38 agar selalu berada dalam rentang 6-8, karena Nitrosomonas sp. dapat
tumbuh dengan baik pada rentang pH tersebut. Nilai pH awal lubang 1, lubang 2, lubang 3 berturut-turut adalah
7.91, 7.97, 8.1. Kondisi ini berubah dengan adanya akumulasi inlet dalam bahan. Setelah hari ke-7, pH lubang 1, lubang 2, lubang 3 berturut-turut
adalah 8.79, 8.43, 8.36. Kemudian pada hari ke-14, pH turun, berturut-turut 7.75, 7.75, 7.83. Demikian halnya pada hari ke-17, berturut-turut pH
biofilter adalah 7.77, 7.04, 7.88. Pada hari ke-21, pH biofilter masih netral. Berturut-turut lubang 1, lubang 2, lubang 3 adalah 7.8, 7.1, 7.86.
Penurunan pH ini mengindikasikan tumbuhnya bakteri pengoksidasi amoniak. Amoniak yang bersifat basa akan dioksidasi menjadi nitrit yang
bersifat asam. Asam nitrit ini akan dioksidasi menjadi nitrat yang bersifat asam pula. Selain itu karena adanya pengaruh bahan pengisi koral yang
mengandung ion Ca
2+
dari bahan pengisi koral. Menurut Spotte et al., 1970 jika kapur CaCO
3
ditambahkan ke dalam air akan terjadi reaksi dengan CO
2
bebas dan membentuk ion bikarbonat CaHCO
3 2
yang merupakan buffer utama serta mampu menetralkan setiap penambahan CO
2
. Bear 1917 menambahkan, adanya sistem buffer yang dapat menjaga
terjadinya perubahan pH selama berlangsungnya proses oksidasi limbah organik.
C. BIOFILTER ARANG AKTIF 1. Kinerja Penghilangan Amoniak
Secara umum, kolom arang aktif memiliki efisiensi kurang dari 95 seperti yang di tunjukkan pada Gambar 10a. Konsentrasi inlet awal amoniak
yang ditambahkan 0.33 ppm, kolom mempunyai efisiensi 82 . Kemudian konsentrasi dinaikkan sampai 0.24 ppm, efisiensi berangsur naik menjadi
90, namun setelah itu efisiensi berfluktuasi dari 42-86, dengan konsentrasi inlet berkisar antara 0.26 – 0.27 ppm. Nitrat yang terbentuk
karena oksidasi amoniak adalah 2111.60 ppm. Nilai ini mengalami kenaikan
39 dari jumlah nitrat sebelumnya, hal ini menunjukkan adanya aktifitas
oksidasi terhadap amoniak oleh bakteri Nitrosomonas sp dan bakteri heterotrof. Konsentrasi nitrat yang terbentuk ini berbanding lurus dengan
jumlah bakteri yang tumbuh. Pada Gambar 13a memperlihatkan adanya kecenderungan jumlah bakteri Nitrosomonas sp. mengalami kenaikan
terutama pada lubang 2. Hal ini dikarenakan pada lubang 2 bakteri cenderung terjerat secara stabil. Adanya proses penambahan air pada tiap
tujuh hari sekali, guna mempertahankan kadar air, maka bakteri akan lebih mudah luruh dari bahan pengisi, hal ini terjadi terutama pada lubang 1 dan
3. Demikian halnya pada Gambar 13b memperlihatkan jumlah bakteri heterotrof pun mengalami kenaikan jumlah bakteri dibanding dengan H-0.
Pada hari ke-10 sampai hari ke-14, konsentrasi inlet yang diberikan berkisar antara 0.35 – 1.07 ppm, efisiensi kolom berfluktuasi 52-99. Pada
masa ini, diketahui jumlah bakteri cenderung naik. Kenaikan ini diikuti pula oleh kenaikan kadar air bahan pengisi. Daya dukung lingkungan semacam
ini, membuat efisiensi biofilter cenderung lebih stabil meskipun konsentrasi inlet terus ditambah.
Pada hari ke-14, nitrat yang terbentuk mengalami kenaikan, yaitu mencapai 2101.80 ppm. Kenaikan ini setara dengan kesesuaian lingkungan
bahan pengisi biofilter. Kemudian mengalami penurunan jumlah nitrat yang terbentuk karena jumlah sel bakteri juga mengalami penurunan.
Kecenderungan ini setara dengan penurunan kadar air dan kenaikan pH. Kenaikan pH disebabkan sedikitnya amoniak yang teroksidasi menjadi nitrit
yang bersifat asam, sedangkan kadar air berpengaruh bagi terbentuknya biofilm pada bahan pengisi.
Konsentrasi inlet yang ditambahkan terus dinaikkan. Pada hari ke-16 sampai 26, efisiensi cenderung stabil pada kisaran 87-100 . Inlet yang
ditambahkan berkisar antara 0.69 - 3.12 ppm. Nilai ini dipengaruhi oleh kadar air berkisar antara 20 -30. Nilai ini mempengaruhi jumlah amoniak
yang terjerap dalam air dan efektifitas terbentuknya nitrat.
40
0.5 1
1.5 2
2.5
2 4
6 8
10 12
14 16
18 20
22 24
26
p en
ye rap
an g
-N k
g ar
a n
g ke
ri n
g
inlet outlet
6 6.5
7 7.5
8 8.5
9 9.5
10
7 14
17 21
23 26
Hari ke - pH
L-1 L-2
L-3
500 1000
1500 2000
2500
2 4
6 8
10 12
14 16
18 20
22 24
26
N itr
a t y
a n
g te
rb e
n tuk
pp m
0.5 1
1.5 2
2.5 3
3.5
2 4
6 8
10 12
14 16
18 20
22 24
26
K o
n s
en tr
as i N
H
3
p p
m
20 40
60 80
100
E fi
s ie
n s
i
Inlet Outlet
Efisiensi
b
Gambar 10. Perubahan penyerapan gas NH
3
oleh biofilter dengan bahan pengisi arang aktif diinokulasi dengan Nitrosomonas sp. a
konsentrasi inlet-outlet gas, b penyerapan NH
3
, c pembentukkan NO
3 -
, d perubahan nilai pH.
d c
a
41 Selama 28 hari biofilter dioperasikan, konsentrasi inlet yang
diberikan antara 0.24 – 3.12 ppm dengan outlet berkisar antara 0.001 – 0.23 ppm. Persen penghilangan amoniak oleh biofilter berkisar antara 42 – 100
. Beban yang ditambahkan antara 0.08 – 2.01 g-Nkg-arang aktifhari kering sehingga biofilter memiliki kapasitas penyerapan 0.41 g-Nkg-arang
aktifhari kering seperti yang ditunjukkan pada Gambar 11.
4. Analisa Kinetika Biofilter
Kinetika dilakukan setelah biofilter beroperasi selama 26 hari dengan efisiensi biofilter terakhir 87 . Gambar 12a menunjukkan kinetika
dilakukan selama 42 jam, dengan konsentrasi inlet jam pertama adalah 1.63 ppm, efisiensi turun menjadi 86 . Pada jam ke-2, efisiensi naik menjadi
99 dengan inlet sebesar 1.61 ppm. Gambar 11. Kapasitas penyerapan biofilter arang aktif terhadap beban
0.5 1
1.5 2
0.5 1
1.5 2
beban g-Nkg arang kering pe
ny e
ra pa
n g
-N k
g a ra
n g k
e ri
ng
42 Gambar 12. Analisa kinetika biofilter dengan bahan pengisi arang aktif
dinokulasi dengan Nitrosomonas sp. a perubahan konsentrasi inlet-outlet selama kinetika, b analisis kinetika
penghilangan NH
3
.
1 2
3 4
5 6
7
1 3
5 7
9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41
Jam ke - K
ons e
n tr
a s
i N H
3
ppm
20 40
60 80
100
e fi
s ie
n s
i
Inlet Outlet
efisiensi
y = 354.28x + 2246.2 R
2
= 0.8898 1000
2000 3000
4000 5000
6000 7000
8000 9000
10000
5 10
15 20
25
C ln C
ln R
Efisiensi ini bertahan sampai pada jam ke-15, dengan konsentrasi inlet 5.13 ppm. Pada jam ke-16 sampai jam ke-31, efisiensi bertahan pada
97 dengan konsentrasi inlet antara 4.25 - 5.77 ppm. Kemudian konsentrasi inlet dinaikkan lagi antara 3.80 – 4.15 ppm, dalam hal ini efisiensi turun
hingga mencapai 90. Konsentrasi inlet dinaikkan kembali hingga efisiensi menjadi 53. Penurunan efisiensi ini diberikan inlet sebesar 4.66 – 5.60
ppm. Analisa kinetika biofilter arang aktif ditunjukkan Gambar 12b,
diketahui biofilter mempunyai nilai penghilangan amoniak maksimum, Vm,
b a
43 sebesar 0.0029 g-Nkg bahan kering dan nilai kejenuhan konstan, Ks, adalah
6.34 ppm.
3. Jumlah Sel Bakteri dan Kadar Air
Perubahan kadar air ditunjukkan pada Gambar 13c. Kadar air kolom hari ke-7, berturut-turut lubang 1, lubang 2, lubang 3 adalah 26.08 , 23.23
, 24.93 . Diketahui nilai logaritma jumlah sel Nitrosomonas sp. adalah 5.20 selg-contoh, 8.04 selg-contoh, 5.85 selg-contoh dan bakteri
heterotrof 5.40 cfug-contoh, 7 cfug-contoh, 7 cfug-contoh. Kadar air yang mengalami penurunan ini membuat amoniak yang terlarut dalam air pun
sedikit, sehingga bakteri tidak dapat secara optimal mengoksidasi amoniak. Hal ini disebabkan biofilm belum terbentuk dengan baik sehingga polutan
yang bersifat basa terus menerus teradsorb di dalam biofilm yang kemudian menyebabkan pH cenderung lebih tinggi.
Pada hari ke-21, bakteri Nitrosomonas sp. sudah mati pada lubang 1 dan lubang 2, tetapi lubang 3 masih terdapat bakteri dengan nilai logaritma
sebesar 1.04 selg-contoh. Hal ini didukung dengan keberadaan kadar air sebesar 28.05 pada lubang 3, sedangkan bakteri heterotrof jumlahnya
cenderung menurun yaitu dengan nilai logaritmanya berturut-turut lubang 1, lubang 2, lubang 3 adalah 2.60 cfug-contoh, 2.30 cfug-contoh, 3.30 cfug-
contoh. Demikian halnya pada hari ke-24, bakteri yang hidup hanya bakteri heterotrof dengan nilai logaritmanya berturut-turut lubang 1, lubang 2,
lubang 3 adalah 2.85 cfug-contoh, 2.95 cfug-contoh, 3.70 cfug-contoh. Perubahan jumlah bakteri ini diperlihatkan pada Gambar 13 a untuk bakteri
Nitrosomonas sp. dan Gambar 13 b untuk bakteri heterotrof.
44
20 25
30 35
40 45
7 14
21 26
Hari ke - Kad
a r Ai
r
L-1 L-2
L-3 1
2 3
4 5
6 7
8 9
10
7 14
21 26
N ila
i L o
g a
ri tm
a J
u m
la h
S e
l
N it
ro s
om on
a s
L-1 L-2
L-3
1 2
3 4
5 6
7 8
7 14
21 26
N ila
i L o
g a
ri tm
a J
u m
la h
S e
l H e
te ro
tr o
f
L-1 L-2
L-3
4. Pengamatan pH
Nilai pH pada biofilter kolom arang aktif cenderung basa, berturut- turut lubang 1, lubang 2, lubang 3 adalah 7.01, 7.02, 7.81. Nilai yang netral
ini dipertahankan dengan pemberian dolomit sebelum biofilter dioperasikan, dengan tujuan agar pH tetap netral dan tidak cepat menjadi basa. Setelah
tujuh hari biofilter beroperasi nilai pH cenderung menjadi basa, hal ini menunjukkan bahan pengisi arang aktif sangat sensitif terhadap penyerapan
Gambar 13. Perubahan jumlah sel bakteri pengoksidasi NH
3
selama pengoperasian biofilter arang aktif. a grafik untuk
pertumbuhan Nitrosomonas
sp., b grafik untuk pertumbuhan bakteri heterotrof, c kadar air, L-1 : lubang 1,
L-2 : lubang 2, L-3 : lubang 3.
b
c a
45 NH
3
. Menurut Allport 1982, arang aktif mempunyai sifat penyerapan yang selektif, lebih menyukai bahan-bahan non polar daripada bahan polar.
Dibanding dengan bahan-bahan adsorben komersial lainnya, arang aktif memiliki aktivitas dengan spektrum penyerapan yang luas, stabilitas fisik
dan kimia yang sangat baik dan mudah dibuat dari bahan-bahan yang banyak tersedia seperti bahan-bahan buangan. Nilai pH tersebut berturut-
turut lubang 1, lubang 2, lubang 3 adalah 9.4, 9.52, 9.6. Perubahan nilai pH ini diperlihatkan Gambar 10d.
Pada hari ke-14, nilai pH mengalami kenaikan kemudian cenderung stabil dengan nilai tersebut pada hari ke 21 dan 26. Pada hari ke-26, pH
mencapai 9 pada lubang 1, 9.10 pada lubang 2, 9.26 pada lubang 3. Nilai ini merupakan rentang Nitrosomonas sp. tidak dapat mengoksidasi amoniak.
Menurut Wheaton et al., 1994 derajat keasaman pH berpengaruh terhadap pertumbuhan mikroba nitrifikasi dan menghambat kecepatan atau
laja degradasi senyawa amonium dalam proses nitrifikasi. Mikroba nitrifikasi menjadi non aktif pada kondisi pH 6 dan pH 10. Nilai
optimum bagi pertumbuhan mikroba nitrifikasi adalah 6 – 9. Boyd, 1995 menambahkan proses nitrifikasi paling cepat terjadi pada pH 7 – 8.
D. BIOFILTER TANAH 1. Kinerja Penghilangan Amoniak
