Jika diasumsikan bahwa konsentrasi mikroorganisme pada influen dapat diabaikan, sehingga pada saat kondisi tunak
steady state
= dt
dX
. Maka persamaan 9 dapat disederhanakan menjadi :
1
m d
S r
S F
k V
S K
μ θ
= =
− +
, dan kemudian nilai
S
S S
K +
dimasukkan pada persamaan 10, maka konsentrasi biomassa pada efluen adalah:
k 1 1
O O
m d
d
Y S
S S
S X
k k
μ θ
θ −
− =
= +
+
11
dan konsentrasi substrat pada efluen adalah :
1 k
1
S d
d
k K
S Y
k θ
θ +
= −
−
12
2.7. Stoikiometri dan Keseimbangan Bahan
Menurut Dold
et al. 1980 bahwa total COD influen yang berasal dari air limbah terdiri dari senyawa yang tidak bisa diurai secara biologis
unbiodegradable dan senyawa yang mudah diurai secara biologis biodegradable. Dari senyawa mudah urai terdiri dari dua macam, yaitu :
senyawa yang sudah siap diasimilasi soluble substrat dan senyawa partikulat.
Dold et al. 1980 menyebutkan bahwa 24 persen dari COD mudah urai pada
influen merupakan substrat terlarut soluble substrat. Hal ini dihitung
berdasarkan pada kebutuhan oksigen pada reaksi sintesis, yaitu sebanyak 34 persen COD dimetabolisme; sehingga sebanyak 66 persen diubah menjadi sel-
sel baru. Fraksi COD mudah urai pada influen menjadi 10,34 kali dari laju penggunaan oksigen; yaitu 0,080,34 = 0,24.
Amonia dioksidasi menjadi nitrit oleh bakteri kemoautolitotrofik. Jenis mikroba yang terpenting adalah
Nitrosomonas sp, yaitu bakteria yang berbentuk batang pendek berukuran 1-1,5
μ
m berflagela polaris. Proses katabolisme tersebut adalah sebagai berikut :
NH
+ 4
+
2 3
O
2
→
NO
− 2
+ H
2
O + 2 H
+
+ 240-350 kJmol Melihat kebutuhan oksigen yang cukup besar, pH reaksi akan menurun tanpa
adanya pengendalian pH. Dari proses stoikiometri proses katabolisme dan anabolisme secara total adalah sebagai berikut :
55NH
+ 4
+ 76 O
2
+ 109 HCO
− 3
→
C
5
H
7
NO
2
+ 54 NO
− 2
+ 57 H
2
O + 104 H
2
CO
3
Koefisien perolehan
Y
yang diperoleh adalah sebagai berikut :
4
113 0.15
55 14
O B N NH
g g
g Y
+ −
= =
odm per g N-NH
+ 4
2
113 0.047
76 32
O B
O
g g
Y g
= =
odm per g O
2
2 4
76 32 3.16
55 14
O O
N NH
g g
g
Y
−
= =
O
2
per g N-NH
+ 4
3 4
109 61 8.6
55 14
HCO N NH
g g
g
Y
− +
−
= =
HCO
− 3
per g N-NH
+ 4
Keterangan : odm organic dry matter = bahan organik keringMLVSS
Proses selanjutnya adalah oksidasi nitrit menjadi nitrat oleh bakteri Nitrobacter sp, suatu bakteri berbentuk batang pendek ukuran 0,5 - 1
μ
m atau kadang-kadang dapat muncul berbentuk cocci, dan hidup bersimbiosis dengan
Nitrosomonas. Proses katabolismenya adalah sebagai berikut:
NO
− 2
+
2 1
O
2
→
NO
− 3
+65 - 90 kJmol Untuk kebutuhan ini terlihat bahwa kebutuhan energi untuk pertumbuhan rendah
bila dibandingan dengan Nitrosomonas. Stoikiometri untuk katabolisme dan
anabolisme secara keseluruhan adalah sebagai berikut : 400 NO
− 2
+NH
+ 4
+ 4 H
2
CO
3
+ HCO
− 3
+ 195 O
2
→
C
5
H
7
NO
2
+ 3 H
2
O + 400 NO
− 3
Dengan diasumsikan bahwa untuk proses biosintesis Nitrobacter menggunakan
N-NH
+ 4
, maka koefisien perolehan Y nyata adalah sebagai berikut:
2
O
B N NO
Y
−
= 113
0.02 400 14
g g
g =
odm per g N-NO
2
2
O
B O
Y
= 113
0.018 195 32
g g
g =
odm per g O
2
2 2
O
O N NO
Y
−
= 195 32
1.11 400 14
g g
g =
O
2
per g N-NO
2
Jadi total koefisien perolehan nitrifier adalah :
4
O
B N NH
Y
−
+
2
O
B N NO
Y
−
= 0.17 g odm per g N dan
2
O
B O
Y
=
0.065 g odm per g O
2
. Hasil ini lebih rendah bila dibandingkan dengan nilai koefisien perolehan
nyata dari publikasi lain yaitu :
2
O
B O
Y
=
0,72 g odm per g O
2
. Dari hasil penggunaan oksigen oleh
nitrifier terlihat bahwa tipikal karakteristik proses nitrifikasi merupakan proses yang mengkonsumsi oksigen tinggi dan produksi
biomassa rendah.
3. KERANGKA PEMIKIRAN
