ke atas upflow melalui sludge bed. Prinsip kerja UASB adalah limbah cair
masuk dan didistribusikan melalui pendistributor yang terdapat pada bagian bawah reaktor. Mikroorgansime dalam bioreaktor membentuk
pellet berukuran sekitar 0,5-2 mm yang mengendap di dasar reaktor membentuk
sludge bed sebagai tempat berlangsungnya reaksi anaerob. Sistem distribusi dan gas yang dihasilkan dari reaksi di
sludge bed menghasilkan turbelensi yang memungkinkan terjadinya pencampuran dalam reaktor. Bagian
terpenting dari UASB adalah 3 fase separator untuk memisahkan bagian padat, cair dan gas.
Gambar 7 Desain reaktor pengolahan limbah cair dengan upflow anaerobic
sludge bed.
2.4.3.2. Pengolahan Menggunakan Proses Pertumbuhan Terlekat
Cara pengolahan air limbah dengan proses pertumbuhan terlekat dilakukan dengan mengalirkan air limbah ke dalam reaktor biologi yang di dalamnya berisi
media penyangga untuk pelekatan mikroorganisme. Terjadinya pelekatan mikroorganisme pada permukaan padatan disebabkan oleh adanya interaksi
yang kuat antara permukaan padatan dengan mikroorganisme melalui pembentukan polimer ekstraseluler di permukaan sel Kumar and Prasad 2006.
Sekali terjadi pelekatan, sel akan tumbuh dan berkembang dengan menggunakan nutrien yang ada di lingkungannya. Faktor utama untuk pelekatan
dan pertumbuhan mikroorganisme di permukaan padatan adalah bahan tersebut kasar dan berpori. Pembentukan koloni mikrob meningkat dengan semakin
besarnya luas permukaan dan porous karena energi yang dibutuhkan lebih kecil Prakash
et al. 2003. Untuk aplikasi dilapangan, persyaratan yang dipenuhi oleh material sebagai padatan pendukung di antaranya mudah diperoleh, harganya
Efluen
Influen Pendistribusi aliran
Sampling ports
Gas
Pemisah gas-padat-cair
murah dan bersifat inert. Beberapa padatan pendukung yang sering digunakan di antaranya keramik, nylon, pasir, batu, gel, poliurethane dan karbon aktif.
Pelekatan mikroorganisme di permukaan padatan membentuk lapisan tipis disebut dengan biofilm. Biofilm terdiri dari sekumpulan sel mikroorganisme yang
melekat pada padatan sehingga berada dalam keadaan diam, tidak mudah lepas atau berpindah tempat atau biofilm juga disebut sebagai komunitas yang
terstruktur dari mikroorganisme di dalam suatu matriks Prakash et al. 2003.
Pada Biofilm terjadi penumpukan bahan organik yang diselubungi oleh matrik polimer ekstraseluler dihasilkan oleh mikroorganisme tersebut Donlan 2002.
Proses Pembentukan Biofilm
Mekanisme pembentukannya biofilm pada permukaan padatan dibagi menjadi 3 tahap yaitu 1 tahap pelekatan mikrob ke permukaan padatan,
2 tahap kolonisasi, dan 3 tahap pertumbuhan biofilm. Mekanisme pembentukan mikrob biofilm pada permukaan padatan disajikan pada Gambar 8.
dimodifikasi dari Borja et al. 2003
Gambar 8 Mekanisme pembentukan biofilm bakteri pada permukaan padatan.
Pada tahap pelekatan, bakteri pertama-tama mendekati permukaan melalui gaya elektrostatik maupun gaya fisika. Pada umumnya, ketersediaan nutrisi,
suhu air dan laju alir cairan yang memadai serta karakteristik mikrob seperti adanya flagela dan permukaan sel yang terasosiasi dengan poplisakarida atau
protein mempercepatan proses pelekatan mikrob pada permukaan padatan Prakash
et al. 2003. Setelah mikrob melekat pada permukaan padatan inert atau jaringan hidup, asosiasi menjadi stabil dengan terbentuknya mikrokoloni.
Beberapa dari sel bakteri terikat secara permanen pada permukaan material melalui pembentukan polimer ekstraseluler. Polimer ekstraseluler terdiri dari
sejumlah besar protein, polisakarida, asam nukleat dan fosfolipid yang berfungsi
Pelekatan Kolonisasi
Pertumbuhan
Permukaan padatan pendukung
sebagai jembatan antar permukaan sel dan menjadi inisiasi pada pembentukan biofilm. Polimer ekstraseluler juga mencegah difusi senyawa-senyawa toksik
yang membahayakan serta mengatur pertumbuhan sel. Pemasakan biofilm umumnya terjadi dalam rentang beberapa jam hingga berminggu-minggu
tergantung pada jenis bakteri. Biofilm bakteri memiliki keunggulan dibandingkan dengan bakteri yang
hidup secara bebas. Beberapa keunggulannya adalah menghasilkan kepadatan populasi sel yang lebih tinggi, lebih efisien terhadap penggunaan nutrisi dan lebih
tahan terhadap perubahan kondisi lingkungan. Hal ini menghasilkan aktivitas biodegradasi yang lebih tinggi dibandingkan dengan pertumbuhan tersuspensi
Brault 1991. Berdasarkan keunggulan-keunggulan yang dimiliki oleh mikroorganisme pertumbuhan terlekat, teknologi biofilm prospektif untuk
diterapkan pada pengendalian pencemaran lingkungan terutama untuk menguraikan senyawa organik kompleks menjadi senyawa-senyawa organik dan
anorganik yang lebih sederhana. Dewasa ini, teknologi biofilm banyak digunakan untuk memproduksi bahan kimia seperti etanol dengan menggunakan
Saccharomyces cerevisiae, produksi butanol dengan menggunakan Clostridium acetobutylicum serta bahan kimia lainnya Qureshi et al. 2005. Biofilm bakteri
Pseudomonas sp. yang teramobil pada keramik dan sponge digunakan pada pengolahan air limbah mengandung fenol Misson and Razali 2007. Beberapa
contoh proses pengolahan limbah cair dengan pertumbuhan terlekat antara lain Siregar
et al. 2004. 1.
Trickling Filter Trickling
filter adalah proses pengolahan limbah cair secara biologi dengan memanfaatkan mikrooganisme yang teramobil pada permukaan
media filter. Mikroorgansime yang berperan dalam trickling filter adalah
mikroorganisme fakultatif yang dapat hidup dengan maupun tanpa kehadiran oksigen. Prinsip kerja
trickling filter adalah limbah cair dialirkan melalui bak filter yang berisi media batu berdiameter 25-100 mm. Pertumbuhan
mikroorganisme menyebabkan slime layer bertambah tebal sehingga pada
bagian luarnya berlangsung proses aerob sedangkan bagian dalam terjadi proses anaerob. Limbah cair yang telah diolah dikeluarkan melalui sistem
underdrain yang terdapat di bagian bawah bak filter. Desain pengolahan limbah dengan
trickling filter disajikan pada Gambar 9.
Dimodifikasi dari Rittman and McCarty, 2001 Gambar 9 Desain pengolahan limbah cair dengan
trickling filter. 2.
Fluidized Bed Reactor Fluidized
bed reactor adalah sistem pengolahan limbah dengan aliran
limbah secara upflow melalui media berpori berisikan mikroorganisme yang
teramobil. Fluidized bed reactor terdiri atas tiga komponen utama yaitu
bagian pendistribusi, bagian pemisah dan carrier. Carrier berfungsi sebagai
tempat melekatnya mikroorganisme. Inlet limbah cair didesain sedemikian rupa untuk mendistribusikan limbah secara merata ke seluruh tangki. Pada
bagian atas, plat memiliki lubang-lubang dengan diameter lebih kecil dari media pengamobil untuk menjaga agar media pengamobil tetap berada di
reaktor. Secara umum, desain pengolahan limbah cair Fluidized Bed Reactor
seperti disajikan pada Gambar 10.
Dimodifikasi dari Rittman and McCarty 2001 Gambar 10 Desain
pengolahan limbah cair dengan fluidized bed reactor.
media Influen
Udara Udara
Efluen Lumpur
Air bersih Daur ulang
Pompa Pendistribusi
Influen berputar
ยค
Influen Daur ulang
Efluen
Pendistribusi aliran
Gas
Fluidized media
Studi perombakan limbah cair yang dilakukan oleh Nusa 2000, melaporkan beberapa keunggulan pengolahan limbah cair menggunakan proses
pertumbuhan terlekat adalah sebagai berikut: 1. Proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilm, tanpa dilakukan
resirkulasi lumpur seperti pada pengolahan dengan lumpur aktif. Oleh karena itu, pengelolaannya relatif mudah.
2. Dibandingkan dengan proses lumpur aktif, lumpur yang dihasilkan pada proses biofilm relatif lebih kecil. Di dalam lumpur aktif sekitar 30-60 dari
BOD yang dihilangkan diubah menjadi lumpur aktif biomassa, sedangkan pada proses biofilm sekitar 10-30. Hal ini disebabkan karena pada proses
biofilm bahan pencemar terurai lebih sempurna dibandingkan pada proses lumpur aktif.
3. Faktor suhu sangat mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme.
Penurunan dan kenaikan suhu mengakibatkan aktivitas mikroorganisme menjadi terganggu. Pembentukan biofilm merupakan salah satu bentuk
pertahanan mikroorganisme terhadap kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan. Biofilm mempunyai lapisan terstruktur dengan ketebalan
tertentu. Substrat maupun enzim dapat terdifusi sampai ke bagian dalam lapisan biofilm dan juga lapisan biofilm bertambah tebal sehingga aktivitas
mikroorganisme pada biofilm tidak begitu dipengaruhi oleh perubahan suhu. 4. Aktivitas mikroorganisme biofilm dinilai lebih ekonomis karena densitas
populasi mikroorganisme relatif stabil dan sel memiliki kemampuan untuk diregenerasi berdasarkan kemampuan pertumbuhannya.
2.5. Pengolahan Air Limbah Tekstil
