Biofilm Teori yang Mendasari

4. Maturasi II: proses pematangan biofilm tahap akhir, mikroba siap untuk menyebar. 5. Dispersi: Sebagian bakteri akan menyebar dan berkolonisasi di tempat lain Stoodley et al. 1999. Alasan bakteri membentuk biofilm adalah karena daya tahan hidupsintasan survival meningkat dan pertumbuhan menjadi lebih baik Wimpenny dan Colasanti 1997. Setidaknya ada empat alasan yang mendasari hal tersebut: 1. Pertahanan Biofilm berfungsi sebagai mekanisme pertahanan bagi bakteri dengan cara meningkatkan resistensi terhadap gaya fisik yang dapat menyapu bersih sel- sel yang tidak menempel, fagositosis oleh sel-sel sistem imun kekebalan tubuh, dan penetrasi dari senyawa beracun seperti antibiotik. Bakteri di dalam biofilm lebih resisten 10-1.000 kali dibandingkan bila tidak di dalam biofilm. 2. Pelekatan pada relung Dengan menggunakan biofilm, bakteri dapat melekat pada permukaan yang kaya akan nutrisi seperti jaringan sel hewan, atau permukaan substrat pada sistem yang mengalir contohnya permukaan batu di dalam aliran air. 3. Kolonisasi Pembentukan biofilm membantu sel-sel bakteri untuk hidup berdekatan dan membentuk koloni.Contohnya adalah Pseudomonas aeruginosa yang berkoloni dengan biofilm sehingga memfasilitasi komunikasi antar sel dengan molekul sinyal, dan meningkatkan peluang pertukaran materi genetik. Di alam, biofilm adalah cara hidup alami bagi beberapa bakteri tertentu dengan alasan terbatasnya nutrisi, tidak seperti medium buatan yang kaya akan nutrisi bagi bakteri. Tabel 2 Jenis bakteri pembentuk biofilm pada air dan limbah cair Bakteri gram positif Bakteri gram negatif Mikroorganisme lain Corynebacterium spp. Acinetobacter spp. Candida spp. Enterococcus spp. Escherichia coli Candida albicans Staphylococcus aureus Pseudomonas aeruginosa Candida tropicalis Streptococcus pneumoniae Serratia marcescens Mycobacterium chelonae 4. Pengolahan limbah Pemanfaatan biofilm untuk mengolah limbah sudah diaplikasikan saat ini contohnya untuk mengolah limbah cair.Pada biofilm di fasilitas pengolahan limbah cair, terdapat berbagai macam mikroba yang dapat menguraikan senyawa-senyawa baik organik maupun inorganik pada limbah . Misalnya saja bakteri pengoksidasi sulfur S yang berperan untuk mendaur ulang sulfur, lalu bakteri pengikat Uranium U yaitu Desulfovibrio desulfuricans.Alat yang digunakan untuk mengolah limbah dengan biofilm berupa bioreaktor yang memiliki biofilm contohnya sequencing batch biofilm reactor SBBR.

2.2.12 Media pada Fixed Bed Reaktor

2.2.12.1 Batu Apung

Batu Apung Batu apung pumice adalah jenis batuan yang berwarna terang, mengandung buih yang terbuat dari gelembung berdinding gelas, dan biasanya disebut juga sebagai batuan gelas volkanik silikat. Batuan ini terbentuk dari magma asam oleh aksi letusan gunung api yang mengeluarkan materialnya ke udara, kemudian mengalami transportasi secara horizontal dan terakumulasi sebagai batuan piroklastik. Batu apung mempunyai sifat vesicular yang tinggi, mengandung jumlah sel yang banyak berstruktur selular akibat ekspansi buih gas alam yang terkandung di dalamnya, dan pada umumnya terdapat sebagai bahan lepas atau fragmen-fragmen dalam breksi gunung api Fauzi2010. Menurut Dinas Pertambangan dan Energi Propinsi Sumatera Utara 2009 komposisi kimia dari batu apung adalah sebagai berikut : CaO = 2.86, MgO = 2.57, Al 2 O 3 = 17.59, SiO 2 = 60.56, Fe 2 O 3 = 4.08. Batu apung ini mempunyai sifat hydraulis. Pumice berwarna putih abu-abu, kekuningan sampai merah, tekstur vesikuler dengan ukuran lubang yang bervariasi baik berhubungan satu sama lain atau tidak struktur skorious dengan lubang yang terorientasi. Kadang- kadang lubang tersebut terisi oleh zeolit atau kalsit. Batuan ini tahan terhadap pembekuan embun frost, tidak begitu higroskopis mengisap air.Mempunyai sifat pengantar panas yang rendah dan kekuatan tekan antara 30-20 kgcm 2 Wesley 2001.

2.2.12.2 Media Biakan Kemasan Plastik Tipe Sarang Tawon

Faktor yang mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme pada media biakan penyangga adalah kecepatan aliran bentuk, jenis dan konfigurasi media. Media biakan yang baik harus mempunyai beberapa syarat antara lain : 1. Luas permukaan besar 2. Tidak bersifat racun toksik terhadap mikroorganisme 3. Sifat fisika dan kimia stabil 4. Celah difusi udara dapat dilewati oleh lapisan biofilm yang mati dan terlepas. Media yang digunakan dapat berupa kerikil, batu pecah split, media plastik polivinil klorida, dan partikel karbon aktif dan lainnya. Media yang sering digunakan pada proses biologis khususnya biofilter adalah media plastik tipe sarang tawon. Kelebihan media plastik tipe sarang tawon ini antara lain : 1. Luas permukaan per satuan volume luas spesifik besar antara 85-226 m 2 m 3 2. Volume rongga besar ±95 sehingga resiko kebuntuan kecil 3. Ringan, mudah diaplikasikan dan dapat disusun sampai ketinggian 10 m. Di dalam reaksi biofilter, mikroorganisme tumbuh melapisi keseluruhan permukaan media dan pada saat beroperasi air mengalir melalui celah-celah media kemudian kontak dengan lapisan mikroba biofilm. Proses awal pertumbuhan mikroba dan pembentukan lapisan film pada media membutuhkan waktu 14-60 hari, yang dikenal dengan proses pematangan Watten 2006. Pada awalnya tingkat efisiensi penyisihan sangat rendah yang kemudian akan mengalami peningkatan setelah terbentuknya lapisan film biologis. Mekanisme perpindahan masa yang terjadi pada permukaan media dinyatakan sebagai berikut : 1. Difusi substansi air mengandung polutan ke dalam masa mikroba yang melapisi media 2. Reaksi peruraian bahan organik maupun anorganik oleh mikroba 3. Difusi hasil penguraian ke luar dari badan air yang mengandung polutan.

2.3 Kerangka Pemikiran

Sejalan dengan pertambahan jumlah penduduk, air baku mengalami penurunan kualitas sehingga sumber air baku berupa air sungai di beberapa tempat sudah tidak memenuhi kriteria mutu air baku. Penurunan kualitas air baku menyebabkan pemakaian bahan kimia untuk proses koagulasi meningkat sehingga biaya pengolahan semakin mahal. Zat pencemar yang berasal dari limbah domestik maupun industri seperti organik, amonia, nitrit dan nitrat dapat direduksi dengan proses biologis. Penerapan perlakuan pendahuluan air baku menggunakan teknologi fixed bed reactordengan beberapa media yang diberikan berupa media batu apung,plastik komersil dan plastik AMDK diharapkan dapat mereduksi zat pencemar, sehingga kualitas air baku meningkat dan pemakaian bahan kimia dapat ditekan sehingga biaya operasional lebih murah. Indikator keberhasilan pada teknologi fixed bed reactoryang dilakukan ini dapat ditentukan dengan cara melihat efisiensi reduksi polutan, kecepatan reduksi polutan yang berkaitan dengan waktu tinggal hidrolik yang paling singkat namun efisiensi penyisihan zat pencemarnya tinggi, serta kualitas hasil air olahan dilihat dari beberapa parameter yang diamati. Berdasarkan uraian kerangka pemikiran di atas kemudian dirumuskan dalam bentuk diagram alir seperti disajikan dalam Gambar4. Limbah pertanian, peternakan, perikanan, dll. Limbah industri Limbah domestik Pencemaran Air sungai Penerapan Fixed bed reactor -kualitas air olahan meningkat -biaya pengolahan turun Gambar5 Bagan kerangka pemikiran 3 METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilakukan di Water Treatment Plant WTP sungai Cihideung milik Institut Pertanian Bogor IPB kabupaten Bogor, Jawa Barat.Analisa laboratorium dilakukan di Laboratorium TML Teknologi Manajemen Lingkungan Departemen Teknologi Industri Pertanian IPB.Penelitian dimulai pada bulan November 2011 hingga Maret 2012.

3.2 Bahan dan Alat

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini dapat dibagi menjadi bahan-bahan dalam fixed bed reactor, jar test dan bahan untuk analisa sampel. Bahan utama berupa air sungai, air sungai yang digunakan dalam penelitian ini yaitu air dari aliran sungai Cihideung. Dalam jar test dibutuhkan air sungai yang memiliki tingkat kekeruhan berbeda-beda serta PAC Poly Alumunium Chloride. Kemudian bahan yang diperlukan untuk analisis antara lain yaitu amonium molybdate, SnCl 2 , Asam borat, H 2 SO 4 0.02 N, NaOH 6 N, NaCl, H 2 SO 4 pekat, asam oksalat 0.01 N, H 2 SO 4 8 N, dan aquades. Peralatan utama yang terdiri dari fixed bed reactor, media penyangga dari plastik tipe sarang tawon, plastik bekas AMDK, dan batu apung, terdapat pompa sirkulasi, pompa aerasi, keran pengatur, sistem kelistrikan dan sistem perpipaan dirakit selanjutnya diletakkan pada tempat dekat dengan pipa intake, sebelum instalasi pengolahan air. Peralatan pembantu yang terdiri dari alat sampling dan alat pengukur DO, suhu dan pH. Peralatan laboratorium dipersiapkan di Laboratorium Teknik dan Manajemen Lingkungan TIN-IPB. Alat-alat tersebut untuk membantu analisis antara lain yaitu spektrofotometer, timbangan, pH meter, hot plate, buret, dan Kjeldahl. Dalam mengambil sample juga dibutuhkan alat berupa drum pengangkut. Untuk menguji hubungan antara hasil efluent dari fixed bed reactor pada setiap perlakuan dengan penggunaan PAC optimum digunakan jar test dengan enam baker glass dalam sekali runing.