JRL Vol. 5 No.2 Hal 139-144 Jakarta, Juli 2009 ISSN : 2085-3866
PROSES PEMBENIHAN DAN AKLIMATISASI MIKROORGANISME
DARI LIMBAH PABRIK PERMEN UNTUK LUMPUR AKTIF
Titiresmi
Peneliti di Balai Teknologi Lingkungan, BPPT Gedung 412 PUSPITEK, Serpong Tangerang, 15314
Abstract
To process wastes biologically beside knowing quality of wastes a seeding process and a microbial acclimatization are needed in order to develop microbes capable of degrading organic compounds in the wastes. Samples were taken from aeration tank of PT. Van Melle Indonesia, a candy factory, which were then poured into separated tank to be batch-aerated for 4 months. Such a microbial seeding plays an important role in aerobically waste treatments. Beside COD, VSS values being a seeding-threshold measure (more than 3000 mg/l) for being used in an aerobe process. During 1 month seeding the VSS concentration was high, i.e. approximately 6000 mg/l. However, the effi ciency of COD removal was not appropriate because of high organic loads. Thus, nutrient-less treatments were run for 2 weeks seeding (day-57 to day-75). During the period VSS concentrations decreased from 6000 mg/l to 4000 mg/l. After nutrients additions on day-78 VSS start to increase along with the increasing of COD values. During day-94 to day-118
period, the achieved effi ciency of COD removal was more than 80% although the VSS values
were low. At day-124 VSS concentration was 3122 mg/l and COD removal effi ciency was 91%.
After the seeding process was stabilized then an acclimatization step, i.e. a process to adapt microorganisms to wastewater being treated, was performed. This process was carried out in a batch type digester. Adapting process was run by substituting glucose with wastewater being treated. The fi nal process was COD removal effi ciency of more than 80%.
Key words : Microorganisms, aerobe, aeration, VSS, COD.
1. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang
Pencemaran lingkungan pada sungai-sungai yang berfungsi sebagai badan penerima umumnya ditimbulkan oleh adanya air limbah, baik air limbah domestik maupun air limbah industri. Setiap aktivitas proses industri mulai dari masuknya bahan baku sampai menjadi produksi akan menghasilkan limbah cair, padat maupun gas yang mempunyai potensi
mencemari bila tidak memenuhi standar baku mutu air yang ditetapkan pemerintah (KEP.51/ MENLH/10/1995) (Anonim,1995).
Berbagai alternatif pengolahan dapat diterapkan untuk mengatasi masalah pencemaran tersebut, apakah secara individual maupun kolektif. Jenis pengolahan dapat dilakukan dengan pengolahan fi sik, kimia maupun mikrobiologis. Pemilihannya tergantung pada bentuk, sifat, jenis, kualitas dan kuantitas air limbahnya (Benefi eld, dkk; 1980).
Pada pencobaan ini akan dilakukan pengamatan terhadap perkembang biakan mikroorganisme yang mampu mendegradasi bahan organik. Tahap pengamatan diawali dengan proses pembenihan (seeding) dan dilanjutkan dengan proses aklimatisasi.
1.2 Tinjauan Pustaka 1.2.1 Pengolahan Biologis
Pengolahan air limbah secara biologis dapat didefi nisikan sebagai suatu proses yang melibatkan kegiatan mikroorganisme dalam air untuk melakukan transformasi senyawa-senyawa kimia yang terkandung dalam air menjadi bentuk atau senyawa lain (Gradi, dkk: 1980). Adapun tujuan pengolahan air buangan secara biologis adalah untuk menyisihkan atau menurunkan konsentrasi senyawa-senyawa organik dengan memanfaatkan mikroorganisme, terutama bakteri. Sedangakan jenis mikroba yang digunakan
Pada prinsipnya proses pengolahan secara biologi akan mengubah bahan-bahan pencemar yang berbentuk koloid atau yang terlarut dalam air limbah menjadi bentuk lain baik dalam bentuk gas, maupun jaringan sel yang dapat dipisahkan dengan proses fi sis seperti pengendapan (Hadi N., 1992)
Hasil akhir transformasi biologi sangat bergantung kepada kondisi lingkungan biokimia pada saat berlangsungnya proses. Dua kondisi lingkungan biokimia yang sangat mempengaruhi berlangsungnya proses tranformasi tersebut adalah kondisi lingkungan yang aerob dan anaerob. Proses pengolahan ini tertera pada Tabel 1.
Ditinjau dari segi pertumbuhan mikroorganisme dalam pengolahan secara biologis, maka pertumbuhan mikroorganisme dapat dibagi menjadi 3, yaitu :
1. Pertumbuhan Tersuspensi (Suspended Growth Process) adalah suatu pengolahan biologis dimana mikroorganisme melakukan degradasi senyawa-swnyawa organik atau senyawa lainnya yang terdapat didalam
air buangan menjadi senyawa yang lebih sederhana dan pertumbuhan organisme berlangsung dalam suspensi.
2. Pertumbuhan melekat (Attached Growth Process) adalah proses pengolahan biologis dimana mikroorganisme melakukan degradasi senyawa-senyawa organik atau senyawa lainnya yang terdapat dalam air buangan menjadi senyawa yang lebih sederhana dan pertumbuhan mikroorganisme berlangsung pada permukaan suatu media.
3. Kombinasi antara kedua pertumbuhan diatas.
1.2.2 Lumpur Aktif
Proses pembenihan dan aklimatisasi mikroorganisme dalam pembentukan lumpur aktif adalah sebagai berikut. Mikroorganisme yang tumbuh akan membentuk koloni yang berbentuk fl ok fl ok yang terendapkan. Dalam keadaan tersuspensi, koloni ini menyerupai lumpur sehingga disebut sebagai lumpur aktif. Peran mikroorganisme dalam proses ini sangat penting karena fungsinya sebagai pengurai bahan bahan organik dalam air limbah.
Menurut Metcalf,dkk: 1991, mekanisme penyisihan bahan bahan organik tergantung pada :
1. Penurunan zat tersuspensi melalui penangkapan fl ok biologis. Penurunan ini berlangsung dengan cepat dan tergantung pada pencampuruan (ratio) limbah dan lumpur
2. Penurunan partikel koloid melalui adsorpsi fi sikokimia pada fl ok biologis
3. Biosorpsi bahan organik terlarut melalui mikroorganisme.
Menurut Wisniuprapto, 1990 mikroorganisme dalam lumpur aktif dikelompokkan menjadi 4, yaitu :
a. Organisme pembentuk fl ok
Merupakan mikroorganisme yang paling berperan dalam proses lumpur aktif. b. Saprofi t
Kelompok ini sangat berperan dalam mendegradasi senyawa senyawa, yaitu dari jenis jenis bakteri aerob dan facultative heterotropic.
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan populasi mikroorganisme yang mencukupi untuk digunakan pada proses aerob, dan mampu mengoksidasi zat-zat organik yang terkandung didalam air limbah.
2. Metodologi
2.1 Analisa Pendahuluan
Dilakukan untuk mengetahui kualitas air limbah yang akan diolah. Diambil dari effl uen unit pengolahan limbah anaerob yang ada di PT. Van Melle Indonesia. Parameter yang diukur adalah pH, TSS, BOD dan COD.
Jenis Mikroba Aerob Anaerob Kombinasi
Pertumbuhan Tersuspensi
Proses lumpur aktif, Nitrifi kasi, Aerated lagoon Anaerobic contact process, Upfl ow anaerobicsludge blanket Single-or-multistage processsess
Pertumbuhan melekat Trickling fi lters, Roughing fi lters, Rotating biological contractors, Packed-bed reactors Anaerobic fi lter process, expended bed
Kombinasi Activated biofi lter process
Single-or-multistage processess
Tabel 1 Pengelompokan Mikroba Jenis Proses Biologis
2.2 Tahap Pembenihan (Seeding)
Pada tahap ini, reaktor yang digunakan dijalankan dengan sistem pembenihan Pembenihan dilakukan untuk memperoleh biomassa dalam jumlah yang mencukupi untuk digunakan pada percobaan. Mikroorganisme yang digunakan diambil dari tangki aerasi unit pengolah limbah pabrik permen. Mikroorganisme ini dibenihkan pada suatu bak selanjutnya digunakan sebagai bak aerasi untuk unit proses pengolah limbah secara aerob.
Untuk meningkatkan pertumbuhan mikroorganisme maka ditambahkan nutrien dan oksigen secara teratur yaitu setiap dua hari. Parameter yang diamati adalah VSS (Volatile Suspended Solid) dan COD (Chemical Oxigen Demand).
c. Predator
Predator utama dalam proses lumpur aktif adalah dari komunitas protozoa yang memanfaatkan bakteri sebagai makanannya.
d. Organisme pengganggu.
Kelompok ini adalah jenis pengganggu terutama jenis bakteri Spaerotilus dan jamur Geothricium yang menghambat atau mereduksi.
2.3 Aklimatisasi
Setelah proses pembenihan tercapai stabil, maka dillanjutkan dengan proses aklimatisasi. Aklimatisasi adalah pengadaptasian mikroorganisme terhadap air limbah yang akan diolah. Proses ini juga dilakukan secara batch karena diharapkan mikroorganisme dapat tumbuh dan berkembang biak serta beradaptasi dengan kondisi baru secara perlahan lahan. Pengadaptasian dilakukan dengan cara mengganti pemberian glukosa dengan pemberian air limbah dari pabrik permen. Akhir dari proses ini adalah konsentrasi COD menjadi stabil dengan efi siensi penyisihan cukup tinggi (lebih besar dari 80%).
3. Hasil Percobaan 3.1 Analisa Pendahuluan
Hasil analisa pendahuluan terhadap kualitas air limbah disajikan pada tabel 2 berikut ini.
3.2 Pembenihan (Seeding)
Memperhatikan gambar 1 dan 2 dibawah ini terlihat bahwa pada hari pertama pembenihan, konsentrasi COD adalah sebesar 610, 22 mg/l dan konsentrasi VSS sebesar 3096 mg/l. pada minggu pertama terlihat VSS menurun karena mikroorganisme masih pada tahap adaptasi.
Pada satu bulan pembenihan, konsentrasi VSS meningkat menjadi antara 3000 – 6000 mg/l namun penyisihan COD masih belum stabil. Adanya beban organik yang cukup besar, maka pada hari ke-57 sampai 75 dimana pemberian nutrisi dihentikan selama seminggu terlihat bahwa konsentrasi VSS mulai menurun dari 6000 mg/l menjadi 4000 mg/l. Pada hari ke 78 nutrisi ditambahkan kembali, terlihat terjadinya peningkatan nilai VSS sejalan dengan meningkatnya konsentrasi COD. Pada hari ke 94 sampai ke-118, efi siensi penyisihan COD sudah mencapai lebih dari 80% namun nilai VSS masih rendah. Pada pengamatan hari ke 124 terlihat bahwa nila VSS mencapai 3122 mg/l dengan efi siensi penyisihan COD sebesar 91,40%. No Parameter Unit Nilai B a k u
Mutu
1 TSS Mg/l 400 200
2 pH 7.5 6 – 9
3 COD Mg/l 1070 100
4 BOD Mg/l 570 50
Sumber : Nusantara Waste Water Laboratorium (2001) (7)
Gambar 1. Grafi k efi siensi penyisihan COD saat seeding Tabel 2 Hasil Analisa Pendahuluan
3.3 Tahap Aklimatisasi
Pada tahap ini pengoperasian dilakukan dengan sistem batch karena diharapkan mikroorganisme yang ada dapat tumbuh dan berkembangbiak dengan baik serta beradaptasi dengan kondisi yang baru.
Pemberian air limbah permen dilakukan secara bertahap dimulai dari 2 liter air limbah dan COD dikondisikan 1000 mg/l, terus bertambah hingga 15 liter air limbah dan COD dikondisikan 1500 mg/l.
Gambar 3 dan Gambar 4 dibawah ini menunjukkan bahwa pada hari 1 hingga
ke-21 dapat dilihat bahwa konsentrasi VSS menurun karena mikroorganisme sedang beradaptasi dengan air limbah yang ditambahkan secara bertahap. Pada hari ke-22 hingga ke-60 konsentrasi VSS stabil antara 3000 – 4000 mg/l, dan terus meningkat seiring dengan peningkatan penyisihan COD. Pada Gambar 4 juga dapat dilihat bahwa pemberian air limbah secara bertahap membuat konsentrasi VSS dan efi siensi penyisihan COD terus meningkat.
Hasil akhir penelitian ini adalah air limbah yang diberikan secara bertahap sampai mencapai 15 liter telah menjukkan efi sieni penyisihan COD yang sudah stabil yaitu sebesar 98.08%.
Gambar 2. Grafi k hubungan antara pertumbuhan VSS dengan pertumbuhan COD saat seeding
4. Kesimpulan
1. Konsentrasi parameter yang diuji rata-rata menunjukkan angka yang melebihi standar baku mutu air limbah bagi kegiatan industri berdasarkan kep.51/MENLH/10/1995. 2. Pada hari ke 94 sampai ke 118 efi siensi
penyisihan COD sudah mencapai lebih dari 80% namun VSS masih rendah sehingga belum dapat dilanjutkan ke tahap aklimatisasi.
3. Hari ke 124, VSS mencapai konsentrasi 3122 mg/l dan penyisihan COD mencapai 91,40% artinya tahap seeding telah siap untuk dilanjutkan pada tahap aklimatisasi.
Daftar Pustaka
1. Anonim. 1995. Surat Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup, Kep-51/ MENKLH/10/1995. Baku Mutu Limbah Cair Kegiatan Industri. Jakarta : Badan Pengendalian Dampak Lingkungan
2. Benefi eld, , Larry D and Randall, Clifford. W. 1980. Biological Processes Design for Waste Water Treatment. New York: Prentice Hall.
3. Grady, C.P.L and Lim, H.C. 1980. Biological Waste Water Treatment. New York: Marcell Decker Inc.
4. Hadi, N. 1992. Pengolahan Air. BAPEDAL.
5. Metcalf and Eddy. 1991. Wastewater Engineering, Treatment, Disposal, Reuse. New York: Mc Grawl Hill.
6. Wisnjuprapto & Djajadiningrat A. 1990. Bioreaktor Pengolahan Limbah Cair. Pusat Antar Universitas Bioteknologi
