Denitrifikasi air limbah industri amonium nitrat menggunakan reaktor berbahan isian batu belerang dan batu japur
DENITRIFIKASI AIR LIMBAH INDUSTRI AMONIUM NITRAT
MENGGUNAKAN REAKTOR BERBAHAN ISIAN
BATU BELERANG DAN BATU KAPUR
HASANUDDIN
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011
(2)
PERNYATAAN MENGENAI TESIS
DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis
DENITRIFIKASI
AIR LIMBAH
INDUSTRI AMONIUM NITRAT MENGGUNAKAN REAKTOR BERBAHAN
ISIAN BATU BELERANG DAN BATU KAPUR
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, Januari 2011
Hasanuddin
P052080051
(3)
Abstract
HASANUDDIN. Denitrification Process of
Ammonium Nitrat Industry
Wastewater with Sulfur and Limestone Pakced Bed bioreaktor. Under the
direction of Suprihatin, Etty Riani, dan Rudi Nugroho
Ammonium nitrate industry is one chemical industries that produce waste
water with inorganic nitrogen compounds which has potency to pollute environment
and threaten human’s health. Waste water treatment is needed to meet environmental
quality standards in accordance with government regulations. The purpose of this
study is to assess autotroph denitrification process by using a sulfur and limestone
packed bed bioreactor in the wastewater with high concentrations of nitrate
compounds as well as financial to asses feasibility. Data analysis is processed
descriptively by using tables and graphs. The denitrification treatment was done in
two stages of processing which is a high concentration (2000 mg-N/L) and low
concentration (100 mg-N/L) of nitrate. The results showed that the concentration of
nitrate in the outlet of bioreaktor decreased in rate the high and low nitrogen
concentrations. For the highs concentration of nitrate, the concentration of nitrate in
the outlet is 56,25 mg-N/L with removal efficiency 97,20% at four days hydraulic
retention time (HRT). For the low concentration of nitrate, the concentration of
nitrate in the outlet is 4,04 mg-N/L with a removal efficiency of 96,37% at one day
hydraulic retention time (HRT). Each cost of sulfur materials for high and low
concentrations, are Rp.1.100,-/m3 and Rp.200,-/m3 respectively.
Key words:
Ammonium nitrate industry
,
autotroph denitrification, nitrate nitrogen
removal efficiency, Hydraulic Retention Time (HRT)
(4)
RINGKASAN
HASANUDDIN.
Denitrifikasi Air Limbah Industri Ammonium Nitrat
Menggunakan Reaktor Berbahan Isian Batu Belerang dan Batu Kapur.
Dibimbing oleh Suprihatin, Etty Riani, dan Rudi Nugroho.
Pada umumnya senyawa nitrogen sangat penting bagi kebutuhan mahluk
hidup sebagai nutrisi dan
trace
mineral, tetapi apabila berlebihan dapat mencemari
lingkungan. Kadar nitrat yang tinggi memberikan efek negatif bagi kesehatan apabila
mencemari air tanah yang dikonsumsi oleh manusia. Efek yang akan dialami berupa
methemoglobinemia
yaitu berkurangnya kemampuan daya ikat sel darah merah
terhadap oksigen, jika gejala ini terjadi pada bayi akan menyebabkan sindrom bayi
biru (
blue baby syndrome
), kanker lambung akibat kekurangan oksigen dalam darah.
Oleh karena itu perlu adanya upaya eliminasi nitrogen sebelum limbah di buang ke
lingkungan.
Pengolahan air limbah senyawa nitrogen yang umum dipakai adalah
teknologi nitrifikasi dan denitrifikasi. Nitrifikasi adalah proses oksidasi ammonium
(NH
4
+
-N) menjadi nitrat (NO
3
-
-N) dengan bantuan mikroorganisme. Sedangkan
denitrifikasi adalah proses reduksi nitrat menjadi gas nitrogen dengan kondisi
anoksik. Nitrogen menjadi nitrogen bebas yang sudah tidak berbahaya terhadap
lingkungan.
Denitrifikasi secara biologis merupakan proses yang ekonomis, efisien dan
layak untuk mereduksi nitrat karena memanfaatkan mahluk hidup dalam mereduksi
nitrat sehingga lebih ramah lingkungan. Proses denitrifikasi autotrof dengan bakteri
menggunakan reaktor berbahan isian batu belerang dan batu kapur merupakan salah
satu metode yang dapat mereduksi senyawa nitrogen nitrat tanpa penambahan
organik dari luar.
Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji proses denitrifikasi menggunakan
bioreaktor bahan isian batu belerang dan batu kapur, dan analisis kelayakan finansial
dari metode tersebut. Penelitian dilakukan dengan skala laboratorium, air limbah
sebagai bahan penelitian diambil dari PT. XYZ yang memiliki kandungan amonia
yang tinggi dan telah dilakukan proses nitrifikasi secara
batch,
untuk mendapatkan
(5)
konsentrasi nitrat nitrogen yang diinginkan dalam penelitian yaitu + 2000 mg/L.
Waktu tinggal hidrolis (WTH) yang ditentukan dua hari, tiga hari dan empat hari.
Proses denitrifikasi berlangsung secara kontinyu dan sampling dilakukan di inlet dan
outlet setiap hari, selanjutnya dilakukan analisa sampel untuk mendapatkan hasil data.
Analisis data yang diperoleh
disajikan menggunakan metode deskriptif dengan
tabel, grafik dan narasi yang
menggambarkan kondisi seluruh parameter selama
penelitian dilaksanakan. Untuk mendapatkan hasil olahan memenuhi baku mutu maka
dilakukan dengan dua tahap pengolahan air limbah yaitu konsentrasi tinggi dan
konsentrasi rendah. WTH yang terbaik pada senyawa nitrogen konsentrasi tinggi
adalah WTH 4 hari dengan efisiensi penyisihan senyawa nitrat nitrogen dan
ammonium nitrogen yang dicapai masing-masing 97,20%, dan 86,00%, pada
konsentrasi 56,25 mg-N/L, dan 30,25 mg-N/L. Efisiensi pembentukan sulfat 730,88
mg-S/L, serta pH 7,07. Pada konsentrasi rendah 100 mg-N/L, efisiensi penyisihan
senyawa nitrogen masing-masing 96,37%, dan 74.95%, pada konsentrasi nitrat 4,04
mg-N/L dan 6.26 mg-N/L, efisiensi nitrit 79,63% pada konsentrasi 0,44 mg-N/L,
sedangkan pembentukan sulfat 157,94 mg-S/L, pH 7,12 dalam WTH 1 hari. Biaya
bahan belerang yang diperlukan sebesar Rp. 1300,-/m
3
.
Proses Pengolahan denitrifikasi air limbah industri ammonium nitrat
menggunakan reaktor berbahan isian batu belerang dan batu kapur perlu dilakukan
dengan dua tahap untuk mencapai baku mutu golongan I dan II melalui keputusan
menteri lingkungan hidup tahun 1995 (KEP-51/MENLH/10/1995) tentang baku mutu
limbah cair bagi kegiatan industri.
(6)
©
Hak Cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2011
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau 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 dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya tulis
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB
(7)
DENITRIFIKASI AIR LIMBAH INDUSTRI AMONIUM NITRAT
MENGGUNAKAN REAKTOR BERBAHAN ISIAN
BATU BELERANG DAN BATU KAPUR
HASANUDDIN
Tesis
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar
Magister Sains pada
Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011
(8)
Judul Tesis : Denitrifikasi Air Limbah Industri Amonium Nitrat Menggunakan
Reaktor Berbahan Isian Batu Belerang dan Batu kapur
Nama
: Hasanuddin
NIM
: P052080051
Disetujui
Komisi Pembimbing
Prof. Dr.Ir. Suprihatin, DIPL.Eng
Ketua
Dr. Ir. Etty Riani, M.S.
Dr. Ir. Rudi Nugroho, M.Eng
Anggota
Anggota
Diketahui
Plh Ketua Program Studi Pengelolaan
Sumberdaya Alam dan Lingkungan
Dekan Sekolah Pasca Sarjana IPB
Dr. drh. Hasim, DEA
Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro,M.S.
(9)
PRAKATA
Alhamdulillah penulis panjatkan kepada Allah Subkhanahuwata’ala atas
segala karunia-Nya tesis ini dapat diselesaikan. Tesis dengan judul
Denitrifikasi Air
Limbah Industri Ammonium Nitrat Menggunakan Reaktor Berbahan Isian
Batu Belerang dan Batu Kapur, disusun dalam rangka memenuhi persyaratan yang
diperlukan untuk memperoleh gelar Magister Sains (M.Si) pada Program Studi
Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan Sekolah Pascasarjana Institut
Pertanian Bogor.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada:
1.
Dr. drh. Hasim, DEA sebagai Plh Ketua Program Studi Pengelolaan
Sumberdaya Alam dan Lingkungan Sekolah Pascasarjana IPB, yang telah
banyak memberikan arahan dan bantuan dalam upaya menyelesaikan studi.
2.
Prof. Dr.-Ing. Ir. Suprihatin
selaku ketua komisi pembimbing yang telah
memberikan bimbingan, dan saran dalam penelitian ini.
3.
Dr. Ir. Etty Riani, M.S. selaku anggota komisi pembimbing yang telah
memberikan dorongan, semangat, bimbingan, dan saran dalam penelitian ini
4.
Dr. Ir. Rudi Nugroho, M.Eng selaku anggota komisi pembimbing yang telah
memberikan, semangat, saran dan arahan, serta fasilitas selama dalam
penelitian.
5.
Dr. Ir. Muhammad Romli, M.Si.St yang telah berkenan menjadi penguji luar
komisi dan memberikan saran-saran dalam rangka penyempurnaan tesis ini.
6.
Segenap anggota keluarga, khususnya ayahanda Muhammad Sampe Achmad
dan ibunda Sitti Atisah tercinta yang telah mengasuh dan membesarkan dengan
penuh cinta kasih dan doa-nya.
7.
Istri dan anakku tercinta yang selalu membangkitkan semangat dan atas segala
doa-nya.
8.
Semua staf sekretariat PSL yang telah membantu administrasi tesis ini.
Semoga Karya Ilmiah ini bermanfaat untuk perkembangan ilmu pengetahuan
dan teknologi.
(10)
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Garessi Pinrang pada tanggal 29 september 1976
sebagai anak ketujuh dari tujuh bersaudara dari pasangan Bapak Muh. Sampe
Achmad dan ibu Sitti Atisah. Pendidikan sarjana ditempuh di program Studi Teknik
Kimia, Fakultas Teknik, universitas “45” Makassar, tahun 2000. Pada tahun 2006
sampai sekarang bekerja sebagai staf pengajar di jurusan Teknik Industri Universitas
Negeri Gorontalo, kemudian melalui jalur beasiswa Departemen Pendidikan Nasional
Republik Indonesia penulis melanjutkkan pendidikan ke program Magister Sains
(M.Si) di Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan, Sekolah
Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Penulis menyusun tesis sebagai salah satu
syarat untuk memperoleh Gelar Magister Sains dengan judul “Denitrifikasi Air
Limbah Industri Ammonium Nitrat Menggunakan Reaktor Berbahan Isian Batu
Belerang dan Batu Kapur” dibimbing oleh Prof. Dr.-Ing. Ir. Suprihatin sebagai ketua
dan Dr. Ir. Etty Riani, serta Dr. Ir. Rudi Nugroho, M.Eng sebagai anggota komisi
pembimbing.
(11)
iii
✁✂ ✄✁ ☎✆✝ ✆
✞ ✟ ✠ ✟✡ ✟☛
☞✌✍✎ ✌✏✑✒✑ ✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✔✔ ✔ ☞✌✍✎ ✌✏✎✌ ✕ ✖✗ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓ ✘ ☞✌✍✎ ✌✏✙✌✚ ✕✌✏✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓ ✓✓✓✔✔✘ ✔✔ ☞✌✍✎ ✌✏✗✌✚✛✑✏✌✜ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓ ✓✓✓✓✓ ✓✓✓ ✔
x
✢ ✛✖✜☞✌✞ ✣✗✣✌✜
...
1
1.1 Latar Belakang ...
1
1.2 Kerangka Pemikiran ...
4
1.3 Perumusan Masalah ...
6
1.4 Tujuan Penelitian ...
7
1.5 Manfaat Penelitian ...
8
1.6 Hipotesa...
8
✤ ✎✑✜ ✥✌✣✌✜✛ ✣✒✎ ✌✦✌
...
I
9
2.1 Senyawa Nitrogen ...
9
2.2 Nitrat ... 10
2.3 Nitrit ... 10
2.4 Amonia ... 11
2.5 Bioreaktor ... 12
2.6 Bakteri Denitrifikasi ... 14
2.6.1 Denitrifikasi Bakteri Heterotrof ... 16
2.6.2 Denitrifikasi Bakteri Autotrof ... 17
3 METODE PENELITIAN
... 21
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ... 21
3.2 Bahan dan Alat ... 21
3.2.1 Bahan ... 21
3.2.2 Alat ... 21
3.2.2.1 Reaktor untuk Nitrifikasi ... 21
3.2.2.2 Reaktor Aklimitasi ... 21
3.2.2.3 Bioreaktor Denitrifikasi ... 22
3.3 Rancangan Penelitian ... 24
3.3.1 Metode Pengumpulan Data... 24
3.3.2 Variabel Penelitian ... 24
(12)
iv
3.3.3.1 Analisis Data ... 25
3.3.3.2 Perhitungan Efisiensi Proses ... 25
3.3.3.3 Perhitungan Laju Pembebanan ... 25
3.4 Batasan Penelitian ... 26
3.5 Tahapan Penelitian ... 26
3.5.1 Aklimatisasi Mikroba ... 26
3.5.2 Pelekatan Mikroba pada Media di Dalam Bioreaktor
Denitrifikasi ... 28
3.5.3 Pelaksanaan Percobaan ... 28
3.5.4
Pengambilan Sampel (Air Limbah) ... 29
3.5.5 Analisis Laboratorium ... 29
3.5.5.1 Pengujian Parameter pH ... 29
3.5.5.2 Pengujian Parameter Nitrat (NO
3
-
-N) ... 30
3.5.5.3 Pengujian Parameter Amonium (NH
4
+
-N) ... 31
3.5.5.4 Pengujian Parameter Nitrit (NO
2-
-N) ... 31
3.5.5.5 Pengujian Parameter Sulfat (SO
4
2-
) ... 32
4 HASIL DAN PEMBAHASAN
...
i
35
4.1 Kondisi Air Limbah ...
i
35
4.2 Nitrifikasi Amonium (NH
4
+
) ...
i
35
4.3 Uji Aklimatisasi Bakteri ... 36
4.4 Profil Kondisi pH Selama Penelitian dengan Parameter Uji . 37
4.5 Pengaruh Waktu Tinggal Hidrolis (WTH) terhadap Nitrat,
Amonium, Nitrit, pH, Sulfat. ... 41
4.5.1 Pengaruh Waktu Tinggal Hidrolis (WTH) terhadap
Nitrat (NO
3
-
-N)... 41
4.5.2 Pengaruh Waktu Tinggal Hidrolis (WTH) terhadap
Amonium (NH
4
+
)... 43
4.5.3 Pengaruh Waktu Tinggal Hidrolis (WTH) terhadap
Nitrit (NO
2-
-N) ... 44
4.5.4 Pengaruh Waktu Tinggal Hidrolis (WTH) terhadap pH. 45
4.5.5 Pengaruh Waktu Tinggal Hidrolis (WTH) terhadap
Sulfat (SO
4
2-
) ... 46
4.6 Hubungan Pembentukan Sulfat dengan Penurunan Nitrat
Nitrogen Pada Konsentrasi Tinggi ... 47
4.7 Laju Pembebanan Nitrat (NO
3
-
) dan Amonium (NH
4
+
)... 48
4.7.1 Laju Pembebanan Nitrat Nitrogen (NO
3
-
-N) ... 49
4.7.2 Laju Pembebanan Amonium (NH
4
+
) ... 50
4.8 Pengolahan Lanjutan Air Limbah Amonium Nitrat Konsentrasi
Rendah ...
i
51
4.9 Hubungan Pembentukan Sulfat dengan Penurunan Nitrat
Nitrogen Pada Konsentrasi Tinggi ... 55
(13)
v
4.10 Analisis Karakteristik Reaktor... 56
4.10.1 Kebutuhan Bahan ... 57
4.10.2 Analisis Kebutuhan Biaya Methanol, Batu Belerang ... 58
4.10.2.1 Analisis Kebutuhan Biaya Methanol ... 58
4.10.2.2 Analisis Kebutuhan Biaya Batu Belerang ... 59
4.10.3 Kelayakan Metode Denitrifikasi Autotrof Menggunakan
Batu Belerang dan Denitrifikasi Heterotrof Menggunakan
Methanol ... 62
4.11 Perhitungan Volume Bioreaktor Denitrifikasi Autotrof
Berdasarkan Hasil Penelitian ... 63
4.11.1 Senyawa Nitrogen dengan Konsentrasi Tinggi ………… 63
4.11.2 Senyawa Nitrogen dengan Konsentrasi Rendah ……….. 65
5
KESIMPULAN DAN SARAN
... 67
5.1 Kesimpulan ... 67
5.2 Saran ... 68
DAFTAR PUSTAKA
... 69
(14)
vi
DAFTAR TABEL
Halaman
1
Spesifikasi bioreaktor denitrifikasi……….………...
...
23
2
Debit air limbah sesuai dengan WTH ...
24
3
Komposisi air limbah buatan untuk tahap aklimatisasi mikroba ………..
27
4
Spesifikasi reaktor pengolahan air limbah ammonium nitrat secara
heterotrof dan pengolahan air limbah secara autotrof ...
57
5
Unjuk kerja bioreaktor denitrifikasi untuk pengolahan air limbah
amonium nitrat ………..
57
(15)
vii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1
Kerangka pemikiran...
5
2
Bioreaktor aklimatisasi mikroba...
22
3
Bioreaktor denitrifikasi ...
23
4
Hasil uji aklimatisasi bakteri autotrof ...
37
5
Kondisi pH terhadap penyisian nitrat ...
38
6
Hubungan konsentrasi pH dan konsentrasi NH
4
+
...
39
7
Kondisi pH dan konsentrasi sulfat
✧✧✧✧✧ ✧✧✧✧✧✧✧✧✧✧✧ ✧✧✧✧✧✧✧✧✧✧✧ ✧✧✧✧✧ ✧✧✧✧✧✧✧✧✧✧ ✧✧✧✧✧✧✧✧40
8
Hubungan WTH terhadap penyisihan nitrat...
42
9
Hubungan WTH dengan konsentrasi amonium...
44
10 Hubungan WTH terhadap konsentrasi nitrit ...
45
11 Hubungan WTH terhadap nilai pH...
46
12 Hubungan WTH dengan konsentrasi sulfat... ...
47
13 Hubungan konsentrasi sulfat (∆S) dan konsentrasi
Nitrat (∆N) tinggi...
47
14 Hubungan laju pembebanan dengan efisiensi penyisihan nitrat...
49
15 Hubungan laju pembebanan dengan efisiensi penyisihan ammonium..50
16 Efisiensi penyisihan nitrat dengan konsentrasi NO
3
100 mg-N/L... 52
17 Efisiensi penyisihan ammonium ... 53
18 Efisiensi penyisihan senyawa nitrit... ... 54
19 Pembentukan sulfat... 54
20 Kondisi pH ... 55
21 Hubungan konsentrasi sulfat (∆S) dan konsentrasi nitrat (∆N) rendah.. 56
(16)
viii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
Hasil analisa laboratorium terhadap air limbah ammonia nitrat
menggunakan proses nitrifikasi sistem
★✩ ✪✫ ✬... 75
2
Hasil analisa laboratorium pada uji aktivasi mikroba selama
dua minggu... 76
3
Hasil analisa laboratorium parameter pH dengan WTH
dua hari ... 77
4
Hasil analisa laboratorium parameter pH dengan WTH
tiga hari ... 78
5
Hasil analisa laboratorium parameter pH dengan WTH
empat hari
✭✭✭✭✭✭ ✭✭✭✭✭✭✭✭✭✭✭ ✭✭✭✭✭✭✭✭✭✭✭ ✭✭✭✭ ✭✭✭✭✭✭✭✭✭✭✭ ✭✭✭✭✭✭✭✭✭✭✭ ✭✭✭✭✭✭✭✭✭✭ ✭✭✭✭✭ ✭✭✭✭✭✭✭✭✭79
6
Hasil analisa laboratorium parameter pH dengan WTH
dua hari ... 80
7
Hasil analisa laboratorium pada parameter NO
3
dengan
WTH dua hari ... 81
8
Hasil analisa laboratorium pada parameter NO
3
dengan
WTH tiga hari ... 82
9
Hasil analisa laboratorium pada parameter NO
3
dengan
WTH empat hari ... 83
10
Hasil analisa laboratorium pada parameter NO
3
dengan
WTH dua hari ... 84
11
Hasil analisa laboratorium pada parameter NH
4
dengan
WTH dua hari... 85
12
Hasil analisa laboratorium pada parameter NH
4
dengan
WTH tiga hari... 86
13
Hasil analisa laboratorium pada parameter NH
4
dengan
WTH empat hari ... 87
14
Hasil analisa laboratorium pada parameter NH
4
dengan
(17)
ix
15 Hasil analisa laboratorium pada parameter NO
2
dengan
WTH dua hari ... 89
16 Hasil analisa laboratorium pada parameter NO
2
dengan
WTH tiga hari ... 90
17 Hasil analisa laboratorium pada parameter NO
2
dengan
WTH empat hari ... 91
18 Hasil analisa laboratorium pada parameter NO
2
dengan
WTH dua hari ... 92
19 Hasil analisa laboratorium pada parameter SO
4
dengan
WTH dua hari ... 93
20 Hasil analisa laboratorium pada parameter SO
4
dengan
WTH tiga hari ... 94
21 Hasil analisa laboratorium pada parameter SO
4
dengan
WTH empat hari... 95
22 Hasil analisa laboratorium pada parameter SO
4
dengan
WTH
dua hari ... 96
23 Hasil analisa amonium, nitrat + 100 mg/L, dengan
waktu tinggal (WTH) satu hari ... 97
24 Hasil analisa nitrit, sulfat, pH dengan WTH satu hari. ... 98
25 Hubungan konsentrasi sulfat (
∆
S) dengan konsentrasi nitrat (
∆
N)
Konsentrasi tinggi WTH dua hari ………. 99
26 Hubungan konsentrasi sulfat (
∆
S) dengan konsentrasi nitrat (
∆
N)
Konsentrasi tinggi WTH tiga hari ……….100
27 Hubungan konsentrasi sulfat (
∆
S) dengan konsentrasi nitrat (
∆
N)
Konsentrasi tinggi WTH empat hari ……….………. 101
28 Hubungan konsentrasi sulfat (
∆
S) dengan konsentrasi nitrat (
∆
N)
Konsentrasi tinggi WTH dua hari ………..……. 102
29 Hubungan konsentrasi sulfat (
∆
S) dengan konsentrasi nitrat (
∆
N)
Konsentrasi tinggi WTH satu hari …. ………. 103
30 Perhitungan waktu tinggal hidrolis (WTH) ...………. 104
31 Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup ... 105
(18)
x
32 Perhitungan nilai konsentrasi NH
4
pada pengolahan lanjutan
konsentrasi rendah... 107
33 Gambar alur kerja aktivasi dan pelekatan bakteri di reaktor
denitrifikasi ... 108
34 Gambar alat proses nitrifikasi
✮ ✯ ✰✱ ✲dan proses
denitrifikasi ... 109
35 Gambar bahan dan air limbah ammonium nitrat ... .. 110
36 Gambar alat dan bahan laboratorium ... 111
(19)
1
✳✴ ✵ ✶✷✸✹✺ ✻✼ ✻✹✷
✽✴ ✽ ✾ ✿ ❀✿ ❁❂❃❄✿ ❅✿ ❆❇
❈❉ ❊ ❋❉ ●❍ ■ ❏ ❑■ ❏ ▲ ❏ ▼◆ ❖P ❊▲ ▼❉
w
■❖■ ▲ ❏▲ P ❉ ◗■ ❘ ●❉● ❍❉❊▲❋■ ❏ ❖◆ ●❍ ■❏❑■ ❏ ❍ ❉❖■❊ P ❉ ❊ ❘■▼■ ❙ ❙❉❊❉❋❚ ❏❚ ●▲ ■ ❏ ❯ ❏ ▼❚ ❏❉❖ ▲■.
❱▲ ◗■▲❏ ❙▲❘■ ❋ ❘■ ◗ P❉❊❖❉❍ ◆ P ❲◆ ❑■ ●❉ ●❍ ❉ ❊▲ ▼■ ●❙ ■ ❋ ❙ ■ ▼■ ◗▲❏ ❑❋◆ ❏ ❑■❏ ■ ❋▲ ❍■ P ❍ ◆ ■ ❏ ❑■❏ ◗▲●❍ ■ ❘ ▲❏ ▼◆ ❖P❊▲ ●■ ◆❙ ◆ ❏ ❉❋❖❙ ◗❚ ▲P ■ ❖▲ ❖◆ ● ❍❉❊▼■■y
y
■❏❑ ❖❉● ■ ❋▲ ❏▲ ❏P ❉ ❏❖▲ ❳ ▼■ ◗■● ❙ ❉ ❏ ❑❉●❍ ■❏❑■ ❏ ▲ ❏ ▼◆ ❖P ❊▲.
❨■◗■ ❘❖■ Pu
❏ ❩■ ▲❏ ▼◆ ❖P❊▲ ❋▲ ●▲ ■ ■❏❑y
▼▲ ❘■❖ ▲ ◗ ❋■❏ ■▲ Py
u
■ ●❚ ❏▲ ■ ▼■ ❏ ❙ ◆ ❙ ◆ ❋ ❏▲ P ❊❚ ❑❉❏❬ ●❉ ❏ ❑▲ ❏ ❑■P ▲❏ ▼◆ ❖P❊▲ ▲❏▲ ❍ ■ ❏ ❩■ ❋ ● ❉●❙ ◆ ❏ ❩■ ▲ ❋❉ P❉❊❋■ ▲P ■ ❏ ▼❉ ❏ ❑■❏ ❙ ❉❏❑❉● ❍ ■ ❏ ❑■❏ ▲❏▼◆ ❖P ❊▲ ◗■ ▲ ❏ ❖❉ ❙ ❉ ❊P ▲ ▲ ❏ ▼◆ ❖P ❊▲ ❍ ■ ❘■❏ ❙ ❉ ◗❉ ▼■ ❋ ▼■ ❏ ■❑ ❊❚ ▲❏▼◆ ❖P❊▲.
❯ ❏ ▼◆❖ P ❊▲ ■ ●❚ ❏▲ ■ ▼■❏ ❙ ◆ ❙ ◆ ❋ ❏▲ P ❊❚ ❑❉❏ ● ❉ ❏ ❑❘■ ❖▲◗❋■ ❏ ■▲❊ ◗▲● ❍■❘ ▼❉❏❑■❏ ❖❉❏❩■w
■ ❏▲P❊❚ ❑❉ ❏ ■ ❏ ❑y
❭◆ ❋◆❙ P▲❏ ❑❑▲.
❨❉❊▲ ❏ ❑ ▼▲❲◆ ●❙ ■▲ ▼■ ◗■● ❍ ❉❏P ◆ ❋■ ●● ❚ ❏▲ ◆●(
❪❫4
+
)
●■◆ ❙ ◆ ❏ ▼■◗■ ● ❍ ❉ ❏P❋u
❏▲ P ❊■ P(
❪❴3
-).
❨◆ ●❍ ❉ ❊ ◆P ■● ■ ❏▲ P ❊❚ ❑❉ ❏ ■▼■ ◗■ ❘ ❏▲ P ❊❚ ❑❉❏ ❍ ❉ ❍■ ❖
(
❪2
) y
■❏ ❑ P❉❊ ▼■ ❙ ■P ▼▲ ■ P● ❚ ❖❳ ▲❊■ ❏ ❑y
P ■ ❋■ ❊■❏❏ ❩■ ● ❉ ❏❭■ ❙■ ▲78
❙ ❉❊❖❉❏ ❚ ◗◆ ●❉v
,
▼■❏ ❖◆ ●❍ ❉ ❊ ◗■▲ ❏ ❏■y
■y
❏❑ ■▼■ ▼▲ ❋◆ ◗▲ P ❍ ◆ ●▲ ▼■ ❏ ❙ ❉ ❊■ ▲ ❊■ ❏❵ ❪▲P❊❚ ❑❉ ❏ ❲◆ ❑■ P ❉ ❊ ▼■❙ ■ P ▼■◗■ ● ❍ ❉ ❏P❋u
■y
❏ ❑ ❋❚ ●❙ ◗❉ ❋❛P ❉P ■❙ ▲ ❘■ ◗▲❏▲P▲ ▼■❋❍ ❉ ❑▲ Pu
❍❉ ❖■ ❊❖❉❍ ■ ❍ ❖▲ ❳ ■P❏❩■y
■ ❏ ❑● ◆ ▼■❘ ◗■ ❊◆ P ▼■ ◗■ ● ■ ▲ ❊.
❈■▼■ ◆ ●◆ ● ❏ ❩■ ❖❉❏■y
■w
❏▲ P ❊❚ ❑❉❏ ❖■ ❏ ❑■P ❙ ❉ ❏P ▲ ❏ ❑ ❍ ■❑▲ ❋❉❍ ◆ P◆ ❘■ ❏ ●■❘◗u
❋ ❘▲▼◆ ❙❖❉ ❍■❑■ ▲❏◆ P❊▲❖▲▼■❏❜❝ ❞❡ ❢●▲❏❉❊■◗,
P❉P ■ ❙▲■❙ ■❍ ▲ ◗■❍ ❉❊◗❉❍ ▲❘■❏▼■ ❙■ P● ❉ ❏❭❉ ●■ ❊▲ ◗▲ ❏ ❑ ❋◆ ❏ ❑■ ❏.
❣■▼■ ❊ ❏▲P❊■Py
■❏ ❑ P▲❏ ❑ ❑▲ ● ❉●❍ ❉❊▲ ❋■ ❏ ❉ ❳❉❋ ❏❉ ❑■P ▲❳ ❍ ■❑▲ ❋❉❖❉❘■ P■❏ ■ ❙ ■❍ ▲ ◗■ ●❉❏❭❉●■❊▲ ■▲❊ P ■ ❏■❘y
■ ❏ ❑ ▼▲❋❚ ❏❖◆ ●❖ ▲ ❚ ◗❉❘ ●■❏◆❖▲ ■.
❤❳ ❉ ❋ ■ ❏ ❑y
■❋■❏ ▼▲ ■ ◗■●▲❍ ❉ ❊◆ ❙■ ✐❢ ❜❥❢✐❦❧ ♠ ❦♥ ♦ ♣❢✐♦❞■▲ Py
u
❍ ❉❊❋◆ ❊■ ❏ ❑❏■y
❋❉●■ ●❙ ◆ ■ ❏▼■■y
▲❋■P ❖❉ ◗ ▼■❊■❘●❉❊■ ❘P ❉ ❊ ❘■ ▼■ ❙❚ ❋❖▲❑❉❏❬ ❲▲ ❋■ ❑❉❲■◗■▲❏▲P ❉ ❊ ❲■ ▼▲❙■▼■❍■▲y
■ ❋■ ❏●❉ ❏ ❩❉❍ ■ ❍ ❋■ ❏ ❖▲❏ ▼ ❊❚ ● ❍■▲y
❍▲❊u
(
♥ ♠q ❢ ♥❞♥r sr♣t ❝❦✐❢),
❋■ ❏ ❋❉❊ ◗■●❍ ◆ ❏ ❑ ■ ❋▲ ❍■ P ❋❉❋◆ ❊■ ❏ ❑■ ❏ ❚ ❋❖▲❑❉❏ ▼■ ◗■ ● ▼■❊■ ❘(
❨◆ ❏ ❑❉❊ ▼■ ❏ ✉❚ ❖❉2009).
✈❉❍ ▲❘ ◗■ ❏ ❲◆ P ❨P❚ ◗P ❉ ❏❚w
❢ ❜ ❞♠ ✇(1998)
●❉❏❩■P ■ ❋■❏❑❉❲■◗■■■w
◗❋❉❊■❭◆ ❏■❏❏▲ P ❊■ P▼▲■❏P■❊■❏ ❩■■▼■◗■❘❖❉ ◗■❙ ◆ P◗❉❏▼▲ ❊❍ ❉❊■❊ ❏■
w
❋❉❍ ▲ ❊■u
❏ ❖■ ●❙ ■▲ ❋❉❭❚ ❋ ◗■ P■❏❬ ❖◆ ❖■ ❘ ❍ ❉ ❊ ❏■❳ ■❖❬ ▼❉❏❩◆ P ❏■ ▼▲ ❭❉❙ ■ P(150+/
●❉❏▲P),
❖■ ◗▲■ ❖▲v
,
❋❉● ❍ ◆ ❏ ❑,
❋❉❲■❏ ❑▼■❏P ▲ ▼■ ❋❍ ▲ ❖■ ❍ ❉ ❊ ▼▲❊▲,
◗❉ ●■ ❘❬ ❋❚● ■▼■ ❏■❋ ❘▲❊ ❏ ❩■ ●■ P▲
.
❴◗❉❘ ❋■❊❉❏■ ▲ Pu
❙ ❉❊◗u
■ ▼■❏❩■ ◆❙ ■■y
❉ ◗▲● ▲ ❏■ ❖▲ ❏▲P❊❚ ❑❉❏ ❖❉❍ ❉ ◗u
● ◗▲● ❍ ■ ❘▼▲❍ ◆■❏ ❑❋❉ ◗▲ ❏ ❑ ❋◆ ❏ ❑■ ❏❵❤❋❉❏❳ ❉◗▼❉ ❊
(1989)
●❉❏ ❑■ P■❋■ ❏ ▼■◗■● ◗▲ ❏ ❑ ❋◆ ❏ ❑■ ❏ ❙ ❉ ❊■ ▲ ❊■ ❏ ❖❉ P▲ ■❙ ● ▲ ◗▲ ❑ ❊■● ❪❫3
-
❪ ●❉ ●❉ ❊ ◗◆ ❋■❏4,33
● ❑ ❚ ❋❖▲ ❑❉ ❏ ◆ ❏P ◆ ❋ ▼▲ ❚ ❋❖ ▲ ▼■❖ ▲ ●❉❏ ❲■▼▲ ❏▲P❊■P,
(20)
2
①② ③④ ⑤ ⑥ ⑥⑦⑧⑨ ⑩⑨ ⑤ ⑤
y
⑦❶ ❷ ⑤ ①② ⑤ ⑧⑩ ⑦ ①④❷ ❶ ①④ ⑥ ②⑤⑧②⑩ ❸ ⑦⑩ ⑨ ⑧❹ ⑦⑤⑧④⑤⑥ ⑥④ ⑤y
⑦❶ ⑦ ⑤❹⑨ ⑤ ⑥⑦ ⑤zat nitrat
dapat menyebabkan pertumbuhan ganggang berlebih (
❺ ❻❼ ❽❾ ❿ ➀➁➂ ➃ ➀), sedangkan
ganggang akan melakukan proses fotosintesis pada siang hari sehingga
menyebabkan kandungan oksigen menjadi sangat jenuh (
➃ ❻ ➄❺❽ ➃➂ ❼ ❻❽➂ ❼❺ ➅).
Standar air minum untuk nitrat direkomendasikan oleh Masyarakat
Ekonomi Eropa (MEE) dan Organisasi Kesehatan WHO adalah 11,3 mg-N/L,
sedangkan standar Badan Perlindungan Lingkungan Amerika Serikat (USEPA)
adalah nitrat 10 mg-N/L (Sunger dan Bose 2009), sedangkan Keputusan Menteri
Negara Lingkungan Hidup Tahun 1995 (KEP-51/MENLH/10/1995) tentang baku
mutu limbah cair bagi kegiatan industri, untuk golongan I dan golongan II pada
senyawa nitrat masing-masing sebesar 20 mg/L dan 30 mg/L.
Pengolahan air limbah senyawa nitrogen yang umum dipakai adalah
teknologi nitrifikasi dan denitrifikasi.
Nitrifikasi adalah proses oksidasi
ammonium (NH4
+
) menjadi nitrat (NO3
-
) dengan bantuan mikroorganisme.
Denitrifikasi adalah proses reduksi nitrat menjadi gas nitrogen dengan kondisi
anoksik. Nitrogen menjadi nitrogen bebas yang sudah tidak berbahaya terhadap
lingkungan.
Terdapat beberapa proses denitrifikasi yang dapat diterapkan untuk
mereduksi nitrat yaitu secara fisika, kimia dan biologis. Proses fisika-kimia yang
digunakan antara lain dengan pertukaran ion, pemisahan dengan membran,
reverse osmosis, elektrodialisis, distilasi dan
➆ ➇❺➈➀➆➂➉ ➄❽❺➃ ➀ ➄ ➀❼ ➂❼➀❾➊(Lampe dan
Zhang 1999). Proses denitrifikasi dapat
dilakukan dengan pengolahan limbah
konvensional lumpur aktif demikian juga proses nitrifikasi. Namun untuk limbah
nitrogen yang konsentrasi polutan organiknya relatif rendah dibandingkan polutan
nitrogennya, denitrifikasi konvensional tidak dapat berjalan dengan baik. Limbah
yang punya karakteristik seperti ini contohnya adalah di industri pupuk nitrogen
dan industri ammonium (NH4
+
).
Denitrifikasi secara biologis merupakan proses yang paling ekonomis,
efisien dan layak untuk mereduksi nitrat karena memanfaatkan mahluk hidup
dalam mereduksi nitrat sehingga lebih ramah lingkungan (Sunger dan Bose 2009).
Proses denitrifikasi secara biologis dapat dilakukan dengan menggunakan bakteri
heterotrof maupun autotrof.
(21)
3
➋➌ ➍ ➎➏ ➐ ➎➑ ➎➒ ➓ ➔➎→ ➌ ➍➣ ➓ ➍↔➌➍➣ ➣ ↕ ➍➓ ➒➓➍➙ ➓➒ ➏➌➐ ➎➛➌➏ ➌➐➜➏ ➐ ➜➑➙ ➎➓➔➓ ➍ ➝➓→ ➎➏➌➐➓➞➒➓➍ ↕ ➍➏↕ ➒ ↔➌➐➌→ ↕ ➒ ➔ ➎ ➍ ➎➏➐➓➏ ➞➓ →➓ ➟➎↔➙ ➓➛ ➠➓➎➐
y
➓ ➍➣ ↔➌ ↔ ➎➟➎➒ ➎ ➒➓➍→ ↕ ➍➣ ➓ ➍ ➔➌➍➝➓➓w
➜ ➐➣➓➍ ➎➒ ➏ ➎ ➍➣➣ ➎→ ➎↔ ➓➍➓ ➐➓➔➎➜C/N lebih dari 3 (Nugroho 2003). Persamaan reaksi
denitrifikasi heterotrof.
Denitrifikasi dengan bakteri autotrof untuk mengurangi nitrat pada air
limbah telah dikaji secara luas. Studi tentang proses denitrifikasi dengan bakteri
autotrof dibedakan menjadi dua bagian, yaitu denitrifikasi bakteri autotrof
menggunakan hidrogen dan menggunakan belerang. Mengingat terlalu sulit dalam
menangani gas hidrogen dan membutuhkan biaya yang mahal untuk menghasilkan
hidrogen,
penelitian ini digunakan proses denitrifikasi dengan bakteri
menggunakan batu belerang dan batu kapur. Persamaan reaksi denitrifikasi
autotrof.
1.114S
o
+ NO
3
-
+ 0.699H
2
O + 0.337CO
2
+ 0.0842HCO
3
-
+ 0.0842 NH
4
+
→
1.114SO4
2
-+ 0.5N
2
+ 1.228H
+
+ 0.0842C
5
H
7
O
2
N (biomass).
Pada proses ini, belerang akan bereaksi dengan senyawa nitrat
menghasilkan produk antara nitrit menjadi sulfat dan nitrogen bebas yang tidak
berbahaya terhadap lingkungan dan reaksi terjadi dengan bantuan mikroorganisme
yang tumbuh dan melekat di permukaan batu belerang dan batu kapur,
keuntungannya yaitu efisiensi penyisihan nitrat tinggi, produksi lumpur lambat,
dan mampu membangun unsur organik dari karbon dioksida dan garam anorganik
(Batchelor dan Lawrence 1978; Claus dan Kutzner 1985; Van der Hoek
➡➢ ➤➥.
1992a, 1992b; Lampe dan Zhang 1999; Alvarez
➡➢ ➤➥ ➦2007; Ruan
➡➢ ➤➥➦2009).
Oleh karena itu, perlu pengembangan penelitian metode denitrifikasi mengunakan
reaktor berbahan isian batu belerang dan batu kapur pada air limbah yang
mengandung senyawa nitrogen dengan konsentrasi tinggi.
12NO
3
-+ 5C
2
H
5
OH → 6N
2
+ 10CO
2
+ 9H
2
O + 12OH
(22)
-4
➧ ➨➩ ➫ ➭➯ ➲ ➳➵➸ ➲➺ ➭➻➼➸➼ ➯ ➲ ➳
➽➾ ➚ ➪➶ ➹ ➪➘➚➾ ➴ ➪➷➪➶ ➷➬ ➹➘➮ ➱➴ ✃ ➷ ➹❐➾ ➘➶ ➶➱ ➘ ➪❒ ➪ ➘➴➾➘❮ ➪
w
➪ ➘ ➹✃ ➷➬ ➶➾➘❰ ➪➮ ➪❰ ➷➬ ➴➾➴ ❰ ➷➬ ➮➱ ❒➴ ➹ ➘❮ ➪.
Ï❒ ➹➚ ➪✃ ➘ ❮ ➪,
➪➹ ➷ Ð➹❐➚➪Ñy
➪ ➘➶ ➮ ➹ Ñ➪➴ ➹Ð❒ ➪➘ ❐➾➘➶ ➪➘➮ ➱ ➘➶ ➴➾ ➘ ❮ ➪w
➪ ➘ ➹✃ ➷➬ ➶➾➘➪ ➘➶y
Ò➱ ❒➱❰✃➹➘➶ ➶ ➹.
Ó ➹Ð➪❒➪➮ ➪ ➷ ➘ ❮➪❐➾Ð➾➚➹Ñ➹➪❐ ➚ ➪➘➶➚➪✃ ➪➴y
➪➘➶➮ ➹✃➾➘✃➱ ❒ ➪➘ ➮ ➪❰ ➪✃ ❐ ➾ ➘➶ ➪ ❒ ➹➚ ➪✃ ❒ ➪➘ ❰ ➾➘ Ò➾❐➪➷ ➪➘ ❰ ➪➮ ➪ Ð➹ ➘➶ ❒➱ ➘➶ ➪ ➘Ô ÕÐ➾Ñ ❒➪ ➷➾➘ ➪ ➹✃u
,
❰ ➾ ➷Ðu
➮ ➹Ð➪ ❒➱ ❒ ➪➘❰ ➾ ➘➶ ➬Ð➪Ñ➪ ➘➱ ➘✃➱ ❒❐➾➘➶Ñ➹ ➘➮ ➪ ➷➹➪✃➪u
❐➾ ❐ ➹ ➘➹❐ ➪Ð❒ ➪➘ ➘ ❮ ➪.
Ö ➹➷➾ ➶ ➪ ➷
(2005)
❐➾ ➘ ❮ ➪✃➪❒ ➪ ➘ ✃×u
➪ ➘u
❰➾➘➶➾Ð➬Ð➪➪ ➘ ➮ ➪ ➘ ❰➾➘➶➬Ð➪Ñ➪➘ Ð➹❐ ➚ ➪Ñ ➪➮ ➪Ð➪Ñ(1)
❐ ➾ ➘× ➪❐ ➹ ➘ ❒➾ ➴➾Ñ➪✃ ➪➘➮ ➪➘❒➾➴➾ × ➪Ñ✃➾➷➪ ➪➘❐ ➪ ➘➱➴➹➴ ➪➚ ➪➹ ❒×➪➴❐➪➘ ➹❐➪➱ ❰ ➱ ➘ ➷➬Ñ➪➘ ➹, (2).
Ø➾Ð➹ ➘➮ ➱ ➘➶ ➹ Ð➹ ➘➶ ❒➱ ➘➶ ➪ ➘ ➴➾ ❰➾➷✃ ➹ ✃➪➘ ➪Ñ,
➪➹ ➷,
➱ ➮ ➪➷ ➪ ➴➾➷✃➪ Ù Ð➬ ➷ ➪❐ ➪➱❰ ➱ ➘ Ù➪➱ ➘➪ ➮ ➪ ➷ ➹ ➶ ➪ ➘➶➶ ➱ ➪➘ ❐ ➪ ➘➱➴ ➹ ➪ ➮ ➪➘ ➪Ð➪❐, (3)
❐➾ ➘➶Ñ➹Ð➪➘➶ ❒ ➪ ➘ ➪✃ ➪u
❐➾ ➘➶Ñ➪❰ ➱ ➴ ➚ ➪Ñ➪y
➪ ❒➾ ➷➱ ➴ ➪ ❒➪ ➘ ➮ ➪ ➘ ❒➾➷➱ ➶ ➹➪ ➘ ❰ ➾➘Ò➾ ❐ ➪➷ ➪ ➘ ➮ ➪➘ ➚➾ ➚ ➪ ➘-
➚➾➚➪ ➘ Ð➪➹ ➘y
➪ ➘➶ ➮ ➹➴➾ ➚ ➪➚ ❒ ➪ ➘ ➬Ð➾Ñ ❰ ➷ ➹Ð➪❒➱ ❐ ➪ ➘➱ ➴ ➹➪(4)
❐➾ ❐❰ ➾ ➷ ➚ ➪➹ ❒ ➹ ❐➱ ✃u
Ð➹ ➘➶ ❒➱ ➘➶ ➪ ➘Ô Ú➱ ×➪ ➘u
❰ ➾➘➶ ➬Ð➪Ñ➪➘ Ð➹❐ ➚ ➪Ñ ➪➮ ➪Ð➪Ñ ➱ ➘✃➱ ❒ ❐➾ ➘➶ ➱ ➷➪ ➘➶ ➹ ❒➬ ➘➴➾➘✃ ➷ ➪➴ ➹➮ ➪➘ ❰ ➾ ➘ Ò➾ ❐ ➪ ➷➴❰ ➾ ➴ ➹Ù➹ ❒ ➴ ➪❐❰ ➪➹❒➾✃➹➘➶ ❒➪✃Ñ➪➴ ➹Ð➬Ð➪Ñ➪➘y
➪➘➶➮ ➹➚➱ ➪➘➶➴➾Ñ➹ ➘➶ ➶ ➪✃➹➮ ➪ ❒➪❒ ➪➘➚➾ ➷➮ ➪❐ ❰ ➪ ❒➚➱ ➷➱ ❒ ❰ ➪➮ ➪Ð➹ ➘➶ ❒➱ ➘➶ ➪ ➘ÔÛ➴ ➪Ñ➪ ❐➾➘➶ ➪✃ ➪➴ ➹ ❐ ➪➴ ➪Ð➪Ñ ❰ ➾ ➘ Ò➾ ❐ ➪➷ ➪ ➘ ❰ ➪➮ ➪ ➮ ➪➴ ➪➷ ➘ ❮➪ ✃ ➾ ➷➮ ➹➷ ➹ ➮ ➪➷ ➹ ❰ ➾➘➶ ➬Ð➪Ñ➪➘ Ð➹❐ ➚ ➪Ñ ➮ ➪ ➘ ❐ ➾ ➘➮ ➪➱ ➷ ➱Ð➪ ➘➶ Ð➹❐ ➚ ➪ÑÔ Ö➾➚➾Ð➱ ❐ ➮ ➹➚➱ ➪ ➘➶ ❒➾ ➚ ➪➮ ➪ ➘ ➪ ➹➷
,
Ð➹❐➚ ➪Ñ Ñ➪➷➱ ➴ ➮ ➹➬Ð➪Ñ ✃➾ ➷Ð➾ ➚ ➹Ñ ➮ ➪Ñ➱Ðu
.
Ú×u
u
➪➘ ➱ ✃➪❐ ➪ ❰ ➾➘➶ ➬Ð➪Ñ➪ ➘ Ð➹❐ ➚ ➪Ñ ➪➮ ➪Ð➪Ñ ➱ ➘✃➱ ❒ ❐➾➘➶Ñ➹Ð➪➘➶ ❒➪ ➘ ➪✃ ➪u
❐ ➾ ➘➶➱ ➷ ➪ ➘➶ ➹ ➴ ➹Ù➪✃ ➚➾ ➷ ➚ ➪Ñ➪➪y
➮ ➪➷ ➹ Ð➹❐ ➚ ➪ÑÜ ✃➾➷➱ ✃➪❐ ➪ ➱ ➘✃➱ ❒ ❐➾➘➶➱ ➷ ➪➘➶ ➹ ❰ ➾➘y
➾➚➪ ➷ ➪➘ ❰ ➾ ➘ ❮ ➪❒ ➹✃y
➪➘➶ ➮ ➹➴➾➚ ➪➚ ❒ ➪➘ ➬Ð➾Ñ ➬ ➷➶ ➪ ➘ ➹➴ ❐ ➾ ❰ ➪✃Ñ➬ ➶➾➘ ➮ ➪Ð➪❐ Ð➹❐➚➪ÑÜ ➴➾Ñ➹ ➘➶➶ ➪ ➪➹ ➷ ➚➱ ➪➘➶ ➪➘(
Ý Þ ßàÝ á)
✃ ➾ ➷➴➾➚➱ ✃ ✃➹➮ ➪❒ ❐ ➾❐➚➪Ñ➪y
➪❒ ➪ ➘❒➾➴➾Ñ➪✃➪➘❐ ➪➘➱ ➴ ➹ ➪.
Ú× ➱ ➪➘u
Ð➪ ➹➘➪➮ ➪Ð➪Ñ➱ ➘✃➱ ❒❐➾➘Ò➾➶ ➪Ñ✃➾➷×➪➮ ➹ ➘ ❮➪ ❰ ➾➘Ò➾❐ ➪ ➷ ➪➘➮ ➪➘❒➾ ➷➱ ➴ ➪❒ ➪➘Ð➹➘➶ ❒➱ ➘➶ ➪ ➘â➾❐➹Ð➹Ñ➪ ➘ ✃➾ ❒ ➘➬Ð➬ ➶ ➹ ❰ ➾ ➘➶ ➬Ð➪Ñ➪ ➘ Ð➹❐ ➚ ➪ÑÜ ❰➾➷Ð
u
❐➾ ❐❰ ➾ ➷✃➹❐➚➪ ➘➶ ❒ ➪➘ ❒ ➪ ➷➪ ❒✃➾➷➹➴✃➹❒ Ð➹❐ ➚ ➪Ñ ➮ ➪ ➘ ➴ ➱❐➚➾➷ ➘ ❮➪,
❒➾ ✃➾➷➴➾➮ ➹➪ ➪➘ Ð➪Ñ➪ ➘,
➮ ➪➘ ➷➾➘Ò ➪➘ ➪ ✃➪✃➪ ➶ ➱ ➘➪ Ð➪Ñ➪ ➘ ➮ ➹w
➹Ð➪y
➪Ñ ✃➾➷➴➾ ➚➱ ✃.
Ø➾ ✃➬ ➮ ➾ ❰ ➾ ➘➶ ➬Ð➪Ñ➪ ➘y
➪ ➘➶ ➮ ➹❰ ➹Ð➹Ñ Ñ➪ ➷➱ ➴ ❐➱ ➮ ➪Ñ ➮ ➹➮ ➪❰ ➪✃❒➪ ➘,
❐➱ ➷ ➪Ñ➮ ➪ ➘➮ ➪❰ ➪✃ ❐➾ ➘➱ ➷➱ ➘ ❒ ➪ ➘➘➹✃ ➷➬ ➶ ➾ ➘➴➾Ò➪ ➷➪➴ ➹➶ ➘ ➹Ù➹❒ ➪➘➴➾ ➴➱ ➪➹ ➚➪ ❒➱ ❐ ➱✃u y
➪ ➘➶ ➮ ➹ ✃ ➾✃➪❰ ❒ ➪➘ ➬Ð➾Ñ ❰ ➾❐➾➷ ➹➘✃ ➪ÑÔ ã ➘➮ ➬ ➘➾ ➴ ➹➪ ❐➾ ➘➾✃➪❰ ❒ ➪➘ ❒➬ ➘✃ ➪❐➹➘ ➪➘ ❐➪❒➴ ➹❐❐u
➱ ➘✃➱ ❒ ➘ ➹✃➷ ➪✃ ➮ ➪ ➘ ➘ ➹✃➷➹✃ ❰ ➪➮ ➪ ➪ ➹➷ Ð➹❐ ➚ ➪Ñ ➪➮ ➪Ð➪Ñ30
➶ ➷-
ä/
❐å ➮ ➪ ➘3
➶ ➷-
ä/
❐å.
æ➾❰ ➱ ✃➱ ➴ ➪ ➘ Ø➾➘✃ ➾ ➷ ➹ ä➾➶ ➪➷ ➪ å➹ ➘➶ ❒➱ ➘➶ ➪ ➘ ç ➹➮ ➱ ❰ Ú ➪Ñ➱ ➘1995
(
æèâ-51/
Ø èäåç/10/1995)
✃ ➾➘✃➪➘➶ ➚ ➪❒➱❐➱ ✃u
Ð➹❐ ➚ ➪ÑÒ ➪➹ ➷➚ ➪➶ ➹❒➾ ➶ ➹ ➪✃➪➘ ➹ ➘➮ ➱ ➴✃➷ ➹.
(23)
5
éê ë ìí ìîí ï ðë ñ òó òï òôêñ ôõö òó î ò÷ òøõ ø õï ù ò ÷ ôðø ï òú òïõí ûë ÷í ö ôë ñ ë ðô
,
üô ìôú ò ÷ òï ú ôõôò ýôêíð òê(2005).
é ò ÷ò îí ïíñôû ô òï ôï ô ÷ ô ðø ï òú òï û íú ï ë ñë ðô ìí÷íê ó òï òìô ìûí õ ÷í ï ôû ê ôüôú ò ìôõí ï ð ðø ï òú òïö òúû íê ô ÷íï ð òï õí÷ô òö òûu
ú òîø ê÷ òï ö í ñí ê òï ð,
÷íï ð òï òìø õìô ö òóþò ø ï ìø ê ö í ñí ê òï ð ÷ òï ö òûu
ú ò îøê ÷ ô ï í ð òê ò ôï ô ö í êñôõ îòó÷òïõu
÷òó ÷ô ÷ò î òû÷í ï ðòï ö ô ò
y
òê í ï ÷ òóÿ
éê ë ìí ì îíï ðëñòó òï òôê ñ ôõö òó ÷íï ðòï õíû ë ÷í ö ôëñ ë ðô
y
òï ð õ íõ òïüò òû ú òïõôú ê ë ë ê ð òï ô ìõí ìí ö òð òôú òûòñôìïû ø úu
î í ï ðø ê òô òï ø ðò õíïò ÷ ôú òï ìí ï ù òw
ò ï ôûê ë ðí ïy
òï ð ûí ê ú òï ÷øï ð ÷ òñòõ òôê ñôõö òó ìíö òð òô ûí õ î òû ö í êú í õö òï ðö ô òú òïõôú ê ëë ê ð òï ôìõíû íê ìí ö øû,
÷ ôìòôú òï÷òñ òõ✁òõö òê1.
✂ ✄ ☎✆ ✄✝
1
✞✟✝ ✄✠ ✡ ☛ ✄☞ ✟☎✌☛ ✌✝ ✄✠ ✍ ✌✝✎ ✌☎✆ ✄✏✑ ✒✒ ✓ ✔ ✕✑✔ ✕✖✗✑ ✖(
✘✟✠y
✄w
✄✠ ✌✙✝✚✡✟ ✠☛✚✠✛✟✠✙✝ ✄ ✛✌✙✌✠ ✡ ✡ ✌)
✜ ✄✙
u
☛✄☞ ✢✝✣ ✄✠ ✆ ✄✙u
✆ ✟ ✎✟✝✄✠ ✡ ✤✝✚ ✛✟✛✥✌✙✝ ✌✦✌☛ ✄✛✌✜ ✄☛✙✟✝✌
(
✎u
☎☞ ✢✝✄ ☛✙✌✦)
✤✝✚ ✛✟✛✧✟✠✌✙✝✌✦✌☛✄✛✌
✤✟✠ ✡
u
★ ✌✄✠☞ ✄✝ ✄ ☎✟✙✟ ✝ ☞ ✩,
✥✩4
+
,
✥✪2
,
✥✪3
-,
✘✪4
2-✫✌✠ ✡ ☛✢ ✠ ✡ ✄✠ ✍ ☎✚✠ ✌✄
(
✥✩4
+
)
✥✌✙✝ ✌✙
(
✥✪2
--
✥)
✥✌✙✝ ✄✙(
✥✪3
--
✥)
✜✌✚✝✟✄☛✙✚✝
✍✠ ✄✎ ✌✛✄ ☛✟✎ ✄
y
✄☛ ✄✠ ✆ ✄✏ ✄✠(24)
6
✬ ✭✮ ✯ ✰✱ ✲✳ ✲✴✵ ✶✷✵ ✴✵ ✸✵ ✹
✺✻ ✼ ✽✾ ✿✾ ❀✾ ❁✾ ❂ ❃✻ ❂ ❄ ❅❀ ✾❁ ✾❂ ❀ ❆ ✽❇✾❁ ❂ ❆❈ ✼❅❄ ✻❂ ❆❂ ❆ ✿❉❊ ✾❁ ❀✾✽✾ ✽✻❂ ❋✾ ❊ ❆ ✽✾ ✿✾ ❀✾ ❁❊ ❆ ●❂ ❊ ❅❂ ✻✿❆✾
,
❈✻ ✼ ❉ ❈✾✽✾ ❊ ✾❀ ✾ ✽❆❂ ❊ ❉ ✿❈ ✼ ❆ ❃ ❉❃ ❉❍❊ ✾ ❂ ❆❂ ❊ ❉ ✿❈ ✼ ❆ ❇✻✼ ❇✾❁ ✾❂ ❇✾ ❍ ❉ ❂ ❆ ❈✼ ❅❄✻ ❂-
❂ ❆ ❈✼✾❈.
■✻❂ ❉ ✼ ❉ ❈ ❏✾
v
❆✿ ❑▲ ▼ ◆❖(1991)
❈❆❂ ❄❄ ❆❂✾y
❍ ✾❂ ❊ ❉❂ ❄ ✾❂ ✾✽❅❂ ❆✾ ❊ ✾❀✾✽ ✾❆✼ ❊ ✾❃✾❈✽✻ ❂P✻❇✾❇❍ ✾❂ ❃✻ ❂ ❉ ✼ ❉❂✾ ❂ ❍ ❉✾ ❀ ❆ ❈✾✿❇✾ ❊✾ ❂✾❆✼y
✾❂ ❄❊ ❆ ✿✻ ❇ ❉ ❈❊ ✻ ❂❄ ✾❂ ❑◗▲❘❙ ❚❯ ❱▼❲❯ ❊ ✾ ❂ ❈✻ ✼❊ ✾❃✾❈ ❈ ❆❄ ✾ ✾❀✾✿✾ ❂ ✽✻❂ ❄✾❃✾ ❂ ❆ ❈✼ ❅❄✻ ❂ ❇✻ ✼❀✻❇ ❆❁ ✽✻✽❃ ❉❂P✾ ❆✻❳✻ ❍ ✽✻✼❉❄ ❆❍ ✾❂ ❈✻ ✼❁ ✾ ❊✾❃❀❆❂ ❄ ❍ ❉❂ ❄ ✾❂ ❃✻✼✾❆✼✾❂✾ ❆ ❈y
u
: (1) pada konsentrasi nitrogen tinggi, NH4-N
bersifat racun terhadap ikan, (2) jika NH4-N dalam konsentrasi rendah, NO3-N
bertindak sebagai nutrien untuk pertumbuhan ganggang secara eksesif,
(3) konversi dari NH4-N menjadi NO3-N menggunakan sejumlah besar oksigen
terlarut.
Pengamatan gejala klinis merupakan salah satu tahap awal dalam
diagnosis keracunan, di samping pemeriksaan laboratorium. Gejala klinis
keracunan nitrat berkaitan dengan kekurangan oksigen dalam darah (
❨❩ ❬❙❭❯▼),
karena darah tidak mampu berperan sebagai pembawa oksigen. Warna darah
berubah dari merah normal menjadi kecoklatan (gelap) yang merupakan ciri
spesifik keracunan nitrat-nitrit (Jones 1993).
Sebenarnya nitrat tidak toksik terhadap hewan. Namun, konsumsi dalam
jumlah yang berlebihan dan konsentrasi tinggi dapat menyebabkan keracunan,
keracunan nitrat pada ruminansia dan hewan lainnya umumnya disebabkan ternak
mengkonsumsi hijauan yang mengandung nitrat tinggi, karena dengan bantuan
bakteri rumen, nitrat akan direduksi menjadi nitrit yang 10 kali lebih toksik dari
nitrat. Selanjutnya, ion nitrit diserap dalam darah, dan bila terjadi kontak dengan
eritrosit, nitrit akan mengoksidasi Fe
+
2
dalam
haemoglobin
(Hb) menjadi Fe
3+
membentuk
methaemoglobin
(MetHb) (Yuningsih 2007).
Masalah tersebut perlu dihindari atau diminimalkan untuk mencapai
konsentrasi yang diperbolehkan sesuai dengan baku mutu pemerintah. Pengolahan
senyawa nitrogen dilakukan dengan berbagai metode, seperti proses denitrifikasi
dapat dengan mudah dilakukan dengan pengolahan limbah konvensional lumpur
aktif demikian juga proses nitrifikasi. Namun untuk limbah nitrogen yang
konsentrasi polutan organiknya relatif rendah dibandingkan polutan nitrogennya,
(25)
7
❪ ❫❴ ❵❛ ❜ ❵❝ ❵❞❡ ❢❵ ❞❣❴ ❤ ❫❴ ❢❵❣❴ ❡ ✐❛❵ ❪❡❞❪❡ ❥❡❛ ❦ ❫❜ ❧❡✐❡ ❴ ❪ ❫❴ ♠❡ ❴ ❦❡❵❞♥ ♦ ❵♣ ❦❡ q❡ ❴♠
y
❥ r❴y
❡ ❞❡ ❜❡❞❛ ❫❜ ❵ ❢❛❵❞ ❢❫ ❥❫❜ ❛ ❵ ❵❴ ❵ s❣❴ ❛ ❣q ❴t❡ ❡ ❪❡ ✐❡q ❪ ❵ ❵❴ ❪r ❢❛ ❜ ❵ ❥ r ❥r ❞ ❴ ❵❛ ❜ ❣♠ ❫❴✉ ❵❴ ❪ r❢❛❜ ❵ ❡♣♣ ❣❴ ❵ r♣ ❴ ❵❛❜ ❡❛.
✈✐ ❫q ❞❡ ❜ ❫❴ ❡ ❵❛u,
❢❡❴ ♠ ❡❛ ❪❵ ❵❴ ♠ ❵❴ ❞❡❴ r❴ ❛r ❞ ♣❫❴ ♠ ❫ ♣❦❡❴ ♠ ❞❡❴ ❢r❡ ❛u
❛❫❞❴ ❣✐ ❣♠ ❵ ❢ ❫❪ ❫❜ q ❡❴ ❡y
❡ ❴ ♠ ❪❡ ❥❡ ❛ ♣❫❴ r❜❴ ❞u
❡ ❴ ❴ ❵❛❜ ❡❛ ❪❡ ❴ ❴ ❵❛❜ ❵❛ ❪❡❜ ❵ ❡❵❜ ✐ ❵♣ ❦❡q✉y
❡❴ ♠ ❫❝ ❵❢❵ ❫❴✉ ❫❝ ❫ ❞❛ ❵❝,
♣ r❜ ❡ q✉ ♣ r❪❡ q✉ ❪❡❴ ❜ ❡ ♣❡q ✐❵❴ ♠ ❞ r❴ ♠❡ ❴ ♥ ✇❫❜ ❛ ❡❴t❡❡❴ ❥ ❫❴ ❫ ✐❵❛ ❵❡❴ ❪❡ ✐❡ ♣ ❪❫❴ ❵❛ ❜ ❵❝ ❵❞❡ ❢ ❵ ❡❵❜ ✐❵ ♣❦❡q ♣❫❴ ♠♠ r❴ ❡❞❡❴ ❜ ❫❡❞❛❣❜ ❦ ❫❜ ❦❡q ❡❴ ❵❢❵❡❴ ❦❡ ❛u
❦ ❫✐ ❫❜ ❡❴ ♠❪❡ ❴ ❦❡ ❛u
❞❡❥r❜ ❵❴ ❵❡❪❡✐❡ q①1)
② ❥❡❞❡q ♣❫❛ ❣ ❪ ❫ ❪ ❫❴ ❵❛❜ ❵❝ ❵ ❞❡ ❢ ❵ ❦❡❴ ❛❡ ❴u
❦❡ ❞❛ ❫❜ ❵ ❪ ❫❴ ♠ ❡❴ ♣❫ ❪ ❵❡ ❦❡ ❛u
❞❡❥ r❜ ❪❡❴ ❦ ❫ ✐❫❜ ❡ ❴ ♠ ❪❡❥❡ ❛ ♣❫❴ r❜ r❴ ❞❡❴ ❢❫❴t❡❡
w
❴ ❵❛ ❜ ❣♠ ❫❴ ❪❡ ❴ ✐❡❡❞y
❢❫s❡❜ ❡❝ ❵❴❡ ❴s❵❡ ✐❪❵ ❦❡ ❴ ❪ ❵❴ ♠ ❞❡ ❴❪ ❫❴♠ ❡❴ ♣❫❛❣❪ ❫❞❣❴❫❴ ❢❵ ❣v
❴ ❡✐.
2)
③ ❫❦ ❫❜ ❡❥❡ ❦❫ ❢❡ ❜ ❫❝ ❵ ❢❵ ❫❴ ❢❵ ❥❜ ❣ ❢❫❢ ❪ ❫❴ ❵❛ ❜ ❵❝ ❵❞❡ ❢ ❵ ❡ r❛ ❣❛ ❜ ❣❝ ♣❫❴ ♠♠ r❴❡❞❡❴❦❵ ❣❜ ❫❡❞❛❣❜❦ ❫❜ ❦❡ q❡ ❴❵ ❢❵❡ ❴❦❡ ❛
u
❦ ❫✐ ❫❜ ❡ ❴♠❪❡❴❦❡❛u
❞❡❥r❜.
3)
② ❥❡❞❡q ❥❜ ❣❢ ❫❢ ❪ ❫❴ ❵❛❜ ❵❝ ❵ ❞❡ ❢❵ ❡❛❣❛ ❜ ❣❝u
❪❡❥❡❛ ♣❫❴ ♠ ❫ ✐ ❫♣❵❴ ❡ ❢❵ ④✈3
--
④❢❡ ♣ ❥❡❵❦❡ ❞ r♣r❛
u
y
❡ ❴♠ ❪ ❵❛❫❛ ❡ ❥ ❞❡❴❣ ✐❫q❥ ❫ ♣❫❜ ❵❴❛ ❡q ♥⑤ ⑥⑦ ⑧⑨
juan Penelitian
⑩r❧❡❴
u
❪❡❜ ❵❥ ❫❴ ❫ ✐❵❛ ❵❡❴ ❵❴ ❵:
1. Mengkaji proses denitrifikasi autotrof menggunakan bioreaktor bahan
isian batu belerang dan batu kapur, pada air limbah yang mengandung
senyawa nitrogen dengan konsentrasi tinggi dan analisis kelayakan
finansial metode tersebut.
2. Mengetahui efisiensi penyisihan konsentrasi senyawa nitrat (NO3-N),
Ammonia (NH4-N) pada air limbah dengan konsentrasi tinggi
menggunakan metode denitrifikasi bioreaktor bahan isian batu
belerang dan batu kapur.
3. Mengolah nitrat dalam air limbah ammonia nitrat konsentrasi tinggi
dengan reaktor berbahan isian batu belerang dan batu kapur sampai
memperoleh hasil memenuhi baku mutu.
(26)
8
❶ ❷❸ ❹❺ ❻❼ ❺ ❺❽❾❿ ❻❿ ➀ ➁❽ ➁❺ ❻
➂➃ ➄➃ ➅ ➆➇ ➆➈ ➄➆ ➄➆➉ ➆➊ ➈ ➋➈ ➌ ➍➈ ➄➉ ➈ ➌➈➇➎➃ ➎➏➃➋ ➆➍➈ ➄➎➈➄➐➈ ➈➇
:
1.
Dapat digunakan sebagai dasar pengembangan sistem denitrifikasi
polutan air limbah industri ammonium nitrat dengan menggunakan
reaktor berbahan isian batu belerang dan batu kapur.
2.
Menghasilkan satu metode yang sederhana dan murah untuk
mengolah limbah senyawa nitrogen.
3.
Data penelitian dapat di pakai untuk mendesain IPAL nitrogen skala
➑ ➒➓ ➔ →
.
❶ ❷➣ ↔➁ ↕➙ ❽ ❿ ➛❺
Senyawa nitrogen merupakan kebutuhan nutrisi pada mahluk hidup untuk
melakukan aktifitasnya, tetapi dapat menjadi polutan pada lingkungan bilamana
senyawa nitrogen memiliki kandungan konsentrasi yang cukup tinggi, sehingga
berdampak pada daya dan fungsi lingkungan. Pemerintah mengeluarkan peraturan
untuk menjaga kelestarian lingkungan melalui keputusan menteri negara
lingkungan hidup tahun 1995 (KEP-51/MENLH/10/1995) tentang baku mutu
limbah cair bagi kegiatan industri.
Beberapa metode yang dapat dilakukan untuk mengeliminasi kelebihan
senyawa nitrogen, salah satu metode yang dapat digunakan yaitu denitrifikasi
autotrof. Denitrifikasi autotrof menggunakan bioreaktor berbahan isian batu
belerang dan batu kapur dengan biaya murah, mampu menurunkan polutan
senyawa nitrogen (nitrat, amonium, nitrit) konsentrasi tinggi dengan efisiensi
penyisihan tinggi pada waktu tinggal hidrolis (WTH) yang lebih singkat
dibandingkan metode konvensional.
(27)
9
➜➜➝ ➞➟ ➠➡➢➤➢ ➠➥ ➤➦ ➞➢➧➢
➨➝➩ ➫➭➯➲ ➳ ➵➳ ➸➺➻ ➼➽ ➾ ➭➯
➚➪ ➶➹ ➘ ➴➷ ➬ ➮ ➱ ➮✃ ➮❐ ❒➷➬❮ ➮❰ ➮❮ ➮ ➬➴ ➶➷➹ ❒➷ Ï ➮➹ ❒➷ Ð ➮➹ ➮ ✃ Ñ ➮❒ ➱➪Ï ➪➘ ❒Ò ➪➹
.
Ó➶Ô➘ ❒Ò ➪➹ Ï ÑÔ➪ Ô➷➬ ➴➮ ➬ ➱Ñ ➬ ➴ ❒➷ Õ ➪ ➶ ➮➹78%
➴ ➮❒ ➬➪ ➶➹➘ ➴➷ ➬ ❮ ➮ ➬ ➴ ➪ ➬➷ ➹ ➶.
Ö➮ ➱ ➮ ❒➪❒➶➷ Ô ×➷ ➹ ➮➪➹ ➮ ➬ ❒➷➬❮ ➮❰ ➮ ➬➪ ➶➹ ➘ ➴➷➬ ➱ ➮× ➮ ➶Ï ➷➹ Ñ × ➮➬➪ ➶➹ ➘ ➴➷ ➬➘ ➹ ➴➮ ➬➪Õ ➱➮ ➬ ➮➬➘ ➹ ➴ ➮ ➬➪ ÕØ ➚➪ ➶➹ ➘ ➴➷➬ ➶➷➹ ➱➪➹ ➪ ➮ ➶➮ ❒➮Ô ➘ ➬➪➮(
➚ Ù3
),
➮Ô ➘ ➬➪ÑÔ(
➚ Ù4
+
),
➬➪➶➹ ➪➶(
➚Ú3
-)
➱ ➮➬➬➪➶➹ ➪ ➶(
➚Ú2
-),
ÛÑÔ✃➮ ❐❒➷Ð➮➹ ➮ Õ Ñ ➮➬ ➶➪ ➶ ➮❒ ➱ ➮➹ ➪ ➬➪➶➹ ➘ ➴➷ ➬ ❮ ➮ ➬ ➴ ➶➷➹ ➮Õ ÑÔ Ñ ✃ ➮❒➪ ➘ ✃➷❐ ➶➪ ➮ × Ô➮❐ ✃ÑÕ ❐➪ ➱ Ñ × Ï ➮➪Õ ❐➷ ❰ ➮➬ Ô➮Ñ × Ñ➬ ➶ÑÔÏ Ñ ❐ ➮➬ Ï➷ ➹Ü➮➹ ➪ ➮ ❒➪1
❒➮Ô × ➮➪10
×➷➹ ❒➷➬ ➱ ➮➹ ➪ ➶➘ ➶ ➮✃ Ï ➷ ➹ ➮➶ Õ ➷➹ ➪ ➬ ➴(
Ý Þß àá â ãä å) (
æ➷ ➶ Ð➮✃Ò ➱➮ ➬ç ➱ ➱❮1991).
æ➷ ➬ Ñ➹ Ñ➶ çÒ Ò ➷➬➱➪
(2003)
➬➪➶➹ ➘ ➴➷ ➬ ➘ ➹ ➴➮ ➬➪Õ Ï ➷➹ Ñ × ➮ ➮ ❒➮Ô ➮Ô➪➬➘è ×➹ ➘ ➶➷ ➪ ➬,
➱ ➮ ➬ Ñ➹ ➷ ➮,
Ï➷➬ ➶ÑÕ-
Ï➷➬ ➶ÑÕ ➶➷ ➹ ❒➷Ï Ñ➶ Ô➷➬➴ ➮ ✃➮Ô➪ ➶➹ ➮➬ ❒Ò ➘ ➹Ô➮❒➪ ❒➷ Ï ➮ ➴➮➪ Ï ➮➴➪➮➬ ➱ ➮➹ ➪ ❒➪ Õ ✃Ñ ❒➬➪➶➹ ➘ ➴➷➬Ø é➷➬❮ ➮❰ ➮➬➪➶➹ ➘ ➴➷➬➘➹ ➴ ➮➬➪ Õ➱ ➮ ×➮ ➶➱➪➶➹ ➮➬ ❒Ò ➘ ➹ Ô ➮ ❒➪Ô ➷ ➬Û ➮ ➱➪ ➬➪➶ ➹➘ ➴➷ ➬ ➮Ô➘ ➬➪ ÑÔ ➱ ➮➬ ➱➪➘ Õ ❒➪➱➮ Ô ➷ ➬Û ➮ ➱➪ ➬➪ ➶➹ ➘ ➴➷➬ ➬➪➶➹ ➮➶ ➱ ➮ ➬ ➬➪➶➹ ➪➶ ➱ ➮✃➮Ô ❒➪❒➶➷ Ô Ï ➪➘ ✃➘ ➴➪❒(
ê➷➬➪ ➷á åë ìí1993).
é➪Õ ✃ Ñ❒ Ï ➪➘ ➴➷ ➘ Õ ➪Ô➪➮ ➬➪➶➹ ➘ ➴➷➬ ➶➷ ➹ ➱ ➮ ×➮ ➶ ✃➪Ô➮ ×➹ ➘ ❒➷ ❒ ❮ ➮➪ ➶ Ñ ➮Ô➘ ➬➪Ò ➪ Õ ➮ ❒➪
,
➬➪➶➪ ➹➪ Ò ➪Õ ➮ ❒➪,
➮❒➪Ô➪✃➮ ❒➪ ➬➪ ➶➹ ➘ ➴➷ ➬è ➱➷ ➬➪ ➶➹ ➪Ò ➪ Õ ➮ ❒➪ ➱➮ ➬ Ò ➪ Õ ❒➮ ❒➪ ➬➪➶➹ ➘ ➴➷➬Ø ÓÔ ➘ ➬➪Ò ➪ Õ ➮ ❒➪ ➮ ➱ ➮✃➮ ❐ ×➹ ➘ ❒➷❒ ×➷Ô Ï ➷ ➬ ➶ÑÕ ➮➬ ➮Ô➘ ➬➪➮ ➱➮➹ ➪ Ô➮➶➷ ➹ ➪ ➘ ➹ ➴ ➮➬➪ ÕØ ÓÔ ➘ ➬➪➮ ÛÑ ➴ ➮ ➱ ➮ ×➮ ➶ Ô ➷ ➬ ➴➮ ✃ ➮Ô➪ ➮ ❒➪Ô ➪ ✃➮ ❒➪ Ô➷➬Û➮ ➱➪ ➮ ❒➮Ô ➮Ô➪ ➬➘ ➱ ➮ ➬ ➱ ➮× ➮➶ ➱➪➮❒➪ Ô➪✃➮❒➪ ❒➷ Ð➮➹ ➮ ✃➮ ➬➴ ❒ Ñ➬ ➴ ➘ ✃➷ ❐ Õ➷✃➘ Ô×➘ Õ ➱➪➮➶➘ Ô,
➮ ✃➴ ➮ ➱➮ ➬ ➶ ➮➬ ➮Ô ➮➬Ø ➚➪ ➶➹ ➪Ò ➪Õ ➮ ❒➪ Ô➷ ➹ Ñ ×➮Õ ➮ ➬➹ ➷➮Õ ❒➪ ➘ Õ ❒➪ ➱ ➮ ❒➪ ❮ ➮➪➶Ñ×➹➘ ❒➷❒×➷ ÔÏ ➷ ➬ ➶ ÑÕ ➮➬➬➪➶➹ ➮ ➶➱ ➮➹➪➮Ô➘ ➬➪ ➮.
Ö➹➘ ❒➷❒➪ ➬➪➱ ➮× ➮➶Ï ➷➹ ✃ ➮➬ ➴ ❒Ñ ➬➴❒➷ Ð ➮➹ ➮ Ï ➪ ➘ ✃➘ ➴➪❒Ô ➮ Ñ × Ñ➬ Õ ➪ Ô➪ ➮❰➪.
î➷➬➪ ➶➹ ➪Ò ➪Õ ➮ ❒➪ Ô➷➹ Ñ × ➮Õ ➮➬ ➹ ➷➱ÑÕ ❒➪ ➬➪ ➶➹ ➮ ➶Ô➷ ➬Û➮➱➪ ➬➪➶➹ ➪➶,
➬➪➶➹ ➪ ➶ ➘Õ ❒➪➱ ➮❒➪,
➬➪➶➹ ➘ Ñ ❒ ➘ Õ ❒➪➱➮ ➱ ➮➬ ➴➮ ❒ ➬➪➶➹ ➘ ➴➷ ➬Ø ï➪ Õ ❒➮❒➪ ➬➪ ➶➹➘ ➴➷ ➬ Ô➷ ➹ Ñ × ➮Õ ➮ ➬ ×➷➬➴➪Õ ➮ ➶➮ ➬ ➴ ➮❒ ➬➪ ➶➹ ➘ ➴➷ ➬ Ô➷➬Û➮ ➱➪ ➮Ô➘ ➬➪ ➮ ➱➮ ➬ ➬➪ ➶➹ ➘ ➴➷ ➬ ➘➹ ➴ ➮➬➪ ÕØ(
î➘ ➬ ➴ á å ë ìí2002).
➚➪ ➶➹ ➘ ➴➷ ➬ ➱ ➮ ✃➮Ô ➮➪ ➹ ✃➪ÔÏ ➮ ❐❮ ➮➬ ➴ ➶➪➱ ➮Õ ➱➪➶➮ ➬ ➴➮ ➬➪ Ï➪➮ ❒➮➬❮ ➮ ➱ ➮✃ ➮Ô Ï ➷➬➶ ÑÕ ➮Ô➘ ➬➪ ➮ ➮➶ ➮Ñ ➬➪ ➶➹ ➘ ➴➷ ➬ ➘ ➹ ➴➮ ➬➪Õè Ï ➮➪ Õ ➱ ➮✃ ➮Ô Ï➷➬➶ ÑÕ ➶➷ ➹ ✃➮➹ Ñ ➶ Ô ➮Ñ × Ñ ➬ × ➮➹ ➶➪ Õ➷✃
➱ ➮ ➬ Ô ➷ ➬ ➴ ➮✃ ➮Ô➪ ➶➹ ➮➬ ❒Ò ➘ ➹Ô ➮ ❒➪ ➱ ➮✃ ➮Ô ×➷ ➬ ➮➬ ➴ ➮➬ ➮➬ ➮➪ ➹ ✃➪ ÔÏ ➮❐Ø ð➹ ➮➬ ❒Ò ➘ ➹ Ô ➮❒➪ ➪➬➪ Ô ➷ ➬ ➴➪ Õ Ñ ➶➪ Õ ➘ ➬Ü➷ ➹ ❒➪ ➮Ô ➘ ➬➪➮
-
➬➪➶➹➘ ➴➷ ➬ Ñ➬ ➶ ÑÕ ×➹ ➘ ➱ ÑÕ ❮ ➮ ➬ ➴ ➱ ➮× ➮ ➶ ➱➷ ➬ ➴ ➮➬ Ô Ñ ➱➮ ❐ ➱➪ Ï Ñ ➮➬ ➴ ➱ ➮➹➪ ✃➪ ÔÏ ➮❐Ø îÑ ➮ Ô➷Õ ➮ ➬➪❒Ô➷ ❮ ➮ ➬➴ Ñ➶ ➮Ô ➮ ➱➮ ✃ ➮Ô ×➷Ô Ï Ñ ➮➬ ➴ ➮➬ ñ ×➷➬❮➪❒➪ ❐ ➮ ➬ ➬➪➶➹ ➘ ➴➷➬➮ ➱ ➮✃ ➮❐➮❒➪ Ô➪✃➮ ❒➪➱ ➮➬×➹ ➘ ❒➷ ❒➬➪➶➹ ➪Ò ➪ Õ ➮ ❒➪➱ ➮➬➱➷ ➬➪➶➹ ➪Ò ➪ Õ ➮❒➪(
ò➪ ➹ Ð ❐Ô ➮ ➬2000).
(28)
ó
0
ôõ ö÷ ø ùú û ü ý þý ÿ ý õ÷ þõÿ ý ✁ ✂ ü ý þý ÿ ú û ö✄ ☎ ûõö÷ø ùú û ý ûýú ÷ ø ü ý û ýÿÿø ûõ ✄ ÿ ûõö÷ýö
(
ô✆4
ô✝3
)
ÿú ÷✄✞ý☎ýûzat penkomsumsi oksigen,
sehingga
dapat mengganggu kesetimbangan ekosistem karena dapat menyebabkan
✟✠ ✡ ☛☞ ✌✍✎ ✏ ✑✍
pada air, dan dapat menghambat hewan-hewan air untuk hidup dan
bermetabolisme. Senyawa nitrogen amonia akan menjadi
✡☞✒✍ ✓atau beracun bagi
mahluk hidup jika terdapat dalam bentuk
✏✔✔☞✕✍✠✔✖✍✗☛☞✎✑✍✗✏dengan pH yang
tinggi berkisar antara 9-11 (Metcalf dan Eddy 1991).
✘✙ ✘ ✚✛✜ ✢ ✣✜
Nitrat ditemukan di alam dalam bentuk garam sebagai hasil siklus
nitrogen. Nitrat terbentuk dari proses nitrifikasi, yaitu oksidasi amoniak dengan
bantuan bakteri dalam tanah. Persenyawaan nitrat penting dalam sintesa protein
yang dibutuhkan oleh tumbuhan dan hewan. Nitrat banyak digunakan dalam
produksi pembuatan pupuk, industri logam, farmasi dan industri makanan sebagai
pengawet.
Menurut Kirchman (2000) nitrat (NO
3
-N) adalah bentuk nitrogen yang
dinamis dan menjadi bentuk yang paling dominan pada limpasan (
☛✠✕-
☞ ✌ ✌),
masukan sungai, keluarnya air tanah dan deposisi atmosfir ke laut. Nitrat adalah
nutrien utama bagi pertumbuhan alga, nitrat sangat mudah larut dalam air dan
bersifat stabil. Nitrat dihasilkan dari proses oksidasi sempurna senyawa nitrogen
dan amonia di perairan (Effendi 2000). Sumber utama nitrat berasal dari erosi
tanah, limpasan dari daratan termasuk pupuk dan limbah (Chester 1990).
Produk akhir proses denitrifikasi adalah gas nitrogen yang tidak dapat
dimanfaatkan oleh tumbuhan secara langsung. Menurut Hutagalung dan Rozak
(1997) distribusi horizontal kadar nitrat akan semakin tinggi ke arah pantai, dan
kadar yang tinggi ditemukan di perairan muara.
✘✙✤ ✚✛✜ ✢ ✛✜
Nitrit biasanya ditemukan sangat sedikit di perairan alami, kadarnya
lebih kecil dari nitrat karena bersifat tidak stabil. Nitrit merupakan senyawa antara
hasil oksidasi amonia. Nitrit merupakan bentuk peralihan antara amonia dan nitrat
(nitrifikasi), antara nitrat dan gas nitrogen (denitrifikasi). Keberadaan nitrit
(29)
✥✥
menggambarkan berlangsungnya proses biologis perombakan bahan organik yang
memiliki kadar oksigen terlarut sangat rendah.
Sumber nitrit dapat berupa limbah industri dan limbah domestik. Kadar
nitrit pada perairan relatif kecil karena segera dioksidasi menjadi nitrat. Perairan
alami mengandung nitrit sekitar 0,001 mg/L (Effendi 2000). Meningkatnya kadar
nitrit di perairan laut berkaitan erat dengan masuknya bahan organik yang mudah
terurai. Penguraian bahan organik yang mengandung unsur nitrogen akan
menghasilkan senyawa nitrat, nitrit atau amonia. Penguraian bahan organik oleh
bakteri membutuhkan oksigen dalam yang jumlah banyak. Pada kondisi
lingkungan anaerob, bakteri akan lebih cenderung menggunakan nitrat sebagai
akseptor elektron dengan cara mereduksi senyawa nitrat menjadi nitrit
(Hutagalung dan Rozak 1997).
Senyawa nitrit oleh beberapa bakteri tertentu
digunakan sebagai penerima elektron terakhir dalam proses metabolismenya. Hal
ini terjadi pada kondisi lingkungan yang anaerobik. Mekanisme tersebut dikenal
dengan istilah respirasi nitrit dan enzim yang berperan adalah nitrit reduktase
(Madigan
✦ ✧★ ✩. 2003).
✪✫✬ ✭ ✮✯ ✰✱✲
Senyawa amonia yang terdapat dalam perairan merupakan hasil reduksi
senyawa nitrat atau nitrit oleh bakteri
✳✴ ✵✵✴ ✶✴✩★ ✧✴ ✷✦ ✸ ✴ ✧✹★ ✧✦✹✦✳✺ ✻ ✧✴ ✼✸ ✧✼★ ✶✶✼ ✸ ✴ ✺ ✶(DNRA) (Rusmana 2003a). Effendi (2000) menambahkan bahwa sumber amonia
di perairan berasal dari pemecahan nitrogen organik (protein dan urea) dan
nitrogen anorganik yang terdapat dalam tanah dan air dan
berasal dari
dekomposisi bahan organik (tumbuhan dan biota akuatik yang telah mati) oleh
mikroba dan jamur. Tinja dan ekskresi biota akuatik merupakan limbah dari
aktivitas metabolisme yang menghasilkan amonia.
Sumber amonia yang lain adalah limbah industri dan domestik. Selain
terdapat dalam bentuk gas, amonia membentuk komplek dengan beberapa ion
logam. Amonia juga dapat terserap ke dalam bahan-bahan tersuspensi dan koloid
sehingga mengendap di dasar perairan. Amonia di perairan dapat menghilang
melalui proses
✷✼ ✩★ ✧✴✩✴ ✵★ ✵✴karena tekanan parsial amonia dalam larutan meningkat
(30)
✽✾
meningkat dengan meningkatnya kecepatan angin dan suhu (Effendi 2000).
Kadar amonia dalam air laut sangat bervariasi dan dapat berubah dengan cepat
(Hutagalung dan Rozak 1997).
Distribusi vertikal kadar amonia semakin tinggi dengan pertambahan
kedalaman air dan sejalan dengan semakin rendahnya oksigen, sedangkan
distribusi horizontal kadar amonia semakin tinggi menuju ke arah perairan pantai
atau muara sungai. Peningkatan kadar amonia berkaitan erat dengan masuknya
bahan organik yang mudah terurai (Hutagalung dan Rozak 1997). Amonia yang
terukur di perairan berupa amonia total (NH
3
dan NH
4
+
). Amonia bebas tidak
dapat terionisasi, sedangkan amonium (NH
4
+
) dapat terionisasi. Persentase
ammonia bebas meningkat dengan meningkatnya nilai pH dan suhu perairan.
Amonia bebas bersifat toksik terhadap organisme akuatik. Toksisitas ini akan
meningkat jika terjadi penurunan kadar oksigen terlarut, pH dan suhu. Kadar
amonia pada perairan alami biasanya kurang dari 0,1 mg/L (Effendi 2000). Kadar
amonia yang tinggi mengindikasikan adanya pencemaran bahan organik yang
berasal dari limbah domestik, industri dan limpasan pupuk pertanian (Effendi
2000).
✿❀❁ ❂ ❃❄ ❅❆ ❇ ❈❉❄ ❅
Menurut Chou
❊❋● ❍ ■(1997), bioreaktor adalah reaktor dengan material
padat sebagai bahan pengisi dimana mikroba terjerat secara alami di dalamnya
dengan membentuk
❏ ❑▲❍ ● ▼ ❊◆(lapisan tipis). Gas-gas yang melalui biofilter akan
larut atau terserap kedalam lapisan biolayer dan akan diuraikan oleh mikroba yang
ada (Ottenggraf 1986). Metode bioreaktor baik untuk dikembangkan karena biaya
investasi dan operasional rendah, stabil dalam waktu yang relatif lama dan
memiliki daya penguraian/pengolahan yang tinggi jika dibandingkan dengan
metode pengolahan yang dipakai saat ini (Adrew
❊❋● ❍. 1995).
Penelitian ini menggunakan bioreaktor dengan media batu kapur dan batu
belerang. Proses denitrifikasi menggunakan bioreaktor terbagi dalam dua jenis,
yaitu: denitrifikasi biakan tersuspensi dan denitrifikasi biakan melekat (Metcalf
dan Eddy 1991). Mikroba biakan tersuspensi bekerja mengurangi kadar nitrat
yang terkandung pada air limbah dengan melayang-layang (tidak melekat pada
(31)
❖P
media) di dalam bioreaktor sehingga akan banyak yang ikut terbuang bersama
dengan air limpasan (
◗❘❘ ❙❚ ◗❯ ❱), sedangkan mikroba pada biakan melekat, bekerja
mengurangi nitrat dengan menempel pada media buatan sehingga peluang ikut
terbuang dengan air limpasan lebih kecil. Dalam rangka mendapatkan proses yang
lebih efisien digunakan denitrifikasi biakan melekat, karena kontak antara limbah
yang mengandung polutan dalam hal ini air limbah dengan bakteri lebih banyak
dibandingkan dengan biakan tersuspensi sehingga proses reduksi kadar nitrat
berlangsung lebih maksimal.
Bioreaktor yang baik adalah menggunakan prinsip biofiltrasi yang
memiliki struktur menyerupai saringan dan tersusun dari tumpukan media
penyangga yang disusun baik secara teratur maupun acak di dalam suatu
bioreaktor. Adapun fungsi dari media penyangga yaitu sebagai tempat tumbuh
dan berkembangnya bakteri yang akan melapisi permukaan media membentuk
lapisan massa yang tipis (
❲❳ ❨❘❳❙❩) (Herlambang dan Marsidi 2003). Bakteri yang
menempel ini akan menguraikan nitrat yang terkandung dalam air limbah. Air
limbah yang akan diolah dikontakan dengan bakteri dalam bentuk lapisan film
yang melekat pada permukaan media.
Pada proses degradasi limbah menggunakan bakteri, hal yang harus
diperhatikan adalah bagaimana bakteri yang digunakan dapat tumbuh dan
berkembang dengan baik agar bekerja secara optimal. Salah satu kunci penting
adalah menggunakan media yang tepat. Media yang digunakan bisa berupa plastik
(
❬❨❙❳❭❳❯❳❙❪ ❫❙❨❴❳❵❛), kerikil dan pecahan batu, gambut, kompos, arang aktif, sabut
kelapa, humus, dan tanah. (Nurcahyani 2006).
Keefektifan dari suatu media dalam bekerja tergantung pada beberapa
faktor diantaranya: (a) luas permukaan media, dimana semakin luas permukaan
media maka akan semakin besar jumlah biomassa, (b) volume rongga, semakin
besar volume rongga atau ruang kosong maka semakin besar kontak antara air
limbah dengan biomassa yang menempel. Kedua faktor tersebut bertujuan untuk
mengoptimalkan kerja bakteri dalam mendegradasi limbah yang akan diolah
(Herlambang dan Marsidi 2003). Bakteri yang tumbuh pada permukaan media
akan berperan sebagai lapisan aktif biologis yang akan kontak langsung dengan
air limbah melalui celah-celah media. Lapisan biomassa merupakan lapisan sel
(32)
❜❝
mikroba yang berkaitan dengan penguraian zat polutan yang melekat pada suatu
permukaan media. Proses pembentukan lapisan biomassa di media diperlukan
waktu yang agak lama sehingga tingkat efisiensi penurunanya cukup rendah pada
awal proses degradasi limbah, seiring berjalannya waktu efesiensi akan
mengalami peningkatan dengan terbentuknya lapisan biomassa yang tebal.
❞❡❢ ❣ ❤ ✐❥ ❦❧ ♠
D
❦♥♠ ❥❧♠♦ ♠ ✐❤ ♣ ♠Bakteri denitrifikasi secara taksonomi dan ekologi tersebar dalam
kelompok bakteri anaerob fakultatif dan anaerob obligat. Bakteri denitrifikasi
menggunakan nitrat sebagai penerima elektron terakhir untuk memperoleh energi
pada kondisi oksigen terbatas atau anaerob. Proses denitrifikasi menghasilkan
produk samping berupa N
2
O yang termasuk salah satu rumah kaca. Gas N
2
O dari
sudut pandang lingkungan global mempunyai dua aspek resiko yaitu pemanasan
bumi dan perusakan lapisan ozon di statosfir (Cicerone 1989).
Denitrifikasi merupakan suatu proses yang secara umum digunakan
untuk mengurangi senyawa nitrat dan mengkonversi menjadi nitrit dan pada
akhirnya menjadi gas nitrogen. Pada proses denitrifikasi pembentukan nitrit hanya
sebagai senyawa antara (
q rs t ✉✈t✇ q ①s t) sebelum menjadi gas nitrogen, sehingga
jumlah konsentrasi nitrit selalu berubah karena tergantung kecepatan laju
pengurangan dari nitrat menjadi nitrit dan dari nitrit menjadi gas nitrogen. Reaksi
yang terjadi dalam proses denitrifikasi:
NO
3
-
NO
2
-
NO
N
2
O
N
2
Nitrat (NO
3
-
) dan nitrit (NO
2
-
) adalah ion-ion anorganik alami, yang
merupakan bagian dari siklus nitrogen. Secara alami dalam siklus nitrogen, nitrat
akan diubah menjadi nitrit selanjutnya nitrit menjadi gas nitrogen, tetapi jika pada
suatu lingkungan tertentu kadar nitrat dan nitrit terlalu banyak atau melebihi
ambang batas normal maka akan menggangu siklus nitrogen.
Proses denitrifikasi secara biologis merupakan suatu proses reduksi nitrat
dan nitrit menjadi bentuk gas nitrogen sebagai hasil akhir yang dilakukan oleh
mikroorganisme dalam kondisi tanpa oksigen terlarut (DO). Pada proses ini
mikroba memanfaatkan ion nitrat dan nitrit sebagai terminal penerima (akseptor)
(33)
②③
elektron. Bagaimanapun banyak bakteri yang memiliki kemampuan enzimatis
untuk mengurangi nitrat menjadi nitrit (Glass
④⑤⑥⑦ ⑧1997)
Bakteri merupakan organisme yang paling banyak jumlahnya dan lebih
tersebar luas dibandingkan mahluk hidup yang lain. Bakteri memiliki ratusan ribu
spesies yang hidup di darat hingga lautan dan pada tempat-tempat yang ekstrim.
Bakteri ada yang menguntungkan tetapi ada pula yang merugikan. Bakteri
memiliki ciri-ciri yang membedakannya dengan mahluk hidup yang lain. Bakteri
adalah organisme
⑨⑩ ❶ ❷④⑦⑦⑨⑦④❸dan
❹ ❸❺ ❻⑥❸❶❺⑤serta umumnya tidak memiliki klorofil
dan berukuran renik (
❼❶ ❻❸❺ ❷ ❻❺ ❹ ❶ ❷).
Terdapat dua mekanisme penting dalam mereduksi nitrat secara biologis
yaitu
⑥❷❷❶ ❼❶⑦⑥⑤❺ ❸❽ ⑩ ❶⑤❸⑥⑤ ④ ❸④❾ ⑨❿⑤❶❺ ⑩dan
❾❶❷❷❶ ❼❶⑦ ⑥⑤❺ ❸❽ ⑩ ❶⑤❸⑥⑤ ④ ❸④❾ ⑨❿⑤❶ ❺ ⑩(Bitton
1994).
➀❷ ❷❶❼❶⑦ ⑥⑤❺ ❸❽⑩❶⑤❸⑥⑤④ ❸④❾ ⑨❿⑤❶ ❺ ⑩yaitu mekanisme perubahan nitrat menjadi
nitrit dan kemudian menjadi amonium oleh mikroba. Pada tahap ini dibutuhkan
enzim yang dapat mengubah nitrat menjadi amonia yang kemudian bersatu ke
dalam protein dan asam nukleat untuk proses biosintesis makromolekul di dalam
sel. Mikroba yang berperan dalam proses ini yaitu
➁ ❷④⑨ ❾❺❼❺ ⑩⑥❷ ⑥④❸⑨➂❶ ⑩ ❺ ❷⑥.
Sedangkan
❾❶❷❷❶ ❼❶⑦⑥⑤❺ ❸❽ ⑩❶⑤❸⑥⑤ ④ ❸④❾ ⑨❿⑤❶❺ ⑩merupakan proses pernafasan
anaerobik yang menggunakan nitrat sebagai penerima elektron. Dalam proses ini
nitrat direduksi menjadi nitrous oksida dan gas nitrogen. Nitrogen yang bebas
selama proses denitrifikasi akan keluar naik dalam bentuk gelembung karena
memiliki kelarutan yang rendah di dalam air. Adapun mikroorganisme yang
terlibat dalam proses ini yaitu bakteri heterotrof dan autotrof.
Bakteri yang bekerja pada proses denitrifikasi tergolong ke dalam bakteri
anaerobik, yaitu bakteri yang tidak memerlukan oksigen dalam aktivitasnya,
bahkan dengan keberadaan oksigen dapat menyebabkan kematian pada beberapa
spesies (Ramothokang
④⑤⑥⑦. 2006). Pemanfaatan bakteri yang dibutuhkan untuk
mereduksi nitrat dapat dilakukan dengan pengkondisian lingkungan yang sesuai
dengan habitat mikroba denitrifikasi seperti pemberian nutrisi, kondisi pH dan
suhu.
Terdapat beberapa sumber nutrien yang diperlukan untuk pertumbuhan
mikroba, yaitu: air, sumber karbon, dan sumber nitrogen (NO
3
-
dan NO
2
-
) (Pelczar
(1)
66
④⑤ ⑥u⑦ ⑧⑨ ⑩⑤ ❶ ⑧❷❸ ❹⑤❶ = 100 ⑦ 3
100 ❺⑦ 3
/❻❷r⑩❼ x 100 ❺⑦❽/❾ ❼ ④⑤ ⑥u⑦ ⑧⑨ ⑩ ⑤❶ ⑧ ❷❸ ❹⑤ ❶❺⑦
3
❼ =
0.10❺ ❽/❾/❻❷r⑩❼
100 ❺⑦ 3
/❻❷r⑩❼ x 100 . 10 -3
❺ ❽/❾ ❼ ④⑤⑥u⑦ ⑧⑨⑩ ⑤ ❶ ⑧ ❷❸ ❹⑤❶❺⑦
3
❼ =
0.10❺ ❽/❾/❻❷r⑩❼
100 ❺⑦ 3
/❻❷r⑩❼ x 100 ❺⑦❽/❾ ❼
0.10❺ ❽/❾/❻❷r⑩❼ =
④⑤ ⑥u⑦⑧⑨ ⑩⑤ ❶ ⑧❷❸ ❹⑤ ❶❺⑦ 3
❼ ❿⑩ ⑥❷⑩❿➀ ➁➂ ➃ ➄➅ ➆ = 0,10 ❺ ❽/❾/❻❷r⑩❼
➇⑧r❻⑩tu➈ ❽❷➈v⑤ ⑥u⑦⑧r⑧❷❸ ❹⑤ ❶ y❷⑩tu;
➉⑧r➊ ❷s❷r❸ ❷➈➊ ❷t❷➋ ⑧➈⑧⑥⑩t⑩❷➈➌ u➈❹u❸ ⑦ ⑧➈ ❽⑤ ⑥ ❷❻❷⑩r ⑥⑩ ⑦⑨ ❷❻ ❷⑦⑦⑤➈⑩u⑦ ➈⑩tr❷t ➇➍. ➎➏➐ y❷➈ ❽ ❷⑩r ⑥ ⑩⑦ ⑨ ❷❻➈➑ ❷ 100 ⑦
3
/❻❷r⑩ ➊ ⑩➋⑧r⑥u❸ ❷➈ ➊ ➒ ❷ t❷❻❷ ➋ ➋⑧➈ ❽⑤ ⑥❷❻❷➈. ④⑤ ⑥u⑦⑧ r⑧ ❷❸ ❹⑤❶ y❷➈ ❽ ➊ ⑩➋⑧r⑥u❸ ❷➈ u➈❹u❸ t❷❻❷ ➋ ❸ ⑤➈ ➓⑧➈❹r❷s⑩ t⑩➈ ❽ ❽⑩ ❺2000 ⑦❽-❿/❾ ❼ ➊ ❷➈❸ ⑤➈ ➓⑧➈❹r❷s⑩ r⑧➈➊ ❷❻❺100⑦
3
❼⑦ ❷s⑩➈ ❽-⑦ ❷s⑩➈ ❽ 588,24 ⑦ 3
➊ ❷➈➔ → →⑦ 3
(2)
6➣
DAFTAR PUSTAKA
Andrew, G.F. dan K.S. Noah, 1995. Desain of Gas-Treatment Bioreactor. Journal of Biotechnology Program; 11: 498-509.
Barrenstein, A., U. Kramer, and P. Obermann, 1986, “Underground Treatment of Nitrate Rich Groundwater by Infiltration with Treated Wastewater or Methane-Rich Natural Gas,” DVGW-Schriftenreihe, Wasser, Frankfort, West Germany, vol. 106, pp. 99-116.
Batchelor, B. dan A.W. Lawrence. 1978. Autotrophic Denitrification Using Elemental Sulfur. Journal WPCF. Vol. 50: 1986-2001.
Blaszczyk M. 1993. Effect of Medium Composition on the Denitrification of Nitrate by Paracoccus Denitrificans. Appl Environ Microbiol 59:3951-3953 Bitton, G. 1994. Waste Water Microbiology. Willey – Liss. A John Willey and
Sons, Inc. New York
Cappuccino, J. G. dan Sherman, N. 1992. Microbiology; A Laboratory Manual 3rd edition. Rockland Community College, Suffern. New York.
Charles, W. K., Donald, C. K. dan jesse, H. W. 1980. General College Chemistry. Harper and Row, Publisher. Inc.
Chester, R. 1990. Marine Geochemistry. London: Unwin Hyman Ltd.
Chole, J. 1996. Nitrate Reduction to Amonium by Enteric Bacteria: Redundancy, or a Strategy for Survival During Oxigen Starvation.↔↕ ➙S ➙➛ ➜ ➝➞➟ ➛ ➞ ➠. 138:
1-11.
Chou, M. S. dan Cheng, W. H. 1997. Screening Biofiltering Material for VOC Treatment. Journal of the Air and Waste Management Association; 47: 674-681.
Ciceronem, R. 1989. Analysis of source and sink of atmospheric Nitous oxide (N2O). Journal Geophysical Res 94:18265-18271➡
Cleseri, L.S. Greenberg, A.E. dan Trusscl, R.R. 1989. Standard Methode for The Examination of Water and Wastewater. Baltimore. Port City Press.
Dahab, M.D. 1991. Nitrate treatment methods: An overview, In: I. Bogardi, and R.D. Kuzelka (Eds.), NATO ASI Series, G 30, Nitrate Contamination, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg. 349-368.
Davis, M. L. dan D. A. Cornwell. 1991. Introduction to Enviromental Enggineering. 2ndedition. McGraw Hill, New York.
(3)
70
Dong LF, Nedwel DB Underwood GJC, Thornton DCO. 2002. Nitrous Oxide Formation in The Colne Estuar, England: the central role of nitrite. Appl Environ Microbiol 68:1240-1249.
Driscoll, C. T. dan J. J. Bisogni. 1978. The Use of Sulfur and Sulfide in Packed Bed Reactors for Autotrophic Denitrification. Journal WPCF. Vol. 50: 569-576.
Drysdale, G. D., H. C. Kasan. dan F. Bux. 1999. Denitrification by Heterotrophic Bacteria During Activated Sludge Treatment. Water S.A. Vol. 25: 357-362. Effendi H. 2000. Telaah Kualitas Air Bagi Pengelolaan Sumberdaya Lingkungan
Perairan. Jurusan Manajemen Sumberdaya Perairan. Bogor: Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor.
Effendi H. 2003. Telaah kualitas air. Penerbit Kanisius. Jakarta
Ekenfelder, W.W. 1989. Industrial Water Pollution Control. McGraw-Hill Book Company., New York. ➢➤ ➢➥ ➦ ➥➧ Marlina, R. 2003. Pengaruh Kandungan
Amonia dan Laju Alir Terhadap Efisiensi Penyisian Nitrogen Secara Biologis dalam Industri Perikanan. Skripsi. Fakultas Teknologi pertanian. IPB Bogor
Forman, D.S., S.A. Dabbagh, and R. Doll. 1985. Nitrates, nitrites and gastric cancer in Great Britain. Natural 313(21): 620−625.
Galugu M.B. 1997. Analisis Kualitas Lingkungan Perairan Teluk Jakarta Sehubungan dengan Pencemaran Bahan Organik [Skripsi]. Bogor: Fakultas Perikanan, Institut Pertanian Bogor.
Gayle, B. P., Sherrard J. H. dan Benoit, R. E. 1989. Biological Denitrification of Water. ASCE Journal of Environmental Engineering. Vol. 115: 930-943. Glass, C., Silverstein, J. A. dan Denton, L. 1997. Bacterial populations in
activated sludge denitrifying high nitrate waste reflect pH differences. Proc. 2nd Int. Conf. on Micro-organisms in Activated Sludge and Biofilm Processes, Berkeley. 377-380.
Herlambang, A. dan R. Marsidi. 2003. Proses Denitrifikasi dengan Sistem Biofilter untuk Pengolahan Air Limbah yang Mengandung Nitrat. Jurnal Teknologi Lingkungan. Vol. 4 (1): 46-55.
Hiscock, K. M., Lioyd, J. W. dan Lerner, D. N. 1991. Review of Natural and Artificial Denitrification of Groundwater. Water Research. Vol. 29: 1099-1111.
(4)
7➨
Hutagalung H.P., Rozak. 1997. Metode Analisis Air Laut, Sedimen dan Biota. Volume ke-2. Jakarta: P3O-LIPI.
Jones, T.O. 1993. Poison nitrat/nitrit. In Practice.p. 146−147.
Jenie, B. S. L. dan W. P. Rahayu, 1993. Penanganan limbah Industri Pangan Kerjasama PAU Pangan dan Gizi IPB Kanisius, Yokyakarta.
Keputusan Menteri Lingkungan Hidup 1995. Nomor Kep-51/MENLH/10/1995 Tentang Baku Mutu Limbah Cair Bagi Kegiatan Industri. Sekertaris Menteri Lingkungan Hidup, Jakarta.
Ketchum, P. A. 1988. Microbiology: Concepts and Applications. John Wiley & Sons, Inc. Canada.
Kida. 1999. Efficient Removal of Organic Matter and NH from Pot Ale by Combination of Methane fermentation and Biological Denitrification and Nitrification Process. Journal of Process Engineering.
Keslo BHL, Smith RV, Laughin RJ. Lenox D. 1997. Dissimilatory nitrate reduction in anaerobic sediments leading river nitrite accumulation. ➩ ➫ ➫➭ ➯ ➲➳ ➵➸ ➺ ➲➻ ➵➼➸ ➺ ➽ ➵➺➭63:4679-4685.
Kirchman DL. 2000. Microbial Ecology of The Ocean. New York: Wiley-Liss. A John & Sons, Inc.
Koenig, A. dan L. H. Liu. 1996. Autotrophic Denitrification of Landfill Leachate Using Elemental Sulphur. Journal Water Science and Technology. Vol. 34 (5-6): 469-476.
Standar Nasional Indonesia (SNI). 1991. Metode Pengujian Sulfat dalam Air dan Air Limbah dengan Metode Turbidimetri.
Standar Nasional Indonesia (SNI). 1991. Metode Pengujian Nitrat dalam Air dan Air Limbah dengan Metode Brusin Sulfat.
Standar Nasional Indonesia (SNI). 1991. Metode Pengujian Nitrit dalam Air dan Air Limbah dengan Metode Sulfanilamid dan NED Dihydrochloride.
Standar Nasional Indonesia (SNI). 1991. Metode Pengujian Sulfat dalam Air dan Air Limbah dengan Metode Turbidimetri.
Lampe, D.G. dan T. C. Zhang. 1999. Evaluation of Sulfur Based Autotrophic
Denitrification. Progress report submitted to the Water
Center/Environmental Programs, University of Nebraska-Lincoln
Mann, KH. Lazier JRN. 1991. Dynamic of Marine Ecosystem. Biological-Physical Interaction in The Ocean. Blackwell Scientific Publication. Oxford.
(5)
7➾
Madigan. MT., Martinko, JM. dan Parker J. 2003. Biology of Microorganism. 10th Printice-Hall. New Jersey.
Maier, RM. Pepper, IL. and Gerba, CP. 2002. Environmental Microbiology. California. Academic Press.
Matsui, S. dan R. Yamamoto. 1986. A New Method of Sulphur Denitrification for Sewage Treatment by a Fluidized Bed Reactor. Journal Water Science Technology. Vol. 18: 355-362.
Metcalf dan Eddy Inc. Direvisi oleh Tchobanoglus, G. dan F.L➚ Burton. 1991,
Wastewater Engineering: Treatment, Disposal and Reuse. McGraw-Hill, New York.
M. Rodgers. dan XM., Zhan. 2003. Biological nitrogen removal using a vertically moving biofilm system. Journal Bioresource Technology 93 (2004) 313–319).
Ninasari. A. 2006. Fitoremediasi Air Lindi TPA Sampah menggunakan Tumbuhan Air, [Tesis] Pascasarjana IPB.
Nurcahyani. P. R. 2006. Kajian Aplikasi Bakteri ➪➶ ➹➘ ➴➷ ➴➬ ➴ ➪➮➷ sp. Pada Teknik
Biofilter untuk Penghilangan Emisi Gas Amoniak. Skripsi Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor. Bogor.
Ruan, Y., Luo, G. dan Sun, D.2009, Nitrate and phosphate removal in sulphur-coral stone autotrophic denitrification packed-bed reactors. Canadian Journal of Civil Engineering.http://www.thefreelibrary.com.[7 Juni 2010].
Nugroho, R., K. Taeok., H. Takanashi., M. Hirata. and T. Hano. 2002. Effect of nitrite on denitrification of wastewater by autotrophic bacteria, Proc. of the Regional Symposium on Chemical Engineering.
Nugroho, R. 2003. Development Of Simple Denitrification Proses With Autotrophic Bacteria.[Disertasi]. Oita University Japan.
Sikora, L. J. dan Keeney, D. R. 1976. Evaluation of a Sulphur-Thiobacillus denitrificans Nitrate Removal System. Journal Environ. Qual. Vol. 5: 298-303.
Siregar, S. A. 2005. Instalasi Pengolahan Air Limbah. Kanisius, Yogyakarta
Stoltenow, C. and G. Lardy. 1998. Nitrate poisoning of live stock.
(6)
7➱
Sunger, N. and Bose, P. 2009. Autotrophic denitrification using hydrogen generated from metallic iron corrosion. journal Bioresource Technology 100 (2009) 4077–4082, www.elsevier.com/locate/biortech[7 Juni 2010].
Tomasso, J.R., B.A. Simco. and K.B. Davis. 1979. Chloride inhibition of nitrite-induced methaemoglobinemia in channel catfish (Ictalurus punctatus). J. Fish Res. Board Can. 36: 1.141−1.144.
Yuningsih. 2007. Kasus keracunan pada hewan di Indonesia dari tahun 1992−2005. Dipresentasikan pada Seminar Nasional Teknologi Peternakan dan Veteriner, Bogor, 21−22 Agustus 2007. Pusat Penelitian dan Pengembangan Peternakan, Bogor. hlm. 115−116.
Yuningsih. 2000. Keracunan nitrat-nitrit pada hewan serta kejadiannya di Indonesia. Wartazoa 10(1): 35−40.
Ottenggraf, S. P. P. 1986. Exhaust Gas Purification; H.J. Rehm, dan G. Reed [Eds]. Biotechnology. 8th Ed. VCH. Tokyo. 426-451
Pelczar, J. M., Chan, E. C. S. and Krieg, N. R. 1988. Microbiology ✃ ❐ ❒
Edition. Mc Graw-Hill, Inc. Singapore.
Pinar., Guadalupe., Estrella D., Ali H., J.M. Oliva., Luis, SB., Calvo V. and Juan L. Ramos. 1997. Removal of High Concentrations of Nitrate from Industrial Wastewaters by Bacteria. Applied and Environmental Microbiology. Vol. 63 (5): 2071-2073.
Ramothokang, T. R., S. C. Simelane. dan F. Bux. 2006. Biological Nitrogen and Phosphorus Removal by Filamentous Bacteria in Pure Culture. Water Institute of South Africa (WISA) Biennioal Conference, South Africa. Richardson, DJ. 2000. Bacterial Respiration: A Flexible Process For A Changing
Environment.❮❰ Ï ÐÑÒ ❰ Ñ Ó ÑÔÕ. 146: 551-571.
Rusmana, I. 2003a. Reduksi Nitrat Disimilatif pada Bakteri: Isu Lingkungan dan Penerapannya. Hayati 10:158-160.
Verstraete, W. and E.V. Vaerenbergh. 1986. Aerobik Activated Sludge. Di dalam W. Shorbon (ed). Boiteknology and Microbial Degradations. VCH, Weinhelm.
Walpole. R. E. 1995. Pengantar Statistika. Edisi ke 3. PT Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.
Woon B. H. 2007. Removal of Nitrate Nitrogen in Conventional Wastewater Treatment Plants. Thesis, Civil Engineering, Universiti Teknologi Malaysia.