❪❡ ❴ ❴ ❵❛❜ ❵❛ ❪❡❜ ❵ ❡❵❜

✐ ❵♣ ❦❡q✉

y

❡❴ ♠ ❫❝ ❵❢❵ ❫❴✉ ❫❝ ❫ ❞❛ ❵❝

,

♣ r❜ ❡ q✉ ♣ r❪❡ q✉ ❪❡❴ ❜ ❡ ♣❡q ✐❵❴ ♠ ❞ r❴ ♠❡ ❴ ♥ ✇❫❜ ❛ ❡❴t❡❡❴

❥ ❫❴ ❫ ✐❵❛ ❵❡❴ ❪❡ ✐❡ ♣ ❪❫❴ ❵❛ ❜ ❵❝ ❵❞❡ ❢ ❵ ❡❵❜ ✐❵ ♣❦❡q ♣❫❴ ♠♠ r❴ ❡❞❡❴ ❜ ❫❡❞❛❣❜ ❦ ❫❜ ❦❡q ❡❴ ❵❢❵❡❴

❦❡ ❛

u

❦ ❫✐ ❫❜ ❡❴ ♠❪❡ ❴ ❦❡ ❛

u

❞❡❥r❜ ❵❴ ❵❡❪❡✐❡ q①

1)

② ❥❡❞❡q ♣❫❛ ❣ ❪ ❫ ❪ ❫❴ ❵❛❜ ❵❝ ❵ ❞❡ ❢ ❵ ❦❡❴ ❛❡ ❴

u

❦❡ ❞❛ ❫❜ ❵ ❪ ❫❴ ♠ ❡❴ ♣❫ ❪ ❵❡ ❦❡ ❛

u

❞❡❥ r❜ ❪❡❴ ❦ ❫ ✐❫❜ ❡ ❴ ♠ ❪❡❥❡ ❛ ♣❫❴ r❜ r❴ ❞❡❴ ❢❫❴t❡❡

w

❴ ❵❛ ❜ ❣♠ ❫❴ ❪❡ ❴ ✐❡❡❞

y

❢❫s❡❜ ❡❝ ❵❴❡ ❴s❵❡ ✐❪❵ ❦❡ ❴ ❪ ❵❴ ♠ ❞❡ ❴❪ ❫❴♠ ❡❴ ♣❫❛❣❪ ❫❞❣❴❫❴ ❢❵ ❣

v

❴ ❡✐

.

2)

③ ❫❦ ❫❜ ❡❥❡ ❦❫ ❢❡ ❜ ❫❝ ❵ ❢❵ ❫❴ ❢❵ ❥❜ ❣ ❢❫❢ ❪ ❫❴ ❵❛ ❜ ❵❝ ❵❞❡ ❢ ❵ ❡ r❛ ❣❛ ❜ ❣❝ ♣❫❴ ♠♠ r❴❡❞❡❴

❦❵ ❣❜ ❫❡❞❛❣❜❦ ❫❜ ❦❡ q❡ ❴❵ ❢❵❡ ❴❦❡ ❛

u

❦ ❫✐ ❫❜ ❡ ❴♠❪❡❴❦❡❛

u

❞❡❥r❜

.

3)

② ❥❡❞❡q ❥❜ ❣❢ ❫❢ ❪ ❫❴ ❵❛❜ ❵❝ ❵ ❞❡ ❢❵ ❡❛❣❛ ❜ ❣❝

u

❪❡❥❡❛ ♣❫❴ ♠ ❫ ✐ ❫♣❵❴ ❡ ❢❵ ④✈

3

--

④

❢❡ ♣ ❥❡❵❦❡ ❞ r♣r❛

u

y

❡ ❴♠ ❪ ❵❛❫❛ ❡ ❥ ❞❡❴❣ ✐❫q❥ ❫ ♣❫❜ ❵❴❛ ❡q ♥

⑤ ⑥⑦ ⑧⑨

juan Penelitian

⑩r❧❡❴

u

❪❡❜ ❵❥ ❫❴ ❫ ✐❵❛ ❵❡❴ ❵❴ ❵

:

1. Mengkaji proses denitrifikasi autotrof menggunakan bioreaktor bahan

isian batu belerang dan batu kapur, pada air limbah yang mengandung

senyawa nitrogen dengan konsentrasi tinggi dan analisis kelayakan

finansial metode tersebut.

2. Mengetahui efisiensi penyisihan konsentrasi senyawa nitrat (NO

3

-N),

Ammonia (NH

4

-N) pada air limbah dengan konsentrasi tinggi

menggunakan metode denitrifikasi bioreaktor bahan isian batu

belerang dan batu kapur.

(26)

8

❶ ❷❸ ❹❺ ❻❼ ❺ ❺❽❾❿ ❻❿ ➀ ➁❽ ➁❺ ❻

➂➃ ➄➃ ➅ ➆➇ ➆➈ ➄➆ ➄➆➉ ➆➊ ➈ ➋➈ ➌ ➍➈ ➄➉ ➈ ➌➈➇➎➃ ➎➏➃➋ ➆➍➈ ➄➎➈➄➐➈ ➈➇

:

1.

Dapat digunakan sebagai dasar pengembangan sistem denitrifikasi

polutan air limbah industri ammonium nitrat dengan menggunakan

reaktor berbahan isian batu belerang dan batu kapur.

2.

Menghasilkan satu metode yang sederhana dan murah untuk

mengolah limbah senyawa nitrogen.

3.

Data penelitian dapat di pakai untuk mendesain IPAL nitrogen skala

➑ ➒➓ ➔ →

.

❶ ❷➣ ↔➁ ↕➙ ❽ ❿ ➛❺

Senyawa nitrogen merupakan kebutuhan nutrisi pada mahluk hidup untuk

melakukan aktifitasnya, tetapi dapat menjadi polutan pada lingkungan bilamana

senyawa nitrogen memiliki kandungan konsentrasi yang cukup tinggi, sehingga

berdampak pada daya dan fungsi lingkungan. Pemerintah mengeluarkan peraturan

untuk menjaga kelestarian lingkungan melalui keputusan menteri negara

lingkungan hidup tahun 1995 (KEP-51/MENLH/10/1995) tentang baku mutu

limbah cair bagi kegiatan industri.

(27)

9

➜➜➝ ➞➟ ➠➡➢➤➢ ➠➥ ➤➦ ➞➢➧➢

➨➝➩ ➫➭➯➲ ➳ ➵➳ ➸➺➻ ➼➽ ➾ ➭➯

➚➪ ➶➹ ➘ ➴➷ ➬ ➮ ➱ ➮✃ ➮❐ ❒➷➬❮ ➮❰ ➮❮ ➮ ➬➴ ➶➷➹ ❒➷ Ï ➮➹ ❒➷ Ð ➮➹ ➮ ✃ Ñ ➮❒ ➱➪Ï ➪➘ ❒Ò ➪➹

.

Ó➶Ô➘ ❒Ò ➪➹ Ï ÑÔ➪ Ô➷➬ ➴➮ ➬ ➱Ñ ➬ ➴ ❒➷ Õ ➪ ➶ ➮➹

78%

➴ ➮❒ ➬➪ ➶➹➘ ➴➷ ➬ ❮ ➮ ➬ ➴ ➪ ➬➷ ➹ ➶

.

Ö➮ ➱ ➮ ❒➪❒➶➷ Ô ×➷ ➹ ➮➪➹ ➮ ➬ ❒➷➬❮ ➮❰ ➮ ➬➪ ➶➹ ➘ ➴➷➬ ➱ ➮× ➮ ➶Ï ➷➹ Ñ × ➮➬➪ ➶➹ ➘ ➴➷ ➬➘ ➹ ➴➮ ➬➪Õ ➱➮ ➬ ➮➬➘ ➹ ➴ ➮ ➬➪ ÕØ ➚➪ ➶➹ ➘ ➴➷➬ ➶➷➹ ➱➪➹ ➪

➮ ➶➮ ❒➮Ô ➘ ➬➪➮

(

➚ Ù

3

),

➮Ô ➘ ➬➪ÑÔ

(

➚ Ù

4

+

),

➬➪➶➹ ➪➶

(

➚Ú

3

-)

➱ ➮➬➬➪➶➹ ➪ ➶

(

➚Ú

2

-),

ÛÑÔ✃➮ ❐❒➷Ð➮➹ ➮

Õ Ñ ➮➬ ➶➪ ➶ ➮❒ ➱ ➮➹ ➪ ➬➪➶➹ ➘ ➴➷ ➬ ❮ ➮ ➬ ➴ ➶➷➹ ➮Õ ÑÔ Ñ ✃ ➮❒➪ ➘ ✃➷❐ ➶➪ ➮ × Ô➮❐ ✃ÑÕ ❐➪ ➱ Ñ × Ï ➮➪Õ ❐➷ ❰ ➮➬

Ô➮Ñ × Ñ➬ ➶ÑÔÏ Ñ ❐ ➮➬ Ï➷ ➹Ü➮➹ ➪ ➮ ❒➪

1

❒➮Ô × ➮➪

10

×➷➹ ❒➷➬ ➱ ➮➹ ➪ ➶➘ ➶ ➮✃ Ï ➷ ➹ ➮➶ Õ ➷➹ ➪ ➬ ➴

(

Ý Þß àá â ãä å

) (

æ➷ ➶ Ð➮✃Ò ➱➮ ➬ç ➱ ➱❮

1991).

æ➷ ➬ Ñ➹ Ñ➶ çÒ Ò ➷➬➱➪

(2003)

➬➪➶➹ ➘ ➴➷ ➬ ➘ ➹ ➴➮ ➬➪Õ Ï ➷➹ Ñ × ➮ ➮ ❒➮Ô ➮Ô➪➬➘è ×➹ ➘ ➶➷ ➪ ➬

,

➱ ➮ ➬ Ñ➹ ➷ ➮

,

Ï➷➬ ➶ÑÕ

-

Ï➷➬ ➶ÑÕ ➶➷ ➹ ❒➷Ï Ñ➶ Ô➷➬➴ ➮ ✃➮Ô➪ ➶➹ ➮➬ ❒Ò ➘ ➹Ô➮❒➪ ❒➷ Ï ➮ ➴➮➪ Ï ➮➴➪➮➬ ➱ ➮➹ ➪ ❒➪ Õ ✃Ñ ❒➬➪➶➹ ➘ ➴➷➬Ø é➷➬❮ ➮❰ ➮➬➪➶➹ ➘ ➴➷➬➘➹ ➴ ➮➬➪ Õ➱ ➮ ×➮ ➶➱➪➶➹ ➮➬ ❒Ò ➘ ➹ Ô ➮ ❒➪Ô ➷ ➬Û ➮ ➱➪ ➬➪➶ ➹➘ ➴➷ ➬

➮Ô➘ ➬➪ ÑÔ ➱ ➮➬ ➱➪➘ Õ ❒➪➱➮ Ô ➷ ➬Û ➮ ➱➪ ➬➪ ➶➹ ➘ ➴➷➬ ➬➪➶➹ ➮➶ ➱ ➮ ➬ ➬➪➶➹ ➪➶ ➱ ➮✃➮Ô ❒➪❒➶➷ Ô Ï ➪➘ ✃➘ ➴➪❒

(

ê➷➬➪ ➷á åë ìí

1993).

é➪Õ ✃ Ñ❒ Ï ➪➘ ➴➷ ➘ Õ ➪Ô➪➮ ➬➪➶➹ ➘ ➴➷➬ ➶➷ ➹ ➱ ➮ ×➮ ➶ ✃➪Ô➮ ×➹ ➘ ❒➷ ❒ ❮ ➮➪ ➶ Ñ ➮Ô➘ ➬➪Ò ➪ Õ ➮ ❒➪

,

➬➪➶➪ ➹➪ Ò ➪Õ ➮ ❒➪

,

➮❒➪Ô➪✃➮ ❒➪ ➬➪ ➶➹ ➘ ➴➷ ➬è ➱➷ ➬➪ ➶➹ ➪Ò ➪ Õ ➮ ❒➪ ➱➮ ➬ Ò ➪ Õ ❒➮ ❒➪ ➬➪➶➹ ➘ ➴➷➬Ø ÓÔ ➘ ➬➪Ò ➪ Õ ➮ ❒➪ ➮ ➱ ➮✃➮ ❐ ×➹ ➘ ❒➷❒ ×➷Ô Ï ➷ ➬ ➶ÑÕ ➮➬ ➮Ô➘ ➬➪➮ ➱➮➹ ➪ Ô➮➶➷ ➹ ➪ ➘ ➹ ➴ ➮➬➪ ÕØ ÓÔ ➘ ➬➪➮ ÛÑ ➴ ➮ ➱ ➮ ×➮ ➶

Ô ➷ ➬ ➴➮ ✃ ➮Ô➪ ➮ ❒➪Ô ➪ ✃➮ ❒➪ Ô➷➬Û➮ ➱➪ ➮ ❒➮Ô ➮Ô➪ ➬➘ ➱ ➮ ➬ ➱ ➮× ➮➶ ➱➪➮❒➪ Ô➪✃➮❒➪ ❒➷ Ð➮➹ ➮ ✃➮ ➬➴ ❒ Ñ➬ ➴

➘ ✃➷ ❐ Õ➷✃➘ Ô×➘ Õ ➱➪➮➶➘ Ô

,

➮ ✃➴ ➮ ➱➮ ➬ ➶ ➮➬ ➮Ô ➮➬Ø ➚➪ ➶➹ ➪Ò ➪Õ ➮ ❒➪ Ô➷ ➹ Ñ ×➮Õ ➮ ➬➹ ➷➮Õ ❒➪ ➘ Õ ❒➪ ➱ ➮ ❒➪ ❮ ➮➪➶Ñ×➹➘ ❒➷❒×➷ ÔÏ ➷ ➬ ➶ ÑÕ ➮➬➬➪➶➹ ➮ ➶➱ ➮➹➪➮Ô➘ ➬➪ ➮

.

Ö➹➘ ❒➷❒➪ ➬➪➱ ➮× ➮➶Ï ➷➹ ✃ ➮➬ ➴ ❒Ñ ➬➴❒➷ Ð ➮➹ ➮ Ï ➪ ➘ ✃➘ ➴➪❒Ô ➮ Ñ × Ñ➬ Õ ➪ Ô➪ ➮❰➪

.

î➷➬➪ ➶➹ ➪Ò ➪Õ ➮ ❒➪ Ô➷➹ Ñ × ➮Õ ➮➬ ➹ ➷➱ÑÕ ❒➪ ➬➪ ➶➹ ➮ ➶Ô➷ ➬Û➮➱➪ ➬➪➶➹ ➪➶

,

➬➪➶➹ ➪ ➶ ➘Õ ❒➪➱ ➮❒➪

,

➬➪➶➹ ➘ Ñ ❒ ➘ Õ ❒➪➱➮ ➱ ➮➬ ➴➮ ❒ ➬➪➶➹ ➘ ➴➷ ➬Ø ï➪ Õ ❒➮❒➪ ➬➪ ➶➹➘ ➴➷ ➬ Ô➷ ➹ Ñ × ➮Õ ➮ ➬ ×➷➬➴➪Õ ➮ ➶➮ ➬ ➴ ➮❒ ➬➪ ➶➹ ➘ ➴➷ ➬ Ô➷➬Û➮ ➱➪ ➮Ô➘ ➬➪ ➮ ➱➮ ➬ ➬➪ ➶➹ ➘ ➴➷ ➬ ➘➹ ➴ ➮➬➪ ÕØ

(

î➘ ➬ ➴ á å ë ìí

2002).

➚➪ ➶➹ ➘ ➴➷ ➬ ➱ ➮ ✃➮Ô ➮➪ ➹ ✃➪ÔÏ ➮ ❐❮ ➮➬ ➴ ➶➪➱ ➮Õ ➱➪➶➮ ➬ ➴➮ ➬➪ Ï➪➮ ❒➮➬❮ ➮ ➱ ➮✃ ➮Ô Ï ➷➬➶ ÑÕ

➮Ô➘ ➬➪ ➮ ➮➶ ➮Ñ ➬➪ ➶➹ ➘ ➴➷ ➬ ➘ ➹ ➴➮ ➬➪Õè Ï ➮➪ Õ ➱ ➮✃ ➮Ô Ï➷➬➶ ÑÕ ➶➷ ➹ ✃➮➹ Ñ ➶ Ô ➮Ñ × Ñ ➬ × ➮➹ ➶➪ Õ➷✃

➱ ➮ ➬ Ô ➷ ➬ ➴ ➮✃ ➮Ô➪ ➶➹ ➮➬ ❒Ò ➘ ➹Ô ➮ ❒➪ ➱ ➮✃ ➮Ô ×➷ ➬ ➮➬ ➴ ➮➬ ➮➬ ➮➪ ➹ ✃➪ ÔÏ ➮❐Ø ð➹ ➮➬ ❒Ò ➘ ➹ Ô ➮❒➪ ➪➬➪

Ô ➷ ➬ ➴➪ Õ Ñ ➶➪ Õ ➘ ➬Ü➷ ➹ ❒➪ ➮Ô ➘ ➬➪➮

-

➬➪➶➹➘ ➴➷ ➬ Ñ➬ ➶ ÑÕ ×➹ ➘ ➱ ÑÕ ❮ ➮ ➬ ➴ ➱ ➮× ➮ ➶ ➱➷ ➬ ➴ ➮➬ Ô Ñ ➱➮ ❐ ➱➪ Ï Ñ ➮➬ ➴ ➱ ➮➹➪ ✃➪ ÔÏ ➮❐Ø îÑ ➮ Ô➷Õ ➮ ➬➪❒Ô➷ ❮ ➮ ➬➴ Ñ➶ ➮Ô ➮ ➱➮ ✃ ➮Ô ×➷Ô Ï Ñ ➮➬ ➴ ➮➬ ñ ×➷➬❮➪❒➪ ❐ ➮ ➬

(28)

ó

0

ôõ ö÷ ø ùú û ü ý þý ÿ ý õ÷ þõÿ ý ✁ ✂ ü ý þý ÿ ú û ö✄ ☎ ûõö÷ø ùú û ý ûýú ÷ ø ü ý û

ýÿÿø ûõ ✄ ÿ ûõö÷ýö

(

ô✆

4

ô✝

3

)

ÿú ÷✄✞ý☎ýû

zat penkomsumsi oksigen,

sehingga

dapat mengganggu kesetimbangan ekosistem karena dapat menyebabkan

✟✠ ✡ ☛☞ ✌✍✎ ✏ ✑✍

pada air, dan dapat menghambat hewan-hewan air untuk hidup dan

bermetabolisme. Senyawa nitrogen amonia akan menjadi

✡☞✒✍ ✓

atau beracun bagi

mahluk hidup jika terdapat dalam bentuk

✏✔✔☞✕✍✠✔✖✍✗☛☞✎✑✍✗✏

dengan pH yang

tinggi berkisar antara 9-11 (Metcalf dan Eddy 1991).

✘✙ ✘ ✚✛✜ ✢ ✣✜

Nitrat ditemukan di alam dalam bentuk garam sebagai hasil siklus

nitrogen. Nitrat terbentuk dari proses nitrifikasi, yaitu oksidasi amoniak dengan

bantuan bakteri dalam tanah. Persenyawaan nitrat penting dalam sintesa protein

yang dibutuhkan oleh tumbuhan dan hewan. Nitrat banyak digunakan dalam

produksi pembuatan pupuk, industri logam, farmasi dan industri makanan sebagai

pengawet.

Menurut Kirchman (2000) nitrat (NO

3

-N) adalah bentuk nitrogen yang

dinamis dan menjadi bentuk yang paling dominan pada limpasan (

☛✠✕

-

☞ ✌ ✌

),

masukan sungai, keluarnya air tanah dan deposisi atmosfir ke laut. Nitrat adalah

nutrien utama bagi pertumbuhan alga, nitrat sangat mudah larut dalam air dan

bersifat stabil. Nitrat dihasilkan dari proses oksidasi sempurna senyawa nitrogen

dan amonia di perairan (Effendi 2000). Sumber utama nitrat berasal dari erosi

tanah, limpasan dari daratan termasuk pupuk dan limbah (Chester 1990).

Produk akhir proses denitrifikasi adalah gas nitrogen yang tidak dapat

dimanfaatkan oleh tumbuhan secara langsung. Menurut Hutagalung dan Rozak

(1997) distribusi horizontal kadar nitrat akan semakin tinggi ke arah pantai, dan

kadar yang tinggi ditemukan di perairan muara.

✘✙✤ ✚✛✜ ✢ ✛✜

Nitrit biasanya ditemukan sangat sedikit di perairan alami, kadarnya

lebih kecil dari nitrat karena bersifat tidak stabil. Nitrit merupakan senyawa antara

hasil oksidasi amonia. Nitrit merupakan bentuk peralihan antara amonia dan nitrat

(29)

✥✥

menggambarkan berlangsungnya proses biologis perombakan bahan organik yang

memiliki kadar oksigen terlarut sangat rendah.

Sumber nitrit dapat berupa limbah industri dan limbah domestik. Kadar

nitrit pada perairan relatif kecil karena segera dioksidasi menjadi nitrat. Perairan

alami mengandung nitrit sekitar 0,001 mg/L (Effendi 2000). Meningkatnya kadar

nitrit di perairan laut berkaitan erat dengan masuknya bahan organik yang mudah

terurai. Penguraian bahan organik yang mengandung unsur nitrogen akan

menghasilkan senyawa nitrat, nitrit atau amonia. Penguraian bahan organik oleh

bakteri membutuhkan oksigen dalam yang jumlah banyak. Pada kondisi

lingkungan anaerob, bakteri akan lebih cenderung menggunakan nitrat sebagai

akseptor elektron dengan cara mereduksi senyawa nitrat menjadi nitrit

(Hutagalung dan Rozak 1997).

Senyawa nitrit oleh beberapa bakteri tertentu

digunakan sebagai penerima elektron terakhir dalam proses metabolismenya. Hal

ini terjadi pada kondisi lingkungan yang anaerobik. Mekanisme tersebut dikenal

dengan istilah respirasi nitrit dan enzim yang berperan adalah nitrit reduktase

(Madigan

✦ ✧★ ✩

. 2003).

✪✫✬ ✭ ✮✯ ✰✱✲

Senyawa amonia yang terdapat dalam perairan merupakan hasil reduksi

senyawa nitrat atau nitrit oleh bakteri

✳✴ ✵✵✴ ✶✴✩★ ✧✴ ✷✦ ✸ ✴ ✧✹★ ✧✦✹✦✳✺ ✻ ✧✴ ✼✸ ✧✼★ ✶✶✼ ✸ ✴ ✺ ✶

(DNRA) (Rusmana 2003a). Effendi (2000) menambahkan bahwa sumber amonia

di perairan berasal dari pemecahan nitrogen organik (protein dan urea) dan

nitrogen anorganik yang terdapat dalam tanah dan air dan

berasal dari

dekomposisi bahan organik (tumbuhan dan biota akuatik yang telah mati) oleh

mikroba dan jamur. Tinja dan ekskresi biota akuatik merupakan limbah dari

aktivitas metabolisme yang menghasilkan amonia.

Sumber amonia yang lain adalah limbah industri dan domestik. Selain

terdapat dalam bentuk gas, amonia membentuk komplek dengan beberapa ion

logam. Amonia juga dapat terserap ke dalam bahan-bahan tersuspensi dan koloid

sehingga mengendap di dasar perairan. Amonia di perairan dapat menghilang

melalui proses

✷✼ ✩★ ✧✴✩✴ ✵★ ✵✴

karena tekanan parsial amonia dalam larutan meningkat

(30)

✽✾

meningkat dengan meningkatnya kecepatan angin dan suhu (Effendi 2000).

Kadar amonia dalam air laut sangat bervariasi dan dapat berubah dengan cepat

(Hutagalung dan Rozak 1997).

Distribusi vertikal kadar amonia semakin tinggi dengan pertambahan

kedalaman air dan sejalan dengan semakin rendahnya oksigen, sedangkan

distribusi horizontal kadar amonia semakin tinggi menuju ke arah perairan pantai

atau muara sungai. Peningkatan kadar amonia berkaitan erat dengan masuknya

bahan organik yang mudah terurai (Hutagalung dan Rozak 1997). Amonia yang

terukur di perairan berupa amonia total (NH

3

dan NH

4

+

). Amonia bebas tidak

dapat terionisasi, sedangkan amonium (NH

4

+

) dapat terionisasi. Persentase

ammonia bebas meningkat dengan meningkatnya nilai pH dan suhu perairan.

Amonia bebas bersifat toksik terhadap organisme akuatik. Toksisitas ini akan

meningkat jika terjadi penurunan kadar oksigen terlarut, pH dan suhu. Kadar

amonia pada perairan alami biasanya kurang dari 0,1 mg/L (Effendi 2000). Kadar

amonia yang tinggi mengindikasikan adanya pencemaran bahan organik yang

berasal dari limbah domestik, industri dan limpasan pupuk pertanian (Effendi

2000).

✿❀❁ ❂ ❃❄ ❅❆ ❇ ❈❉❄ ❅

Menurut Chou

❊❋● ❍ ■

(1997), bioreaktor adalah reaktor dengan material

padat sebagai bahan pengisi dimana mikroba terjerat secara alami di dalamnya

dengan membentuk

❏ ❑▲❍ ● ▼ ❊◆

(lapisan tipis). Gas-gas yang melalui biofilter akan

larut atau terserap kedalam lapisan biolayer dan akan diuraikan oleh mikroba yang

ada (Ottenggraf 1986). Metode bioreaktor baik untuk dikembangkan karena biaya

investasi dan operasional rendah, stabil dalam waktu yang relatif lama dan

memiliki daya penguraian/pengolahan yang tinggi jika dibandingkan dengan

metode pengolahan yang dipakai saat ini (Adrew

❊❋● ❍

. 1995).

Penelitian ini menggunakan bioreaktor dengan media batu kapur dan batu

belerang. Proses denitrifikasi menggunakan bioreaktor terbagi dalam dua jenis,

yaitu: denitrifikasi biakan tersuspensi dan denitrifikasi biakan melekat (Metcalf

dan Eddy 1991). Mikroba biakan tersuspensi bekerja mengurangi kadar nitrat

(31)

❖P

media) di dalam bioreaktor sehingga akan banyak yang ikut terbuang bersama

dengan air limpasan (

◗❘❘ ❙❚ ◗❯ ❱

), sedangkan mikroba pada biakan melekat, bekerja

mengurangi nitrat dengan menempel pada media buatan sehingga peluang ikut

terbuang dengan air limpasan lebih kecil. Dalam rangka mendapatkan proses yang

lebih efisien digunakan denitrifikasi biakan melekat, karena kontak antara limbah

yang mengandung polutan dalam hal ini air limbah dengan bakteri lebih banyak

dibandingkan dengan biakan tersuspensi sehingga proses reduksi kadar nitrat

berlangsung lebih maksimal.

Bioreaktor yang baik adalah menggunakan prinsip biofiltrasi yang

memiliki struktur menyerupai saringan dan tersusun dari tumpukan media

penyangga yang disusun baik secara teratur maupun acak di dalam suatu

bioreaktor. Adapun fungsi dari media penyangga yaitu sebagai tempat tumbuh

dan berkembangnya bakteri yang akan melapisi permukaan media membentuk

lapisan massa yang tipis (

❲❳ ❨❘❳❙❩

) (Herlambang dan Marsidi 2003). Bakteri yang

menempel ini akan menguraikan nitrat yang terkandung dalam air limbah. Air

limbah yang akan diolah dikontakan dengan bakteri dalam bentuk lapisan film

yang melekat pada permukaan media.

Pada proses degradasi limbah menggunakan bakteri, hal yang harus

diperhatikan adalah bagaimana bakteri yang digunakan dapat tumbuh dan

berkembang dengan baik agar bekerja secara optimal. Salah satu kunci penting

adalah menggunakan media yang tepat. Media yang digunakan bisa berupa plastik

(

❬❨❙❳❭❳❯❳❙❪ ❫❙❨❴❳❵❛

), kerikil dan pecahan batu, gambut, kompos, arang aktif, sabut

kelapa, humus, dan tanah. (Nurcahyani 2006).

Keefektifan dari suatu media dalam bekerja tergantung pada beberapa

faktor diantaranya: (a) luas permukaan media, dimana semakin luas permukaan

media maka akan semakin besar jumlah biomassa, (b) volume rongga, semakin

besar volume rongga atau ruang kosong maka semakin besar kontak antara air

limbah dengan biomassa yang menempel. Kedua faktor tersebut bertujuan untuk

mengoptimalkan kerja bakteri dalam mendegradasi limbah yang akan diolah

(Herlambang dan Marsidi 2003). Bakteri yang tumbuh pada permukaan media

akan berperan sebagai lapisan aktif biologis yang akan kontak langsung dengan

(32)

❜❝

mikroba yang berkaitan dengan penguraian zat polutan yang melekat pada suatu

permukaan media. Proses pembentukan lapisan biomassa di media diperlukan

waktu yang agak lama sehingga tingkat efisiensi penurunanya cukup rendah pada

awal proses degradasi limbah, seiring berjalannya waktu efesiensi akan

mengalami peningkatan dengan terbentuknya lapisan biomassa yang tebal.

❞❡❢ ❣ ❤ ✐❥ ❦❧ ♠

D

❦♥♠ ❥❧♠♦ ♠ ✐❤ ♣ ♠

Bakteri denitrifikasi secara taksonomi dan ekologi tersebar dalam

kelompok bakteri anaerob fakultatif dan anaerob obligat. Bakteri denitrifikasi

menggunakan nitrat sebagai penerima elektron terakhir untuk memperoleh energi

pada kondisi oksigen terbatas atau anaerob. Proses denitrifikasi menghasilkan

produk samping berupa N

2

O yang termasuk salah satu rumah kaca. Gas N

2

O dari

sudut pandang lingkungan global mempunyai dua aspek resiko yaitu pemanasan

bumi dan perusakan lapisan ozon di statosfir (Cicerone 1989).

Denitrifikasi merupakan suatu proses yang secara umum digunakan

untuk mengurangi senyawa nitrat dan mengkonversi menjadi nitrit dan pada

akhirnya menjadi gas nitrogen. Pada proses denitrifikasi pembentukan nitrit hanya

sebagai senyawa antara (

q rs t ✉✈t✇ q ①s t

) sebelum menjadi gas nitrogen, sehingga

jumlah konsentrasi nitrit selalu berubah karena tergantung kecepatan laju

pengurangan dari nitrat menjadi nitrit dan dari nitrit menjadi gas nitrogen. Reaksi

yang terjadi dalam proses denitrifikasi:

NO

3

-



NO

2

-



NO



N

2

O



N

2

Nitrat (NO

3

-

) dan nitrit (NO

2

-

) adalah ion-ion anorganik alami, yang

merupakan bagian dari siklus nitrogen. Secara alami dalam siklus nitrogen, nitrat

akan diubah menjadi nitrit selanjutnya nitrit menjadi gas nitrogen, tetapi jika pada

suatu lingkungan tertentu kadar nitrat dan nitrit terlalu banyak atau melebihi

ambang batas normal maka akan menggangu siklus nitrogen.

Proses denitrifikasi secara biologis merupakan suatu proses reduksi nitrat

dan nitrit menjadi bentuk gas nitrogen sebagai hasil akhir yang dilakukan oleh

mikroorganisme dalam kondisi tanpa oksigen terlarut (DO). Pada proses ini

(33)

②③

elektron. Bagaimanapun banyak bakteri yang memiliki kemampuan enzimatis

untuk mengurangi nitrat menjadi nitrit (Glass

④⑤⑥⑦ ⑧

1997)

Bakteri merupakan organisme yang paling banyak jumlahnya dan lebih

tersebar luas dibandingkan mahluk hidup yang lain. Bakteri memiliki ratusan ribu

spesies yang hidup di darat hingga lautan dan pada tempat-tempat yang ekstrim.

Bakteri ada yang menguntungkan tetapi ada pula yang merugikan. Bakteri

memiliki ciri-ciri yang membedakannya dengan mahluk hidup yang lain. Bakteri

adalah organisme

⑨⑩ ❶ ❷④⑦⑦⑨⑦④❸

dan

❹ ❸❺ ❻⑥❸❶❺⑤

serta umumnya tidak memiliki klorofil

dan berukuran renik (

❼❶ ❻❸❺ ❷ ❻❺ ❹ ❶ ❷

).

Terdapat dua mekanisme penting dalam mereduksi nitrat secara biologis

yaitu

⑥❷❷❶ ❼❶⑦⑥⑤❺ ❸❽ ⑩ ❶⑤❸⑥⑤ ④ ❸④❾ ⑨❿⑤❶❺ ⑩

dan

❾❶❷❷❶ ❼❶⑦ ⑥⑤❺ ❸❽ ⑩ ❶⑤❸⑥⑤ ④ ❸④❾ ⑨❿⑤❶ ❺ ⑩

(Bitton

1994).

➀❷ ❷❶❼❶⑦ ⑥⑤❺ ❸❽⑩❶⑤❸⑥⑤④ ❸④❾ ⑨❿⑤❶ ❺ ⑩

yaitu mekanisme perubahan nitrat menjadi

nitrit dan kemudian menjadi amonium oleh mikroba. Pada tahap ini dibutuhkan

enzim yang dapat mengubah nitrat menjadi amonia yang kemudian bersatu ke

dalam protein dan asam nukleat untuk proses biosintesis makromolekul di dalam

sel. Mikroba yang berperan dalam proses ini yaitu

➁ ❷④⑨ ❾❺❼❺ ⑩⑥❷ ⑥④❸⑨➂❶ ⑩ ❺ ❷⑥

.

Sedangkan

❾❶❷❷❶ ❼❶⑦⑥⑤❺ ❸❽ ⑩❶⑤❸⑥⑤ ④ ❸④❾ ⑨❿⑤❶❺ ⑩

merupakan proses pernafasan

anaerobik yang menggunakan nitrat sebagai penerima elektron. Dalam proses ini

nitrat direduksi menjadi nitrous oksida dan gas nitrogen. Nitrogen yang bebas

selama proses denitrifikasi akan keluar naik dalam bentuk gelembung karena

memiliki kelarutan yang rendah di dalam air. Adapun mikroorganisme yang

terlibat dalam proses ini yaitu bakteri heterotrof dan autotrof.

Bakteri yang bekerja pada proses denitrifikasi tergolong ke dalam bakteri

anaerobik, yaitu bakteri yang tidak memerlukan oksigen dalam aktivitasnya,

bahkan dengan keberadaan oksigen dapat menyebabkan kematian pada beberapa

spesies (Ramothokang

④⑤⑥⑦

. 2006). Pemanfaatan bakteri yang dibutuhkan untuk

mereduksi nitrat dapat dilakukan dengan pengkondisian lingkungan yang sesuai

dengan habitat mikroba denitrifikasi seperti pemberian nutrisi, kondisi pH dan

suhu.

Terdapat beberapa sumber nutrien yang diperlukan untuk pertumbuhan

mikroba, yaitu: air, sumber karbon, dan sumber nitrogen (NO

3

-

dan NO

2

-

) (Pelczar

(34)

➃

6

bawah kondisi-kondisi lingkungan tertentu akan tumbuh lebih baik dibandingkan

yang lainnya. Seluruh mikroba memiliki kemampuan untuk memfungsikan segala

jenis atom maupun senyawa penerima elektron (

➄➅ ➆➇➈ ➉➊ ➋ ➅➋ ➅ ➌ ➄➆➍ ➉ ➊ ➌ ➌➅ ➎ ➄ ➍ ➆➏

)

selain dari oksigen. Pada kondisi

➊ ➉ ➍➈

x

c

nitrat merupakan senyawa yang cukup

potensial untuk

menggantikan peran oksigen dalam rangka menjaga

keberlangsungan proses respirasi di dalam sel (Pinar 1997).

Bakteri yang berperan dalam proses denitrifikasi berasal dari beberapa

kelompok fisiologis dan taksonomi yaitu organotrof, litotrof dan foto