PENERAPAN BIOREAKTOR FED-BATCH TERHADAP KUALITAS AIR SUNGAI DI UINSA GUNUNG ANYAR

(1)

LAPORAN PRAKTIKUM

PENERAPAN BIOREAKTOR FED-BATCH TERHADAP AIR SUNGAI (DRAINASE) DI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN AMPEL GUNUNG ANYAR KOTA

SURABAYA

Disusun Oleh:

Kelompok 3

Achmad Faris Zaqi F. 09010521002 Ailsa Nabilah Rizki P. 09010521004 Atika Nur Islamiyah 09010521008 Devi Nursa Triana 09010521010 Lutfiah Qa’ilina Adlaa 09020521030 M. David Rahardi Y. 09020521034 Nailul Uulaa Mutya S. 09020521038 Sayid Zainul Iksan 09020521042 Zuniarticha Nurmala A. 09020521044

Dosen Pengampu Dedy Suprayogi, S.KM, M.Kl

PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN AMPEL SURABAYA 2023

(2)

Penerapan Bioreaktor Fed-Batch Terhadap Kualitas Air Sungai di Universitas Islam Negeri Sunan Ampel Gunung Anyar Kota Surabaya

1. Tujuan

Tujuan dilakukannya percobaan pada praktikum ini adalah:

1.1 Mengetahui prinsip kerja dan konsep bioreaktor fed-batch.

1.2 Mengetahui hasil parameter awal yang meliputi pH, DO, TS, TSS, TDS, dan VSS.

1.3 Mengetahui hasil parameter akhir yang meliputi pH, DO, TS, TSS, TDS, dan VSS.

1.4 Mengetahui persentase penurunan pencemar menggunakan bioreaktor fed-batch 2. Prinsip Percobaan

Prinsip sistem bioreaktor fed-batch yang merupakan fermentasi gabungan (fed-batch process fermentation) adalah fermentasi yang menambahkan media baru secara teratur pada kultur tertutup, tanpa mengeluarkan cairan kultur yang ada di dalam fermentor sehingga volume kultur makin lama makin bertambah (Hadisaputro, 2022). Parameter yang akan diuji adalah pH, TS (Total Solid), DO (Dissolved Oxygen), TSS (Total Suspended Solid), TDS (Total Dissolved Solid) dan VSS (Volatile Suspended Solid).

3. Dasar Teori

Air merupakan salah satu unsur penting yang menjadi kebutuhan utama bagi makhluk hidup yang berada dimuka bumi. Air sangat diperlukan baik dalam kegiatan sehari-hari mulai dari memasak, mencuci, mandi, makan dan minum serta kegiatan lainnya seperti industri dan pertanian. Air yang memiliki kualitas memenuhi syarat kesehatan dan dapat dikonsumsi setelah dimasak digunakan untuk menunjang pertumbuhan dan memenuhi kebutuhan manusia (Noor, etal 2019). Kebutuhan akan air terus meningkat seiring dengan meningkatnya jumlah penduduk (dengan berbagai jenis kebutuhannya) dan kegiatan pembangunan yang kurang memperhatikan kelestarian sumber daya air dan lingkungan (Hidayati, 2017). Kondisi kualitas air sungai di Indonesia pada umumnya berada pada status tercemar berat. Pencemaran pada air sungai yang menyebabkan menurunnya kualitas air. Pencemaran air yang terjadi di Indonesia

(3)

umumnya disebabkan oleh limbah industri, limbah rumah tangga, serta limbah pertanian (Rismawati, dkk, 2020).

Sejalan dengan perkembangan ilmu dan teknologi, peningkatan aktivitas manusia juga terjadi. Akan tetapi, aktivitas manusia sendiri juga dapat menyebabkan penurunan kualitas (mutu) air. Bila penurunan mutu air ini tidak diminimalkan maka akan terjadi pencemaran air (Mulia, 2022). Peraturan Pemerintah RI No. 82 tahun 2001 menyebutkan:

“Pencemaran air adalah masuknya atau dimasukkannya makhluk hidup, zat, energi, dan atau komponen lain kedalam air dan atau berubahnya tatanan air oleh kegiatan manusia, sehingga kualitas air turun sampai ketingkat tertentu yang menyebabkan air tidak dapat berfungsi lagi sesuai peruntukannya”. Pencemaran air permukaan yang semakin meluas menyebabkan penurunan kualitas air dan mengancam kesehatan manusia. Hal tersebut juga berdampak pada keseimbangan ekosistem perairan, kemajuan ekonomi dan keberhasilan sosial (Ewaid dkk., 2018)

Bioremediasi merupakan pengolahan limbah secara biologi yang memanfaatkan mikroorganisme untuk dihasilkan pada kontaminan tertentu dengan tujuan untuk mengurangi konsentrasi zat pencemar tersebut. Bioremediasi ini memanfaatkan mikroorganisme melalui enzim-enzim yang dibuat oleh mikroorganisme tersebut untuk mengubah struktur zat pencemar menjadi tidak kompleks sehingga polutan yang dihasilkan tidak toksik dan tidak berbahaya bagi lingkungan (Priadie, 2012). Prinsip dasar bioremediasi adalah proses pembersihan lingkungan menggunakan aktivitas metabolisme mikroorganisme yang mengubah polutan menjadi zat lain yang tidak berbahaya melalui proses mineralisasi, pembentukan karbon oksida dan karbon dioksida, air, atau mengubahnya menjadi biomassa mikroba. Polutan, terutama yang berasal dari industri, sangat berbahaya jika dibuang tanpa pengolahan terlebih dahulu (Fidiastuti et al., 2019). Metode ini merupakan metode yang relatif lebih ramah lingkungan karena limbah yang dihasilkan lebih sedikit dibandingkan dengan pengolahan secara fisik-kimia.

Selain itu metode bioremediasi juga efektif dan hemat biaya (Khuzaimah & Astuti, 2023) Sistem fed-batch merupakan teknik industri dimana reaktor diumpankan dengan konsentrasi substrat yang relatif rendah (untuk mengurangi penghambatan substrat), dan pada volume kerja yang rendah. Sebagai substrat yang dikonsumsi, diganti dengan menambahkan larutan substrat terkonsentrasi pada tingkat rendah sambil menjaga

(4)

konsentrasi substrat dalam reaktor di bawah tingkat toksik. Konsentrasi substrat yang tinggi dapat mengurangi beban hidrolik dan air limbah yang dihasilkan dalam proses (Sindhuwati, 2021). Sistem fed-batch dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu sistem volume tetap dan sistem volume berubah. Sistem volume tetap berarti setiap ada penambahan medium baru ke dalam fermentor, ada medium lama, produk, atau sel yang dikeluarkan sebanyak medium baru yang dimasukkan fermentor sedangkan sistem volume berubah, berarti ke dalam fermentor ditambahkan medium baru tetapi tidak ada medium lama atau produk yang dikeluarkan dari dalam fermentor (Syahrir, 2022).

Keuntungan yang didapat dengan sistem fed batch adalah konsentrasi sisa substrat terbatas dan dapat dipertahankan pada tingkat yang sangat rendah sehingga dapat mencegah fenomena represi katabolit atau inhibisi substrat (Sindhuwati, 2021).

4. Alat dan Bahan

4.1. Bioreaktor Fed-batch Alat-alat sebagai berikut:

1) Akuarium akrilik 10L (2 buah) 2) Pompa peristaltik (1 buah)

3) Air pump (1 buah)

Bahan-bahan sebagai berikut:

1) Air sampel (20 liter) 4.2. pH dan Temperatur

Alat-alat sebagai berikut:

1) pHanalyzer (1 unit) 2) Gelas beaker (2 buah) Bahan-bahan sebagai berikut:

1) Sampel air (100 mL)

2) Aquades (100 mL)

4.3. TS, TDS, dan TSS Alat-alat sebagai berikut:

1) Gelas ukur 100 mL (1 buah)

(5)

2) Cawan petri (3 buah)

3) Corong (2 buah)

4) Kertas saring (2 buah)

5) Oven (1 unit)

1) Air sampel (75 mL)

4.4. VSS

1) Gelas ukur 100 mL (1 buah) 2) Cawan porselin (1 buah)

3) Corong (1 buah)

4) Kertas saring (1 buah)

5) Furnace (1 unit)

1) Air sampel (25 mL)

4.5. DO

1) DOanalyzer (1 unit) 2) Gelas beaker (2 buah) Bahan-bahan sebagai berikut:

1) Sampel air (70 mL)

2) Aquadest (70 mL)

5. Skema Kerja 5.1. pH

Air sampel

(6)

● Diambil sebanyak 100 ml

● Dituang ke dalam gelas beaker

● Dinyalakan alat PH meter

● Dinetralkan dengan aquades

● Dimasukkan ke dalam gelas beaker yang sudah berisi air sampel Hasil

5.2. DO

Air sampel

● Diambil sebanyak 70 ml

● Dituang ke dalam gelas beaker

● Dinyalakan alat DO meter

● Dinetralkan dengan aquades

● Dimasukkan ke dalam gelas beaker yang sudah berisi air sampel

Hasil 5.3. TS (Total Solid)

Air sampel

● Dioven cawan petri selama 15 menit dengan suhu 105°C

● Didiamkan selama 15 menit setelah di oven

● Ditimbang cawan petri setelah di oven

● Diambil sampel air limbah sungai sebanyak 25 ml

● Dituang kedalam cawan petri

● Dioven cawan petri selama 3 jam dengan suhu 105°C

● Didiamkan selama 15 menit

Hasil

(7)

5.4. TSS (Total Suspended Solid)

Air sampel

● Dioven cawan petri + kertas saring selama 15 menit dengan suhu 105°C

● Disaring dengan kertas saring yang sudah dioven

● Dioven kertas saring yang berisi sampel selama 2 jam dengan suhu 105°C

● Ditimbang kertas saring yang berisi sampel setelah di oven Hasil

5.5. TDS (Total Dissolved Solid)

Air sampel

● Dioven cawan petri + kertas saring selama 15 menit dengan suhu 105°C

● Diambil sampel air limbah hasil saringan (TSS) ke dalam cawan petri

● Dioven cawan petri berisi air limbah hasil saringan (TSS) selama 2 jam dengan suhu 105°C

● Ditimbang cawan petri berisi air limbah hasil saringan (TSS) setelah di oven

Hasil 5.6. VSS (Volatile Suspended Solid)

(8)

Air sampel

● Dioven cawan porselen + kertas saring selama 15 menit dengan suhu 105°C

● Ditimbang cawan porselen setelah di oven

● Disaring dengan kertas saring yang sudah dioven

● Difurnace kertas saring yang berisi sampel + cawan porselen selama 1 jam dengan suhu 550°C

● Didiamkan cawan porselen hingga setara dengan suhu ruang

● Ditimbang kertas saring + cawan porselen yang sudah dingin

● Dihitung menggunakan rumus gravimetri Hasil 6. Tabel Pengamatan

6.1. pH

No Nama kegiatan Hasil pengamatan Gambar 1. Mengambil air

sampel

Mengambil air sampel sebanyak 100 ml dengan bantuan gelas ukur

(9)

2. Menuangkan ke dalam gelas beaker

Menuangkan air sampel yang telah diukur sebanyak 100 ml ke dalam gelas beker ukuran 100 ml

3. Menyalakan alat pH meter

Menyalakan alat pH meter dengan menekan tombol power

4. Menetralkan dengan aquades

Menetralkan alat pH meter menggunakan aquades sebagai bentuk kalibrasi agar alat bisa stabil

5. Memasukkan bagian ujung pH

meter (kaca

elektroda) ke dalam gelas beaker

Memasukkan bagian ujung pH meter (kaca elektroda) ke dalam gelas beaker yang sudah berisi air sampel dan didapatkan data yaitu

● Sampel sebelum di aerasi = 7,25

● Sampel setelah di aerasi = 8,38

(10)

6.2. DO

No Nama kegiatan Hasil pengamatan Gambar 1. Mengambil air

sampel

Mengambil air sampel sebanyak 70 ml dengan bantuan gelas ukur

2. Menuangkan ke dalam gelas beaker

Menuangkan air sampel yang telah diukur sebanyak 70 ml ke dalam gelas beker ukuran 100 ml

(11)

6.3. TS (Total Solid) 3. Menyalakan alat

DO meter

Menyalakan alat DO meter dengan menekan tombol power

4. Menetralkan dengan aquades

Menetralkan alat DO meter menggunakan aquades sebagai bentuk kalibrasi agar alat bisa stabil

No Nama kegiatan Hasil pengamatan Gambar 1. Mengoven cawan

petri

Menyalakan oven dan memasukkan cawan petri ke dalam oven. Kemudian atur waktu oven 15 menit dengan suhu 105°C

(12)

2. Mendiamkan cawan petri

Mendiamkan cawan petri yang telah dioven selama 15 menit atau hingga setara dengan suhu ruang

3. Menimbang cawan petri

Menimbang berat cawan petri setelah di oven menggunakan neraca analitik dan didapatkan yaitu

● Sampel sebelum di aerasi = 49,8927 gram

● Sampel setelah di aerasi = 47,9900 gram 4. Mengambil sampel

air limbah sungai

Menuangkan sampel air limbah sungai sebanyak 25 ml ke dalam gelas ukur

(13)

5. Menuang ke dalam cawan petri

Menuang sampel air limbah yang telah diukur sebanyak 25 ml ke dalam cawan petri

6. Mengoven cawan petri

Mengoven cawan petri selama 3 jam dengan suhu 105°C

Mendiamkan cawan petri yang telah dioven selama 2 jam atau hingga setara dengan suhu ruang

(14)

6.4. TSS (Total Suspended Solid) 8. Menimbang cawan

petri

● Sampel setelah di aerasi = 48,0047 gram

petri + kertas saring

Menyalakan oven dan memasukkan cawan petri + kertas saring ke dalam oven.

Kemudian atur waktu oven 15 menit dengan suhu 105°C

(15)

3. Menimbang cawan petri + kertas saring

Menimbang berat cawan petri + kertas saring setelah di oven menggunakan neraca analitik dan didapatkan yaitu

● Sampel setelah di aerasi = 53,7560 gram 4. Mengambil sampel

air limbah sungai

5. Menyaring sampel

air limbah

menggunakan kertas saring

Menuang sampel air limbah ke dalam kertas saring yang sudah dioven hingga partikel tss tersebut tersaring atau terpisah dari padatan terlarut

(16)

6. Mengoven kertas saring

Mengoven kertas saring yang berisi sampel selama 2 jam dengan suhu 105°C, dimana kertas saring itu ditempatkan di atas cawan petri

7. Mendiamkan cawan petri + kertas saring

Mendiamkan cawan petri + kertas saring yang telah dioven selama 2 jam atau hingga setara dengan suhu ruang

8. Menimbang cawan petri + kertas saring

Menimbang berat cawan petri + kertas saring setelah di oven menggunakan neraca analitik dan didapatkan data yaitu,

(17)

6.5. TDS (Total Dissolved Solid)

petri

Menyalakan oven dan memasukkan cawan petri ke dalam oven. Kemudian atur waktu oven 15 menit dengan suhu 105°C

3. Menimbang cawan petri

(18)

4. Mengambil sampel air limbah hasil TSS ke dalam cawan petri

Mengambil sampel air limbah yang merupakan hasil saringan (TSS) ke dalam cawan petri

5. Mengoven cawan petri

Mengoven cawan petri yang berisi air limbah hasil saringan (TSS) selama 2 jam dengan suhu 105°C

Mendiamkan cawan petri selama 15 menit atau suhunya hingga setara dengan suhu ruang

(19)

6.6. VSS (Volatile Suspended Solid) 7. Menimbang cawan

petri

Menimbang berat cawan petri berisi air limbah hasil saringan (TSS) setelah di oven menggunakan neraca analitik dan didapatkan data yaitu,

porselen + kertas saring

Menyalakan oven dan memasukkan cawan porselen + kertas saring ke dalam oven.

Kemudian atur waktu oven 15 menit dengan suhu 105°C

2. Mendiamkan cawan porselen + kertas saring

Mendiamkan cawan porselen + kertas saring yang telah dioven selama 15 menit atau hingga setara dengan suhu ruang

(20)

3. Menimbang cawan porselen + kertas saring

Menimbang berat cawan porselen + kertas saring setelah di oven menggunakan neraca analitik dan didapatkan yaitu

4. Mengambil sampel air limbah sungai

5. Menyaring sampel

air limbah

menggunakan kertas saring

Menuang sampel air limbah ke dalam kertas saring yang sudah di oven dan tunggu hingga partikel air limbah tersaring seluruhnya

(21)

7. Pembahasan 6. Mengfurnace

cawan porselen + kertas saring

Mengfurnace cawan porselen + kertas saring yang berisi sampel air limbah selama 1 jam dengan suhu 550°C

7. Mendiamkan cawan porselen + kertas saring

Mendiamkan cawan porselen + kertas saring selama 15 menit atau suhunya hingga setara dengan suhu ruang

8. Menimbang cawan porselen + kertas saring

Menimbang berat cawan porselen + kertas saring yang telah di furnace menggunakan neraca analitik dan didapatkan data yaitu,

(22)

Praktikum Mata Kuliah Remediasi dan Pencemaran Lingkungan membahas tentang “Penerapan Bioreaktor Fed-Batch Terhadap Kualitas Air Sungai di Universitas Islam Negeri Sunan Ampel Gunung Anyar Kota Surabaya” yang dilakukan pada hari Rabu, 13 September - Jum’at, 15 September 2023, pada pukul 08.00 WIB. Pengambilan sampel air dilakukan di Sungai depan Universitas Islam Negeri Sunan Ampel Gunung Anyar Surabaya, sedangkan analisis sampel dilakukan di Laboratorium SAINTEK, tepatnya di Sanitation and Remediation Laboratory lantai 2 yang berlokasi di Jl. Ir. H.

Soekarno, Kecamatan Gunung Anyar, No. 682, Kota Surabaya.

(a) (b)

Gambar 7.1(a) Tempat analisis sampel; (b) Lokasi pengambilan sampel air sungai Sumber:Google earth

Tujuan dari praktikum ini adalah untuk mengetahui prinsip dan konsep bioreaktor fed-batch; mengetahui parameter hasil bioremediasi awal, akhir, dan perbandingan yang meliputi: tingkat keasaman atau basa (pH), temperatur, kadar TS (Total Solid), TDS (Total Dissolved Solid), TSS (Total Suspended Solid), TVS (Total Volatile Solid), dan DO (Dissolved Oxygen) air sungai di UIN Sunan Ampel Gunung Anyar Kota Surabaya.

Alat yang dibutuhkan antara lain pH analyzer, DO analyzer, oven, furnace, erlenmeyer, cawan petri, cawan porselen, kertas saring, corong, gelas ukur, pipet ukur, dan neraca analitik. Sedangkan bahan yang digunakan pada percobaan ini yaitu air sampel sungai dan aquades.

7.1 Reaktor Fed-Batch

Sistem fed-batch adalah suatu sistem yang menambahkan media baru secara teratur pada kultur tertutup, tanpa mengeluarkan cairan kultur yang ada di dalam

(23)

fermentor sehingga volume kultur makin lama makin bertambah. cara fed-batch yaitu memasukan sebagian sumber nutrisi (sumber C, N dan lain-lain) ke dalam bioreaktor dengan volume tertentu hingga diperoleh produk yang mendekati maksimal, akan tetapi konsentrasi sumber nutrisi dibuat konstan (Rudolf et al., 2005 dalam Sindhuwati et al., 2021).

Proses fed-batch telah diterapkan secara luas dalam berbagai industri fermentasi dan relatif lebih mudah digunakan untuk perbaikan proses batch dibandingkan dengan proses kontinyu. Apabila pada fermentasi kontinyu dihasilkan keluaran secara terus-menerus maka pada fed-batch diperoleh keluaran tunggal pada akhir inkubasi sehingga dapat ditangani dengan cara yang sama.

Timbulan produk samping dari proses fermentasi dapat memengaruhi lingkungan kultur seperti kematian sel dini meskipun nutrisi masih tersedia.

Keuntungan proses fed-batch adalah konsentrasi substrat yang ditambahkan dipertahankan pada tingkat yang diinginkan dan tipe ini relatif lebih mudah digunakan untuk perbaikan proses batch. Penambahan substrat secara terkontrol dapat memengaruhi laju pertumbuhan kultur (Nurika et al., 2022).

Kekurangan atau kendala pada sistem ini adalah pada sistem fed-batch sulit untuk melihat fase eksponensial dan fase stasioner kecuali fase eksponensial pertama. Pada sistem ini menunjukkan grafik garis yang tidak stabil dikarenakan sistem fed-batch merupakan gabungan dari proses batch dan kontinyu. Adanya penambahan nutrisi secara berkala pada reaktor mengakibatkan banyaknya puncak dan penurunan pada grafik.

Reaktor yang digunakan dalam hal ini adalah reaktor batch aerob dengan volume akuarium untuk proses aerasi sebesar 10 L. Pada mesin reaktor, terdapat 2 buah selang silikon untuk sampling gas dan penambahan substansi. Reaktor dioperasikan selama 72 jam pengoperasian dimana hal itu merupakan detensi waktu dari unit treatment reaktor batch jenis fed-batch yang merupakan jenis reaktor batch sekali jalan. Kendala yang terjadi pada cara proses ini adalah tersumbatnya selang silikon pada batch kedua oleh kotoran yang ada pada sampel air sungai sehingga proses pengaliran air berhenti. Oleh karena itu perlu adanya pengecekan berkala pada setiap jamnya agar tidak terulang kembali hal tersebut.

(24)

7.2 Perbandingan Hasil Parameter

Hasil parameter sebelum dan setelah perlakuan menggunakan bioreaktor sistem fed batch terhadap kualitas air sungai di Universitas Islam Negeri Sunan Ampel Gunung Anyar Kota Surabaya adalah sebagai berikut:

Tabel 7.1Karakteristik Sampel Air Sungai Karakteristik Air

Sampel Air Parameter Metode/ Alat

pengujian Satuan Hasil Baku Mutu

Awal pH pHanalyzer - 7,25 6 - 9

DO DOanalyzer mg/L 7,8 0 - 6

Temperatur Thermometer °C 26,2 26 - 26,9

TS Gravimetri (105°C) mg/L 700 -

TSS Gravimetri (105°C) mg/L 784 30

TDS Gravimetri (105°C) mg/L 1.244 2000

VSS Gravimetri (550°C) mg/L 41.724 -

Akhir pH pHanalyzer - 8,38 6 - 9

DO DOanalyzer mg/L 11 0 - 6

Temperatur Thermometer °C 26,4 26 - 26,9

TS Gravimetri (105°C) mg/L 588 -

TSS Gravimetri (105°C) mg/L 384 30

TDS Gravimetri (105°C) mg/L 676 2000

VSS Gravimetri (550°C) mg/L 32.468 -

Sumber:Hasil perhitungan, 2023

Perbandingan tersebut didapatkan berdasarkan perhitungan dari masing-masing parameter. Adapun parameter tersebut meliputi:

7.2.1 pH dan Temperatur

(25)

Percobaan pada praktikum ini dilakukan pengukuran pH dan temperatur menggunakan sampel air sungai depan Universitas Islam Negeri Sunan Ampel.

Sebelum melakukan percobaan, terlebih dahulu menyiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan. Alat yang dibutuhkan antara lain gelas beaker, gelas ukur, dan pH meter.

Sedangkan bahan yang dibutuhkan adalah sampel air dan aquades. Setelah itu dilakukan kalibrasi pH analyzer menggunakan aquadest. Kalibrasi pH analyzer digunakan untuk menjaga hasil pengukuran agar hasil tetap akurat dan dapat dengan mudah dikonversi ke Sistem Satuan Internasional (Hindayani, 2022). Langkah selanjutnya yaitu mengukur DO dari sampel air limbah. Sampel air diambil sebanyak 70 mL dan dimasukkan ke dalam gelas beaker 100 mL. Kemudian dilakukan pengukuran pH dan temperatur menggunakan alat pH analyzer. Adapun hasil dari pengukuran pH dan temperatur sebagai berikut :

Tabel 7.2Hasil Pengukuran pH Sampel Air Sungai

Sampel Air Hasil

Awal 7,25

Akhir 8,38

Sumber:Hasil pengukuran, 2023

Tabel 7.3Hasil Pengukuran Temperatur Sampel Air Sungai

Sampel Air Hasil

Awal 26,2°C

Akhir 26,4°C

Setelah dilakukan percobaan, didapatkan hasil analisis pH sampel awal sebesar 7,25 dan akhir sebesar 8,38. Melalui percobaan dapat dilihat bahwa pH air sebelum dan sesudah dilakukan perlakuan adalah meningkat. Hal ini dikarenakan kadar oksigen terlarut akan membuat pH air meningkat dan membuat karbondioksida menurun (Oviantari, 2023).

(26)

Menurut Peraturan Menteri Lingkungan Hidup dan Kehutanan Republik Indonesia Nomor P.68/MENLHK-SETJEN/2016 Tentang Baku Mutu Air Limbah Domestik, batas pH adalah 6 - 9. Dengan demikian hasil analisis air drainase Universitas Islam Negeri Sunan Ampel Kecamatan Gunung Anyar, Kota Surabaya dapat dikatakan memenuhi baku mutu yang telah ditetapkan.

7.2.2 DO (Dissolved Oxygen)

Dissolved Oxygen(Oksigen Terlarut) adalah gas oksigen terlarut pada satu liter air dalam jumlah miligram. Oksigen yang terdapat pada air tersebut dapat bersumber dari proses fotosintesis fitoplankton atau tanaman hijau, difusi udara, dan juga dapat bersumber dari proses kimia reaksi oksidasi.

Pada pengukuran DO (Dissolved Oxygen) dilakukan menggunakan sampel air drainase Universitas Islam Negeri Sunan Ampel Kecamatan Gunung Anyar, Kota Surabaya. Pengukuran DO ini menggunakan alat berupa DOanalyzer, gelas beaker, dan gelas ukur. Sedangkan bahan yang digunakan antara lain air sampel (drainase) dan aquadest.

Langkah selanjutnya yaitu mengukur DO dengan cara menuangkan air sampel ke dalam gelas ukur 100 mL. Setelah itu melakukan kalibrasi dengan cara memasukkan ujung alat DO analyzer ke dalam gelas beaker berisi aquadest.

Kalibrasi dilakukan untuk meminimalisir kesalahan dan meningkatkan akurasi dalam mengukur oksigen terlarut sebagai % saturasi (Afisna, 2020). Setelah itu DO Analyzer dicelupkan ke dalam gelas beker berisi air sampel. Adapun hasil yang didapatkan dari praktikum percobaan adalah sebagai berikut:

Tabel 7.4Hasil Pengukuran DO Sampel Air Sungai

Sampel Air Aquades

Awal 7,8 mg/L 7,1 mg/L

Akhir 11 mg/L 7,8 mg/L

Berdasarkan perhitungan didapatkan hasil DO awal sebesar 7,8 mg/L dan akhir 11 mg/L. Hasil DO awal dan akhir mengalami peningkatan sejumlah 3,2

(27)

mg/L. Peningkatan ini disebabkan semakin lama waktu yang digunakan untuk proses aerasi maka akan semakin banyak oksigen yang masuk ke dalam tangki akuarium, oleh karena itu kadar oksigen terlarut pun semakin meningkat (Komala, 2019).

Menurut Peraturan Pemerintah Nomor 82 Tahun 2001 Tentang Pengelolaan Kualitas Air Dan Pengendalian Pencemaran Air, rentang baku mutu minimum nilai DO berdasarkan kelas sungainya adalah 0 - 6 mg/L. Dengan demikian hasil analisis sampel air sungai masih di atas batas minimum baku mutu DO, hal ini menunjukkan semakin banyak jumlah DO (Dissolved oxygen) maka kualitas air semakin baik jika kadar oksigen terlarut yang terlalu rendah akan menimbulkan bau yang tidak sedap akibat degradasi anaerobik yang mungkin saja terjadi. Selain itu menurut peneliti terdahulu oleh Pour et al. (2014) dalam Daroini

& Arisandi (2020) menyatakan bahwa semakin rendah kandungan oksigen terlarut akan menyebabkan semakin tingginya nilai BOD di perairan.

7.2.3 TS (Total Solid), TSS (Total Suspended Solid), dan TDS (Total Dissolved Solid) TS (Total Solid) adalah padatan yang terdiri dari partikel-partikel dan sifat-sifat lainnya yang dapat mencemari air. Berdasarkan ukuran partikelnya Total Solid dibagi menjadi dua, yaituTotal Dissolved Soliddan Total Suspended Solid.

Praktikum ini dilakukan percobaan analisa TS menggunakan sampel air drainase Universitas Islam Negeri Sunan Ampel Kecamatan Gunung Anyar, Kota Surabaya. Pada percobaan ini sampel diukur terlebih dahulu menggunakan gelas ukur sebanyak 25 mL. Selanjutnya disiapkan cawan petri (sudah ditimbang) yang kemudian di oven selama 15 menit dengan suhu 105°C. Lalu melakukan penimbangan menggunakan neraca analitik. Sebelum digunakan, neraca analitik sebaiknya dinyalakan dan dibiarkan terlebih dahulu selama 30 menit dikarenakan untuk mengukur bahan dengan tingkat pengukuran sensitivitas yang tinggi perlu penyesuaian temperatur pada batas yang telah ditetapkan (Nuryanti, 2020).

Langkah selanjutnya adalah menuangkan sampel 25 mL ke dalam cawan petri yang telah dioven kemudian mengoven kembali cawan petri berisi sampel selama 3 jam dengan suhu 105°C. Setelah itu cawan petri didiamkan hingga

(28)

suhunya sama dengan suhu ruang lalu menimbang menggunakan neraca analitik.

Perhitungan Total Solid tersebut didapatkan dari rumus sebagai berikut:

TS (mg/L) = (𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑐𝑎𝑤𝑎𝑛 𝑠𝑒𝑡𝑒𝑙𝑎ℎ 105°𝐶 3 𝑗𝑎𝑚) − (𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑐𝑎𝑤𝑎𝑛 𝑎𝑤𝑎𝑙) ×1000

𝑉 (𝐿)

Maka,

Sampel sebelum aerasi = (49,9102 ) − (49,8927) ×1000

0.025

= 700 mg/L

Sampel setelah aerasi = (48,0047) − (47,9900) ×1000

0.025

= 588 mg/L

Adapun hasil perhitungan TS termuat dalam tabel berikut : Tabel 7.5Hasil Perhitungan TS (Total Solid) Sampel Air Sungai

Sampel Air Hasil

Awal 700 mg/L

Akhir 588 mg/L

TSS (Total Suspended Solid) merupakan suatu partikel-partikel yang terdiri komponen biotik seperti fitoplankton, zooplankton, bakteri, fungi, ataupun komponen abiotik seperti detritus dan zat padat (pasir, lumpur, dan tanah liat) yang tersuspensi dalam air, sedangkan TDS (Total Dissolved Solid) merupakan padatan terlarut dalam air yang dapat berupa semua mineral, garam, logam, serta kation anion yang terlarut di air termasuk semua yang terlarut di luar molekul air murni.

Pada percobaan perhitungan TSS dan TDS, menggunakan sampel air drainase Universitas Islam Negeri Sunan Ampel Kecamatan Gunung Anyar, Kota Surabaya. Percobaan ini membutuhkan alat yaitu cawan petri, gelas ukur, corong, erlenmeyer, kertas saring, dan oven. Sedangkan bahan yang diperlukan adalah air sampel (drainase) 25 mL. Setelah alat dan bahan disiapkan langkah selanjutnya

(29)

adalah melakukan penyaringan sampel menggunakan kertas saring yang dimasukkan ke dalam corong dan disusun di atas erlenmeyer. Selanjutnya untuk perhitungan TDS air hasil penyaringan tersebut dituang ke cawan petri, sedangkan untuk TSS kertas saring hasil penyaringan diletakkan di atas cawan petri untuk selanjutnya dioven kembali selama 2 jam dengan suhu 105°C.

Langkah terakhir adalah menimbang cawan petri hasil pengovenan menggunakan neraca analitik. Perhitungan Total Suspended Solid tersebut didapatkan dari rumus sebagai berikut:

TSS (mg/L) = (𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑐𝑎𝑤𝑎𝑛 + 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑒𝑟 105°𝐶 𝑠𝑒𝑡𝑒𝑙𝑎ℎ 2 𝑗𝑎𝑚) − (𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙 𝑐𝑎𝑤𝑎𝑛 + 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑒𝑟) 𝑉 (𝐿)

×1000 Maka,

Sampel sebelum aerasi = (52,3768) − (52, 3572) ×1000

0.025

= 784 mg/L

0.025

= 384 mg/L Adapun hasil perhitungan TSS sebagai berikut:

Tabel 7.6Hasil Perhitungan TSS (Total Suspended Solid) Sampel Air Sungai

Sampel Air Hasil

Awal 784 mg/L

Akhir 384 mg/L

Menurut Peraturan Menteri Lingkungan Hidup dan Kehutanan Republik Indonesia Nomor P.68/MENLHK-SETJEN/2016 Tentang Baku Mutu Air Limbah Domestik, batas TSS maksimal adalah 30 mg/L. Dengan demikian hasil pengukuran TSS air drainase tidak memenuhi baku mutu yang berlaku.

(30)

Nilai TSS yang tinggi disebabkan oleh adanya partikel-partikel tersuspensi yang berasal dari daratan yang terbawa oleh aliran sungai (Vao, 2022). Selain itu penyebab tingginya nilai TSS di suatu perairan disebabkan oleh adanya kikisan tanah atau erosi yang terbawa ke badan air (Kurniawan, 2022).

Perhitungan Total Dissolved Solid tersebut didapatkan dari rumus sebagai berikut:

TDS (mg/L) = (𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑐𝑎𝑤𝑎𝑛 𝑠𝑒𝑡𝑒𝑙𝑎ℎ 105°𝐶 2 𝑗𝑎𝑚) − (𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑐𝑎𝑤𝑎𝑛 𝑎𝑤𝑎𝑙) ×1000

𝑉 (𝐿)

Maka,

Sampel sebelum aerasi = (52,6328) − (52, 6017) ×1000

0.025

= 1.244 mg/L

0.025

= 676 mg/L Adapun hasil perhitungan TDS sebagai berikut:

Tabel 7.7Hasil Perhitungan TDS (Total Dissolved Solid) Sampel Air Sungai

Sampel Air Hasil

Awal 1.244 mg/L

Akhir 676 mg/L

Hasil pengukuran menunjukkan bahwa TS, TSS, dan TDS mengalami penurunan nilai sebelum diaerasi mengalami penurunan dengan setelah diaerasi.

Semakin lama waktu aerasi maka akan nilai TS, TSS, dan TDS akan semakin berkurang (Fitriani, 2023).

Menurut PP No. 2 Tahun 2021 Tentang Penyelenggaraan Perlindungan dan Pengelolaan Lingkungan Hidup menunjukkan bahwa baku mutu TDS

(31)

sejumlah 2000 mg/L. Hal ini menunjukkan bahwa hasil pengukuran TDS air drainase sebesar 676 mg/L memenuhi baku mutu.

7.2.4 VSS (Volatile Suspended Solid)

Pada percobaan ini dilakukan pengukuran VSS (Volatile Suspended Solid) menggunakan sampel air drainase Universitas Islam Negeri Sunan Ampel Kecamatan Gunung Anyar, Kota Surabaya. Percobaan ini membutuhkan alat berupa furnace, cawan porselen, kertas saring, corong, erlenmeyer, dan gelas ukur. Sedangkan bahan yang diperlukan adalah air sampel (drainase) 25 mL.

Percobaan ini dilakukan dengan mengukur air sampel menggunakan gelas ukur 25 mL, kemudian menimbang kertas saring dan cawan porselen menggunakan neraca analitik. Selanjutnya cawan porselin di oven selama 15 menit dengan suhu 105°C dan menimbang menggunakan neraca analitik.

Kemudian sampel disaring menggunakan kertas saring yang telah disusun diatas erlenmeyer dan corong, yang hasil penyaringan (kertas saring) di dalam corong dimasukkan ke dalam cawan porselen. Langkah selanjutnya memasukkan cawan porselen berisi kertas saring ke dalam furnacedengan suhu 550°C selama 1 jam.

Langkah terakhir adalah menimbang hasil furnace menggunakan neraca analitik.

Perhitungan Volatile Suspended Solid tersebut didapatkan dari rumus sebagai berikut:

VSS (mg/L) = (𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑐𝑎𝑤𝑎𝑛 + 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑒𝑟 105°𝐶) − (𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑐𝑎𝑤𝑎𝑛 + 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑒𝑟 550°𝐶) ×1000

𝑉 (𝐿)

Maka,

Sampel sebelum aerasi = (42,4520) − (41,4089) ×1000

0.025

= 41.724 mg/L

0.025

= 32.468 mg/L

Adapun tabel perhitungan VSS adalah sebagai berikut:

(32)

Tabel 7.8Hasil Perhitungan VSS (Volatile Suspended Solid) Sampel Air Sungai

Sampel Air Hasil

Awal 41.724 mg/L

Akhir 32.468 mg/L

Pembakaran hasil dari furnace ini berasal dari fosfat air limbah dapat berupa fosfat organik yang berasal dari bakteri atau tumbuhan, dan penggunaan deterjen sintetis (Barus, dkk. 2020). Melalui pengukuran VSS didapatkan hasil sebesar 32.468 mg/L dari 41.724 mg/L.

7.3 Persentase Penurunan Parameter

Dari hasil perhitungan kadar parameter di atas meliputi pH, DO, TS, TSS, TDS, dan VSS maka dapat diketahui persentase penurunan dengan rumus sebagai berikut:

Persentase penurunan (%) = (ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑎𝑤𝑎𝑙) − (ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟) ×100

ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑎𝑤𝑎𝑙

Sehingga didapatkan persentase penurunan setiap kadar parameter pada sampel air sungai tercantum dalam tabel di bawah ini:

Tabel 7.9Persentase Penurunan Parameter Sampel Air Sungai

Parameter Hasil

pH 13,5%

DO 29,1%

TS 16%

TSS 51%

TDS 45,7%

VSS 22,2%

Berdasarkan tabel di atas menunjukkan bahwa bioreaktor dengan metode fed-batch mampu menurunkan kadar zat pencemar pada sampel air sungai dengan

(33)

parameter meliputi TS, TSS, TDS, dan VSS berturut-turut sebesar 16%; 51%; 45,7%; dan 22,2%. Sedangkan sebaliknya untuk parameter pH dan DO mengalami kenaikan sebesar 13,5 % dan 29,1%, hal ini menunjukkan bahwa kerja dari reaktor berhasil, dimana oksigen (aerasi) yang ditambahkan melalui alat aerator menyebabkan kadar oksigen di dalam air limbah meningkat sehingga akan berpengaruh juga pada nilai pH dan terutama DO pada sampel air sungai yang digunakan.

8. Kesimpulan

Melalui praktikum “Penerapan Bioreaktor Fed-Batch Terhadap Kualitas Air Sungai di Universitas Islam Negeri Sunan Ampel Gunung Anyar Kota Surabaya” ini didapatkan kesimpulan sebagai berikut:

1. Prinsip kerja dan konsep bioreaktor fed-batch adalah fermentasi gabungan yang menambahkan media baru secara teratur pada kultur tertutup, tanpa mengeluarkan cairan kultur yang ada di dalam fermentor sehingga volume kultur makin lama makin bertambah

2. Bioreaktor dengan metode fed-batch memperoleh hasil pengukuran parameter awal yang meliputi pH, DO, TS, TSS, TDS, dan VSS berturut-turut sebesar 7,25;

7,8; 700; 784; 1.244; 41.724.

3. Bioreaktor dengan metode fed-batch memperoleh hasil pengukuran parameter akhir yang meliputi pH, DO, TS, TSS, TDS, dan VSS berturut-turut sebesar 8,38;

11; 588; 384; 676; 32.468.

4. Bioreaktor dengan metode fed-batch mampu menurunkan kadar zat pencemar pada sampel air sungai dengan parameter meliputi TS, TSS, TDS, dan VSS berturut-turut sebesar 16%; 51%; 45,7%; dan 22,2%. Sedangkan sebaliknya untuk parameter pH dan DO mengalami kenaikan sebesar 13,5 % dan 29,1%.

(34)

Daftar Pustaka

Afisna, L. P., & Juwana, W. E. (2020). Aplikasi Microbubble Generator Porous-Venturi pada Pengolahan Air Limbah Buatan.KURVATEK,5(1), 11-18.

Barus, B. S., Munthe, R. Y., & Bernando, M. (2020). Kandungan karbon organik total dan fosfat pada sedimen di perairan muara sungai Banyuasin, Sumatera Selatan.

Jurnal Ilmu dan Teknologi Kelautan Tropis,12(2), 395-406.

Daroini, T. A., & Arisandi, A. (2020). Analisis BOD (Biological Oxygen Demand) di Perairan Desa Prancak Kecamatan Sepulu, Bangkalan. Juvenil: Jurnal Ilmiah Kelautan dan Perikanan, 1(4), 558-566.

Fitriani, S. N. (2023). Pengolahan Limbah Tahu Menggunakan Biofilter Aerob Dengan Media Kayu Meranti(Doctoral dissertation, UPN" Veteran" Jawa Timur).

HADISAPUTRO, W. A. (2022). RANCANG BANGUN FERMENTOR ANGGUR DENGAN KAPASITAS MAKSIMUM PRODUKSI 20 LITER (Doctoral dissertation, Universitas Nasional).

Hidayati, D. (2017). Memudarnya nilai kearifan lokal masyarakat dalam pengelolaan sumber daya air.Jurnal Kependudukan Indonesia,11(1), 39-48.

Hindayani, A., & Hamim, N. (2022). Akurasi dan Presisi Metode Sekunder Pengukuran Konduktivitas Menggunakan Sel Jones Tipe E untuk Pemantauan Kualitas Air Minum.Indonesian Journal of Chemical Analysis (IJCA),5(1), 41-51.

Khuzaimah, I., & Astuti, D. (2023, January). Studi Literatur Efektivitas Metode Bioremediasi Terhadap Penurunan Kromium Pada Air Limbah Penyamakan Kulit. InProsiding University Research Colloquium(pp. 349-364).

Kurniawan, I. (2022). Dinamika Perubahan Luasan Padatan Tersuspensi dengan Memanfaatkan Citra Landsat 8 Oli di Danau Singkarak Provinsi Sumatera Barat Tahun 2017 Dan 2022(Doctoral dissertation, Universitas Negeri Padang).

(35)

Komala, R., & Aziz, S. (2019). Pengaruh proses aerasi terhadap pengolahan limbah cair pabrik kelapa sawit di PTPN VII secara aerobik.Jurnal Redoks,4(2), 7-16.

Mulia, R. M. (2022). Pengelolaan Lingkungan Hidup: Manusia dan Lingkungan Hidup.

Media Nusa Creative (MNC Publishing).

Noor, A., Supriyanto, A., & Rhomadhona, H. (2019). Aplikasi Pendeteksi Kualitas Air Menggunakan Turbidity Sensor Dan Arduino Berbasis Web Mobile. J. Coreit, 5(1).

Nurika, I., Hidayat, N., Anggarini, S., & Azizah, N. (2022). Rekayasa Bioproses.

Universitas Brawijaya Press.

Nuryanti, S. D. (2020). PETUNJUK PRAKTIKUM KIMIA ANALISIS.

Oviantari, M. V., Gunamantha, I. M., & Wibawa, R. (2023). POTENSI ECOENZYME DARI RUMPUT BEBEK (Lemna minor) DALAM MENURUNKAN KADAR BOD PADA AIR LIMBAH LAUNDRY. Jurnal Teknologi Lingkungan UNMUL, 7(1), 39-50.

Priadie, B. 2012. Teknik Bioremediasi Sebagai Alternatif Dalam Upaya Pengendalian Pencemaran Air. Vol.10:38-48

Rismawati, L., Priatmadi, B. J., Hidayat, A. S., & Indrayatie, E. R. (2020). Kajian Persepsi dan Perilaku Masyarakat Terhadap Pencemaran Air Sungai Martapura.

EnviroScienteae,16(3), 389-396.

Sari, M., & Huljana, M. (2019). Analisis bau, warna, TDS, pH, dan salinitas air sumur gali di tempat pembuangan akhir. ALKIMIA: Jurnal Ilmu Kimia dan Terapan, 3(1), 1-5.

Sinaga, B. B., Suteja, Y., & Dharma, I. G. B. S. (2020). Fluktuasi Total Padatan Tersuspensi (Total Suspended Solid) dan Kekeruhan di Selat Lombok. Journal of Marine and Aquatic Sciences, 6(2), 238-245.

(36)

Sindhuwati, C., Mustain, A., Rosly, Y. O., Aprijaya, A. S., Mufid, M., Suryandari, A. S., ... & Rulianah, S. (2021). Potensi Tandan Kosong Kelapa Sawit sebagai Bahan Baku Pembuatan Bioetanol dengan Metode Fed Batch pada Proses Hidrolisis.

Jurnal Teknik Kimia Dan Lingkungan,5(2), 128-144.

Syahrir, N. F. (2022). Isolasi dan Skrinning Aktivitas Antibakteri Actinomycetes Sampel Tanah Bakau Di Hutan Bakau Luppung, Bulukumba (Doctoral dissertation, Universitas Hasanuddin).

VAO AFNI DAELY, S. O. F. I. A. (2022). STATUS KUALITAS PERAIRAN SUNGAI WAY UMPU, KABUPATEN WAY KANAN, LAMPUNG, BERDASARKAN NILAI Nutrition Value Coefficient (NVC) IKAN.

Zainab, S., & Handajani, N. (2023). ANALISA OKSIGEN TERLARUT DI PESISIR PANTAI TUBAN DAN KORELASI TERHADAP SUHU PERMUKAAN LAUT MENGGUNAKAN CITRA SATELIT LANDSAT 8.