45 NH
3
. Menurut Allport 1982, arang aktif mempunyai sifat penyerapan yang selektif, lebih menyukai bahan-bahan non polar daripada bahan polar.
Dibanding dengan bahan-bahan adsorben komersial lainnya, arang aktif memiliki aktivitas dengan spektrum penyerapan yang luas, stabilitas fisik
dan kimia yang sangat baik dan mudah dibuat dari bahan-bahan yang banyak tersedia seperti bahan-bahan buangan. Nilai pH tersebut berturut-
turut lubang 1, lubang 2, lubang 3 adalah 9.4, 9.52, 9.6. Perubahan nilai pH ini diperlihatkan Gambar 10d.
Pada hari ke-14, nilai pH mengalami kenaikan kemudian cenderung stabil dengan nilai tersebut pada hari ke 21 dan 26. Pada hari ke-26, pH
mencapai 9 pada lubang 1, 9.10 pada lubang 2, 9.26 pada lubang 3. Nilai ini merupakan rentang Nitrosomonas sp. tidak dapat mengoksidasi amoniak.
Menurut Wheaton et al., 1994 derajat keasaman pH berpengaruh terhadap pertumbuhan mikroba nitrifikasi dan menghambat kecepatan atau
laja degradasi senyawa amonium dalam proses nitrifikasi. Mikroba nitrifikasi menjadi non aktif pada kondisi pH 6 dan pH 10. Nilai
optimum bagi pertumbuhan mikroba nitrifikasi adalah 6 – 9. Boyd, 1995 menambahkan proses nitrifikasi paling cepat terjadi pada pH 7 – 8.
D. BIOFILTER TANAH 1. Kinerja Penghilangan Amoniak
Konsentrasi inlet amoniak yang ditambahkan pada H-0 sampai H-7 berkisar antara 0.29 – 0.46 ppm. Gambar 14a menunjukkan fluktuasi
konsentrasi inlet dan outlet pada biofilter tanah. Efisiensi biofilter berkisar antara 79 – 100 . Nilai pH biofilter pada minggu pertama ini dipengaruhi
oleh terbentuknya nitrat yaitu 2315.70 ppm yang sudah mengalami penurunan dari H-0 sebesar 2518.60 ppm. Kondisi kolom relatif stabil
karena bahan pengisi tanah memiliki sifat penyerapan yang cukup bagus dan sekaligus memiliki bahan nutrisi alami untuk bakteri. Sifat fisik tanah ini
dipengaruhi oleh jumlah bahan organik yang terkandung dalam tanah.
46
5 5.5
6 6.5
7 7.5
8 8.5
7 14
17 21
23 26
Hari ke - pH
L-1 L-2
L-3
5 10
15 20
25 30
2 4
6 8
10 12
14 16
18 20
22 24
26
K o
n s
en tr
asi N
H
3 p
p m
20 40
60 80
100
E fis
ie n
s i
Inlet Outlet
Efisiensi
500 1000
1500 2000
2500 3000
2 4
6 8
10 12
14 16
18 20
22 24
26
N it
ra t y
a ng
t e
rbe n
tuk ppm
Gambar 14. Perubahan penyerapan gas NH
3
oleh biofilter dengan bahan pengisi tanah diinokulasi dengan Nitrosomonas sp. a
konsentrasi inlet-outlet gas, b penyerapan NH
3
, c pembentukkan NO
3 -
, d perubahan nilai pH.
b
1 2
3 4
5 6
7 8
2 4
6 8
10 12
14 16
18 20
22 24
26
Pen y
e rap
an g
-N k
g b
e ra
t ker in
g
Inlet Outlet
c
d a
47 Pada selang hari ke-7 hingga ke-14, kolom biofilter memiliki kisaran
nilai pH yang sifatnya basa, namun bakteri masih bisa tumbuh cukup baik sehingga terbentuk nitrat sebesar 1808.70 ppm. Konsentrasi inlet yang
ditambahkan berkisar antara 0.46 – 0.96 ppm, sehingga membuat efisiensi memiliki kisaran 93 – 99 .
Pada selang hari ke-15 hingga ke-21, konsentrasi inlet yang ditambahkan antara 1.98 – 3.98 ppm. Efisiensi biofilter bertahan dari 99 –
100 . Nilai ini didukung oleh terbentuknya nitrat sebesar 1708.80 ppm, sehingga dapat diketahui adanya pertumbuhan bakteri pengoksidasi
amoniak, baik Nitrosomonas sp. maupun bakteri heterotrof. Pada selang hari ke-22 hingga ke-26, konsentrasi inlet yang
diberikan berfluktuasi antara 1.71 – 25.62 ppm. Efisiensi biofilter bertahan 99 hingga hari ke-25, kemudian mengalami penurunan pada hari ke-26
menjadi 92 . Penambahan konsentrasi ini dilakukan untuk mengkondisikan kejenuhan biofilter terkait dengan pembentukkan nitrat
oleh bakteri pengoksidasi amoniak. Pada kondisi ini, nitrat yang terbentuk sebesar 1685.25 ppm.
Gambar 15 menunjukkan kapasitas penyerapan biofilter setelah dioperasikan selama 28 hari adalah 1.16 g-Nkg bahan keringhari. Ini
Gambar 15. Kapasitas penyerapan biofilter tanah terhadap beban.
2 4
6 8
10
2 4
6 8
10
beban g-Nkg tanah kering P
e n
y er
a p
a n
g -N
kg t
a n
a h
ke ri
n g
48 Gambar 16. Perubahan konsentrasi inlet-outlet selama kinetika biofilter
dengan bahan pengisi tanah dinokulasi dengan Nitrosomonas
10 20
30 40
50 60
70 80
1 6
11 16
21 26
31 36
41 46
51
Jam ke - Ko
n s
en tr
as i NH
3 p
p m
20 40
60 80
100
E fis
ie n
s i
Inlet Outlet
Efisiensi
terjadi pada hari ke-18. Kapasitas ini karena beban yang diberikan antara 0.06 – 7.34 g-Nkg-tanah keringhari. Selama operasi, biofilter ini diberikan
inlet dengan rentang konsentrasi antara 0.22 – 25.62 ppm dengan outlet antara 0 – 1.284 ppm. Hal ini menyebabkan persen penghilangan berkisar
antara 79 – 100 .
2. Analisa Kinetika Biofilter
Analisa kinetika biofilter dilakukan dengan mengoperasikan biofilter dengan penambahan konsentrasi setiap 1 jam sekali. Gambar 16
menunjukkan pengoperasian biofilter untuk kinetika dilakukan pada hari ke- 26, dengan konsentrasi inlet pada jam pertama adalah 62.54 ppm. Namun
efisiensi masih 100 , kemudian bertahan 99 selama 6 jam pada fluktuasi penambahan konsentrasi antara 46.65 – 60.10 ppm. Kemudian efisiensi naik
lagi menjadi 100 selama 2 jam berturut-turut dengan penambahan konsentrasi inlet sebesar 41.42 ppm.
Pada mulai jam ke-10 hingga jam ke-17, efisiensi biofilter mulai berfluktuasi dari 86-98 dengan rentang konsentrasi inlet sebesar 15.59 –
53.42 ppm. Kemudian pada jam ke-18 hingga jam ke-25, efisiensi berfluktuasi lagi dari 90 – 98 , nilai ini karena ditambahkan konsentrasi
a
49 Gambar 17. Analisis kinetika penghilangan NH
3
biofilter berbahan pengisi tanah dengan diinokulasi oleh Nitrosomonas sp.
y = 86.66x + 3167.7 R
2
= 0.9755 5000
10000 15000
20000 25000
30000 35000
100 200
300 400
C ln C ln
R
inlet sebesar 20.47 – 62.54 ppm. Efisiensi menurun sampai 93 dengan penambahan konsentrasi inlet sebesar 38.75 ppm, pada jam ke-36.
Konsentrasi inlet terus ditambahkan hingga efisiensi mencapai 79 pada jam ke-40. Setelah inlet ditambahkan dengan kisaran 31.83 – 48.31
ppm, efisiensi mulai mengalami penurunan hingga mencapai 55 . Namun inlet terus ditambahkan hingga mencapai 58.92 ppm, efisiensi berfluktuasi
menurun antara 48 -71.
Kinetika biofilter kolom tanah ini memiliki nilai penghilangan amoniak maksimum, Vm, adalah 0.01 g-Nkg tanah keringjam. Nilai
kejenuhan konstan, Ks, adalah 36.6 ppm seperti yang ditunjukkan Gambar 17.
3. Jumlah Sel Bakteri dan Kadar Air
Bakteri pengoksidasi amoniak yang ditambahkan adalah Nitrosomonas
sp., tetapi yang diukur termasuk bakteri heterotrof, karena kemungkinan besar yang mengoksidasi amoniak tidak hanya Nitrosomonas
sp. tetapi juga bakteri lain dalam bahan pengisi. Dalam hal ini, diasumsikan sebagai bakteri heterotrof karena bahan pengisi sebelum digunakan telah
diberi nutrien untuk pertumbuhan bakteri. Gambar 18 menunjukkan
b
50
15 20
25 30
35 40
45
7 14
21 26
Hari ke - K
a d
a r A
ir
L-1 L-2
L-3
2 4
6 8
10 12
7 14
21 26
N ila
i L o
g a
rit m
a J
u m
la h
S e
l
N it
ros om
o n
a s
L-1 L-2
L-3
5 5.5
6 6.5
7 7.5
8 8.5
9
7 14
21 26
N ila
i L o
g a
rit m
a J
u m
la h
S e
l H e
te ro
tr o
f
L-1 L-2
L-3
perubahan jumlah bakteri pengoksidasi amoniak dan kadar air bahan pengisi.
Pada H-0, bakteri Nitrosomonas sp. dalam kolom berturut-turut lubang 1, lubang 2, lubang 3 memiliki nilai logaritma jumlah bakteri sebagai
berikut 7.95 selg-contoh, 10.04 selg-contoh, 9.04 selg-contoh. Nilai ini didukung juga dengan adanya bakteri heterotrof lubang 1, lubang 2, lubang
3 yaitu dengan nilai logaritma jumlah bakteri 6 cfug-contoh, 7.70 cfug- contoh, 8.74 cfug-contoh.
Gambar 18. Perubahan jumlah sel bakteri pengoksidasi NH
3
selama pengoperasian biofilter tanah. a Nitrosomonas sp., b bakteri
heterotrof, c kadar air, L-1 : lubang 1, L-2 : lubang 2, L-3 : lubang 3.
a
b
c
51 Setelah 7 hari, nilai logaritma jumlah bakteri Nitrosomonas sp. yang
tumbuh berturut-turut dengan urutan yang sama adalah 8.15 selg-contoh, 7.15 selg-contoh, 5.48 selg-contoh. Dalam hal ini terjadi kenaikan jumlah
sel Nitrosomonas sp. pada lubang 1, karena lubang 1 dekat dengan inlet yang merupakan sumber amoniak. Faktor pendukungnya adalah terdapat
kadar air yang cenderung stabil yaitu berkisar antara 21 – 41 . Nilai logaritma jumlah bakteri heterotrof berturut-turut lubang 1, lubang 2, lubang
3 adalah 6 cfug-contoh, 6.18 cfug-contoh, 5.95 cfug-contoh, dalam hal ini telah mengalami penurunan jumlah sel pada lubang 2 dan 3.
Pada hari ke-14, terdapat penurunan jumlah sel Nitrosomonas sp., tetapi terjadi kenaikan jumlah sel bakteri heterotrof. Berturut-turut lubang 1,
lubang 2, lubang 3, nilai logaritma jumlah bakteri Nitrosomonas sp. adalah 4.40 selg-contoh, 1.04 selg-contoh, 1.04 selg-contoh.
Hari ke-21, kadar air kolom berkisar antara 36 – 42 ini merupakan pendukung pertumbuhan bakteri pengoksidasi amoniak. Nilai
logaritma jumlah sel Nitrosomonas sp berturut-turut lubang 1, lubang 2, lubang 3 adalah 1.04 selg-contoh, 1.04 selg-contoh, 0.48 selg-contoh.
Demikian halnya jumlah sel bakteri heterotrof, mengalami penurunan namun tidak sedrastis Nitrosomonas sp. Penurunan ini dikarenakan pH
kolom yang semakin basa sehingga Nitrosomonas sp. tidak mampu bertahan hidup.
Hari ke-26, nilai pH cenderung asam, tetapi jumlah Nitrosomonas sp. tidak berubah jumlahnya. Hal ini mengindikasikan bahwa hasil oksidasi
amoniak yang bersifat asam ini mulai diproduksi. Demikian halnya jumlah sel bakteri heterotrof, tidak mengalami perubahan dari hari ke-21.
4. Pengamatan pH
Nilai pH sangat mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme, dalam hal ini bakteri pengoksidasi amoniak. Tanah memiliki buffer yang
dapat mempertahankan nilai pH, sehingga pH relatif stabil dan cenderung netral. Perubahan pH diperlihatkan oleh Gambar 14d. Tanah yang
52 digunakan memiliki pH awal berturut-turut lubang 1, lubang 2, lubang 3
adalah 7.54, 7.55, 7.54. Setelah biofilter dioperasikan selama 7 hari, nilai pH naik menjadi 8.19, 8.14, 7.92. Nilai pH pada lubang 1 dan 2 lebih cepat naik
karena lubang 1 dekat dengan inlet, sehingga terjadi penumpukkan gas amoniak yang terjerap dalam bahan secara fisik.
Setelah 14 hari, pH kolom cenderung basa dengan nilai berturut- turut lubang 1, lubang 2, lubang 3 adalah 8.17, 8.03, 8.04. Lubang 3 sudah
mengalami kenaikan pH menjadi lebih basa, sehingga diduga amoniak sudah terjerap dan kolom mulai jenuh secara fisik. Namun, terjadi
penurunan nilai pH di lubang 1 dan 2, hal ini mengindikasikan pertumbuhan mikroorganisme pengoksidasi amoniak. Karena dalam oksidasi amoniak
akan dihasilkan nitrat yang bersifat asam. Pada hari ke-21, nilai pH lubang 2 dan 3 cenderung turun, yaitu 8
dan 7.12. sedangkan pada lubang 1 terjadi kenaikan menjadi 8.18. Hal ini mengindikasikan bakteri pengoksidasi amoniak yang tumbuh cenderung
stabil, karena selain bakteri yang ditambahkan, tanah sudah memiliki berbagai macam bakteri yang bisa berfungsi sebagai inhibitor maupun
akselerator. Hari ke-26, nilai pH cenderung turun menjadi lebih netral. Hal ini
mengindikasikan produksi asam nitrat dan produk metabolisme bakteri yang bersifat asam lainnya lebih banyak. Nilai pH berturut-turut lubang 1, lubang
2 dan lubang 3 adalah 8.20, 7.77, 7.48. Kecenderungan nilai pH yang turun adalah lubang 2 dan 3, dalam hal ini pada lubang 2 dan 3 bakteri memiliki
aktifitas oksidasi yang lebih besar daripada pada lubang 1.
E. BIOFILTER KOMPOS 1. Kinerja Penghilangan Amoniak
