Pelaksanaan Penelitian Metode Penelitian .1

Selama proses start-up dialirkan umpan air sungai sebanyak 0.42 litermenit dan diresirkulasi yang bertujuan untuk menaikkan dan menahan pertumbuhan biofilm. Dengan adanya suplai oksigen yang cukup serta laju alir yang kecil menyebabkan pembentukan biofilm pada media biofilter. Hasil selama proses start-updi analisis konsentrasi amonium, nitrat dan nilai COD. Proses start-up dilakukan hingga tercapai keadaan tunak steady state.Pada hari pertama hingga hari ke-16 terjadi penurunan konsentrasi amonium pada ketiga reaktor. Penurunan konsentrasi amonium ini masih bersifat fluktuatif dimana nilainya berkisar antara 0.3-1.8 mgL. Hal ini disebabkan oleh mikroorganisme yang ada masih beradaptasi dengan lingkungannya yang baru sehingga proses penguraian senyawa amonium belum berjalan dengan baik ditandai dengan lapisan biofilmyang terbentuk masih tipis. Pada hari ke 18 hingga hari ke-29konsentrasi amonium pada air olahan sudah mencapai kondisi tunak steady state dimana nilainya berada di titik 0,3 mgL. Pada fase ini disebut proses pematangan dan setelah mencapai kondisi stabil disimpulkan mikroorganisme pengurai telah tumbuh dan bekerja dengan baik Winkler 1981. Widayat 2010 melakukan aklimatisasi pada air sungai dengan WTH 8 jam selama dua minggu. Aklimatisasi yang dilakukan lebih cepat karena dipengaruhi oleh WTH yang lebih lama. Bakteri yang berperan pada proses ini adalah jenis bakteri Nitrosomonas Widayat 2010. Hasil pengujian amonium masing-masing reaktor selama proses start-up reaktor ditunjukkan pada Gambar10. Gambar10Konsentrasi amonium selama proses start-up reaktor. 2 4 6 5 10 15 20 25 30 K onsent ra si NH 4 + m g L Waktu hari Influen Efluen R1 media plastik tipe sarang tawon Efluen R2 media plastik amdk Efluen R3 media batu apung Konsentrasi amonium NH 4 + dan nitrat NO 3 - akan berbanding terbalik selama proses nitrifikasi dalam fixed bed reactor. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa mikroorganisme membutuhkan unsur-unsur seperti N dari amonium dan P dari senyawa fosfat yang ada dalam air sungai untuk tumbuh dan berkembang biak. Ammoniak akan berubah menjadi amonium didalam air sesuai dengan persamaan reaksi NH 3 + H 2 O NH 4 + O 2 Liet al.2010. Pada proses nitrifikasi dengan bantuan mikroorganisme amonium akan berubah menjadi nitrit dan kemudian menjadi nitrat, berikut ini adalah tahapan dari nitirfikasi yang dapat dibagi ke dalam dua tahapan, yaitu: 1. Tahap nitritasi, merupakan tahap oksidasi ion amonium NH 4 + menjadi ion nitrit NO 2 - oleh bakteri Nitrosomonas, melalui reaksi berikut ini: NH 4 + + 1 ½ O 2 NO 2 - + H 2 O + 2,75 KJ 2. Tahap nitrasi merupakan tahap oksidasi ion nitrit menjadi ion nitrat NO 3 - oleh bakteri Nitrobacter dengan melalui reaksi berikut ini: NO 2 - + 1 ½ O 2 NO 3 - + 75 KJ Secara keseluruhan proses nitrifikasi adalah sebagai berikut: NH 4 + + 2O 2 NO 3 - +2 H - + H 2 O Penurunan konsentrasi amonium diikuti oleh peningkatan konsentrasi nitrat terjadi selama proses start-up. Peningkatan konsentrasi nitrat pada masing-masing reaktor menunjukkan kerja bakteri pada proses nitrifikasi berjalan dengan cukup baik seperti ditunjukkan pada Gambar 11. Gambar 11Konsentrasi nitrat selama start-up reaktor. 1 2 3 4 5 6 7 5 10 15 20 25 30 K onsent ra si NO 3 - m g L Waktu hari Influen Efluen R1 media plastik tipe sarang tawon Efluen R2 media plastik amdk Efluen R3 media batu apung Dari Gambar 11 dapat dilihat peningkatan konsentrasi nitrat yang terjadi pada masing-masing reaktor. Konsentrasi nitrat influen berada di bawah nilai 4 mgL, sedangkan masing-masing reaktor memiliki influen lebih dari nilai tersebut. Efluen R1 memperlihatkan nilai yang cukup tinggi di awal dan berfluktuasi hingga hari ke-16. Efluen R2 dan R3 rata-rata memiliki nilai yang tidak jauh berbeda yaitu kisaran 4.05-5 mgL. Pada hari ke-18, ketiga reaktor berada pada nilai yang hampir sama dan sudah mencapai kondisi yang stabil hingga hari ke- 29. Peningkatan konsentrasi nitrat ini terjadi karena adanya proses nitrifikasi dimana senyawa seperti nitrogen amonium akan dirubah menjadi nitrit dan nitrat dan pada kondisi anaerobik nitrat yang terbentuk akan mengalami proses denitrifikasi menjadi gas nitrogen yang lepas ke udara. Oleh karena itu, senyawa amonium akan turun dan nitrat akan meningkat. Mikroorganisme merupakan faktor penting pada proses biologis, baik dalam penyisihan zat organik maupun dalam proses nitrifikasi. Berdasarkan penelitian Widayat 2010 bakteri Basilus subtilis, Clostridium, dan Proteus sp diidentifikasi sebagai pengurai senyawa organik, sedangkan pengurai amonium dalam proses nitrifikasi adalahNitrosomonas dan Nitrobacter . Mikroorganisme tersebut membutuhkan oksigen untuk menunjang aktifitasnya. Salah satu variabel kontrol agar terjadi degradasi senyawa organik adalah oksigen terlarut DO Dissolve Oxigen. Proses degradasi akan berjalan dengan baik apabila DO air di dalam fixed bed reactor 1 mgL Widayat 2010. Pada akhir proses start-updilakukan pengujian konsentrasi DO pada masing-masing fixed bed reactorberaerasi ini yaitu R1 mencapai 6.35mgL, R2 sebanyak 6.3 mgL dan R3 sebanyak 6.32 mgL. Hal ini menandakan bahwa proses degradasi terjadi di dalam ketiga fixed bed reactor tersebut berjalan dengan baik. Proses degradasi yang terjadi ditandai dengan penurunan nilai COD. Prosesstart-up dilakukan hingga tercapai keadaan tunaksteady state, yaitu nilai COD dengan fluktuasi 10 Ahmad 2003. Pada tahap start-up, influen yang masuk berada pada kisaran 180-230 mgL. Nilai COD yang tinggi tersebut digunakan untuk meningkatkan konsentrasi biomassa dan mempertahankan pertumbuhan biofilm pada ketiga media yang ada. Penurunan nilai COD selama proses start-up ini seperti ditunjukkan pada Gambar 12. Gambar 12Nilai COD selama proses start-up reaktor. Gambar 12 menunjukkan perubahan nilai COD cenderung menurun dan sedikit berfluktuasi. Menurut Martinov et al. 2010 bahwa selama masa start-up, reaktor aerob akan tetap dalam keadaan non tunak sampai biofilm berkembang secara penuh. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa pada awal masa start-up, reaktor masih dalam kondisi non tunak diperlihatkan dengan menurunnya dan berfluktuasinya konsentrasi COD mulai dari hari pertama hingga hari ke-16. Setelah hari ke-18, fluktuasi konsentrasi COD relatif sangat kecil dan memperlihatkan kestabilan. Menurunnya nilai COD pada tahap start-up dari kisaran 200-230 mgL menjadi 47-50 mgL terjadi dalam waktu 18 hari. Penurunan ini membuktikan bahwa pembentukan lapisan mikroorganisme pada media plastik tipe sarang tawon, media plastik AMDK dan media batu apung berlangsung diikuti dengan degradasi senyawa-senyawa organik. Pendegradasian tersebut akan berpengaruh terhadap nilai COD yang dihasilkan, berarti jika nilai COD rendah menunjukkan kandungan senyawa organik di dalam air olahan akan rendah juga. Proses dapat dikatakan telah selesai apabila kondisi tunak steady state telah tercapai yakni nilai COD menunjukkan fluktuasi 10. Hasil pengamatan menunjukkan pada hari ke-18 hingga hari ke-29, fluktuasi kurang dari 10, oleh karena itu kondisi dinyatakan tunak steady state. Kondisi steady state untuk COD yang didapatkan oleh Widayat 2010 adalah pada hari ke 14. Hal ini dikarenakan WTH yang digunakan lebih lama yaitu 8 jam menyebabkan 50 100 150 200 250 300 5 10 15 20 25 30 C O D m g L Waktu hari Influen Effluen R1 media plastik tipe sarang tawon Effluen R2 media plastik amdk Effluen R3 media batu apung