Pre-Treatment of Raw Water Using Fixed Bed Reactor Technology

PRA – PERLAKUAN AIR SUNGAI SEBAGAI AIR BAKU
DENGAN TEKNOLOGI FIXED BED REACTOR

MEGA AYU YUSUF

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Pra-Perlakuan Air Sungai sebagai
Air Baku dengan Teknologi Fixed Bed Reactor adalah karya saya dengan arahan
dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada
perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya
yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam
teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor, Juli 2012

Mega Ayu Yusuf
NIM F351100061

ABSTRACT
MEGA AYU YUSUF. Pre-Treatment of Raw Water Using Fixed Bed Reactor
Technology. Under supervision of SUPRIHATIN and MUHAMMAD ROMLI
Quality of raw water (river water) is decreasing, as result of industrial and
domestic wastes discharge into river without any treatment. Therefore, pretreatment is needed to improve the raw water quality. An alternative for pretreatment of the raw water is fixed bed reactor (FBR) system, in which organic
substances can be removed biologically.In this experiment, an FBR was used to
reduce concentrations of organic, ammonia, total suspended solid (TSS), color
and turbidity in raw water. Three type of media were used namely honeycomb
tube type made of plastic,recycled plastic bottled of drinking water and pumice.
The system is equipped with circulator and aerator to support the microorganism
growth on the media surface as biofilms.The experiments were conducted at HRT
(Hydraulic Retention Time) between 1–4 hours. HRT of 3 hours was found to be
optimum for the reactor with recycled plastic bottled of drinking water with
removal efficiency of organic, ammonia, total suspended solid (TSS), color and
turbidity are 70%, 61%, 66%, 67% and 63% respectively. With the use of fixed
bed reactor is able to reduce the need of PAC to 0.07 mL and save production cost
on WTP Cihideung for Rp90 720 000.00 /month.
Keywords: Raw water pre-treatment, fixed bed reactor, removal efficiency

RINGKASAN
MEGA AYU YUSUF. Pra-Perlakuan Air Sungai sebagai Air Baku dengan
Teknologi Fixed Bed Reactor.Dibimbing oleh SUPRIHATIN dan MUHAMMAD
ROMLI.
Air bersih sebagai sumber kehidupan persediaannya terbatas dan
kualitasnya semakin menurun akibat cemaran dari hasil kegiatan industri dan
rumah tangga. Sampah/limbah apabila tidak diolah dan dibuang langsung ke
lingkungan akan menyebabkan pencemaran lingkungan dan kualitas air menjadi
turun. Kualitas air sungai yang dipakai sebagai sumber air baku perusahaan air
minum (PAM) semakin menurun seiring dengan kenaikan jumlah penduduk, sebagai
akibatnya biaya produksi semakin mahal.Pada kondisi tertentu PAM tidak dapat lagi
memberikan pelayanan yang baik kepada masyarakat karena kualitas air olahan
buruk.
Penurunan kualitas air baku mengakibatkan biaya proses pengolahan
menjadi lebih besar karena bahan kimia yang dibutuhkan meningkat. Salah satu
cara meningkatkan kualitas air bersih adalah dengan cara biologis. Cara biologis
ini dapat dilakukan dalam suatu bioreaktor yang berisi media yang disebut
sebagaifixed bedreactor. Selama operasi, gas atau liquid atau keduanya akan
melewati reaktor dan bahan pengisi, sehingga akan terjadi pertumbuhan
mikroorganisme pada permukaan media padat. Metode ini merupakan sebuah cara
pemurnian limbah berupa bahan organik yang ada pada air dengan bantuan bahan
pengendali biologis yang sangat efektif dan tidak membahayakan perairan
maupun mencemari perairan. Adapun pemanfaatan penanganan secara biologis ini
seringkali digunakan untuk mengurangi kadar organik dalam perairan seperti
ammonium, nitrat, dan bahan organik lainnya serta total suspended solid (TSS).
Penelitianinibertujuanuntukmengetahui pengaruh waktu tinggal pada kinerja
teknologi fixed bed reactordan memperoleh kondisi proses terbaik pada fixed bed
reactor dengan berbagai media yang diberikan (media plastik tipe sarang tawon,
media plastik AMDK, dan media batu apung). Penelitian ini diharapkan dapat
memberikan manfaat yaitu meningkatnya kualitas air baku dari sungai Cihideung
yang akan diolah oleh WTP IPB, sehingga dapat mengurangi penggunaan bahan
kimia (PAC) yang biasa digunakan untuk pengolahan air sungai. Biaya yang
dikeluarkan oleh pihak Water Treatment Plant (WTP) diharapkan dapat
berkurang.
Penelitian dilakukan dengan variasi waktu tinggal hidrolis (WTH) 1 sampai
4 jam untuk mendapatkan WTH terbaik. Pengukuran WTH diatur dengan cara
menentukan laju alir air baku (debit), dimanauntukmendapatkanWTH 4 jam debit
diaturpada 1.68 liter/menit, WTH 3 jam setara dengan debit 0.84 liter/menit,
WTH 2 jam setara debit 0.56 liter/menitdan WTH 1 jam setara dengan debit 0.42
liter/menit. Kinerja masing-masing reactor diukur dengan tingkat
penyisihanorganik, amonium, TSS, warna dan kekeruhan. Berdasarkan hasil
analisa data penelitian dipilih WTH 3 jam dengan menggunakan media plastik
AMDK dengan pertimbangan kelayakan waktu tinggal hidrolis yang tercepat
tetapi efisiensi penyisihan senyawa organik,amonium, TSS, warna dan kekeruhan
tertinggi. Pengoperasian fixed bed reactor dengan media plastik AMDK untuk
mengolah air baku dengan WTH 3 jam mampu menyisihkan senyawa organik,

amonium, TSS, warna dan kekeruhan dengan efisiensi berturut-turut 70%, 61%,
66%, 67% dan63%. Bila WTH semakin pendek menyebabkan laju pembebanan
semakin besar dan efisiensi penyisihan organik, amonium, TSS, warna dan
kekeruhan semakin kecil.
Untuk membuat reaktor berkapasitas 135 m3 dengan media plastik AMDK
dan WTH 3 jam diperlukan biaya investasi sebesar Rp85 287 500.00 serta biaya
operasi sebesar Rp4 510 050.00 per bulan. Dengan penggunaan fixed bed reactor
ini mampu menurunkan kebutuhan pemakaian koagulan hingga 0.07 mL PAC dan
menghemat biaya produksi air bersih di WTP Cihideung sebesar Rp90 720 000.00
per bulan.

Kata kunci: pra-perlakuan air baku, fixed bed reactor, efisiensi penyisihan

© Hak Cipta milik IPB, tahun 2012
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
Dilarangmengutip sebagianatau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau
menyebutkan sumbernya.
Pengutipan hanya untuk kepentingan
pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan
laporan,
penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak
merugikan kepentingan yang wajar IPB
Dilarang mengumumkan danmemperbanyak sebagian atau seluruh Karya
tulis dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

PRA – PERLAKUAN AIR SUNGAI SEBAGAI AIR BAKU
DENGAN TEKNOLOGI FIXED BED REACTOR

MEGA AYU YUSUF

Tesis
sebagaisalahsatusyaratuntukmemperolehgelar
Magister Sains
PadaProgram StudiTeknologiIndustriPertanian

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012

Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis:Dr. Ir. Mohamad Yani, M.Eng

LEMBAR PENGESAHAN

JudulTesis

:Pra – Perlakuan Air Sungai sebagai Air Baku dengan Teknologi
Fixed Bed Reactor

Nama

:Mega Ayu Yusuf

NRP

: F351100061

Disetujui
KomisiPembimbing

Prof. Dr.-Ing. Ir. Suprihatin Prof. Dr. Ir. Muhammad Romli, M.Sc. St
Anggota
Anggota

Diketahui

Ketua Program Studi
TeknologiIndustriPertanian

DekanSekolahPascasarjana

Dr. Ir. Machfud, MS

Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc.Agr

Tanggal Ujian: 25 Juni 2012

Tanggal Lulus:

PRAKATA
Puji dan syukur dipanjatkan kepada Allah SWT atas karuniaNya sehingga
karya ilmiah ini berhasi ldiselesaikan. Penelitian dengan judul Pra-Perlakuan Air
Sungai sebagai Air Baku dengan Teknologi Fixed Bed Reactor dilaksanakan di
Laboratorium Teknik Manajemen Lingkungan sejak bulan Desember 2011 sampai
Maret 2012.
Pada penyusunan karya ilmiah ini penulis telah banyak dibantu oleh
berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu,
pada kesempatan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih kepada Prof.
Dr.-Ing. Ir. Suprihatinsebagai dosen pembimbing I dan Prof. Dr. Ir. Muhammad
Romli, M.Sc, St. sebagai dosen pembimbing II yang tiada henti memberikan
bimbingan dan kritik positif kepada penulis, serta Dr. Ir. Mohamad Yani, M.Eng
sebagai dosen penguji atas saran yang membangun bagi penulis. Di samping itu,
penulis juga menyampaikan terima kasih kepada pimpinan dan staf WTP IPB atas
kerjasamanya dalam pengambilan sampel penelitian.
Ungkapan terima kasih yang tulus juga disampaikan kepada orang tua dan
adik terkasih, abang Junaidi tersayang, sertaseluruh keluarga atas dukungan,
pengertian, kesetiaan dan pengorbanan yang tidak terhingga. Kepada rekan-rekan
TIP 2010 (khususnya mbak Lya Agustina, Diklusari Isnarosi Norsita dan Riska
Kartika Asri), penulis ucapkan terima kasih atas segala bantuan dan
kebersamaannya selama menempuh pendidikan, serta kepada laboran, staf TIP,
Nurhidayanti dan Bunga Cahyaputri yang telah banyak membantu penulis selama
menjalankan penelitian.
Akhirnya penulis berharap semoga karya ilmiah ini bermanfaat dan
memberikan kontribusi yang nyata terhadap perkembangan ilmu pengetahuan di
bidang TeknologiIndustriPertanian.
Bogor, Juli 2012

Mega Ayu Yusuf

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Merauke pada tanggal 10 November 1987 sebagai
anak pertama dari Ayahanda ArmanYusuf, S.Sos dan Ibunda Joice Pesik, S.Sos,
MM. Penulis menempuh pendidikan Sekolah Dasar di SDN Inpres Mopah Baru
Merauke pada tahun 1992 sampai tahun 1998. Penulis melanjutkan pendidikan ke
Sekolah Menengah Tingkat Pertama di SMPN 2 Merauke dan menyelesaikannya
pada tahun 2001. Pada tahun 2004 Penulis berhasil menyelesaikan Sekolah
Menengah Umum di SMUN 1Merauke.
Pendidikan sarjana ditempuh di Jurusan Teknologi Industri Pertanian,
Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor melalui jalur USMI dan
lulus pada tahun 2008.Penulis mendapatkan kesempatan untuk melanjutkan studi
S2 dengan beasiswa pendidikan dari BPPS pada tahun 2010 di Program Studi
Teknologi Industri Pertanian Institut Pertanian Bogor. Penulis bekerja sebagai staf
dosen di Program Studi Teknik Pertanian Universitas Musamus Merauke, Papua.

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL..............................................................................................

xiii

DAFTAR GAMBAR.........................................................................................

xv

DAFTAR LAMPIRAN......................................................................................

xvii

1

PENDAHULUAN
1.1 LatarBelakang......................................................................................
1.2 Tujuan Penelitian..................................................................................
1.3 Hipotesis...............................................................................................
1.4 Ruang Lingkup.....................................................................................
1.5 Manfaat Penelitian................................................................................

1
3
4
4
4

TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Penelitian Terdahulu.............................................................................
2.2 Teori yang Mendasari...........................................................................
2.2.1 Karakteristik Air Baku dan Air Permukaan...............................
2.2.2 Senyawa Organik dalam Air......................................................
2.2.3 Senyawa Amoniak.....................................................................
2.2.4 Proses Nitrifikasi........................................................................
2.2.5 Pengaruh Senyawa Nitrogen......................................................
2.2.6 Padatan Tersuspensi dan Kekeruhan..........................................
2.2.7 Efisiensi Proses Penyisihan........................................................
2.2.8 Pengertian Mikroorganisme.......................................................
2.2.9 Pengolahan Biologis..................................................................
2.2.10 Teknologi Fixed Bed Reactor....................................................
2.2.11 Biofilm......................................................................................
2.2.12 Media pada Fixed Bed Reactor..................................................
2.3 KerangkaPemikiran.............................................................................

5
6
6
7
8
9
12
13
14
15
16
18
23
27
28

2

3

METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan WaktuPenelitian...............................................................
3.2 Bahandan Alat......................................................................................
3.3 Metode Penelitian.................................................................................

HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Air Baku Aliran Sungai Cihideung.......................................................
4.2 Start – up Reaktor.................................................................................
4.3 Perubahan Waktu Tinggal Hidrolik......................................................
4.4Pengaruh WTH terhadap Penyisihan Organik, Amonium, Total Solid
Suspended (TSS) dan Kekeruhan..........................................................
4.5Penentuan WTH dan Media Terpilih....................................................
4.6Analisis Biaya dan Kebutuhan Koagulan.............................................

31
31
32

4

37
38
43
45
60
64

5

SIMPULAN DAN SARAN
5.1 Simpulan..............................................................................................
5.2 Saran.....................................................................................................

69
69

DAFTAR PUSTAKA........................................................................................

71

LAMPIRAN.......................................................................................................

75

DAFTAR TABEL
Halaman
1 Waktu pengendapan untuk berbagai macam partikel..........................

14

2 Jenis bakteri pembentuk biofilm pada air dan limbah cair.................

26

3 Debit air bakudenganwaktutinggalhidrolik......................................

34

4 Rata-rata efisiensipenyisihanpolutandenganvariasi WTH 1-4 jam
padareaktordengan media plastiktipesarangtawon...........................

60

5 Rata-rata efisiensipenyisihanpolutandenganvariasi WTH 1-4 jam
padareaktordengan media plastikAMDK...........................................

60

6 Rata-rata efisiensipenyisihanpolutandenganvariasi WTH 1-4 jam
padareaktordengan media batu apung.................................................

61

7 Kualitas air bakudanhasilpengolahandengan WTH 1-4 jam
padareaktordengan media

62

plastiktipesarangtawon....................................
8 Kualitas air baku dan hasil pengolahan dengan WTH 1-4 jam pada
reactor dengan media plastikAMDK....................................................

62

9 Kualitas air baku dan hasil pengolahan dengan WTH 1-4 jam pada
reactor dengan media batu apung..........................................................

63

10 Perkiraan biaya investasifixed bed reactor...........................................

66

11Biaya kebutuhan listrik..........................................................................

66

12 Total biaya operasional.........................................................................

66

13 Konsentrasi PAC optimum pada tingkat kekeruhan berbeda...............

69

DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Siklus Nitrogen.........................................................................................

10

2 Proses pengolahan air secara biologis......................................................

17

3 Mekanisme metabolisme di dalam reaktor..............................................

19

4 Pembentukan biofilm...............................................................................

25

5 Bagan kerangka pemikiran.......................................................................

29

6SkemaUp Flow Fixed Bed Reactor........................................................

32

7 Media penyanggapadaUp Flow Fixed Bed Reactor...............................

33

8 Diagram Alir Penelitian............................................................................

35

9 Lokasi WTP IPB Sungai Cihideung........................................................

37

10Konsentrasiamoniumselama proses start-up........................................

39

11Konsentrasi nitratselama proses start-up.................................................

40

12Nilai CODselama proses start-up............................................................

42

13Dinamika WTH terhadap COD................................................................

44

14Penyisihan COD (a) danefisiensipenyisihan COD dengan WTH 1- 4jam
padareaktordengan media plastiktipesarangtawon (R1), reaktordengan
media plastikamdk( R2), danreaktordengan media batuapung
(R3)................................................................................................

47

15 Penyisihan amonium(a) dan efisiensi penyisihan amonium dengan
WTH 1-4 jam pada reaktor dengan media plastik tipe sarang tawon
(R1), reaktor dengan media plastik amdk( R2), dan reaktor dengan

50

media batu apung (R3).............................................................................
16Konsentrasinitrat (a) danpeningkatannitrat (b) dengan WTH 1- 4 jam
padareaktordengan media plastiktipesarangtawon (R1), reaktordengan
media plastikamdk( R2), danreaktordengan media batuapung
(R3)...............................................................................................

52

17Penyisihan TSS (a) danefisiensipenyisihan TSS (b) dengan WTH 1- 4
jam padareaktordengan media plastiktipesarangtawon (R1),
reaktordengan media plastikamdk( R2), danreaktordengan media
batuapung (R3).......................................................................................

55

18Kekeruhan (a) danefisiensipenyisihankekeruhan (b) dengan WTH 1- 4
jam

padareaktordengan

media

plastiktipesarangtawon

(R1),

reaktordengan media plastikamdk( R2), danreaktordengan media
batuapung (R3)........................................................................................

57

19Warna (a) danefisiensipenyisihanwarna (b) dengan WTH 1- 4 jam
padareaktordengan media plastiktipesarangtawon (R1), reaktordengan
media

plastikamdk(

R2),

danreaktordengan

media

batuapung

(R3)................................................................................................

59

20Rata-rata efisiensipenyisihanpolutandengan WTH 1-4 jam
padareaktordengan media

63

plastiktipesarangtawon......................................
21Rata-rata efisiensipenyisihanpolutandengan WTH 1-4 jam

63

padareaktordengan media
plastikAMDK......................................................
22Rata-rata efisiensipenyisihanpolutandengan WTH 1-4 jam
padareaktordengan media
batuapung............................................................
23Pengendapanpadatandengankoagulan PAC..........................................

64
67

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1

Hasil analisa laboratorium terhadap konsentrasi zat selama masa startup..............................................................................................................

77

2

Efisiensipenyisihan TSS pada WTH 1-4 jam..........................................

78

3

Efisiensipenyisihanwarnapada WTH 1-4 jam.......................................

80

4

Efisiensipenyisihankekeruhanpada WTH 1-4 jam................................

82

5

EfisiensipenyisihanCODpada WTH 1-4 jam........................................

84

6

Peningkatan nitratpada WTH 1-4 jam.....................................................

86

7

Efisiensipenyisihanamoniumpada WTH 1-4 jam..................................

88

8

Analisa Jar Test pada efluen R1, R2, R3................................................

90

9

Analisa Jar Test untuk air sungai yang diencerkan................................

91

10 Perhitunganbiayapemakaiankoagulan (PAC)........................................

92

11 PPRI No. 82 Tahun 2001..........................................................................

93

12 Prosedur analisa laboratorium..................................................................

95

13 Data kualitas air baku sungai Cihideung WTP IPB................................

97

1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Air merupakan unsur utama bagi kehidupan. Dalam era kehidupan ekonomi
modern seperti saat ini, air merupakan elemen utama, yaitu untuk kebutuhan
domestik, perikanan, peternakan, budidaya pertanian, industri, pembangkit tenaga
listrik dan transportasi dan bahkan sampai kebutuhan sekunder seperti rekreasi
dan olahraga. Setiap orang hendaknya dapat memanfaatkan air secara bijak dan
dijaga terhadap cemaran, karena air

tercemar dapat menimbulkan berbagai

penyakit dan beresiko terhadap kehidupan.
Ketergantungan manusia terhadap air semakin besar sejalan dengan
bertambahnya penduduk. Sebagian besar air di bumi merupakan air asin dan
hanya sekitar 2.5% saja

berupa air tawar. Hanya 1%

sedangkan sisanya merupakan air tanah

dapat dikonsumsi,

dalam atau berupa es di daerah

kutub.Dengan keterbatasannya ini, seharusnya orang tidak mengeksploitasi air
secara berlebih. Semakin terbatas jumlah air, maka berlaku hukum ekonomi,
bahwa air merupakan benda ekonomis. Banyak orang rela bersusah-susah dan
berani membayar mahal untuk membeli air ketika terjadi krisis air. Masyarakat
desa di negara tropis, seperti Indonesia, harus berjalan puluhan kilometer untuk
mencari sumber air di musim kemarau. Sementara masyarakat perkotaan belum
semuanya mendapatkan pelayanan air bersih, baik kuantitas maupun kualitas.
Air bersih sebagai sumber kehidupan ini persediaannya terbatas dan
kualitasnya semakin menurun akibat cemaran dari hasil kegiatan diantaranya oleh
industri dan rumah tangga

menghasilkan limbah/sampah. Sampah/limbah

dihasilkan apabila tidak diolah dan dibuang langsung ke lingkungan akan
menyebabkan pencemaran lingkungan dimana akan menyebabkan kuantitas dan
kualitas sumber-sumber air menjadi ikut tercemar.
Penyediaan air bersih di Indonesia masih menghadapi berbagai kendala
kompleks, mulai dari kelembagaan, teknologi, anggaran, pencemaran, maupun
sikap dari masyarakat. Pengelolaan air bersih ini berpacu dengan pertumbuhan
penduduk yang meningkat pesat serta perkembangan wilayah dan industri yang
cepat. Tanpa disadari, krisis ekonomi di Indonesia juga ikut mengancam pasokan

air bersih. Membengkaknya biaya operasional berpengaruh terhadap kegiatan
operasi Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) sebagai pengelola air minum
karena kesulitan mendanai biaya operasi yang melonjak, terutama oleh kenaikan
harga suku cadang, bahan kimia, dan tarif listrik yang meningkat. Studi yang
dilakukan oleh Bappenas dan Persatuan Perusahaan Air Minum (Perpamsi) pada
November tahun lalu menunjukkan, 87 dari 303 PDAM di seluruh Indonesia
berada dalam kondisi kritis (US-AEP Monthly Report, Januari 1999).Selain
masalah dana, PDAM juga dibelit dengan masalah efisiensi sehingga belum dapat
melayani masyarakat dengan optimal. PDAM dibutuhkan masyarakat perkotaan
untuk mencukupi kebutuhan air bersih yang layak untuk dikonsumsi. Hal ini
dikarenakan air tanah di perkotaan telah tercemar oleh bakteri dan logam.
Penyedotan air tanah secara berlebihan telah menurunkan permukaan air tanah
dan menyusupnya (intrusi) air laut. Penurunan permukaan air tanah dan intrusi air
laut terus berlangsung, sehingga kualitas air tanah pun makin menurun. Selain itu
kuantitas air tanah juga semakin berkurang karena air hujan tidak mampu mengisi
air tanah disebabkan banyaknya rumah yang berdesakan, gedung bertingkat
menjulang,

serta

jalan

aspal

dan

permukaan

tanah

yang

dilapisi

beton,menghalangi air hujan masuk ke dalam tanah.
Adanya permasalahan kuantitas dan kualitas air tanah (ground water) yang
makin merosot, menyebabkan penyediaan air bersih di masa depan akan
bergantung kepada air permukaan (surface water) seperti air sungai. Padahal
sungai ini sudah tercemar oleh limbah industri dan limbah rumah tangga yang
dibuang ke sungai. Seperti halnya air sungai Cihideung yang merupakan sumber
air baku yang digunakan oleh IPB (Institut Pertanian Bogor). Kerap kali pihak
pengolahan air baku atau WTP (Water Treatment Plant) IPB mengalami kesulitan
dalam pengolahan air baku yang berasal dari sungai Cihideung. Tingkat
kekeruhan air dan bahan organik terlarut sulit dikendalikan akibat perubahan
cuaca yang sering terjadi di daerah Bogor. Apabila kondisi hujan terjadi tingkat
kekeruhan air sungai dapat meningkat hingga 50 FTU bahkan lebih, hal ini dapat
berdampak pada pengolahan air baku yaitu penambahan dosis koagulan atau PAC
(Poly Aluminium Chloride) dan pada sistem UF (Unit Filtrasi) sistem ini tidak
dapat dioperasikan karena alat dapat rusak apabila air baku yang diolah memiliki

tingkat kekeruhan >50 FTU. Untuk mengelola bahan baku air yang tercemar,
tentu dibutuhkan teknologi dan biaya yang lebih mahal.
Penurunan kualitas air baku mengakibatkan biaya proses pengolahan
menjadi lebih besar, bahan kimia yang dibutuhkan meningkat dan kualitas air
olahan tidak memenuhi kriteria mutu air sebagai air baku. Salah satu cara
meningkatkan kualitas air bersih adalah dengan cara biologis. Cara biologis ini
dapat dilakukan dalam suatu bioreaktor yang berisi media padat. Jenis reaktor ini
biasa disebut fixed bed reactor.Fixed bed reactordapat didefinisikan sebagai suatu
tube silindrikal yang dapat diisi dengan partikel-partikel katalis. Selama operasi,
gas atau liquid atau keduanya akan melewati tube dan partikel-partikel katalis,
sehingga akan terjadi reaksi. Salah satumedia yang dapat digunakan dalam fixed
bed reactoradalah media plastik, karena yang dapat dijadikan sebagai media
tanam

sehingga

dapat

dijadikan

tempat

tumbuh

atau

media

untuk

mikroorganisme. Metode ini merupakan sebuah cara pemurnian limbah berupa
bahan organik yang ada pada air dengan bantuan bahan pengendali biologis yang
sangat efektif dan tidak membahayakan perairan maupun mencemari perairan.
Adapun pemanfaatan penanganan secara biologis ini seringkali digunakan untuk
mengurangi kadar organik dalam perairan seperti amonium, nitrat, dan bahan
organik lainnya serta total suspended solid (TSS). Apabila konsentrasi bahan
organik terlalu tinggi dalam perairan maka dampaknya akan menimbulkan
pencemar bagi ekosistem di perairan tersebut dan dampak tidak langsung bagi
manusia oleh karena itu dibutuhkan pengendalian terlebih dahulu. Waktu tinggal
dalam fixed bed reactorini sangat penting diketahui untuk mendapatkan efluen
yang optimum, oleh karena itu waktu tinggal yang tepat/ optimum perlu diketahui
dalam menerapkan teknologi fixed bed reactor.

1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan dilakukan penelitian ini adalah :
1. Mendapatkanwaktu tinggal hidrolik padafixed bed reactor
2. Mendapatkan jenis media terbaik dilihat dari kualitas air hasil olahan dan
kecepatan waktu tinggal.

1.3 Hipotesis
Berkaitan dengan latar belakang dan tujuan yang telah dikemukakan maka
hipotesis pada penelitian ini adalah sistem mampu menurunkan kandungan
bahan organik, amonium, serta parameter lain seperti nitrat, nitrit, TSS,
warna, kekeruhan dan stabil terhadap kondisi gangguan (laju pembebanan)

1.4 Ruang Lingkup
1. Penelitian dilaksanakan dengan cara menggunakan air baku yang bersumber
dari air sungai Cihideung menggunakan up flow fixed bed reactor dengan
media plastik bekas AMDK.
2. Pre-Treatment dilakukan dengan fokus terhadap pengaruh waktu kontak air
dalam fixed bed reactor.
3. Parameter yang dianalisa adalah konsentrasi senyawa organik (COD),
anorganik (amonium) dan sifat fisiknya (Total Solid Suspended/TSS,
kekeruhan dan warna).
4. Mikroba yang digunakan berasal dari mikroba alamidi dalam air baku, dan
dikembangbiakkan secara alami dalam bioreaktor.
5. Hasil analisa kualitas effluent akan dibandingkan dengan penggunaan PAC
dengan cara melakukan uji Jar Test

1.5 Manfaat Penelitian
Berdasarkan hasil penelitian ini diharapkan kualitas air baku dari sungai
Cihideung yang diolah oleh WTP IPB dapat meningkat, sehingga dapat
mengurangi penggunaan bahan kimia (PAC) yang biasa digunakan untuk
pengolahan air sungai. Biaya yang dikeluarkan oleh pihak Water Treatment Plant
(WTP) diharapkan dapat berkurang.

2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Penelitian terdahulu
Beberapa penelitian tentang perlakuan pendahuluan dengan menggunakan
teknologi fixed bed reactor telah dilakukan. Lucero et al. (2003) telah berhasil
menggunakan teknologi up flow fixed bed reactor yang dilakukan untuk mengolah
limbah persawahan dengan Waktu Tinggal Hidrolik(WTH) selama 32-42 menit,
laju ar influen = 1 – 5 Liter/menit dan menghasilkan efisiensi penyisihan COD
sebesar 90-91%. Westermandan Bicudo (2006) menggunakan biofilter dengan
media plastik (poly styrene) untuk mengolah limbah pada pabrik minuman keras
dan menghasilkan penyisihan nitrat sebesar 62% dan BOD sebesar 34%.
Farizogluet al. (2003) mengadakan penelitian untuk mengetahui kinerja biofilter
aerobik menggunakan media batu kerikil sebagai biofilter untuk mengolah limbah
pabrik tahu dan menghasilkan penyisihan COD sebesar 73% dan MLSS = 75%.
Watten dan Sibrell (2006) menentukan parameter kualitas (kelembaban,
persen konten , pH dan konduktivitas) pada limbah landfill serta mengevaluasi
efektifitas terhadap penghilangan nitrat pada air permukaan menggunakan
biofilter dengan bahan pengisi batu, potongan rumputdan kompos dari landfill dan
dari pencampuran tersebut dapat meningkatkan penghilangan nitrat sebesar
70%.Widayat (2010) mengkaji karakteristik reaktor biofilter dengan media plastik
tipe sarang tawon terhadap penyisihan konsentrasi senyawa organik, amonia,
deterjen, dan TSS dalam air baku perusahaan air minum danan menghasilkan
WTH semakin pendek, laju pembebanan semakin besar dan efisiensi penyisihan
organik, amonia, deterjen, dan TSS semakin kecil.Kondisi operasi terpilih pada
waktu tinggal hidrolik adalah 2 jam dan suplai udara 20 L/menit dengan efisiensi
penyisihan organik, amonia, deterjen, dan TSS adalah 68%, 65%, 64%, dan
74%.Li (2010) melakukan pengolahan limbah landfill dengan up flow fixed bed
reactor terbaik pada WTH = 8 hari, menggunakan konsentrasi COD influen
sebesar 6000 mg/L dan penyisihan COD sebesar 76%.

2.2 Teori yang Mendasari
2.2.1 Karakteristik Air Baku dan Air Permukaan
Menurut Watten dan Sibrell (2006) karakteristik air baku permukaan secara
umum digolongkan menjadi :
1. Air permukaan dengan tingkat kekeruhan tinggi
Air permukaan ini telah melalui permukaan tanah yang rentan terhadap erosi
atau ditutupi dengan vegetasi yang rendah kerapatannya. Air ini umumnya
telah stagnant di waduk atau di danau yang sedikit mengandung gulma atau
tanaman air.
2. Air permukaan dengan tingkat kekeruhan rendah sampai sedang
Air ini adalah seperti pada golongan yang pertama hanya telah mengalami
pengendapan yang cukup lama di suatu badan air
3. Air permukaan dengan tingkat kekeruhan temporer
Air permukaan ini biasanya dari daerah pegunungan, dimana pada saat tidak
turun hujan airnya jernih tetapi pada saat hujan terjadi kekeruhan sesaat. Air
ini mengalir melalui permukaan yang tertutup oleh vegetasi yang cukup lebat
dan curam sehingga pada waktu tidak hujan menghasilkan air yang jernih,
tetapi pada waktu hujan menjadi keruh karena terjadi lonjakan tingkat
sedimen akibat erosi. Setelah hujan selesai sekitar 2-3 jam air kembali ke
aliran dasar (base flow) dan jernih kembali.
4. Air permukaan dengan kandungan warna sedang sampai tinggi
Air yang demikian umumnya telah melalui daerah dengan tingkat humus
tinggi dan akibat terlarutnya zat tanin dari sisa-sisa humus tingkat warnanya
menjadi tinggi, selain itu akibat proses alami pH air menjadi asam. Air ini
umumnya terdapat di daerah rawa dan gambut.
5. Air permukaan dengan kesadahan tinggi
Kesadahan paling banyak dijumpai di air laut, dan pada air permukaan tawar
umumnya diakibatkan oleh Ca dan Mg dalam kadar yang tinggi yaitu lebih
besar dari 200 mg/L CaCO3, sehingga air yang mengalir pada daerah batuan
kapur akan mempunyai tingkat kesadahan yang tinggi.

6. Air permukaan dengan kekeruhan sangat rendah
Air seperti ini dapat dijumpai pada danau-danau yang masih belum tercemar
atau air yang masih baru saja keluar dari mata air.
7. Air permukaan dengan polutan rendah sampai tinggi
Air seperti ini sering dijumpai di kota-kota besar. Aktivitas manusia melalui
kegiatan domestik maupun industri mengakibatkan pencemaran, sehingga
kadar polutan seperti organik, amonia, detergen, logam-logam dan pencemar
lainnya meningkat seiring dengan peningkatan jumlah penduduk.

2.2.2 Senyawa Organik dalam Air
Metcalf dan Eddy (2003) mengatakan bahwa bahan organik terdiri dari
karbon, hidrogen dan oksigen. Zat organik di alam dapat dijumpai pada air
permukaan maupun bawah tanah. Senyawa organik dalam air berasal dari:
1 Alam

: minyak/lemak hewan, tumbuh-tumbuhan, dan gula

2 Sintesa

: berbagai macam persenyawaan yang dihasilkan oleh industri

3 Fermentasi : alkohol, aseton, gliserol, asam-asam dan sejenisnya yang berasal
dari kegiatan mikroorganisme tehadap bahan organik.
Zat organik dalam air dapat diketahui dengan menentukan angka
permanganatnya, walaupun KMnO4 sebagai oksidator tidak dapat mengoksidasi
semua zat organik yang ada, namun cara ini sangat praktis dan cepat
pengerjaannya. Penentuan bilangan permanganat ditujukan untuk menentukan
kandungan zat organik dalam air alam, seperti air sungai, sumur dan danau
(Horran 1990). Menurut Winkler (1981) di dalam pengolahan zat organik akan
menghasilkan efek rasa dan bau, akibat dari pembusukan secara biologi. Warna
dalam air merupakan hasil kontak air dengan reruntuhan organik, seperti
tumbuhan, kayu, dan pembusukan dalam beberapa tingkatan variasi dekomposisi.
Asam humat dan humus yang berasal dari pembusukan lignin dianggap sebagai
penyebab utama timbulnya warna. Warna dapat dikelompokkan menjadi 2 (dua)
yaitu warna semu (apparent color) disebabkan adanya partikel tersuspensi dan
warna nyata (true color) disebabkan oleh ekstraksi dari asam organik tumbuhan
yang berbentuk koloid.

Zat organik dapat disisihkan secara biologi, dengan beberapa variabel yang
berpengaruh antara lain jumlah oksigen terlarut (DO), waktu kontak, senyawa
pengganggu (inhibitor), jenis dan jumlah mikroorganisme pengurai (Bitton 1994).
Adanya oksigen menyebabkan proses oksidasi aerob dapat berlangsung, bahan–
bahan organik akan dirubah menjadi produk – produk akhir yang relatif stabil dan
sisanya akan disintesis menjadi mikroba baru. Secara umum mekanisme
penguraian organik dapat dilihat pada persamaan di bawah ini:
Mikroba
Bahan organik + O2

CO2 + H2O + Energi
Sel-sel baru

Standar maksimum kandungan zat organik khususnya kloroform dalam air
minum menurut Keputusan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor
907/MENKES/SK/VII/2002 tentang syarat-syarat dan pengawasan kualitas air
minum sebesar 200μg/liter. Bila telah melampaui batas maksimum yang telah
ditentukan tersebut maka dapat menyebabkan bau yang tidak sedap pada air
minum dan dapat menyebabkan sakit perut. Adanya zat organik dalam air dapat
diketahui dengan perubahan fisik dari air terutama dengan timbulnya warna, rasa,
bau dan kekeruhan.

2.2.3 Senyawa Amonia
Barnes (1980) mengatakan amonia (NH3) merupakan senyawa nitrogen
yang menjadi NH4+ atau disebut dengan amonium. Nitrogen amonia
keberadaannya di dalam air adalah sebagai amonium (NH4+), yaitu berdasarkan
reaksi kesetimbangan:
NH3 + H2O ↔ NH4+ + OHAmonia dalam air permukaan berasal dari air seni, tinja dan oksidasi secara
mikrobiologis zat organik yang berasal dari air alam atau air buangan industri dan
domestik. Adanya amonia tergantung pada beberapa faktor yaitu, sumber amonia,
tanaman air yang menyerap amonia sebagai nutrien, konsentrasi oksigen dan
suhu. Konsentrasi amonia dapat berubah-ubah sepanjang tahun, pada musim
panas konsentrasi senyawa ini lebih rendah, hal ini disebabkan amonia diserap

oleh tumbuhan, selain itu dapat dipengaruhi oleh suhu. Suhu air yang tinggi yang
dapat mempengaruhi proses nitrifikasi, sedangkan pada suhu yang rendah yaitu
musim dingin pertumbuhan bakteri berkurang dan proses nitrifikasi berjalan
lambat sehingga menyebabkan konsentrasi amonia pada sungai tinggi (Jennings
1991).
Menurut Dewi (1998) amonia banyak ditemukan pada air permukaan dan
air tanah dari mulai kadar rendah hingga mencapai 30 mg/L lebih (air limbah).
Kadar amonia yang tinggi pada air sungai menimbulkan gangguan kehidupan
perairan. Keberadaan amonia pada air minum menimbulkan rasa kurang enak
serta mengganggu kesehatan, sehingga pada air minum kadarnya harus nol dan
pada air sungai harus dibawah 1 mg/L. Barnes (1980) juga mengatakan bahwa
amonia dapat menyebabkan kondisi toksik bagi kehidupan perairan. Kadar
amonia bebas dalam air meningkat sejalan dengan meningkatnya pH dan suhu.
Kehidupan di perairan terpengaruh oleh kehadiran amonia, dimana pada
konsentrasi 1 mg/L dapat menyebabkan hewan air mati lemas karena oksigen
terlarut berkurang. Senyawa amonia dalam air dapat dihilangkan secara
mikrobiologi melalui proses nitrifikasi hingga menjadi nitrit dan nitrat dengan
penambahan oksigen melalui proses aerasi.
Senyawa amonia dapat mengurangi keefektifan klor yang biasanya
digunakan sebagai tahap akhir dalam pengolahan air untuk mereduksi
mikroorganisma dan bahan organik yang tersisa. Asam hipoklorid dapat bereaksi
dengan amonia membentuk kloramin dengan daya disinfektan rendah (Benefiled
dan Randall 1980).

2.2.4 Proses Nitrifikasi
Senyawa nitrogen merupakan senyawa yang sangat penting dalam
kehidupan, karena nitrogen merupakan salah satu nutrien utama yang berperan
dalam pertumbuhan organisme hidup. Senyawa ini merupakan komponen dasar
protein yang keberadaannya di perairan digunakan oleh hewan dan tumbuhtumbuhan untuk memproduksi sel. Nitrogen di atmosfir sebagian besar dalam
bentuk gas nitrogen, jumlahnya ± 78% dan sangat terbatas dalam lingkungan air.

Pada umumnya gas nitrogen ini tidak dapat dipergunakan secara langsung
oleh makhluk hidup, hanya beberapa organisme khusus yang dapat mengubahnya
ke dalam bentuk organik nitrogen dan proses yang terjadi dinamakan fiksasi.
Peran senyawa nitrogen dalam proses pertumbuhan diketahui dari bentuk serta
perubahannya yang terjadi di alam dalam suatu siklus yang disebut siklus
nitrogen. Gambar 1 menunjukkan siklus nitrogen yang terjadi di lingkungan
perairan (Manahan 1994).

Gambar 1 Siklus Nitrogen (Manahan 1994)
Senyawa nitrit merupakan bahan peralihan dalam siklus biologi. Senyawa
ini dihasilkan dari proses oksidasi biokimia amonium, tetapi sifatnya tidak stabil
karena pada kondisi aerobik terbentuk nitrit, dan dengan cepat nitrit dioksidasi
menjadi nitrat oleh bakteri nitrobacter. Nitrat dalam kondisi anaerobik direduksi
menjadi ntrit yang selanjutnya hasil reduksi tersebut dilepas sebagai gas nitrogen.
Nitrit yang ditemui pada air minum dapat juga berasal dari bahan inhibitor korosi
yang dipakai industri untuk mengalirkan air dari sistem distribusi PAM. Pada air
permukaan, konsentrasi nitrit sangat rendah, tetapi konsentrasi yang tinggi
ditemukan pada air limbah dan rawa atau tempat dimana kondisi anaerobik sering
dijumpai. Di Indonesia konsentrasi nitrat di dalam air minum tidak boleh melebihi
10 mg/L (Alerts dan Santika 1984). Proses nitrifikasi didefinisikan sebagai

konversi nitrogen amonium (N-NH4) menjadi nitrit (N-NO2) yang kemudian
menjadi nitrat (N-NO3) yang dilakukan oleh bakteri autotropik dan heterotropik
(Grady dan Lim 1980).
Proses nitrifikasi ini dapat dibagi dalam dua tahap yaitu:
1

Tahap nitritasi, merupakan tahap oksidasi ion amonium (NH4+) menjadi ion
nitrit (NO2-) oleh bakteri nitrosomonas dengan reaksi berikut:
NH4++ 1½ O2→ NO2- + 2H++ H2O + 2,75 KJ
Nitrosomonas

2

Tahap nitrasi merupakan tahap oksidasi ion nitrit menjadi ion nitrat (NO 3-)
oleh bakteri nitrobacter dengan reaksi berikut:
NO2-+ ½O2→ NO3-+ 75 KJ
Nitrobacter

Secara keseluruhan proses nitrifikasi adalah sebagai berikut:
NH4++ 2 O2→ NO3- + 2H++ H2O
Menurut Arifin (1994) kedua reaksi diatas adalah reaksi eksotermik (reaksi
yang menghasilkan energi). Jika kedua jenis bakteri tersebut ada, baik di tanah
maupun di perairan maka konsentrasi nitrit akan berkurang karena nitrit dioksidasi
oleh bakteri Nitrobacter menjadi nitrat. kedua bakteri ini dikenal sebagai bakteri
autotropik yaitu bakteri yang dapat mensuplai karbon dan nitrogen dari bahanbahan anorganik dengan sendirinya. Bakteri ini menggunakan energi dari proses
nitrifikasi untuk membentuk sel sintesa yang baru. Sedangkan bakteri heterotropik
merupakan bakteri yang membutuhkan bahan-bahan organik untuk membangun
protoplasma. Walaupun bakteri nitrifikasi autotropik keberadaannya lebih banyak
di alam, proses nitrifikasi dapat juga dilakukan oleh bakteri jenis heterotropik
(Arthobacter) dan jamur (Aspergillus).
Horran (1990) berpendapat bahwa senyawa N-NH4+ yang ada di perairan
akan dioksidasi menjadi nitrat tetapi mengingat kebutuhan O2 yang cukup besar
maka akan terjadi penurunan oksigen di dalam perairan tersebut sehingga
mengakibatkan kondisi septik. Pada proses pengolahan senyawa N-NH4+ secara
biologis kebutuhan O2 cukup besar sehingga kebutuhan O2 yang tinggi dapat
dipenuhi dengan cara memperbesar transfer O2 ke dalam instalasi pengolahan.

Pada reaktor biofilter seperti yang digunakan dalam penelitian ini transfer O 2 yang
besar dapat diperoleh dengan cara menginjeksikan udara ke dalam reaktor.
Adanya injeksi udara menggunakan blower diharapkan akan terjadi kontak antara
gelembung udara dan air yang diolah, dengan luas kontak yang sebesar-besarnya.
Miwa (1991) menyatakan ada beberapa faktor pengontrol proses nitrifikasi
dalam pengolahan air , yaitu:
1

Konsentrasi oksigen terlarut (Dissolved Oksigen)
Proses nitrifikasi merupakan proses aerob dan berjalan baik jika oksigen
terlarut > 1 mg/L.

2

Suhu
Kecepatan pertumbuhan bakteri nitrifikasi dipengaruhi oleh temperatur antara
8 – 30°C, sedangkan temperatur optimalnya sekitar 30°C.

3

pH
pH optimal bakteri nitrosomonas dan nitrobacter antara 7.5 – 8.5 dan
aktivitasnya akan mengalami penurunan pada pH di bawah 6 atau diatas 9.

2.2.5 Pengaruh Senyawa Nitrogen
Manahan (1994) mengatakan bahwa senyawa nitrogen dalam jumlah yang
berlebih dengan berbagai bentuk dalam siklusnya dapat menyebabkan
pencemaran lingkungan dan gangguan kesehatan, diantaranya:
1

Proses eutrofikasi yaitu dengan kehadiran senyawa nitrat dengan konsentrasi
tinggi dapat menstimulasi pertumbuhan ganggang dalam jumlah yang tidak
terkendali sehingga air kekurangan oksigen terlarut dan akibatnya kondisi
perairan menjadi septik.

2

Proses nitrifikasi mengakibatkan konsentrasi oksigen terlarut berkurang
sehingga mengakibatkan kerusakan kehidupan air.

3

Senyawa nitrit dapat membahayakan kesehatan karena dapat bereaksi dengan
hemoglobin dalam darah sehingga pengikatan oksigen oleh hemoglobin
terganggu (metahaemoglobin).

4

Nitrat direduksi menjadi nitrit di dalam usus manusia, sehingga dapat
menyebabkan penyakit eyanosis (metahemoglobin) terutama terjadi pada bayi
atau yang lebih dikenal dengan penyakit blue-baby.

5

Konsentrasi senyawa amonia> 1 mg/L akan menyebabkan korosi pada pipa,
terutama yang terbuat dari tembaga.

2.2.6 Padatan Tersuspensi dan Kekeruhan
Air mengandung bermacam-macam senyawa polutan baik yang tersuspensi,
berupa koloid maupun yang terlarut.Senyawa-senyawa polutan yang ada dalam air
tersebut, secara umum dapat digolongkan menjadi tiga kelompok yakni senyawa
atau zat yang terlarut (dissolved substances), padatan tersuspensi (suspended
solids, SS), dan partikel koloid (colloidal particles).Zat terlarut adalah semua
senyawa yang larut dalam air, dengan ukuran kurang dari beberapa
nanometer.Senyawa-senyawa ini umumnya berupa ion positif atau ion
negatif.Selain itu juga termasuk gas-gas yang terlarut misalnya oksigen,
karbondioksida, hidrogen sulfida dan lain-lain.Zat padat tersuspensi merupakan
senyawa bentuk padat yang berada dalam kondisi tersuspensi dalam air.Padatan
tersebut kemungkinan berasal mineral-mineral misalnya pasir yang sangat halus,
silt, lempung atau berasal dari zat organik misalnya asam humus, asam vulvat
yang merupakan hasil penguraian jasat tumbuh-tumbuhan atau binatang yang
telah mati.Di samping itu, padatan tersuspensi ini juga dapat berasal dari
mikroorganisme misalnya plankton, bakteria, alga, virus dan lain-lainnya.Semua
elemen-elemen tersebut umumnya menyebabkan kekeruhan atau warna dalam
air.Kekeruhan dalam air juga dapat disebabkan oleh keberadaan partikel koloid
dalam air. Partikel koloid hampir sama dengan padatan tersuspensi hanya
mempunyai ukuran yang lebih kecil yakni kurang dari 1 μm (mikron), dengan
kecepatan pengendapan yang sangat rendah sekali. Proses koagulasi-flokulasi
adalah merupakan proses dasar pengolahan air untuk menghilangkan padatan
tersuspensi dan partikel-partikel koloidal. Poses ini biasanya dilakukan pada tahap
akhir dari proses pemisahan zat cair dan zat padat (Degremont 1991).
Dispersi koloid dalam air merupakan partikel-partikel bebas yang tertahan
dalam air dalam bentuk suspensi.Hal ini disebabkan karena ukuran partikel yang
sangat halus (1-200 nm), hidrasi oleh air dan adanya muatan listrik
permukaan.Suatu koloid dikatakan stabil apabila tidak dapat menggumpal secara
alami.Faktor yang paling mempengaruhi stabilitas koloid dalam air adalah ukuran

partikelnya.Partikel dengan ukuran yang lebih besar, ratio luas permukaan partikel
terhadap berat partikel kecil sehingga pengendapan secara gravitasi menjadi
dominan.Beberapa contoh waktu pengendapan untuk berbagai jenis partikel dapat
dilihatseperti pada Tabel 1.
Tabel 1 Waktu pengendapan untuk berbagai macam partikel
Diameter partikel
mm

µm

Å

Tipe
partikel

Waktu pengendapan
dalam 1 meter air

Luas spesifik
m2/m3

10

104

108

Kerikil

1 detik

6.102

1

103

107

Pasir

10 detik

6.103

10-1

102

106

Pasir halus

2 menit

6.104

10-2

10

105

Lempung

2 jam

6.105

10-3

1

106

Bakteri

8 hari

6.106

10-4

10-1

105

Koloid

2 tahun

6.107

10-5

10-2

104

Koloid

20 tahun

6.108

10-6

10-3

103

Koloid

200 tahun

6.109

Sumber : Dumont (2009)

2.2.7 Efisiensi Proses Penyisihan
Perhitungan penyisihan senyawa polutan didasarkan atas perbandingan
pengurangan konsentrasi zat pada titik masuk dan keluar terhadap konsentrasi zat
di titik masuk. Tingkat efisiensi yang didapat merupakan gabungan antara hasil
asimilasi

oleh

mikroorganisme

heterotrof

dan

proses

biologis

oleh

mikroorganisme. Perhitungan tingkat efisiensi ini dilakukan dengan menggunakan
rumus perhitungan sebagai berikut:
Eff-C =

Cin - Cout

X 100 %

Cin
dimana ;
Eff-C = Persentase penyisihan konsentrasi zat (%)
Cin = Konsentrasi zat dalam titik masuk (mg/L)
Cout = Konsentrasi zat dalam titik keluar (mg/L)

2.2.8 Pengertian Mikroorganisme
Menurut Lay dan Hastowo (1992), mikroorganisme atau mikroba adalah
substansi bersel satu yang membentuk koloni atau kelompok dimana satu sama
lain dalam koloni tersebut saling berinteraksi. Dalam pertumbuhannya
mikroorganisme memerlukan sumber energi, karbon dan nutrisi. Berdasarkan
kebutuhan nutrisinya bakteri dikelompokkan menjadi 3 bagian, yaitu:
1. Heterotrop yaitu bakteri yang mengambil karbon dari karbon organik saja.
2. Autotrop yaitu bakteri yang menggunakan CO2 dan HCO3- sebagai sumber
karbon tunggal.
3. Fakultatif autotrop yaitu bakteri yang menggunakan senyawa organik maupun
CO2 sebagai sumber karbon.
Lay dan Hastowo (1992) juga menyatakan bahwa bakteri memerlukan
energi untuk melakukan aktivitasnya. Berdasarkan sumber energi bakteri dapat
dibedakan menjadi:
1. Phototrop yaitu bakteri yang menggunakan cahaya sebagai sumber energi.
2. Chenamotrop yaitu bakteri yang menggunakan reaksi kimia (reaksi reduksi
oksidasi bahan organik).
Setiap jenis mikroorganisme dapat hidup baik pada rentang temperatur
tertentu. Temperatur yang paling baik utuk aktivitas mikroorganisme disebut
temperatur optimal. Berdasarkan hal itu bakteri dapat digolongkan menjadi tiga
yaitu:
1. Bakteri Psikrofil (oligotermik) yaitu bakteri yang hidup pada temperatur
antara 0oC – 30oC dengan temperatur optimum 10oC – 20oC.
2. Bakteri Mesofil (mesotermik) yaitu bakteri yang hidup pada temperatur
antara 5oC – 60oC dengan temperatur optimum 25oC – 40oC.
3. Bakteri Termofil (politermik) yaitu bakteri yang hidup pada suhu antara 40oC
-80oC dengan temperatur optimum 55oC – 65oC.
Metcalf dan Eddy (2003) menyatakan bahwa jenis-jenis mikroorganisme
yang sering dijumpai pada proses pengolahan biologis adalah bakteri, jamur,
protozoa, alga, crustacea dan virus. Sel bakteri adalah sel yang paling berperan
dan banyak dipakai secara luas di dalam proses pengolahan air baku sehingga
struktur sel mikroorganisme lainnya dapat dianggap sama dengan bakteri.

Menurut Miwa (1991), beberapa jenis dari mikroorganisme seperti bakteri,
jamur, lumut, protozoa dan invertebrata adalah habitat dalam biofilm tertentu,
walaupun demikian bakteri, jamur dan lumut biasanya merupakan mayoritas.
Bakteri dan jamur mengambil zat-zat gizi dan zat-zat lainnya, sedangkan protozoa
dan invertebrata diharapkan hidup dari mereka. Kematian biomassa dari
mikroorganisme akan diuraikan oleh bakteri dan di dalam biofilm tersebut ada
sejenis rantai makanan.

2.2.9 Pengolahan Biologis
Miwa (1991) mengatakan bahwa di dalam proses pengolahan air yang
mengandung polutan senyawa organik, teknologi yang digunakan sebagian besar
menggunakan aktifitas mikroorganisme untuk menguraikan senyawa polutan
organik tersebut. Proses pengolahan air limbah dengan aktifitas mikroorganisma
biasa disebut dengan proses biologis. Proses pengolahan secara biologis dapat
dilakukan pada kondisi aerobik (dengan udara), kondisi anaerobik (tanpa udara)
atau kombinasi anaerobik dan aerobik. Proses biologis aeorobik biasanya
digunakan untuk pengolahan air dengan beban BOD yang tidak terlalu besar,
sedangkan proses biologis anaerobik digunakan untuk pengolahan air dengan
beban BOD yang sangat tinggi. pengolahan air yang mengandung polutan zat
organik dapat dilakukan secara biologis. Pada prinsipnya proses biologis akan
mengubah

Dokumen yang terkait

Pre-Treatment of Raw Water Using Fixed Bed Reactor Technology