TUGAS AKHIR
Studi Kemampuan Spirulina sp. Dalam Membantu Mikroorganisme Menurunkan Chemical Oxygen Demand (COD) Pada Air Boezem Dengan High Rate Alga Reactor (HRAR) Oleh: Gwendolyn Sharon Weley Dosen Pembimbing: Ir. Mas Agus Mardyanto, ME., PhD
PENDAHULUAN Latar Belakang • • • •
Kualitas air memburuk Pengolahan konvesional mahal Penelitian High Rate Algal Reactor (HRAR) sebelumnya belum ada yang menggunakan Spirulina sp. Dua sistem yang dapat mempengaruhi HRAR adalah aerasi dan mixing.
PENDAHULUAN Rumusan Masalah • •
Belum diketahui persentase penurunan konsentrasi COD pada HRAR dengan variasi konsentrasi Spirulina sp. 0,5 mg/L, 0,75 mg/L, dan 1 mg/L. Belum diketahui persentase penurunan COD pada sistem mixing dan aerasi pada HRAR.
Tujuan Penelitian • • •
Tujuan penelitian ini adalah: Menentukan persentase penurunan COD pada HRAR dengan variasi konsentrasi Spirulina sp. 0,5 mg/L, 0,75 mg/L, dan 1 mg/L. Menentukan persentase penurunan COD pada sistem aerasi dan mixing pada HRAR.
PENDAHULUAN Ruang Lingkup •
•
• • •
Sampel yang digunakan dalam penelitian ini adalah air limbah artifisial yang karakteristiknya dibuat sama dengan karakteristik air Boezem Morokrembangan dan air dari Boezem Morokrembangan. Parameter yang diteliti dalam penelitian utama adalah nilai COD,MLSS, DO, pH, klorofil a, dan suhu. Penelitian dilakukan dengan metode batch dalam skala laboratorium. Reaktor yang digunakan adalah HRAR dan jenis alga yang digunakan adalah Spirulina sp. Variabel penelitian yang digunakan adalah sistem aerasi dan mixing, serta konsentrasi alga dengan variasi 0,5 mg/L, 0,75 mg/L, dan 1 mg/L.
TINJAUAN PUSTAKA Kondisi Air Limbah Perkotaan •
•
Menurut Hasriyani (2010), berubahnya fungsi drainase menyebabkan kondisi Boezem Mokrembangan menjadi tercemar, ditandai dengan warna air yang hitam, berbau, dan terjadi pendangkalan. Air limbah dari domestik biasanya juga mengandung bakteri patogen, suspended solid, nutrien (nitrogen dan fosfor), dan polutan organik lainnya. Karena berbahaya bagi lingkungan dan kesehatan masyarakat, polutan ini perlu diolah berdasarkan karakteristiknya dan dibuang secara aman agar dapat menurunkan kualitas bahan pencemar yang terkandung didalamnya. Pembuangan limbah yang aman adalah dengan menyesuaikan dengan batas yang diizinkan (Devi dan Dahiya, 2007; Musanif dan Sulaeman, 2009).
TINJAUAN PUSTAKA Peran Mikroorganisme dalam Air Limbah Mikroorganisme merupakan kelompok yang terpenting dalam stabilisasi limbah. Limbah cair rumah tangga atau jenis limbah lainnya yang kaya akan bahan organik mudah terurai merupakan media tumbuh mikroorganisme yang baik, karena mengandung berbagai zat organik dan inorganik yang esensial untuk menunjang pertumbuhan mikroorganisme.
TINJAUAN PUSTAKA Karakteristik Spirulina sp. • •
Spirulina sp. termasuk dalam alga biru-hijau Merupakan organisme fotoautrotrof, dimana cahaya adalah faktor yang penting bagi Spirulina Sp. untuk bertahan hidup. Cahaya yang optimal membantu Spirulina Sp. untuk membuat makanannya sendiri. Spirulina sp. membutuhkan range yang spesifik untuk pertumbuhannya (Singh dkk, 2010) • Karakteristik kondisi lingkungan tempat hidup Spirulina sp. sesuai dengan kondisi cuaca di Indonesia, yaitu pH cenderung basa, suhu 20-40ºC (Rachmania, 2008) Keuntungan Spirulina sp. • Dapat bertumbuh optimal pada suhu tinggi, seperti suhu saat musim panas • Dapat beradaptasi pada intensitas cahaya yang rendah • Dapat mentolerir rasio N:P yang rendah dan akan terus bertumbuh walaupun N semakin menipis,nilai pH tinggi dan CO2 rendah • Spirulina Sp. dapat digunakan sebagai bioindikator adanya nutrisi yang tinggi (Bellinger dan Sigee, 2010)
TINJAUAN PUSTAKA HRAP •
• •
Prinsip dari HRAP adalah penggunaan air limbah sebagai sumber nutrien bagi pertumbuhan alga. Alga menghasilkan oksigen bagi mikroorganisme untuk menguraikan zat organik. Alga menggunakan CO2 yang dihasilkan mikroorganisme untuk berfotosintesis. (Grobbelar dkk., 1988). HRAP menjaga pertumbuhan alga. Limbah domestik mengandung elemen yang penting bagi pertumbuhan alga (Yuk dan Tam, 1997). Faktor-faktor yang mempengaruhi produksi alga adalah cahaya, suhu, pH, CO2, DO, nutrient, zooplankton dan patogen.
TINJAUAN PUSTAKA • Proses Fotosintesis Alga
METODA PENELITIAN Identifikasi Masalah
Studi Literatur
Persiapan Alat dan Bahan
Persiapan Wadah
Persiapan Spirulina sp.
Analisis Media
Seeding
Penelitian Utama
Analisis Data
Kesimpulan
Ide Studi
Next
Seeding- Non aerasi 38.00
33.00
28.00
23.00
Klorofil
18.00
13.00
8.00
3.00
-2.00 0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Seeding Aerasi 40.000 35.000 30.000 25.000 20.000
Klorofil 15.000 10.000 5.000 0.000
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Back
METODA PENELITIAN Persiapan Wadah •
Dimensi = diameter 30 cm, dan tinggi 35 cm. Aerasi - Kons Alga 0.5 mg/L
- Kons Alga 0.75 mg/L
Mixing - Kons Alga 1 mg/L
- Kons Alga 0.5 mg/L
- Kons Alga 0.75 mg/L
Ember
- Kons Alga 1 mg/L 30 cm
Diffuser
Selang
35 cm 10 L 10 L limbah art limbah art
10 L limbah art
10 L limbah art
10 L limbah art
10 L limbah art
35 cm
METODA PENELITIAN
Aerasi - Kons Alga 0.5 mg/L
- Kons Alga 0.75 mg/L
Mixing - Kons Alga 1 mg/L
- Kons Alga 0.5 mg/L
- Kons Alga 0.75 mg/L
Ember
- Kons Alga 1 mg/L 30 cm
Diffuser
Selang
10 L Air Boezem
10 L Air Boezem
10 L Air Boezem
10 L Air Boezem
10 L Air Boezem
10 L Air Boezem
35 cm
METODA PENELITIAN Aerasi - Kons Alga 0 mg/L
- Kons Alga 0 mg/L
Mixing - Kons Alga 0 mg/L
- Kons Alga 0 mg/L 30 cm
Diffuser
Selang
Back
10 L Kontrol Limbah Art
10 L Kontrol Air Boezem
10 L Kontrol Limbah Art
35 cm 10 L Kontrol Air Boezem
METODA PENELITIAN Metode Analisis • • • • • •
Analisis COD menggunakan metode 5220 D Clossed Reflux, Titrimetric Method (APHA, 2005). Analisis biomassa dalam MLSS menggunakan metode TSS 2540 D Total Suspended Solid Dried at 103-105oC (APHA, 2005). Analisis klorofil a menggunakan metode Spectrophotometric of Chlorofil (APHA, 2005). Analisis DO menggunakan Oxygen Meter Lutron DO-5510, Analisis suhu menggunakan termometer Analisis pH menggunakan pH meter.
0,5 mg/L Spirulina-Artifisial Aerasi 0.5 mg/L Spirulina-Aerasi Artifisial 120.00
0.400 0.350 COD
0.300 0.250
80.00
0.200 60.00
0.150 0.100
40.00
0.050 0.000
20.00
-0.050 0.00
-0.100 0
1
2
3
4 Hari ke-
5
6
7
8
Klorofil (mg/L)
COD dan MLSS (mg/L)
100.00
MLSS
Klorofil
0,5 mg/L Spirulina-Artifisial Mixing 0.5 mg/L Spirulina-Artifisial Mixing 200.00
2.500
180.00 160.00
2.000
120.00
1.500
COD Klorofil a
COD dan MLSS (mg/L)
140.00
100.00 80.00
1.000
MLSS
60.00 Klorofil 40.00
0.500
20.00 0.00
0.000 0
1
2
3
4 Hari ke-
5
6
7
8
0,5 mg/L Spirulina-Boezem Aerasi 180.00
1.8
160.00
1.6
140.00
1.4
120.00
1.2
100.00
1
80.00
0.8
60.00
0.6
40.00
0.4
20.00
0.2
0.00
0 0
1
2
3
4 Hari ke-
5
6
7
8
Klorofil (mg/L)
COD dan MLSS (mg/L)
0.5 mg/L Spirulina-Boezem Aerasi
COD MLSS Klorofil
0,5 mg/L Spirulina-Boezem Mixing 0.5 mg/L Spirulina-Boezem Mixing 160.00
2.00 1.80
140.00
1.60 120.00 100.00
1.20
80.00
1.00 0.80
60.00
Klorofil (mg/L)
COD dan MLSS (mg/L)
1.40
COD MLSS Klorofil
0.60
40.00 0.40 20.00
0.20
0.00
0.00 0
1
2
3
4 Hari ke-
5
6
7
8
Perubahan Konsentrasi COD Reaktor 0.5AA 0.5AM 0.75AA 0.75AM 1AA 1AM 0.5BA 0.5BM 0.75BA 0.75BM 1BA 1BM KLAA KLAM KBA
0 30,08 45,12 15,04 25,60 15,04 25,60 15,04 60,16 30,08 45,12 15,04 45,12 15,04 30,08 75,20
1 15,04 30,08 25,60 15,04 37,60 25,07 25,60 60,16 62,67 62,67 25,60 30,08 25,60 30,08 120,32
2 25,07 25,07 62,67 25,07 35,84 12,80 25,07 50,13 64,00 89,60 38,40 50,13 25,07 25,07 50,13
KBM
45,12
38,40
50,13
COD/ hari ke- (mg/L) 3 4 25,60 38,40 38,40 51,20 38,40 51,20 51,20 51,20 38,40 38,40 51,20 38,40 38,40 102,40 64,00 89,60 115,20 51,20 76,80 64,00 115,20 64,00 76,80 102,40 12,80 25,60 25,60 25,60 44,80 115,20 25,60
51,20
5 25,60 51,20 51,20 38,40 38,40 44,80 25,60 25,60 44,80 57,60 83,20 76,80 12,80 0,00 76,80
6 38,40 64,00 51,20 76,80 32,00 38,40 64,00 76,80 64,00 102,40 38,40 83,20 38,40 25,60 70,40
7 25,60 70,40 38,40 70,40 12,80 32,00 70,40 83,20 38,40 44,80 44,80 38,40 25,60 64,00 76,80
51,20
57,60
19,20
Efisiensi Rata-rata removal COD Efisiensi Removal COD (%) Reaktor
0--1
0--2
0--3
0--4
0--5
0--6
0--7
Rata-rata
0.5AA 0.5AM 0.75AA 0.75AM 1AA 1AM 0.5BA 0.5BM 0.75BA 0.75BM 1BA 1BM KLAA KLAM KBA KBM
50,00 33,33 0,00 41,25 0,00 2,08 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 33,33 0,00 0,00 0,00 14,89
16,67 44,44 0,00 2,08 0,00 50,00 0,00 16,67 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 16,67 33,33 0,00
14,89 14,89 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 14,89 14,89 40,43 48,94
0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 14,89 0,00 0,00
14,89 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 57,45 0,00 0,00 0,00 0,00 14,89 100,00 0,00 0,00
0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 14,89 6,38 0,00
14,89 0,00 0,00 0,00 14,89 0,00 0,00 0,00 0,00 0,71 0,00 14,89 0,00 0,00 0,00 66,67
15,91 13,24 0,00 6,19 2,13 7,44 0,00 10,59 0,00 0,1 0,00 6,89 4,26 23,05 11,45 18,64
KESIMPULAN Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini adalah: Spirulina sp. dengan konsentrasi 0,5 mg/L, 0,75 mg/L, dan 1 mg/L tidak memberi pengaruh yang signifikan terhadap penurunan COD. Persentase penurunan COD berturut-turut pada: • air limbah artifisial paling tinggi sebanyak 11,65%, -4,26%, dan -2,13%. • air boezem paling tinggi sebanyak -8,05%, -11,45%, dan -11,45%. Persentase penurunan COD dengan sistem aerasi maupun mixing tidak memenuhi kriteria HRAR Rata-rata persentase penurunan COD pada HRAR berturut-turut pada: • air limbah artifisial sebanyak 0,34% dan -14,09%. • air boezem sebanyak -11,45% dan -12,78%.
SARAN Saran yang dianjurkan dari penelitian ini adalah:
• •
Sebaiknya tidak menggunakan Spirulina sp. murni dalam HRAR. Sebaiknya menggunakan jenis alga lain yang telah beradaptasi dengan air boezem
LAMPIRAN
LAMPIRAN
TERIMA KASIH
