PENENTUAN KOEFISIEN BIOKINETIK DAN NITRIFIKASI PADA PROSES BIOLOGIS LUMPUR AKTIF AIR LIMBAH (144L)
o le k S
1
V o lu m e II
GFEDCBA
K o n fe re n s iN a s io n a l T e k n ik S ip il
P R O S ID IN G
V o lu m e II : K e a ira n , M a n a je m e n
K o n s tru k s i, lin g k u n g a n ,
T ra n s p o rta s i utsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
Editor:
Y o y o n g A rfia d i
S h o lih in A s ' a d
Diselenggarakan atas kerjasama:baZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
@)
UNS
U A JY
UPH,
Unud
T ris a k ti
UNSOED
IT E N A S
ISBN:
978-979-498-859-6 GFEDCBA
HKonferensi
o NNasional
T e kTeknikS Sipil1
P R O S ID IN G
Volume II : Keairan, Manajemen Konstruksi, Lingkungan, TransportasiCBA
P IR A N
T IK N IH
S IP II
D A N IIN G H U N G A N
D A lA M baZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
P~MBANGUNAN Y A N G
24 -26 Oktober 2013
Kampus Universitas Sebelas Maret
JI. Ir. Sutami 36 A, Surakarta
Editor:
Yoyong Arfiadi
Sholihin As' ad
B~RKHANJUTAN
D a fta r Is i
Konferensi
U n iv e rs ita s
Nasional
S e b e /a s
M a re t
Teknik Sipi/
(U N S )
7
(KoNTekSfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
7)
- S u ra k a rta .
utsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
24-26 O k to b e r 2 0 1 3
KELOMPOK
018L
035L
093L
094L
121L
144L
151L
PEMINATAN
LINGKUNGAN
KAJIAN MITIGASI BENCANA BANJIR
LEUSER ACEH TENGGARA MELALUI
DAN DAERAH ALIRAN SUNGAI
Azmeri' dan Devi Sundary'
BANDANG KECAMATAN
ANA LIS IS PERILAKU SUNGAI
L-l
PENGGUNAAN
LUBANG RESAPAN BIOPORI UNTUK MINIMALISASI
DAMPAK BAHAYA BANJIR PADA KECAMATAN SUKAJADI
KELURAHAN SUKAWARNA RW004 BANDUNG
Maria Christine Sutandi', Ginardy Husada", Kanjalia Tjandrapuspa T 3,
Daud Rahmat W4 dan Toni Sosanto"
L-9
MODEL PER.TJBAHAN LlNGKUNGAN
DI KORIDOR JALAN UNTUK
MEWUJUDKAN
PEMBANGUNAN
BERKELANJUTAN
...................................................•.........
Iskandar Muda Purwaamijaya', Wahyu Wibowo", Herwan Dermawarr'
dan Rina Marina Masri"
ANALISIS KERUANGAN PEMBANGUNAN
PERUMAHAN DAN PERMUKIMAN
DI KA WASAN BANDUNG UT ARA UNTUK MEWUJUDKAN
PEMBANGUNAN
BERKELANJUTAN
Rina Marina Masri' dan Iskandar Muda Purwaamijaya
L-23
PEMBUATAN, KARAKTERISASI
DAN APLIKASI KITOSAN DARI
CANGKANG KERANG HIJAU ponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
(MYTULUS VIRDIS LINNEA US)
SEBAGAI KOAGULAN PENJERNIH
AIR
Sinardi ', Prayatni Soewondo, dan Suprihanto Notodarrnojo '
PENENTUAN KOEFISIEN
BIOKINETIK
DAN NITRIFIKASI
BIOLOGIS LUj\;fPUR AKTIF AIR LIMBAH
,
Allen Kurniawan
L-lS
L-33
PADA PROSES
.,
L-39
STUDI KEINGINAN MEMBA YAR OLEH MASYARAKAT
DALAM
UPAYA PENINGKATAN
KUALITAS PELAYANAN PENGUMPULAN
DAN PENGOLAHAN
SAl\]PAH TPA TAMANGAPA KOTA MAKASSAR
1 dan Achmad
Zubairc
Irwan Ridwan Rahim baZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
TlNGGI
L-47
154L
POTENSI TEKNOLOGI
PEMANEN KABUT OJ DATARAN
Aditya Riski I . Puji Utomo ', Taufiq Ilham Maulana, dan Musofa"
259L
PROTOTIPE
UNIT PENGOLAHAN
AIR LlMBAH DENGAN REAKTOR
ELEKTROKIMIA
(UPAL-RE) UNTUK MELAYANI HOME INDUSTRYBATIK
L-59
Budi Utorno'. Musyawaroh', Hunik Sri Runing Sawitri 'fedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
K o n fe r e n s i
XI\,
U n iv e rs ita s
S e b e la s
NGOHO
N a s io n a l
M a re t
(U N S )·
T e k n ik
L-53
S ip il
S u ra k a rta .
7 (K o N T e k S
24·26 O k to b e r
7)
2013
L in g k u n g a n
utsrqponmlk
PENENTUAN KOEFISIEN BIOKINETIK DAN NITRIFIKASI PADA PROSES
BIOLOGIS LUMPUR AKTIF AIR LIMBAH
(144L)
Allen KurniawanponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
Departemen
TeknikSipil
dan Lingkungan, Institut Pertanian Bogar, Kampus IPB Dramaga, 16680, Bogar
Emai/: allen.kurniawan@gmai/.com
ABSTRAK
Instalasi pengolahan air limbah domestik Gedung X pada salah satu universitas terkemuka di Jakarta
berupa pengolahan biologis tipe lumpur aktif konvensional yang terdiri dari proses aerasi dan
sedimentasi. Kondisi pengolahan saat ini kurang berjalan maksimal karena tingginya konsentrasi
Biochemical
Oxygen Demand (BOD), Chemical Oxygen Demand (COD) dan amonia hasil
pengolahan. Atas dasar permasalahn di atas, evaluasi perlu dilakukan untuk menentukan konstanta
biokinetik, nitrifikasi, serta penelitian terhadap parameter disain. Metode sampling secara komposit
untuk mendapatkan berbagai konsentrasi parameter fisik, kimiawi dan biologis. Melalui hasil
anal is is laboratorium selama tiga minggu, konsentrasi rata-rata BOD, COD, Volatile Suspended
Solid (VSS), Amenia, Total Kjedhal Nitrogen (TKN), dan pH pada influen sebesar 425 mg/L; 987
rng/L; 1000,48 mg/L; 31 rng/L; 106,83 mg/L; 7,9; pada bak aerasi sebesar 235 mg/L; 595 mg/L;
3487,1 mg/L; 19 mg/L; 69,11 mg/L; 7,7; pada effluen sebesar 134 mgfL: 244 rng/L; 495,95 mgIL; 6
mg/L; 16,21 mg/L; 7,7. Tipe proses lumpur aktif di Gedung X adalah pencampuran lengkap
(completely mixed activated sludge) dengan resirkulasi yang dilengkapi pipa pembuangan lumpur.
spesifik
Koefisien biokinetik meliputi nilai konstanta saturasi ( K ,) , kecepatan pertumbuhan
maksimum bakteri (,umaJ, koefisien produksi sintesa sel ( } j, kecepatan utilisasi substrat spesifik
maksimum (qll/aJ, koefisien kematian mikroba ( k .) , kecepatan pertumbuhan spesifik maksimum
bakteri nitrifikasi (Pm,,-J.vS, konstanta saturasi nitrifikasi ( K ,\) , koefisien hasil yang diobservasi (YnhJ,
produksi biomassa (L lX ), dan nilai reduksi nitrogen. Koefisien-koefisen
tersebut akan digunakan
untuk menentukan kebutuhan oksigen yang dibutuhkan oleh mikrorganisme pada bak aerasi.
Kata kunci: koefisien biokinetik, lumpur aktif, nitrifikasi.
1. PENDAHULUAN
Upaya pengolahan air limbah yang tepat dan optimal dapat mengatasi masalah air limbah sebelum dibuang ke
lingkungan. Oengan adanya pengolahan, air lirnbah diharapkan dapat memenuhi persyaratan am bang batas baku
rnutu yang ditetapkan oleh pemerintah. Oi dalam proses pengolahan air lirnbah khususnya yang mengandung
polutan senyawa organik, teknologi yang digunakan sebagian besar menggunakan aktivitas mikroorganisme untuk
menguraikan senyawa polutan organik tersebut. Pengolahan air limbah dengan aktifitas mikroorganisme
bisa
disebut dengan proses biologis.
Di dalam aplikasinya, pengolahan biologis digunakan untuk berbagai tujuan antara lain untuk menghilangkan
senyawa organik yang ada di dalam air limbah, untuk proses nitrifikasi dan denitrifikasi, penghilangan senyawa
fosfor. dan untuk stabilisasi air Iimbah. Pada kenyataannya, unit-unit pengolahan air limbah tidak berfungsi secara
optimal yang menyebabkan kualitas air yang akan dibuang ke lingkungan tidak seperti yang diharapkan. Evaluasi
aspek-aspek yang menjadi dasar perencanaan awal perlu dilakukan pada Instalasi Pengolahan Air Limbah OPAL),
sehingga tahap penerapan di lapangan tidak jauh berbeda dari tahap perancangan yang telah diperkirakan semula.
Salah satu universitas terkernuka di Jakarta merniliki pengolahan air limbah domestik sederhana, yaitu pengolahan
biologis lumpur aktif. Unit ini terdiri dari proses aerasi dan ditindaklanjuti dengan sedimentasi. Air limbah domestik
berasal dari aktiviras umum, seperti rnandi-cuci-kakus (MCK), wudhu, dan lain-lain. Saat ini, kondisi pengolahan
tidak berjalan maksirnal, karena bau seringkali dirasakan, dan parameter pencemar terutama Chemical Oxygen
Demand (COD), Biochemical Oxygen Demand (BOD), dan amonia hasil pengolahan masih menunjukkan kadar di
atas ambang baku mutu. Atas dasar permasalahan tersebut. tujuan dari penelitian ini adalah mengevaluasi kinerja
pengolahan air limbah dengan mengetahui koefisien biokinetik, konstanta kinetika nitrifikasidan kebutuhan oksigen
pada proses lumpur aktif. sehingga rekomendasi berupa prediksi level lingkungan saat ini dapat diketahui dalam
usaha eliminasi kontaminan berbahaya sebelum memasuki komponen lingkungan.
K o n fe re n s i
U n iv e rs its s
N a s io n a l
S e b e /a s
M a re t
T e k n ik
(U N S )
S ip il
7 (K o N T e k S
. S u r e k s tte ,
24·26
7)
O k ta b e r
2013
baZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
L - 39
2.CBA
M ETO DO LO G I
Daerah
salah
kajian
dilakukan
satu gedung
melayani
pada
universitas
unit pengolahan
terkemuka
Iimbah dari WC, pencucian
Metode
digunakan
sampling
sehingga
parameter
pengolahan
biologis
karakteristik
bagian
air limbah
Kjedhal Nitrogen
influen,
ditinjau
(TKN),
mendapatkan
aerasi,
dari
cukup
dapat diketahui.
dan efluen.
parameter
pH dan temperatur.
tersebut
lantai di gedung
data yang
dan rancangan
aktifponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHG
(activated sludge) yang berlokasi pad a
tipe lumpur
Unit pengolahan
piring dan pengepelan
untuk
perencanaan
biologis
di Jakarta.
berada
pada
lantai
tentang
komposisi
Pad a penelitian
dan debit
Setelah
data
kuantitatif
setiap
hasil
a.
bahan
Perhitungan
laboratorium
evaluasi.
koefisien
Perhitungan
BOD,
diperoleh,
biokinetik
c.
kinetika
COD,
pengambilan
contoh
uji (sampel)
adalah
komposit,
dengan
kemudian
dicampur
Pengambilan
contoh
pengolahan
data
untuk
menghasilkan
Y (microbial yield), q., (kecepatan
yang meliputi
kematian
nitrifikasi
dibutuhkan
data
yang
data ini meliputi:
K, (konstanta
mikroba),
untuk
(flmh,s (koefisien
konsentrasi
saturasi
saturasi),
kecepatan
utilisasi
serta
kesetimbangan
dan KN (koefisien
Penentuan
Y obs (microbial yield yang di observasi), produksi biomassa,
Solid Retention Time (BSRT),
konsentrasi
substrat
efluen
substrat
mencari
massa,
pertumbuhan
nitrifikasi),
Biological
di unit
uji dari titik pengambilan
sampling, nilai
Volatile Suspended Solid (YSS), ammonia,
Total
kecepatan
reaksi). Koefisien
terse but didapat setelah neraca
secara linear (untuk mendapatkan
garis regresi) dibuat.
b.
air limbah,
ditentukan
Untuk setiap contoh
Metode
Pengolahan
K, (koefisien
maksimurn),
dan hanya
tiga minggubaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
(2 I hari).
hari selama
analisis
sebagai
aliran
ini titik sampling
frekuensi pengambilan
pad a pagi, siang, dan sore hari saat jam puncak. Contoh uji air limbah
dengan jumlah proporsional
sesuai debit aliran air limbah pada saat contoh uji tersebut diambil.
uji ini dilakukan
dasar
tersebut.
spesifik
K (konstanta
dan pengeplotan
spesifik
maksimum
data
bakteri
nitrifikasi).
perkiraan
nitrogen
terlarut,
dan
yang
tersedia,
kebutuhan
oksigen
pengolahan.
3.
H A S IL
K u a n tita s
Besarnya
DAN
dan
debit
instalasi
k u a lita s
air
a ir lim b a h
limbah
yang
tepat dengan
secara
pengolahan
PEM BAH ASAN
bersifat
tidak
akan
diolah
perlu
proyeksi kebutuhan
kontinu,
sehingga
proses
pengarnbilan
dibagi
menjadi
sampling
hanya
pengarnbilan
sampling
pad a saat
berlangsung
Untuk
berupa
dan kandungan
mengevaluasi
karakteristik
partikel
yang terdapat
Tabel
di dalam
yang
bagi mikroorganisfne,
Penurunan
TKN
senyawa
organik
dihilangkan
melalui
50,43'%.
dua
hari
dapat
tahap
BOD,
terurai
air limbah
dinilai
cukup
proses
proses
maka
kandungan
besarnya
selama
maksimum
pada
24 jam.
instalasi
Dari
dengan volume
sampel bersifat
air limbah
pad a saat jam
untuk
mewakili
fisik dan kimia
melalui
bersifat
sangat
tersebut
jam-jam
melalui
Di dalam
asimilasi
atas
Frekuensi
Waktu
aktivitas
aktivitas
hasil
29,95 rrr'.
komposit,
rendah.
tertinggi
yang lain.
kualitas air limbah
zat, senyawa, atau
pengambilan
Gedung
sampling
serta
(Zulfikar,
dan
2002).
pengendapan
bak aerasi
menjadi
selama
Efisiensi
yang
4650
K o n fe r e n s i
U n iv e rs ita s
S e b e /a s
pada
bentuk
yang
penyisihan
YSS
kemampuan
mg/l.
racun
Nilai
umumnya
partikulat.
kernudian
yang
Ndapat
dihasilkan
optimum
hingga
Volatile Suspended
konsenterasi
MLSS
pada dasar bak.
N a s io n a i
M a re t
(KEP-
senyawa-
bersifat
diolah
dalam
75% dari Mixed Liquor
sebesar
mutu
nitrifikasi.
ammonia.
Suspended Solid (SS) pad a bak aerasi yang mengendap
L - 40fedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
zat-zat
belum
menunjukkan
diasumsikan
diketahui
yang
maupun
baku
X mengandung
bakteri
air limbah
baik terlarut
batas
ambang
pada
pengolahan,
dan dikonversi
Solid (MLSS)
pada
proses
dan N-organik,
proses
di
domestik
toksik bagi pertumbuhan
biologis.
biodegradasi
MLSS
berada
limbah
dan denitrifikasi
yakni
Bila nilai Mixed Liquor Suspended
menunjukkan
disebabkan
ammonia
dengan
nitrifikasi
pengolahan
jam
perlu diketahui,
melainkan
data
Karakteristik
tersebut mencakup
dan NH3
COD
ammonia
oleh
bentuk
dihilangkan
variabilitas
periode, karena
setiap
atau didegradasi
senyawa
dalam
setiap
kapasitas
air limbah
pada unit pengolahan
Karena pengambilan
karena
Hasil karakteristik
ini dapat
disebabkan
berada
dengan
Solid (ML VSS),
tersebut
sukar
besamya
ini debit
I.
efluen
Kondisi
adanya
dapat
nitrogen
terlarut
parameter
penelitian
dilakukan
dan tertampung
sarna (konstan).
setiap
puncak
air limbah.
pada Tabel
995).
organik
debit
variasi
I. parameter
5 ltI\lENKLH.'10·'1
senyawa
dalarn
debit
IPAL, tidak hanya kuantitas
air limbah
fisik, kimia, dan biologis perlu ditentukan.
21 hari dapat disajikan
Dari
kali
menentukan
Pada
yaitu pagi, siang, dan sore hari pada saat debit puncak.
tiga periode
tiga
untuk
depan.
pengukuran
pengukuran.
debit rata-rata IPAL sebesar IS m'/hari
Debit rata-rata tersebut setiap hari umurnnya relatif
pengambilan
diketahui
masa
(U N S )
T e k n ik
S ip il
. S u ra k a rta ,
7 (K o N T e k S
24·26
O k to b e r
7)
2013
L in g k u n g a n
Tabel
Parameter
I. Kualitas
air limbah
rata-rata
X.ponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJI
Gedung
. . Aerasl,
....., .:)~ ;1 (E /liie ir':;L ';
BOD
COD
425
235
134
50
987
595
244
100
vss
1000,48
3487,1
495,95
31
TKN
Keterangan :
*Standar baku
Evaluasi konstanta
19
106,83
mutu
6
69,11
Keputusan
St/MENKLH/IO/199S
16,21
Menteri
Negara
Lingkungan
Hidup
volume
tangki
KEP-
biokinetik
aerasi
; X }, konsentrasi
lumpur
Nomor
tentang Baku M u tu Limbah Cair Bagi Kegiatan Industri.
GambarbaZYXWVUTSRQPON
I. Dalam
gambar
ini, Q
substrat dalam air limbah baku; V ,
Suatu diagram
yang tipikal untuk proses lumpur aktif ditunjukkan
dalam
merupakan
debit aliran air limbah baku menuju tangki aerasi; Si, konsentrasi
debit aliran
pengolahan.
Milt" *
Konsentrasi dada tltiksaiitpling.(nl/{iLx/\r:c;!Jilkll
In flu e n ..
utsrqponmlk
hasil
biomassa
pengolahan
lumpur
dalam
aktif;
tangki
aerasi;
X ), konsentrasi
dan S f, konsentrasi
substrat
biomassa
pad a kondisi
clarifier; Q " ,
steady state setelah
efluen
Q-Ow
Q
Si
Recycle
Gambar
Konsentrasi
I. Pencampuran
analisis
Pendekatan
Persamaan
selanjutnya
kinetik terhadap
Monod (Reynolds,
dX
- = /lX = Y -
(completely mixed) lurnpur
sernpurna
difokuskan
reaksi biokimia
1996):
pada
pengolahan
berdasarkan
Pump
aktif dengan
resirkulasi
jenis
lumpur
Michaelis-Menten
biologis
Persamaan
aktif
completely
dikombinasikan
mixed.
dengan
dS
dt
(I)
dt
Keterangan:
d x /d :
=
laju pertumbuhan
11
=
koefisien
Koefisien
perrurnbuhan
ii
=
/lmax
(K
sel mikroorganisme,
pertumbuhan
s
m a s s a -(v o lu m e jtw a k ru )
mikroorganisrne,
berdasarkan
Persamaan
waktu'
Monod
dikembangkan
menjadi:
5)
~
(2)
Keteranzan:
, u I lM Y
-
K,
Untuk
=
koefisien
=
konsentrasi
sistem
U n iv e rs ita s
substrat
pencampuran
[akumulasi]
K o n fe r e n s i
maksimum
N a s io n a l
S e b e la s
M a re t
=
T e k n ik
(U N S )
perturnbuhan
dengan
sempurna
u
S ip il
dengan
resirkulasi.
pertumbuhan]
7 (K o N T e k S
24-26
waktu"
= ~ f1max
[pertambahan
- S u ra k a rta .
mikroorganisrne,
kesetimbangan
massa
- [pengurangan
di dalam
sel mikroorganisme
pembusukan
yaitu:
endogen] - [output]
7)
O k to b e r
2013
L - 41
Secara matematis, persamaan di atas berubah menjadi:ponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
dX fedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
VkeXl dt - QwXl dt - (Q - Qw)Xzdt
1 · V = Vf1X 1 dt (3)
Keseimbangan
massa pada substrat yaitu:
[a k u m u la s i]
=
[in p u t]
-
[o u tp u t]
-
[p e n g u r a n g a n
p e r tu m b u h a n ]
Secara marernatis, persamaan di atas berubah menjadi:
(4)
Penurunan substrat saat pertumbuhan mikroorganisme menggunakan
dt. Persamaan terse but disubtitusi kedalarn Persamaan (4), sehingga:
Persamaan (1), sehingga [dSdGrowth = (p/Yj(X/)
(5)
Penurunan Persamaan (3) dan (5) dihitung
menentukan nilai Y dan k.:
Si -
S1
ke
--= -+ --
x.o,
Y
secara
matematis,
sehingga
bentuk
persamaan
diperoleh
untuk
1 1 baZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
(6)
v o,
Keterangan:
Y
=
k<
=
0;
=
Be
=
koefisien produksi sintesis set, mg VSSimg BOD
laju kematian endogenous rnikroorganisme, waktu
waktu detensi, waktu = V/O
waktu tinggal set (eel residence time), waktu = ( I') ( /) /( Q .'( - )
Persamaan di atas membentuk persamaan linear, y = b + II/X . Dengan menggunakan reaktor aliran kontinu atau
be be rap a reaktor aliran kontinu yang beroperasi pad a beberapa laju aliran, data (5 1 - S )/X ;B dapat diplotkan pada
sumbu y, J/B;pada sumbu x, kemiringan garis yaitu IIY dan perpotongan pada sumbu y yaitu klY.
I
0.11
.:-.
t
0.10
o
-
?.9.
o
0.09
~
;,..
-;
€)
o
0.08
0.770.\'
o
~ - 0.07CBA
..
0.0.25
~
..' ..
.o'C;"
0
'
.......
···8 ~ ··· GFEDCBA
........
00
'
o
v :-
o
0.06
o
0.05
0.050
0.055
0.060
0.065
0.070
0.075
0.080
0.085
0.090
I/::'c (hari'}
Garnbar I. Penentuan Y dan k,
Dari persamaan linear pada Garnbar I, nilai Y diperoleh sebesar 1,3 mg VSS/mg BOD dan kc sebesar O,034/hari.
Untuk menentukan K , dan ,u m ,H , bentuk persamaan matematisnya adalah:
(7)
K o n fe r e n s i
L - 42
U n iv e rs ita s
S e b e te s
N a s io n a l
M a re t
(U N S )
T e k n ik
S ip il
- S u ra k a rta ,
7 (K o N T e k S
24-26
O k to b e r
7)
2013
L in g k u n g a n
Persamaan
ini membentuk
nilai S, pada sumbu
linear,ponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
y baZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
= b + mx, sehingga
nilai [Oi I (1 + keO;} S, diplotkan pada sumbu
persamaan
x, kemiringan
II/.Imox dan perpotongan
garis yaitu
pada sumbu
y yaitu K.J/.Ima.
utsrqponmlk
y,
r-
5300
o
5100
4900
~
4700
:;"
.t
4500
4300
'"
e.
4100
o
v
o·
0
Ocr······!.·············
&
o
3900
.....~...
'0;..
0
0
o
3700
6 .0 5 1 x
==
.
0
+ 1471.
.0.·····
0
0
0
o
o
3500
385
405
425
445
465
485
Sj (mg/L)
Gambar
Dari persamaan
linear
pada
Gambar
2, nilai
K , dan /.Ima.T
2. Penentuan
/.Im m
diperoleh
sebesar
0,165/hari
dan
K , sebesar
parameter /.Inla.n K" Y dan k, dibandingkan
dengan kriteria umum pada Tabel 2. Nilai
rentang nilai umum air limbah, Menurut Ahmad (2003), berbedanya
nilai 1(, disebabkan
yang
digunakan
dan
berbedanya
menyebabkan
tingginya
dalam
biodegradasi
proses
bakteri,
nilai
konsentrasi
K., sehingga
substrat
/.I",ax menjadi
yang
rendah.
diberikan.
Nilai
Konsentrasi
Ks merupakan
Dari hasil penelitian
2. Koefisien
dan pertumbuhan
Monod
Satuan
mg/I COD
mg VSSa/mg
BOD
substrat
yang
untuk proses
Rentang
mg/I BOD 5
Y
yang
diberikan,
dan
tersebut
McCarty
(1970)
mikroorganisme
mernpunyai
dalam
bentuk
sebagai
dalam
Benefield
reaktor
(200 I)
dan konsentrasi
sehingga
di
5
25 - 100
60
15 - 70
40
0,4 - 0,8
0,6
menghubungkan
mikroorganisme
laju
TipikaJ
Nilai
2 - 10
-I
Lawrence
akan
aktif
lumpur
d ay
0,025 - 0,075
a NILVSS nilainya kurang lebih 70-80% dari MLSS
Sumber: Metcalf dan Eddy (2003) dalam Reynolds dan Richards (1996).
ke
konsentrasi
tinggi
karena
biokinetik
Koefisien
K,
substrat
elernen yang sangat esensial
Ks menunjukkan
hubungan
nilai afinitas dan laju pertumbuhan
sel
yang telah dilakukan,
nilai Ks yang tinggi mengindikasikan
bahwa miroorganisme
yang
air limbah,
terdapat di dalam proses biologis memiliki
afinitas yang rendah terhadap
pertumbuhan
bakteri berpengaruh
pada besar kecilnya konsentrasi
substrat.
Tabel
m g /L . Nilai
242
dan K. tidak memenuhi
karena berbedanya
substrat
/.Inlax
0,06
kecepatan
di sekitar
utilisasi
mikroorganisme.
substrat
pada
Hubungan
berikut:
as
at
(8)
Persamaan
(8) disubtitusikan
ke Persamaan
(2), sehingga:
a s _ qmax SlX 1
at
Untuk
persamaan
orde
(9)
KS+Sl
1101,
nilai S, jauh
(9), sehingga
persamaan
lebih besar daripada
K , sehingga
tersebut berubah menjadi:
nilai K , dapat
diabaikan
pada
penyebut
dari
(10)
K o n fe re n s i N a s io n a l T e k n ik S ip it 7 (K o N T e k S 7 )
U n iv e rs ita s
S e b e /a s
M a re t
(U N S )
- S u ra k a rta ,
24-26
O k to b e r
2013
L - 43
Dengan memplotkanfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
a s /a t sebagai sumbu y dan X I sebagai sumbu x, nilai q lllllX diperoleh dari kemiringanponmlkjihgfedcba
(slope)
dari kurva yang terbentuk secara linear sebesar 0,08/hari. Hubungan antara K , dan q llla x menghasilkan nilai konstanta
4
laju penyisihanbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
(K ) mclalui Persamaan (II) sebesar 6 x 10- Umg.hari.
(II)
Evaluasi Konstanta
Kinetika
Nitrifikasi
Untuk perlindungan suatu badan air, maka instalasi pengolahan air limbah harus dirancang untuk menghasilkan
efluen yang telah ternitrifikasi, dengan membangun suatu kultur bakteri nitrifikasi yang akan mengoksidasi
ammonia menjadi nitrat ketika air limbah masih berada di dalam instalasi. Umumnya pengoksidasian ammonia
menjadi nitrat dilakukan oleh genus Nitrosomonas.
Beberapa kerugian dalam efluen air limbah yang mengandung
nitrogen amonia berlebih, diantaranya ammonia mengkonsumsi
oksigen terlarut dalam badan air penerima,
ammonia bereaksi dengan klor membentuk desinfektan yang tidak efektif yaitu kloramine, amonia bersifat toksik
pad a organisme air (Benefield, 200 I).
Pengaruh pH operasional akan mempengaruhi
kecepatan
kecepatan pertumbuhan spesifik maksimum Nitrosomonas
(200 I) rnenyatakan persamaan berikut ini:
( J - L m a x )p a d a
(J1max)NS
=
1+0,04
p H o p tim u m
(1 2 )
( 1 0 P H o p tim u m - p H _ 1 )
Persamaan (8) dapat disederhanakan
( lim a x ) N S
------~~~~------C lim a x ) p a d a
pertumbuhan bakteri nitrifikasi. Untuk mengoreksi
untuk variasi pl-l, Hultman (1971) dalam Benefield
p H o p tim u m
menjadi faktor koreksi pH:
1
=------------~--------1+0,04 CIOPH
o p tim u m - p H
(\ 3)
-1 )
pH optimum instalasi sebesar 8,4 dan pH operasional rata-rata sebesar 7,7; sehingga faktor koreksi pH dengan
menggunakan pH operasional untuk tahap nitrifikasi diperoleh dari Persamaan 9 sebesar 0,86.
Hultman (1971) dalam Benefield (200 I) mengusulkan bahwa kecepatan pertumbuhan spesifik maksimum untuk
Nitrosomonas {(j1maxf"sl, dan konstanta saturasi (K,v), dipengaruhi oleh suhu operasional menurut persamaan berikut:
( I1 m a x ) N s
=
C J .tm a x ) N S ( 2 0 .C )
x 10°.Q33 (T-20)
Persamaan (10) dapat disederhanakan
( Ilm a x ) N S
= 100.Q33 ( T - 2 0 )
(\4)
menjadi faktor koreksi suhu:
(1 5 )
( Ilm a x ) N S ( 2 0 ·C )
K
N
=
100.051
(16)
eT)-us8
Suhu operasional instalasi sebesar 26,5:C; sehingga nilai Kv diperoleh sebesar 1,56 mg/L-N dan faktor koreksi suhu
diperoleh sebesar 1,64.
Dengan mengctahui
dikoreksi menjadi:
(J1ma ..•JNS
=
faktor koreksi pH dan suhu, pertumbuhan
(J1max)
X
faktor
koreksi pH
X
spesifik maksimum
Nitrosomonas
r(u lII" ,)s s J
dapat
[aktor koreksi suhu
( 17)
Dari Persarnaan
0.15,hari.
Penentuan
(13) di alas dengan memasukkan
Kebutuhan
nilai faktor koreksi pH dan suhu,
( /J llltlJ N S
diperoleh
sebesar
Oksigen
Kebutuhan
oksigen harus diperhatikan dalam proses pengolahan air lirn b a h , Jika organisme dalam tangki aerasi
kehilangan suplai oksigen yang cukup, kegagalan proses akan terjadi dengan menurunnya kualitas efluen. Dengan
dernikian, jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh organisme pada instalasi pengolahan periu diketahui. Langkahiangkah perhitungan kebutuhan oksigen adalah sebagai berikut:
K o n fe r e n s i
L - 44
U n iv e rs ita s
S e b e /a s
N a s io n a l
M a re t
(U N S )
T e k n ik
S ip il
- S u ra k a rta .
7 (K o N T e k S
2 4 -2 6
O k to b e r
7)
2013
L in g k u n g a n
a. Penentuan perkiraan BSRT
~ =
y
b. Perhitungan koefisien hasil
y:
-
S o lid s
R e te n tio n
T im e )
Q _ ponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
ke
(Sj-Sl)
Xl V
8c
(B io lo g ic a l
(y ie ld
(18)
yang diobservasi
c o e fic ie n t)
y
obs -
utsrqponmlk
(19)
1+ke 8 c
e. Penentuan produksi biomassa (L1X)
(20)
d. Penentuan pemisahan nitrogen sebagai suatu hasil sintesis sel
Formula molukuler yang digunakan seeara luas untuk mendeskripsikan komposisi biomassa yang diberikan oleh
Me Carty (1970) dalam Benefield (2001) adalah C 60baZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
H s70 23N12P, Struktur ini mempunyai
suatu berat formula
1374, sehinggasatuan
fraksi yang dipresentasikan
untuk nitrogen adalah 16811374, atau 0,122. Dengan
demikian, kebutuhan nitrogen untuk suatu kondisi pengolahan tertentu dimungkinkan dapat diketahui dengan
persamaan:
Nitrogen
removal
=
O,12211X
(21)
e.
Penentuan perkiraan nitrogen yang tersedia untuk nitrifikasi
.
itroqen terse
N
f.
Perhitungan
E
r-l
,
=
d .
La
= -
.:...b e .:...b _ a _ n _ n .:...it_ T .:...o g o :..e _ n _ -_ n _ it_ T ....;o g o :..e _ n _ T _ e _ m _ o _ v a _ '
BSRT operasional yang diperlukan untuk memberikan efisiensi nitrifikasi
KN
1 - -:-:-------:-'-:--::------,-----:(n itro q e n
(23)
te T s e d ia )[8 c (J lm a r)N S -l]
g. Penenruan kecepatan utlisasi substrat aktual dengan menggunakan
q
(22)
8.34 Q
1Ie
= __
BSRT operasional
+ke
(24)
C _
Y
h. Perhirungan konsentrasi substrat efluen terlarut
(25)
1.
Kontrol (cek) nilai
Sf
dengan nilai
Sf
yang diinginkan
Hasil perhitungan nilai S f sebesar 210 mg/L menunjukkan nilai tersebut berada di atas S f awal sebesar 134 mg/L
BOD, sehingga perhitungan dari langkah a-h dihitung kembali dengan memasukkan nilai S f hasil perhitungan akhir.
Hasil perhitungan akhir menunjukkan nilai C\ sebesar 23,84 hari; Y obs = 0,721; f1X sebesar 2329,335 g/hari;
nitrogen yang tersedia sebesar 87,89 mg/L; BSRT operasional (OJ sebesar 7,6 hari: dan q sebesar 0,127 m g /L .
Jika disumsikan bahwa biomassa dapat dinyatakan dengan formula kimia C5H;NO~ (Benefield,
oksigen untuk oksidasi satu unit biomassa dapat dihitung dengan cara:
C 5H 7N O l
(5 x 32)/133
=
+ SOl
->
5eO l
2001). kebutuhan
+ 2 H 1 0 + NH,
1,42 unit Oj/unit biomassa yang dioksidasi.
Nitrogen organik yang terdapat di dalam air limbah ditransformasikan
menjadi ammonium sebagai hasil dari
aktivitas rnikroba, dan arnonium tersebut dapat menaikkan kebutuhan oksigen, sehingga nitrifikasi harus
dipertimbangkan dalam kalkulasi kebutuhan oksigen total. Perhirungan keburuhan oksigen total adalah:
110 2
=
[QC5 i
-
51)] - 1,4211X + [4,57QE N Cnitrogen
tersedia)]
(26)
Oari Persamaan (26) diperoleh tingkat kebutuhan oksigen pada IPAL Gedung X sebesar 5044,174 g/hari.
K o n fe r e n s i
U n iv e rs ita s
N a s io n a l
S e b e /a s
M a re t
T e k n ik
(U N S )
S ip il
7
(K o N T e k S
- S u ra k a rta ,
2 4 -2 6
7)
O k ta b e r
2013
L - 45
4.
KESIMPULAN
DAN SARAN
Kesimpulan dari penelitian ini:
a.
K, K; fimax, Y, danfedcbaZYXWVUTSRQPON
k , berturut-turut yang
Evaluasi konstanta biokinetik instalasi Gedung X berupa nilai q,,"/X)ponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFE
mewakili parameter BOD adalah 0,0797/hari; 6.10-4 I/mg.hari; 132,83 mg/L; 0,147 /hari; 1,3; 0,034/hari.
b.
Konstanta kinetik nitrifikasi dipengaruhi oleh faktor suhu dan pH operasional, sehingga menghasilkan
(fimaxJNS,
dan KN sebesar 0, l/hari; 1,56baZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
m g /L sebagai N .
c.
Kebutuhan oksigen instalasi dengan memperhitungkan
proses nitrifikasi menghasilkan nilai sebesar
5044,174 gram/hari. Data-data penunjang dalam perhitungan kebutuhan oksigen adalah nilai nitrogen yang
tersedia sebesar 87,89 mg/L; Biological Solid Retention Time (BSRT) sebesar 7,6 hari; kecepatan utilisasi
substrat (q) sebesar 0,127 /hari; Yob, sebesar 0,721; perkiraan biomassa aktual (L1X) sebesar 2329,335 glhari.
Saran yang dapat digunakan sebagai bahan kajian untuk peningkatan
nilai
kinerja IPAL Gedung X adalah:
a.
Proses nitrifikasl harus diperhitungkandalam
proses pengolahan. Proses tersebut perlu dikaji karena nilai
kandungan ammonia, BOD dan COD di efluen hasil pengolahan masih berada di atas ambang baku mutu.
b.
Perlu dipertimbangkan juga adanya unit preliminary treatment sebelum unit pengolahan biologis. Hal ini
berfungsi untuk menyisihkan kandungan parameter pada air limbah dengan tingkat efisiensi yang cukup
besar, sehingga air limbah yang keluar dari unit pengolahan mempunyai konsentrasi parameter pencemar
yang lebih kecil daripada kondisi tanpa adanya priliminary
treatment. Unit ini lebih ekonomis
dibandingkan pengolahan kimiawi, walaupun memakan ruang atau tempat yang cukup besar.
DAFTAR
PUSTAKA
Ahmad, A. (2003). "Penentuan Parameter Kinetika Biodegradasi Anaerob Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit".
Jurnal Natur Indonesia, Vol. 6(1), hal. 45 - hal. 48.
Benefield, L. (2001). Biological Process Designfor Wastewater Treatment, Ibis Publishing, Melbourne.
Metcalfand Eddy (2003). Wastewater Engineering: Treatment, Disposal and Reuse, Me Graw-Hill, New York.
Reynolds, T. D., Richards, P. A. (1996). Unit Operations and Processes in Environmental Engineering, PWS
Publishing Company, Boston.
K o n fe r e n s i
L - 46
U n iv e rs ita s
S e b e la s
N a s io n a l
M a re t
(U N S )
T e k n ik
S ip il
- S u r e k e r ts ,
7 (K o N T e k S
2 4 -2 6
O k to b e r
7)
2013
1
V o lu m e II
GFEDCBA
K o n fe re n s iN a s io n a l T e k n ik S ip il
P R O S ID IN G
V o lu m e II : K e a ira n , M a n a je m e n
K o n s tru k s i, lin g k u n g a n ,
T ra n s p o rta s i utsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
Editor:
Y o y o n g A rfia d i
S h o lih in A s ' a d
Diselenggarakan atas kerjasama:baZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
@)
UNS
U A JY
UPH,
Unud
T ris a k ti
UNSOED
IT E N A S
ISBN:
978-979-498-859-6 GFEDCBA
HKonferensi
o NNasional
T e kTeknikS Sipil1
P R O S ID IN G
Volume II : Keairan, Manajemen Konstruksi, Lingkungan, TransportasiCBA
P IR A N
T IK N IH
S IP II
D A N IIN G H U N G A N
D A lA M baZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
P~MBANGUNAN Y A N G
24 -26 Oktober 2013
Kampus Universitas Sebelas Maret
JI. Ir. Sutami 36 A, Surakarta
Editor:
Yoyong Arfiadi
Sholihin As' ad
B~RKHANJUTAN
D a fta r Is i
Konferensi
U n iv e rs ita s
Nasional
S e b e /a s
M a re t
Teknik Sipi/
(U N S )
7
(KoNTekSfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
7)
- S u ra k a rta .
utsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
24-26 O k to b e r 2 0 1 3
KELOMPOK
018L
035L
093L
094L
121L
144L
151L
PEMINATAN
LINGKUNGAN
KAJIAN MITIGASI BENCANA BANJIR
LEUSER ACEH TENGGARA MELALUI
DAN DAERAH ALIRAN SUNGAI
Azmeri' dan Devi Sundary'
BANDANG KECAMATAN
ANA LIS IS PERILAKU SUNGAI
L-l
PENGGUNAAN
LUBANG RESAPAN BIOPORI UNTUK MINIMALISASI
DAMPAK BAHAYA BANJIR PADA KECAMATAN SUKAJADI
KELURAHAN SUKAWARNA RW004 BANDUNG
Maria Christine Sutandi', Ginardy Husada", Kanjalia Tjandrapuspa T 3,
Daud Rahmat W4 dan Toni Sosanto"
L-9
MODEL PER.TJBAHAN LlNGKUNGAN
DI KORIDOR JALAN UNTUK
MEWUJUDKAN
PEMBANGUNAN
BERKELANJUTAN
...................................................•.........
Iskandar Muda Purwaamijaya', Wahyu Wibowo", Herwan Dermawarr'
dan Rina Marina Masri"
ANALISIS KERUANGAN PEMBANGUNAN
PERUMAHAN DAN PERMUKIMAN
DI KA WASAN BANDUNG UT ARA UNTUK MEWUJUDKAN
PEMBANGUNAN
BERKELANJUTAN
Rina Marina Masri' dan Iskandar Muda Purwaamijaya
L-23
PEMBUATAN, KARAKTERISASI
DAN APLIKASI KITOSAN DARI
CANGKANG KERANG HIJAU ponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
(MYTULUS VIRDIS LINNEA US)
SEBAGAI KOAGULAN PENJERNIH
AIR
Sinardi ', Prayatni Soewondo, dan Suprihanto Notodarrnojo '
PENENTUAN KOEFISIEN
BIOKINETIK
DAN NITRIFIKASI
BIOLOGIS LUj\;fPUR AKTIF AIR LIMBAH
,
Allen Kurniawan
L-lS
L-33
PADA PROSES
.,
L-39
STUDI KEINGINAN MEMBA YAR OLEH MASYARAKAT
DALAM
UPAYA PENINGKATAN
KUALITAS PELAYANAN PENGUMPULAN
DAN PENGOLAHAN
SAl\]PAH TPA TAMANGAPA KOTA MAKASSAR
1 dan Achmad
Zubairc
Irwan Ridwan Rahim baZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
TlNGGI
L-47
154L
POTENSI TEKNOLOGI
PEMANEN KABUT OJ DATARAN
Aditya Riski I . Puji Utomo ', Taufiq Ilham Maulana, dan Musofa"
259L
PROTOTIPE
UNIT PENGOLAHAN
AIR LlMBAH DENGAN REAKTOR
ELEKTROKIMIA
(UPAL-RE) UNTUK MELAYANI HOME INDUSTRYBATIK
L-59
Budi Utorno'. Musyawaroh', Hunik Sri Runing Sawitri 'fedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
K o n fe r e n s i
XI\,
U n iv e rs ita s
S e b e la s
NGOHO
N a s io n a l
M a re t
(U N S )·
T e k n ik
L-53
S ip il
S u ra k a rta .
7 (K o N T e k S
24·26 O k to b e r
7)
2013
L in g k u n g a n
utsrqponmlk
PENENTUAN KOEFISIEN BIOKINETIK DAN NITRIFIKASI PADA PROSES
BIOLOGIS LUMPUR AKTIF AIR LIMBAH
(144L)
Allen KurniawanponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
Departemen
TeknikSipil
dan Lingkungan, Institut Pertanian Bogar, Kampus IPB Dramaga, 16680, Bogar
Emai/: allen.kurniawan@gmai/.com
ABSTRAK
Instalasi pengolahan air limbah domestik Gedung X pada salah satu universitas terkemuka di Jakarta
berupa pengolahan biologis tipe lumpur aktif konvensional yang terdiri dari proses aerasi dan
sedimentasi. Kondisi pengolahan saat ini kurang berjalan maksimal karena tingginya konsentrasi
Biochemical
Oxygen Demand (BOD), Chemical Oxygen Demand (COD) dan amonia hasil
pengolahan. Atas dasar permasalahn di atas, evaluasi perlu dilakukan untuk menentukan konstanta
biokinetik, nitrifikasi, serta penelitian terhadap parameter disain. Metode sampling secara komposit
untuk mendapatkan berbagai konsentrasi parameter fisik, kimiawi dan biologis. Melalui hasil
anal is is laboratorium selama tiga minggu, konsentrasi rata-rata BOD, COD, Volatile Suspended
Solid (VSS), Amenia, Total Kjedhal Nitrogen (TKN), dan pH pada influen sebesar 425 mg/L; 987
rng/L; 1000,48 mg/L; 31 rng/L; 106,83 mg/L; 7,9; pada bak aerasi sebesar 235 mg/L; 595 mg/L;
3487,1 mg/L; 19 mg/L; 69,11 mg/L; 7,7; pada effluen sebesar 134 mgfL: 244 rng/L; 495,95 mgIL; 6
mg/L; 16,21 mg/L; 7,7. Tipe proses lumpur aktif di Gedung X adalah pencampuran lengkap
(completely mixed activated sludge) dengan resirkulasi yang dilengkapi pipa pembuangan lumpur.
spesifik
Koefisien biokinetik meliputi nilai konstanta saturasi ( K ,) , kecepatan pertumbuhan
maksimum bakteri (,umaJ, koefisien produksi sintesa sel ( } j, kecepatan utilisasi substrat spesifik
maksimum (qll/aJ, koefisien kematian mikroba ( k .) , kecepatan pertumbuhan spesifik maksimum
bakteri nitrifikasi (Pm,,-J.vS, konstanta saturasi nitrifikasi ( K ,\) , koefisien hasil yang diobservasi (YnhJ,
produksi biomassa (L lX ), dan nilai reduksi nitrogen. Koefisien-koefisen
tersebut akan digunakan
untuk menentukan kebutuhan oksigen yang dibutuhkan oleh mikrorganisme pada bak aerasi.
Kata kunci: koefisien biokinetik, lumpur aktif, nitrifikasi.
1. PENDAHULUAN
Upaya pengolahan air limbah yang tepat dan optimal dapat mengatasi masalah air limbah sebelum dibuang ke
lingkungan. Oengan adanya pengolahan, air lirnbah diharapkan dapat memenuhi persyaratan am bang batas baku
rnutu yang ditetapkan oleh pemerintah. Oi dalam proses pengolahan air lirnbah khususnya yang mengandung
polutan senyawa organik, teknologi yang digunakan sebagian besar menggunakan aktivitas mikroorganisme untuk
menguraikan senyawa polutan organik tersebut. Pengolahan air limbah dengan aktifitas mikroorganisme
bisa
disebut dengan proses biologis.
Di dalam aplikasinya, pengolahan biologis digunakan untuk berbagai tujuan antara lain untuk menghilangkan
senyawa organik yang ada di dalam air limbah, untuk proses nitrifikasi dan denitrifikasi, penghilangan senyawa
fosfor. dan untuk stabilisasi air Iimbah. Pada kenyataannya, unit-unit pengolahan air limbah tidak berfungsi secara
optimal yang menyebabkan kualitas air yang akan dibuang ke lingkungan tidak seperti yang diharapkan. Evaluasi
aspek-aspek yang menjadi dasar perencanaan awal perlu dilakukan pada Instalasi Pengolahan Air Limbah OPAL),
sehingga tahap penerapan di lapangan tidak jauh berbeda dari tahap perancangan yang telah diperkirakan semula.
Salah satu universitas terkernuka di Jakarta merniliki pengolahan air limbah domestik sederhana, yaitu pengolahan
biologis lumpur aktif. Unit ini terdiri dari proses aerasi dan ditindaklanjuti dengan sedimentasi. Air limbah domestik
berasal dari aktiviras umum, seperti rnandi-cuci-kakus (MCK), wudhu, dan lain-lain. Saat ini, kondisi pengolahan
tidak berjalan maksirnal, karena bau seringkali dirasakan, dan parameter pencemar terutama Chemical Oxygen
Demand (COD), Biochemical Oxygen Demand (BOD), dan amonia hasil pengolahan masih menunjukkan kadar di
atas ambang baku mutu. Atas dasar permasalahan tersebut. tujuan dari penelitian ini adalah mengevaluasi kinerja
pengolahan air limbah dengan mengetahui koefisien biokinetik, konstanta kinetika nitrifikasidan kebutuhan oksigen
pada proses lumpur aktif. sehingga rekomendasi berupa prediksi level lingkungan saat ini dapat diketahui dalam
usaha eliminasi kontaminan berbahaya sebelum memasuki komponen lingkungan.
K o n fe re n s i
U n iv e rs its s
N a s io n a l
S e b e /a s
M a re t
T e k n ik
(U N S )
S ip il
7 (K o N T e k S
. S u r e k s tte ,
24·26
7)
O k ta b e r
2013
baZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
L - 39
2.CBA
M ETO DO LO G I
Daerah
salah
kajian
dilakukan
satu gedung
melayani
pada
universitas
unit pengolahan
terkemuka
Iimbah dari WC, pencucian
Metode
digunakan
sampling
sehingga
parameter
pengolahan
biologis
karakteristik
bagian
air limbah
Kjedhal Nitrogen
influen,
ditinjau
(TKN),
mendapatkan
aerasi,
dari
cukup
dapat diketahui.
dan efluen.
parameter
pH dan temperatur.
tersebut
lantai di gedung
data yang
dan rancangan
aktifponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHG
(activated sludge) yang berlokasi pad a
tipe lumpur
Unit pengolahan
piring dan pengepelan
untuk
perencanaan
biologis
di Jakarta.
berada
pada
lantai
tentang
komposisi
Pad a penelitian
dan debit
Setelah
data
kuantitatif
setiap
hasil
a.
bahan
Perhitungan
laboratorium
evaluasi.
koefisien
Perhitungan
BOD,
diperoleh,
biokinetik
c.
kinetika
COD,
pengambilan
contoh
uji (sampel)
adalah
komposit,
dengan
kemudian
dicampur
Pengambilan
contoh
pengolahan
data
untuk
menghasilkan
Y (microbial yield), q., (kecepatan
yang meliputi
kematian
nitrifikasi
dibutuhkan
data
yang
data ini meliputi:
K, (konstanta
mikroba),
untuk
(flmh,s (koefisien
konsentrasi
saturasi
saturasi),
kecepatan
utilisasi
serta
kesetimbangan
dan KN (koefisien
Penentuan
Y obs (microbial yield yang di observasi), produksi biomassa,
Solid Retention Time (BSRT),
konsentrasi
substrat
efluen
substrat
mencari
massa,
pertumbuhan
nitrifikasi),
Biological
di unit
uji dari titik pengambilan
sampling, nilai
Volatile Suspended Solid (YSS), ammonia,
Total
kecepatan
reaksi). Koefisien
terse but didapat setelah neraca
secara linear (untuk mendapatkan
garis regresi) dibuat.
b.
air limbah,
ditentukan
Untuk setiap contoh
Metode
Pengolahan
K, (koefisien
maksimurn),
dan hanya
tiga minggubaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
(2 I hari).
hari selama
analisis
sebagai
aliran
ini titik sampling
frekuensi pengambilan
pad a pagi, siang, dan sore hari saat jam puncak. Contoh uji air limbah
dengan jumlah proporsional
sesuai debit aliran air limbah pada saat contoh uji tersebut diambil.
uji ini dilakukan
dasar
tersebut.
spesifik
K (konstanta
dan pengeplotan
spesifik
maksimum
data
bakteri
nitrifikasi).
perkiraan
nitrogen
terlarut,
dan
yang
tersedia,
kebutuhan
oksigen
pengolahan.
3.
H A S IL
K u a n tita s
Besarnya
DAN
dan
debit
instalasi
k u a lita s
air
a ir lim b a h
limbah
yang
tepat dengan
secara
pengolahan
PEM BAH ASAN
bersifat
tidak
akan
diolah
perlu
proyeksi kebutuhan
kontinu,
sehingga
proses
pengarnbilan
dibagi
menjadi
sampling
hanya
pengarnbilan
sampling
pad a saat
berlangsung
Untuk
berupa
dan kandungan
mengevaluasi
karakteristik
partikel
yang terdapat
Tabel
di dalam
yang
bagi mikroorganisfne,
Penurunan
TKN
senyawa
organik
dihilangkan
melalui
50,43'%.
dua
hari
dapat
tahap
BOD,
terurai
air limbah
dinilai
cukup
proses
proses
maka
kandungan
besarnya
selama
maksimum
pada
24 jam.
instalasi
Dari
dengan volume
sampel bersifat
air limbah
pad a saat jam
untuk
mewakili
fisik dan kimia
melalui
bersifat
sangat
tersebut
jam-jam
melalui
Di dalam
asimilasi
atas
Frekuensi
Waktu
aktivitas
aktivitas
hasil
29,95 rrr'.
komposit,
rendah.
tertinggi
yang lain.
kualitas air limbah
zat, senyawa, atau
pengambilan
Gedung
sampling
serta
(Zulfikar,
dan
2002).
pengendapan
bak aerasi
menjadi
selama
Efisiensi
yang
4650
K o n fe r e n s i
U n iv e rs ita s
S e b e /a s
pada
bentuk
yang
penyisihan
YSS
kemampuan
mg/l.
racun
Nilai
umumnya
partikulat.
kernudian
yang
Ndapat
dihasilkan
optimum
hingga
Volatile Suspended
konsenterasi
MLSS
pada dasar bak.
N a s io n a i
M a re t
(KEP-
senyawa-
bersifat
diolah
dalam
75% dari Mixed Liquor
sebesar
mutu
nitrifikasi.
ammonia.
Suspended Solid (SS) pad a bak aerasi yang mengendap
L - 40fedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
zat-zat
belum
menunjukkan
diasumsikan
diketahui
yang
maupun
baku
X mengandung
bakteri
air limbah
baik terlarut
batas
ambang
pada
pengolahan,
dan dikonversi
Solid (MLSS)
pada
proses
dan N-organik,
proses
di
domestik
toksik bagi pertumbuhan
biologis.
biodegradasi
MLSS
berada
limbah
dan denitrifikasi
yakni
Bila nilai Mixed Liquor Suspended
menunjukkan
disebabkan
ammonia
dengan
nitrifikasi
pengolahan
jam
perlu diketahui,
melainkan
data
Karakteristik
tersebut mencakup
dan NH3
COD
ammonia
oleh
bentuk
dihilangkan
variabilitas
periode, karena
setiap
atau didegradasi
senyawa
dalam
setiap
kapasitas
air limbah
pada unit pengolahan
Karena pengambilan
karena
Hasil karakteristik
ini dapat
disebabkan
berada
dengan
Solid (ML VSS),
tersebut
sukar
besamya
ini debit
I.
efluen
Kondisi
adanya
dapat
nitrogen
terlarut
parameter
penelitian
dilakukan
dan tertampung
sarna (konstan).
setiap
puncak
air limbah.
pada Tabel
995).
organik
debit
variasi
I. parameter
5 ltI\lENKLH.'10·'1
senyawa
dalarn
debit
IPAL, tidak hanya kuantitas
air limbah
fisik, kimia, dan biologis perlu ditentukan.
21 hari dapat disajikan
Dari
kali
menentukan
Pada
yaitu pagi, siang, dan sore hari pada saat debit puncak.
tiga periode
tiga
untuk
depan.
pengukuran
pengukuran.
debit rata-rata IPAL sebesar IS m'/hari
Debit rata-rata tersebut setiap hari umurnnya relatif
pengambilan
diketahui
masa
(U N S )
T e k n ik
S ip il
. S u ra k a rta ,
7 (K o N T e k S
24·26
O k to b e r
7)
2013
L in g k u n g a n
Tabel
Parameter
I. Kualitas
air limbah
rata-rata
X.ponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJI
Gedung
. . Aerasl,
....., .:)~ ;1 (E /liie ir':;L ';
BOD
COD
425
235
134
50
987
595
244
100
vss
1000,48
3487,1
495,95
31
TKN
Keterangan :
*Standar baku
Evaluasi konstanta
19
106,83
mutu
6
69,11
Keputusan
St/MENKLH/IO/199S
16,21
Menteri
Negara
Lingkungan
Hidup
volume
tangki
KEP-
biokinetik
aerasi
; X }, konsentrasi
lumpur
Nomor
tentang Baku M u tu Limbah Cair Bagi Kegiatan Industri.
GambarbaZYXWVUTSRQPON
I. Dalam
gambar
ini, Q
substrat dalam air limbah baku; V ,
Suatu diagram
yang tipikal untuk proses lumpur aktif ditunjukkan
dalam
merupakan
debit aliran air limbah baku menuju tangki aerasi; Si, konsentrasi
debit aliran
pengolahan.
Milt" *
Konsentrasi dada tltiksaiitpling.(nl/{iLx/\r:c;!Jilkll
In flu e n ..
utsrqponmlk
hasil
biomassa
pengolahan
lumpur
dalam
aktif;
tangki
aerasi;
X ), konsentrasi
dan S f, konsentrasi
substrat
biomassa
pad a kondisi
clarifier; Q " ,
steady state setelah
efluen
Q-Ow
Q
Si
Recycle
Gambar
Konsentrasi
I. Pencampuran
analisis
Pendekatan
Persamaan
selanjutnya
kinetik terhadap
Monod (Reynolds,
dX
- = /lX = Y -
(completely mixed) lurnpur
sernpurna
difokuskan
reaksi biokimia
1996):
pada
pengolahan
berdasarkan
Pump
aktif dengan
resirkulasi
jenis
lumpur
Michaelis-Menten
biologis
Persamaan
aktif
completely
dikombinasikan
mixed.
dengan
dS
dt
(I)
dt
Keterangan:
d x /d :
=
laju pertumbuhan
11
=
koefisien
Koefisien
perrurnbuhan
ii
=
/lmax
(K
sel mikroorganisme,
pertumbuhan
s
m a s s a -(v o lu m e jtw a k ru )
mikroorganisrne,
berdasarkan
Persamaan
waktu'
Monod
dikembangkan
menjadi:
5)
~
(2)
Keteranzan:
, u I lM Y
-
K,
Untuk
=
koefisien
=
konsentrasi
sistem
U n iv e rs ita s
substrat
pencampuran
[akumulasi]
K o n fe r e n s i
maksimum
N a s io n a l
S e b e la s
M a re t
=
T e k n ik
(U N S )
perturnbuhan
dengan
sempurna
u
S ip il
dengan
resirkulasi.
pertumbuhan]
7 (K o N T e k S
24-26
waktu"
= ~ f1max
[pertambahan
- S u ra k a rta .
mikroorganisrne,
kesetimbangan
massa
- [pengurangan
di dalam
sel mikroorganisme
pembusukan
yaitu:
endogen] - [output]
7)
O k to b e r
2013
L - 41
Secara matematis, persamaan di atas berubah menjadi:ponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
dX fedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
VkeXl dt - QwXl dt - (Q - Qw)Xzdt
1 · V = Vf1X 1 dt (3)
Keseimbangan
massa pada substrat yaitu:
[a k u m u la s i]
=
[in p u t]
-
[o u tp u t]
-
[p e n g u r a n g a n
p e r tu m b u h a n ]
Secara marernatis, persamaan di atas berubah menjadi:
(4)
Penurunan substrat saat pertumbuhan mikroorganisme menggunakan
dt. Persamaan terse but disubtitusi kedalarn Persamaan (4), sehingga:
Persamaan (1), sehingga [dSdGrowth = (p/Yj(X/)
(5)
Penurunan Persamaan (3) dan (5) dihitung
menentukan nilai Y dan k.:
Si -
S1
ke
--= -+ --
x.o,
Y
secara
matematis,
sehingga
bentuk
persamaan
diperoleh
untuk
1 1 baZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
(6)
v o,
Keterangan:
Y
=
k<
=
0;
=
Be
=
koefisien produksi sintesis set, mg VSSimg BOD
laju kematian endogenous rnikroorganisme, waktu
waktu detensi, waktu = V/O
waktu tinggal set (eel residence time), waktu = ( I') ( /) /( Q .'( - )
Persamaan di atas membentuk persamaan linear, y = b + II/X . Dengan menggunakan reaktor aliran kontinu atau
be be rap a reaktor aliran kontinu yang beroperasi pad a beberapa laju aliran, data (5 1 - S )/X ;B dapat diplotkan pada
sumbu y, J/B;pada sumbu x, kemiringan garis yaitu IIY dan perpotongan pada sumbu y yaitu klY.
I
0.11
.:-.
t
0.10
o
-
?.9.
o
0.09
~
;,..
-;
€)
o
0.08
0.770.\'
o
~ - 0.07CBA
..
0.0.25
~
..' ..
.o'C;"
0
'
.......
···8 ~ ··· GFEDCBA
........
00
'
o
v :-
o
0.06
o
0.05
0.050
0.055
0.060
0.065
0.070
0.075
0.080
0.085
0.090
I/::'c (hari'}
Garnbar I. Penentuan Y dan k,
Dari persamaan linear pada Garnbar I, nilai Y diperoleh sebesar 1,3 mg VSS/mg BOD dan kc sebesar O,034/hari.
Untuk menentukan K , dan ,u m ,H , bentuk persamaan matematisnya adalah:
(7)
K o n fe r e n s i
L - 42
U n iv e rs ita s
S e b e te s
N a s io n a l
M a re t
(U N S )
T e k n ik
S ip il
- S u ra k a rta ,
7 (K o N T e k S
24-26
O k to b e r
7)
2013
L in g k u n g a n
Persamaan
ini membentuk
nilai S, pada sumbu
linear,ponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
y baZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
= b + mx, sehingga
nilai [Oi I (1 + keO;} S, diplotkan pada sumbu
persamaan
x, kemiringan
II/.Imox dan perpotongan
garis yaitu
pada sumbu
y yaitu K.J/.Ima.
utsrqponmlk
y,
r-
5300
o
5100
4900
~
4700
:;"
.t
4500
4300
'"
e.
4100
o
v
o·
0
Ocr······!.·············
&
o
3900
.....~...
'0;..
0
0
o
3700
6 .0 5 1 x
==
.
0
+ 1471.
.0.·····
0
0
0
o
o
3500
385
405
425
445
465
485
Sj (mg/L)
Gambar
Dari persamaan
linear
pada
Gambar
2, nilai
K , dan /.Ima.T
2. Penentuan
/.Im m
diperoleh
sebesar
0,165/hari
dan
K , sebesar
parameter /.Inla.n K" Y dan k, dibandingkan
dengan kriteria umum pada Tabel 2. Nilai
rentang nilai umum air limbah, Menurut Ahmad (2003), berbedanya
nilai 1(, disebabkan
yang
digunakan
dan
berbedanya
menyebabkan
tingginya
dalam
biodegradasi
proses
bakteri,
nilai
konsentrasi
K., sehingga
substrat
/.I",ax menjadi
yang
rendah.
diberikan.
Nilai
Konsentrasi
Ks merupakan
Dari hasil penelitian
2. Koefisien
dan pertumbuhan
Monod
Satuan
mg/I COD
mg VSSa/mg
BOD
substrat
yang
untuk proses
Rentang
mg/I BOD 5
Y
yang
diberikan,
dan
tersebut
McCarty
(1970)
mikroorganisme
mernpunyai
dalam
bentuk
sebagai
dalam
Benefield
reaktor
(200 I)
dan konsentrasi
sehingga
di
5
25 - 100
60
15 - 70
40
0,4 - 0,8
0,6
menghubungkan
mikroorganisme
laju
TipikaJ
Nilai
2 - 10
-I
Lawrence
akan
aktif
lumpur
d ay
0,025 - 0,075
a NILVSS nilainya kurang lebih 70-80% dari MLSS
Sumber: Metcalf dan Eddy (2003) dalam Reynolds dan Richards (1996).
ke
konsentrasi
tinggi
karena
biokinetik
Koefisien
K,
substrat
elernen yang sangat esensial
Ks menunjukkan
hubungan
nilai afinitas dan laju pertumbuhan
sel
yang telah dilakukan,
nilai Ks yang tinggi mengindikasikan
bahwa miroorganisme
yang
air limbah,
terdapat di dalam proses biologis memiliki
afinitas yang rendah terhadap
pertumbuhan
bakteri berpengaruh
pada besar kecilnya konsentrasi
substrat.
Tabel
m g /L . Nilai
242
dan K. tidak memenuhi
karena berbedanya
substrat
/.Inlax
0,06
kecepatan
di sekitar
utilisasi
mikroorganisme.
substrat
pada
Hubungan
berikut:
as
at
(8)
Persamaan
(8) disubtitusikan
ke Persamaan
(2), sehingga:
a s _ qmax SlX 1
at
Untuk
persamaan
orde
(9)
KS+Sl
1101,
nilai S, jauh
(9), sehingga
persamaan
lebih besar daripada
K , sehingga
tersebut berubah menjadi:
nilai K , dapat
diabaikan
pada
penyebut
dari
(10)
K o n fe re n s i N a s io n a l T e k n ik S ip it 7 (K o N T e k S 7 )
U n iv e rs ita s
S e b e /a s
M a re t
(U N S )
- S u ra k a rta ,
24-26
O k to b e r
2013
L - 43
Dengan memplotkanfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
a s /a t sebagai sumbu y dan X I sebagai sumbu x, nilai q lllllX diperoleh dari kemiringanponmlkjihgfedcba
(slope)
dari kurva yang terbentuk secara linear sebesar 0,08/hari. Hubungan antara K , dan q llla x menghasilkan nilai konstanta
4
laju penyisihanbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
(K ) mclalui Persamaan (II) sebesar 6 x 10- Umg.hari.
(II)
Evaluasi Konstanta
Kinetika
Nitrifikasi
Untuk perlindungan suatu badan air, maka instalasi pengolahan air limbah harus dirancang untuk menghasilkan
efluen yang telah ternitrifikasi, dengan membangun suatu kultur bakteri nitrifikasi yang akan mengoksidasi
ammonia menjadi nitrat ketika air limbah masih berada di dalam instalasi. Umumnya pengoksidasian ammonia
menjadi nitrat dilakukan oleh genus Nitrosomonas.
Beberapa kerugian dalam efluen air limbah yang mengandung
nitrogen amonia berlebih, diantaranya ammonia mengkonsumsi
oksigen terlarut dalam badan air penerima,
ammonia bereaksi dengan klor membentuk desinfektan yang tidak efektif yaitu kloramine, amonia bersifat toksik
pad a organisme air (Benefield, 200 I).
Pengaruh pH operasional akan mempengaruhi
kecepatan
kecepatan pertumbuhan spesifik maksimum Nitrosomonas
(200 I) rnenyatakan persamaan berikut ini:
( J - L m a x )p a d a
(J1max)NS
=
1+0,04
p H o p tim u m
(1 2 )
( 1 0 P H o p tim u m - p H _ 1 )
Persamaan (8) dapat disederhanakan
( lim a x ) N S
------~~~~------C lim a x ) p a d a
pertumbuhan bakteri nitrifikasi. Untuk mengoreksi
untuk variasi pl-l, Hultman (1971) dalam Benefield
p H o p tim u m
menjadi faktor koreksi pH:
1
=------------~--------1+0,04 CIOPH
o p tim u m - p H
(\ 3)
-1 )
pH optimum instalasi sebesar 8,4 dan pH operasional rata-rata sebesar 7,7; sehingga faktor koreksi pH dengan
menggunakan pH operasional untuk tahap nitrifikasi diperoleh dari Persamaan 9 sebesar 0,86.
Hultman (1971) dalam Benefield (200 I) mengusulkan bahwa kecepatan pertumbuhan spesifik maksimum untuk
Nitrosomonas {(j1maxf"sl, dan konstanta saturasi (K,v), dipengaruhi oleh suhu operasional menurut persamaan berikut:
( I1 m a x ) N s
=
C J .tm a x ) N S ( 2 0 .C )
x 10°.Q33 (T-20)
Persamaan (10) dapat disederhanakan
( Ilm a x ) N S
= 100.Q33 ( T - 2 0 )
(\4)
menjadi faktor koreksi suhu:
(1 5 )
( Ilm a x ) N S ( 2 0 ·C )
K
N
=
100.051
(16)
eT)-us8
Suhu operasional instalasi sebesar 26,5:C; sehingga nilai Kv diperoleh sebesar 1,56 mg/L-N dan faktor koreksi suhu
diperoleh sebesar 1,64.
Dengan mengctahui
dikoreksi menjadi:
(J1ma ..•JNS
=
faktor koreksi pH dan suhu, pertumbuhan
(J1max)
X
faktor
koreksi pH
X
spesifik maksimum
Nitrosomonas
r(u lII" ,)s s J
dapat
[aktor koreksi suhu
( 17)
Dari Persarnaan
0.15,hari.
Penentuan
(13) di alas dengan memasukkan
Kebutuhan
nilai faktor koreksi pH dan suhu,
( /J llltlJ N S
diperoleh
sebesar
Oksigen
Kebutuhan
oksigen harus diperhatikan dalam proses pengolahan air lirn b a h , Jika organisme dalam tangki aerasi
kehilangan suplai oksigen yang cukup, kegagalan proses akan terjadi dengan menurunnya kualitas efluen. Dengan
dernikian, jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh organisme pada instalasi pengolahan periu diketahui. Langkahiangkah perhitungan kebutuhan oksigen adalah sebagai berikut:
K o n fe r e n s i
L - 44
U n iv e rs ita s
S e b e /a s
N a s io n a l
M a re t
(U N S )
T e k n ik
S ip il
- S u ra k a rta .
7 (K o N T e k S
2 4 -2 6
O k to b e r
7)
2013
L in g k u n g a n
a. Penentuan perkiraan BSRT
~ =
y
b. Perhitungan koefisien hasil
y:
-
S o lid s
R e te n tio n
T im e )
Q _ ponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
ke
(Sj-Sl)
Xl V
8c
(B io lo g ic a l
(y ie ld
(18)
yang diobservasi
c o e fic ie n t)
y
obs -
utsrqponmlk
(19)
1+ke 8 c
e. Penentuan produksi biomassa (L1X)
(20)
d. Penentuan pemisahan nitrogen sebagai suatu hasil sintesis sel
Formula molukuler yang digunakan seeara luas untuk mendeskripsikan komposisi biomassa yang diberikan oleh
Me Carty (1970) dalam Benefield (2001) adalah C 60baZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
H s70 23N12P, Struktur ini mempunyai
suatu berat formula
1374, sehinggasatuan
fraksi yang dipresentasikan
untuk nitrogen adalah 16811374, atau 0,122. Dengan
demikian, kebutuhan nitrogen untuk suatu kondisi pengolahan tertentu dimungkinkan dapat diketahui dengan
persamaan:
Nitrogen
removal
=
O,12211X
(21)
e.
Penentuan perkiraan nitrogen yang tersedia untuk nitrifikasi
.
itroqen terse
N
f.
Perhitungan
E
r-l
,
=
d .
La
= -
.:...b e .:...b _ a _ n _ n .:...it_ T .:...o g o :..e _ n _ -_ n _ it_ T ....;o g o :..e _ n _ T _ e _ m _ o _ v a _ '
BSRT operasional yang diperlukan untuk memberikan efisiensi nitrifikasi
KN
1 - -:-:-------:-'-:--::------,-----:(n itro q e n
(23)
te T s e d ia )[8 c (J lm a r)N S -l]
g. Penenruan kecepatan utlisasi substrat aktual dengan menggunakan
q
(22)
8.34 Q
1Ie
= __
BSRT operasional
+ke
(24)
C _
Y
h. Perhirungan konsentrasi substrat efluen terlarut
(25)
1.
Kontrol (cek) nilai
Sf
dengan nilai
Sf
yang diinginkan
Hasil perhitungan nilai S f sebesar 210 mg/L menunjukkan nilai tersebut berada di atas S f awal sebesar 134 mg/L
BOD, sehingga perhitungan dari langkah a-h dihitung kembali dengan memasukkan nilai S f hasil perhitungan akhir.
Hasil perhitungan akhir menunjukkan nilai C\ sebesar 23,84 hari; Y obs = 0,721; f1X sebesar 2329,335 g/hari;
nitrogen yang tersedia sebesar 87,89 mg/L; BSRT operasional (OJ sebesar 7,6 hari: dan q sebesar 0,127 m g /L .
Jika disumsikan bahwa biomassa dapat dinyatakan dengan formula kimia C5H;NO~ (Benefield,
oksigen untuk oksidasi satu unit biomassa dapat dihitung dengan cara:
C 5H 7N O l
(5 x 32)/133
=
+ SOl
->
5eO l
2001). kebutuhan
+ 2 H 1 0 + NH,
1,42 unit Oj/unit biomassa yang dioksidasi.
Nitrogen organik yang terdapat di dalam air limbah ditransformasikan
menjadi ammonium sebagai hasil dari
aktivitas rnikroba, dan arnonium tersebut dapat menaikkan kebutuhan oksigen, sehingga nitrifikasi harus
dipertimbangkan dalam kalkulasi kebutuhan oksigen total. Perhirungan keburuhan oksigen total adalah:
110 2
=
[QC5 i
-
51)] - 1,4211X + [4,57QE N Cnitrogen
tersedia)]
(26)
Oari Persamaan (26) diperoleh tingkat kebutuhan oksigen pada IPAL Gedung X sebesar 5044,174 g/hari.
K o n fe r e n s i
U n iv e rs ita s
N a s io n a l
S e b e /a s
M a re t
T e k n ik
(U N S )
S ip il
7
(K o N T e k S
- S u ra k a rta ,
2 4 -2 6
7)
O k ta b e r
2013
L - 45
4.
KESIMPULAN
DAN SARAN
Kesimpulan dari penelitian ini:
a.
K, K; fimax, Y, danfedcbaZYXWVUTSRQPON
k , berturut-turut yang
Evaluasi konstanta biokinetik instalasi Gedung X berupa nilai q,,"/X)ponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFE
mewakili parameter BOD adalah 0,0797/hari; 6.10-4 I/mg.hari; 132,83 mg/L; 0,147 /hari; 1,3; 0,034/hari.
b.
Konstanta kinetik nitrifikasi dipengaruhi oleh faktor suhu dan pH operasional, sehingga menghasilkan
(fimaxJNS,
dan KN sebesar 0, l/hari; 1,56baZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
m g /L sebagai N .
c.
Kebutuhan oksigen instalasi dengan memperhitungkan
proses nitrifikasi menghasilkan nilai sebesar
5044,174 gram/hari. Data-data penunjang dalam perhitungan kebutuhan oksigen adalah nilai nitrogen yang
tersedia sebesar 87,89 mg/L; Biological Solid Retention Time (BSRT) sebesar 7,6 hari; kecepatan utilisasi
substrat (q) sebesar 0,127 /hari; Yob, sebesar 0,721; perkiraan biomassa aktual (L1X) sebesar 2329,335 glhari.
Saran yang dapat digunakan sebagai bahan kajian untuk peningkatan
nilai
kinerja IPAL Gedung X adalah:
a.
Proses nitrifikasl harus diperhitungkandalam
proses pengolahan. Proses tersebut perlu dikaji karena nilai
kandungan ammonia, BOD dan COD di efluen hasil pengolahan masih berada di atas ambang baku mutu.
b.
Perlu dipertimbangkan juga adanya unit preliminary treatment sebelum unit pengolahan biologis. Hal ini
berfungsi untuk menyisihkan kandungan parameter pada air limbah dengan tingkat efisiensi yang cukup
besar, sehingga air limbah yang keluar dari unit pengolahan mempunyai konsentrasi parameter pencemar
yang lebih kecil daripada kondisi tanpa adanya priliminary
treatment. Unit ini lebih ekonomis
dibandingkan pengolahan kimiawi, walaupun memakan ruang atau tempat yang cukup besar.
DAFTAR
PUSTAKA
Ahmad, A. (2003). "Penentuan Parameter Kinetika Biodegradasi Anaerob Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit".
Jurnal Natur Indonesia, Vol. 6(1), hal. 45 - hal. 48.
Benefield, L. (2001). Biological Process Designfor Wastewater Treatment, Ibis Publishing, Melbourne.
Metcalfand Eddy (2003). Wastewater Engineering: Treatment, Disposal and Reuse, Me Graw-Hill, New York.
Reynolds, T. D., Richards, P. A. (1996). Unit Operations and Processes in Environmental Engineering, PWS
Publishing Company, Boston.
K o n fe r e n s i
L - 46
U n iv e rs ita s
S e b e la s
N a s io n a l
M a re t
(U N S )
T e k n ik
S ip il
- S u r e k e r ts ,
7 (K o N T e k S
2 4 -2 6
O k to b e r
7)
2013