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.