PENYISIHAN ORGANIK PADA REAKTOR AEROB

PENYISIHAN ORGANIK PADA REAKTOR AEROB Winardi Program Studi Teknik Lingkungan Universitas Tanjungpura Pontianak, Jl.A.Yai Pontianak Email : [email protected] Abstrak: Penyisihan Organik Pada Reaktor Aerob. Penyisihan organik dapat dilakukan dalam lingkungan proses aerob dan anaerob. Kesesuaian lingkungan proses tersebut, tergantung dari besarnya beban organik yang akan disisihkan, dan lamanya waktu kontak yang diperlukan. Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk melihat beban organik optimal reaktor aerob dan lama waktu reaksi yang diperlukan.Dengan variasi beban organik 1800 mg/l dan 4800 mg/l COD dan waktu kontak 2, 4, 6 dan 10 jam diharapkan dapat diperoleh kinerja reaktor aerob yang memberikan hasil yang optimal. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada beban organik 1800 mg/l, proses aerob mampu menyisihkan beban hingga 82% yang dapat dicapai hanya pada kontak 4 jam. Pada beban organik yang lebih tinggi 4800 mg/l COD, proses aerob hanya mampu menyisihkan organikhanya pada angka 65% yang dicapai pada waktu kontak maksimum yaitu 10 jam. Penyisihan organik sangat ditentukan oleh konsentrasi biomassa dalam proses reaksi. Lamanya waktu yang dibutuhkan untuk mencapai fase pertumbuhan biomassa maksimum atau fase pertumbuhan maksimum akanmempengaruhi lamanya waktu kontak yang diperlukan untuk dapat memberikan penyisihan maksimum. Kata kunci: aerob, beban organik, waktu kontak, biomassa Abstract : The Allowance Of Organic In Aerobic Reactor.The allowance of organic can be made in environment of aerobic and anaerobic process. The Environmental suitability of the process, depending on the size of the organic load to be set aside, and the length of contact time that necessary. This study was conducted to see how much organic load so the performance of the aerobic reactor reliable and how long reaction time required. By varying the organic load of 1800 mg / l and 4800 mg / l COD and contact time of 2, 4, 6 and 10 hours are expected to be aerobic reactor performance that provide maximum results. The results showed that the organic load of 1800 mg / l, the aerobic process capable of removing up to 82% load that can be achieved only on the 4-hour contact. At higher organic load of 4800 mg / l COD, the aerobic process is only capable of removing organic only in the 65% rate achieved in the maximum contact time of 10 hours. Organic Allowance is determined by the concentration of biomass in the reaction process. The length of time required to reach maximum biomass growth phase or the phase of maximum growth will affect the length of contact time that necessary to provide maximum allowance. Keyword: aerob, organic load, contact time, biomass Seiring dengan pertumbuhan jumlah penduduk dan perkembangan kota, air buangan baik yang berasal dari limbah rumahtangga (domestik) maupun industri merupakan permasalahan yang perlu mendapatkan perhatian. Air limbah domestik dan sebagian limbah industri seperti industri makanan minuman, kelapa sawit dan industri yang menggunakan bahan baku organik seperti tapioka, pemrosesan daging dan lain-lain mengandung bahan organik sebagai polutan utama. Air buangan dengan katagori COD > 4000 mg/l dapat digolongkan ke dalam air buangan yang mengandung bahan organik tinggi.(Lim & Grady, 1980).

Keduanya baik organik tinggi maupun organik rendah dapat diolah dengan menggunakan bioreactor aerob. Hanya bedanya untuk organik tinggi biasanya didahului dengan proses pengolahan secara anaerob, jadi penurunan beban organik lebih rumit dan kompleks. Katagori aerob-anaerob merupakan lingkungan proses biologi yang ditentukan oleh karakteristik mikroorganisme terhadap kehadiran oksigen. Dalam reaktor aerob kehadiran oksigen merupakan faktor pembatas bagi pertumbuhan bakteri aerob. Proses aerob merupakan proses yang sesuai untuk melangsungkan penyisihan bahan organik pada konsentrasi 50-4000 mg/l 390

Winardi, dkk, Penyisihan Organik pada Reaktor...391 sebagai COD yang dapat terurai secara biologi (Marsono, 1991). Mikroorganisme atau biomassa yang bertanggungjawab dalam proses penguraian dapat tumbuh dan berkembang dalam kondisi tersuspensi atau melekat pada suatu media pendukung, tergantung dari perlakuan yang diberikan. Penelitian ini menggunakan pertumbuhan tersuspensi dalam pengolahan air limbahnya. Dengan pengolahan secara aerob diharapkan terjadi penurunan beban organik yang signifikansehingga dapat diterima oleh baku mutu yang berlaku. Untuk itu diperlukan penelitian mengenai kinerja reaktor aerob terhadap beban organik rendah dan organik tinggi untuk mengetahui seberapa besar beban organik yang dapat diturunkan. Penelitian ini bertujuan untuk melihat kinerja reaktor aerob pada air buangan yang mengandung organik rendah (COD < 4000 mg/l) dan yang mengandung organik tinggi (COD > 4000 mg/l). METODE PENELITIAN Penyisihan organik pada reaktor aerob, ditentukan dengan melihat kinerja reaktor dengan variasi waktu dan beban organik sehingga diperoleh waktu dan beban optimum pengolahan. Untuk melihat kinerja rektor aerob pada beban organik rendah dan tinggi, maka beban organik dibagi dalam 2 (dua) macam beban yaitu COD 1800 mg/l (katagori beban organik rendah) dan COD 4800 mg/l (katagori beban organik tinggi). Waktu kontak atau waktu detensi dibuat dengan variasi 2, 4, 6 dan 10 jam. Pemberian umpan dilakukan selama 2 jam sehingga waktu kontak 2 jam pertama disebut waktu pengisian dan waktu kontak selanjutnya 4, 6 dan 10 jam disebut sebagai waktu reaksi. Tahap awal dari penelitian ini adalah seeding dan aklimatisasi.Seeding dan aklimatisasi adalah proses pengkondisian biomassa atau bakteri terhadap kondisi lingkungan proses dan cairan influen yang akan diolah (Atlas, & Bartha, 1990). Seeding dilakukan secara batch dalam reaktor bervolume 3 liter.Benih mikroorganisme diambil dari septic tank sebanyak 100 ml/3 l reaktor.Kemudian benih ditumbuhkan dalam kondisi kondisi aerob dengan DO tidak kurang dari 3 mg/l dalam suhu 20oC.pH dijaga dalam rentang 6,5-8,5 dengan menggunakan soda kue. Sebagai sumber Carbon digunakan glukosa, sebagai sumber Nitrogen digunakan NH4Cl dan sumber Phosfor menggunakan Na2HPO4 2H2O. Dalam

proses ini perbandingan C : N : P tidak diperhatikan. Banyaknya glukosa yang ditambahkan setiap feeding sebesar 3000 mg/l reaktor atau COD 3000 mg/l (1 gr glukosa ~ 1 gr COD).Untuk mengetahui waktu feeding digunakan glucotest, apakah glukosa masih terdapat dalam reaktor atau telah habis.Diakhir masa aklimatisasi diperoleh keyakinan bahwa biomassa yang akan digunakan dalam operasi/running telah menunjukkan kinerja yang diharapkan. Kecuali itu konsentrasi biomassa telah mencapai jumlah yang ideal terhadap beban yang akan diolah (VSS > 8000 mg/l) (Elisabeth, 2000). Sesaat sebelum mengoperasikan reaktor, terlebih dahulu dipersiapkan air buangan artificialdengan nilai COD yang telah ditentukan, yaitu 1800 mg/l dan 4800 mg/l COD. Pengoperasian reaktor diawali dengan mengalirkan influen dari bak feeding dengan bantuan pompa, debit aliran sebesar 25 ml/menit ke dalam reaktor yang mengandung biomassa dalam kondisi teraerasi, hingga volume reaktor 3 liter. Sampling diambil pada waktu tinggal 2 jam yang merupakan waktu pengisian, dan waktu tinggal 4, 6 dan 10 jam, untuk mengukur konsentrasi COD yang tersisa. COD masing-masing variasi waktu tersebut dianalisis dengan membandingkanbaik dalam variasi beban yang sama maupun variasi beban yang berbeda. Kemudian dilihat kinerja reaktor untuk masing-masing beban sehingga diperoleh waktu optimum untuk beban 1800 mg/l dan 4800 mg/l. HASIL

Tabel 1.Penurunan COD pada Variasi Beban Umpan 1800 mg/l,dan 4800 mg/l Beban (mg/l) 1800

4800

t detensi (jam) 0 2 4 6 10 0 2 4 6 10

COD (mg/l) 1800 987,53 323,16 409,85 388,25 4800 3082,98 1962,31 2863,41 1677,12

Penurunan COD (%) 0 45,1 82,1 77,2 78,4 0 35,8 59,1 40,3 65,1

Konsentrasi COD (mg/l)

Winardi, dkk, Penyisihan Organik pada Reaktor...392

5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

Beban 1800 mg/l Beban 4800 mg/l

0

2

4 td (jam)

6

10

Penurunan COD (%)

Gambar 1.Grafik Konsentrasi COD (mg/l) terhadap Waktu Detensi (td) 2, 4, 6, dan 10 Jam pada Variasi Beban 1800 mg/l dan 4800 mg/l

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

0 2 4 6 10

0

2

4td (jam) 6

10

Penurunan COD (%)

Gambar 2.Grafik Penurunan COD (%) dengan Waktu Detensi (td) 2, 4, 6, dan 10 Jam pada Beban 1800 mg/l

70 60 50 40 30 20 10 0

0 2 4 6 10

0

2

4 td (jam) 6

10

Gambar 3.Grafik Penurunan COD (%) dengan Waktu Detensi 2, 4, 6, dan 10 Jam pada Beban 4800 mg/l

Winardi, dkk, Penyisihan Organik pada Reaktor...393

PEMBAHASAN Selama seeding dan aklimatisasi konsentrasi biomassa selalu berada di atas 3500 mg/l. Sesekali terjadi drop < 3500 mg/l yang diakibatkan oleh perubahan komposisi zat dalam umpan atau jumlah substrat yang sudah sangat berkurang atau kondisi lingkungan seperti DO dan pH yang tidak memadai. Di akhir masa aklimatisasi VSS > 6000 mg/l. Kondisi ini sesuai untuk rasio F/M dalam reaktor aerob 0,2 – 0,45 (Metcalf & Eddy, 1991). Dari Tabel 1 dapat dilihat bahwa untuk beban 1800 mg/l terjadi penurunan hingga mencapai 82%.Penurunan COD maksimal tersebut terjadi pada waktu detensi 4 jam.Setelah penurunan COD mencapai maksimum, penambahan waktu detensi tidak memberikan hasil penurunan COD yang signifikan. Hasil analisis COD pada beban 1800 mg/l menunjukkan untuk waktu tinggal 2 jam atau selama waktu pengisian, terjadi penurunan COD hingga 45%. Hal ini disebabkan oleh dua faktor utama yaitu proses pengenceran dan aktivitas biomassa. Dalam tahap ini aktivitas biomassa sudah mulai terlihat walaupun pengisian tengah berlangsung. Hal ini menunjukkan selama periode pengisian dua jam pertama, peran biomassa dalam penyisihan COD sudah tidak bisa diabaikan. Karena tanpa aktivitas dari biomassa maka selama periode pengisian seharusnya COD naik.Namun dari analisis COD yang dilakukan ternyata COD turun, walaupun hanya 45%. Ini menunjukkan peningkatan konsentrasi beban karena pengisian ternyata bisa diimbangi oleh laju pertumbuhan biomassa yang pada akhirnya menyebabkan terjadinya penyisihan beban organik, yang ditunjukkan dengan penurunan angka COD. Sedangkan penyisihan beban yang terjadi selama waktu kontak 4,6, 10 jam berikutnya hanya diakibatkan oleh aktivitas biomassa. Bila diperhatikan, semakin panjang periode reaksi maka penyisihan beban akan semakin baik. Karena periode kontak antara biomassa dan beban semakin panjang. Namun panjangnya waktu kontak antara biomassa dan beban tidak

menjamin efisiensi penyisihan menjadi lebih baik atau dengan kata lain waktu kontak terpanjang akan memberikan efisiensi penyisihan paling baik. Karena tingkat penyisihan dalam suatu periode waktu tertentu akan sangat ditentukan oleh konsentrasi biomassa dan besarnya beban yang diberikan. Kinerja terbaik reaktor untuk beban 1800 mg/l terjadi pada waktu detensi 4 jam.Karena laju penyisihan substrat atau beban organiksangat ditentukan oleh konsentrasi biomassa. Dengan konsentrasi biomassa yang lebih tinggi untuk beban yang sama maka penyisihan beban organik juga semakin baik. Diduga dalam waktu kontak 4 jam, laju pertumbuhan biomassa paling tinggi atau dengan kata lain pertumbuhan biomassa ada dalam phase logaritmik.Sementara untuk waktu kontak 6 dan 10 jam, laju pertumbuhan biomassa telah berkurang atau menurun.Hal ini disebabkan oleh terbatasnya substrat selama kedua waktu detensi tersebut. Artinya dalam waktu 4 jam waktu detensi hampir seluruh beban telah tersisihkan, sehingga pertumbuhan biomassa telah menurun. Sehingga kemampuan biomassa dalam menyisihkan beban juga berkurang. Pada beban 4800 mg/l penurunan COD yang bisa dicapai hanya berkisar antara 36 sampai dengan 65%, dengan kemampuan maksimal hanya pada 65% yang tercapai pada waktu kontak hingga 10 jam.Artinya untuk menurunkan beban hingga 65% untuk beban organik tinggi diperlukan waktu kontak yang lebih lama. Bila dibandingkan dengan beban 1800 mg/l, pola yang sama dalam penyisihan substrat juga terlihat dalam penyisihan beban 4800 mg/l. Dimana terjadi penurunan beban selama waktu detensi 2 jam sampai dengan akhir waktu reaksinya hingga 10 jam waktu kontak. Penurunan beban yang terjadi selama waktu 2 jam pertama selain disebabkan oleh pengenceran juga disebabkan oleh aktivitas biomassa. Namun untuk beban 4800 mg/l kontribusi aktivitas biomassa dalam menyisihkan beban selama periode pengisian, 2 jam waktu kontak, berjalan kelihatannya lebih kecil dibandingkan yang disebabkan oleh pengenceran,bila dibandingkan dengan beban 1800 mg/l. Diduga hal ini terjadi karena laju

Winardi, dkk, Penyisihan Organik pada Reaktor...394

pertumbuhan biomassa yang sangat lambat pada periode tersebut. Untuk beban yang besar biomassa memerlukan waktu penyesuaian terhadap beban yang lebih lama. Sehingga seiring dengan lamanya waktu detensi, laju pertumbuhan ini akan semakin cepat. Penyisihan beban organik optimum baru tercapai pada waktu detensi 10 jam.Hal ini bisa dimengerti mengingat beban SIMPULAN Penilaian kinerja reaktor aerob pada beban rendah 1800 mg/l memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan pada beban organik tinggi, 4800 mg/l. Secara umum semakin lama waktu reaksi maka efisiensi penyisihan organik akan semakin baik, karena waktu kontak yang lebih lama. Selain karena faktor pengenceran, penyisihan organik dengan menggunakan reaktor semi batch sangat ditentukan oleh aktivitas mikroorganisme.Pada beban yang rendah tidak diperlukan waktu kontak yang

4800 mg/l cukup besar sehingga diperlukan waktu kontak yang cukup lama bagi biomassa dalam menyisihkan beban organik. Pengaruh pengenceran yang terjadi selama 2 jam pertama tidak banyak berarti dalam menyisihkan COD secara keseluruhan diandingkan beban 1800 mg/l, karena beban 4800 mg/l yang relatif lebih besar.

lebih lama untuk mencapai angka penyisihan optimum karena fase pertumbuhan mikroorganisme maksimal bisa dicapai dalam waktu yang relatif lebih singkat.Sebaliknya pada beban yang lebih tinggi diperlukan waktu kontak yang lebih lama untuk mencapai angka penyisihan maksimal, karena pertumbuhan biomassa sedikit terganggu dengan beban yang besar sehingga memerlukan waktu penyesuaian terhadap beban yang lebih lama. Dalam periode pengisian pada kedua macam beban telah terjadi proses penyisihan walaupun tidak terlalu besar.

DAFTAR PUSTAKA Atlas, R.M., & Bartha, R, 1990, Mikrobial Ecology, Edisi ke 2, Benjamin Cummings Publishing Company, Inc. Elizabeth, H., 2000, Penyisihan Beban Organik dengan Menggunakan Reaktor SBR Aerob, Teknik Lingkungan ITB. Lim, H.C., & Grady, P.L., 1980, Biological Wastewater Treatment, Marcel Dekker, Inc., New York.

Marsono, D.B., 1999, Teknik Pengolahan Air Limbah Secara Biologis, Media Informasi Alumni Teknik Lingkungan ITS. Metcalf & Eddy, 1991, Wastewater Engineering: treatment, disposal, reuse. Edisi ke 3, Mc. Graw-Hill Book Co,New York.