PENERAPAN BIOFILTER UNTUK PENGHILANGAN NH3 DAN H2S DENGAN MENGGUNAKAN BAKTERI Nitrosomonas sp DAN Thiobacillus sp DI PABRIK LATEKS PEKAT
Oleh : HAIMAN SAPUTRA F34102124
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2006
Haiman Saputra (F34102124). Penerapan Biofilter Untuk Penghilangan NH3 dan H2S Dengan Menggunakan Bakteri Nitrosomonas sp dan Thiobacillus sp di Pabrik Lateks Pekat. Di bawah bimbingan Mohamad Yani.
RINGKASAN Karet merupakan salah satu komoditi hasil pertanian yang sangat besar. Jumlah produksi karet Indonesia pada tahun 2004 mencapai 1.851 juta ton yang terdiri dari perkebunan rakyat dan perkebunan besar. Karena jumlah produksi karet yang sangat besar, maka industri karet di Indonesia mengalami perkembangan seperti industri RSS (Ribbed smoked sheet), karet remah dan lateks pekat. Berkembangnya industri ini menghasilkan masalah baru yaitu pencemaran lingkungan. Salah satunya adalah pencemaran udara yang dihasilkan dari parik lateks pekat dimana lateks pekat ini membutuhkan amoniak yang cukup banyak dalam proses produksinya dan menghasilkan gas H2S dari limbah cair dan lump. Tujuan utama penelitian ini adalah untuk mengetahui kemampuan teknik biofilter dalam mengatasi permasalahan emisi gas yang dikeluarkan dari pabrik lateks pekat. Tujuan khususnya adalah menentukan kapasitas penyerapan emisi gas pada masing-masing biofilter dan menentukan campuran bahan pengisi tambahan terhadap kinerja biofilter berdasarkan kemampuan menghilangkan emisi gas amoniak dan hidrogen sulfida. Penelitian dilakukan pada biofilter skala pilot dengan bahan pengisinya campuran dari kompos, tanah dan bahan pengisi tambahan (4:2:1) yang terdiri dari sekam, potongan daun karet dan potongan kulit kayu karet, serta penambahan sludge yang merupakan variable perlakuan dalam penelitian ini. Perlakuan sebagai berikut : biofilter satu, ditambah sekam dan sludge; biofilter dua ditambah sekam; biofilter tiga ditambah serasah daun karet dan sludge; biofilter empat ditambah serasah daun karet; biofilter lima ditambah kulit kayu karet dan sludge; dan biofilter enam ditambah kulit kayu karet. Parameter yang diukur adalah inlet dan outlet gas amoniak (NH3) dan hidrogen sulfida (H2S) pada biofilter, setiap hari selama 30 hari. Kondisi media yang diukur setiap minggu adalah pH, kadar air, total N, S, C, ion nitrat, ion amonium dan populasi bakteri. Karakteristik bahan pengisi awal memiliki kadar air yang baik untuk pertumbuhan mikroorganisme yaitu berkisar antara 47 - 62%. Nilai pH sangat baik yaitu berkisar 7 untuk semua biofilter. Sedangkan jumlah karbon dan nitrogen juga sangat cukup bagi mikroorganisme. Jumlah karbon dari berkisar antara 21 - 32%. Jumlah nitrogen berkisar antara 0.43 - 0.57%. Porositas pada masing-masing biofilter sangat baik yaitu diatas 80%. Selama 2 bulan operasi, kinerja penghilangan amoniak oleh keenam biofilter sangat baik karena efisiensi rata-rata adalah 97 - 100%. Efisiensi penghilangan hidrogen sulfida kurang baik yaitu 78 - 98%. Nilai pH setiap biofilter mengalami penurunan dari 7 menjadi 6 – 5 sebagai aktivitas mikroba. Populasi bakteri Thiobacillus sp pada biofilter 1, 2, 3, 4, 5 dan 6 berturut-turut berkisar pada nilai logaritma antara 0 – 4.95; 0 – 5.48; 0 – 6.78; 0 – 5.4; 0 – 5.18; 0 – 4 sel/g-contoh. Populasi bakteri Nitrosomonas sp pada biofilter 1, 2, 3, 4, 5 dan 6 berturut-turut berkisar pada nilai logaritma antara 3.3 – 6.15; 3.18 – 6.85 ;1.88 – 5.3; 2.3 – 5.65; 1.18 – 6.3 dan 4.18 – 8.04 sel/g-contoh. Populasi bakteri heterotrof pada biofilter 1,
2, 3, 4, 5 dan 6 berturut-turut berkisar nilai logaritma antara 4 – 9.85; 0 – 9.68; 5 – 9.68; 5 – 7.7; 5.3 – 8.15 dan 5 – 10.08 sel/g-contoh. Populasi bakteri Nitrosomonas sp dan heterotrof relatif baik karena selalu ada di setiap biofilter, sedangkan bakteri Thiobacillus sp kurang baik karena setiap biofilter pernah tidak terdeteksi pertumbuhannya. Kinerja efisiensi penghilangan gas NH3 semua biofilter sangat baik yaitu diatas 98%. Efisiensi penghilangan H2S yang lebih baik yaitu pada biofilter 3 dan 6 yaitu rata-rata diatas 97%. Emisi pabrik lateks pekat untuk amoniak dan hidrogen sulfida adalah berkisar antara 1 – 600 ppm dan 0.3 - 80 ppm. Kapasitas penghilangan gas amoniak berkisar antara 57.99 – 68.53 g-N/kg bahan/hari, kemudian kapasitas penghilangan hidrogen sulfida berkisar antara 19.86 – 21.82 g-S/kg bahan/hari. Campuran bahan pengisi dari setiap biofilter baik untuk penghilangan amoniak, sedangkan campuran bahan pengisi untuk penghilangan hirogen sulfida yang terbaik adalah kompos, tanah, sludge dan serasah daun karet.
PENERAPAN BIOFILTER UNTUK PENGHILANGAN NH3 DAN H2S DENGAN MENGGUNAKAN BAKTERI Nitrosomonas sp DAN Thiobacillus sp DI PABRIK LATEKS PEKAT
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor
Oleh : HAIMAN SAPUTRA F34102124
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2006
INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
PENERAPAN BIOFILTER UNTUK PENGHILANGAN NH3 DAN H2S DENGAN MENGGUNAKAN BAKTERI Nitrosomonas sp DAN Thiobacillus sp DI PABRIK LATEKS PEKAT
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor
Oleh : HAIMAN SAPUTRA F341021324 Dilahirkan pada tanggal 22 November 1983 di Jakarta
Tanggal lulus : 12 Juni 2006
Menyetujui, Bogor, 13 Juni 2006
Dr. Ir. Mohamad Yani, M. Eng Dosen Pembimbing
BIODATA PENULIS
Haiman Saputra dilahirkan di Jakarta pada tanggal 22 November 1983 dari bapak Muhamad Hairullah dan ibu Mursida Dahlan. Putra kedua dari tiga bersaudara ini menyelesaikan pendidikan dasar di Sekolah Dasar Negeri 1 Pagi Bintaro tahun 1989-1995, Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama di SLTP 19 Jakarta tahun 1995-1998 dan Sekolah Menengah Umum di SMU Negeri 6 Jakarta tahun 1998-2001. Pada tahun 2001, penulis diterima di Institut Pertanian Bogor melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB) pada Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Pada bulan Juni 2006, penulis dinyatakan lulus dari perguruan tinggi tersebut setelah menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Penerapan Biofilter Untuk Penghilangan NH3 dan H2S Dengan Menggunakan Bakteri Nitrosomonas sp dan Thiobacillus sp di Pabrik Lateks Pekat”. Selama kuliah, penulis mengikuti organisasi yang terdapat pada Fakultas Teknologi Pertanian yaitu Forum Bina Islami Fateta (FBI-F). Penulis diberikan kesempatan untuk melakukan praktikum lapang di PTP Nusantara VIII Wangunreja, Subang tahun 2005.
KATA PENGANTAR
Puji serta syukur selalu terpanjat kepada Allah SWT yang telah memberikan berbagai nikmatnya sehingga saya dapat menulis Skripsi ini. Skripsi yang berjudul “Penerapan Biofilter Untuk Penghilangan NH3 dan H2S Dengan Menggunakan Bakteri Nitrosomonas sp dan Thiobacillus sp di Pabrik Lateks Pekat” dibuat berdasarkan penelitian yang dilakukan di PTPN VIII Wangunreja Subang dan di Laboratorium Bioindustri, Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fateta, IPB. Melalui skripsi ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Dr. Ir. Mohamad Yani, M.Eng, sebagai dosen pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan selama ini. 2. Dr. Ir. Mulyorini Rahayuningsih, Msi dan Dr. Ono Suparno, STP. MT, selaku dosen penguji yang telah memberikan masukkan dan kritik kepada penulis. 3. Papa, ibu, abang Yaya serta adikku Nia yang selalu memberikan motivasi dan doa. 4. Seluruh staf dan karyawan Departemen Teknologi Industri Pertanian atas semua bantuannya selama ini. 5. Puji Rahmawati N yang telah memberikan bantuan dan dorongannya selama penelitian. 6. Rekan-rekan TIN ’39 dan Gibol yang telah memberikan semangat serta bantuan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat yang seluasnya di kemudian hari dan mendapatkan ridho Allah SWT.
Bogor, Juni 2006
Penulis
iii
DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR...............................................................................
iii
DAFTAR GAMBAR..................................................................................
vi
DAFTAR TABEL......................................................................................
vii
DAFTAR LAMPIRAN..............................................................................
viii
I.PENDAHULUAN......................................................................................
1
A.Latar Belakang........................................................................................
1
B. Tujuan.....................................................................................................
2
II.TINJAUAN PUSTAKA.............................................................................
3
A.Lateks pekat............................................................................................
3
B. Biofilter...................................................................................................
4
C. Bahan Pengisi..........................................................................................
6
D.Amoniak(NH3)........................................................................................
8
E. Bakteri Pengoksidasi Amoniak (NH3).....................................................
10
F. Hidrogen Sulfida(H2S)............................................................................
11
G.Bakteri Pengoksidasi Hidrogen Sulfida (H2S)........................................
13
H.Bakteri Heterotrof...................................................................................
14
III.METODE PENELITIAN............................................................................
16
A.Bahan dan Alat........................................................................................
16
B. Reaktor Biofilter.....................................................................................
16
C. Bahan Pengisi..........................................................................................
17
D.Penelitian Utama.....................................................................................
18
E. Analisa Data............................................................................................
19
IV.HASIL DAN PEMBAHASAN..................................................................
20
A.Gas Pencemar dan Karakteristik Bahan Pengisi.....................................
20
B. Bioflter 1.................................................................................................
22
C. Bioflter 2.................................................................................................
29
iv
D.Bioflter 3.................................................................................................
36
E. Bioflter 4.................................................................................................
41
F. Bioflter 5.................................................................................................
47
G.Bioflter 6.................................................................................................
52
H.Kapasitas Penghilangan N dan S oleh Biofilter.......................................
58
I. Total Penghilangan N dan S oleh Biofilter..............................................
62
V.KESIMPULAN DAN SARAN..................................................................
65
A.Kesimpulan.............................................................................................
65
B. Saran........................................................................................................
65
DAFTAR PUSTAKA.................................................................................
67
LAMPIRAN................................................................................................
71
v
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Proses pengolahan lateks pekat.............................................. .
4
Gambar 2. Transformasi nitrogen yang terjadi dalam biofilter................
9
Gambar 3. Nitrosomonas sp......................................................................
11
Gambar 4. Siklus sulfur secara biologi.....................................................
12
Gambar 5. Penyebaran bakteri nitrifikan pada biofilm..............................
15
Gambar 6. Model kolom biofilter.............................................................
17
Gambar 7. Kondisi dan kinerja penghilangan NH3 biofilter satu.............
23
Gambar 8. Kinerja penghilangan H2S biofilter satu..................................
26
Gambar 9. Kandungan beberapa unsur dalam biofilter satu.....................
27
Gambar 10. Kondisi dan kinerja penghilangan NH3 biofilter dua.............
30
Gambar 11. Kinerja penghilangan H2S biofilter dua..................................
33
Gambar 12. Kandungan beberapa unsur dalam biofilter dua.....................
35
Gambar 13. Kondisi dan kinerja penghilangan NH3 biofilter tiga..............
37
Gambar 14. Kinerja penghilangan H2S biofilter satu tiga..........................
39
Gambar 15. Kandungan beberapa unsur dalam biofilter tiga.....................
41
Gambar 16. Kondisi dan kinerja penghilangan NH3 biofilter empat..........
43
Gambar 17. Kinerja penghilangan H2S biofilter empat..............................
44
Gambar 18. Kandungan beberapa unsur dalam biofilter empat.................
45
Gambar 19. Kondisi dan kinerja penghilangan NH3 biofilter lima.............
48
Gambar 20. Kinerja penghilangan H2S biofilter lima..................................
50
Gambar 21. Kandungan beberapa unsur dalam biofilter lima......................
51
Gambar 22. Kondisi dan kinerja penghilangan NH3 biofilter enam............
54
Gambar 23. Kinerja penghilangan H2S biofilter enam................................
55
Gambar 24 Kandungan beberapa unsur dalam biofilter enam....................
57
Gambar 25. Kapasitas penghilangan N terhadap beban yangmasuk ke dalam ke enam biofilter...........................................................
59
Gambar 26. Kapasitas penghilangan S terhadap beban yang masuk ke dalam ke enam biofilter..........................................................
vi
61
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Nilai ekspor karet Indonesia........................................................
3
Tabel 2. Karakteristik bahan pengisi biofilter............................................
6
Tabel 3. Dampak amoniak.........................................................................
8
Tabel 4. Bakteri-bakteri pengoksidasi amoniak dan nitrit.........................
10
Tabel 5. Dampak menghirup H2S..............................................................
14
Tabel 6. Bakteri pengoksidasi senyawa sulfur...........................................
15
Tabel 7. Emisi yang terdapat pada pabrik karet.........................................
20
Tabel 8. Karakteristik bahan yang digunakan............................................
21
Tabel 9. Total penghilangan H2S dan NH3................................................
62
Tabel 10. Kapasitas penyerapan beberapa polutan gas pada beberapa jenis bahan pengisi biofilter................................................................
63
Tabel 11. Pebandingan hasil penelitian ruang lateks pekat dengan gudang lump menggunakan biofilter yang sama.........................
vii
64
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Lampiran 1a. Kurva Standar NH3.............................................................
71
Lampiran 1b. Hasil pengamatan NH3 inlet, outlet, beban dan efisiensi pada biofilter 1.......................................................
72
Lampiran 1c. Hasil pengamatan NH3 inlet, outlet, beban dan efisiensi pada biofilter 2.......................................................
74
Lampiran 1d. Hasil pengamatan NH3 inlet, outlet, beban dan efisiensi pada biofilter 3.......................................................
76
Lampiran 1e. Hasil pengamatan NH3 inlet, outlet, beban dan efisiensi pada biofilter 4.......................................................
78
Lampiran 1f. Hasil pengamatan NH3 inlet, outlet, beban dan efisiensi pada biofilter 5.......................................................
80
Lampiran 1g. Hasil pengamatan NH3 inlet, outlet, beban dan efisiensi pada biofilter 6.......................................................
82
Lampiran 2a. Kurva standar H2S...............................................................
84
Lampiran 2b. Hasil pengamatan H2S inlet, outlet, beban dan efisiensi pada biofilter 1.......................................................
85
Lampiran 2c. Hasil pengamatan H2S inlet, outlet, beban dan efisiensi pada biofilter 2.......................................................
87
Lampiran 2d. Hasil pengamatan H2S inlet, outlet, beban dan efisiensi pada biofilter 3.......................................................
89
Lampiran 2e. Hasil pengamatan H2S inlet, outlet, beban dan efisiensi pada biofilter 4.......................................................
91
Lampiran 2f. Hasil pengamatan H2S inlet, outlet, beban dan efisiensi pada biofilter 5.......................................................
93
Lampiran 2g. Hasil pengamatan H2S inlet, outlet, beban dan efisiensi pada biofilter 6.......................................................
95
Lampiran 3. Metode analisa penelitian......................................................
97
Lampiran 4. Cara Kerja Pengujian Mikroba..............................................
103
viii
I. PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG
Tanaman karet masuk ke Indonesia pada abad ke-20 melalui Sumatra dari Malaysia, kemudian ke Pulau Jawa dan Kalimantan. Tanaman karet diusahakan baik oleh rakyat maupun oleh pihak perkebunan seperti PT Perkebunan Nusantara (PTPN) VIII Wangunreja (Sadjad,1983). Meskipun Indonesia memiliki wilayah cukup luas untuk tanaman karet, tetapi produktivitasnya masih berada di bawah Thailand. Luas areal perkebunan karet di Indonesia mencapai sekitar 3.3 juta hektar, 2.6 juta hektar di antaranya lahan milik petani (80%) (SWO, 2005). Dengan luas lahan seperti di atas, Indonesia memiliki nilai ekspor karet sebesar 1.369 juta ton (946 juta dolar AS) untuk ekspor lateks segar dan 117.713 ton (250.446 juta dolar AS) ton untuk ekspor lateks olahan. Meskipun Indonesia mampu mengekspor karet, Indonesia juga mengimpor karet dalam jumlah kecil yaitu 330 ton (522 ribu dolar AS) untuk impor lateks segar dan 176 ton (607 ribu dolar AS) untuk impor lateks olahan (Data dan Statistik Agribisnis, 2005). Nilai ekspor Indonesia yang cukup besar menunjukkan bahwa industri karet telah berkembang termasuk industri lateks pekat. Seiring kemajuan industri karet mentah dan lateks pekat ini timbul permasalahan limbah dan emisi gas yang dihasilkan dari pabrik. Dalam industri beberapa macam pencemaran diantaranya limbah cair, padat, dan emisi gas berbau. Emisi Gas pencemar (polutan) udara antara lain yaitu CO, CO2, SO2, N2O, NOx, H2S, Hidrokarbon, dan lainnya (Manik, 2003). Emisi gas dihasilkan dari industri lateks yang paling dominan adalah hidrogen sulfida dan amoniak. Sumber emisi gas dari industri karet ini dapat dihasilkan dari berbagai sumber dan kegiatan antara lain penyimpanan lump (gumpalan lateks yang sudah membeku), proses oksidasi anaerob limbah cair, pemberian amoniak cair dan gas pada pembuatan lateks pekat. Penyimpanan lump selama berharihari akan menimbulkan bau yang tidak enak. Bau dari lump ini tercium sepanjang hari pada pabrik karet. Sedangkan bau amoniak tercium pada saat pengolahan lateks pekat dan sesaat setelah pengolahan. Selain itu, dari
pelepasan atau kebocoran pada tabung gas amoniak atau pada tangki penyimpanan lateks pekat. Penghilangan emisi dengan biofilter pada gudang lump telah dilakukan melalui oleh Indriasari (2005), sedangkan penghilangan emisi di pabrik lateks pekat akan dilakukan dalam penelitian ini. Pada kedua tempat ini memiliki emisi yang masih dibahwah baku mutu. Berbagai cara telah diusahakan untuk mengurangi emisi pada pabrik diantaranya dengan menyemprotkan cairan penghilang bau pada tumpukan lump. Sedangkan pada lateks pekat untuk mengurangi emisi digunakan blower (Saputra, 2005). Pengendalian pencemaran udara (bau) dapat menggunakan proses biologi yaitu biofilter yang memiliki biaya relatif lebih murah (Raghuvanshi dan Babu, 2004). Biofilter telah banyak digunakan (populer) di negara-negara maju (Belanda, Jerman, Amerika, dan Jepang) karena efektif untuk mengolah gas-gas buangan industri dengan volume yang besar namun konsentrasi polutan yang rendah. Selain itu, dibandingkan dengan metode fisik-kimia, biaya investasi dan operasionalnya rendah, stabil pada penggunaan dalam waktu yang relatif lama dan memiliki daya penguraian atau pengolahan yang tinggi (Andrew and Noah, 1995).
B. TUJUAN
Tujuan utama penelitian ini adalah untuk mengetahui kemampuan teknik biofilter dalam mengatasi permasalahan emisi gas yang di keluarkan dari pabrik lateks pekat Tujuan khusus dari penelitian ini adalah : 1. Menentukan kapasitas penyerapan emisi gas pada masing-masing biofilter pada pabrik lateks pekat 2. Menentukan campuran bahan pengisi tambahan terhadap kinerja biofilter berdasarkan kemampuan menghilangkan emisi gas dari pabrik lateks pekat.
2
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. LATEKS PEKAT
Karet merupakan salah satu hasil perkebunan yang cukup besar di Indonesia. Pada tahun 2003 produksi karet alam Indonesia mencapai 1.6 juta ton, dan merupakan produsen karet alam terbesar kedua di dunia setelah Thailand yang produksi karet alamnya mencapai 2.3 juta ton (Pusat Peneliti Karet, 2003), sedangkan jumlah produksi lateks cukup besar seperti pada PTPN II sebesar 2 224 ton/hari. Jumlah produksi karet Indonesia tahun 2000–2004 dari perkebunan besar dan perkebunan rakyat diperlihatkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Jumlah produksi karet Indonesia Penghasil Perkebunan Besar Perkebunan Rakyat Sumber : BPS (2005)
2000 375.7 1125.2
Jumlah produksi (1000 ton) 2001 2002 2003 397.7 403.4 405.4 1723.3 1226.6 1386.6
2004 409.5 1441.5
Salah satu komoditas karet adalah lateks pekat yang biasa digunakan untuk pembuatan produk karet busa, sarung tangan, kondom dan lainnya. Untuk menghasilkan lateks pekat yang bermutu tinggi maka diperlukan lateks segar yang baik. Lateks segar perlu diawetkan dengan cara penambahan bahan pengawet (anti koagulan). Bahan pengawet yang sering digunakan adalah amoniak (Goutara et al., 1985). Menurut Saputra (2005), apabila kadar amoniak dari setiap tangki penerima lebih rendah dari yang ditetapkan, penambahan amoniak perlu dilakukan secepatnya sampai kadar yang dikehendaki 70%. Proses pengolahan lateks pekat diperlihatkan pada Gambar 1.
3
Lateks kebun
Tempat pengumpulan hasil Amoniak atau pengawet sekunder
Amoniak
Tangki penerima
Mesin pemusing
Tangki pencampur
Tangki penyimpan
Lateks pekat
Skim
Penghilangan amoniak
Pengolahan lateks skim
Pengolahan karet skim
Karet skim
Tidak harus dilakukan Bagian proses produksi Gambar 1. Proses pengolahan lateks pekat (Suwardin, 1989).
B. BIOFILTER
Penghilangan gas secara fisik-kimia memiliki keterbatasan bila bahan penyerap gas (adsorban) jenuh maka harus diganti. Zat penyerap yang telah jenuh sering kali sulit untuk diregenerasikan, sehingga tidak dapat digunakan lagi. Kelemahan ini dapat diatasi dengan aktivitas mikroba. Menurut Ottenggraf (1986), metode biologi dapat dibedakan menjadi tiga yaitu bioscrubber, biotrickling filter, dan biofilter.
4
Biofilter adalah teknologi yang relatif baru digunakan dalam menangani gas terkontaminasi dengan degradasi senyawa secara biologi (Hodge, 1993). Teknologi biofilter memanfaatkan mikroorganisme untuk mendegradasi secara biologi senyawa organik yang mudah menguap (VOC) dan gas pencemar (Raghuvanshi dan Babu, 2004). Desain biofilter didasarkan pada tingkat aliran volume, spesifikasi zat pencemar dan konsentrasi, karakteristik media, ukuran biofilter, pengendalian kelembaban, perawatan, dan biaya (Schmidt et al., 2004) Menurut Devinny et al. (1999), terdapat keuntungan dan kerugian dari penggunaan biofilter ini. Keuntungan biofilter : Biaya operasional dan modal yang sedikit. Penghilangan efektif untuk senyawa. Pressure drop rendah. Tidak ada produk limbah lebih lanjut. Kerugian biofilter : Keadaan medium yang mungkin memburuk. Kurang cocok untuk konsentrasi tinggi. pH dan kelembaban sulit untuk di kontrol. Partikel mungkin bisa menyumbat medium. Elemen kunci dalam penghilangan kontaminan gas adalah biofilm (Devinny et al., 1999). Mekanisme pembentukan biofilm menurut Schmidt et al. (2004), yaitu udara berbau disedot oleh kipas dari bangunan dan didistribusikan secara menyeluruh ke media biofilter. Mikroorganisme melekat pada media organik membentuk biofilm. Di dalam biofilm, mikroorganisme mengoksidasi gas yang dapat dibiodegradasi menjadi CO2, H2O, garam mineral, dan biomassa. Secara umum biofilter konvensional menangani kontaminan pada konsentrasi antara 10-3 sampai 10 g per m3. Pada kisaran konsentrasi ini memungkinkan biofilm mendegradasi secara efisien (Devinny et al., 1999). Sedangkan menurut Vanotti (1999), dibutuhkan penyesuaian selama enam minggu untuk mengembangkan fungsi biofilm nitrifikasi di permukaan media dan diindikasikan dengan stabilnya aktifitas nitrifikasi.
5
C. BAHAN PENGISI
Dalam memilih media biofilter ada beberapa kriteria yang harus dipenuhi diantaranya kandungan nutrien anorganik, kandungan organik, kimia dan aditif, kadar air, pH, porositas, karakteristik penyerapan, tambahan bakteri, peralatan mekanik, bau dari bahan pengepak, biaya pengepakan dan umur hidup, pembuangan pengepak (Devinny et al., 1999). Sedangkan menurut Hirai et al. (2001), syarat-syarat yang harus dipenuhi dalam pemilihan bahan pengisi untuk biofilter antara lain mempunyai kapasitas penyangga air yang tinggi, mempunyai tingkat porositas yang tinggi, mempunyai daya memadat yang rendah, tidak mengalami penurunan kinerja walaupun kadar air menurun, tidak berubah dalam jangka panjang, ringan, murah, mampu menyerap gas penyebab bau, dan mempunyai kapasitas penyangga tinggi terhadap produk akhir yang bersifat asam. Berbagai material digunakan sebagai bahan pengisi biofilter dengan berbagai tingkatan efektifitas, antara lain kompos, potongan kayu, kulit kayu, gambut, tanah dan campuran pasir, carbon aktif, batu lahar, dan organik sintetik
(Boswell,
2004).
Menurut
Schmidt
et
al.
(2004)
untuk
mengoperasikan biofilter yang efektif, lingkungan media harus baik untuk pertumbuhan mikroba dan menjaga agar porositas tetap tinggi untuk memudahkan penyediaan aliran udara.
Tabel 2. Karakteristik bahan pengisi Biofilter Material Gambut
Porositas Kapasitas kelembaban Rata-rata baik
Tanah
Jelek
kompos
Rata-rata baik
Kapasitas Umur Komentar Nutrien Pemakainan baik baik Sumber yang baik bagi baik baik mikroorganisme baik baik
Kepingan kayu Jerami
Baik
Rata-rata
Rata-rata
Rata-rata
Baik
Rata-rata
Buruk
Buruk
baik
Penambahan dilakukan untuk meningkatkan porositas
Sumber : (Schmidt et al., 2004)
6
a. Kompos Ketika kompos sebagai fasilitas biofilter didisain dan dioperasikan secara tepat, kompos dapat menghilangkan lebih dari 90% senyawa berbau (Spencer, 2003). Hal ini dikarenakan kompos memiliki karakter seperti pH netral, kandungan organik yang baik, dan menyimpan air dengan baik (Devinny, 1999). Biofilter menggunakan beberapa tipe biomasa organik atau kompos sebagai substrat dan media atau ”bed” untuk mendukung dan pertumbuhan biofilm mikroba yang akhirnya dapat menyelesaikan degradasi senyawa yang ditargetkan (Boswell, 2004).
b. Tanah Tanah dapat digunakan sebagai bahan pengisi pada biofilter sebab sangat murah, sangat mudah didapat, tersedia dalam jumlah yang melimpah, serta mengandung populasi mikroba yang tinggi (Devinny et al., 1999). Selain itu, tanah juga memiliki bahan organik yang merupakan sumber tenaga yang utama untuk mikroorganisme dalam tanah. Tidak adanya bahan organik akan membuat aktivitas biokimia terhenti (Buckman dan Brady, 1982). Kadar dan komposisi udara dalam tanah sebagian besar ditentukan oleh hubungan tanah dan air. Udara tanah yang terdiri dari campuran gas bergerak menuju ke pori-pori yang belum diduduki air. Jika diberi air, yang mula-mula diisi air adalah pori-pori besar lalu poripori sedang (Buckman dan Brady, 1982). Tanah secara alamiah bersifat hidrofilik dan tidak sulit untuk merehidrasi dibandingkan kompos atau gambut dalam rangka pengeringan yang kurang hati-hati (Devinny et al, 1999).
c. Bahan Pengisi Tambahan Bahan pengisi tambahan yang ditambahkan dalam media biofilter berfungsi untuk meningkatkan porositas campuran kompos dan tanah yang digunakan. Bahan tambahan yang diberikan terdiri dari sekam,
7
kulit kayu karet, dan serasah daun karet dipilih dengan alasan kemudahannya dalam memperoleh bahan tersebut. Selain itu, menurut Buckman dan Brady (1982), bahwa bahan tambahan ini bisa menjadi sumber bahan organik bagi mikroorganisme karena jaringan asli seperti sisa akar, bagian atas dari tumbuhan seperti daun dan kulit batang menjadi sasaran penyerangan hebat oleh organisme tanah. Hasil penguraian ini lebih kokoh dan seperti agar-agar yang dibentuk oleh mikroorganisme dan dirubah dari jaringan tumbuhan asli menjadi humus.
D. AMONIAK (NH3) Amoniak adalah senyawa dari nitrogen dan hidrogen dengan formula NH3. Pada suhu dan tekanan standar amoniak berbentuk gas. Amoniak bersifat toksik, dan korosif untuk beberapa bahan, dan memiliki bau tajam. Amoniak adalah gas tidak berwarna dengan karakteristik bau menyengat. Amoniak mudah dicairkan, menjadi uap cair pada suhu -33,7oC dan menjadi solid pada suhu-75oC berupa masa kristal putih (Wikipedia, 2002).
Tabel 3. Dampak amoniak Konsentrasi dari berat
molaritas
klasifikasi
5-10%
2,87 - 5,62 mol/L
Iritasi
10-25%
5,62 - 13,29 mol/L
Korosif
>25%
>13,29 mol/L
Berbahaya bagi lingkungan
Sumber : Wikipedia (2002).
Menurut Solichin (1988), dalam industri lateks pekat amoniak digunakan sebagai bahan anti pembeku yaitu bahan yang digunakan untuk mencegah terjadinya prakoagulasi lateks di kebun dan selama perjalanan ke tempat pengolahan. Amoniak digunakan oleh industri karet dengan pertimbangan sebagai berikut:
8
Mudah didapat di toko-toko bahan kimia, obat dan alat pertanian.
Harganya cukup murah dibandingkan dengan bahan anti pembeku lainnya.
Tidak menimbulkan pengaruh sampingan terhadap mutu produk akhir karena mudah dihilangkan dari lateks.
Bisa digunakan hampir semua jenis produk karet, kecuali jenis crepe saja.
Untuk pengawetan jangka panjang bisa dicampurkan dengan bahan pengawet sekunder.
Amoniak (NH3) dari inlet absorpsi
Emisi Emisi : NO NH3 N 2O N2
desorpsi
Amonium (NH4+) mineralisasi
Nitrit (NO2-) denitrifikasi
imobilisasi
Bahan Pengisi
Nitrifikasi Nitrat (NO3-)
Leaching
Biomassa mikroba
Gambar 2. Transformasi nitrogen yang terjadi dalam biofilter (Brady, 1990).
9
E. BAKTERI PENGOKSIDASI AMONIAK (NH3) Peningkatan konsentrasi amoniak di atmosfer berasal dari aktivitas mikroba, industri amoniak, pengelolaan limbah, dan pengelolaan batubara (Manik, 2003). Keadaan lingkungan yang aerobik akan menyebabkan terjadinya proses oksidasi amoniak menjadi nitrit (NO2 -) dan selanjutnya dioksidasi menjadi nitrat (NO3-). Organisme yang melaksanakan nitrifikasi diantaranya Nitrosomonas sp yang mengubah amoniak menjadi nitrit. Organisme yang mengubah nitrit menjadi nitrat adalah Nitrobacter (Wikipedia, 2005). Menurut
Schlegel dan Schmidt (1994) Nitrifikan
(penitrifikasi) adalah bakteri gram-negatif yang disatukan dalam keluarga Nitrobacteraceae.
Bakteri
Nitrosomonas
sp
merupakan
bakteri
kemolitrotropik yang menggunakan CO2 sebagai sumber karbon di dalam sintesa biomassanya.
Tabel 4. Bakteri-bakteri pengoksidasi amoniak dan nitrit Pengoksidasi amoniak
Pengoksidasi nitrit
Nitrosomonas europaea
Nitrobacter winogradsky
Nitrosococcus oceanus
Nitrobacter agilis
Nitrosapira briensis
Nitrospina gracilis
Nitrosolobus multiformis
Nitrococcus mobilis
Sumber : Schlegel dan Schmidt (1994). Menurut Buckman dan Brady (1982) perubahan enzimatik pada proses nitrifikasi disajikan sebagai berikut: 2NH4+ + 3O2
2NO2- + 2H2O + 4H + energi
2NO2- + O2
2NO3- + energi
Menurut Broadbent dan Tyler (1957) di dalam Buckman dan Brady (1982) bahwa dalam keadaan lembab dan suhu tanah yang baik terjadi
10
nitrifikasi pada kecepatan yang sangat cepat. Kecepatan harian terdapat dari 6 sampai 22 pon nitrogen per 2 juta pon tanah, kalau 100 pon nitrogen dalam bentuk amonium ditambahkan, kecepatan jauh lebih tinggi. Nitrosomonas sp merupakan bakteri kemolitrotrof berbentuk batang dengan metabolisme aerobik. Walaupun mereka tidak tumbuh dengan fotosintesis, mereka biasa melakukan metabolisme dengan mengurai amoniak. Membran dalam sel bakteri menggunakan elektron dari atom nitrogen amoniak untuk menghasilkan energi. Oleh karena itu, untuk melengkapi divisi sel, Nitrosomonas sp. harus mengkonsumsi amoniak dalam jumlah banyak (Wikipedia, 2005).
Gambar 3. Nitrosomonas sp
F. HIDROGEN SULFIDA
Hidrogen sulfida adalah gas tidak berwarna, toksik, mudah terbakar dan menyebabkan bau busuk seperti bau telor busuk. Sering dihasilkan ketika bakteri menguraikan bahan organik jika tidak ada oksigen, seperti rawa dan saluran air (selokan). Hidrogen sulfida juga bisa terjadi dalam gas vulkanik, gas alam dan beberapa mata air (Wikipedia, 2006) Hidrogen sulfida adalah polutan udara yang korosif dan beracun, dikarakteristikan dalam bau yang tidak sedap (Martin et al., 2004). Sulfur tereduksi dalam bentuk H2S juga terjadi di biosfer sebagai hasil aktivitas vulkanik dan metabolisme mikrobial. H2S di alam hanya terkumpul dalam
11
kondisi anaerobik, tapi akan teroksidasi secara spontan dan cepat dengan adanya oksigen. H2S merupakan polutan yang tidak menyebar luas seperti SO2. Umumnya berasosiasi dengan sumber spesifik seperti bahan organik terdekomposisi, lumpur dan limbah industri. Hidrogen sulfida (H2S) mempunyai bau seperti telur busuk dan kadang lebih toksik daripada karbon monoksida (Turk et al.,1972). Penghilangan H2S diperlukan dengan alasan kesehatan, keamanan, dan korosi. Selama penyebaran dan pendistribusian juga untuk mencegah polusi oleh sulfur dioksida karena pembakaran gas (Jensen dan Webb, 1995).
Gambar 4. Siklus sulfur secara biologi. SOB : sulfur compound oxidizing; SRB : sulfate reducing bacteria (Kleinjan, 2005).
12
G. BAKTERI PENGOKSIDASI HIDROGEN SULFIDA (H2S) Menurut Saeni (1989), bakteri belerang hijau dan bakteri belerang purpel mendapatkan energi untuk proses metabolismenya melalui oksidasi H2S. Bakteri-bakteri ini menggunakan CO2 sebagai sumber karbon. Bakteri-bakteri ini sangat anaerobik. Sedangkan bakteri belerang tidak berwarna
aerobik
dapat
menggunakan
oksigen
molekuler
untuk
mengoksidasi H2S, yaitu : H2S + O2
2S + 2H2O
2S + 2H2O + 3O2
4H+ + 2SO42-
S2O32- + H2O + CO2
2H+ + 2SO42-
H2S di atmosfer secara cepat dirubah menjadi SO2 melalui reaksi : H2S + 3/2 O2
SO2 + H2O
Beberapa bakteri yang dapat mengoksidasi senyawa sulfur adalah Thiobacillus
thioxidans
dan
Thiobacillus
feroxidans.
Kedua
mikroorganisme ini mengoksidasi H2S dan membentuk sulfur elemen yang disimpan dalam selnya. Keduanya mengoksidasi bahan anorganik seperti hidrogen sulfida, sulfur elemen dan besi mengubahnya menjadi asam sulfat. Mereka dapat hidup pada keadaan yang sangat asam dengan nilai pH 2 (Edmons, 1978). Sedangkan menurut Peck (1959) bahwa Hidrogen sulfida dioksidasi menjadi sulfur elemen dengan ekstrak T.thioxidans dan T. thioparus dan oleh Peck (1960) bahwa Ekstrak dari T. thioparus telah menunjukkan adanya beberapa aktivitas enzimatik yang mungkin terkait dengan oksidasi penguraian senyawa sulfur. Menurut Schlegel dan Schmidt (1994), hidrogen sulfida oleh beberapa bakteri lembayung bebas dan oleh bakteri hijau dioksidasi menjadi sulfat. Pada proses ini belerang intermediasi oleh sebagian bakteri lembayung belerang ditimbun sementara waktu dalam sel. Thiobacillus sp adalah sekelompok kecil organisme yang metabolisme energinya diubah untuk menghasilkan seluruh energi untuk pertumbuhan. Energi
berasal dari oksidasi senyawa sulfur anorganik
menjadi sulfat, dan memanfaatkan karbon dioksida sebagai sumber karbon
13
untuk sintesis material sel. Sebagian besar Thiobacilli (T. thioxidans, T. thioparus, T. denitrificans) bersifat khemolitroototrof dan memerlukan fiksasi CO2 (Schlegel dan Schmidt, 1994). Tabel 5. Dampak menghirup H2S Konsentrasi 0.03 ppm 4 ppm
Efek Bagi Manusia Bisa dicium. Aman dihirup dalam 8 jam. Bisa menyebabkan iritasi mata. Harus menggunakan masker karena bisa merusak metabolisme. 10 ppm Maksimum terhirup selama 10 menit. Bau membunuh dalam 3 samapi 15 menit. Menyebabkan gas mata dan luka pada tenggorokan. Bereaksi secara keras dengan campuran isi raksa gigi. 20 ppm Terhirup lebih dari satu menit menyebabkan beberapa kerusakan urat saraf mata. 30 ppm Hilang penciuman, kerusakan sampai darah ke otak diteruskan dengan kerusakan organ penciuman. 100 ppm Kelumpuhan pernafasan dalam 30 sampai 45 menit. Pingsan dalam waktu singkat (maksimal 15 menit). 200 ppm Kerusakan mata serius dan kerusakan mata sampai pada saraf. Melukai mata dan tenggorokan. 300 ppm Kehilangan keseimbangan dan fikiran. Kelumpuhan pernafasan dalam 30 sampai 45 menit. 500 ppm Menimbulkan kelumpuhan dalam 3 sampai 5 menit. Dibutuhkan segera penyadaran buatan. 700 ppm Akan menimbulkan terhentinya nafas dan kematian jika tidak segera ditolong. Kerusakan otak secara permanen jika tidak ada pertolongan cepat. Sumber : AlkenMurray.com
H. BAKTERI HETEROTROF
Menurut Fromageot dan Senez (1960), banyak organisme heterotrof berkemampuan untuk mengoksidasi senyawa sulfur. Dalam kultur campuran organisme ini bisa mengubah senyawa sulfur menjadi senyawa sulfat. Hal ini juga dibenarkan oleh Peck (1962) bahwa banyak organisme
heterotrof
yang
berkemampuan
mengoksidasi
untuk
menguraikan senyawa sulfur dan produknya adalah sulfat atau politionat.
14
Beberapa bakteri heterotrof yang mempunyai kemampuan untuk melakukan fiksasi nitrogen adalah Azotobacter, Beijerinchia, Clostridium, Azotoccus dan sebagainya. Sedangkan bakteri heterotrof yang mempunyai kemampuan memfiksasi sulfur antara lain adalah Atrhrobacter, Bacillus, Mikrococcus, Mycobacterium dan Pseudomonas (Wild, 1995).
Tabel 6. Bakteri pengoksidasi senyawa sulfur Organisme
Energi
Clorobiaceae ß-Proteobakteria Thiobacillus thioparus Thiobacillus denitrificans
fototropik kemolitotrof kemolitotrof kemolitotrof
Thiobacillus sp. W5 kemolitotrof kemolitotrof Xantomonas Sumber : Kleinjan (2005)
Sumber Karbon
pH Pertumbuhan Referensi Brune, autotropik 1989 autotropik Schlegel, autotropik 6 sampai 8 1995 Schlegel, autotropik 6 sampai 8 1995 Visser et autotropik 7 sampai 9 al, 1997 heterotrof 7
Biofilm Bakteri Heterotrof Karbon organik oksigen CO2 media
Nitrat
Produk akhir
Bakteri nitrifikasi Nitrit
amoniak Oksigen +alkalinitas Gambar 5. Penyebaran bakteri nitrifikan pada biofilm. Bakteri heterotrof hidup di permukaan dengan tingkat pertumbuhan lebih tinggi dibandingkan pertumbuhan bakteri nitrifikasi yang melekat dalam biofilm (Golz et al., 1996).
15
III. METODE PENELITIAN
A. BAHAN DAN ALAT Bahan yang digunakan untuk persiapan biofilter ini adalah: Na2S.9H2O, NH4Cl. xH2O. bahan untuk analisa proksimat, media sulfat bagi pertumbuhan bakteri yang terdiri atas: CaCl2, KH2PO4, MgSO4.7H2O. (NH4)2SO4, FeCl2, Fe-Sitrat, Fenol Red, larutan Penyerap Zn Acetat, Asam Borat, NaCl, larutan Diamin (N,N-Dimethyl-1,4-Phenylen Diamonium Diklorida), larutan FeCl3, larutan Natrium Thiosulfat 0.1 N, larutan Iodin 0.1 N, larutan Indikator Amilum dan larutan HCl. Alat yang digunakan dalam persiapan biofilter ini adalah pipa paralon PVC ukuran 8 inci, tutup paralon, blower, plastik, kawat, rubber stop, kran udara, lem aquaproff, dan lain-lain. Alat yang digunakan untuk analisa : erlenmeyer, cawan petri, tabung ulir, pipet mekanik, tabung sentrifusi, spektrometer, clean bench, autoclave, pH meter, inkubator, dan lain-lain.
B. REAKTOR BIOFILTER
Biofilter yang digunakan merupakan biofilter yang didesain oleh Indriasari (2005). Biofilter ini sebelumnya telah digunakan oleh Indriasari (2005) di gudang lump selama 33 hari, kemudian setelah beroperasi selama 33 hari biofilter ini sempat tidak beroperasi sekitar dua minggu. Selama tidak beroperasi biofilter hanya dijaga kadar airnya saja agar bakteri tetap hidup. Perancangan kolom biofilter ini adalah dengan menyiapkan pipa paralon PVC dengan diameter 8 inci dan panjang 70 cm sebanyak 6 buah (Gambar 6). Pipa paralon diberi lubang yang berfungsi untuk mengambil sampel tanah untuk mengukur parameter fisik kimia dan mikroba. Lubang inlet berada pada bagian atas sedangkan lubang outlet pada bagian bawah.
16
Lubang inlet
Lubang 3 Lubang 2 Lubang 1 Lubang outlet
Gambar 6. Model kolom biofilter
C. BAHAN PENGISI
Pada biofilter ini digunakan bahan pengisi kompos, tanah, bahan tambahan (berupa sekam, serasah daun karet, kulit kayu karet) dan sludge. Perbandingan yang digunakan dalam bahan pengisi untuk kompos, tanah, bahan tambahan dan sludge adalah 4 : 2 : 1 : 1 (Devinny et al., 1999). Tinggi bahan pengisi ini adalah 40 cm. Komposisi bahan pengisi : Biofilter 1 berisi kompos, tanah, sekam dan sludge. Biofilter 2 berisi kompos, tanah dan sekam. Biofilter 3 berisi kompos, tanah, serasah daun karet dan sludge. Biofilter 4 berisi kompos, tanah dan serasah daun karet. Biofilter 5 berisi kompos, tanah, kulit kayu karet dan sludge. Biofilter 6 berisi kompos, tanah dan kulit kayu karet. Kompos yang digunakan sebagai bahan pengisi biofilter diperoleh dari pedagang tanaman komersial. Jenis kompos yang digunakan dalam penelitian ini adalah kompos dengan merk dagang Kompos Penyubur Tanaman Super yang diproduksi oleh Enka Saritani Jakarta. Tanah yang digunakan sebagai bahan pengisi berasal dari tanah yang ada di sekitar gudang lump, PTPN VIII kebun Cimulang, Bogor. Hal ini
17
bertujuan untuk memperoleh mikroba alami yang tumbuh di sekitar tempat tersebut. Sludge berasal dari endapan lumpur yang diperoleh dari sekitar pembuangan limbah PTPN VIII kebun Cimulang, Bogor. Sludge yang dipilih adalah sludge yang telah tua, bukan berasal air limbah segar. Penambahan sludge ke dalam bahan pengisi bertujuan untuk meningkatkan kelimpahan serta keragaman populasi mikroba di dalam biofilter. Dengan penambahan sludge ini diharapkan jumlah dan berbagai jenis mikroba dapat meningkatkan kinerja biofilter ini.
D. PENELITIAN UTAMA
Perlakukan dalam penelitian ini adalah perbedaan bahan pengisi tambahan yaitu sekam, serasah daun karet dan kulit kayu. Fokus penelitian ini adalah mengamati efisiensi biofilter, kapasitas penyerapan serta daya tahan masing-masing bahan pengisi dalam kolom biofilter. Aliran gas inlet yang ditetapkan dalam penelitian ini adalah 7 liter per menit. Untuk mendapatkan hasil tersebut maka parameter-parameter utama yang digunakan dalam penelitian ini sebagai berikut a. Senyawa N dalam bentuk amoniak (NH3). Pengamatan dilakukan 30 hari dengan pengambilan sampel pada inlet dan outlet setiap hari yaitu pagi dan sore. Waktu sampling inlet dan outlet adalah 5 menit. Metode yang digunakan dalam pengukuran amoniak adalah Metode Nessler, prosedur pengukuran dapat dilihat pada lampiran. b. Senyawa sulfida (total reduce sulfur, TRS) diukur sebagai hidrogen sulfida (H2S). Pengamatan dilakukan 30 hari dengan pengambilan sampel pada inlet dan outlet setiap hari yaitu pagi dan sore. Waktu sampling inlet dan outlet adalah 5 menit. Metode yang digunakan dalam pengukuran hidrogen sulfida adalah metode metilen blue, prosedur pengukuran dapat dilihat pada Lampiran 3.
18
c. Kadar air dan pH diukur satu minggu sekali untuk memastikan kondisi media biofilter agar mikroba dapat hidup secara baik. Parameter suhu diukur setiap hari. Prosedur pengukuran dapat dilihat pada Lampiran 3. d. Pengukuran parameter total C, total S, total N, NO3-, NH4+ dan sulfat dilakukan seminggu sekali untuk mengetahui perubahan unsur-unsur dalam media biofilter. Prosedur pengukuran dapat dilihat pada Lampiran 3. e. Penghitungan jumlah mikroorganisme pada bahan pengisi dilakukan setiap seminggu sekali selama dua bulan untuk Nitrosomonas sp dan Thiobacillus sp, sedangkan penghitungan bakteri heterotrof dan fungi dilakukan pada setiap minggu. Hal ini bertujuan untuk mengetahui perubahan serta perkembangan mikroba yang ada pada media biofilter. Nitrosomonas sp dihitung menggunakan metode MPN, sedangkan Thiobacillus
sp,
fungi
dan
menggunakan metode TPC.
bakteri
heterotrof
dihitung
dengan
Prosedur pengukuran dapat dilihat pada
Lampiran 4.
E. ANALISA DATA
Data yang diperoleh akan disajikan dengan menggunakan Metode Deskriptif dengan grafik yang akan menggambarkan kondisi seluruh parameter selama penelitian dilaksanakan (Walpole, 1995). Kinerja biofilter akan diukur berdasarkan efisiensi, kapasitas penghilangan serta total penghilangan masing-masing kolom biofilter.
19
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. GAS PENCEMAR DAN KARAKTERISTIK BAHAN PENGISI
a. Gas Pencemar
Hampir semua kegiatan manusia memasukkan pencemar ke dalam atmosfer. Menurut Neiburger et al. (1995), pencemaran udara dapat didefinisikan sebagai terdapatnya zat dalam atmosfer yang bersifat racun, mengganggu, berbahaya bagi manusia atau bersifat merusak terhadap nabatah (nabati), hewan dan tanah. Oleh karena kegiatan manusia menghasilkan gas pencemar maka dibutuhkan pembatasan agar tidak terlalu menggangu kesehatan manusia, hewan maupun lingkungan sekitar. Berdasarkan keputusan Menteri Lingkungan Hidup nomor 13 tahun 1995 ada beberapa baku mutu emisi yang harus dipenuhi oleh beberapa akitvitas manusia termasuk dalam pengolahan pabrik lateks pekat yang dapat dilihat pada Tabel 7.
Tabel 7. Emisi yang terdapat pada pabrik karet
Gas NH3 H2S SOx NOx
Nilai batas emisi Satuan (Kep13/MenLH/3/1995) ppm ppm ppm ppm
2 0.02 0.8 1
Dalam ruang lateks pekat 137.8 1.025
luar Gudang ruang lump lateks (Indriasari, pekat 2005) 4 98.361 0.035 0.542 0.031 0.031
b. Karakteristik Bahan Pengisi
Bahan pengisi merupakan bahan utama dalam biofilter, karena biofilter bekerja dengan menggunakan pori-pori media padat untuk
mendukung hidup mikroorganisme dan memberikan akses untuk kontaminan dalam aliran udara (Devinny et al., 1999). Berikut merupakan kondisi bahan pengisi yang digunakan dalam penelitian ini.
Tabel 8. Karakteristik bahan pengisi yang digunakan Biofilter 1 2 3 4 5 6
Berat Basah (g) 9141 9411 9825 10342 8998 10652
Kadar Air (%)
pH
N total (%)
S total (ppm)
C total (%)
50.76 53.08 56.28 60.58 47.28 62.47
7.25 7.32 7.22 7.49 7.33 7.59
0.48 0.43 0.57 0.56 0.51 0.54
3885.3 3153.3 3265.8 3322 3434.8 3096.8
25.05 27.9 22.13 30.87 21.87 32.28
Berdasarkan data yang tersaji pada Tabel 8 dapat dilihat bahwa berat basah pada masing-masing kolom berkisar antara 8998-10652 gram, sedangkan kadar air pada masing-masing biofilter berkisar antara 47-62%. Kadar air seperti ini cukup baik untuk pertumbuhan mikroorganisme. Secara umum diperlukan sekali media yang memiliki kapasitas air tinggi dan sifat media organik yang mungkin memiliki kandungan air 40% sampai 60% ketika jenuh (Devinny et al., 1999). Prosentase kadar air setiap biofilter memiliki kadar air di atas 40%. Kondisi ini sangat baik untuk pertumbuhan mikroorganisme. Nilai pH dari hasil pengukuran masing-masing bahan pengisi untuk biofilter berkisar antara 7.22-7.59. Nilai pH untuk masing masing biofilter hampir mendekati netral. Kondisi ini sangat baik untuk pertumbuhan mikroorganisme. Mikroorganisme hidup dengan baik pada kondisi pH antara 6 sampai 8 (Kleinjan, 2005). Berdasarkan pengukuran, kandungan nitrogen total dalam bahan pengisi biofilter berkisar antara 0.43-0.57%. Nilai dari karbon total berkisar antara 21-32%. Menurut Degorce-Dumas et al. (1997), kompos memiliki nilai C total sebesar 37-50%, kemudian nilai sulfur total yang berada dalam media biofilter berkisar antara 3000-3900 ppm. Ketiga unsur ini dibutuhkan oleh ketiga mikroorganisme yang ada dalam biofilter ini untuk menghasilkan
21
energi. Nitrogen untuk bakteri Nitrosomonas sp, sulfur untuk bakteri Thiobacillus sp dan karbon organik untuk bakteri heterotrof.
B. BIOFILTER 1 (kompos, tanah, sekam dan sludge)
1. Kinerja Penghilangan Amoniak
Kinerja
penghilangan
amoniak
pada
biofilter
1
selama
pengoperasian dapat dilihat pada Gambar 7. Bahan pengisi yang digunakan dalam kolom biofilter 1 ini merupakan campuran dari kompos, tanah, sekam dan sludge. Pada biofilter 1 ini terjadi ketidakstabilan kinerja proses filtrasi. Hal ini terbukti dengan efisiensi yang sangat fluktuatif. Efisiensi biofilter ini berselang antara 71% sampai 100%. Konsentrasi gas inlet dan outlet dapat dilihat pada Gambar 7 (a), sedangkan efisiensi penghilangan amoniak dapat dilihat pada gambar 7 (b). Berdasarkan data, terjadi ketidakstabilan efisiensi mulai dari hari pertama sampai hari ke-30. Hal ini dikarenakan pada tiga hari pertama konsentrasi inlet sangat tinggi mencapai 604 ppm yang mengakibatkan efisiensi pada hari ke-6 turun menjadi 88% dan pada hari ke-9 turun menjadi 77%. Setelah hari ke-9 sampai hari ke-18 efisiensi kembali naik diatas 95%, kemudian pada hari ke-11 sampai hari ke-16 konsentrasi kembali tinggi mencapai 471 ppm sehingga terjadi penurunan efisiensi kembali pada hari ke-20 menjadi 71%. Selanjutnya efisiensi sampai hari ke-30 turun naik antara 75% sampai 100%. Konsentrasi yang tinggi ini terjadi pada saat proses pengolahan lateks pekat yang menggunakan amoniak sebagai pengawet dan juga karena kebocoran pada tangki penampung lateks pekat atau tabung gas amoniak.
22
konsentrasi (ppm)
700 600 500
(a)
400 300 200 100 0 0
7
14
21
28
efisiensi & K. Air (%)
100 80
(b)
60 40 20 0 0
7
14
21
28
pH
8
6
(c) 4 0
7
14
21
28
log cfu dan MPN
12 10
(d)
8 6 4 2 0 0
7
14
21
28
hari keheterotrof L-1
Thio L-1
lubang 1:pH dan kadar air
inlet
heterotrof L-2
Thio L-2
lubang 2:pH dan kadar air
outlet
heterotrof L-3
Thio L-3
lubang 3:pH dan kadar air
Nitrosomonas sp
efisiensi
Gambar 7. Kondisi dan kinerja penghilangan NH3 biofilter satu (a) inlet-outlet, (b) efisiensi dan kadar air, (c) pH, (d) jumlah bakteri.
23
Efisiensi yang tidak stabil ini juga dikarenakan pada biofilter 1 belum terbentuk banyak biofilm. Amoniak yang tersebar berupa fase gas sampai pada biofilm akan dihentikan oleh mikroorganisme dan amoniak dioksidasi sampai menjadi produk yang tidak berbahaya yaitu NO2- dan NO3- (Shahmansouri, 2005). Rata-rata efisiensi pada biofilter 1 ini adalah 98%. Secara umum biofilter 1 ini mampu menghilangkan amoniak dengan baik, namun pada konsentrasi diatas 470 ppm efisiensi mengalami penurunan. Populasi bakteri Nitrosomonas sp, Thiobacillus sp dan heterotrof dapat dilihat pada Gambar 7 (d). Populasi bakteri Nitrosomonas sp terus mengalami kenaikan setiap harinya, namun pada hari ke-9 dan ke-16 mengalami penurunan. Penurunan yang paling tajam terjadi pada hari ke16 karena konsentrasi inlet pada minggu pertama sangat tinggi sehingga membuat beberapa bakteri Nitrosmonas sp menjadi mati. Pada hari ke-0 populasi bakteri Nitrosomonas sp berjumlah 6.15
sel/g-contoh. Pada
minggu pertama kadar air cenderung stabil di masing-masing lubang sehingga populasi bakteri cenderung stabil. Pada hari ke-16 populasi bakteri menurun menjadi 3.3 sel/g-contoh karena selain konsentrasi inlet yang tinggi, kadar air pada lubang ke-3 mengalami penurunan menjadi 40.73%. Hari berikutnya populasi bakteri terus meningkat sampai hari ke30. Populasi bakteri pada hari ke-30 adalah 5.3 sel/g-contoh. Secara keseluruhan terjadi peningkatan jumlah bakteri Nitrosomonas sp walaupun terjadi penurunan pada hari ke-16. Populasi bakteri (log cfu) Thiobacillus sp cenderung tidak stabil karena mengalami penurunan dan kenaikan yang signifikan. Populasi bakteri pada hari ke-0 terdapat hanya pada lubang satu dan tiga masingmasing 9.48 cfu/g-contoh dan 4.48 cfu/g-contoh, kemudian pada hari ke16 bakteri Thiobacillus sp tidak ada yang hidup. Hal ini merupakan dampak dari tingginya kosentrasi inlet H2S dan NH3 pada minggu pertama, kemudian pada minggu berikutnya bakteri Thiobacillus sp ada yang hidup tapi tidak pada masing-masing lubang karena kadar air yang tidak stabil pada lubang itu. Pada lubang ke-3 kadar air bahkan ada yang
24
hanya 10%. Pada hari ke-54 bakteri Thiobacillus sp yang hidup hanya terdapat pada lubang ke-1 (3.3 cfu/g-contoh) dan ke-2 (3.15 cfu/g-contoh). Meskipun kadar air pada lubang pertama terbilang stabil yaitu 57%, populasi bakteri Thiobacillus sp pada lubang satu mengalami penuruna pada hari ke-30 karena banyak berisi bakteri Nitrosomonas sp dan bakteri heterotrof sehingga bakteri Thiobacillus sp tidak mendapatkan nutrien yang cukup. Bakteri heterotrof tumbuh cukup stabil pada biofilter satu ini. populasi bakteri (log cfu) hari ke-0 adalah 9.26 cfu/g-contoh pada lubang ke-1; 7 cfu/g-contoh pada lubang ke-2 dan 9.85 cfu/g-contoh pada lubang ke-3. Bakteri heterotrof mengalami penurunan pada lubang ke-3 sampai di hari ke-23 (5.04 cfu/g-contoh) dan ke-30 (6 cfu/g-contoh) karena kadar air menurun di hari ke-23 (16%) dan hari ke-30 (13.8%). Perubahan kadar air dapat dilihat pada Gambar 7 (b). Populasi bakteri heterotrof cenderung stabil. Pada lubang pertama berkisar antara 9.26 cfu/g-contoh - 6.7 cfu/g-contoh. Populasi bakteri yang stabil ini dikarenakan kadar air pada lubang ke-1 diatas 49%. Kadar air (kelembaban) optimal untuk pertumbuhan bakteri pada biofilter antara 20% sampai 60% (Williams, 1992). Kadar air yang rendah pada biofilter lubang ke-3 dikarenakan sekam kurang baik dalam menyerap air sehingga air yang disiram dari atas langsung turun.
2. Kinerja Penghilangan Hidrogen Sulfida (H2S) Kinerja penghilangan hidrogen sulfida pada biofilter 1 selama pengoperasian dapat dilihat pada Gambar 8. Pada biofilter 1, penghilangan hidrogen sulfida berlangsung kurang baik karena efisiensi penghilangan ini sebagian besar dibawah 90%. Efisiensi hari pertama biofilter ini adalah 91%. Hal ini dikarenakan tingginya konsentrasi amoniak di awal sebesar 140 ppm dan hidrogen sulfida 80 ppm. Dengan tingginya konsentrasi ini tidak memberikan kesempatan pada bakteri untuk beradaptasi lebih baik sehingga efisiensi penghilangan menjadi buruk.
25
konsentrasi (ppm )
100 80
inlet outlet
60
(a)
40 20 0 0
7
14
21
28
efisiensi (%)
100 80 60 40
(b)
20 0 0
7
14
21
28
hari ke-
Gambar 8. Kinerja penghilangan H2S biofilter satu (a) inlet-outlet, (b) efisiensi.
Konsentrasi hidrogen sulfida ini masih tinggi sampai hari ke-2. Setelah itu turun dibawah 25 ppm. Turunnya konsentrasi tidak diikuti dengan meningkatnya efisiensi. Efisiensi mengalami fluktuatif yang sangat signifikan sejak hari ke-8 sampai hari ke-30. Nilai efisiensi berkisar antara 42% sampai 100%. Rata-rata penghilangan hidrogen sulfida selama pengoperasian adalah 78%. Pada biofilter 1 ini dengan konsentrasi 20 ppm dapat menurunkan efisiensi penghilangan. Konsentrasi hidrogen sulfida pada pabrik karet ini berasal dari pembusukan lump dan konversi bahan hasil hidrolisis (organik) menjadi molekul sederhana (asam lemak, alkohol, CO2, NH3 dan H2S) (Suwardin, 1989). Lump yang ditumpuk semakin banyak akan menimbulkan bau busuk yang semakin menyengat. Hal ini yang menyebabkan konsentrasi H2S tinggi.
26
3. Kandungan Nitrogen, Sulfur dan Karbon dalam Media Biofilter
Perubahan kandungan nitrogen, sulfur dan karbon dalam biofilter 1 dapat dilihat pada Gambar 9 berikut ini. kon sentrasi (p p m )
10000 N total
8000
Nitrat ion am onioum
6000
(a)
4000 2000 0 0
7
14
21
28
konsentrasi (ppm )
4000 3000 2000
S total sulfat
(b)
1000 0
Kandungan Karbon (%)
0
7
14
21
28
32 30 28
(c)
26 24 22 0
7
14
21
28
hari
Gambar 9. Kandungan beberapa unsur dalam biofilter satu (a) Nitrogen, (b) Sulfur, (c) Karbon. Konsentrasi nitrat yang terbentuk pada biofilter ini cenderung mengalami peningkatan walaupun pada hari ke-16 terjadi penurunan. Pada hari ke-9 konsentrasi nitrat sebesar 1553.6 ppm, kemudian turun pada hari
27
ke-16 menjadi 914.9 ppm. Konsentrasi naik kembali pada hari ke-23, kemudian turun pada hari ke-30 menjadi 2353.58 ppm. Penurunan nitrat pada media ini dapat disebabkan oleh kelebihan air dari penyiraman yang menyebabkan kadar air merembas keluar dari media. Air ini disebut leachet, bisa mengandung konsentrasi nitrat yang tinggi (Schmidt, 2004). Peningkatan konsentrasi nitrat juga diikuti oleh konsentasi nitrogen total dalam media. Nirogen yang biasanya terdapat dalam media biofilter berupa nitrat, nitrit, ion amonium dan nitrogen organik. Konsentrasi nitrogen total dalam media pada hari ke-0 adalah 4800 ppm, kemudian meningkat sampai pada hari ke-30 dengan konsentrasi 8400 ppm. Ion amonium yang terdapat dalam media relatif kecil berkisar antara 96-290 ppm. Amoniak sangat mudah larut dalam air membentuk ion amonium. Ion amonium terbentuk karena pada larutan asam atau netral atom nitrogen bisa mengikat ion hidronium dan melepaskan air sehingga membentuk ion amonium. Konsentrasi sulfat yang terbentuk pada biofilter ini cenderung meningkat walaupun terjadi penurunan di hari ke-9, ke-16 dan ke-30. Pada awalnya konsentrasi sulfat yang terbentuk sebesar 57 ppm, kemudian pada hari ke-30 sulfat yang terbentuk sebesar 111 ppm. Peningkatan sulfat juga diikuti oleh penurunan pH. Sulfat dan nitrat merupakan kedua senyawa yang menyebabkan pH media menjadi turun. Konsentrasi sulfur total dalam media mengalami penurunan sampai hari ke-16, kemudian naik kembali sampai hari ke-30. Pada hari ke-0 konsentrasi sulfur total bernilai 3885 ppm, kemudian pada hari ke-16 bernilai 2646 ppm. Sedangkan pada hari ke-30 konsentrasi bernilai 2984 ppm. Terjadinya penurunan S total dikarenakan terjadinya perubahan senyawa sulfat menjadi hidrogen sulfida kembali. Pembentukan ini dikarenakan adanya bakteri anaerob yang terdapat dalam biofilm. Bakteri yang merubah sulfat menjadi hidrogen sulfida disebut Sulfate Reduction bacteria.
28
Kandungan karbon dalam media berhubungan dengan bakteri heterotrof. Bakteri heterotrof menggunakan karbon organik sebagai sumber energinya. Kandungan karbon pada biofilter 1 mengalami kenaikan. Hal ini dikarenakan jumlah karbon yang dikonsumsi oleh bakteri heterotrof lebih sedikit dibandingkan karbon yang dihasilkan dari hasil dekomposisi bahan tambahan dalam biofilter (sekam). Penurunan karbon dikarenakan pengkonsumsian oleh bakteri heterotrof. Penurunan kandungan karbon hanya sampai hari ke-9 yaitu dari 25% menjadi 23%, kemudian setelah hari ke-9 karbon naik sampai pada hari ke-30 menjadi 28%. Nilai pH mengalami penurunan, namun masih dalam batas dimana bakteri Thiobacillus sp dan Nitrosomonsas sp masih bisa hidup. Penurunan pH ini dapat dilihat pada Gambar 7 (c). Nilai pH pada biofilter 1 ini berselang antara 5.76 sampai 7.25. Bakteri Thiobacillus sp hidup antara pada pH 6 sampai 8. Peningkatan nitrat dan sulfat ini juga ditandai dengan turunnya pH pada media. Nilai pH di awal untuk masing-masing adalah 7.23 pada lubang ke-1; 7.27 pada lubang ke-2 dan 7.25 pada lubang ke-3. Pada minggu terakhir pH turun menjadi 6.83 pada lubang ke-1; 6.59 pada lubang ke-2 dan 7.2 pada lubang ke-3.
C. BIOFILTER 2 (kompos, tanah dan sekam)
1. Kinerja penghilangan Amoniak (NH3) Kinerja
penghilangan
amoniak
pada
biofilter
2
selama
pengoperasian dapat dilihat pada Gambar 10. Biofilter 2 ini menggunakan bahan pengisi kompos, tanah dan sekam. Konsentrasi inlet dan outlet pada biofilter dua dapat dilihat pada Gambar 10 (a), sedangkan efisiensi dapat dilihat pada Gambar 10 (b). Biofilter 2 yang berisi kompos, tanah dan sekam ini memiliki kinerja yang tidak jauh berbeda dengan biofilter 1. Hal ini dapat dilihat dari efisiensi yang tidak stabil selama beberapa hari. Pada hari ke-6 pagi efisiensi sudah turun menjadi 78%, kemudian naik kembali
29
pada sore harinya menjadi 90% dan turun lagi pada hari ke-9 dengan efisiensi 67%.
konsentrasi (ppm)
700 600 500 400
(a)
300 200 100 0 0
7
14
21
28
efisiensi & K.Air (%)
100 80
(b)
60 40 20 0 0
7
14
21
28
pH
8
6
(c) 4 0
7
14
21
28
log cfu dan MPN
12 10
(d)
8 6 4 2 0 0
7
14
21
28
hari keheterotrof L-1 heterotrof L-2 heterotrof L-3 Nitrosomonas sp
Thio L-1
lubang 1:pH dan kadar air
inlet
Thio L-2
lubang 2:pH dan kadar air
outlet
Thio L-3
lubang 3:pH dan kadar air efisiensi
Gambar 10. Kondisi dan kinerja penghilangan NH3 biofilter dua (a) inlet-outlet, (b) efisiensi dan kadar air, (c) pH, (d) jumlah bakteri. 30
Efisiensi hari ke-9 merupakan efisiensi terendah dari proses selama 30 hari. Efisiensi yang tidak stabil dari hari ke-6 sampai hari ke-9 dikarenakan inlet NH3 yang sangat tinggi di awal, hari ke-0 sampai hari ke-3. Selanjutnya hari ke-10 sampai hari ke-19 efisiensi relatif stabil berselang antara 94% sampai 100%. Hari ke-20 terjadi penurunan efisiensi kembali menjadi 72% dikarenakan konsentrasi inlet kembali tinggi di hari ke-14 sebesar 471 ppm dan hari ke-16 sebesar 439.5 ppm. Selanjutnya efisiensi stabil sampai hari ke-30 walaupun beberapa kali mengalami penurunan kemudian dapat naik kembali. Efisiensi rata-rata untuk biofilter dua adalah 97%. Efisiensi rata-rata biofilter dua lebih kecil dibanding biofilter pertama. Populasi jumlah bakteri Nitrosomonas sp, Thiobacillus sp dan heterotrof dapat dilihat pada Gambar 10 (d). Populasi bakteri Nitrosomonas sp mengalami beberapa penurunan. Seperti pada minggu hari ke-9 populasi bakteri turun dari 6.85 sel/g-contoh pada hari ke-0 menjadi 3.18 sel/g-contoh. Hal ini dikarenakan pada tiga hari pertama konsentrasi inlet amoniak sangat tinggi yang menyebabkan bakteri amoniak tidak bisa beradaptasi dengan baik. Tidak ditambahkannya sludge juga menjadi faktor yang menyebabkan populasi bakteri sedikit. Menurut Hirai et al. (2001), keuntungan dari campuran sludge dengan kompos adalah meningkatkan populasi bakteri nitrifikasi untuk menurunkan waktu aklimasi dan untuk mencoba mengurangi kepadatan pada media biofilter. Populasi bakteri Nitrosomonas sp mengalami penambahan dari hari ke-9 sampai hari ke-30. Pada hari ke-9 jumlah bakteri Nitrosomonas sp sebanyak 3.18 sel/g-contoh, kemudian pada hari ke-30 jumlah bakteri sebanyak 6.3 sel /g-contoh. Populasi bakteri (log cfu) Thiobacillus sp pada hari ke-0 adalah 5.3 cfu/g-contoh pada lubang pertama, 5.48 cfu/g-contoh ada lubang ke-2 dan tidak ada pada lubang ke-3, kemudian pada hari ke-9
bakteri
Thiobacillus sp tidak ada yang tumbuh karena tingginya konsentasi inlet amoniak dan hidrogen sulfida dalam tiga hari pertama. Menurut Chung et al. (1996), untuk mendapatkan energi, bakteri Thiobacillus thioparus
31
CH11 mengoksidasi hidrogen sulfida menjadi sulfat dengan beban inlet yang tendah. Pada hari ke-16 sampai hari ke-30 populasi bakteri Thiobacillus sp relatif stabil meskipun dalam jumlah yang sedikit. Populasi bakteri populasi bakteri dari hari ke-16 sampai ke-30 berkisar antara 2 cfu/gcontoh sampai 3.7 cfu/g-contoh. Populasi bakteri heterotrof selalu ada pada setiap biofilter meskipun pada hari ke-16 di lubang ke-3 tidak ada bakteri yang tumbuh. Hal ini dikarenakan pada lubang ke-3, hari ke-16 kadar air hanya 22.5 %. Selain itu, pada hari ke-16, lubang ke-3
bakteri Thiobacillus sp
mengalami peningkatan yang menyebabkan nutrien yang berada pada media digunakan oleh bakteri Thiobacillus sp. Populasi jumlah bakteri (log cfu) heterotrof pada lubang ke-1 dan ke-2 relatif lebih stabil. Nilai logaritma bakteri pada lubang satu berkisar antara 5.48 cfu/g-contoh sampai 8 cfu/g-contoh. Populasi bakteri pada lubang dua berkisar antara 5 cfu/g-contoh sampai 9.68 cfu/g-contoh. Stabilnya populasi bakteri pada lubang satu dan dua dikarenakan kadar air pada lubang satu dan dua sesuai dengan pertumbuhan bakteri. Pada lubang satu kadar air berkisar antara 47% sampai 62%. Kadar air pada lubang dua berkisar antara 32% sampai 57%. Perubahan kadar air ini dapat dilihat pada Gambar 10 (b)
2. Kinerja Penghilangan Hidrogen Sulfida (H2S) Kinerja penghilangan hidrogen sulfida pada biofilter dua selama pengoperasian dapat dilihat pada Gambar 11. Kinerja penghilangan hidrogen sulfida tidak jauh berbeda dengan kinerja penghilangan pada biofilter 1. Namun, lebih baik sedikit. Hal ini dapat dilihat dari efisiensi yang rendah sejak hari ke-11 yaitu 59%. Efisiensi yang berada dibawah 90% lebih banyak dibandingkan yang diatas 90%.
32
konsentrasi (ppm )
100 80
inlet outlet
(a)
60 40 20 0 0
7
14
21
28
100 efisiensi (%)
80 60
(b)
40 20 0 0
7
14
21
28
hari ke-
Gambar 11. Kinerja penghilangan H2S biofilter dua (a) inlet-outlet, (b) efisiensi.
Hari ke-13 sampai hari ke-20 efisiensi berada pada selang 51% sampai 89%, kemudian pada hari selanjutnya efisiensi terus mengalami penurunan dan kenaikan secara signifikan. Seperti pada hari ke-29 dengan efisiensinya 100% turun menjadi 61% pada hari ke-30. Rata-rata penghilangan hidrogen sulfida pada biofilter 2 ini adalah 82%. Efisiensi yang tidak stabil ini dikarenakan bakteri Thiobacillus sp yang jumlahnya tidak stabil (Gambar 10 (d)) dan lebih tingginya konsentrasi inlet. Selain itu, Pada konsentrasi NH3 rendah, efisiensi penghilangan H2S tinggi yaitu 99% pada waktu pengoperasian (Lee et al., 2002). Berdasarkan grafik pada Gambar 11 dapat dilihat bahwa akumulasi
inlet
pada
awal
pengoperasian
yang
cukup
tinggi
mengakibatkan kemampuan biofilter yang kurang baik sejak awal pengoperasian. Biofilter 2 ini membutuhkan adaptasi pada konsentrasi yang lebih rendah dari pada konsentrasi inlet untuk pertumbuhan bakteri.
33
3. Kandungan Nitrogen, Sulfur dan Karbon dalam Media Biofilter
Perubahan kandungan nitrogen, sulfur dan karbon biofilter 2 selama penelitian dapat dilihat pada Gambar 12. Efisiensi penghilangan amoniak yang sebagian besar diatas 96% ini juga berdampak pada konsentrasi nitrat dalam media yang juga meningkat. Pada hari pertama konsentrasi nitrat adalah 1286.9 ppm, kemudian meningkat sampai pada hari terakhir menjadi 3638.8 ppm. Konsentrasi nitrat pada hari ke-16 ini lebih kecil dibandingkan hari ke-9 dikarenakan nitrat terbawa air yang setiap hari disiramkan untuk menjaga kadar air media (leachet) atau nitrat telah berubah menjadi nitrogen organik. Konsentrasi nitrat yang meningkat juga dibuktikan dengan konsentrasi nitrogen total dalam media. Konsentrasi nitrogen total dalam media pada hari ke-0 adalah 4300 ppm, kemudian meningkat sampai pada hari ke-30 menjadi 8100 ppm. Selain itu, terjadi peningkatan ion amonium dari 86 ppm pada hari ke-0 menjadi 178 ppm pada hari ke-30. Konsentrasi nitrat yang terus meningkat juga diikuti kenaikan konsentrasi sulfat dalam media. Pada hari ke-0 konsentarsi sulfat 69,7 ppm, kemudian terus meningkat sampai pada hari ke-30 menjadi 84 ppm. Konsentrasi sulfur total pada media mengalami penurunan dari hari ke-0 (3153 ppm) sampai hari ke-16 (2533 ppm), kemudian naik kembali sampai hari ke-30 (22759 ppm). Kenaikan konsentrasi nitrat dan sulfat mengakibatkan pH media menjadi turun. Hari ke-0 pH biofilter masih diatas tujuh yaitu 7.3 pada lubang ke-1; 7.37 pada lubang ke-2 dan 7.3 pada lubang ke-3 sedangkan pada hari terakhir pH turun menjadi 6.51 pada lubang ke-1; 6.41 pada lubang ke-2 dan 6.95 pada lubang ke-3. Adapun terjadi peningkatan pH selama proses filtrasi seperti di lubang dua dari hari ke-16 sampai hari ke30 hal ini disebabkan karena adanya akumulasi ion amonium di akibat kelebihan gas amoniak (Yani et al., 1998). Menurut Cho et al. (2000), bahwa polutan gas yaitu amoniak dan hidrogen sulfida yang masuk ke dalam suatu biofilter akan didegradasi oleh mikroorganisme membentuk
34
asam kuat yaitu nitrat dan sulfat yang selanjutnya akan terkumpul dalam media sehingga menyebabkan pH di dalam biofilter menjadi turun. Kandungan karbon dalam media mengalami peningkatan yaitu dari 28% pada hari ke-0 menjadi 28.4% pada hari ke-30. Peningkatan karbon dikarenakan bakteri autotrof yang mengkonsumsi CO2 sebagai sumber energinya.
konsentrasi (ppm )
10000 N total
8000
Nitrat ion am onioum
6000 4000 2000
(a)
0 0
7
14
21
28
konsentrasi (ppm )
4000 3000
2000
S total sulfat
(b)
1000 0
Kandungan Karbon (%)
0
7
14
21
28
30 29 28 27
(c)
26 25 0
7
14
21
28
hari
Gambar 12. Kandungan beberapa unsur dalam biofilter dua (a) Nitrogen, (b) Sulfur, (c) Karbon.
35
D. BIOFILTER 3 (kompos, tanah, serasah daun karet dan sludge)
1. Kinerja penghilangan Amoniak (NH3) Kinerja penghilangan amoniak pada biofilter 2 selama pengoperasian dapat dilihat pada Gambar 13 berikut ini. Biofilter tiga memiliki media dengan bahan pengisi kompos, tanah, serasah daun karet dan sludge. Perubahan outlet-inlet serta efisiensi dapat dilihat pada Gambar 13 (a) dan (b). Kinerja penghilangan amoniak biofilter tiga sangat baik karena efisiensi biofilter sampai hari ke-30 masih bertahan 100 %. Efisiensi mampu bertahan 100% meskipun beberapa hari di awal dan di pertengahan pengoperasian konsentrasi inlet sangat tinggi. Baiknya efisiensi ini disebabkan biofilm pada biofilter 3 ini sudah terbentuk. Penelitian sebelumnya yang menggunakan biofilter yang sama telah membantu proses terbentuknya biofilm. Menurut Vanotti et al. (1999),
dibutuhkan
waktu
penyesuaian
enam
minggu
untuk
mengembangkan fungsi dari biofilm nitrifikasi di atas permukaan media, yang ditandai dengan stabilnya aktifitas nitrifikasi. Biofilm terbentuk pada partikel padat media biofilter yang memiliki kadar air yang cukup untuk pertumbuhan bakteri. Bakteri akan hidup pada permukaan media padat, kemudian akan berkembang biak sehingga membentuk biofilm (seperti selaput). Semakin tinggi porositas partikel, semakin banyak biofilm yang terbentuk. Perubahan populasi bakteri selama pengoperasian dapat dilihat pada Gambar 13 (d). Populasi bakteri Nitrosomonas sp pada hari ke nol adalah 1.88 sel/g-contoh, kemudian meningkat pada hari ke-9 menjadi 4.85 sel/g-contoh. Hari ke-16 populasi bakteri turun menjadi 2.6 sel/gcontoh. Selanjutnya populasi bakteri kembali naik pada hari ke-23 menjadi 5.54 sel/g-contoh. sel/g-contoh.
36
konsentrasi (ppm)
700 600
(a)
500 400 300 200 100 0 0
7
14
21
28
efisiensi & K.Air (%)
100 80
(b)
60 40 20 0 0
7
14
21
28
pH
8
6
(c) 4 0
7
14
21
28
log cfu dan MPN
12 10
(d)
8 6 4 2 0 0
7
14
21
28
hari ke-
Thio L-1
lubang 1:pH dan kadar air
inlet
heterotrof L-2
Thio L-2
lubang 2:pH dan kadar air
outlet
heterotrof L-3
Thio L-3
lubang 3:pH dan kadar air
heterotrof L-1
Nitrosomonas sp
efisiensi
Gambar 13. Kondisi dan kinerja penghilangan NH3 biofilter tiga (a) inlet-outlet, (b) efisiensi dan kadar air, (c) pH, (d) jumlah bakteri.
37
Populasi bakteri mengalami penurunan kembali pada hari ke-30 sebanyak 5.30 sel/g-contoh. Bakteri Nitrosomonas sp banyak tumbuh pada lubang satu dan dua karena memiliki kadar air yang baik yaitu 49%-57% pada lubang satu dan 30% - 56% pada lubang dua. Perubahan kadar air ini dapat dilihat pada Gambar 13 (b). Populasi bakteri (log cfu) Thiobacillus sp pada hari ke-0 ada di lubang ke-2 dengan populasi 4.48 cfu/g-contoh, sedangkan hari ke-9 populasi bakteri tidak ada yang tumbuh. Bakteri kemungkinan dalam keadaan dorman atau mati dimana akibat tingginya konsentrasi inlet amoniak dan hidrogen sulfida di awal pengoperasian biofilter sehingga bakteri belum melakukan adaptasi dengan baik. Hari ke-16 bakteri sudah mulai tumbuh yaitu 3.95 cfu/g-contoh pada lubang pertama; 3.3 cfu/gcontoh pada lubang ke-2 dan 3.9 cfu/g-contoh pada lubang ke-3. Hari ke23 sampai hari ke-30 bakteri hidup pada setiap lubangnya walaupun mengalami penurunan dan kenaikan jumlah. Jumlah bakteri dari hari ke-23 sampai hari ke-30 berkisar antara 2.18 - 6.78 cfu/g-contoh. Populasi jumlah (log cfu) bakteri heterotrof pada lubang satu cenderung stabil berkisar antara 5.78 - 6.48 cfu/g-contoh, sedangkan lubang dua dan tiga mengalami beberapa penurunan yang signifikan. Pada lubang dua populasi bakteri mengalami penurunan dari 9.68 cfu/g-contoh pada hari ke-0, kemudian turun pada hari ke-16 menjadi 6 cfu/g-contoh. Setelah hari ke-9 populasi bakteri di lubang dua relatif stabil berkisar antara 5.7 cfu/g-contoh – 6.48 cfu/g-contoh. Pada lubang ke-3 penurunan terjadi dari 8.3 cfu/g-contoh pada hari ke-9 menjadi 5 cfu/g-contoh pada hari ke-16, selanjutnya bakteri stabil berkisar 5 cfu/g-contoh - 6 cfu/gcontoh. Stabilnya jumlah bakteri heterotrof pada lubang satu juga di dukung dengan kadar air yang stabil pada lubang satu. Kadar air pada lubang satu berkisar antara 49.2% – 57.7%, sedangkan pada lubang tiga kadar air sangat rendah sejak hari ke-16 sampai hari ke-54. Kadar air pada lubang tiga hari ke-16 sampai hari ke-54 berkisar antara 7.2% - 12.7%. Pada lubang ke-3 ini kondisi bakteri tidak dapat hidup dengan baik
38
sehingga jumlah bakteri mengalami penurunan antara hari ke-9 dampai hari ke-16.
2. Kinerja Penghilangan Hidrogen Sulfida (H2S) Kinerja penghilangan hidrogen sulfida pada biofilter tiga selama pengoperasian dapat dilihat pada Gambar 14. Kinerja penghilangan hidrogen sulfida pada biofilter 3 yang berisi kompos, tanah, serasah daun karet dan sludge ini lebih baik dibandingkan biofilter satu dan dua. Hal ini terbukti dengan efisiensi yang stabil sampai pada hari ke-16. Efisiensi sampai pada hari ke-16 selalu diatas 95%. Pada hari ke-17 sore hari efisiensi menurun sampai 77%, kemudian naik beberapa saat dan turun
konsentrasi (ppm)
lagi pada hari ke-19 sore menjadi 79%. 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
inlet outlet
0
7
14
(a)
21
28
100 efisiensi (%)
80 60 40
(b)
20 0 0
7
14
21
28
hari ke-
Gambar 14. Kinerja penghilangan H2S biofilter tiga (a) inlet-outlet, (b) efisiensi. Penurunan ini bisa dikarenakan akumulasi dari konsentrasi inlet amoniak pada hari ke-0, ke-2, ke-14 dan ke-16 yang sangat tinggi
39
sehingga kemampuan mikroba pendegradasi hidrogen sulfida menurun pada hari ke-17 dan ke-19. Setelah hari ke-19 efisiensi kembali meningkat diatas 90% sampai hari ke-30.
3. Kandungan Nitrogen, Sulfur dan karbon dalam Media Biofilter
Perubahan kandungan nitrogen, sulfur dan karbon selama penelitian dapat dilihat pada Gambar 15. Konsentrasi nitrat dalam media juga mengalami penambahan walaupun pada hari ke-16 mengalami penurunan. Pada hari ke-9 konsentrasi nitrat 2318.8 ppm, kemudian pada hari ke-16 turun menjadi 869.55 ppm. Konsentrasi nitrat terus naik sampai hari ke-30 dengan nilai 6052. Secara umum terjadi peningkatan konsentrasi nitrat. Nitrogen total dalam media juga meningkat karena peningkatan nitrat dan juga ion amonium. Nitrogen total meningkat dari hari ke-9 sampai hari ke-30. Konsentrasi nitrogen total dalam media pada hari ke-9 sebesar 4600 ppm, kemudian pada hari ke-30 sebesar 8800 ppm. Peningkatan kadar nitrogen dikarenakan bertambahnya jumlah bakteri Nitrosomonas sp yang mengubah gas amoniak menjadi nitrat ( Gambar 13 (d)). Konsentrasi sulfat pada media terus bertambah dari hari ke-0 sampai hari ke-30. Pada hari ke-0 konsentrasi sulfat 34.86 ppm, kemudian hari ke-9, 16, 23 dan 30 berturut-turut adalah 38 ppm; 50.73 ppm; 63.8 ppm dan 77.2 ppm. Peningkatan konsentrasi sulfat tidak diikuti oleh peningkatan sulfur total. Pada hari ke-0 konsentrasi sulfur total sebesar 3266 ppm, sedangkan pada hari ke-30 sebesar 2703 ppm. Penurunan ini dikarenakan sulfur organik dimineralisasi menjadi hidogen sulfida. Peningkatan konsentrasi nitrat dan sulfat ini menyebabkan pH media menurun dari hari ke-0 sampai hari ke-30 yaitu 7.21 pada lubang ke-1; 7.27 pada lubang ke-2 dan 7.18 pada lubang ke-3 menjadi 6.39 pada lubang ke-1; 6.78 pada lubang ke-2 dan 6.99 pada lubang ke-3.
40
konsentrasi (ppm)
10000 N total
8000
Nitrat ion am onioum
6000 4000
(a)
2000 0 0
7
14
21
28
konsentrasi (ppm )
4000 3000 2000 S total sulfat
1000
(b)
0
Kandungan Karbon (%)
0
7
14
21
28
32 30 28 26
(c)
24 22 0
7
14
21
28
hari
Gambar 15. Kandungan beberapa unsur dalam biofilter tiga (a) Nitrogen, (b) Sulfur, (c) Karbon. Pada hari ke-0 kandungan karbon dalam media sebesar 22%, kemudian pada hari ke-30 menjadi 31.3%. Kandungan karbon mengalami peningkatan dari hari ke-0 sampai hari ke-30 .
E. BIOFILTER 4 (kompos, tanah dan serasah daun karet) 1. Kinerja penghilangan Amoniak (NH3) Kinerja penghilangan amoniak pada biofilter empat selama pengoperasian dapat dilihat pada Gambar 16 berikut ini. Kinerja biofilter empat dapat dilihat dari inlet-outlet serta efisiensi pada Gambar 16 (a) dan
41
(b). Kinerja penghilangan amoniak pada biofilter 4 ini sangat baik karena mampu mempertahankan efisiensi sampai hari terakhir yaitu 100%. Hal ini karena sudah terbentuknya biofilm. Biofilter ini telah digunakan dalam penelitian sebelumnya sehingga ketika pada saat biofilter ini digunakan kembali efisiensi telah mencapai kestabilan. Efisiensi 100% mampu dipertahankan biofilter ini pada penelitian sebelumnya dari hari ke-31 sampai hari terakhir penelitian (hari ke-33) (Indriasari, 2005). Perubahan populasi jumlah bakteri dapat dilihat pada Gambar 16 (d). Bakteri Nitrosomonas sp semakin meningkat dari hari ke-0 yang berjumlah 2.3 sel/g-contoh sampai hari ke-23 menjadi 5.65 sel/g-contoh. hari ke-30 populasi Nitrosomonas sp menurun menjadi 5.3 sel/g-contoh, penurunan bakteri Nitrosomonas sp tidak terlalu signifikan yaitu pada pada level 5 sel/g-contoh. Penurunan ini bisa disebabkan oleh tingginya kandungan asam nitrat yang mecapai 6600 ppm yang menyebabkan pertumbuhan bakteri terhambat. Hari ke-0 pengoperasian biofilter populasi jumlah bakteri Thiobacillus sp (log cfu) hanya terdapat pada lubang pertama sebanyak 5.4 cfu/g-contoh, sedangkan pada lubang kedua dan ketiga bakteri tidak ada yang tumbuh. Hari ke-16 bakteri Thiobacillus sp mulai ada yang tumbuh pada lubang 1,2,3 berturut-turut 3.3, 4.18 dan 3.48 cfu/g-contoh, kemudian pada hari ke-23 bakteri Thiobacillus sp meningkat pada lubang satu dan dua menjadi 4.9 dan 4.54 cfu/g-contoh. Selanjutnya bakteri stabil dengan rentang antara 2 – 4.9 cfu/g-contoh. Populasi bakteri pada lubang satu lebih banyak dibandingkan dengan lubang dua dan tiga karena kadar air pada lubang satu relatif stabil berkisar antara 62% - 67%, lihat Gambar 16 (b), sedangkan kadar air pada lubang satu sangat. Secara umum kadar air pada lubang satu dari hari ke-16 sampai hari ke-30 selalu dibawah 30%.
42
konsentrasi (ppm)
700 600
(a)
500 400 300 200 100 0 0
7
14
21
28
efisiensi & K.Air (%)
100 80 60 40
(b)
20 0
pH
0
7
14
21
8 8 7 7 6 6 5 5 4
28
(c) 0
7
14
21
28
log cfu dan MPN
12
(d)
10 8 6 4 2 0 0
7
14
21
28
hari keheterotrof L-1
Thio L-1
lubang 1:pH dan kadar air
inlet
heterotrof L-2
Thio L-2
lubang 2:pH dan kadar air
outlet
heterotrof L-3
Thio L-3
lubang 3:pH dan kadar air
Nitrosomonas sp
efisiensi
Gambar 16. Kondisi dan kinerja penghilangan NH3 biofilter empat (a) inlet-outlet, (b) efisiensi dan kadar air, (c) pH, (d) jumlah bakteri.
43
Bakteri heterotrof sampai hari ke-30 cenderung stabil di setiap lubang dibandingkan dengan Thiobacillus sp. Populasi bakteri (log cfu) heterotrof berkisar antara 5 cfu/g-contoh – 7.48 cfu/g-contoh. Bakteri heterotrof yang stabil ini sangat berperan dalam mendegradasi amoniak dan hidrogen sulfida. Bakteri heterotrof nitrifikasi ini yang membantu kerja dari bakteri Nitrosomonas sp dalam mendegradasi amoniak sehingga efisiensi tetap 100%.
2. Kinerja Penghilangan Hidrogen Sulfida (H2S) Kinerja penghilangan hidrogen sulfida pada biofilter 4 selama pengoperasian dapat dilihat pada Gambar 17 berikut ini.
ko n sen trasi (p p m )
100 80 inlet
60
outlet
(a)
40 20 0 0
7
14
21
28
efisiensi (%)
100 80 60 40
(b)
20 0 0
7
14
21
28
hari ke-
Gambar 17. Kinerja penghilangan H2S biofilter empat (a) inlet-outlet, (b) efisiensi. Kinerja penghilangan hidrogen sulfida pada biofilter 4 kurang baik karena pada biofilter 4 yang berisi kompos, tanah dan serasah daun karet ini memiliki efisiensi yang tidak stabil. Pada hari ke-3 sore efisiensi menurun menjadi 59%. Hal ini karena konsentrasi pada hari ke-0 dan ke-3
44
konsentrasi amoniak yang tinggi dan juga pada hari ke-0 sampai ke-2 konsentrasi hidrogen sulfida di atas 54 ppm. Efisiensi kembali naik pada hari ke-4 menjadi 95% dan mampu bertahan diatas 86% sampai hari ke-10 pagi. Hari ke-10 sorenya sudah turun kembali menjadi 48%. Selanjutnya efisiensi sebagian besar berada di bawah 90% sampai hari ke-30.
3. Kandungan Nitrogen, Sulfur dan Karbon dalam Media biofilter
Perubahan kandungan nitrogen, sulfur dan karbon biofilter 4 selama penelitian dapat dilihat pada Gambar 18 berikut ini.
konsentrasi (ppm)
10000 N total
8000
Nitrat ion am onioum
6000 4000
(a)
2000 0 0
7
14
21
28
konsentrasi (ppm)
4000 3000 2000 S total
1000
(b)
sulfat
0
Kandungan Karbon (% )
0
7
14
21
28
34 32 30 28 26
(c)
24 22 0
7
14
21
28
hari
Gambar 18. Kandungan beberapa unsur dalam biofilter empat (a) Nitrogen, (b) Sulfur, (c) Karbon.
45
Konsentrasi nitrat di dalam media relatif bertambah. Pada hari ke-9 konsentrasi nitrat 1449.5 ppm, kemudian turun kembali pada hari ke16 menjadi 626 ppm. Selanjutnya naik lagi sampai hari ke-30 menjadi 6608.6 ppm. Konsentrasi nitrogen total juga bertambah dari hari ke-0 sampai hari ke-30 meskipun pada hari ke-9 mengalami penurunan sedikit. Konsentrasi nitrogen total dalam media pada hari ke-0 adalah 5600 ppm, kemudian pada hari ke-30 adalah 8600 ppm. Ion amonium mengalami peningkatan. Pada hari ke-0 konsentrasi ion amonium adalah 64 ppm, kemudian pada hari ke-30 konsentrasi ion amonium adalah 532 ppm. Peningkatan ion amonium juga membuktikan adanya peningkatan nitrogen total dalam media. Konsentrasi sulfat secara umum mengalami kenaikan. Namun, pada hari ke-9 sulfat mengalami penurunan dari 82.4 ppm pada hari ke-0 menjadi 28.3 ppm pada hari ke-9, kemudian naik kembali pada hari ke-16 menjadi 66.6 ppm dan hari ke-23 menjadi 80.6 ppm. Konsentrasi kembali menurun menjadi 70.5 ppm pada hari ke-30 dan naik kembali pada hari ke-38 menjadi 115.1 ppm. Konsentrasi sulfur total mengalami penurunan. Pada hari ke-0 konsentrasi sulfur total adalah 3322 ppm, kemudian pada hari ke-30 konsentrasi sulfur total menurun menjadi 2703 ppm. Penurunan sulfur dalam media karena perubahan senyawa sulfur organik menjadi hidrogen sulfida melalui reaksi mineralisasi. Hal ini terbukti dengan efisiensi yang rendah. Perbedaan konsentarsi sulfat dan nitrat di awal dan di hari ke-30 yang cenderung semakin naik juga dibuktikan dengan menurunnya pH media. Pada hari ke-0 pH masing-masing lubang secara berurut dari lubang satu sampai tiga adalah 7.34; 7.56 dan 7.56. Hari ke-30 pH turun menjadi 6.78 pada lubang ke-1; 6.25 pada lubang ke-2 dan 6.99 pada lubang ke-3. Kandungan karbon pada biofilter empat mengalami kenaikkan dan penurunan. Pada hari ke-0 kandungan karbon pada media sebesar
46
31%, kemudian mengalami penurunan sampai hari ke-9 menjadi 27%. Kandungan karbon meningkat lagi sampai hari ke-23 menjadi 32%, kemudian kandungan karbon terus menurun sampai pada hari ke-30 menjadi 30%. Pada hari ke-9 sampai hari ke-30 terjadi peningkatan nilai logaritma jumlah bakteri heterotrof rata-rata dari hari ke-9 adalah sebesar 6.26 cfu/g-contoh sampai hari ke-30 sebesar 7.36 cfu/g-contoh. Hal ini menunjukkan konsumsi karbon oleh bakteri heterotrof meningkat dari hari ke-9 sampai hari ke-30.
F. BIOFILTER 5 (kompos, tanah, kulit kayu karet dan sludge) 1. Kinerja penghilangan Amoniak (NH3) Kinerja
penghilangan
amoniak
pada
biofilter
5
selama
pengoperasian dapat dilihat pada Gambar 19. Kinerja penghilangan amoniak dapat dilihat dari inlet-outlet serta efisiensi pada Gambar 19 (a) dan (b). Kinerja amoniak pada biofilter 5 yang berisi kompos, tanah, kulit kayu dan sludge sangat baik hal ini ditunjukkan dengan efisiensi yang stabil 100% selama pengoperasian. Kinerja biofilter tidak tergganggu meskipun konsentrasi inlet tinggi diawal pengoperasian dan di tengah pengoperasian. Hal ini karena telah terbentuknya biofilm dimana bakteri nitrifikasi (Nitrosomonas sp dan heterotrof) dapat bekerja dengan baik. Populasi jumlah bakteri dapat dilihat pada Gambar 19 (d). Terjadi peningkatan jumlah Nitrosomonas sp pada hari ke-0 sampai hari ke-23. Pada hari ke-0 jumlah Nitrosomonas sp sebanyak 1.18 sel/g-contoh. Pada hari ke-23 jumlah bakteri bertambah menjadi 6.3 sel/g-contoh, kemudian setelah hari ke-23 bakteri Nitrosomonas sp relatif stabil walaupun terjadi sedikit penurunan jumlah pada hari ke-30. Populasi bakteri pada hari ke-30 sebanyak 6.18 sel/g-contoh. Penurunan populasi bakteri bisa disebabkan terjadinya penurunan kadar air pada minggu ke empat pada lubang dua dan satu.
47
konsentrasi (ppm)
700 600
(a)
500 400 300 200 100 0 0
7
14
21
28
efisiensi & K.Air (%)
100 80
(b)
60 40 20 0 0
7
14
21
28
pH
8
6
(c) 4 0
7
14
21
28
log cfu dan MPN
12 10
(d)
8 6 4 2 0 0
7
14
21
28
hari keheterotrof L-1
Thio L-1
lubang 1:pH dan kadar air
inlet
heterotrof L-2
Thio L-2
lubang 2:pH dan kadar air
outlet
heterotrof L-3
Thio L-3
lubang 3:pH dan kadar air
Nitrosomonas sp
efisiensi
Gambar 19. Kondisi dan kinerja penghilangan NH3 biofilter lima (a) inlet-outlet, (b) efisiensi dan kadar air, (c) pH, (d) jumlah bakteri.
48
Pada hari ke-0 populasi bakteri Thiobacillus sp (log cfu) hanya terdapat pada lubang tiga sebanyak 4.6 cfu/g-contoh, kemudian pada hari ke-9 populasi bakteri tidak ada yang hidup hal ini dikarenakan konsentrasi inlet amoniak dan hidrogen sulfida tinggi di awal pengoperasian. Konsentrasi yang tinggi menyebabkan bakteri tidak dapat beradaptasi dengan baik. Hari ke-16 bakteri sudah ada yang tumbuh kembali di setiap lubangnya. Bakteri yang paling stabil adalah pada lubang satu meskipun pada hari ke-16 kadar airnya turun mencapai 13%. Populasi bakteri ini mulai ada di setiap lubang pada hari ke-30 berkisar antara 3.28 cfu/gcontoh – 4.08 cfu/g-contoh. Bakteri heterotrof cenderung stabil jumlahnya sampai hari ke-30 meskipun kadar air turun naik. Populasi jumlah bakteri heterotrof (log cfu) pada lubang satu berkisar antara 5.6 cfu/g-contoh – 7.95 cfu/g-contoh. Populasi bakteri heterotrof pada lubang dua berkisar antara 5.3 cfu/gcontoh – 7.3 cfu/g-contoh. Populasi bakteri pada lubang tiga berkisar antara 5.78 cfu/g-contoh – 8.48 cfu/g-contoh. Stabilnya jumlah bakteri heterotrof ini karena setiap bakteri heterotrof memiliki kemampuan bertahan hidup yang berbeda-beda.
2. Kinerja Penghilangan Hidrogen Sulfida (H2S) Kinerja penghilangan hidrogen sulfida pada biofilter 5 selama pengoperasian dapat dilihat pada Gambar 20. Efisiensi mampu bertahan di atas 86% sampai hari ke-10 selanjutnya efisiensi turun drastis pada hari ke-11 menjadi 62% pada pagi hari dan turun lagi menjadi 58% pada sore harinya. Selanjutnya efisiensi sampai sampai hari ke-30 sebagian besar di bawah 90%. Pada hari ke-19 sore sampai ke-21 sore efisiensi sempat naik diatas 90%. Namun, turun lagi secara drastis menjadi 52% pada hari ke22. Pada hari ke-24 sore efisiensi sempat naik menjadi 99%, namun turun kembali menjadi 50%pada hari ke-25 pagi.selanjutnya sampai hari ke-30 efisiensi berkisar antara 50-78 %. Efisiensi rata-rata biofilter lima ini adalah 81%
49
konsentrasi (ppm )
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
inlet outlet
0
7
14
21
(a)
28
100
efisiensi (%)
80 60 40
(b)
20 0 0
7
14
21
28
hari ke-
Gambar 20. Kinerja penghilangan H2S biofilter lima (a) inlet-outlet, (b) efisiensi.
3. Kandungan Nitrogen, Sulfur dan Karbon dalam Media Biofilter Perubahan kandungan nitrogen, sulfur dan karbon biofilter 5 selama penelitian dapat dilihat pada Gambar 21. Konsentrasi nitrat secara umum mengalami kenaikan walaupun terjadi penurunan di hari ke-9 dan ke-16. Hari ke-0 konsentrasi nitrat 1344.9 ppm, kemudian turun pada hari ke-9 dan ke-16 masing-masing 1182.6 ppm dan 765.2 ppm. Konsentasi naik kembali pada hari ke-23 dan ke-30 masing-masing 3942 ppm dan 5054 ppm. Penurunan konsentrasi nitrat pada hari ke-9, ke-16 dan ke-38 karena penyiraman air yang berlebih sehingga air terbawa keluar bersama nitrat (leachet), selain itu nitrat berkurang karena adanya reduksi oleh bakteri heterotrof atau autotrof secara anaerob (Schlegel dan Schmidt, 1994).
50
konsentrasi (ppm )
10000 N total
8000
Nitrat ion am onioum
6000 4000
(a)
2000 0 0
7
14
21
28
konsentrasi (ppm )
4000 3000 2000 S total
1000
sulfat
0 0
Kandungan Karbon (%)
(b)
7
14
21
28
32 30 28 26 24
(c)
22 20 0
7
14
21
28
hari
Gambar 21. Kandungan beberapa unsur dalam biofilter lima (a) Nitrogen, (b) Sulfur, (c) Karbon. Peningkatan nitrat juga diikuti peningkatan nitrogen total. Nitrogen total pada hari ke-0 sebesar 5100 ppm, kemudian pada hari ke-30 konsentrasi nitrogen dalam media sebesar 8100 ppm. Selain itu, peningkatan juga terjadi pada ion amonium. Ion amonium pada hari ke-0 bernilai 101 ppm, kemudian pada hari ke-30 bernilai 423.5 ppm. Peningkatan nitrat dan ion amonium menunjukkan peningkatan kandungan total nitrogen dalam media. Efisiensi yang turun naik juga diikuti dengan konsentrasi sulfat dalam media yang turun naik. Hari ke-0 konsentarsi sulfat pada media 69.7 ppm, kemudian menurun menjadi 41.2 ppm pada hari ke-9. Hari ke-
51
16 konsentrasi sulfat kembali meningkat menjadi 60.2 ppm. Peningkatan terus berlanjut sampai di hari ke-23 dengan konsentrasi 83.9 ppm. Namun, pada hari ke-30 terjadi penurunan konsentarsi sulfat menjadi 63.8 ppm. Secara umum terjadi penurunan konsentrasi sulfat dari awal sampai hari ke-30. Konsentrasi nitrat dan sulfat juga berdampak pada penurunan pH. Hari ke-0 pH dari masing-masing lubang yaitu 7.29 pada lubang ke-1; 7.33 pada lubang ke-2 dan 7.38 pada lubang ke-3. Pada hari ke-30 pH menurun menjadi 6.83 pada lubang ke-1; 6.95 pada lubang ke-2 dan 7.08 pada lubang ke-3 Kandungan karbon dalam biofilter 5 mengalami peningkatan sampai hari ke-16, setelah hari ke-16 terjadi penurunan kandungan karbon sampai hari ke-30. kandungan karbon hari ke-0 adalah 22%, kemudian meningkat sampai hari ke-16 menjadi 31%. Setelah hari ke-16 kandungan karbon menurun sampai hari ke-30 menjadi 27.5%. Meskipun terjadi penurunan dan kenaikan kandungan karbon, jumlah bakteri heterotrof relatif stabil. Stabilnya jumlah bakteri ini karena karbon dalam media mencukupi kebutuhan bakteri heterotrof.
G. BIOFILTER 6 (kompos, tanah dan kulit kayu karet)
1. Kinerja penghilangan Amoniak (NH3) Kinerja
penghilangan
amoniak
pada
biofilter
6
selama
pengoperasian dapat dilihat pada Gambar 22. Kinerja bakteri biofilter 6 dalam penghilangan amoniak sangat baik meskipun tidak ada penambahan sludge sebagai sumber mikroba nitrifikasi. Pada biofilter 6 ini kemampuan biofilter untuk mempertahankan efisiensi tetap 100%. Dapat dilihat pada gambar 22 (a). Stabilnya efisiensi penghilangan ini dikarenakan pada biofilter ini sudah terbentuk biofilm.
52
Populasi bakteri dalam biofilter 6 dapat dilihat pada gambar 22 (d). Jumlah bakteri ini menunjukkan hubungan aktivitas mikrobiologi dengan efisiensi penghilangan gas. Populasi bakteri Nitrosomonas sp pada hari ke-0 adalah 4.18 sel/g-contoh, kemudian naik populasinya sampai hari ke-16 menjadi 8.04 sel/g-contoh. Pada hari ke-23 sampai ke-30 terjadi penurunan populasi bakteri menjadi 4.18 sel/g-contoh. Penurunan populasi bakteri karena adanya penurunan kadar air. Seperti di lubang tiga hari ke-23 penurunan mencapai 11%. Populasi bakteri Thiobacillus sp (log cfu) tidak tumbuh pada hari ke-9 dan ke-16. Pada hari ke-16 Thiobacillus sp tumbuh hanya pada lubang tiga sebanyak 2.86 cfu/g-contoh, kemudian pada hari ke-30 bakteri tumbuh pada setiap lubang. Bakteri dari hari ke-30 sampai hari ke-54 berkisar antara 2.48 cfu/g-contoh – 4.85 cfu/g-contoh. Bakteri
heterotrof
lebih
stabil
dibandingkan
bakteri
Nitrosomonas sp dan Thiobacillus sp. Populasi bakteri heterotrof pada lubang satu sekitar 7 cfu/g-contoh – 8.65 cfu/g-contoh, pada lubang dua berjumlah sekitar 5.85 cfu/g-contoh – 7 cfu/g-contoh dan pada lubang tiga berjumlah sekitar 5 cfu/g-contoh - 10 cfu/g-contoh. Populasi bakteri pada lubang satu dan dua jumlahnya relatif lebih banyak karena kadar air pada kedua lubang ini lebih tinggi dibandingkan lubang tiga.
53
konsentrasi (ppm)
700 600 500 400
(a)
300 200 100 0 0
7
14
21
28
efisiensi & K.Air (%)
100 80
(b)
60 40 20 0 0
7
14
21
28
pH
8
6
(c) 4 0
7
14
21
28
lo g cfu d an MPN
12 10
(d)
8 6 4 2 0 0
7
14
21
28
hari keheterotrof L-1
Thio L-1
lubang 1:pH dan kadar air
inlet
heterotrof L-2
Thio L-2
lubang 2:pH dan kadar air
outlet
heterotrof L-3
Thio L-3
lubang 3:pH dan kadar air
Nitrosomonas sp
efisiensi
Gambar 22. Kondisi dan kinerja penghilangan NH3 biofilter enam (a) inlet-outlet, (b) efisiensi dan kadar air, (c) pH, (d) jumlah bakteri.
54
2. Kinerja Penghilangan Hidrogen Sulfida (H2S) Kinerja penghilangan hidrogen sulfida pada biofilter 6 selama pengoperasian dapat dilihat pada Gambar 23. Efisiensi penghilangan hidrogen sulfida pada biofilter 6 ini mampu mempertahankan efisiensi di atas 94% sampai hari ke-17. Pada hari ke-18 pagi efisiensi turun menjadi 75% dan sore harinya turun lagi menjadi 67%. Namun, pada hari ke-19 pagi efisiensi naik kembali menjadi 99%. Efisiensi kembali turun pada sore harinya menjadi 74%. Selanjutnya efisiensi dapat bertahan diatas 90%. Efisiensi rata-rata biofilter 6 adalah 97%. Penurunan efisiensi ini bisa disebabkan karena tingginya konsentrasi inlet sejak dari awal pegoperasian yang terakumulasi dalam jumlah besar sehingga bakteri tidak mampu untuk mendegradasi secara baik pada hari ke-18. Bakteri yang sudah mulai tumbuh sejak hari ke-19
konsentrasi (ppm )
(Gambar 22 (d)) dapat menaikkan efisiensi kembali. 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
inlet outlet
0
7
14
(a)
21
28
100
efisiensi (%)
80 60
(b)
40 20 0 0
7
14
21
28
hari ke-
Gambar 23. Kinerja penghilangan H2S biofilter enam (a) inlet-outlet, (b) efisiensi.
55
3. Kandungan Nitrogen, Sulfur dan Karbon dalam Media Biofilter
Perubahan konsentrasi nitrogen, sulfur dan karbon selama penelitian dapat dilihat pada Gambar 24. Konsentrasi nitrat dalam media mengalami penambahan dari hari ke-9 sampai hari ke-30. Pada hari ke-9 konsentrasi nitrat 611.8 ppm, kemudian naik sampai hari ke-30 menjadi 2956.5 ppm, sedangkan konsentrasi sulfat menurun pada hari ke-9 menjadi 72.9 ppm dari 101.4 ppm pada hari ke-0, namun naik kembali pada hari ke-16 yaitu 91.92 ppm sampai hari ke-23 yaitu 110.8 ppm. Konsentrasi menurun pada hari ke-30 menjadi 107.4. Secara keseluruhan nitrat dan sulfat mengalami kenaikkan. Peningkatan konsentasi sulfat juga menurunkan pH seperti juga nitrat. Penambahan konsentrasi nitrat juga diikuti dengan penambahan nitrogen total dalam media biofilter. Nitrogen total pada hari ke-0 bernilai 5400 ppm, kemudian pada hari ke-30 nilai nitrogen total adalah 11000 ppm. Peningkatan sulfat tidak diikuti dengan peningkatan sulfur total dalam media. Pada hari ke-0 kandungan sulfur dalam media sebanyak 3097 ppm, sedangkan pada hari ke-30 kandungan sulfur dalam media menurun menjadi 3040.5 ppm. Penambahan konsentrasi nitrat dan sulfat ini menyebabkan penurunan pH. Pada lubang satu penurunan pH terjadi hari ke-0 dengan nilai pH 7.45 sampai hari ke-30 menjadi 6.79. Pada lubang dua penurunan pH terjadi dari awal sampai akhir. Pada lubang dua di hari ke-0 pH bernilai 7.62 menurun sampai hari ke-30 menjadi 6.86. Hal yang sama terjadi pada lubang tiga dimana pH menurun dari hari ke-0 yang bernilai 7.71 menjadi 7.22 pada hari ke-30.
56
konsentrasi (ppm)
12000 N total
10000
Nitrat
8000
ion am onioum
6000
(a)
4000 2000 0 0
7
14
21
28
konsentrasi (ppm)
4000 3000 2000 S total sulfat
1000
(b)
0
Kandungan Karbon (%)
0
7
14
21
40 38 36 34 32 30 28 26 24 22 20
28
(c)
0
7
14
21
28
hari
Gambar 24. Kandungan beberapa unsur dalam biofilter enam (a) Nitrogen, (b) Sulfur, (c) Karbon. Kandungan karbon dalam media mengalami penurunan dan kenaikan. Kandungan karbon mengalami kenaikan dari hari ke-0 (32%) sampai hari ke-9 (34.5%), kemudian mengalami penurunan sampai hari ke-16 (32%). Kenaikan terjadi kembali sampai hari ke 23 (37%), mengalami penurunan kembali sampai hari ke-30 (30%).
57
H. KAPASITAS PENGHILANGAN N DAN S OLEH BIOFILTER a. Kapasitas Penghilangan N oleh Biofilter Kapasitas penghilangan N oleh masing-masing biofilter 1, 2, 3, 4, 5 dan 6 dapat dilihat pada Gambar 25 berikut ini. Keenam kolom biofilter dengan bahan pengisi yang berbeda, akan dibandingkan kemiringan yang terbentuk pada masing-masing biofilter. Kemiringan garis atau slope ini menggambarkan hubungan antara beban N yang masuk ke dalam biofilter (dalam g-N) terhadap kapasitas penghilangan N yang dilakukan oleh bahan pengisi (dalam g-N). Besarnya slope pada biofilter 1, 2, 3, 4, 5, 6 secara berturut turut adalah 0.9981; 0.9957; 1; 1; 1; dan 1. Berdasarkan kemiringan terlihat bahwa semua biofilter memiliki slope yang baik yaitu diatas 0.99. Hal ini menandakan bahwa semua biofilter bekerja dengan baik dalam menghilangkan amoniak. Pada media bisa mengandung banyak bakteri hetrerotrof nitrifikasi. Selain itu, tingginya kapasitas penghilangan NH3 dari bahan pengisi berhubungan dengan sifat fisik dan kimia seperti tingginya porositas, rata-rata diameter pori-pori dan kandungan air maksimum (Hirai et al., 2001).
58
biofilter 2
Penyerapan (g-N/Kg bahan kering)
800 700 y = 0,9981x - 0,1635 R2 = 1
600 500 400 300 200 100
Penyerapan (g-N/Kg bahan kering)
biofilter 1 900
900 800 700 600 500 400 300 200 100 0
0
y = 0,9957x - 0,1804 R2 = 1
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 0
100 200 300 400 500 600 700 800 900
Beban Beban
biofilter 4 Penyerapan (g-N/Kg bahan kering)
Penyerapan (g-N/Kg bahan kering)
biofilter 3 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0
y = x - 4E-05 R2 = 1
900 800 700 600 500 400 300 200 100 0
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
y = x + 6E-06 R2 = 1
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Beban
Beban
biofilter 6
900 800 700 600 500 400 300 200 100 0
Penyerapan (g-N/Kg bahan kering)
Penyerapan (g-N/Kg bahan kering)
biofilter 5
y = x - 3E-05 R2 = 1
900 800 700 600 500 400 300 200 100 0
y = x - 5E-05 R2 = 1
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Beban
Beban
Gambar 25. Kapasitas penghilangan N terhadap beban yang masuk ke dalam keenam biofilter.
59
c. Kapasitas Penghilangan S oleh Biofilter
Kapasitas penghilangan S oleh masing-masing biofilter 1, 2, 3, 4, 5 dan 6 dapat dilihat pada Gambar 26. Keenam kolom biofilter dengan bahan pengisi yang berbeda akan dibandingkan kemiringan yang terbentuk pada
masing-masing
biofilter.
Kemiringan
garis
atau
slope
ini
menggambarkan hubungan antara beban S yang masuk ke dalam biofilter (dalam g-S) terhadap kapasitas penghilangan S yang dilakukan oleh bahan pengisi (dalam g-S). Berdasarkan hasil perhitungan didapatkan slope masing-masing biofilter. Besarnya slope biofilter 1, 2, 3, 4, 5, 6 secara berturut-turut adalah 0.9094; 0.9095; 0.9982; 0.9027; 0.9076 dan 0.9659. Berdasarkan slope-nya kapasitas penyerapan yang paling baik untuk penghilangan S adalah pada biofilter tiga. Kapasitas penghilangan S pada biofilter tiga ini di dukung jumlah bakteri Thiobacillus sp dan heterotrof yang stabil.
60
biofilter 2
100 80
Penyerapan (g-S/ kg media kering)
Penyerapan (g-S/ kg media kering)
biofilter 1
y = 0,9094x - 1,0445 R2 = 0,9728
60 40 20 0 0
20
40
60
80
100 80
y = 0,9095x - 0,7394 R2 = 0,9782
60 40 20 0 0
100
20
40
Beban
60
80
100
80
100
80
100
Beban
biofilter 3
biofilter 4 100 Penyerapan (g-S/ kg media kering)
Penyerapan (g-S/ kg media kering)
100 80 y = 0,9982x - 0,4648 R2 = 0,9843
60 40 20 0 0
20
40
60
80
80 y = 0,9027x - 0,8324 R2 = 0,9715
60 40 20 0
100
0
20
40
Beban
biofilter 5
biofilter 6
100
100 Penyerapan (g-S/ kg media kering)
Penyerapan (g-S/ kg media kering)
60
Beban
80 y = 0,9076x - 0,8964 R2 = 0,9733
60 40 20 0 0
20
40
60
80
Beban
100
80 y = 0,9659x - 0,1733 R2 = 0,9434
60 40 20 0 0
20
40
60
Beban
Gambar 26. Kapasitas penghilangan S terhadap beban yang masuk ke dalam keenam biofilter.
61
I. TOTAL PENGHILANGAN N DAN S OLEH BIOFILTER
Total penghilangan N dan S pada masing-masing biofilter 1, 2, 3, 4, 5 dan 6 dapat dilihat pada Tabel 9 berikut ini.
Tabel 9. Total penghilangan H2S dan NH3
Biofilter 1 2 3 4 5 6
penghilangan H2S (g-S/ kg bahan/hari) 20.26 20.20 21.82 19.86 20.83 21.11
Total penghilangan S (g-S/ kg bahan) 607.76 606.12 654.53 595.82 624.92 633.42
Penghilangan NH3 (g-N/ kg bahan/hari) 67.03 64.84 62.69 59.56 68.53 57.99
Total penghilangan N (g-N/kg bahan) 2010.99 1945.08 1880.66 1786.90 2055.92 1739.69
Penghilangan N untuk biofilter 1, 2, 3, 4, 5 dan 6 per hari selama pengoperasian berkisar antara 57.99 – 68.53 g-N/kg bahan. Sedangkan total penghilangan S untuk biofilter 1, 2, 3, 4, 5 dan 6 berkisar antara 19.86 – 21.82 g-S/kg bahan. Berdasarkan nilai tersebut, total penghilangan N yang paling terbesar
selama penelitian adalah pada biofilter 5 yaitu 2055.92 g-N/kg
bahan, sedangkan total penghilangan S yang terbesar pada biofilter 3 yaitu 21.82. Berikut ini adalah tabel perbandingan kapasitas penghilangan dari beberapa penelitian sebelumnya baik skala laboratorium maupun skala pilot dengan gas yang berbeda.
62
Tabel 10. Kapasitas penyerapan beberapa polutan gas pada beberapa jenis bahan pengisi biofilter. Senyawa polutan
Kapasitas Penghilangan Maksimum
Sumber
Butil asetat
2.41 g-senyawa/kg-gambut kering/hari 1.58 g-senyawa/kg-gambut kering/hari 0.68 g-S/kg-gambut kering/hari
Ottenggraf,1986
5.0 g-S/kg-gambut kering/hari
Choi et al., 1991
20.49 g-S/kg-campuran bahan kering/hari 24.52 g-S/kg-batu apung kering/hari
Wahyuni, 2004
Toluen Dimetil Sulfida Hidrogen sulfida Hidrogen sulfida Hidrogen sulfida Hidrogen sulfida Amoniak Amoniak Amoniak Amoniak
22 g-S/kg-tanah kering/hari 1.5 g-N/kg-tanah kering/hari 0.16 g-N/kg-keramik kering/hari 0.29 g-N/kg-cristobalt kering/hari 1.5 g-N/kg-obisidian formed kering/hari
Ottenggraf,1986 Choi et al., 1991
Simangungsong, 2004 Kurniawan, 2004 Hirai et al., 2001 Hirai et al., 2001 Hirai et al., 2001 Hirai et al., 2001
Kapasitas yang dihasilkan dalam penelitian ini lebih besar dari hasil penelitian yang dilakukan oleh Indriasari (2005) dikarenakan beban inlet pada penelitian Indriasari lebih kecil. Dengan menggunakan biofilter yang sama dapat dibuktikan bahwa dengan beban inlet yang lebih besar kemampuan penghilangan gas emisi juga lebih besar. Beban inlet NH3 dan H2S pada penelitian Indriasari (2005) berkisar antara 0.4 - 10 g-N/kg bahan kering/hari dan 0.3 - 4 g-S/ kg bahan kering/hari, sedangkan beban inlet NH3 dan H2S pada penelitian ini berkisar antara 1 - 538 g-N/kg bahan kering/hari dan 1 - 93 g-S/ kg bahan kering/hari.
63
n Karbon (%)
30 29 28
Tabel 11. Pebandingan hasil penelitian
ruang lateks pekat dengan gudang lump
menggunakan biofilter yang sama
Senyawa polutan
Hidrogen sulfida (H2S)
Bahan Pengisi
Kapasitas Penghilangan per Hari Ruang Lateks Pekat
Kapasitas Penghilangan per Hari Gudang lump (Indriasari, 2005)
Kompos, tanah, sekam dan sludge
20.26 g-S/kg bahan kering/hari 20.20 g-S/kg bahan kering/hari
0.0243 g-S/kg bahan kering/hari 0.0249 g-S/kg bahan kering/hari
21.82 g-S/kg bahan kering/hari
0.0243 g-S/kg bahan kering/hari
19.86 g-S/kg bahan kering/hari
0.0240 g-S/kg bahan kering/hari
20.83 g-S/kg bahan kering/hari 21.11 g-S/kg bahan kering/hari
0.0237 g-S/kg bahan kering/hari 0.0233 g-S/kg bahan kering/hari
67.03 g-N/kg bahan kering/hari 64.84 g-N/kg bahan kering/hari
2.875 g-N/kg bahan kering/hari 2.864 g-N/kg bahan kering/hari
62.69 g-N/kg bahan kering/hari
2.805 g-N/kg bahan kering/hari
59.56 g-N/kg bahan kering/hari
2.742 g-N/kg bahan kering/hari
Kompos, tanah, kulit kayu karet dan sludge
68.53 g-N/kg bahan kering/hari
2.701 g-N/kg bahan kering/hari
Kompos, tanah dan kulit kayu karet
57.99 g-N/kg bahan kering/hari
2.679 g-N/kg bahan kering/hari
Kompos, tanah dan sekam Kompos, tanah, serasah daun karet dan sludge Kompos, tanah dan serasah daun karet Kompos, tanah, kulit kayu karet dan sludge Kompos, tanah dan kulit kayu karet Kompos, tanah, sekam dan sludge Kompos, tanah dan sekam Kompos, tanah, serasah daun karet dan sludge
Amoniak (NH3)
Kompos, tanah dan serasah daun karet
64
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. KESIMPULAN
Emisi yang dihasilkan oleh pabrik karet masih diatas baku mutu. Emisi pabrik lateks pekat untuk amoniak dan hidrogen sulfida adalah 1 – 600 ppm dan 0.3 - 80 ppm. Beban inlet amoniak berselang antara 1 - 600 g-N/kg bahan dan beban inlet hidrogen sulfida berselang antara 4 - 110 g-S/kg bahan. Efisiensi penghilangan amoniak semua biofilter relatif baik karena diatas 98%, sedangkan efisiensi penghilangan hidrogen sulfida yang baik hanya biofilter tiga dan enam yaitu diatas 97%. Kapasitas biofilter 5 dalam menghilangkan gas amoniak sangat baik karena memiliki kapasitas penyerapan 68.53 g-N/kg bahan/hari, sedangkan kapasitas penghilangan gas hidrogen sulfida yang paling baik adalah biofilter tiga karena memiliki kapasitas penyerapan 21.82 g-S/kg bahan/hari . Kapasitas penghilangan gas amoniak per hari berkisar antara 57.99 - 68.53 g-N/kg bahan/hari, kemudian kapasitas penghilangan hidrogen sulfida per hari berkisar antara 19.86 – 21.82 g-S/ kg bahan/hari. Brdasarkan slope yang menggambarkan hubungan antara kapasitas penghilangan dan beban , biofilter 3 memiliki slope yang terbaik yaitu 1 untuk amoniak dan 0.9982 untuk hidrogen sulfida. Campuran bahan pengisi dari setiap biofilter baik untuk penghilangan amoniak, sedangkan campuran bahan pengisi untuk penghilangan hirogen sulfida adalah kompos, tanah, sludge dan serasah daun karet. Penghilangan gas amoniak dan hidrogen sulfida yang terbaik adalah biofilter tiga yang berisi kompos, tanah, sludge dan serasah daun karet.
B. SARAN
Kinerja penghilangan amoniak sampai hari terakhir masih baik sehingga perlu dilakukan penelitian lanjutan dengan konsentrasi yang lebih tinggi, baik di industri karet ataupun agroindustri lain. Kemampuan biofilter yang masih
baik bisa untuk menghilangkan emisi dari semua sumber emisi pabrik karet seperti gudang lump, ruang pengolahan RSS dan ruang pengolahan lateks pekat. Aliran emisi ke biofilter dapat menggunakan Blower yang ada pada ruang lateks pekat untuk mengisap emisi dari sumber-sumber emisi. Biofilter ini juga bisa digunakan
pada ruang
pengasapan
untuk
mengurangi atau
menghilangkan asap dari hasil pembakaran yang tidak sempurna sebelum di buang ke udara luar. Peningkatan skala biofilter dari pilot menjadi skala industri sebaiknya menggunakan bahan pengisi kompos, tanah, sludge dan serasah daun karet. Pemanfaatan sumber daya alam selain serasah daun dan kulit kayu sebagai bahan pengisi perlu dilakukan agar dapat meningkatkan variasi bahan pengisi.
66
DAFTAR PUSTAKA
Alken Murray Corp. 2002. Toxicity of Hidrogen Sulfida. www. AlkenMurray.com. [ 13 Januari 2006] Anas, I. 1989. Petunjuk Laboratorium Biologi Tanah dalam Praktek. Institut Pertanian Bogor. Bogor. Andrew, G. F. dan Noah, K. S. 1995. Design of gas-treatment Bioreactor. Biotechnol. Prog. 11:498-509. AOAC. 1984. Official Methods of Analysis. The Association of Official Analytical Chemist. Washington. D. C. Boswell, J. 2004. Compost-Based Biofilters Control Pollution. Biocycle 45 : 42. BPS. 2005. Indonesian Export of Agriculture Products Sector by Commodity 20012005. Badan Pusat Statistik. Indonesia. Brady, N. C. 1990. Nitrogen and Sulfur Economic of Soil. In the Nature and Properties of Soils. 10th Ed. MacMillan. Ney York. 11:315-349. Buckman, H.O dan Nyle. C. Brandy. 1982. Ilmu Tanah. Bhratara Karya Aksara. Jakarta. Cho, K. S, H. W. Ryu, dan N. Y. Lee. 2000. Biological Deodorization of Hydrogen Sulfide Using Porous lava As Carrier of Thiobacillus thioxidans. Journal of Biosciense and Bioengineering. 90(1): 25-31 Choi, J.J., M. Hirai dan M. Shoda. 1991. Catalytic Oxidation of Hydrogen Sulphide by Air Over an Actived Carbon Fiber. J. Fermnt and Bioeng. 79 : 241-248. Data dan Statistik Agribisnis. 2005. Komoditas Karet. Agribisnis Online. Degorce-Dumas, J.R., S. Kowal, and P. Le Clorirec. 1997. Microbiological Oxidation of Hydrogen Sulphide in a Biofilter. Can. J. Microbiol. 43:264-271. Devinny, J. S., M. A. Deshusses, T. S. Webster. 1999. Biofiltration For Air Pollution Control. Lewish Publishers. New York. Edmons, P. 1978. Microbiology an Environmental Perpective. Collier Macmillan Publisher. London. Fromageot, C., dan J. C. Senez. 1960. Aerobic and anaerobic reactions of inorganic substances, p. 347-409. In M. Florkin and H. S. Mason, [ed.], Comparative biochemistry. v. 1. Academic Press, Inc., New York. Golz W. J. 1995. Biological Treatment in Recirculating Aquaculture Systems. In Recirculating Aquaculture in the Classroom: a training workshop for
agricultural science teachers, a proceedings of a workshop sponsored by the Louisiana Sea Grant College Program, Louisiana State University, and the Louisiana Department of Education, 6-7 December 1995, Louisiana State University, Baton Rouge, Louisiana. Goutara, B., Djatmiko dan W. Tjiptadi. 1985. Dasar Pengolahan Karet. Teknologi Industri Pertanian FATETA IPB. Bogor. Hirai, M., M. Kamamoto, M. Yani. 2001 dan M. Shoda. Comparison of the Biological NH3 Removal Characteristics among Four Inorganic Packing Material. Journal of Bioscience and Bioengineering. Vol 91 (4): 396-402. Hodge, D. S., Medina, V. F., Islander, R. L., dan Devinny, J. S. 1991. Treatment of Hydrocarbon fuel Vapor in Biofilters. Journal Env. Tech 12:655-662. Indriasari, S. 2005. Penerapan Teknik Biofilter Skala Pilot Pada Penghilangan Gas Penyebab Bau dari Gudang Penyimpanan Leum Industri Karet. Thesis. Pascasarjana IPB. Bogor. Jensen a. B dan C. Webb 1995. Treatment of H2S-containing gases: A Review of Microbiological Alternatives. Enzyme and microbial Technology 17:2-10. Kleinjan, W. 2005. Biologically Produced Sulfur Particles and Polysulfide ions. Wageningen Universiteit. Wageningen. Kurniawan, B. 2005. Kajian Penggunaan Gambut, Serasah bakau, Serasah Hutan, dan Tanah Landfill sebagai Bahan Pengisi Biofilter Gas H2S. Fakultas Teknologi Pertanian. IPB. Bogor. Lee, E.Y., K. S. Cho, H. D. Han, and H.W. Ryu. 2002. Hydrogen Sulfide Effects on Ammonia Removal by a Biofilter Seeded With Earthworm. J. Environ. Qual. 31 : 1782- 1788. Manik, K. E. S. 2003. Pengelolaan Lingkungan Hidup. Djambatan. Jakarta. Martin, R. W., J. R. Mihelcic dan J. C. Crittenden. 2004. Design and Performance Strategy Using Modeling For Biofiltration Control of Odorous Hydrogen Sulfide. Journal of the Air and Waste Management Association vol 54(7): 834-844. Neiburger, M., J.G. Edinger dan W. D. Bonner. 1995. Memahami Lingkungan Atmosfer Kita. ITB. Bandung. Ottengraf, S.P.P. 1986. Exhaust Gas Purification in Biotechnology 8 (eds). Rehm, H.J and Reed, G. VCH. Tokyo. Peck, H. D. 1959. The ATP-dependentreduction of sulfate with hydrogen in extractsof Desulfovibrio desulfuricans. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. 45:701-708.
68
Peck, H. D. 1960. Adenosine 5'-phosphosulfateas an Intermediate in The Oxidation of Thiosulfate by Thiobacillus thioparus. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. 46:10531057. Pusat Peneliti Karet. 2003. Prosiding Konferensi Agribisnis Karet Menunjang Industri Lateks dan Kayu. Pusat Peneliti Karet. Medan. Raghuvanshi, S dan B. V. Babu. 2004. Modeling and Simulation of Biofilters Operated in Periodic Mode. Chemical Engineering Department Birla Institute of Technology and Science (BITS). Birla. Sadjad, S. 1983. Empat Belas Tanaman perkebunan Untuk Agro-Industri. Balai Pustaka. Jakarta. Saeni, M. S. 1989. Kimia Lingkungan. PAU IPB. Bogor. Saputra, H. 2005. Penerapan Produksi Bersih di PT Perkebunan Nusantara VIII Wangunreja, Subang. FATETA IPB. Bogor. Schmidt, D., K. Janni dan R. Nicolai. 2004. Biofilter Design Information. Department of Biosystems and Agricultural Engineering University of Minnesota. Schlegel, H. G dan K. Schmidt. 1994. Mikrobiologi Umum Edisi Keenam. Gajah Mada University Press. Yogyakarta. Shahmansouri, M. R., H. T. B Bina dan H. Movahedian. 2005. Biological Removal of Ammonia from Contaminated Air Streams Using Biofiltration System. Iranian Journal Environmental Sciences Enggineering Vol 2 (2): 17-25. Simangungsong, D. I. S. 2005. Penghilangan Emisi Gas H2S Menggunakan Biofilter Dengan Bahan Pengisi Anorganik. Fakultas Teknologi Pertanian, IPB. Bogor. Solichin, M. 1988. Permasalahan dan Pencegahan Prakoagulasi Lateks Kebun. Lateks Vol III. 2:18-21. Spencer, R dan L. Finn. 1997. Managing Biofilter for Consistent Odor and VOC Treatment. Biocycle (38): 40. SWO. 2005. Produktifitas Karet Indonesia Masih Rendah. Harian Sinar Harapan. Online. [12 Januari 2006] Suwardin D. 1989. Teknik Pengendalian Limbah Pabrik Karet. Jurnal Lateks Vol 4 (7) : 28 -34. Turk, A., J. Turk dan J. T Wittes. 1972. Ecology, Pollution, Environment. W.B Saunders Company. Philadelphia. Vanotti, Matias B., Ariel A. Szogi, Patrick G. Hunt, Frank J. Humenik, and J. Mark Rice. 1999. Nitrification Options for Swine Wastewater Treatment. In 1998
69
Proceedings: Volume II. An International Conference on Odor, WaterQuality, Nutrient Management and Socioeconomic Issues, Iowa StateUniversity, Ames, 795-800. Wahyuni, A. 2004. Penghilangan Emisi Gas H2S Menggunakan Biofilter dengan Bahan Pengisi Kompos dan Arang Aktif. Fakultas Teknologi Pertanian. IPB. Bogor. Walpole, R. E. 1995. Pengantar Statistik. Ed ke-3. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta. Wild, A. 1995. Soil and The Environment an Introduction. Cambridge. Wikipedia. 2002. Amonia. www. Wikipedia.com. [ 5 April 2006]. ________. 2005. Nitrosomonas sp. www. Wikipedia.com. [ 10 Januari 2006]. ________. 2006. Hidrogen Sulfide. www. Wikipedia.com. [10 Mei 2006]. Williams, T. O dan F. C. Miller. 1992. Biofilter and Facility Operations. Biocycle. 75-79. Yani, M, Hirai dan M Shoda. 1998. Removal Kinetics of Ammonia by Peat Biofilter Seeded with Night Soil Slugde. Journal of Fermentation and Bioenginering vol 85(5):502-506.
70
Lampiran 1a. Kurva Standar NH3 volume larutan standar (ml) 1 2 3 4 5 6 7 8 9
abs 0.097 0.236 0.36 0.483 0.615 0.72 0.802 0.989 1.059
g-N 8.23529E-06 1.64706E-05 2.47059E-05 3.29412E-05 4.11765E-05 4.94118E-05 5.76471E-05 6.58824E-05 7.41176E-05
kurva standar NH3 1.2 y = 14628x - 0.0067 1
R 2 = 0.9962
abs
0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.00000
0.00002
0.00004
0.00006
0.00008
g-N
71
Lampiran 1b. Hasil pengamatan NH3 inlet, outlet, beban dan efisiensi pada biofilter 1 Inlet hari ke
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 13 13.5 14 14.5 15 15.5 16 17 17.5 18 19 19.5 20 20.5 21.5 22 22.5 23 23.5 24 24.5
ppm NH3
beban g-N/kg bahan
140.7063 472.8389 27.2686 153.7953 604.8194 399.2135 166.3389 92.1680 1.6360 9.8166 2.7267 9.2712 5.4536 4.9082 4.9082 14.1796 1.6360 5.9990 5.4536 13.6342 7.6351 55.0826 32.7223 132.5257 471.7482 52.9011 66.5355 197.4252 439.5711 47.4474 83.4421 79.6244 5.9444 40.0848 5.9990 1.4724 5.1264 20.1787 15.3794 8.6713 41.6664 33.6494 46.5203
44.7357 150.3330 8.6697 49.9321 196.3645 129.6112 54.0046 29.9239 3.1869 6.3742 0.8853 3.4512 2.0301 1.8271 1.8271 5.2783 0.6090 2.2331 2.0301 5.0753 2.8421 61.7440 12.2265 49.5176 176.2664 19.7662 24.8606 68.5075 610.1334 16.4645 28.9548 110.5203 2.0628 13.9612 2.0894 1.0256 3.5710 7.0281 3.8871 2.1916 10.5311 8.5048 11.8075
Outlet beban g-N/kg bahan/hari
195.0688 58.6018 325.9757 83.9285 3.1869 6.3742 4.3364 3.8571 7.1053 2.8421 7.1053 64.5862 61.7441 196.0326 93.3682 610.1334 45.4193 110.5203 16.0240 3.1150 3.1500 10.9152 12.7227 20.3122
ppm NH3 0.0000 0.0000 0.7089 0.3816 0.4362 0.0000 0.1089 0.0000 0.1089 0.0000 0.0000 1.1452 0.0000 0.1089 0.2180 0.0000 0.3816 0.1635 0.0000 0.0544 0.3816 0.2726 0.0000 1.2542 1.9087 2.1814 1.7996 1.9632 2.1268 1.2542 1.1997 0.8725 0.6543 1.8541 1.7451 0.1635 0.4907 0.0000 0.9815 0.0000 0.3271 0.1089 0.0000
beban g-N/kg bahan 0.0000 0.0000 0.2254 0.1239 0.1416 0.0000 0.0354 0.0000 0.1061 0.0000 0.0000 0.4263 0.0000 0.0406 0.0812 0.0000 0.1421 0.0609 0.0000 0.0203 0.1421 0.3055 0.0000 0.4686 0.7132 0.8151 0.6724 0.6812 1.4760 0.4352 0.4163 0.6055 0.2271 0.6458 0.6078 0.1139 0.1709 0.0000 0.2481 0.0000 0.0827 0.0275 0.0000
beban g-N/kg bahan/hari
0.0000 0.3493 0.1416 0.0353 0.1061 0.0000 0.4262 0.0405 0.0811 0.2029 0.0202 0.4476 0.4686 1.5282 1.3537 1.4760 0.8515 0.6055 0.8728 0.7217 0.3000 0.2480 0.0826 0.0275
efisiensi (%)
100 100 97 100 100 100 100 100 93 100 100 88 100 98 96 100 77 97 100 100 95 100 100 99 100 96 97 99 100 97 99 99 89 95 71 89 90 100 94 100 99 100 100
72
25 25.5 26 27.5 28 28.5 29 29.5 30 30.5
52.3558 2.9449 5.6718 2.9449 1.1452 67.8444 3.3267 10.3620 82.4604 41.6119
13.2886 0.7475 8.6374 1.4949 0.2907 17.2198 0.8443 2.6300 20.9295 158.4247
14.0360 8.6374 1.4949 17.5105 3.4744 179.3542
1.6360 0.5452 0.7634 0.0000 0.0000 1.1997 0.8179 1.0906 0.6543 0.5998
0.4152 0.1384 0.5813 0.0000 0.0000 0.3045 0.2076 0.2768 0.1661 2.2835
0.5536 0.5813 0.0000 0.3045 0.4844 2.4496
97 81 87 100 100 98 75 89 99 99
73
Lampiran 1c. Hasil pengamatan NH3 inlet, outlet, beban dan efisiensi pada biofilter 2 Inlet hari ke
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 13 13.5 14 14.5 15 15.5 16 17 17.5 18 19 19.5 20 20.5 21.5 22 22.5 23 23.5 24 24.5
ppm NH3
beban g-N/kg bahan
140.7063 472.8389 27.2686 153.7953 604.8194 399.2135 166.3389 92.1680 1.6360 9.8166 2.7267 9.2712 5.4536 4.9082 4.9082 14.1796 1.6360 5.9990 5.4536 13.6342 7.6351 55.0826 32.7223 132.5257 471.7482 52.9011 66.5355 197.4252 439.5711 47.4474 83.4421 79.6244 5.9444 40.0848 5.9990 1.4724 5.1264 20.1787 15.3794 8.6713 41.6664 33.6494 46.5203
43.4225 145.9199 8.4152 48.4664 190.6001 125.8064 52.4193 29.0454 3.0934 6.1871 0.8593 3.3493 1.9702 1.7731 1.7731 5.1225 0.5910 2.1672 1.9702 4.9255 2.7582 59.6969 11.8212 48.0441 171.0211 19.1781 24.1209 66.4689 591.9775 15.9745 28.0932 107.2315 2.0014 13.4957 2.0197 0.9947 3.4632 6.8161 3.7698 2.1255 10.2134 8.2482 11.4032
Outlet beban g-N/kg bahan/hari
189.3424 56.8816 316.4065 81.4647 3.0934 6.1871 4.2086 3.7433 6.8956 2.7582 6.8956 62.4552 59.8652 190.1992 90.5898 538.1900 44.0677 97.4900 15.4971 3.0144 3.1500 10.5859 12.3389 19.6514
ppm NH3
0.0000 0.0000 0.0000 0.9815 0.9815 0.0000 0.5998 0.0000 0.0000 0.0000 0.5998 0.9270 0.8179 0.0000 0.1635 0.2180 0.5452 0.0000 0.0000 0.3271 0.4907 3.4903 0.5452 1.0906 1.9632 2.2904 2.5631 1.7996 2.1814 1.4724 1.1452 0.8725 1.4724 1.9632 1.6905 0.2180 0.0000 0.5452 0.0544 0.2180 0.0000 0.3816 0.0000
beban g-N/kg bahan
0.0000 0.0000 0.0000 0.3093 0.3093 0.0000 0.1890 0.0000 0.0000 0.0000 0.1890 0.3349 0.2955 0.0000 0.0591 0.0788 0.1970 0.0000 0.0000 0.1182 0.1773 3.7826 0.1970 0.3954 0.7117 0.8303 0.9292 0.6059 2.9377 0.4957 0.3856 1.1750 0.4957 0.6610 0.5692 0.1473 0.0000 0.1842 0.0133 0.0534 0.0000 0.0935 0.0000
beban g-N/kg bahan/hari
0.0000 0.3093 0.3093 0.1890 0.0000 0.0000 0.5239 0.2955 0.1378 0.1970 0.1182 3.9599 0.5924 1.5421 1.5351 2.9377 0.8813
1.1567 0.7165 0.0000 0.1975 0.0534 0.0935
efisiensi (%) 100 100 100 99 100 100 100 100 100 100 78 90 85 100 97 98 67 100 100 98 94 94 98 99 100 96 96 99 100 97 99 99 75 95 72 85 100 97 100 97 100 99 100
74
25 25.5 26 27.5 28 28.5 29 29.5 30 30.5
52.3558 2.9449 5.6718 2.9449 1.1452 67.8444 3.3267 10.3620 82.4604 41.6119
12.8336 0.7219 8.3729 1.4491 0.2818 16.6924 0.8185 2.5495 20.2885 153.5724
13.5555 8.3729 1.3200 16.9741 3.3679 173.8609
0.1089 0.5452 0.0000 0.0000 0.0000 0.9270 0.4362 1.1452 0.7089 0.4362
0.0267 0.1337 0.0000 0.0000 0.0000 0.2281 0.1073 0.2818 0.1744 1.6097
0.1604 0.0000 0.0000 0.2281 0.3891 1.7841
100 81 100 100 100 99 87 89 99 99
75
Lampiran 1d. Hasil pengamatan NH3 inlet, outlet, beban dan efisiensi pada biofilter 3 Inlet hari ke
ppm NH3
beban g-N/kg bahan
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 13 13.5 14 14.5 15 15.5 16 17 17.5 18 19 19.5 20 20.5 21.5 22 22.5 23 23.5
140.7063 472.8389 27.2686 153.7953 604.8194 399.2135 166.3389 92.1680 1.6360 9.8166 2.7267 9.2712 5.4536 4.9082 4.9082 14.1796 1.6360 5.9990 5.4536 13.6342 7.6351 55.0826 32.7223 132.5257 471.7482 52.9011 66.5355 197.4252 439.5711 47.4474 83.4421 79.6244 5.9444 40.0848 5.9990 1.4724 5.1264 20.1787 15.3794 8.6713 41.6664
41.6016 139.8009 8.0623 46.4340 182.6074 120.5308 50.2211 27.8274 2.9636 5.9277 0.8233 3.2080 1.8870 1.6983 1.6983 4.9063 0.5661 2.0757 1.8870 4.7176 2.6418 57.1777 11.3223 46.0254 163.8354 18.3722 23.1074 63.6761 567.1044 15.3033 26.9128 102.7260 1.9173 12.9287 1.9349 0.9533 3.3192 6.5326 3.6130 2.0371 9.7886
Outlet beban g-N/kg bahan/hari
181.4025 54.4963 303.1382 78.0486 2.9636 5.9277 4.0312 3.5853 6.6046 2.6418 6.6046 59.8195 57.3477 182.2076 86.7835 567.1044 42.2161 102.7260 14.8460 2.8882 3.3192 10.1456 11.8257
ppm NH3
beban g-N/kg bahan
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0006 0.0001 0.0005 0.0005 0.0001 0.0006 0.0007 0.0005 0.0005 0.0002 0.0006 0.0005 0.0000 0.0003 0.0006 0.0000 0.0005 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0002 0.0001 0.0002 0.0002 0.0000 0.0002 0.0003 0.0002 0.0006 0.0000 0.0002 0.0006 0.0000 0.0001 0.0002 0.0000 0.0002 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
beban g-N/kg bahan/hari
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0003 0.0004 0.0003 0.0004 0.0006 0.0002 0.0006 0.0001 0.0002 0.0002 0.0000 0.0000
efisiensi (%)
100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
76
24 24.5 25 25.5 26 27.5 28 28.5 29 29.5 30 30.5
33.6494 46.5203 52.3558 2.9449 5.6718 2.9449 1.1452 67.8444 3.3267 10.3620 82.4604 41.6119
7.9051 10.9288 12.2998 0.6918 8.0240 1.3887 0.2700 15.9969 0.7844 2.4432 19.4432 147.1742
18.8340 12.9916 8.0240 1.3200 16.2669 3.2276 166.6174
0.0000 0.0000 0.0003 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0002 0.0000 0.0003 0.0000 0.0002
0.0000 0.0000 0.0001 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0001 0.0000 0.0008
0.0000 0.0001 0.0000 0.0000 0.0000 0.0001 0.0008
100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
77
Lampiran 1e. Hasil pengamatan NH3 inlet, outlet, beban dan efisiensi pada biofilter 4 Inlet hari ke
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 13 13.5 14 14.5 15 15.5 16 17 17.5 18 19 19.5 20 20.5 21.5 22 22.5 23 23.5 24 24.5
ppm NH3
beban g-N/kg bahan
140.7063 472.8389 27.2686 153.7953 604.8194 399.2135 166.3389 92.1680 1.6360 9.8166 2.7267 9.2712 5.4536 4.9082 4.9082 14.1796 1.6360 5.9990 5.4536 13.6342 7.6351 55.0826 32.7223 132.5257 471.7482 52.9011 66.5355 197.4252 439.5711 47.4474 83.4421 79.6244 5.9444 40.0848 5.9990 1.4724 5.1264 20.1787 15.3794 8.6713 41.6664 33.6494 46.5203
39.5224 132.8138 7.6594 44.1133 173.4810 114.5068 47.7112 26.4367 2.8155 5.6497 0.7847 3.0477 1.7927 1.6135 1.6135 4.6612 0.5378 1.9720 1.7927 4.4819 2.5098 54.5013 10.7923 43.7090 155.5899 17.4476 21.9444 60.4714 538.5634 14.5332 25.5583 97.5560 1.8208 12.3182 1.8435 0.9049 3.1507 6.2010 3.4296 1.9337 9.2917 7.5039 10.4127
beban g-N/kg bahan/hari
172.3363 51.7726 287.9878 74.1478 2.8155 5.6497 3.8323 3.4062 6.2746 2.5098 6.2746 57.0112 54.5014 173.0375 82.4159 538.5600 40.0915 97.5560 14.1390 2.7484 3.1507 9.6306 11.2254 17.9166
ppm NH3
0.0000 0.0000 0.0011 0.0000 0.0000 0.0003 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0002 0.0002 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0001 0.0004 0.0000 0.0005 0.0008 0.0006 0.0004 0.0005 0.0027 0.0003 0.0002 0.0003 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0005 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Outlet beban beban gg-N/kg N/kg bahan/hari bahan 0.0000 0.0000 0.0003 0.0000 0.0000 0.0001 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0001 0.0001 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0004 0.0000 0.0002 0.0003 0.0002 0.0001 0.0002 0.0033 0.0001 0.0001 0.0004 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0002 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000 0.0003 0.0001 0.0000 0.0000 0.0000 0.0001 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0005 0.0002 0.0005 0.0003 0.0330 0.0001 0.0004 0.0000 0.0000 0.0002 0.0000 0.0000 0.0000
efisiensi(%)
100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
78
25 25.5 26 27.5 28 28.5 29 29.5 30 30.5
52.3558 2.9449 5.6718 2.9449 1.1452 67.8444 3.3267 10.3620 82.4604 41.6119
11.7189 0.6592 7.6171 1.3183 0.2563 15.1857 0.7446 2.3193 18.4572 139.7109
12.3780 7.6200 1.3200 15.4420 3.0639 158.1682
0.0003 0.0000 0.0000 0.0003 0.0000 0.0005 0.0003 0.0081 0.0003 0.0006
0.0001 0.0000 0.0000 0.0001 0.0000 0.0001 0.0001 0.0018 0.0001 0.0020
0.0001 0.0000 0.0001 0.0001 0.0019 0.0020
100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
79
Lampiran 1f. Hasil pengamatan NH3 inlet, outlet, beban dan efisiensi pada biofilter 5 Inlet hari ke
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 13 13.5 14 14.5 15 15.5 16 17 17.5 18 19 19.5 20 20.5 21.5 22 22.5 23 23.5 24 24.5
ppm NH3
beban g-N/kg bahan
140.7063 472.8389 27.2686 153.7953 604.8194 399.2135 166.3389 92.1680 1.6360 9.8166 2.7267 9.2712 5.4536 4.9082 4.9082 14.1796 1.6360 5.9990 5.4536 13.6342 7.6351 55.0826 32.7223 132.5257 471.7482 52.9011 66.5355 197.4252 439.5711 47.4474 83.4421 79.6244 5.9444 40.0848 5.9990 1.4724 5.1264 20.1787 15.3794 8.6713 41.6664 33.6494 46.5203
45.4410 152.7028 8.8064 50.7193 199.4600 131.6543 54.8560 30.3956 3.2372 6.4747 0.8992 3.5055 2.0620 1.8558 1.8558 5.3613 0.6186 2.2682 2.0620 5.1551 2.8868 62.7108 12.4180 50.2929 179.0262 20.0757 25.2499 69.5801 619.6864 16.7223 29.4082 112.7738 2.1048 14.1933 2.1241 1.0427 3.6303 7.1449 3.9517 2.2281 10.7061 8.6461 12.0046
Outlet beban g-N/kg bahan/hari
198.1438 59.5256 331.1143 85.2515 3.2372 6.4747 4.4047 3.9178 7.2171 2.8868 7.2171 65.5976 62.7108 199.1019 94.8300 619.6864 46.1304 112.7738 16.2981 3.1668 3.6303 11.0966 12.9341 20.6507
ppm NH3
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0006 0.0005 0.0000 0.0004 0.0005 0.0004 0.0003 0.0005 0.0008 0.0003 0.0008 0.0003 0.0000 0.0001 0.0009 0.0000 0.0000 0.0000 0.0003 0.0000 0.0000 0.0001 0.0002
beban g-N/kg bahan
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0002 0.0006 0.0000 0.0002 0.0002 0.0001 0.0001 0.0002 0.0011 0.0001 0.0003 0.0004 0.0000 0.0000 0.0003 0.0000 0.0000 0.0000 0.0001 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
beban g-N/kg bahan/hari
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0008 0.0002 0.0003 0.0003 0.0011 0.0004 0.0004 0.0000 0.0003 0.0000 0.0001 0.0000 0.0001
efisiensi (%)
100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
80
25 25.5 26 27.5 28 28.5 29 29.5 30 30.5
52.3558 2.9449 5.6718 2.9449 1.1452 67.8444 3.3267 10.3620 82.4604 41.6119
13.5104 0.7599 8.7816 1.5199 0.2955 17.5072 0.8584 2.6739 21.2789 161.0693
14.2703 8.7816 1.5199 17.8028 3.5324 182.3482
0.0002 0.0004 0.0000 0.0000 0.0000 0.0006 0.0002 0.0007 0.0002 0.0006
0.0000 0.0001 0.0000 0.0000 0.0000 0.0002 0.0000 0.0002 0.0001 0.0024
0.0001 0.0000 0.0000 0.0002 0.0002 0.0025
100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
81
Lampiran 1g. Hasil pengamatan NH3 inlet, outlet, beban dan efisiensi pada biofilter 6 Inlet Outlet hari ke
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 13 13.5 14 14.5 15 15.5 16 17 17.5 18 19 19.5 20 20.5 21.5 22 22.5 23 23.5 24 24.5
ppm NH3
beban g-N/kg bahan
140.7063 472.8389 27.2686 153.7953 604.8194 399.2135 166.3389 92.1680 1.6360 9.8166 2.7267 9.2712 5.4536 7.6351 4.9082 14.1796 1.6360 5.9990 5.4536 13.6342 7.6351 55.0826 32.7223 132.5257 471.7482 52.9011 66.5355 197.4252 439.5711 47.4474 83.4421 79.6244 59.4456 40.0848 5.9990 1.4724 5.1264 20.1787 15.3794 8.6713 41.6664 33.6494 46.5203
38.4577 129.2358 7.4530 42.9248 168.8074 111.4220 46.4258 25.7244 2.7397 5.4797 0.7610 2.9669 1.7452 1.5707 1.5707 4.5376 0.5235 1.9197 1.7452 4.3631 2.4433 53.0757 10.5100 42.5657 151.5200 16.9912 21.3704 58.8896 524.4757 14.1530 24.8898 95.3254 1.7792 11.9973 1.7955 0.8814 3.0686 6.0394 3.3403 1.8833 9.0496 7.3084 10.1404
beban g-N/kg bahan/hari
167.6935 50.3779 280.2294 72.1503 2.7397 5.4797 3.7279 3.3159 6.1083 2.4433 6.1083 55.5190 53.0757 168.5112 80.2600 524.4757 39.0428 95.3254 13.7764 2.6768 3.0686 9.3797 10.9330 17.4488
ppm NH3
0.0002 0.0001 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0002 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0004 0.0006 0.0007 0.0002 0.0006 0.0006 0.0006 0.0006 0.0002 0.0000 0.0006 0.0005 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0002 0.0001 0.0004
beban g-N/kg bahan
0.0001 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0001 0.0002 0.0002 0.0001 0.0002 0.0007 0.0002 0.0002 0.0003 0.0000 0.0002 0.0002 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0001
beban g-N/kg bahan/hari
0.0001 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0001 0.0004 0.0002 0.0007 0.0004 0.0003 0.0002 0.0002 0.0000 0.0000 0.0000 0.0001
efisiensi (%)
100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
82
25 25.5 26 27.5 28 28.5 29 29.5 30 30.5
52.3558 2.9449 5.6718 2.9449 1.1452 67.8444 3.3267 10.3620 82.4604 41.6119
11.4124 0.6419 7.4179 1.2838 0.2496 14.7886 0.7251 2.2587 17.9745 136.0571
12.0543 7.4179 1.2838 15.0382 2.9838 154.0317
0.0008 0.0000 0.0003 0.0006 0.0008 0.0000 0.0000 0.0008 0.0010 0.0018
0.0002 0.0000 0.0004 0.0001 0.0002 0.0000 0.0000 0.0002 0.0002 0.0059
0.0002 0.0004 0.0001 0.0002 0.0002 0.0061
100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
83
Lampiran 2a. Kurva standar H2S volume larutan standar (ml) 0 0.05 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
abs 0 0.002 0.009 0.015 0.017 0.019 0.021 0.027
g-S
4.92E-05 9.85E-05 0.000148 0.000197 0.000295
Kurva Standar H2S 0.03
y = 68.074x + 0.0067 R2 = 0.971
0.025 abs
0.02 0.015 0.01 0.005 0 0
0.00005 0.0001 0.00015 0.0002 0.00025 0.0003 0.00035 g-S
84
Lampiran2b. Hasil pengamatan H2S inlet, outlet, beban dan efisiensi pada biofilter 1 Inlet hari ke
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 13 13.5 14 14.5 15 15.5 16 16.5 17 17.5 18 18.5 19 19.5 20 20.5 21.5 22
ppm H2S
80.1582 65.8421 44.3680 79.6810 80.1582 69.8984 54.8665 1.1813 20.2693 22.6554 12.3955 16.6903 6.4305 9.5323 23.6098 17.6447 15.7359 10.7253 16.2131 20.2693 3.5673 10.4867 12.1569 11.9183 9.0551 23.1326 8.1007 8.1007 12.1569 8.3393 4.2831 11.4411 6.6691 1.6585 6.6691 18.4560 36.2556 0.3700 5.3568 1.8016 3.5673 4.2831
beban g-S/kg bahan
58.2520 47.8484 32.2428 59.1308 59.4850 51.8712 40.7161 0.8766 15.0418 16.8124 9.1986 14.1489 5.4513 8.1105 20.0882 15.0129 13.3888 9.1255 13.7948 17.2460 3.0352 8.9225 10.3436 30.5363 7.7335 19.7563 6.9184 6.4251 9.6423 6.6143 3.3971 9.0746 5.2896 1.3203 5.2698 14.5835 28.6484 0.2946 3.0946 2.0816 4.1217 2.4744
Outlet beban g-S/kg bahan/hari
106.1004 91.3737 111.3561 41.5927 31.8542 23.3475 13.5618 35.1011 22.5143 31.0409 11.9577 40.8800 27.4897 13.3435 16.2567 12.4717 6.6099 19.8533 28.9430 5.1763 4.1217
ppm H2S
beban g-S/kg bahan
7.2656 7.7667 6.2635 5.5715 8.3393 7.2417 6.0964 0.1290 1.7062 0.0000 0.0000 0.0000 0.8472 0.0000 0.0000 0.5370 0.8949 2.3743 0.0000 1.7300 0.9904 5.3568 5.3568 4.7126 4.6171 5.4045 2.9708 2.5174 4.7364 2.7083 0.5275 4.0922 2.4220 0.4917 3.2810 4.5455 1.0142 0.0279 0.5251 0.4368 0.4631 0.3700
5.2800 5.6441 4.5517 4.1346 6.1885 5.3740 4.5241 0.0958 1.2662 0.0000 0.0000 0.0000 0.7182 0.0000 0.0000 0.4569 0.7615 2.0201 0.0000 1.4720 0.8427 4.5578 4.5578 12.0742 3.9432 4.6157 2.5372 1.9967 3.7567 2.1481 0.4184 3.2457 1.9210 0.3914 2.5925 3.5918 0.8014 0.0222 0.3034 0.5047 0.2675 0.2138
beban g-S/kg bahan/hari
10.9241 8.6863 11.5626 4.6199 1.2662 0.0000 0.7182 0.4569 2.7816 1.4720 5.4004 16.6320 8.5589 4.5339 5.9048 3.6641 2.3125 6.1843 0.8236 0.8081 0.2675
efisiensi (%)
91 88 86 93 90 90 89 89 92 100 100 100 87 100 100 97 94 78 100 91 72 49 56 60 49 77 63 69 61 68 88 64 64 70 51 75 97 92 90 76 87 91
85
22.5 23 23.5 24 24.5 25 25.5 26 26.5 27.5 28 28.5 29 29.5 30 30.5
6.0010 5.9771 7.1463 6.7645 5.1898 5.0466 6.8838 2.5651 1.5392 0.9188 2.8753 2.6367 2.7799 1.9686 2.2788 1.7539
3.4668 3.4530 4.1285 3.9079 3.0108 2.9278 3.9936 1.4882 1.7859 1.0661 1.6681 1.5297 1.6127 1.1421 1.3220 15.2628
5.9412 7.5815 6.9187 6.9214 3.2740 1.0661 3.1978 2.7548 16.5848
0.4941 3.4957 3.4957 2.6606 1.4914 1.9209 1.4914 0.7279 0.8234 0.1266 0.5848 0.5132 0.8711 0.0121 0.8472 0.7041
0.2854 2.0195 2.0195 1.5370 0.8653 1.1144 0.8653 0.4223 0.9553 0.0735 0.3392 0.2977 0.5054 0.0070 0.4915 6.1269
0.4992 4.0390 2.4023 1.9797 1.3776 0.0735 0.6370 0.5124 6.6184
92 42 51 61 71 62 78 72 47 86 80 81 69 99 63 60
86
Lampiran 2c. Hasil pengamatan H2S inlet, outlet, beban dan efisiensi pada biofilter 2 Inlet hari ke
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 13 13.5 14 14.5 15 15.5 16 16.5 17 17.5 18 18.5 19 19.5 20 20.5 21.5 22 22.5
ppm H2S
beban g-S/kg bahan
80.1582 65.8421 44.3680 79.6810 80.1582 69.8984 54.8665 1.1813 20.2693 22.6554 12.3955 16.6903 6.4305 9.5323 23.6098 17.6447 15.7359 10.7253 16.2131 20.2693 3.5673 10.4867 12.1569 11.9183 9.0551 23.1326 8.1007 8.1007 12.1569 8.3393 4.2831 11.4411 6.6691 1.6585 6.6691 1.8350 36.2556 0.3700 5.3568 1.8016 3.5673 4.2831 6.0010
56.5420 46.4437 31.2963 57.3950 57.7388 50.3485 39.5209 0.8509 14.6002 16.3189 8.9286 13.7335 5.2913 7.8711 19.4953 14.5698 12.9936 8.8562 13.3877 16.7370 2.9456 8.6592 10.0383 29.6277 7.5033 19.1684 6.7125 6.2339 9.3554 6.4175 3.2961 8.8045 5.1322 1.2763 5.1491 14.2495 27.9923 0.2857 3.0013 2.0188 3.9973 2.3997 3.3622
Outlet beban g-S/kg bahan/hari
102.9858 88.6914 108.0872 40.3718 30.9191 22.6621 13.1624 34.0651 21.8498 30.1247 11.6048 39.6660 26.6717 12.9464 15.7729 12.1006 6.4085 19.3986 28.2780 5.0201 3.9973 5.7620
ppm H2S
8.2677 8.7449 5.7385 8.4825 8.2439 7.2656 5.1898 0.0121 0.7279 0.0000 0.1314 1.4437 1.1097 0.0000 0.0000 1.1097 0.0000 0.4655 -0.0117 1.3483 0.7041 0.0000 5.0227 0.0000 4.4024 4.5455 3.0662 3.2571 3.7104 3.6866 0.5370 5.5238 3.2571 0.4965 3.1139 0.4201 3.9252 0.1553 0.7995 0.1433 0.2269 0.4392 1.6346
beban g-S/kg bahan
5.8319 6.1685 4.0479 6.1100 5.9381 5.2335 3.7382 0.0087 0.5243 0.0000 0.0947 1.1880 0.9131 0.0000 0.0000 0.9163 0.0000 0.3843 0.0000 1.1133 0.5814 0.0000 4.1474 0.0000 3.6479 3.7666 2.5408 2.5065 2.8554 2.8370 0.4133 4.2509 2.5065 0.3821 2.4042 0.3244 3.0306 0.1199 0.4479 0.1606 0.1271 0.2461 0.9158
beban g-S/kg bahan/hari
12.0004 10.1579 11.1716 3.7470 0.5243 1.2826 0.9131 0.9163 0.3843 1.1133 0.5814 4.1474 7.4145 5.0473 5.6924 4.6641 2.8886 2.7286 3.1504 0.6086 0.1271 1.1619
efisiensi (%)
90 87 87 89 90 90 91 99 96 100 99 91 83 100 100 94 100 96 100 93 80 100 59 100 51 80 62 60 69 56 87 52 51 70 53 77 89 58 85 92 94 90 73
87
23 23.5 24 24.5 25 25.5 26 26.5 27.5 28 28.5 29 29.5 30 30.5
5.9771 7.1463 6.7645 5.1898 5.0466 6.8838 2.5651 1.5392 0.9188 2.8753 2.6367 2.7799 1.9686 2.2788 1.7539
3.3489 4.0039 3.7900 2.9186 2.8381 3.8713 1.4426 1.7312 1.0334 1.6170 1.4828 1.5633 1.1071 1.2816 14.7953
7.3528 6.7086 6.7094 3.1738 1.0334 3.0998 2.6705 16.0769
1.9925 1.9448 0.1076 2.3504 2.2788 2.7083 0.2507 0.2507 0.0789 0.9665 0.2030 0.0000 0.0000 0.8949 0.0121
1.1164 1.0896 0.0603 1.3218 1.2816 1.5231 0.1410 0.2820 0.0444 0.5435 0.1142 0.0000 0.0000 0.5033 0.1022
2.2060 1.3821 2.8046 0.4230 0.0444 0.6577 0.0000 0.6055
67 73 98 55 55 61 90 84 91 66 92 100 100 61 99
88
Lampiran 2d. Hasil pengamatan H2S inlet, outlet, beban dan efisiensi pada biofilter 3 hari ke
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 13 13.5 14 14.5 15 15.5 16 16.5 17 17.5 18 18.5 19 19.5 20 20.5 21.5 22 22.5 23
ppm H2S
Inlet beban g-S/kg bahan
80.1582 65.8421 44.3680 79.6810 80.1582 69.8984 54.8665 1.1813 20.2693 22.6554 12.3955 16.6903 6.4305 9.5323 23.6098 17.6447 15.7359 10.7253 16.2131 20.2693 3.5673 10.4867 12.1569 11.9183 9.0551 23.1326 8.1007 8.1007 12.1569 8.3393 4.2831 11.4411 6.6691 1.6585 6.6691 18.4560 36.2556 0.3700 5.3568 1.8016 3.5673 4.2831 6.0010 5.9771
54.1710 44.4962 29.9840 54.9882 55.3175 48.2372 37.8636 0.8152 13.9880 15.6346 8.5542 13.1576 5.0694 7.5200 18.6258 13.9200 12.4230 8.4673 12.7997 16.0134 2.8183 8.2848 9.6112 28.2678 7.1589 18.3017 6.4090 5.9520 8.9388 6.1318 3.1493 8.4185 4.9072 1.2203 4.9107 13.5899 26.6965 0.2727 2.8644 1.9268 3.8178 2.2919 3.2112 3.2008
beban g-S/kg bahan/hari
98.6671 84.9722 103.5547 38.6788 29.6225 21.7118 12.5894 32.5457 20.8902 28.8131 11.1031 37.8790 25.4606 12.3610 15.0705 11.5678 6.1275 18.5006 26.9692 4.7912 3.8178 5.5032
ppm H2S 0.5964 0.4334 0.3791 0.4334 0.6437 0.5315 0.0181 0.0356 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.1250 0.0268 0.0000 0.0899 0.0000 0.0110 0.0601 0.0689 0.0000 0.3738 0.4772 0.0000 0.3913 0.7085 0.3615 0.3703 0.3826 0.3090 0.3405 0.3598 0.3247 0.3861 0.3948 0.3563 0.3510 0.0776 0.0000 0.0338 0.0776 0.3020 0.2757 0.3668
Outlet beban beban g-S/kg g-S/kg bahan bahan/hari 0.4030 0.2929 0.2562 0.2991 0.4442 0.3668 0.0125 0.0246 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0985 0.0212 0.0000 0.0709 0.0000 0.0087 0.0475 0.0544 0.0000 0.2953 0.3773 0.0000 0.3094 0.5606 0.2860 0.2721 0.2813 0.2272 0.2504 0.2647 0.2389 0.2841 0.2907 0.2623 0.2585 0.0572 0.0000 0.0362 0.0415 0.1616 0.1475 0.1964
0.6959 0.5553 0.8110 0.0370 0.0000 0.0000 0.1197 0.0709 0.0087 0.1019 0.2953 0.3773 0.8700 0.5581 0.5085 0.5151 0.5230 0.5531 0.3157 0.0362 0.0415 0.3091
efisiensi (%)
99 99 99 99 99 99 100 97 100 100 100 100 98 100 100 99 100 100 100 100 100 96 96 100 96 97 96 95 97 96 92 97 95 77 94 98 99 79 100 98 98 93 95 94
89
23.5 24 24.5 25 25.5 26 26.5 27.5 28 28.5 29 29.5 30 30.5
7.1463 6.7645 5.1898 5.0466 6.8838 2.5651 1.5392 0.9188 2.8753 2.6367 2.7799 1.9686 2.2788 1.7539
3.8268 3.6224 2.7811 2.7044 3.6889 1.3756 1.6508 0.9855 1.5431 1.4150 1.4919 1.0573 1.2238 14.1290
7.0276 6.4035 6.3934 3.0264 0.9855 2.9581 2.5491 15.3528
0.0356 0.3160 0.0000 0.3370 0.3370 0.0303 0.0496 0.0461 0.0286 0.0023 0.0000 0.0000 0.0619 0.1179
0.0191 0.1692 0.0000 0.1806 0.1806 0.0163 0.0532 0.0247 0.0153 0.0012 0.0000 0.0000 0.0332 0.9501
0.2155 0.1692 0.3612 0.0695 0.0247 0.0166 0.0000 0.9833
100 95 100 93 95 99 97 95 99 100 100 100 97 93
90
Lampiran 2e. Hasil pengamatan H2S inlet, outlet, beban dan efisiensi pada biofilter 4 hari ke 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 13 13.5 14 14.5 15 15.5 16 16.5 17 17.5 18 18.5 19 19.5 20 20.5 21.5 22 22.5 23 23.5
ppm H2S
Inlet beban g-S/kg bahan
80.1582 65.8421 44.3680 79.6810 80.1582 69.8984 54.8665 1.1813 20.2693 22.6554 12.3955 16.6903 6.4305 9.5323 23.6098 17.6447 15.7359 10.7253 16.2131 20.2693 3.5673 10.4867 12.1569 11.9183 9.0551 23.1326 8.1007 8.1007 12.1569 8.3393 4.2831 11.4411 6.6691 1.6585 6.6691 18.4560 36.2556 0.3700 5.3568 1.8016 3.5673 4.2831 6.0010 5.9771 7.1463
51.4566 42.2666 28.4815 52.2329 52.5457 45.8201 35.9664 0.7743 13.2871 14.8511 8.1256 12.5452 4.8335 7.1649 17.7462 13.2626 11.8279 8.0616 12.1865 15.2354 2.6813 7.8823 9.1696 26.9689 6.8300 17.4482 6.1101 5.6745 8.5158 5.8416 3.0003 8.0144 4.6716 1.1617 4.6890 12.9763 25.4911 0.2602 2.7331 1.8384 3.6402 2.1853 3.0618 3.0612 3.6599
beban g-S/kg bahan/hari 93.7232 80.7144 98.3658 36.7407 28.1382 20.6708 11.9984 31.0088 19.8895 27.4219 10.5636 36.1385 24.2782 11.7846 14.3574 11.0147 5.8334 17.6653 25.7513 4.5716 3.6402 5.2471 6.7211
ppm H2S
Outlet beban beban g-S/kg g-S/kg bahan bahan/hari
8.4109 8.0053 5.3568 5.2613 6.2157 8.5063 8.2677 0.4893 1.0620 0.7041 0.9188 0.0000 0.3939 0.6325 1.1097 0.3700 0.1553 1.2051 0.6563 1.7300 0.4989 5.4522 4.2592 5.0227 5.0466 5.3806 2.8753 0.0000 2.7560 2.6367 2.3265 3.2810 2.7083 0.4130 2.2550 5.4045 0.5370 0.0000 2.0641 0.1648 0.0000 0.7279 1.7539 1.3721 2.7322
5.3993 5.1389 3.4387 3.4489 4.0746 5.5761 5.4197 0.3208 0.6961 0.4615 0.6023 0.0000 0.2961 0.4754 0.8341 0.2781 0.1167 0.9058 0.4933 1.3004 0.3750 4.0981 3.2126 11.3655 3.8065 4.0585 2.1688 0.0000 1.9306 1.8470 1.6297 2.2983 1.8972 0.2893 1.5855 3.7999 0.3776 0.0000 1.0531 0.1682 0.0000 0.3714 0.8949 0.7027 1.3993
10.5381 6.8877 9.6507 5.7405 1.1577 0.6023 0.7715 1.1122 1.0225 1.7937 4.4731 14.5781 7.8650 2.1688 3.7776 3.9280 2.1864 5.3853 0.3776 1.2213 0.0000 1.2663 2.1020
efisiensi (%) 90 88 88 93 92 88 85 59 95 97 93 100 94 93 95 98 99 89 96 91 86 48 65 58 44 77 65 100 77 68 46 71 59 75 66 71 99 100 61 91 100 83 71 77 62
91
24 24.5 25 25.5 26 26.5 27.5 28 28.5 29 29.5 30 30.5
6.7645 5.1898 5.0466 6.8838 2.5651 1.5392 0.9188 2.8753 2.6367 2.7799 1.9686 2.2788 1.7539
3.4644 2.6579 2.5846 3.5255 1.3137 1.5766 0.9411 1.4726 1.3540 1.4275 1.0137 1.1776 10.7819
6.1223 6.1101 2.8903 0.9411 2.8266 2.4412 11.9595
0.4655 1.1097 0.9904 0.8949 0.9665 0.2388 0.3700 0.4893 0.2030 1.4676 0.3700 0.3223 0.4893
0.2384 0.5683 0.5072 0.4583 0.4950 0.2446 0.1895 0.2506 0.1042 0.7536 0.1905 0.1666 3.0080
0.8067 0.9656 0.7396 0.1895 0.3548 0.9442 3.1746
93 79 80 87 62 84 60 83 92 47 81 86 72
92
Lampiran 2f. Hasil pengamatan H2S inlet, outlet, beban dan efisiensi pada biofilter 5 hari Inlet ke ppm H2S
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 13 13.5 14 14.5 15 15.5 16 16.5 17 17.5 18 18.5 19 19.5 20 20.5 21.5 22 22.5 23
80.1582 65.8421 44.3680 79.6810 80.1582 69.8984 54.8665 1.1813 20.2693 22.6554 12.3955 16.6903 6.4305 9.5323 23.6098 17.6447 15.7359 10.7253 16.2131 20.2693 3.5673 10.4867 12.1569 11.9183 9.0551 23.1326 8.1007 8.1007 12.1569 8.3393 4.2831 11.4411 6.6691 1.6585 6.6691 18.4560 36.2556 0.3700 5.3568 1.8016 3.5673 4.2831 6.0010 5.9771
Outlet beban g-S/kg bahan 59.1703 48.6026 32.7511 60.0630 60.4227 52.6889 41.3580 0.8904 15.2789 17.0774 9.3436 14.3719 5.5372 8.2146 20.3461 15.2056 13.5713 9.2499 13.9828 17.4948 3.0790 9.0512 10.5010 30.8847 7.8217 19.9973 7.0028 6.5035 9.7676 6.7003 3.4413 9.1997 5.3626 1.3336 5.3668 14.8520 29.1758 0.2980 3.1307 2.1058 4.1729 2.5051 3.5099 3.4987
beban g- ppm H2S S/kg bahan/hari
107.7729 92.8141 113.1115 42.2484 32.3563 23.7156 13.7518 35.5517 22.8212 31.4776 12.1302 41.3858 27.8190 13.5063 16.4679 12.6410 6.6961 20.2188 29.4738 5.2365 4.1729 6.0150
6.9077 8.4586 4.9989 5.1898 8.0768 4.7364 6.5021 0.0121 0.7041 0.0000 0.9188 2.3265 0.3939 0.6325 1.1097 0.3700 0.1553 1.2051 0.6563 1.7300 0.4893 0.0000 4.6648 4.9512 2.9469 3.8297 3.3048 0.0598 5.6670 2.6606 0.5848 4.8080 2.4220 0.5227 0.6921 5.4045 5.6908 0.0379 0.3223 0.1052 0.2030 2.0641 2.2311 2.1595
beban g-S/kg bahan 5.0990 6.2439 3.6900 3.9120 6.0883 3.5703 4.9012 0.0091 0.5307 0.0000 0.6926 2.0034 0.3392 0.5450 0.9563 0.3189 0.1339 1.0393 0.5661 1.4932 0.4223 0.0000 4.0294 12.8303 2.5455 3.3107 2.8569 0.0480 4.5532 2.1377 0.4698 3.8661 1.9475 0.4203 0.5570 4.3491 4.5795 0.0305 0.1884 0.1229 0.1187 1.2073 1.3049 1.2641
efisiensi (%) beban g-S/kg bahan/hari
11.3429 7.6020 9.6585 4.9103 0.5307 2.6960 0.8842 1.2752 1.1733 2.0593 0.4223 16.8597 5.8562 2.9049 6.6909 4.3359 2.3678 4.9061 4.6101 0.3113 0.1187 2.5122
91 87 89 93 90 93 88 99 97 100 93 86 94 93 95 98 99 89 96 91 86 100 62 58 67 83 59 99 53 68 86 58 64 68 90 71 84 90 94 94 94 52 63 64
93
23.5 24 24.5 25 25.5 26 26.5 27.5 28 28.5 29 29.5 30 30.5
7.1463 6.7645 5.1898 5.0466 6.8838 2.5651 1.5392 0.9188 2.8753 2.6367 2.7799 1.9686 2.2788 1.7539
4.1831 3.9596 3.0402 2.9563 4.0326 1.5039 1.8047 1.0773 1.6871 1.5471 1.6311 1.1560 1.3381 15.4484
7.6818 6.9998 6.9890 3.3086 1.0773 3.2341 2.7870 16.7865
2.4936 1.4914 0.0360 2.5174 3.6150 1.1550 0.3462 0.2746 1.0142 0.7279 0.7041 0.5370 1.1335 0.6563
1.4596 0.8730 0.0211 1.4747 2.1177 0.6772 0.4059 0.1610 0.5951 0.4271 0.4131 0.3153 0.6656 5.7810
2.7237 0.8941 3.5924 1.0830 0.1610 1.0222 0.7284 6.4467
65 78 99 50 47 55 78 70 65 72 75 73 50 63
94
Lampiran 2g. Hasil pengamatan H2S inlet, outlet, beban dan efisiensi pada biofilter 6 Inlet hari ke
ppm H2S
beban g-S/kg bahan
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12 12.5 13 13.5 14 14.5 15 15.5 16 16.5 17 17.5 18 18.5 19 19.5 20 20.5 21.5 22 22.5 23
80.1582 65.8421 44.3680 79.6810 80.1582 69.8984 54.8665 1.1813 20.2693 12.1569 16.6903 6.4305 9.5323 23.6098 17.6447 15.7359 10.7253 16.2131 12.3955 22.6554 1.1813 20.2693 22.6554 12.3955 16.6903 6.4305 9.5323 23.6098 17.6447 15.7359 10.7253 16.2131 11.4411 3.5673 10.4867 1.2051 1.1813 36.2556 0.3700 5.3568 1.8016 3.5673 4.2831 6.0010 5.9771
50.0771 41.1335 27.7180 50.8326 51.1370 44.5918 35.0022 0.7536 12.9309 23.2666 21.2952 4.6863 6.9724 17.2694 12.9063 11.5101 7.8450 11.8591 9.0667 16.5713 0.8640 14.8261 16.6323 9.1001 12.2531 4.7209 6.9981 16.0972 12.0302 10.7288 7.3125 11.0541 7.8006 2.4322 7.1499 0.8222 0.8081 24.8027 0.1837 2.6593 1.7888 3.5419 2.1263 2.9791 2.9673
beban g-S/kg bahan/hari 91.2106 78.5506 95.7288 35.7557 36.1974 21.9652 11.6587 30.1757 19.3551 20.9259 17.4353 31.4584 21.3532 11.7190 28.1274 18.0413 18.8547 9.5820 1.6303 24.9864 4.4481 3.5419 5.1054
ppm H2S 0.6279 0.4474 0.2389 0.5806 0.5613 0.5543 0.4877 0.0759 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0759 0.0373 0.0724 0.2774 0.0233 0.0689 0.0759 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0759 0.0461 0.0724 0.0987 0.0233 0.0689 0.3896 0.2967 0.3861 0.3545 0.0952 0.2354 0.1127 0.1267 0.3528 0.3037 0.0181
Outlet beban g-S/kg bahan 0.3923 0.2795 0.1492 0.3704 0.3581 0.3536 0.3111 0.0484 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0555 0.0273 0.0529 0.2029 0.0170 0.0504 0.0555 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0517 0.0314 0.0493 0.0673 0.0159 0.0470 0.2656 0.2024 0.2641 0.2425 0.0472 0.1168 0.1119 0.0629 0.1751 0.1508 0.0090
beban g-S/kg bahan/hari 0.6718 0.5196 0.7117 0.3596 0.0000 0.0000 0.0000 0.0555 0.0802 0.2200 0.1059 0.0000 0.0000 0.0000 0.0517 0.0808 0.0832 0.3126 0.4665 0.2898 0.2287 0.0629 0.3259
efisiensi (%) 99 99 99 99 99 99 99 94 100 100 100 100 100 100 100 100 99 98 100 100 94 100 100 100 100 100 100 100 100 100 99 99 100 98 96 75 67 99 74 96 94 96 92 95 100
95
23.5 24 24.5 25 25.5 26 26.5 27.5 28 28.5 29 29.5 30 30.5
7.1463 6.7645 5.1898 5.0466 6.8838 2.5651 1.5392 0.9188 2.8753 2.6367 2.7799 1.9686 2.278828 1.753906
3.5477 3.3582 2.5764 2.5144 3.4298 1.2780 1.5337 0.9156 1.4326 1.3137 1.3850 0.9808 1.135393 13.10787
6.5150 5.9346 5.9442 2.8118 0.9400 2.7463 2.3659 14.2432598
0.0251 0.1565 0.1915 0.3212 0.0110 0.2073 0.1477 0.0000 0.0233 0.0058 0.0000 0.0000 0.007536 0.061864
0.0124 0.0777 0.0951 0.1601 0.0055 0.1033 0.1472 0.0000 0.0116 0.0029 0.0000 0.0000 0.003755 0.46234
0.0214 0.1728 0.1656 0.2505 0.0000 0.0145 0.0000 0.46609466
100 98 96 94 100 92 90 100 99 100 100 100 100 96
96
Lampiran 3. Metode Analisis Penelitian
1. Pengujian NH3 Larutan Nessler dibuat terlebih dahulu dengan melarukan 160 g NaOH pada 500 ml akuades dalam labu takar 1 liter dan dinginkan. Timbang 100 g HgI2 dan 70 g KI kemudian dilarutkan pada gelas piala dengan sedikit akuades dan selanjutnya larutan ini ditambahkan sedikit demi sedikit ke dalam labu takar yang telah berisi larutan NaOH. Campuran yang terbentuk diencerkan sampai tanda tera. Untuk penetapannya, takar 50 ml sampel yang telah berisi NH3 dipipet pada labu takar 50 ml, kemudian tambahkan dengan 1 ml larutan Nessler. Campuran yang berada di labu takar di kocok dan didiamkan selama 10 menit sebelum diukur dengan menggunakan spektrofotometer dengan panjang gelombang 400425 nm. Tentukan konsentrasi NH3 dengan menggunakan larutan NH4Cl pada konsentrasi 10 mg NH3-N/liter.
2. Pengukuran H2S BAHAN 1. Larutan Penyerap Zn Acetat 5 %, 2. Larutan Diamin 0.15 % (N,N-Dimethyl-1,4-Phenylen Diamonium Diklorida), 3. Larutan FeCl3 25 %, 4. Larutan Induk Standar H2S (Na2S.9H2O 0.12 %), 5. Aquades, 6. Larutan Natrium Thiosulfat 0.1 N, 7. Larutan Iodin 0.1 N, 8. Larutan Indikator Amilum, 9. Larutan HCl. ALAT 1. Labu Ukur 50 ml, 2. Pipet Mohr 1 ml; 5 ml; 10 ml, 3. Erlenmeyer,
97
4. Buret 50 ml, 5. Spektrophotometer UV-Vis.
CARA KERJA 1. Larutan Kurva Standar Kalibrasi H2S Sebanyak 6 buah labu ukur 50 ml disediakan, kemudian kedalam masing-masing labu ukur pipet 0.05; 0.1; 0.2; 0.3 dan 0.4 ml larutan induk standar. Setelah itu, sebanyak 1 ml larutan diamin dan 1.5 ml larutan FeCl3 dan 10 ml larutan penyerap Zn-Acetatditambahkan ke dalam larutan tersebut, kemudian diencerkan dengan akuades hingga tanda tera. Ukur absorbansinya dengan spektrofotometer setelah 15 – 30 menit pada panjang gelombang 670 nm dan gunakan blanko yaitu labu ukur berisi 0 ml larutan induk standar H2S. * Standarisasi larutan induk standar H2S 2. Larutan Sampel Larutan penyerap yang telah mengandung H2S dipindahkan ke dalam labu ukur 50 ml, kemudian ditambahkan 1 ml larutan diamin dan 1.5 ml larutan FeCl3. encerkan dengan air suling hingga tanda tera. Ukur dengan spektrofotometer seperti pada pengukuran standar kalibrasi H2S. 3. Hitung Kandungan H2S di Udara dalam μg/M3 H2S (μg/M3) = μg x t + 273 x 1000 V
298
μg
= μg sampel H2S yang didapat dari grafik
t
= suhu dalam 0C
V
= Volume udara dalam L
sebanyak 10 ml larutan induk standar H2S di pipet ke dalam Erlenmeyer, kemudan tambahkan 5 ml larutan iodine 0.1 N dan 5 ml lautan HCl 0.1 N. Titrasi kelebihan iodine dengan larutan Natrium Thiosulfat 0.1 N (gunakan larutan indikator amilum). Lakukan titrasi blanko dengan menggunakan 10 ml air suling sebagai pengganti larutan induk standar H2S.
98
H2S (μg/ml) = (A-B) x N x 0.0017 x 1000 x 1000 0.1x 10 A = Volume Natrium Thiosulfat untuk penitaran blanko (ml) B = Volume Natrium Thiosulfat untuk penitaran sampel (ml) N = Normalitas Natrium Thiosulfat. Standarisasi dilakukan setiap kali digunakan.
3. Pengukuran pH
Pengukuran pH cairan kultur dilakukan dengan menggunakan pH-meter yang telah dikalibrasi dengan menggunakan larutan buffer standar. Sampel cairan kultur langsung diukur dengan pH-meter tanpa dilakukan pengenceran terlebih dahulu.
4. Pengukuran Kadar Air (AOAC,1984) Cawan porselen dikeringkan dalam oven pada suhu 100-105 oC selama 1 jam (sampai didapat berat konstan cawan). Cawan didinginkan dalam desikator selama 30 menit setelah itu ditimbang. Contoh yang akan ditentukan kadar airnya ditimbang sebanyak 2-5 gram. Cawan yang telah berisi contoh dimasukan dalam oven bersuhu 100-105 oC selama 5 jam sampai bobotnya konstan. Kadar air dihitung berdasarkan persamaan berikut: % Kadar air =
B1 – B2
x 100%
B Keterangan :
B = Bobot contoh (g)
B1
= Bobot (contoh + cawan) sebelum dikeringkan (g)
B2
= Bobot (contoh + cawan) setelah dikeringkan (g)
99
5. Pengukuran Nitrat Kadar nitrat diukur dalam bentuk NO3-. Sampel kompos basah sebanyak 10 gram diblender sampai hancur dan dilarutkan sampai 100 ml. Sampel disaring, kemudian dipipet sebanyak 2 ml dan diencerkan kembali sampai 50 ml. Hasil pengenceran diambil sebanyak 5 atau 10 ml. Kemudian ditambahkan dengan dengan 0,5 ml Brucine 5 % dan 2,5 ml H2SO4, kemudian didinginkan. Sampel tersebut kemudian diukur dengan spektrofotoeter pada panjang gelombang 410 nm.
6. Kadar Nitrogen
Contoh sebanyak 0.1 gram yang telah dihaluskan, dimasukkan ke dalam labu kjeldahl 30 ml. Contoh ditambahkan 2.5 ml H2SO4 pekat, 1 gram katalis dan batu didih. Contoh selanjutnya didestruksi selama 1-1.5 jam atau hingga cairan berwarna jernih. Labu beserta isinya didinginkan lalu isinya diindahkan ke dalam alat destilasi dan ditambahkan 15 ml larutan NaOH 50 %, kemudian dibilas dengan air suling. Labu kocok berisi HCl 0.02 N diletakkan di bawah kondensor, sebelumnya ditambahkan ke dalamnya 2-4 tetes indikator (campuran metil merah 0.02 % dalam alkohol dan metil biru 0.02 % dalam alkohol dengan perbandingan 2 : 1). Ujung tabung kondensor harsu terendam dalam labu larutan HCl kemudian dilakukan destilasi sampai sekitar 25 ml destilat dalam labu kocok. Hasil destilat dalam labu kocok selanjutnya dititrasi dengan NaOH 0.02 N sampai terjadi perubahan warna ungu menjadi hijau. Penetapan blanko dilakukan dengan cara yang sama.
(ml titrasi contoh – ml ttrasi blanko) x N HCl x 14 x 100 % N = ------------------------------------------------------------------------mg sampel 7. Ion Amonium Reagen yang digunakan dalam penelitian ini diantaranya KCl (1 N), HCl (0.1 N), Mg, H3BO3 1%, HCl 0.02 N.
100
Prosedur Sebanyak 10 tanah ditimbang, kemudian ditambah 50 ml pereaksi campuran (KCl + HCl). Setelah itu, dikocok selama setengah jam lalu disaring. Campuran tersebut dipipet sebanyak 10 ml, kemudian dimasukkan ke dalam alat penyuling dan diberi MgO. Ion amonia yang keluar di dalam 10 ml H3PO3 1 % lalu dititrasi.
7. Kadar Karbon Total (Anonymous, 1978)
Contoh kering udara sebanyak 0,25 gram dimasukan ke dalam tabung reaksi. Kemudian ditambahkan 5 ml K2Cr2O7 1 N dan 2,5 ml H2SO4 perlahan-lahan. Larutan tersebut dikocok-kocok hingga reaksi sempurna. Sebanyak 1 ml larutan di atas dimasukan ke dalam Erlenmeyer 125 mll dan ditambah 9 ml
aquadest. Kemudian, dititrasi dengan Fe2SO4 0,1 N dengan
indicator diphenilamin sebanyak 2 atau 3 tetes. Titrasi dihentikan jika berubah menjadi warna hijau. Kadar karbon dihitung dengan rumus sebagai berikut : (ml titrasi blanko – ml titrasi contoh) x N Fe2SO4 x 3 x 100 x 10 %C = ----------------------------------------------------------------------------------mg sampel
8. Penentuan Kadar Sulfat 1. Pembuatan Larutan a. Penyangga A Sebanyak 30 gram MgCl2.6H2O, 5 gram CH3COONa.3H2O, 1 gram KNO3 dan 20 ml asam asetat (99%) dilarutkan ke dalam 500 ml air suling, kemudian diencerkan hingga 1 liter. b. Standard Sulfat 100 mg/l Sebanyak 0,1479 gram Na2SO4 ditimbang dengan tepat, kemudian dilarutkan dengan air suling dan diencerkan hingga 1 liter. Larutan ini akan dijadikan larutan standard sulfat 100 mg/l yang akan digunakan untuk pembuatan kurva standar sulfat.
101
2. Pembuatan Kurva Standar Larutan sulfat 100 mg/l dipipet secara serial dan diencerkan hingga volume tertentu. Kemudian sebanyak 10 ml hasil pengenceran secara serial tersebut dipipet, lalu ditambahkan 2 ml larutan penyangga dan dikocok dengan vortex selama 1 menit. Kemudian ditambahkan 0,02 gram sampai 0,03 gram kristal BaCl2. Hasilnya dituangkan ke dalam kuvet dan diukur absorbansinya pada panjang gelombang 420 nm. Kemudian dibuat kurva hubungan antara konsentrasi sulfat dan absorbansi.
3. Analisis Sulfat Sebanyak 10 ml sampel ditambahkan dengan 2 ml larutan penyangga dan dikocok dengan vortex selama 1 menit. Kemudian tambahkan 0,02 gram sampai 0,03 gram kristal BaCl2. Hasilnya dituangkan kedalam kuvet dan diukur absorbansinya pada panjang gelombang 420 nm.
102
Lampiran 4. Cara Kerja Pengujian Mikroba
Pengujian Bakteri Heterotrof dengan Metode TPC (Anas, 1989) Pembuatan larutan fisiologis Sebanyak 8.5 g NaCl dilarutkan ke dalam 1 liter akuades. Larutan ini kemudian disterilkan dengan diautoklaf pada temperatur 120oC selama 20 menit. Setelah dingin baru digunakan. Sebanyak 9 ml larutan fisiologis dimasukkan ke dalam tabung reaksi yang berjumlah 7 buah yang akan digunakan untuk pengenceran. Pembuatan seri pengenceran Tanah seberat 10 gr dimasukkan ke dalam 90 ml larutan fisiologis itempatkan dalam Erlenmeyerukuran 250 ml, dicampur secara merata. Kemudian larutan sampel diambil dengan menggunakan pipet sebanyak 1 ml dan dimasukkan ke dalam 9 ml larutan fisiologis yang telah disiapkan. Pengenceran ini adalah pengenceran 10-1, pengenceran dilakukan sampai 10-7. Baha yang disiapka per liter media adalah sebagai berikut : 1. Nutrient agar (NA) 10 gr 2. Akuades
1 lt
Bahan NA dilarutkan di dalam 1 liter akuades, kemudian diautoklaf selama 20 menit pda temperatur 120oC. Setelah itu media dituangkan ke dalam cawan petri masing-masing sebanyak 10 ml. Cawan petri yang disiapkan sebanyak 20 buah ( 4 pengenceran yaitu 10-4, 10-5, 10-6, 10-7 dengan 5 ulangan), Setelah kira-kira suhu media antara 40-45oC, larutan sampel yang telah dilakukan pengenceran siap dituangkan ke dalam cawan. Selanjutnya ditunggu sebentar hingga media bebar-benar padat, setelah media padat diinkubasi pada temperatur 28oC, dengan kondisi cawan petri terbalik. Pengamatan dilakukan setelah 3 hari, inkubasi untuk bakteri dan fungi yang tumbuh dengan cepat. Untuk memudahkan perhitungan digunakan Quebec Colony Counter.
103
Pegujian Thiobacillus sp dengan Metode TPC (Anas, 1989) Pebuatan larutan fisiologis Pembuatan larutan fisiologis untuk
Thiobacillus sp sama dengan
pembuatan larutan fisiologis untuk pengujian bakteri heterotrof . Pembuatan seri pengenceran Cara pembuatan larutan sampel tanah juga sama dengan cara pembuatan seri pengenceran yang telah dilakukan sebelumnya. Bahan yang disiapkan per liter medi adalah sebagai berikut : 1. Agar kosong
10
gr
2. KH2PO4
3
g/lt
3. MgSO4.7H2O
0.5
g/lt
4. (NH4)2SO4
0.3
g/lt
5. CaCl2
0.25
g/lt
6. FeCl3.6H2O
0.02
g/lt
7. Akuades
1
lt
Bahan yang telah disiapkan dilarutkan dalam 1 liter akuades, kemudian diautoklaf selama 20 menit pada temperatur 120oC. Setelah itu media dituangkan ke dalam cawan petri masing-masing sebanyak 10 ml. Cara selanjutnya sama dengan bakteri heterotrof. Pengamatan terhadap Thiobacillus sp juga dilakukan setelah 3 hari. Untuk memudahkan perhitungan digunakan Quebec Colony Counter.
104
Pengujian Nitrosomonas sp dengan metode MPN (Anas, 1989) Pembuatan larutan fisiologis Pembuatan larutan fisiologis untuk
Nitrosomonas sp sama dengan
pembuatan larutan fisiologis untuk pengujian bakteri heterotrof . Pembuatan seri pengenceran Cara pembuatan larutan sampel tanah juga sama dengan cara pembuatan seri pengenceran yang telah dilakukan sebelumnya. Bahan yang disiapkan per liter media adalah sebagai berikut : 1. (NH4)2SO4
0.5
gr
2. KH2PO4
0.2
gr
3. CaCl2.2H2O
0.04
gr
4. MgSO4.7H2O
0.04
gr
5. Fe-sitrat
0.5
mg
6. Fenol-red (pH 6.2-8.4)
0.5
mg
7. Akuades
900
ml
Cara yang dilakukan yaitu semua bahan ini dicampur. Kemudian ditambahkan air sehingga volumenya menjadi 1 liter. Selanjutnya larutan media ini dimasukkan ke dalam tabung reaksi sebanyak 20 buah ( 4 pengenceran yaitu 10-4, 10-5, 10-6, 10-7 dengan 5 ulangan), masing-masing sebanyak 9 ml, ditutup dan diautoklaf selama 20 menit pada suhu 120oC. Setelah media selesai dibuat, pengenceran yang telah dilakukan sebelumya diambil 1 ml dimasukkan ke dalam tabung reaksi. Selanjutnya tabung tersebut diikubasi pada suhu 28oC selama 4 minggu. Tabung media yang berubah warna menjadi kuning menandakan reaksi positif. Perhitungan nilai MPN Untuk menghitung MPN organisme yang ada dalam contoh, dipilih tabung dengan jumlah positif dengan konsentrasi pengenceran paling rendah, dimana semua tabung bereaksi positif. Untuk p2 dan p3 mewakili jumlah tabung positif pada pengenceran yang lebih tinggi dari p1. Selanjutnya angka dilihat pada Tabel Halvorson dan Ziegler untuk 5 tabung. Nilai diperoleh dari tabel tersebut dengan melihat angka p1, p2, dan p3, kemudian nilai dikalikan dengan faktor pengenceran pada p1.
105
