2.4 Biodegradasi Penurunan senyawa organik dan Proses Nitrifikasi
Salah satu penjelasan mengenai peningkatan aktivitas biodegradasi yaitu dimulai dengan peningkatan jumlah dari konsentrasi biomassa dalam pertumbuhan sistem. Aktivitas
yang tinggi ini juga dilengkapi untuk meningkatkan konsentrasi dari nutrien yang melekat di dalam biofilm. Madigan et al., 1997. Pengolahan limbah secara biologis terutama
dimaksudkan untuk menyisihkan zat-zat organik yang terlarut dan yang koloid tetapi zat organik yang tersuspensi juga dapat tersisihkan dalam proses ini. Bahan organik tersebut
dikonversi menjadi massa mikroorganisme biomassa dan karena sifatnya biomassa ini mengalami bioflokulasi yang dapat dipisahkan dengan pengendapan Liao et al., 2001.
Sehubungan dengan bentuknya yang berlumpur, biofilm tersebut menjerab zat partikulat dari pengolahan air, jadi konsentrasi nutrien dalam biofilm biasanya lebih tinggi
dibandingkan air yang bebas dari kandungan organik. Tingginya konsentrasi nutrien dapat menyebabkan tinggi pula laju pertumbuhan mikroorganisme dan mempertinggi aktivitas
degradasi. Penjelasan mengenai peningkatan aktivitas biodegradasi lainnya dapat dilihat dari perbedaan fisik antara lekatan dan suspensi mikroorganisme. Perbedaan ini dapat
menunjukkan kecepatan laju pertumbuhan, aktivitas metabolik yang meningkat, dan hambatan besar atau keracunan Cohen, 2000.
Menurut Bitton 1994, mekanisme proses metabolisme di dalam sistem biofilm secara sederhana dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Mekanisme metabolisme di dalam biofilm Gambar 6 menunjukkan suatu sistem metabolisme yang terdiri dari medium
penyangga, lapisan biofilm yang melekat pada pada medium, lapisan air yang diolah dan
N
2
CO
2
H
2
O H
2
S
O
2
lapisan udara yang terletak di luar. Senyawa polutan yang ada di dalam air seperti amonium, nitrat, phospor, dan senyawa organik lainnya akan terdifusi ke dalam lapisan atau film
biologis yang melekat pada permukaan medium. Pada saat yang bersamaan dengan menggunakan oksigen yang terlarut di dalam air, senyawa polutan tersebut akan diuraikan
oleh mikroorganisme yang ada di dalam lapisan biofilm dan energi yang dihasilkan akan diubah menjadi biomassa. Suplai oksigen pada lapisan biofilm dapat dilakukan dengan
beberapa cara misalnya pada sistem RBC yakni melalui kontak dengan udara luar, pada sistem trickling filter dengan aliran balik udara, sedangkan pada sistem fixed bed reactor
tercelup dengan mengunakan blower udara dan dibantu dengan pompa sirkulasi. Di dalam proses biologis ini apabila lapisan biofilm cukup tenang maka pada bagian
luar lapisan biofilm akan berada dalam kondisi aerobik sedangkan pada bagian dalam biofilm yang melekat pada medium akan berada dalam kondisi anaerobik. Pada kondisi anaerobik
akan terbentuk gas H
2
S,dan jika konsentrasi oksigen terlarut cukup besar maka gas H
2
S yang terbentuk tersebut akan diubah menjadi sulfat SO
4
oleh baktri sulfat yang ada di dalam biofilm. Pada zona aerobik, nitrogen-amonium akan diubah menjadi nitrit dan nitrat
kemudian pada zona anaerobik nitrat yang terbentuk mengalami proses denitrifikasi menjadi gas nitrogen. Dalam proses biologis terjadi kondisi aerobik dan anaerobik pada saar
bersamaan, oleh karena itu dengan sistem biofilm ini proses penyisihan senyawa nitrogen menjadi lebih mudah Bitton, 1994.
Menurut Metcalf dan Eddy 2003 proses metabolisme pada mikroorganisme adalah sebagai berikut:
Oksidasi COHNS + O
2
+ bakteri CO
2
+ NH
3
+ produk + energy akhir Materi organik
Sintesa COHNS + O
2
+ bakteri + energi C
5
H
7
NO
2
Materi organik Respirasi
C
5
H
7
NO
2
+ 5 O
2
5 CO
2
+ NH
3
+ 2H
2
O + energi Pelczar dan Chan 1996 mengatakan bahwa pengolahan biologi efektif dalam
menyisihkan bahan-bahan organik. Beberapa faktor yang mempengaruhi efisiensi proses pengolahan antara lain:
1. Suhu temperatur air
Suhu optimal antara 20
o
C-30
o
C dan efisiensi pengolahan akan berkurang pada temperature yang lebih rendah atau lebih tinggi.
2. Nilai pH
Nilai pH optimal antara 7-7,5 3.
Oksigen terlarut Oksidasi dan penguraian dari zat-zat organik, nitrifikasi amoniak dengan
mikroorganisme membutuhkan oksigen DO 1 mgL, sehingga apabila menginginkan efisiensi lebih tinggi perlu ditambahkan aerasi atau suplai udara.
4. Penghambat
Kehadiran dari beberapa pencemar seperti logam berat, minyak, zat organik berbahaya, tanah dan pasir halus yang tersuspensi menutup lapisan biofilm dapat menghambat
aktivitas biologis. Sehingga efisiensi pengolahan berkurang. 5.
Frekuensi kontak
Frekuensi kontak dapat diartikan sebagai kapasitas pengolahan per unit luas permukaan biofilm. Frekuensi kontak antara air yang akan diolah dengan biofilm semakin tinggi
maka efisiensi penyisihan akan meningkat. Pengolahan air secara aerob dalam mengurangi kandungan bahan organiknya secara
umum dapat berjalan dengan baik bila kondisi sekitar memiliki pH antara 6.5 sampai 9.0 dan dengan temperatur antara 3-4
o
C hingga 60- 70°C bakteri mesophilic digantikanoleh bakteri thermophilic pada temperatur berkisar 35°C Technical Learning Collage, 2003. Secara luas
bahan organik lebih mudah diurai secara oksidasi aerobik dibandingkan cara penguraian lainnya. Faktanya, cara oksidasi aerobik ini mebutuhkan energi yang sangat rendah, sehingga
produk akhirnya lebih stabil dan baik seperti menyisihkan bahan organik tanpa menyebabkan kerusakan lingkungan atau suatu gangguan kondisi, dapat dicapai pada sistem
oksidasi lainnya. Karena sebagian besar energi dihabiskan dalam proses oksidasi aerobik, hampir semua organisme aerobik mampu tumbuh dengan cepat. Akibatnya, ada produksi sel
baru yang lebih luas dibandingkan dengan sistem oksidasi lainnya. Hal ini dapat diartikan banyak sel biologis yang dihasilkan. Davis, 2010
Penyisihan substrat secara cepat terjadi pada proses kontak karena adanya penyimpanan, baik dalam bentuk partikel flok ketika substrat dalam bentuk koloid atau
partikulat maupun ketika substrat dalam bentuk terlarut, padatan biologis aktif mengsorbsi zat organik tersuspensi dan zat- zat organik terlarut, dan padatan biologis aktif kemudian
dipisahkan dari air limbah yang sudah diolah. Ketika lumpur direaerasi dalam proses stabilisasi, produk simpanan akan dimetabolisme dan replikasi sel terjadi yang akan
digunakan kemudian untuk penyimpanan lebih banyak substrat pada tangki kontak Hadiwidodo dan Junaidi, 2007
Parameter pH dan TSS total suspended solids, juga berperanan penting dalam baku mutu limbah, yang lebih lanjut juga berarti berperan penting dalam penentuan tingkat
pencemaran perairan. Dari nilai pH akan dapat diketahui apakah telah terjadi perubahan sifat asam-basa perairan dari nilai pH alaminya, bila nilainya lebih tinggi lebih dari satu unit di
atas normal berarti perairan menjadi terlalu basa, sebaliknya bila terjadi penurunan maka perairan menjadi terlalu asam. Bila ini terjadi, selain mengganggu biota atau ekosistem
perairan, juga akan mengurangi nilai guna air. Demikian juga TSS, bila nilainya meningkat cukup signifikan, perairan akan tampak keruh dan terkesan kotor sehingga tentu saja
mengurangi daya guna airnya. Hariyadi, 2004 Sungai dan muara dapat meningkatkan konsentrasi nitrat karena masukkan
anthropogenic di dasar air Boynton dan Kemp, 2008. Sejauh ini, nilai nitrat tertinggi biasa ditemukan di daerah perkotaan dan daerah pertanian yang dipengaruhi sungai sekitarnya,
dimana konsentrasinya dapat meningkat hingga 21.000 μg NL. Nitrat secara relatif
ditemukan dalam konsentrasi rendah karena nitrat merupakan suatu senyawa perantara dalam proses kation nitirifikasi dan kation denitrifikasi Mc Graw, 2010
Hasil dari penyisihan fenol membentuk trend yang sama dengan penyisihan COD atau bahan organik lainnya seperti KMnO
4
pada limbah cair. Laju penyisihan phenol meningkat secara signifikan setelah asetat habis terdegradasi. Dengan demikian, phenol pada
limbah cair akan dihilangkan secara efektif dengan menggunakan biomassa yang telah beradaptasi pada bioreaktor koninyu Bajaj et al., 2008.
2.5 Pemakaian Bahan Koagulan
Kategori