SIDANG TUGAS AKHIR
PENGARUH AERASI DAN PENCAHAYAAN ALAMI TERHADAP KEMAMPUAN HIGH RATE ALGAE REACTOR (HRAR) DALAM PENURUNAN NITROGEN DAN FOSFAT PADA LIMBAH PERKOTAAN Oleh: AULIA ULFAH FARAHDIBA 3307 100 052
Dosen Pembimbing Welly Herumurti, ST., MSc
TEKNIK LINGKUNGAN - FTSP - ITS
Pendahuluan
Latar Belakang
Pencemaran Bozem Kalidami Bozem Kalidami konsentrasi nutrien berupa amonia sebesar 36,24 mg/L, dan fosfat sebesar 1,67 mg/L (Laboratorium Teknik Lingkungan, 2010)
NITROGEN
Pertumbuhan
FOSFAT
Aktifitas sel
NUTRIEN
KONSENTRASI TINGGI
EUTROFIKASI
Alga Mikroskopik eukaryotic (± 1 to 50 µm) Memiliki klorofil Fotosintesis
cahaya
6CO2 + 12 H2O → C6H12O6 + 6H2O + 6O2 (Bitton, 2005)
ALGA
Faktor Kehidupan Dissolved Oxygen
Malam dan Siang Hari (Diurnal )
Cahaya
Kedalaman Reaktor, Pond
Suhu
Suhu 15-25o C (Wong, 1997).
Turbulensi
Metabolisme, Menghindari sedimen
pH
Aktifitas Fotosintesis; Respirasi
SIKLUS SIMBIOSIS PADA HRAP (High Rate Alga Reactor)
Sumber: Oswald dan Gotaas, 1957
Kemampuan Removal HRAP Peneliti
Ginting , (2003)
Konsentrasi Awal
Limbah
Kemampuan Penurunan
Nitrogen
Fosfat
Nitrogen
Fosfat
-
-
(Aerasi) 62,0377,08%
(Aerasi ) 42,6563,87%
(Tanpa Aerasi) 28,88-49,35%
(Tanpa Aerasi) 18,84-38,9%
53%
34%
73%-57%
-
Artificial
Aslan, (2005)
Artificial
25 mg/L
13 mg/L
Garcia, (2000)
Limbah Domestik
41,3 ± 12,7 mg/L
-
Gonzales, (1996)
Limbah Agroindustri
36,3 mg/L
Total Phosphorus 111,8 mg/L
95%
60%
Chen.P. (2003)
Limbah Domestik
28,5 mg/L
3,70 mg/L
80%
44%
Pendahuluan (lanjutan) RUMUSAN MASALAH
TUJUAN PENELITIAN
REDUKSI NUTRIEN PADA LIMBAH DOMESTIK PERKOTAAN
HRAR VARIASI: AERASI PENCAHAYAAN ALAMI (SIANG DAN MALAM)
Pendahuluan (lanjutan) Ruang Lingkup BOZEM KALIDAMI
VARIASI CAHAYA DAN AERASI
NUTRIEN NITROGEN DAN FOSFAT
Pendahuluan (lanjutan) Manfaat Penelitian Memberikan
kontribusi ilmiah terhadap kinerja alga dalam penurunan nutrien (nitrogen dan fosfat) untuk pengolahan air limbah perkotaan. Memberikan rekomendasi kondisi optimum alga dalam pengolahan air limbah perkotaan dengan variabel yang dianalisis.
Metodologi Penelitian KERANGKA PENELITIAN KEMAMPUAN HIGH RATE ALGAE REACTOR (HRAR) UNTUK PENURUNAN NITROGEN DAN FOSFAT PADA LIMBAH PERKOTAAN LATAR BELAKANG Peraturan&Kajian Pustaka: Estetika sungai yang baik Pengolahan limbah sebelum masuk ke badan air Baku mutu kualitas air permukaan (PP No.82 Tahun 2001) Alga dapat menurunkan nutrien dalam badan air dengan High Rate Alga Reactor(HRAR) (Kassim, Thaer J. 2002, dan Wang, 2009)
GAP
Realitas: Kondisi 76,2% dari 52 sungai di Jawa, Sumatera, Bali and Sulawesi sudah terpolusi (UNDP, 2006) Bozem Kalidami mengalami eutrofikasi diakibatkan pembuangan langsung limbah perkotaan Konsentrasi nutrien di Bozem Kalidami melebihi baku mutu PP No.82 Tahun 2001 Bozem Kalidami terjadi Eutrofikasi (alga bloom), hingga menurunkan kadar O2 hingga bozem dapat menjadi kondisi septik
Data Sekunder
Data Primer
Karakteristik Kualitas Air Bozem Kalidami (sekunder) Bahan pencemar nutrien Kondisi optimum dan proses pertumbuhan Alga Kemampuan dan variabel HRAP dalam penelitian sebelumnya
Karakteristik Kualitas Air Limbah dengan data nutrien dengan time series Persiapan Alat dan Bahan Seeding dan Aklimatisasi Analisis Awal (Penelitian Pendahuluan)
Pengumpulan Data
Pembuatan Reaktor High Rate Alga Reaktor (HRAR)
Pustaka&Identifikasi Masalah
Variasi Pencahayaan
Bagaimana kemampuan High Rate Alga Reaktor (HRAR) dalam mereduksi nutrien (Nitrogen dan fosfat) limbah domestik perkotaan?
Tujuan 1 Menentukan kemampuan HRAR untuk menurunkan nitrogen dan fosfat dalam limbah perkotaan.
Hasil 1 Akan diperoleh Data Kuantitas Removal Nutrien (Nitrogen dan Fosfat) dalam kinerja HRAR
Pelaksanaan
Variasi Aerasi
Observasi Reaktor
Pencatatan Menghubungkan kemampuan removal dengan pengkondisian variabel
Editing Data Tabulasi dan Grafik Uji Korelasi dan Uji ANOVA
Analisis Data
Bagaimana pengaruh aerasi dan pencahayaan alami (siang dan malam) pada HRAR?
Tujuan 2 Menentukan pengaruh kandungan aerasi dan pencahayaan alami (siang dan malam) pada HRAR.
Hasil 2 Akan diperoleh Data Kuantitas Removal Nutrien yang dihubungkan dengan kondisi variabel
Analisis Kemampuan Removal Nutrien dalam HRAR dalam tiap Variasi
Kesimpulan dan Saran
Metodologi Penelitian Seeding dan Aklimatisasi Rasio C:N:P Ideal C:N:P=106:16:1 (Cromar, 1997). Waktu 1minggu Rasio C:N:P Bozem 30:5:1 diverivikasi dengan data analisis pendahuluan
0,22-1,30 mg klorofil a/L Aklimatisasi 1 minggu
Fallowfield, 1999 Mostert, 1987
Dominansi Alga Hijau
Metodologi Penelitian Penelitian Pendahuluan Uji KONSENTRASI
•R-400 •Harvesting alga, 25% setiap pengoperasian (Bich, 1999)
100
94,80
97,03
93,98
Efisiensi Penurunan (%)
84,82
98,35
81,67
80 60 40 20 0 Efisiensi Penurunan Amonia
Kontrol Lumpur
K-Alga
R-100
R-200
R-400
R-800
Metodologi Penelitian Penelitian Pendahuluan Uji KEDALAMAN
85,2%
90% Efisiensi Penurunan (%)
80%
76,0%
70%
69,1%
65,3% 57,3%
60% 50% 36,5%
40% 30% 20% 10% 0%
Efisiensi Penurunan Amonia R Kontrol-alga
R Kontrol-limbah
R 25cm
R 40cm
R 50cm
R 60cm
•R-25 •25 cm (Bich, 1999)
Metodologi Penelitian Reaktor HRAR Dimensi didapatkan dari hasil penelitian pendahuluan dan sumber ilmiah (Bich, 1999) Reaktor (PxLxT) = 60 x 30 x 30 cm 3 Reaktor: Kontrol (K)
Reaktor A12 12
Reaktor A24 24
Metodologi Penelitian REAKTOR HRAR
Metodologi Penelitian Pelaksanaan Penelitian 6 hari Hari 0-6
6 hari
6 hari
4 hari
4 hari
Hari 7-13
Hari 14-20
Hari 22-26
Hari 26-30
2 hari
Pengamatan dan Analisis
42 Hari
4 hari Hari 30-34
8 hari Hari 34-42
8 hari
Metodologi Penelitian Pelaksanaan Penelitian Analisa Parameter Utama : 2 hari sekali Analisis Parameter Tambahan (DO dan suhu) : setiap hari Waktu Kontak 4, 6 dan 8 hari
Sampling pagi untuk data malam hari (pemaparan tanpa sinar matahari)
Sampling sore untuk data siang hari (setelah pemaparan sinar matahari)
Sampling pkl. 06.00 wib
Sampling pkl. 14.00 wib
Pembahasan
AMONIA
SIANG HARI:uptake alga, peluang nitrifikasi lebih besar dibandingkan pada waktu malam hari
REAKTOR A24:lebih besar peluang nitrifikasi, supply O2 >>
Pembahasan
NITRAT
MALAM HARI : Nitrifikasi tidak besar Reaktor A12 : Nitrifikasi tidak terlalu besar
Pembahasan
FOSFAT
MALAM HARI : Pada Siang hari aktifitas tinggi eksudat Reaktor A12 : Alga lebih stabil, pada A24 dominansi bakteri
Pembahasan
Klorofil
Pembahasan
MLSS
Pembahasan
INTENSITAS CAHAYA
•
Cahaya Optimum Alga Hijau 600-1200 ft–candle (Sorokin , 1957)
•
Dilakukan pada musim hujan (terjadi fluktuasi intensitas cahaya; mendung, hujan,badai)→ intensitas cahaya rendah Cahaya 600-1200 ft-candle
Pembahasan
Dissolved Oxygen (DO)
Perbedaan Konsentrasi Malam-Siang: 0,1-1mg/L
Pembahasan
pH
pH 8-9
Pembahasan
Suhu
27-29 0 C
Pembahasan Korelasi
Dissolved Oxygen dan pH (cont. Reaktor Kontrol)
DO >> , pH >>
Pembahasan Korelasi
Dissolved Oxygen (DO) dan Klorofil (cont. Reaktor A24) Signifikasi pada siang hari, DO Meningkat >> Klorofil Menurun << Indikasi Bakteri mendominasi
Pembahasan Korelasi
Klorofil dan MLSS (cont. Reaktor A24)
Signifikansi MLSS meningkat >> Klorofil menurun << Indikasi Bakteri mendominasi
Pembahasan Korelasi
Dissolved Oxygen (DO) dan MLSS (cont. Reaktor A24) Kecenderungan MLSS meningkat >> DO menurun <<
Bakteri tumbuh pesat
Pembahasan Korelasi
Amonium dan Nitrat (cont. Reaktor A24 Siang)
KESIMPULAN 1.
2.
3.
Efisiensi penurunan amonia adalah dengan aerasi 24 jam sebesar 83,44 %. Aerasi 12 jam, lebih baik menurunkan nitrat dan fosfat masing-masing sebesar 57,91% dan 50,55%. Aerasi berpengaruh penurunan nutrien, DO, pH, dan aktifitas bakteri; lebih berpengaruh pada aktifitas bakteri dibandingkan dengan pertumbuhan alga Cahaya alami berpengaruh pada efisiensi penurunan nutrien. Pada siang hari amonia dapat diturunkan lebih baik. Sedangkan nitrat dan fosfat lebih dapat diturunkan pada malam hari.
SARAN 1.
2.
3.
Perlu adanya penelitian pendahuluan dengan menggunakan kultur alga dan kultur bakteri dengan limbah artificial, agar mengetahui kinerja dari simbiosis alga dan bakteri yang terjadi pada High Rate Alga Pond, agar aktifitasnya dapat lebih terprediksi. Penelitian lebih lanjut mengenai alga pond, sebaiknya dilihat kondisi intensitas cahaya. Intensitas cahaya sangat mempengaruhi kinerja alga. Penelitian lebih baik dilakukan di dua musim (musim penghujan dan kmearau) untuk mengetahui optimasi kinerja alga. Limbah domestik yang akan diolah dalam alga pond, sebaiknya sudah diketahui karakteristik fisik, kimia, dan biologis. Sehingga, terjadinya fenomena yang terjadi pada bozem Kalidami dapat diketahui lebih awal.
TERIMA KASIH Aulia Ulfah Farahdiba 3307100051 Environmental Engineering Institut Technology Sepuluh Nopember Surabaya
081334487311
[email protected]
Wassalammualaikum...wr.wb
