3\0DD9bo07b99

TJGAS AKHIR i I

PENURUNAN KANDUNGAN NITROGEN AMMONIA DALAM LIMBAH BUATAN

DENGAN SISTEM BIOFILM AEROBIK

ps W] 1&8

A·s+ ' ' I' ' I

-- ---

PADA BERBUTIR ' . - ' ·' ~1

T' ~ ' -- .

0 le h:

TI DWI ASTUTI . 389 330 0182

PROGRAM ST D1 TEKNIK LINGKUNGAN

F AKULTAS TEK IK SIPIL DAN PERENCANAAN

INSTITUT TEL !OLOGI SEPULUH NOPEMBER ' ~URABAYA

1994

1.

PENURUNAN KAJnUNGAN NITROGEN AMMONIA DALAM LIMBAH BUATAN

DENGAN Slf>TEM BIOFILM AEROBIK PADAI MEDIA BERBUTIR

' I

TlJGAS AKHIR •

Diajukan Gunl. Memenulli Sebagian Persyaratan

U'*uk Memp&roleh Gelar

Sariana Teknik lingkungan • ! Pada

Progra~ Studi Teknik lingkungan

Fakultas teknik Sipil dan Perencanaan

lnstitut lteknologi Sapuluh NoPernber

Surabaya

M~ngetahul/ Manyetujul

Donn Pembimbing I

lr. ATI HARTATI, M.sc.

NIP. 131 407 590

s IURA BAy A

OKTOBER, 1994

ABSTRAK

Kehadiran senyawa nitirogen yang berlebih di dalam badan dlr »<me..-lma dopat men1mbulkan dampa~ negatif pdda ling­kungdn pe..-alran tersebut. Dampak negatif senyawa nitrogen antara lain yaitu penurunan kandungan oksigen terlarut dan bers1tat toks1~. Banyak tekn1k pengolahan a1r l1mbah yang dapat mengurang1 kandungan nitrogen dalam bentuk ammoni .. , salah satu d1 antaranya adalah dengan menggu­nakan s1stem athaLhed growth lbiofilm).

Penelit1an 1n1 dilaks,.nakan dengan tujuan untuk mengetahui penurunan kandungan nitrogen ammonia dalam l1mbah buatan menggunakan sistem biofilm pada media be..-butir dengan penanibahan udara. Guna untuk mengetahui penu..-unan n1trogen ammonia daldm model reaktor biotilm 1n1 makd d1lakukan penel1t1an dengan variasi BODIN antara 2 samp,;n 20, konsentnosl BOD "ntaro 200 sampoi 500 mg/1 dan h1drolJ.k loading '5 sampai 10 m~/(m2 .hari}.

Reakto..- pada penelitian 1n1 menggunakan sistem alirarl uptlow Lontlnous dengan reaktor b~rbentuk tabung bwrd1ameter 20 em d"n m~d>a yang d>gunakan adalah kerikil berdlam<?ter 1 em s<?ti!nggi 180 em. Serta d<?blt udara yang diall..-kan S<?besar 2,2 l/men1t.

Darl hasi1 penelitian, efisiensl terb~,.;ar yaitu 96,4% dicapai pada hid..-olik loading 5 mg/lm 2 .hari) dan per­bandlng"n 800/N osama ·d,.ngar1 5, d"'ngan konsentrasi BOD dan

• kons .. ntraosl N-NH., maslng-masing seb,.sar 225,89 mg/1 dan 43.35 mg/l.

KAT A PENGANT AR

Pertama-tama says menguoapkan puji syukur etas karunia

Allah SWT sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir (LI

1703), Tugas Akhir ini merupakan syarat untuk memperolah

gelar kesarjanaan di Jurusan Teknik Lingkungan, Institut

Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

Tuges Akhir dengan judul "Fenurunan Kandun~tan Nitrogen

Ammonia Dalam Limbah Buatan Dengan Sistem Biofilm Aerobik

Pads Media Berbutir" marupakan basil penelitian yang

dilakeanakan di Laboratorium Teknik Lingkungan ITS.

Pads kesempatan ini says menyeampaikan rasa terima kasih

yang tulus kepada:

1. Bapak dan Ibu yang senantiasa memberikan doe restu,

2. Ibu Ir. Ati Hartati, HSc. sebagai dosen Pembimbing,

3. Bapak Ir. Agus Slamet sebagai co pembimbing,

4. Bapak Ir. Gogh HSc. serta Bapak Ir Eddy Soedjono HSc.

yang telah memberikan pengetahuan dan saran pads pens­

lit ian ini.

5, Bapak Dr. Ir. Wahyono Hadi, HSc. 13ebagai Ketua Program

Studidan Ibu !r. Nieke K. selaku Sekretaris Jurusan,

juga kepada seluruh bapak ibu dosen yang telah

i

ii

memberikan ilmu pengatahuan selama kuliah.

6. Karyawan laboratorium Teknik Lingkungan ITS YanS telah

banyak membantu kelancaran penelitian.

7. Kepada rskanku Evy terima kaeih atas kerjaaamanya dan

bantuannya dalam mengerjakan Tugas Akhir ini. Dan buat

rekan Winda, Frida, Dewi, Fithl'i, Susi, sarta rekan­

rekan TL lainnya (khusuanya 89) ataa kebaraamaannya

selama ini.

Akhirnya, aemoga buku ini bermanfaat, khusuanya yang

mempunyai minat pads masalah ini. Sesala kritik dan saran

pada Tugaa Akhir ini· aangat berguna untuk memperbaikinya.

Surabaya, September 1984

Penulis

DAFT AR SIMBOL

~ kecepatan pertumbuhan spesifik miktoorganisrna

~ kecepatan pertumbuban spesifik maksirnurn mikroor­aanisma

K• konsentrasi substrat pada saat kecepatan pertum­

buhan setengah dari rnaksirnum

S konsentrasi substrat

qw kecepatan oksidasi ammonia A

qN kecepatan ma~simurn oksidasi ammonia

Yw koerisien yield nikrccrganisma

~N kecepatan pe~turnbuDan spesifik Nitrosomonas

~N kecepatan pertunbuhan spesifik maksinurn Nitro-

somonas

DO oksigen terlarut

KOz konsentrasi oksigen pada saat kecepatan pertum­

buhan setentah dari maksimum

P tekanan parsial

Kla koefisien overall gas transfer

c~ konsentrasi kejenuhan cksigen

C konsentrasi oksigen aktual

t waktu

DAFTAR lSI

KATA PEHGANTAR .... ' ......... ' ................ .

halaman

i

ABSTRAK . . . . . • • • . . . . . . . • • • • . . . . . . . . . . . . . . • . . . • . • . • • iii

DAFTAR ISI ••••....................•....••••••••.. iv

DAFTAR TABEL ••.....•.. , , . . . . . . . . . . . . . . . . . • • • . . . vii

DAFTAR GAt1BAR .................................. viii

DAFTAR SIHBOL ...... ' ............................. . DAFTAR LAMPI RAN ....................•..•••••• , , . xi

BAB

BAB

I

1.1

1.2

1.3

1.4

II

2.1

2. 2

2. 3

2. 4

2.5

PENDAHULUAN

LATAR BELAKANG

IDE STUD I .............•.•••..........

TUJUAN PENELITIAN

RUANG LINGKUP ............••.••.......

TIJAUAN PUSTAKA

UHUH .......•...

1

3

4

4

' KARAKTERISTIK AIR LIHBAH . . . . . . . . . . . . 7

PROSES BIOLOGIS PADA REAKTOR BIOFILM 8

SIKLUS NITROGEN ..................... 11

NITRIFIKASI ...•...•• , •. , . . . . . . . . . . . . 18

2.5.1 Bakteri Nitrifikasi . . . . . . . .. ........ 18

iv

Dcftar lsi v

2.5.2 Hubungan Antara Energi dan Sintesa

sel ...•............................. 18

2.5.3 Kinetika Nitrifikasi

2.5.3. 1 Pengaruh Konsentrasi Ammonia

2.5.3.2 Hubungan Pertumbuhan Bakteri dengan

22

22

kecepatan oksidasi . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.5.3.3 Pengaruh Temperatur . . . . . ........ .. 25

2.5.3.4 Pengaruh Oksigen Terlarut . . . . . . . . 27

2.5.3.5 Pengaruh pH .................. .

2.5.3.6 Pengaruh Beban Hidrolik " 31

2.5.3.7 Pengaruh Inhibitor ....... ... . . . . . . 31

2. 8 GAS TRANSFER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

BAB III

3. 1

3.2

3. 3

3. 4

3. 5

KETODOLOGI PENELITIAN

UHUH ............................... .

KERANGKA PENELITIAN ............... .

KODEL INSTALASI PENGOLAHAN ......... .

KOMPOSISI AIR YANG AKAN DIOLAH ..... .

PELAKSANAAN PENELITIAN

3.5.1 Seeding (Pembenihan) ..

3.5.2 Pengoperasian Kodel Instalaei Pengo-

3B

38

" 45

46

"

lahan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

3.5.3 Parameter Yang Dikontrol

3.5.4 Parameter Yang Dianalisa

3.5.4.1 Permanganat Value (PV)

49

50

50

BAB

BAB

Daftar lsi. vi

3.5.4.2 BOD (Biological Oxygen Dema~d) . . . 50

3.5.4.3 Analisa Ammonium ..................

3.5.4.3 Analisa Nitrit dan Nitrat . . . . . . . . . 51

3.5.4.4 Analisa MLVSS

3. 6

3.7

IV

4.1

4. 2

4. 3

METODA SAMPLING

ANALITICAL QUALITY CONTROL ......... .

HASIL PENELITIAN DAN PEHBAHASAN

UHUif ............ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . PENGARUH PERBANDINGAN BOD/N TERHADAP

REMOVAL • N-NH-l ..................

PENGARUH KONSENTRASI BOD TERHADAP

" 52

57

55

57

REMOVAL N-NH-l+ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

4.4 PENGARUH HIDROLIK LOADING TERHADAP

v

5. 1

5. 2

REMOVAL N-NH-l+

KESIHPULAN DAN SARAN

KESIMPULAN

SARAN ...........................

72

79

80

DAFTAR PUSTAKA .................................. . 81

LAMPI RAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

DAFT AR T ABEL

Tabel halaman

2.1 Modifikasi Re~ksi Oksidasi dan ?ertumbuhan

Dalam Nitrfifikasi Yang Berhubungan Dengan

Sistem As am Cat bon at ..................... .

2.2 Harga Tipikal Parameter Monad Untuk Oksida-

ei Ammonia dan Nitrit .................... .

2.3 Senyawa-Senyawa Inhibitor Terhadap Bakteri

tH trifikasi ............................. .

3.1 Karakteristik -Instalasi Pengolahan

Kompoaisi Air Limbah Yang Diolah

3.3 Kondiai Operasional .......... .

4 .1 Pengaruh Antat\a BODIN Dsngan Removal • N-NH"' ...................•... , .......... .

4.2 Psngatuh Antata Konssntrasi BOD DenS:an • Removal N-NH4 ...........................

4.3 Pengaruh Antara Hidrolik Loading Oengan • Removal N-NH• ............ ' ............ .

vii

21

23

32

45

48

62

68

74

Gambar

2. 1

2.2

DAFTAR GAMBAR

Skema Proses Biologis Dalam Media Filter

Siklus Nitrogen di A lam , ................. .

2.3 Pengaruh Konsentrasi Substrat Terhadap La-

halaman

10

13

ju Pertumbuhan Bakteri Nitrifikasi . . . . . . . . 24

2.4

2.5

Pengaruh Temperatur Pada Nitrifikasi ..

Hubungan Sisa· Ammonium dan Oksigen Terlarut

2.6 Pensaruh pH Terhadap Aktivitas bakteri Nt­

trosomonas dan Nitrobacter Pada Proses Ni-

27

28

trifikasi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

2. 8

3. 1

3. 2

3.3

4. 1

4. 2

4.4

Sketsa Hekanhuna Perpindahan Gas ......... .

Kerangka Penelitian ...................... .

Hodel Instalasi Pengolahan

Kurva Keadaan Steady State

Hubunsan Antara BODIN Pada Hidrolik Loading

Hubungan Antara BODIN Pada Hidrolik Loading

Denltan Removal • • • 5 111/(m .harl)

Denlttm Removal . ' 7 111/(JL .hari)

• N-NH-t

• N-NH• ......

Hubunsan Antara BODIN Dengan Removal N-NH• •

Pada Hidrolik Loading 10 m';cma .hari) .....

Hubungan Antara Konsentrasi BOD Removal • N-NH4 Hidrolik Pad a

Dang an

Loading

35

39

" 53

63

84

65

. ' 5 n /(m .hari) . , , ........ , . , , . , , , . , , . , .. , . 68

viii

4. 5

4. 6

4.7

4.6

4.9

4.10

Hubunsan Antara Konsentrasi BOD Dengan

Re111.oval N-NHo.~ Pacta Hidrolik Loading . ' 7 m /(11 . hart) , ........ , , , , , .. , .......... .

Hubungan Antara Konaentrasi BOD Dengan

Removal N-NH4+ Pada Hidrolik Loading • • 10 tl /(m .hari) .......................... .

Hubungan Antara Hidrolik Loading Dengan Ra­• 111.oval N-NH~ Pacta BOD/N = 2 ., , ,,, .. , ..... .

Hubungan Antara Hidrolik Loading Dengan Re-• moval N-NH4 Pacta BODIN = 5 .............. .

Hubungan Antara Hidrolik Loading Dengan Re-• moval N-NH4 Pacta BOD/N = 10 , •• , .•...

Hubungan Antara Hidrolik Loading Dengan Re­• moval N-NH .. Pacta BODIN = 20 ....... , ..

70

71

75

76

i'-o'""' - ...,,-,--~ --~

\,'0''""~1 ,,.,,.,_,...,

... ,_,,~-

,.

9~T •• ~J~Pn u~4n1nqa~ u~6un+ruJad uo+uDJ

" m . . . . . . . . . . . . . . .

U~t+tJaUad ITS~~ ~1~0 " 0~! •••••••••• ••••··• Ja+aW~'tO~ tS~JqJJ~~

" 9!! """""' 008 ]O . .qUOJ A+q~n[l J~:>A:fJl~UO;j

" GtT "'" '"'" Ad JO • .qUOJ ,\+q~no J~:>A+rt~U\:J n

BOT ''' '_ZON-N JO-q.UCJ ,\:I)J~nf) J":>,\~qE'Ut;l ,. toOt ••"' ~ON-N ID .. q.UO::J "+Tl""D l .. :lllll'l"'UI:J ' OOT ''''' tHN ta-quaJ "+tteno te:>lli-tteut;~

0 • ' 86 """"""''''" "''" SSI'\IW U"P SStW ""'1' 1 "ut;~ ' 96 ·•·· pu~waa uao,xo J~:>>OoJol'a "'"'rl"ut~ 9

" (Ad) ant"A +~u,.6u,.wJad ""''l"ut~ ' " 1 :zoN-N) +J-"11'N ua6oJ+ TN ~5T ]"Uti ' " """"" ( "EON-N) '1-"-''1-TN UdfiOJCjTN ""''FJ"UO;I ' ............. ( '1'HN) WntUOLliWij ~StJ~U\:J

0 " ' " • • • • • • • • • • '+"-"'Sqns UE''t-E'nqwad ' U"Jtd"'"""l

U<'Lli<'J"lj

NVC!Idi-'IV1 CIV l.:IVG

1. 1 LA TAR BELAKANG

8 A 8 I

PENDAHULUAN

Aktivitas 01anusia b!lnyak me01berikan pengaruh pada lingku­

ngan. Penurunan kualitas dari badan air adalah merupakan

salah satu akibat dari aktivitaa manuaia. Pencemaran

lingkun~an adalah suatu hal yang harus dicegah karena itu

hal-hal yang 01endukung pencemaran harus selalu dipantau

dan dikendalikan termasuk di dalamnya kadar karbon <~aupun

nitrogen pada limbah. Penanganan llir. li01bah yang hanya

ditujukan untuk mengurangi kandungan senyawa karbon saja

tidak cukup untuk menjamin terpeliharanya kualitas badan

air. Sehingga aietem pengolahan air limbeh east ini tidak

untuk mengurangi kandungan karbon eaja, tetapi juga untuk

menurunkan kadar nitrogen.

Dampak negatif Yang.ditimbulkan oleh kehadiran senyawa

nitrogen tergantung bentuk senyawa tersebut dalam air.

Kehadiran senya~a dalam bentuk ammonia berlebih selain

akan menyebabkan panurunan kandungan oksigen dalam air

ju~a bgraifat toksik pads kehidupan ikan. Standart yang

ditetapkan untuk sungai yang digunakan olah environmental

Protection Agency and Euperean island Fisheries Advisory

1

Commision untuk nitrogen ammonia adalah 0,02

Sadangkan kehadiran eenyawa nitrogen dalam bentuk nitrat

dan nitrit yang berlebih dalam baden air yang diper­

untukan untuk air minum dapat menyebabkan gantguan kese­

hatan pada bayi yaitu gejala methamoglobinenia. Bates

makeinun konsentrasi nitrat yang ditatapkan olah Depkes

bagi perairan untuk air minum 10 mg/1.

Sumber senyawa nitrogen umumnya berasal dari industri

kimi.a, pabrik makanan, buangan nanusia dan hawan. Alter­

natif untuk menurunkan konsentrasi senyawa nitrogen yaitu

seoara kimiawi, fisik dan biologis. Dari ketiga cera ter­

sebut yang paling sering digunakan untuk proses pengo­

laban air linbah adalah cera biologis karena lebih eko­

nomis, yaitu dengan memanfaatkan mikroorganisme dalam

proses pengolahan. Proses nitrifikasi adalah suatu fane­

mana biologis dalam menurunkan kandungan nitrogen ammo­

nia. Pada proses ini nitrogen ammonia diubah menjadi

nitrogen nitrit dan kemudian menjadi nitrogen nitrat de­

ngan bantuan dari bakteri Nitrifikasi. Bakteri nitrifi­

kasi yang paling umum dikenal adalah Nitrisomonas dan

Ni. troba.:: t*>r.

Didasarkan oars tunbuh nikroba terhadap air limbah yang

diolah, make sistem pengolahan limbah aeoara biologis di-

bedakan menjadi dua, yaitu sus~endad growth dan attached

growth (biofilm). ?roses ni.trit'ikasi da~at terjadi pad a

sistem suspended growth mau~un sistem biofilm.

Pada ~enelitian ini, dilakukan pengolahan air limbah

untuk menurunkan kandungan senyawa nitrogen ammonia meng­

gunakan sistern biofilm pada media berbutir. Dengan demi­

kian dapat dilihat sejauh mana proses nitrifikasi ber­

langsung pada sistem pengolahan biologis ini.

1. 2 IDE STliDI

Proses pengolahan air limbah ditujukan agar tidak timbul

pencemaran dalam baden air penarima. Salah satu parameter

dalam air limbah yang dapat menimbulkan masalah yaitu

nitrogen ammonia.

Mekanisma penurunan nitrogen ammonia dapat berlangsung

dengan proses nitrifikasi, yaitu suatu proses yang meman-

faatkan aktivitas biologis dari mikroba. Proses

nitrifikasi selain ·terjadi pada sistem attached growth

(biofilm), juga dapat terjadi pada aiatem suspended

growth dimana masing-masing sistem tersebut mempunyai

kelabihan dan kekur·angan. Pad a penelitian ini penurunan

kandungan nitrogen .ammonia dilakukan dengart menggunakan

aistem biofilm.

Pemckth.v.tuan 4

Salah satu kelebihan s~stem biofilm ini yaitu sistem

pengoperasiannya lebih sederhana karena sistem in~ tidak

meresirkulasi lumpur dari bak pengendap. Sedangkan pada

sistem suspended growth diperlukan resirkt.tlasi lumpur

dari bak pengendap sehingga apabila terjadi gangguan pada

tangki aerasi yang mempengaruhi proses pengendapan lumpur, dap"'t menggM>ggu sistem resirkulasi

selanjutnya akan mempengaruhi pula prosEs dalam t"'ngki

aerasi. Karena dalam sistem suspended growth antara

tangki aerasi dan tangki sedimentasi Saling berhubungan.

Pada penelitian ini penambahan udara dimaksudkan agar

d"'pat meningkatkan transfer oksigen sehingga ketebalan

zon"' aerobik pada biofilm semakin dalam. Dengan demikian

diharapkan proses nitrifikasi dapat berlangsung dengan

baik. Guna untuk me'ngetahui removal (penur-unan) kandungan

senyawa nitrogen ammonia diperlukan suatu penelitian ter-

hadap model reaktor yang ada dengan variasi perb.,ndingan

BODIN, konsentrasi SOD serta variasi hidr-olik loading.

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Penelitian in~ bert~juan untuk mengetahui penurunan kan­

dungan nitrogen ammonia menggunakan sistem biofilm pad"'

madi~ berbutir dengan penambahan udara.

'

Pen.d.ohv.l v.an. 0

1.. RVANG LINGKUP

Ruang lingkup penelitian tugas akhir ini sebagai berikut:

1. Penelitian ini dilakukan dalam skala laboratorium yang

terdiri dari rangkaian reaktor biofilm dengan media

kerikil berdia.rreter 1 em_

2. Pembenihan, yang bertujuan untuk memperoleh mikro­

organisme yang berupa lapisan lendir/slime pada media

kerikil.

3. Air limbah buatan dan udara dialirkan secara ber­

sama-sama dan terus-menerus dari bawah ke atas (co

curent).

4_ Debit udara yang dialirkan ke dalam reaktor

yaitu 2,2 l/menit.

konstan

5. Mengoperasikan instalasi yang ada dengan menggunakan

limbah buatan dengan variasi konsentrasi BOD antara

200 sampai 500 mg/1, perbandingan BOD/N antara 20

sampai 2 dan hidrolik

m0/(m

2.hari).

'

loading antara 5 sampai 10

2. 1 lJlo!UM

BA.BII

TJNJAUAN PUST A.KA

Bardasarkan care tumbuh mikroba terhadap air limbah yang

diolah, maka sistem pengolahan limbah saoara biologis di­

bedakan menjadi dua yaitu suspended growth dan attached

growth (reaktor biofilm). Pada sistem suspended growth,

mikroba pangurai tumbuh tersuspensi pada limbah yang

diolah. Sedan,i pada reaktor biofilm , mikroba pengurai

tumbuh menampel pada media penyangga dengan membentuk

suatu lapisan lendir/slime,

Contoh reaktor biofilm yaitu antara lain trickling fil­

ter, rotating biolol!ical filter dan activated biofliter.

Pada penalitian ini digunakan media kerikil sebagai

tempat tumbuh mikroorganisma dan kebutuhan udara disuplai

dari kompreasor.

Pada bab ini berisikan teori-teori yang menunjang pane­

lit ian ini, antara lain tentang karakteristik air limbah,

proses biclogis pads reaktor biofilm, siklus nitrogen,

nitrifikasi dan mekanisme gas transfer.

8

2. 2 KARAKTERISfiK AIR LIMBAH

Kataktaristik air limbah pada dasarnya meliputi katakte­

rietik fisik, kimiawi dan biologis (Metcalf, 1979). Ka­

rakterietik yang terdapat dalam air limbah ini merupakan

sumber pencemar yang panting untuk diperhatikan. Oleh

karena itu proses pengolahan dalam hal ini sangat diper­

lukan. Standard pengolahan kedua (secondary treatment)

untuk air limbah ditujukan untuk menurunkan kandungan

organik yang mudah diuraikan eecara biologis (biodegra­

dable), suspended solid dan kandungan bibit penyakit

(pathogen). Kemudian standard ini berkembang yaitu juga

untuk penurunan kandungan nutrien terutama kandungan ni­

trogen dan phospor dalam air limbah.

Karakteristik fisik dari air limbah meliputi padatan

(Bnlid), bau, temperatur dan warns. Total solid meliputi

suspended solid dan filterable solid. Karakteristik kimi­

awi dalam air limbah meliputi kandungan organik, kandu­

ngan anorganik dan gas. Pada umumnya zat organik beri­

aikan kombinasi dari karbon, hidrogen dan oksigen bersa­

ma-sama dengan nitrogen. Elemen lainnya yang panting ae­

perti belerang, fosfor dan basi bisa juga ditemukan. Ba­

han organik yang lain termasuk datargan, phenol, pesti­

sida dan lain-lain. Pengukuran kandungan organik dalam

TCnjauan Pus taka 8

air linbah maliputi biological oxigen demand (BOD), che­

mical oxygen demand (COD) dan total oxygen demand (TOD).

Kandungan anorganik dalam limbah maliputi kandungan ion

hidl!'ogen (pH), chlol!'ide, alkalinity, kandun10an nitrogen,

t~h~o~~phur, .. ulfur, kadungan yang bersifat toksik sarta

kaw.luu.tau l<.Ji!.um loerat. Kandungan yang bersifat toksik

antiHa lain saparti tambaga, timbal, perak, c,,.,..,.,i,m,

araenik dan boron. Sedangkan kandungan logam berat anta­

ra lain nikel, mangan, timbal, crcmium, kadotiuot, sang,

tembaga, besi dan otercury.

Pada setiap jenis limbah kuantitas dan kualitasnya ber­

beda-beda. Sahingga setiap jenis limbah belum tentu pro­

ses pengolahannya sama tergantung karakteristiknya. Untuk

air limbah yang mengandung komponen nitrogen terdapat

beberapa janis pengolahan yaitu nitrifikasi-denitrifi­

kaai, ion exchange, ammonia stripping dan breakpoint

chlorination. Proses nitrifikasi-denitrifikasi dapat ter­

·jadi pada aiatem suspended growth maupun sistem attached

growth (biofilm),

2. 3 PROSES BIOLOOIS PADA REAKTOR BIOFILM

Pada reaktor biofilm, proses pengolahan biologis ber­

langsung dengan memanfaatkan lapisan film yang melekat

Tinjauan Pustaka 9

pacta suatu media. Lapisan yang berbentuk lendir ini meru­

pakan suatu kumpulan mikroorganisma yang terutama terdiri

dari bakteri, protozoa dan jamur yang memakan zat-zat

organik dalam limbah. Selain mikroorganisma di atas,

mungkin terdapat cacing, larva lalat, rotifera dan biota

lainnya. Jika terdapat oahaya dapat merangsang pertumbuh­

an alga pacta permukaan media.

Subetrat yang masuk ke dalam reaktor, sebagian dioksidasi

untuk memperoleh energi dan sebagian digunakan untuk

membentuk eel baru. Dengan meningkatnya substrat yang ma-

suk dapat menambah ketebalan film. Sej alan dengan

bertambahnya film, penetrasi oksigen ke dalam biofilm

akan semakin terbatas. Sehingga pada biofilm dapat

terbentuk dua zona, yaitu lapisan film aercbik (kondisi

ada oksigen) dan anaerobik (kondisi tidak ada okeig,.n).

Skematik aktivitas biologis yang terjadi pada media

filter dapat dilihat pada gambar 2.1. Pada gambar ini

dapat dilihat bahwa substrat dan oksigen akan berdifusi

ke dalam lapisan fil~ dan digunakan oleh mikroba untuk

mempertahankan kelan·gsungan hid up.

Tin iau,..n P'l.lBtalo.a 10

I. I I I I

0'"'""" ow,•·•;

--t- '"'' '""'""'

Gambar 2.1 Skema proses bJ.ologis dalam media filter

Sumber: Hammer, Hark J. 1875. Wate.r and Was:te.wate.r

nology, halaman 364.

Tech-

Proses yang dapat terjadi pada reaktor biofilm, selain

oksidasi senyawa organik karbon juga oksidasi senyawa

ammonia yang lazim disebut nitrifikasi. Proses nitri-

fikasi dapat terjadi pada zona aerobik, sedangkan bila

terbentuk zona anaerobik diharapkan dapat terjadi

denitrifikasi. Henu!t.'ut Kornegay (1971), ketebalan lapisan

aerobik berkisar sampai 70 micron, sedangkan menurut

Hoehn (1973) berpendapat bahwa lapisan aerobik dapat

mencapai 150 sampai 250 micron.

Ketebalan aerobik zone ditentllkan oleh kemampuan pane-

tr~si oksigen kedalam lapisan biofilm, dimana tergantung

pada koefisien difusi oksigen dalam film, konsentrasi

Ti"-i"''-'"'-"- P"-"3tal<a 11

oksigen pada solid liquid interface, overall oksigen

utilization rate untuk mikroorganisma yang terdapat pada

lapisan film. Sedangkan kedalaman penetrasi substrat

dalam lapisan mikroba film targantung pads debit aliran,

konsentrasi dan koefisien difusi substrat dalam film

serta kecepatan utilisasi substrat oleh biomassa.

Kandungan s·u'batrat yang terdapat pada air limbah di111akan

tarlebih dahulu oleh mikroba pada lapisan aerobik sebelum

mencapai mikroorganisma yang melekat pads permukaan me­

dia. Tidak adanya makanan yang oukup pads lapisan anae­

robik menyebabkan uikroorganisma memasuki phase respirasi

endogenous, mikrooraanisma Yang berada dalam keadaan !a­

par akan memanfaatkan bahan sitoplasmanya untuk memper­

tahankan kehidupan. Dalam fasa ini mikroorganisma terse­

but akan kehilangan kemampuan untuk menempel pada media,

kemudian terlepas dan terbawa keluar dari filter, yang

dinamakan sloughing. Selain itu sloughing juga disebabkan

oleh kondisi hydrodinamik.

2,4 SIKLUS NITROGEN

Senyawa nitrogen adalah senyawa yang kompleks karena

mempunyai beberapa bilangan oksidasi dan dapat terjadi

perubahan bentuk bilangan oksidasi secara biologis dengan

TinJauan Pustal<a 12

bantuan organisms. Perubahan bilangan oksidasi ini oleh

bt~kleri dapat dari 'bilangan oksidaai rendah k" tinggi

ataupun sebaliknya, tergantung dari kondisinya aerobik

atau anaerobik.

Dalam bantuk senyawa anorganik, nitrogen mempunyai tujuh

bilangan oksidasi ('Sawyer,1978). Dari keaeluruhan bentuk

yang ada, bantuk aanyawa nitrogen yang panting dalam

siklus nitrogen ad~lah saba~ai berikut:

-3 0 ,, • tlH~/NH• "' 1 I

Nitrogen organik

Perubahan senyawa n~trogen yang terjadi meliputi proses

fiksasi, ammonifikasi, assimilasi, nitrifikasi dan deni-

lrlfikasi. Reaksi ini terjadi dengan bantuan mikroorga-

nisma dimana dalam reaksi ini mikroorganisma memperoleh

dan ""'lopaskan energi. Hubungan antara berbagai bentuk

nitrogen dan peruba:hannya yang terjadi di alam dapat

dilihat pada gambar 2.2.

Tinjav.an Pusto.Jw. 13

Gambar 2.2 Siklus N'itrogen di alam

5l1mber~ De Rr~u.or), D.J. 1876. Nitrogen Cont-rol and Phos­

pt"-" .... r· ... ._ .... ,·al in Sewage, httltr.man 7.

Udara yang ada dalam atmosfir, 78% lebih tersusun oleh

unsur nitrogen dalam bentuk Nz. Gas ini memasuki semua

tubuh organisms tetapi umumnya keluar lagi tanpa berperan

panting dalam proses hidupnya. Tetapi ada beberapa mikro­

organisme yaitu beberapa bakteri dan alga yang dapat me-

ngikat N~. Proses ini dinamakan fiksasi nitrogen. llalau-

pun beberapa fiksasi nitrogen bisa juga terjadi akibat

pelepasan listrik saperti petir, namun jumlahnya sangat

ksoil yaitu sekitar 15% dari seluruh fiksasi yang tar-

jadi. Sedangkan fiksasi nitrogen oleh industri msnoapa~

setengah jumlah fiksasi secara alami. Nitrogen yang di-

Tin.J'o:u<>.n. PY<>tal<ta 14

tambat oleh bakteri dan alga digunakan Qleh tumbuh-

tumbuhan dan beruba'h menjadi protein nabati yang meru-

pakan bentuk organik nitrogen, yang nantinya jika dimakan

oleh hewan terbentuk protein hewani.

Hewan yang tele.h ma.ti dan juga tumbuhan yang telah mati

mengalami deaminasi yang dilakukan oleh mikroorganisme

dan terbentuk ammon·ium. Proses perubahan dari organik

nitrogen menjadi ammonium • (NHs/NH4 ) disebut ammonifi-

kasi.

Protein (orsanik N) + mikroorsanisma -~ NHs/NH .. •

(2-1)

Nitrogen dari kotor·an hewan pada prinsipnya aebagai urea.

Urea dapat dihidrol:isis oleh enzim urease menjadi ammo-

nium carbonat.

HzNCONH:z + H:zO ( NH" ):zCOs (2-2)

Ammonium ataupun nitrat berguna bagi tumbuh-tumbuhan dan

mikroorgnisma untllk asimilasi menjadi eel baru, yang

marupakan protein nabati.

NOl + CO% + tut~buhan hijau + matahari

• NHl/NH4 +COl +tumbuhan hijau +matahari

protein

(2-3)

protein

(2-4)

Hewan membutuhkan protein dari tumbuhan atau dari hewan

lain. Demikianlah perubahan bentuk dari nitrogen anor-

ganik menjadi nitrogen organik.

Ammonium eebagian beear mengalami oksidasi biologis men-

jadi bentuk nitrit dan nitrat pacta kondiai aerobik dimana

proses ini diesbut nitrifikasi. Oksidaei ammonium menjadi

nitrit pada umumnya dilakukan oleh bakteri Nitrosomo~as.

bakteri 2NO:z • + 4H + ZH"-0 (2-5)

Oksidasi nitrit menjadi nitrat pads umumnya dilakukan

oleh bakteri Nitrobact~r.

ZN02 + 02 ZNOs (2-6)

Secara keseluruhan reaksi nitrifikasi yang terjadi adalah

sebagai berikut:

NH4• + 202 • +2H+H20 NO• (2-7)

Nitrat dapat menga1ami reduksi biologis menjadi bentuk

nitrit dan kemudian membentuk gas nitrogen pada kondisi

anaerobik, dimana proses ini disebut proses denitrifi-

kaei. Bakteri danitrifikaei an tara lain meliputi

Ps">v.domanas, Micrococcus, Achromabacter dan Bacittv.s.

Dalam bentuk sederhana, tahap reaksi yang terjadi adalah

sebagai berikut:

NOs + 0,33CH~OH

NOz- + 0,5CHsOH-

TinJauan Pustak.a 16

NOz + 0,33COz + 0,67HzO (2-8)

0,5Nz + 0,5H20 + OH + 0,5C02

(2-9)

Kandungan nitrogen dalam effluen dari pengolahan air

limbah dapat menyababkan beberapa dampak negatif. Dampak

negatif yang terjadi an tara lain:

1. Proses Eutrot'ikaa:i

2. Penurunan konsentrasi oksigan terlarut sebaa;ai hasil

proses nitrifikasi yang terjadi dalam air, yang dapat

merusak kehidupan air.

3_ Bagi badan air penerima yang eekaligus berfungsi saba-

gai air baku untuk air minum, pencemaran aanyawa

nitrogen dalam khususnya nitrat dapat menyebabkan

gejala methamoglobinemia.

2, 5 NITRIFIKASI

2,5,1 Bakt.eri Nilritikasi

Henurut Grady dan Lim (1980) nitrifikasi didafinisikan

sebaotai • konversi nitrolten ammonia (N-NH~) menjadi bentuk

nitrat (N-N09-). Proses ini merupakan reaksi oksidasi

dimana melibatkan ·bakteri nitrifikasi. Hikroorganisma

yang paling dikenal dan paling panting dalam proses ni-

trifikasi adalah bakteri dari genus Nitrosamanas dan Ni-

Tinjauan Pustaka 17

trobact~r. Nitrosorncnas merupakan bakteri yang menaok-

sidasi ammonium menjadi nitrit dan Nitrobact~r merupakan

bakteri yang men~okaidaai nitrit menjadi nitrat.

Selain itu dikenal bakteri dari genus Nitrosopi.ra, Ni.tro-

sococcus dan Nitrosocystis yang dapat menSoksidasi ammo-

nium menjadi nitrit. Sedangkan bakteri yang dapat meng-

oksidasi nitrit men6adi nitrat selain Nitrobact~r adalah

Ni. trosogtoea dan Nitrocyst is,

• N-NH4 menjadi N-NOs yang

menurut T.M Cook et.al (1973) melalui beberapa tahapan

yaitu sebagai berikut:

• NH~ ---lo (NHz) - NHZOH- (NHOH) - (NOH) -

NO ---> NQz (2-10)

Seoara keseluruhan proses tersebut adalah seperti yang

terdapat pada persamaan 2-5.

Sedangkan Ni trobac ter, proses mendapatkan

terdiri dari satu tahapan tunggal oksidasi nitrit menjadi

nitrat. Persamaan reaksinya seperti yang terdapat dalam

persamaan -2-6.

Kedua mikroorganisma ini mendapat anergi untuk pertum-

buhan dari mengoksidasi senyawa-senyawa anorganik, se­

hingga keduanya dapat diklasifikasikan sebagai bakteri

Tinjauan Pu:staka 18

kemoautotrop, H.enurut Kelly yang dikutip olt!!h Grady

(1980), bukan berarti dalam prosesnya kedua mikroorga­

nisma tersebut hanya menggunakan senyawa anorganik saja

tetapi juga menggunakan senyawa organik. Namun jumlah

senyawa organik yang digunakan lebih keoil jika diban­

dingkan dengan senyawa anorganik.

2. 5. 2 Hubungan Energi dan Sintesa

Energi yang dibebaskan pacta reaksi oksidasi ammonium

menjadi nitrit menurut baberapa penelitian diperkirakan

an tara 58 dan 64 koal per mol ammonia (Renzo, 1976). Se­

dangkan reakei oksidasi dari nitrit menjadi nitrat mele­

paskan energi antara 15,4 sampai 20,9 kcal par mol ni­

trit. Dengan demikian Nitrosomonas melepaskan energi Per

mol nitrogen yang dioksidasi lebih banyak dari pacta

Nltrobactar, Jika diasumsikan bahwa sintesa sel per unit

energi yang diproduksi adalah sama, maka massa Nitro­

somonas yang terbentuk lebih besar dari Nitrobacter per

mol nitrogen yang dioksidasi.

Telah disebutkan di atas, reekai yang terjadi melepaakan

energi yang d ibu tuhkan untuk pertumbuhan bakteri

nitrifikasi. Formulasi sal bakteri diaaumsikan aebagai

C~H1NO~, persamaan untuk pertullbuhan Nitro,omon.= dan

:finjauan Pustaka 19

Nitrobacter ditunjukkan dalam persamaan 2-11 dan persa-

maan 2-12.

15COz + 13NH+ • lONOz + 3Co:oH7NOz + Ni !robac ter

• 23H + 4Hz0

(2-11)

Ni trobae ter (2-12)

Persamaan 2-5, 2-11 dan 2-12 menunjukkan bahwa reaksi

tersebut men.~;thasilkan asam (H+) dan membutuhkan COz.

Dalam kenyataannya reaksi ini berhubungan dengan sistem

asam carbonat. Modifikasi persamaan 2-5, 2-11 dan 2-12

dalam sistem asam carbonat dapat dilihat pada tabel 2-1.

Persamaan reaksi Sintesa-oksidasi yang digunakan untuk

perhitungan koefisien yield dan kebutuhan oksigen untuk

Ni tr.;;.oom.onas dan N"i. trobac ter adalah sebagai berikut: . -55NH~ + 760z + lOSHCOs

- . 400NOz + NH+ + 4HzCOs

+ HCO" + 1950z

c~H7N0z + 54NOz + 57Hz0 Ni trobac;ter

-+ 104H~cos (2-13)

Nitrobact .. r (2-14)

. -NH+ + 1,830z + 1,88HC03 ~ 0,021C~H7NQz + 1,041Hz0

+ 0,88N03 + 1,88HzCQ3

(2-15)

Ttnja'Ua-n Pus taka 20

Dari persamaan pada tabel 2-1, jika proses sintesa dia­

baikan maka dapat dihitung 7,14 mg alkalinity sebagai

CaC03 dihilangkan per mg ammonia yang dioksidasi.

Pengaruh dari sintesa sel relatif keoil; dalam persamaan

2-15, 7,07 mg alkanitY per mg ammonia yang dioksidasi.

Densan adanya penguran:gan alkalinity ini terjadi penu­

runan pH dalam proses .nitrifikasi.

Secara teoritis, oksigen yang dibutuhkan untuk nitri-

fikasi dengan menSabaikan sintesa sel, berdasarkan

persamaan reaksi 2-7 adalah 4,57 mg Qzjmg N-NH4, Sintesa

sel memberikan pengaruh terhadap oksigen yang dibutuhkan,

oksigen yang dibutuhkan dapat dihitunS dari persamaan

reaksi 2-15, yaitu 4,33 mS Q2jmg N-NH4.

Dari persamaan 2-13 dan 2-14 maka dapat diketahui bahwa

koefisien yield (mS sel yang tumbuh per mg substrat yani!

dioksidasi) untuk Ni.trosornonas dan Ni.troba.cter adalah

0,15 mg sel/mg N-NH•• dan 0,02 mg sel/mi! N-NOz-.

Tabel 2-1 Modifika$i Reaksi Oksidasi dan Pertumbuhan Da­

lam Nitrifikasi Yang Berhubungan Dengan Sistem Asam Carbonat.

Ro>e:lon

Oxldotloo -N!trogpmooos

O><!dot!oo -t!!!troboctor

O><!dat!oo -ov""'ll

Syotho•!• -N!tro•omOM•

SynthooL• -NHroO..c:o'

i:quat!on

z. e;A

~. 7A

. - -13NH 4 + llHC:03 -ea

1co

3 + IDN0

1 + 2.HA

J c 1H1Noi + JgH1o

2. iZA + - - -NH 4 + 10N02 + tH

2C:0

3 + HC0

3- ION0

3 +

J a 1o + c5H

7No

2

Sumber: DeRenzo, D.J. 1978. Nitrogen Control and Phos­

phorus Remo~al in Sewage, halaman 32.

2,5,3 Kinetika Nitrifikasi

Proses nitrifikasi dipangaruhi oleh beberapa parameter,

antara lain konsantraei ammonia, suhu, '"· oksigen

terlarut dan yang tidsk kalah pentingnya adslah kehadiran

inhibitor terutama yang berasal dari golongan logam

berat. Dalam beberapa hal, para peneliti telah menentukan

TLnjav.an Pv.stal«a. 22

besarnya pengaruh-pengaruh tersebut dengan nemberikan

beberapa persamaan-persamaan tertentu Yang dapat digu-

nakan.

2. 5. 3.1 Pengaruh Konsentras1. Ammonia

Gambaran oksidasi ammonia dan nitrit dapat diperoleh dari

per:;amaan kinetika pertumbuhan Ni trosomonas d<>n Ni. tro-

bacter. Pertumbuhan N(trosomon.as dipenotaruhi oleh kon-

sentrasi nitrogen am!flonia, sedanotkan pertumbuhan Nitro-

bacter dipengaruhi oleh konsentrasi nitrit. Persamaan

kinetika yang ditemukan oleh Honod digunakan untuk meng-

otalflbarkan kinetika pertumbuhan biolollis Ni trosomon.as dan

Nltrobacter,

(2-16)

dimana' M = kecepatan pertumbuhan spesifik mikroorganis-

A

- ' ma, hari

M = kecepatan pertumbuhan maksimum speaifik mi-

- ' kroorganisma, hari

K~ = konsentrasi subtrat pacta saat keoepatan per-

tumbuhan setengah dart maksimum, ms/1

S = konsantrasi substrat, mg/l

Tinjaw:m Pw;Ha.ka 24

~ o.s-~~-···~~- --··;r·----~-------~

' ' • o.•­• • j..,,... ____ _

- ' 0 '

~ o. t I 0 ' ' ' "

'"

Gambar 2.3 Pengaruh Konsentrasi Substrat

pertumbuhan bakteri Nitrifikasi

terhadap laju

Sumber: Grady. 1880. Biological Wastewater Treat~nt. ha-

laman 321.

2. 5. 3.? Hubungan lc:¢cepatan pertumbuhan den<Jan Jc:ecepatan

Kecepatan oksidasi ammonia berhubungan dengan kecep~tan

pertumbuhan Nitrosomanas, yaitu sebagai berikut:

N (2-17) KN + N

dimana: I'N = kecepatan pertumbuhan Ni.trosomonas, hari->. A

pw = kecepatan Pertumbuhan maksimum Ni.trosomanas,

hari-(

kecepatan maksimum okaidasi ammonia,

lb N-NH" Y•lllg dioksidasi I lb VSS I hari

qw = k"'r'"'Patan oksidasi ammonia,

• lb N-NH" yang dioksidasi I lb VSS I hari

Yw = koefisien Yield OrJZanisma, lb N'i.trosomonas

YanJ;! tumbuh • (VSS) per N-NH" yang diremove

N = konsen,trasi • N-NH~ , mg/1

K» = konsenrtrasi N-NH" pada saat kecepatan per-

tumbuhan setengah dari maksimum, ms/1 N-NH4 •

Temperatur membarikan pengaruh pada proses nitrifikasi.

Pengaruh tamperatur dalam proses nitrifikaai oleh Huang

dan Hopson dapat dilihat pada gambar 2.4. Menurut

St.mkawich yang dikutip oleh Gr.ady dan Lim ( 1980) penga­

ruh dari temperatur pada keoepatan pertumbuhan maksimum

spesifik ditunjukkan dengan persamaan berikut:

[K (T - 15)] (2-18)

Tinjauan Pus taka 26

dinana: • "' ~ kecepatan pertumbuhan maksimull spesifik pacta

temperatur T, hari _,

• j.it!>; 0 kecepatan pertumbuhan naksimum spesifik pacta

temperatur 15°C, hari _,

K ~ 0,095 - 0, 12 untuk Nttrosomonas '•" 0,056

0,058 untuk N(trobacter

Menurut Knowles et.al nilai Ks ju£a ctipens:aruhi oleh

temperatur yang ditunjukkan pacta persamaan berikut ini.

Untuk Nitrosomonas: KsT,. Its<.~ exp(0,118(T- 15)]

(2-19)

Untuk Ni.troea.::t .. r: KsT "Ks<.,. eXp[0,146(T- 15)]

(2-20)

ctimana: KsT ~ konsentrasi substrat pacta eaat kecepatan

pertu!llbuhan setengah ctari rnaksimum, pada

temperatur T, mg/1

Ks .. ,. = konsentrasi substrat pacta saat kecepatan

pertu~~:buhan setenitah dari makssimum, pada

Ks<.~ ~ 0,405 untuk Nitrosomonas dan 0,625 untuk

Ni trobac ter

, ' .·

.. . .

Tlnjo:ua.n Pus taka. 27

~ •... \ .. . . . . ' \ ' I

'/•

/I / ' / I

/ ' A-susPENDED GROWTH

'i,------,,,;-----,,;,------,,,,-----,,;,------,o,.-----;,,.-----..:.,

Ganbar 2.4 Pengaruh Temperatur pada Nitrifikasi

Sumber: De Ren2o, D.J. 1978, Nitrogen Control and Phos­

phorus Removal in Sewage, halaman 39.

2.5.3,4 P~ngaruh Ok~igan Terlar~

Konsentrasi oksigen terlarut memberikan pengaruh pada

keoepatan pertumbuhan bakteri nitrifikasi dalam pengo-

lahan biologis. Persamaan Monad yang digunakan untuk

menggambarkan pengaruh oksigen terlarut, dengan memper-

timbangkan oksigen marupakan aubstrat pembataa pertum-

buhan:

(2-21)

Tt»jaua:n PustaJ<.a 26

dimana: DO = oksigen terlarut, mg/1

KD2~ konsentrasi oksigen pacta saat kecepatan per~

Mikroba nitrifikasi adalah mikroba aerobik, oleh karena

itu ketersediaan oksigen terlarut sangat dibutuhkan untuk

menunjang kehidupannya. Kepekaan mikroba nitrifikasi

terhadap rendahnya kadar oksigen terlarut merupakan aalah

satu sebab mikroba ini sulit aktif dan barkembang biak.

Wild et.al yang dikutip dari Benefield (1980) mengatakan

bahwa nitrifikasi akan berjalan dengan baik jika oksigan

t.<Jrlarut minimum adalah lebih besar dari 1 mg/1. Dari

gambar 2.5 dapat dilihat oksidasi ammonium barlangsung

pada kondisi oksigen terlarut kira-kira 1 mg/1.

N,,.,,,"'""" '"'' ""'"' """"" ""' 00 lm,/!1

Gambar 2.5 Hubungan sisa Ammonia dan oksigen terlarut

Sumber: Benefild. 1880. Bioogical Procass Design £or

Wastewater Treatment. halaman 223.

T!nja'-'<1n F'1.ataka 29

2.5,3.5 Penga~uh pH

Konsentrasi ion hidrogen (pH) pada umumnya memberikan

pengaruh yang besar pacta kecepatan nitrifikasi. Pada gam-

bar 2.8 digambarkan hubungan antara pH dengan kecepatan

nitrifikasi. Dari gambar tersbut terlihat bahwa aktivitas

Nirr<>«omonas menoct!-!;;ti titik optimum pada pH antara 7 - 8,

sedang pada pH yang lebih rendah dari 7 akan menurun,

kemudian berhenti pada pH 6. Sedang aktifitas Ni.troba.cter

akan mencapai optimum pada pH antara 7,7 8 dan akan

berhenti pada pH 6.

•• ••

I~ "

" ' . ' ' ' '" ... ! '

r o.o ·~ .r '

1 I • ••• ' "'' 00 ~ i

0 0.>

j .. ,_ .. \ ' • ••• '[ 0' ' •• ..... ~~~ .. .. .. .,!,co!,,~,,,,-,,,,-,,,,cc,c,c-,!,.-,,,cc,!,cc,c,,,;,,.,,,-.,,,,,!,,

" ••

Gambar 2.6 Pengaruh pH Terhadap Aktivitas bakteri Nitro­

somnnas dan Nitroba.cter pada proses Nitri­fikasi

Sumber: Grady. 1980. Biological Wastewater Treatment. ha­laman 792.

Tinja~an ?u&taka 30

Henurut Downing yang dikutip dari Renzo (1978) ~engatakan

bahwa nitrifikasi akan berlangsung dengan baik pada pH

7,2- 8. Sedang untuk pH dibawah 7,2 maka pengaruhnya

terhadap pertumbuhan maksimum bakteri nitrifikasi dapat

didekati dentan Persamaan aebagai berikut:

/J.N o; t;N (1- 0,8333 (7,2- pff)) ( 2-22)

Pada bagian tardahulu, pengaruh konaentrasi ammonia,

temperatur, pH dan oksigen terlarut telah dijelaakan.

Untuk Nitrifikaai, ko!llbinasi kinetika untuk pertu~t~buhan bakteri nitrifikasi sebagai berikut:

_ t;_,f N lr DO l (1 - '"'"'l KN + N Jl KO;o +DO - 0,8!1!1(7,2 - pH))

(2-23) A

dimana: /-IN " kecepatan pertumbuhan maksimum spesifik Pa-

da T dan pH

llenurut Downing, pengaruh te!llperatur, pH dan oksigen

terlarut dimana pH < 7,2 dan temperatur antara 8 dan 0

30 C terhadap kecepatan pertumbuh!ln Ni.tr-osornon.as adalah

sebagai berikut:

IJ.N" 0,47 [e0'0., <T-

1'"] [1- 0,833 (7,2- PH)]

X r N + 10°'~"•"'" - t,., .. J (2-24)

Tinja~n Pua(aka 31

Kecepatan removal ammonia didaearkan pada pereamaan-

Persamaan terdahulu dapat didefinieikan sebagai berikut:

2.5.3,6 Penqaruh Beban Hldrolik

0,833(7,2-pH))

(2-25)

Beban hidrolik adalah salah satu parameter Yang mempan-

garuhi efisiensi oksidaei nitrogen. Beban hidrolik akan

berpengaruh pada waktu datanei, yaitu lamanya air limbah

berada di dalam reaktor. 1/aktu detensi yang terlalu

pendek akan member'ikan efisiansi nitrifikaei yang rendah_

Hal ini terjadi karena partumbuhan bakteri autctrof cukup

lambat, sehingga pads waktu yang eingkat tersebut hanya

aebagian kecil eaja senyawa arnonia yang dapat dioksi-

dasi,

2, 5, 3, 7 Penqaruh Inhibitor Dalam Ni t.rifikasi

Hal lain yang tidak kalah pentingnya dalam nitrifikasi

adalah kehadiran inhibitor, terutama yang berasal dari

gclongan logam berat dan senyawa-eenya..-a lain yang

bereifat tokeik terhadap bakteri nitrifikasi. Pads tabel

2.3 berikut dikemukakan senyawa-senyawa yang dapat meng-

hambat nitrifikasi.

TinJa.,an Pustal«i 32

Tabel 2.3 Senya~a-senyawa inhibitor terhadap bakteri ni­trifikasi

flodecyla~ioe Aniline n·l<<thyhni I ino 1-Hophthrlo.oino Eth~lonoo!! .. ine< H•pth~loth~lonod!amino clitiCl 2, 2' ·Bipydd•n• p-Nltn>anillno p-M U>>prop io phe!»n < Jonticlino diHCl p- Phonyl.,oonillno H"'a..ethylene dh.minoc p-Ni t robon>ddohydo Triothyla.otno Nu>hydrin '•ntocaine Dlme<hylg lod'"" Bomyb.oino T>nni~ OClcl Monoetli.aoola.olno<

< ' , < '

" " " " " " " " " " "' >100 • 1 00

'" ' 100 > I SO • 100

0 O.u <>tn«od fro~ HodonOury >nd ~r.Jy f16).

" Con<enticotlon gi'Ving >p~roX!,..<ely 50\ hililbitlon.

' ft"" tho lin of industriollv >ign1f~e>nt ch .. icol> flSI.

Sumber: Grady, 1980. Biological Wastewater- Treatment. ha­laman 795.

Menurut Baccari et.al (1979) yang dikutip dari Winkler

(1981), kehadiran senya~a organik dapat memperlambat pro-

ses nitrifikasi. Ini dapat terjadi karena mikroorganisma

heterotroph akan tumbuh pesat, sshingga saling berkom-

petisi dalam menggunakan oksigen terlarut.

Dalam sistem kombinasi karbon-nitrifikasi maupun dalam

sistem separate st'age nitrifikasi, kehadiran senya~a

Tf.nja'-1an Pus taka :33

organik dalam sist·em pengolahan memunl;ikinkan tumbuhnya

bakteri heterotroph. Dalam situasi ini, yield bakteri

heterotroph lebih basar dari autotroPh. Karena mando~

minasi dalam media, bakteri heto:~rptroph sanaat mamba~

hayakan apabila kecepatan pertumbuhannya malebihi kece~

patan pertumbuhan maksimum bakteri nitrifikasi. Jika ini

terjadi maka pertumbuhan bakteri nitrifikasi akan bar~

angsur-angsur barkurang, Kecepatan partumbuhan maksimum

bakteri autotroph berkisar 0,006/jam sampai dengan

0,035/jam. Dari angka tersabut terlihat bahwa pertumbuhan

bakteri autotroph 1ebih lambat dibandingkan perumbuhan

bakteri heterotroph yang keoepatan pertumbuhan maksi­

mumnya berkisar ant·ara 0, 15/jam sampai 0,5/jam.

Pada konaantrasi tartentu senyawa Nitrogen ammonia sen~

diri dapat bersifat inhibitor pacta bakteri nitrifikasi.

Sherrad (1977) yang dikutip dari Blisse (1980) mengatakan

bahwa senyawa ammonia dapat meng~ambat pertumbuhan bakte­

ri pada konsentrasi di atas 150 mg/1. Sedangkan Loehr dan

Srinath (1977), mengatakan bahwa pada konaenttasi 1000

me/1 sanyawa ammonia baru beraifat toksik.

Tlnjaucm Pus taka 34

2,6 GAS TRANSFER

Semua zat terlarut oenderung untuk berdifusi melalui la­

rutan sampai komposisi larutan menjadi homogen. Keoepatan

dimana zat terlarut berdifusi melalui luas penampang

media difusi yang seragam tergantung pada ukuran molekul

dan bentuk dari pada molekul serta gradien konsentrasi

dari zat terlarut. Proses difusi terjadi jika massa

bergerak secara spontan dari daerah konsentrasi tinggi ke

arah daerah konsentrasi rendah. Kecepatan difusi akan

bertambah jika beda konsentrasi zat yang berdifusi pada

Bii" "" yang mengandung gas terlarut dikontak

intimkan dengan uda,ra maka pada kondisi t"'l'tP.nt.n "k"n

terjadi kesetimbangan yang diikuti dengan perpindahan gas

dari phase cair ke udara. Proses perpindahan massa pada

kou,;q, ini akan terjadi secara reversible.

Suatu sketsa mekanisme perpindahan gas ditunjukkan pada

gambar 2. 7 berikut.

8"" 8"" "' ' '" Uqc'd liqu'd

'""' '

,,,, lolm '"'" ~ ' M";'l "=.. ' ooJ ~ i D•lr,.;on o.H"''"" I~

O:OHwooon I "'-' I M .. ;n;:

' ' I I I ,, I ,, I I

'

Gambar 2.7 Sketsa mekanisme perpindahan gas

Sumber: Rich. 1974. Unit Operation ~or Sanitary Engine­

ering, halaman 172.

Pada gambar 2.7, P dan C merupakan tekanan parsial dan

konsentrasi gas. Gambar ini menjelaskan perpindahan massa

oksigen dari udara ke dalam air yang belum jenuh oleh

oksigen. Melalui kombinasi proses pengadukan dan difusi,

molekul oksigen dipindahkan dari phase gas ke permukaan

bidang kontak dari gas film. Kemudian molekul-molekul

oksigen berdifusi melintasi stagnant gas film ke permu-

kaan kontak gas gas-cair (liquid-gas interface) disini

molekul oksigan tarlarut ka stagnan liquid film ke bidang

batas liquid film ke bulk liquid phase, dari sini oksigen

terlarut ditransportasikan.

Kinetika aerasi dapat dinyatakan sebagai:

~~ " KLa (Cs - C) (2-26)

dimana: Cs = konsentrasi kejenuhan oksigen

C = konsentrani oksigen aktual

KLa = koefisien overall gas transfer

Setelah diintegralkan persamaan 2- 28 menjadi:

lo cs - C• _ Cs - Co - -KLa . t ( 2-27)

dimana~ Co dan Ct adalah konsentrasi pada saat awal dan

pad a waktu t.

Aerasi dengan siatem bubling dilakukan dengan oars meng-

injeksikan udara langsung ke dalam suatu badan air. Di

sini udara dilepaakan melalui slat distributor atau

diffuser. Alat distributor pads aeraai aistem ini bisa

berbsntuk

Porous Ceramic Tube

Pips bsrlubang

Jet diffuser

dan lain-lain.

Banyak faktor yang mempengaruhi nilai koefisien perpin-

dahan massa pads sistsm bubling. Diantaranya adalah

va:r:-iabel-variabel ut·ama meliputi

- Diameter gslembung udara

Keoepatan kanaikan galembun~ udara

Teuuea yaue diperlukan untuk menginjeksikan udara

Type distributor udara

Dimensi bak aerasi

Komponan-komponen penyebab reaksi kimia

Diameter galambun~ udara mampengaruhi luas bidang kontak

persatuan volume air dan koefisien perpindahan massa.

Luasan bidang kontak eangat tergantung pads berapa besar

jumlah dan ukuran dari gelembung udara yang disuplai.

Ukuran diameter gelembung udara sangat tergantung

keoepatan gas di dalam orifice dan diameter orifice.

Se~Rkin kecil diameter gelembung udara yang dihasilkan

dalam satuan volume udara yang same make akan memberikan

luaa bidsng kontak yang barbeda. Vllriasi diamet"'r

t!elembung udara yang dihasilkan akan memberikan nilai

koefisien perpindshan mesas (kL). Nilai kL targantung

pads rigiditas dari gelembung udara yang dihasilkan dan

keoepstan ralatifnya dalam air.

'·'

BABIII

METODOLOGI PENELITIAN

Hetodalogi penelitian adalah tahapan-tli<hapan yang dilaku­

kan untuk mancapai tujuan penelitian. Metoda Panelitian

disusun untuk mempermudah dalam pelaksanaan penelitian,

memperkecil tingkat kesalahan dan untuk mangevaluasi

terhadap auatu yang telah dilaksanakan dalam penelitian.

Tahapan-tahapan yang dilakukan dalan penelitian ini mali­

pull ~ludi pustaka, pembuatan dan pereiapan model insta­

lasi skala laboratorium, pembenihan, pengoperaeian insta­

laai, hasil pangamat,an dan pangolahan data, pembahasan

serta kesimpulan. Pad a bab ini dijelaskan mengenli<i ta­

h~pan-tahapan tersebut.

3.2 KERANGKA PENELlTIAN

Kerangka penelitian adalah diagram alir yang dapat mang­

gambarkan metoda penelitian y"'ng dilakukan. Karangka

penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah

sebagai barikut:

38

Stndl Pendabuluan Studi Literatur

r E'ersiapan Model instalasi Pei\golahan I j

pemben ihan Seeding

j Pengoperasian instalasi pengo laban

Variasi: - BOD/N

- konsentrasi BOO

- hidrolik loading

I Peni!olahan data I I

I Analisa dao Pembahasan I J

Kesimpulan

Gambar 3.1 Kerangka Penelitian

Kerangka penelitian tersebut dapat diuraikan eebagai

berikut:

1. Studi pustaka terbadap permaaalahan yang diteliti,

baik mengenai teori, pendekatan matematis maupun

hasil-hasil peroobaan para peneliti

dilakukan sebelumnya.

yang pernah

2. Persiapan model instalasi pengolahan yang meliputi

pembuatan instalaei dan analisa ayakan terhadap media

yang diSunakan.

3. Pelaksanaan penelitian di laboratorium yang meliputi

pembenihan dan pengoperasi instalasi dengan melakukan

variasi terhadap BOO/N, konsentrasi BOO, dan hidraulik

loading serta menganalisa parameter yang akan diteli­

ti.

4. Pengolahan data hasil percobaan, dengan menggunakan

metoda statistik, yaitu:

a. Statiatik deskritif, yaitu metoda untuk mengumpul­

kan, mengolah dan menyajikan data ke dalam bentuk

tabel dan grafik. Metoda statistik yang digunakan

untuk mengolah data adalah rata-rata hitung.

b. Statistik inferens, yaitu metoda statistik yang

digunakan untuk manarik kesimpulan berdasarkan data

yang diperoleh.

5. Analisa dan pembahasan, merupakan tahapan menganalisa

dan membahas data ataupun grafik yang diperoleh.

6. Kesimpulan, merupakan tahapan untuk menarik kesimpulan

dari analisa dan pembahsan.

3.3 MODEL INSTAL~ PENGOLAHAN

Hodel instalasi pengolahan yang dipakai untuk menurunkan

senyawa nitrogen am~onia menggunakan reaktor yang berben­

tuk tabung yang diiai dengan media karikil bardiameter 1

em untuk tempat tumbuh bakteri. Pada bagian bawah reaktor

biofilm ini terdapat perforated plate yanS digunakan

untuk meratakan aliran.

Kebutuhan udara untuk baktari diauplai dari kompresor di­

mana pengaturan debit udsranya dilakukan dengan memasang

rotameter. Siatem aerasi yang ditunakan untuk mensuplai

udara yaitu sistem bubling, udara diinjeksikan langsung

ke reaktor yang ada bercampur dangan air limbah buatan.

Di sini udara dilepaskan melalui slat distributor atau

diffuser yang berbentuk porous ceramic tube. Porous cera­

mic tube yang digunakan berbentuk lingkaran dan diletak­

kan di dasar tabung.

Operasionsl model instalasi ini yaitu air limbah buatan

dari bak A dipompa ke bak C melalui pips la yang bar­

diameter 3/4 inchi. Untuk menjaga ketinggian air agar

tetap konstan, pada bak C terdapat pipa over flow (2) ke

Hetodotogi Penetctcan 42

bak A. Untuk membuang kelebihan air dari pipa discharge

karena valve (a) 'dibuka maksimum digunakan pipa by pass

( 1c). Ini dimaksudkan agar pampa dapat bekerja sesuai

dengan daya hisap minimumnya. Dari bak C air dialirkan

secara gravitasi melalui pipa 3 yang berdiameter 3/4

inchi. Valve c digunakan untuk mengatur debit influen

yang dikehendaki. Secara bersamaan udara dialirkan dari

kompresor, melewati rotameter (E) untuk mengukur debit

dan mengatur debit udara yang masuk. Kalibrasi rotameter

dapat dilihat pada lampiran. Udara dan air secara searah

(co curent) dari ·bagian bawah reaktor kemudian melewati

perforated plate yang berfungsi untuk memeratakan aliran

air dan udara mel:ewati media kerikil. Effluen air limbah

yang diolah kemudian keluar ruelalui pipa 4. Hodel ins­

talasi pengolahan skala laboratorium ini dapat dilihat

pad a gambar 3. 2.

' ' _;.._ '

"

'

0

" ,_

0

~T:

"

<

' '

'

" ' ' ' 0~ ;L

r <

c-"" ' :~ ' D ' ' I

' ,,

' 0

' ' ---- ------ ~

"

--~-

<

' ' ' • ' §

' D < D

,J ' '

' >;<],.,

-- - - '

"" Hetodoto$i Penatit,an 44

Keterangan gambar 3.2,

A Bak pencampuran air limbah buatan

B Reaktor biofilm

C Bak tampat menampung air limbah yang dipompa dari A

D Pompa

E Rotameter

F Kompresor

1!!: pipa discharge 3/4''

lb: pipa suction 3/4"

1c: pip a bypass 3/4"

2 pipa overflow 3/4"

3 pipa influen 3/4"

5 saluran udara 3/8"

Karakteristik inatalaai pengolahan skala laboratorium

dapat dilihat pad a tabel berikut.

Tabel 3.1 Karakteristik instalasi pengolahan

I. KARAKTERISTIK BAHAN

1. Bahan reaktor PVC

2. Bahan bak feedins/makanan plastik

3. Media bakteri kerikil

4. Diameter media 1 o•

II. KARAKTERISTIK "DIMENSIONAL

1. Diameter reaktor 20 om

2. Tin!l!li reaktor 200 o•

3. Tinsgi media 180 0>

3. -4 KOMPOSISI AIR LIHBAH YANG DIOLAH

Air buangan yang digunakan adalah air limbah buatan yang

komposisinya disesuaikan dengan air limbah domestik.

Sumber organik karbon digunakan glukosa, nitrogen dari

(NH4.)~03 dan phospor dari KHZP04.. Sedangkan nutrien­

nutriennya di.czunakan l:!gS04..7HZO, CaClz.2HzO dan FeCl3

yang tujuannya untuk menunjang pertumbuhan mikroorganis­

ma. Komposisi air limbah yang diolah dapat diihat pada

H,gtodolotJi P,grwL i (ian 46

tabel berikut.

Tabel 3 2 Komposisi Air Limbah Yang Diolah

BODIN Konsentrasi BOO Konaentrasi N (mg/l) (mgfl)

100:50 ~~~ 10o-

175 500 250

100:20 200 40 350 70 500 100

100: 10 200 20 350 35 eGO 50

100:5 zoo 10 350 17' 5 500 25

3./3 PELAKSANAAN PENELITIAN

3. 5.1 Seeding (Pembenihan)

Tujuan dari proses seeding ini adalah untuk membenihkan

suatu populasi mikroorganisme agar dapat membentuk suatu

lapisan biofilm sehingga mampu mengoksidasi kandungan

nitrogen ammonia yang terdapat dalam air limbah buatan

yang diolah. Proses ini merupakan proses pembibitan

sehingga makanan dan kondisi lingkungan hidup mikroor-

ganiema perlu diperhatikan. Pada proses seeding mikroor-

ganieme memerlukan nutrien organik maupun anor,anik yang

memadai.

Hetodoloei Pen.elitia.n 48

3. Oksigen Terlarut (00) effluen > 2 ~g/L TA6EL.3.3 KONOJSI OPERASJONAL REAKTOR

'

100

3. 5. 3 Parameter Yang Dikontr-ol

Salama reaktor dioperasikan dilakukan pangamatan tarhadap

beberapa parameter yaitu:

1. pH

Proses nitrifikasi sangat peka terhadap perubahan pH,

maka perlu dilakukan pengontrolan pH. Nilai pH didalam

air limbah buatan adalah antara 7 - 8. Jika nilai pH ku-

rang sesuai ditambahkan Na7.CQ~. Pemeriksaan pH ini

dilakukan dengan pH-meter.

2. Oksigen terlarut

Pengontrolan oksigen tarlarut ini dilakukan setiap dua

jam sekali dengan manggunakan botol Winkler. Debit udara

yang dialirkan ke dalam reaktor untuk ~emenuhi kebutuh­

an udara mikroorganisme konstan yaitli 2.2 lJmenit. ·/

3. Debit

Pengontroloan debit dilakukan untuk menjaga waktu detensi

agar tetap konstan. Dilakukan dengan stop watch dan galas

ukur.

4. Telllperatur

T~mperatur reaktor pads percobaan laboratoriulll berkisar

telllparatur kamar. Pangukuran tamperatur dilakukan dangan

menggunakan termometar.

3. 5· 4 PARAMETER YANG DIANALISA

3.5.4.1 Pemeriksaan Permangana~ Value CPV>

Pemeriksaan terhada.p PV dilakukan untuk IQen.tetahui keada­

an steady state pads kondisi percobaan yang dilakukan

sebelum dilakukan ~amp ling, juga untuk l!lengetehui angka

pengenceran terhadap pemerikaaan BOD. Pemeriksaan dilaku­

kan sesuai dengan p.rosedur pad a Standard He thode. Car a

Kerja dapaat dilihat dilampiran.

3.5.4.Z BOD (Biological Oxygen Demand)

BOD adalah banyaknya oksigen yang dibutuhkan cleh lllikro­

organisma untuk menstsbilisasi substrat organik ssoara

biokimia dalam kead'aan aerobik. PeDeriksaan terhadap BOD

ini dilakukan pads awal setiap variasi yang dilakukan

untuk l!lengetahui konsentrasinya.

Reaksi penggunaan cksi~en tersebut secara lengkap aelama

20 hari dalam temperatur 20QC, namun berdasarkan

peroobaan diketahui bahwa prosentase terbesar dari total

BOD terjadi dalam 5 hari, sehingga untuk memudahkan

penetapan umumnya dilakukan pemeriksaan BOD" (BOD 5

hari). Prosedur pemeriksaannya sesuai dengan Standard

Methode. Cara kerja dapat dilihat pada lamp iran.

• 3.5.4.3 An.alis" Ammonium CNH<)

Pe~eriksaan terhadap ammonium dilakukan untuk mengetahui

sejauh mana penurunan ammonium dalam proses ini.

Pemeriksaan ammonium dilakukan dengan metoda Nessler.

Sampel yang mengandung ammonium apabila ditambahkan garam

signeit dan larutan nessler akan mengahasilkan warns

orange yang dapst dd.deteksi dengan spektrofotometer pads

panjang gelombang 420 nm. Hasil pembsoaan skala absorbans

ini diplotkan pacta kurva standard ammonium. Cara kerja

dan perhitungan dapat dilihat pada lampiran.

Pads proses nitrifikasi ammonium akan dioksidasi menjadi

nitrit dan nitrat. Pemeriksaan terhadap nitrit dilakukan

dengan menambahkan asam sulfanilat dan NED dihidrochlo-

ride sehingga larutan akan barwarna merah muda. Pembecean

dilakukan dengan spektrofotometer panjang gelombang 540

nm. Sedangkan pemeriksaan terhadap nitrat dilakukan

dengan menambahkan bruoin acatat dan asam eulfat pekat

eehingga larutan berwarna kuning. Warne yang timbul

didetekai pada panjang gelombang 400 nm.Cara kerja dan

perhitungan dapat dilihat pads lampiran.

3. Q. 4. 5 An.:o~isa MLYSS (Mixed Liquor Suspended Solid)

Pameriksaan VSS sebagai zat padat tersuspensi organik,

dilakukan untuk ~engetahui konsentrasi mikroorganisma

yang terlepas dari permukaan media (sloughing) dalam

effluan air limbah Yang diolah. Pemariksaan VSS dilakukan

dengan oara pemisahan zat tersuspensi dari larutannya

dengan menggunakan .kertas Baring serta pemanasan pada

suhu 550°C, Cara kerja dan perhitungan dapat dilihat pada

lamp iran.

3. 6 METODA SAMPLIING

Sampling dilakukan apabila kondisi operasional sudah

mencapai P~~Y $tGt•, Keadaan steady state tercapai bila

kemampuan pengolahan dari sistem mempunyai nilai konstan.

Keadaan tersebut diketahui berdasarkan pemeriksaan PV

(parmansanat value) pada influen dan effluen setiap dua

jam sehingga diperoleh angka pengolahan yang konstan

dengan fluktuasi removal kurang dari lOX.

Keadaan kondisi stedy state menggunakan parameter PV

dapat digambarkan sebagai berikut:

Hetodbtoei Penetitian 53

PV

waktu

Ga~bar 3.3 Kurva keadaan steady state

3. 7 ANALIT¥CAL QUALITY CONTROL

Analitycal Quality Control (AQC) ~arupakan suatu kontrol

analisa kuantitatif untuk menja~in ketepatan (akurasi)

dan kstalitian (presisi) dari data hasil suatu pengukur­

an. Akurasi merupakan perbedaan antara nilai rata-rata

beberapa hasil pengukuran dangan nilai pengukuran yang

sebenarnya. Sedangkan presisi berhubungan dengan

penyebaran data-data pengukuran yang dihasilkan terhadap

nilai rata-rata pengukurannya, dinyatakan ssbagai nilai

standard deviasi.

AQC berfungsi untuk menghindari

antara lain:

kesalahan-kssalahan,

Operasional, seperti kesalahan dalam mslakaanakan pro-

sedur analisa Yang benar.

Personal, seperti keterbatasan kondisi fisik seorang

analis atau kebiasa&n kerja yang oeroboh.

Peralatan dan reagan, seperti kega4alsn peralatan men­

capai keseimbangan dan kemurnian zat kimia yang ada.

Ada dua janis AQC, yaitu eksternal AQC yang bertujuan

untuk melihat ketelitian dan ketepatan analisa antar

laboratorium dan internal AQC yang bertujuan untuk

mengetahui ketelitian dan ketepatan seorsng analis. Pads

penelitian ini dilakukan internal AQC untuk satiap

parameter yang dianalisa. Analisa kontrol kualitas yang

telah dilakukan di laboratorium seoara lengkap ada pada

lampiran,

B A B IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4. 1 UMUH

Pada bab ini dieajikan hasil panelitian dan analisa tar-

hadap data yang diperoleh pada penelitian yang telah

dilaksanakan, yang menyangkut:

Pengaruh perbandingan BODIN terhadap removal N-NH4 •

E'engaruh konsentrasi BOD terhadap removal N-NH• •

Pengaruh • hidrolik loading terhadap removal N-NH4 .

Data hasil penelitian disajikan dalam bantuk tabel dan

grafik kemudian dilakukan pembahasan tarhadap pengaruh

perbandingan BOD/N, konaantrasi BOD dan hidrolik loading

terhadap removal • N-NH• . Sedangka analisa oksigen ter-

larut dan HLVSS digunakan untuk menunjang data hasil

penelitian dalam reaktor biofilm aerobik.

Proses nitrifikaai yang berlangsung dalam reaktor biofilm

ini bersamaan dengan pengurangan aenyawa organik karbon

(combined carbon mddation-nitrification process). Se-

hingga dalam hal ini konaantrasi influen dari air li~bah

buatan, baik i tu konsenrasi BOD maupun sangat

mempengaruhi terj ad inya removal N-NH• +.

55

Has(! Pene1Lt(an dan Pernbahasan 56

Dari has~! penelit:ian yang telah dilakukan, dengan vari-

asi terhadap parameter penelitian diketahui bahwa dalam

reaktor terjadi proses nitrifikasi. Hal ini dapat diketa-

hui dengan menurunnya konsentrasi • N-NHo. s"rta terben-

tupny" nitrit d.;o.n nitrat (NO~J sebag.;o.~ hasil konversi da-

ri proses nitrifikasi. Ak.;o.n tetapi penurunan konsentrasi

• N-NH::. tida.k s"muanya kar.,na. proses nitrifikasi t .. ta.pi

juga k11ren01 sebagi"'n N-NH4• diguna.ka.n untuk sinte"a sel.

Removal N-NH4• pada re.;o.ktor ini dengan hidrollk loa.ding

5 m8

/(m2.hari) berkis.;o.r 69,74% sampai dengan 96,40%.

removal N-NH4 •

b,.rkisar antara 63.,457, sa.mpai dengan 83,33%. Sedang untuk

hidroli~- loading 10 m9 1 ( m2 . har i), • romoval N-NH4

antara 54,687. sampai dengan 68,85%. Removal

tertinggi di~apai pada hidrolik loading

yang

dengan konsentrasi BOD influen 225,89 mg/l dan konsentrsi

nitrogen 43.35 mg/1.

Va.riasi perbandinga.n BODIN d.;o.n konsentrasi 800 yang

dilakukan memberikan removal • N-NH4 yang b<'rvilriasi pul11,

ha.l ini berhubung11n erat d.,nga.n kesemp11tan bagi bakteri

ya.ng be~pe~an p11da nitr1fikasi untuk tumbuh dalam sistem

pengola.h5n ters.,but dala.m pe~saingannya. denga.n b11kteri

heterotroph memperoleh oksigen untuk kelangsungan hidup.

'

Hastt Penetieian dan Pembahasan 57

s~cara keselwruhan baik berada pad a

variasi BODIN 5-10 dan konsentrasi BOD 200-350 mg/1.

4.2 PENGARVH PERBANDINGAN 800/N TERHADAP REMOVAL N-NH4+

Reaktor yang digunakan pada penelitian ini di samping

digunakan wuntuk po>nurunan kadungan organik karbon juga

digunakan untuk penurunan kandungan nitrogo>n. Pada sistem

ini bakteri heto>rotroph dan autotroph bekerja secara ber-

sama-sama. Bakter~ heterotroph merupakan mikroorganisma

yang memperoleh energinya dari oksidasi organik karbon

sedangkan bakteri autotroph memperoleh energinya dari

oksidasi senyawa amorganik.

Variasi komposisi BOD:N:P yang digunakan pada penelitian

ini adalah 100:50:1, 100:20:1, 100:10:1 100:5:1

(BODIN~ 2, 5, 10 dan 20). Sedangkan konsentrasi substrat

yang diberikan sebesar 200 mgll, 350 mgll 500 mg/1

untuk mewakili konsentrasi subtrat rendah, sedang dan

tinggi. Removal N-NH4+ pada beberapa kondisi yan~;~ ada

secara lengkap dapat dilihat pada tabel 4.1.

Pada setiap variasi BODIN yang dilakukan, konsentrasi BOD

tetap sedangkan konsentrasi nitrogen ammonia • (N-NH4 )

berubah-ubah, Dari grafik 4.1 sampai 4.3, dapat dilihat

bahwa dari perbadingan BODIN sama dengan 2 ke BODIN sama

'

Has ( t Pene 1 it ian dan Pembahasan 58

dengan 5 terjadi peningkatan remnval, kemudian untuk

800/N lebih bes1'!r . . dar~ 5 removal N-NH4 menu run lagi.

Sehingga dari grafik tersebut d1'1pat diketahui bahwa pada

konsentrasi BOD yang sama. perbandingan BODIN sama dengan

• • 20 (konsentrasi N-NH., rendah) belum tentu r01moval N-NH4

lebih baik bila di~andingkan dengan BODIN lebih kecil 20

• (kon,;;entra,;;i N-NH4 tinggiJ .. Hal ini d1'1pat di,;;ebabkan

pada perbanding1'1n 800/N yang tinggi, kecep1'!tan mengok-

,;;idasi N-NH~ tidak dapat m1'1ksimum karena ko,;;entrasi

N-NH4~ r01ndah o;;.,hingga kecepatan difu.;;i ke d1'!la.m

lebih i1'1mbat. Denga.n semakin tinggi kon,;;.,ntrasi

semakin

•

biofilm •

N-NH4

c"pat

sehingga kecepat1'1n mengoksidasi N-NH dap1'1t ma.ksimum

dapat meningkatk1'1n • ros>mOV1'1l N-NH4 .

Menurut Sawyer yang dikutip oleh Renzo (1980), dengan

renda.hnya. perbandingan 800/N dapa.t meningk1'1tkan kecepa.t1'1n

nitrifikasi. Akan tertapi untuk perbanding1'1n BODIN lebih

kecil dari 3, seb1'1iknya digunakan sistem sperat01 state

nitritikasi.

Dari hasil percobaan untuk perbandingan BODIN o;;ama dengan

2, removal N-NH .. ~ menu run. ini disE'babkan

karena konsentras~ N-NH4.influen yang ada dalam air

ilmbah terlalu tinggi sehingga antara yang

'

diberikan dengan ke~epatan untuk mengok~ida~i ~ub~trat

tidak ~eimbang. Dengan demik~an bertambahnya kon~entrasi

akan mengakibatkan effluen pengolahan air limbah makin

bertambah buruk. Selain itu dapat juga disebabkan karena

ke~epatan difusi ok~igen ke dalam biof1lm tidak sebanding

dengan kec:epatan difu~i N-NH4+.

Ke<:epatan difu~i oksigen dan substrat ke dalam biofilm

tergantung pada konsentrasi dalam phase Lair dan kondisi

aliran. Pads konsentrasi yang tinggi kec:epatan difusi

subst.-at semakin ~epat. Sehin<;ga dapat t,..-jadi kec:epat"'n

difusi substrat lebih ~epat dari pads kec:epatan difusi

oksi';len untuk metabolisma aeroblk dimana ketebalan slime

yang aktif ditentukan oleh kedalam"'n penetrasi oksigen.

Sa>hingga agar ter"jadi removal yang optimum seisin

dip,.ngaruhl oleh kecepatan difus1 substrat, ke~epatan

penggunaan substrat oleh mlkroorganisma, juga dipengaruhi

oleh kec:epatan difusi oksigen.

Apabila kecepatan pertumbuhan bakteri men~apai maksimum,

sehingga lap~san biofilm semakin leba! tidak berarti ef1-

siensi pengolahan akan semak1n baik, ka.-ena efisiensi

pengolahan d1tentukan JUga oleh pen .. trasi

ke dalam biofilm ditentukan oleh

koefisien difusi oksigen dalam film, konsentrasi oksigen

'

Hasit Penelitian dan P&mbahasan 60

serta ke~epatan penggunaan oksigen oleh mikroorganisma

dan kecepatan aliran.

Dari hasil keseluruhan, removal N-NH~ • yang baik pad a

kondisi 800/N antara 5 sampai 10 dan konsentrasi BOD

antara 200 sampai 350 mg/). Sedangkan removal tert1nggi

N-NH4~ adalah 96,40%, yaitu pada konsentrasi BOD influen

sebesar 225,89 mg/1

sebesar 43,35 mg/l , ,

m/(m.h10ri).

dengan konsentrasi N-NH4 • influen

pad a hidrolik loading

HasCl Peneltt(an dan Pembahasan 61 ABCC<' PENGARUH BODIN TERHAOAP REMOVAL N-NH4

•

[

I<< <' <7,F<'' i i ' ,, < ,, < ' <<:'? < '' i ii < :< y,y :,;,;? i<i < i'<<< 'ii:T<<<'''i' i iiiTi ,,, <'i''T,:iT\i''< :<''?}1 'i'< '< < <'iT'<< '''''''ii: <?'<<''

[~~~-~A~~ 4.1 HUBU N~N AN;;::-BODIN de-~~:_,R~~OV~_L_~~-~~~ P_AD~ HID~~LIK L~ADI;;~_s_ m3/(m~.h-ari)_l ~.L:::·C -':.:: -~:- : .. :-;: ·:_:, ... ,--: .. ·: ,:::;:- ::,-;, .. :-: ·:< ·):> > :(,-: .. : :'> />: ;: > \. :; :_2, :,> \ ::·';j),':·<t=:ir>:::::.:::::<L;;,-)<';:~L:>:''L~2/>+'/'·;-:::=~:i:;::(+LLf:<:tj}\)(

~

" ~ ., I 2 '

2 ~ ~ > 0

" 1:!

2 4 6 8 1 0

BODIN

12 1 4

·-<>-·roo "" 210-240 n-gfl

+soo ~ 340-370 rrgfl

*roo~ 490-~~'iO rTg/1

1 6 18

r '· -' • ' • -' -'· ' ' fr ' ' • ,; [ g

m N

20

·:·.y:;.: .-.-.• -.-.,;,,·:.:::::::::::1

J

~ z 0 ~ 0

:.;,1 .·:·.-..

'I !. r' .

r-.,,=i -.l :·Y·.; ::.:: :::: q --' , -- -, p ::;

I

1:::::·:·1 >.- --, ·-·-: . '

0 oc 0 I

~ oc ~

~ ~ z ~ z ~ 0 ;- ,•] ---,

(- _, -:._1 I

j;

,_- -]

!. :.:j I' 'r 1_--- :·i

i :: .t1

F.·-· ·1

I'' I i- '- -l ;: I. i '

...... ·.·i --!

'I' _-._.·:· . . . . ·.·.·.: · .. · .. 1

--.. : .. -. _,'_j

' :._.:J

'::-::-. , - :.1 i'-'' i-:;-:·: ·l

··i I

,1'·_·:-: '

i :·- '-l

I -.. ._: IJ: -

-·1 •<' .·_ .. :< co •-._. I > I. L!Jr

I '

I

0 m

0 • o• 6 -" " 0

0 0

i

0

' ry

~ " 0

0 0

+

~ ro

Hasit Penelitian dan Pembahasan

0 ro

(%) t>HN-N lVAmT3tj

63

N

0

ro

"' 0 0

ij 0

'"

~

" -., I z

' z ~

"' > §' w a:

50 t:·',':·~

2

- - - --- --- ---------,'LllL:2/:::-:::::

4 6 8 1 0 12

BODIN

1 4

.~=

-<>-·aoo ~ 210-240 rYBII

+-aoo ~ 340-370 rYBII

* ao D ~ 49o-~:so mgtr --" --~

-' '.' '- •,•,-,.,.,,~-.;;;"":;_::~;,-,,_.,]

16 19 20

< ~ "· "

' ' ' ' " "· " " , ' !i ~ &

~ , ' m •

Hasit P!i'netitlan dan Pembahasan 65

4. 3 PENGARVH KONSENTRASI BOD TERHADAP REMOVAL N-NH .. ~

• R5'mcval N-NH~ yang t5'rjadi padil. pras<=s inl tidak hanya

dis,.babkan al,.h ok15id.;si bakt,.ri nitrifikasi saja t5'tapi

juga diguni'lkan untuk ;;int .. sa sel

het .. rotroph. Apabi-la ""makin b"sar kons .. ntra;;i substr.;.t

organik y,;.ng m.;.suk m"ngakibatki'ln sintes,;. s"l b .. rtambi'!h 1

""hingg,;. dapi'lt • m .. ny .. babkan k5'butuhan N-NH" untuk sint"""

s"l naik.

Dari rumus kimia dari s5'l yi'lng dip5'rk,.nalkan oleh Hoover

dan Porges i 1952), yai tu Co:<H7N02 , m .. nunjukk,;.n bahwa

mengandung unsur- nitrogen sekitar- 12%. s .. d.;ngkan menur-ut

Grady dan Lim (1980) nitrogen y,;.ng terkandung dalam s,.l

b"rkisar- antara 12% si'lmpai d"ngan 15%. Dan m .. nurut Me.

Carty dan St. Am,;.nt (1969)

nisma c5'nderung m"nggunak,;.n nitrogen yang beras,;.l dari

ammonium dt dalam pr-os"s sint""" S5'lnya.

Akan tetapi di taktor lain peningkatan konsentrasi orga-

nik dapat meny,.bi'!bkan proses nitritikasi terhambat. Kon-

sentrasi BOD ataupun COD influ"n tidak secara langsung

b5'rpeng.;.ruh pi'lda pros"s nitrif~kasi, tetapi dipengar-uhi

oleh aktivitas bakteri heterotroph yang menggunakan BOD

atau COD ters .. but.

HasiL Pen.e!itCan dan Pernba.».asan 66

Menurut Hanaki (1980), ada hipotesa penyebab

aktivitas bakteri heterotroph ini dapat menghambat proses

nitrifikasi. Hipotssa yang pertama d al am melakukan

aktivitasnya mungkin bakteri heterotroph menghasilkan

beberapa komponen yang menghambat oksidasi ammonia_

Hipotesa yang kedua adalah kemungkinan adanya persaingan

antara kedua bakteri untuk memperoleh doo

substrat, karena jumlah bakteri heterotroph yang banyak

akan menyelimuti kelompok bakteri nitrifikaai.

Oalam proses penyisihannya, senyawa organik yang masuk ke

dalam reaktor biofilm akan dikonversikan menjadi COz, Hzo

dan biomassa. Penambahan konsentrasi BOD ke dalam reaktor

akan memperbesar ketebalan slime, yang berarti jumlah

biomassa yang tumbuh (bakteri heterotroph) akan semakin

besar. Dengan bertambahnya lapisan slime ini maka

penetrasi oksigen juga aemakin terbataa. Sehingga dengan

semakin tingginya konsentrasi BOD yang masuk akan

mengurangi kesempatan bagi bakteri autotroph untuk tumbuh

seoara optimum. Hal ini terjadi karena baktari autotroph

harus berkompetisi dangan bakteri heterotroph

mendapatkan oksigan,

Dari grafik 4.4 sampai 4.6 dapat

konsentrasi BOD sabesar 200 mg/1,

dilihat bahwa

relloval N-NH• •

untuk

pad a

lebih

Hasi! Perw!Lt(an dan Pembahasan 67

tinggi di b~nding deng~n konsentrasi BOD sebes~r 350 mg/1

500 mg/1, Ak~n tet~pi p.,nurun~n removal

konsentr~si BOD s~m~ deng~n 350 mg/1 5ang~t kecil,

sed~ngk~n pad~ konsentr~si SOD lebih besar dari 350 mg/1

Penurun~n remov~l cukup bes~r.

'

Nasi l p.,n.,.l i (ian dan Pembaluzso.n 68

TABEL 4_2 PENGARUH KONSENTRASI BOD TERHADAP REMOVAL N-NH4

Hasit Pen.e1iti.an dan Pembahasan 69

0 0

I 61 0 .·. ~ ~ "

~

~ II !I II II 0 z z z z 0 -- - - -'" 0 0 0 0 § 0 0 0 0

m m m m

0 00 ~

0 00 ~

' + * ~ 0

0

~ ~ ~

" c " 0 0 ~

r ~ _, 0

it . I ' >j z

' z ')

" < > 0 ,

0 0 ~ ~ -rn 0 E 00 ~ ~

0 0 0 w m ~

w

" 0 0 , 0 • " 0 0 0

w

"' 0 <{ ~

~ c-~ z w

0 "' N ~ z

8 < 0

" 0 ~ z ~

w

" 0 z 00 2 N

., " < ~

0 w N z

< z -:· '1 0 .: -.j 0 ' z ' .;

0 ~ N

0 0 0 I

0 N N

0 0

mn' 00

' 6 " a I

• I z z

I I I

-· i !

: '-=-~

" < " ~ z w 0 z 2 < " _, ~

z < z <

" z a z 0 I 0

" " ~ , < w

h· I

-··I I 0

m

0 N

" z -0 0

"' I

0 ~ ~

!! " z z -- --0 0 0 0

"' "' ' * T

Hasi. t Penet it ian dan Pembahasan

ru

" z -0 0

"' $

0 ro

(%) VHN-N lVI\OV'J:3l:J

70

0 0 ~

0 ro ~

0 w 7

0 7 7

0 0< 7

0 0 7

0 ro m

0 w m

0 7

'" g ro

0 0

'" 0 ro ru

0 w ru

0 7 ru

0 ru N

0 0

c;<:\1 w

~ E --0

0

"' w <:

"' ~ z w

" z 0

"

8 z U>

'" z _, ;;; "' rn 0 0 ~

3 3

m !00 0 0

~

~ 1-·._.'·--

~ /~c ~ m 0

iil 0 1-··_ .. -,-··. ~ 0 0

w ~ 0

w ~ 0

'

8> t·' ,··· (, 0 ,-,,:,::-

w 00 0

~ 0 0

~

~ •O

~ ~ 0

~

g 1'--'-" !":·::.,-

~ 00 0

m 0 0

m m

REMOVAL N-NH4 (%) m 0

m m :3

"' rn 0

~ II ~

1L v:osvyoqw."'d v.vp '-'"'J1Jl"''-'ad lJSVH

Ui

*+ ill 0

~ II m

"' 0

~ il -0

I rn 0

~ II

1'5

00 0

i:,::·::·--·:· ::~ ·_ ·:1\iJ 'rfl:.j IJ ~ < f:·:- -. :n -.- .-._:j

r:.:-:,1 ;;; -·=·-~ :·.·.-: I

lj' ~ '" ~ 1···. ' " ,'1 >

'!········ ; 'I z - -'-' -I /::_:_,J ::t-

'1 'I 0 ---_ > ,.y- ~ '-·-·_-. 6 1::.1 z ·, :- -J "'

I ''I ~ '-<- ~

r=:) "'

---- "' /i:;:i ~ ·.-._. m

~:=~:::-! 6

I ''I , :'i::l ~ .• 1 z ·_:·:'··= ~

I' I ~ ·a

> I 0

~ r

f..:J ~ :,--._.j 0

1 .•• 1 ~ ,::·:·_· z t=<==:=·J GJ u,:.=.i ,: ·::_:•, 0 'j-·==---=1 ._, __ . -:-·.-.· ..

w

Hasi.l P"'neti tian dan Pembah.asan 72

4. 4 PENGARUIJ IflDROLIK LOADING TERlJADAP REMOVAL N-NH4 ~

Dari gambar 4.7 sampai 4.10 menunjukkan bahwa semakin

besar hidrolik loading, removal N-NH4+ semakin menu run.

Hidrolik loading mempengaruhi lamanya waktu kontak antara

air limbah yang diolah dengan mikroorganisma yang ada

dalam reaktor. Hidrolik loading Yang semakin besar

berarti kecepatan aliran seruakin besar maka waktu kontak

antara bakteri dengan air limbah semakin pendek.

Hidrolik loading ini sangat mempengaruhi penetrasi subs­

trat dan oksigen ke dalam lapisan biofilm. Apabila keca­

patan aliran terlampau cepat mengakibatkan transfer udara

ke dalam fase cair dan dari fase cair ke lapisan film

berkurang karena waktu kontak yang lebih pendek. Serta

transfer substrat ke dalam lapisan film juga berkurang_

Dengan berkurangnya substrat dan oksigen yang masuk ke

dalam biofilm dapat -menyebabkan pertumbuhan bakteri auto­

troph semakin lambat. Dengan demikian dalam waktu yang

singkat tersebut hanya sebagian kecil ammonia saja yang

dapat dioksidasi.

Selain itu meningkatnya hidrolik loading dapat mening­

katkan shear force/gaya geser yang dapat mengakibatkan

biofilm terkelupas dari m~dia sehingga menurunkan efi-

•

Hasi[ PeneUtian dan Pemho.h.asan 73

hidrolik loa.ding, besa,.-

eftlwen semakin kecil dan konsentrasi VSS semakin besar.

VSS (volatil suspended solid)

merupakan suatu bentuk mikraorganisma yang

tumbuh lapis"n biofilm.

hidr-olik ' ~ ~ 2 lo~d1ng ~ m lim .hari) yai tu 10' 31 sampai

15,46 mg/1 0 untuk hidrolik loadlng 7 ma/(m 2.hdri) ya;: tu

antara 24,24 mg/1 sampai 26,43 mgll, untuk hidrolik

45 062 mg/1.

Dan dari tabel 4.3 tersebut dapat dilihat bahwa pada

re-moval ' N-NH4 an tara 69,74% o;;amp<li dengan 96,40%.

Pad a hid raJ ik loading ' 83,33%.

Dan pad" hidrolik load1ng 10 m3/(m2 .har-i), re.movaj N-NH< +

antara 54,68 sampai dengan 68,85%.

'

Hasi.L Penelitian dan Pembahasan 74

"'"'"' PENGAAUH HIOAOLIK LOAOING TEAHAOAP AlOMOVAL N·NH'I

I

"' cc ;< z

"' z (3 z :J m :J I

"

- ···-:!

'·: ..

0 m

"' E -rn E

=::::-_ rn E

0 ~ ~

o G 0 - 7 ~ co II II

0 0 0 0 m m

* +-

m 7

" g "' *

Hasi.l Pen<>l ( L (an dan Pembahasan 75

(%) t'"HN-N l'if/\O!I'J3l:::l

0 ro

0

ill

ro

ro --

(') z

r~:. · ;.,-:': :-: <<'''' (c-: :-:,:-; :-)/ .,,:?:- :':::-:,:::- :,:_' · )_: .:::: -:_; · ./< '( :::-,-:)::-: :', ::, >::: ;,~,,-:;/,:'· ,-;;::\-:~::. ':'::'' .:?>: .:'·\·':!' ::;{:.:-:-: ·) : : :-: <'<H':'>''.:' /:,:-/\/',;:',,'/) .. :):}-;')}>:::c:-;::::-:'j:);·(:?\!'

:::-~M-~AR ~~~~-~~NGA~-~NT:'~ HI~Ra_l~ LO~~~~gan_~-~M~!.~L ~~N~-~-PAD;~OD/~ = sl:,,,, -.-~.L_:~:: .. : {,;~::;j:.:_,_,::~~:;:,~'~,-~,-.:;:_:_,,.:j:.-:, ·.\·.:.:,.::-._ ::·. :- : .... :,: · . -:· ·": -.. ,::: .:: __ ,:: :.;::,-, ,;_;_; :-:.::};.::-::,-::±:-::,: -~;::::,,:. ~L~:i:L~"j: .. :·.:jL~::.:':.·::::.:,:::;.:,:; -,:.: ;_·.:_: ·:- ._,,,_,_,_ ,,,,,._.,_ ,, ._.,,_, ,,,

# ~

~ I z z ~ <( > ~ ~

w cc

1 00

80

70

60 1·:· ::

50 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5

HIDROLIK LOADING (m3/m2.hari)

--u- BOD=21 0-240 mg/1

+soD=340-370 mg/1

~1<:800=490-550 mgfl

9 95 1 0

< I ' ~

~ i ~

<. <

< 0

' " ' ' ~

' ~ ~ g

~ 0

# ~

v I z ' z ~

~ it!

6

5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5

HIDROLIK LOADING (m3/m2.hari)

D =21 0-240 mg/1

+-soD=340-370mg/l

9 9.5 1 0

~ ~.

~

' ' ' ' ~ ~.

~

~

0

' fr ' ~

" i 0

' ~ ~

"-; 0 ~ 0 m .,'! ~ m rn ... ·i N " m

I ' ' ' I 0 • g

" I ~

' N " :r: 1-:' I ~

I> ·i !! ' " z 0 0 0 ' I .. I 0 0 0 z ~ 1 .. !

rn rn rn

,;;: ' " I ·- * 0 I ' "' I

" I i 00 =

w -I m

"' > i L

c .. N

"' --: l E 01 ' I ro --c --.. ' rn

• I :l E u ;: .. :.; -(!!

;~ (')

z m z ''i ~ 0 ' i 0

·::: i 0 i (j ... ~

~

" " " ~ ~ 0 0 "' "' 0 0 - I :r: ill

"' ill

"' "' z

"' ,·

!·: ::

r- ill

r .. ill

i·. ' 0 ' - ill

" 0 0 0 0 0 ,·

' rn ro ~ ill ill a:

"' (%) VHN-N lit i\OV1!3l::l m '

" > I "' .· I (')

BAB V

KESIMPULAH DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

Dari penelitian yang meliputi 36 kondiai operasional,

dengan memvariaaikan BOD/N, koneentrasi BOD dan hidrolik

loading, didapat kesimpulan aebasai berikut:

1. Dari Penelitian ini diperoleh hasil, removal N-NH•

dipengaruhi oleh BODIN, konaentrasi influen BOD dan

hidrolik loading.

• 2. Removal tertinggi N-NH• yaitu 96,4%, terjadi pada

hidrolik loading 5 , ,

m /(m .hari) dan nilai BODIN 5' • densan konsentraei BOD dan N-NH4 masing-masing sebe-

ear 225,89 ms/1 dan 43,35 mg/1.

3. Pada nilai BODIN lebih besar dan lebih kecil dari 5

dicapai penurunan removal • N-NH• , untuk BOD/N sama

densan 10 penurunan removal yang terjadi sangat kecil,

sedangkan pacta perbadinsan BOD/N 20 dan lebih kecil

dari 5 terjadi penurunan removal yang cukup besar.

4. Untuk konsentrasi BOD lebih besar dari 200 ma/1,

• removal N-NH• mengalami p~nurunan. Penurunan removal

'"

ini pada konsentraei BOD 350 mg/1 tidak terlampau

tajam sedangkan pada konsentrasi BOD lebih beear dari

350 mg/1 terjadi pf>nurunan removal yang oukup besar.

• • 5. Pada hidi"olik loading lebih beaar dari 5 m /(m .hari),

removal N-NH·· mengalami penurunan, terutama untuk

' . hidrolik loading lebih beear dari 7 m /(m .hai"i).

5. 2 SARAN

Penelitian ini masih kurang eempurna. Perlu dilakukan

beberapa hal:

1. Penelitian dengan variasi debit udara eehingga dapat

diketahui transfer oksigen yang optimum ke dalam

lapisan film.

2. Penelitian dengan menggunakan media berdiameter lain

ata1.1pun media janis lain sehingga dapat diketahui pe­

ngaruhnya terhadap efisiensi proses nitrifikasi.

DAFT AR PUST AKA

1. Aleart, G. dan Sumestri. 1884. Ke>todologi Penelitian

Air, Surabaya: Usaha Nasional.

2. American Public Health Association, American Water

Work Association, Water Polution Control Federa­

tion. 1885, ~andard Methode for The Examination

and Water and Wastewater,

3. Benefild, 0. Larry and Randal, W. Clifford. 1980.

Biological Process Design foe Wastewater

treatment. Englewood Cliffs, New York: Prentice

Hall.

4. Culp, Gordon L. 1878. Handbook of Advanced Wastewater

Treatment. Van Nostrand Reinhold Environmental

Engineering Series.

5. Denny, et.al. "Nitrification in Trickling

Water Polution Control Federation.

896-802.

Filters"

Vol 58:

6. DeRenzo, D.J. 1878. Nitrogen Control and Phosporus

Removal in Sewage Treatment, New Jersey: Park

Ridge.

7. Eokenfelder, W. Wesley, 1866. Industrial Water Polu­

tion Control. Tokyo: Me. Graw Hill.

81

Da.fta:r Pusta.ka. 82

8. Faup, at.al. 1982. "Biological Nitrification in an Up

Flow Fixed Bed Reactor (UFBR)", Water Sc.ience

Technology, Vol 24' 795-810.

9. Gaudy, Anthony F., Elisabeth T. 1980. Microbiology

Envir-onmental Scientist and Engineers,

Auckland: Mo. Graw Hill.

10. Glenn, et.al. 1974. "Plastic Medium Trickling Filters

ror Biological Nitrirication". Water Pol uti on

Control Federat.ion, Vol 48: 937-946

11. Grady, Leslie and Lim, Henry C. 1980. Biological

Wastewater Treatment. New York' Hercek Dekker Inc.

12. Hammer, Mark J. 1975. Water and Wastewater Techno­

logy. New York: John Willey and Sons Inc.

13. Hanaki. 19BO."Effect of The Kinetic of Heterotrcphs

on Nitrification in A Suspended Growth Reactor".

Water Research. Vol 24: 289-288.

14. Lembaga Penelitian. 1883. Petunjuk Pelaksanaan Pene­

litian Institut Teknologi Sepuluh Nop0mber Sura­

baya: ITS.

15. Metcalf and Eddy. 1878. Wastewater Engineering:

Treatment O.isposal Reuse. New Delhi: Tata He. Graw

Hill.

16. Rich, Linvil G. 1874. Unit Operation or Sanitary

Engineer.ing, New York: John Willey and Sons Inc.

Da.fta.r Pv.stal<.a. 83

17. Sawyer, Clair N and Me Carty. 1978. Chemistry for

Environmental Engineering, Me Graw Hill Seck Com­

pany.

18. Schroders, Edward D. 1977. Water and Wastewater

Treatment. Tokyo: Me. Graw Hill.

19. Suriawlria, Unus. 1977, Milcrobiologi Lingkungan.

Program Pendidikan Teknik Penyehatan: ITB.

LAMPIRAN 1

PEMBUATAN SUBSTRAT

' Mis<Olk1'1n '" ya.ng diinginka.n

BOD:N:P " 100:5:1

N yang diperlukan • 5/100 " p yang dip!!rlukan • 1/100 " 1. Glukosa (C6Hu0o;)

" '" mg/1

'" mg/l • " 000 mg/l • '

EM Glukosa ~ 12~6 + lx12 + 16x6 ~ 180

C«H1206 + 602 6C02 + 6H20

6 mol 02

6 (32)

Lam.p>:ran 84

mg/1

mg/1

Jadi 1 mg Glukosa. ~ 1.067 x 0,75 ~ 0,8 mg 800~

Jumlah gula yang dibutuhka.n ~ 50010,8 ~ 468,60 mg/1

8M ~ 14x2 + lx8 + 12xi + l6x3 ~ 96

N 25 mg/1 ~ 96/14 x 25 mg/1 ~ 171,43 mg/1

3. KH2PO<.

8M KH2PO<. ~ 39xl + 2xl + 31xl + 16x4 ~ 136

5 mg/1 adalah 136/31 x 5 mg/1 ~ 21,94 mg/l

'

L<m<pir-an. 65

LAMPIRAN 2

ANALISA AMMONIUM <NH4 •)

BAHAN-BAHAN!

1. Reagent Nessler

100 gr hlth dan 70 gr KI diQ:eru5 dalam mortir densan

sedikit air sampai halus

kemudian dilarutkan dalam 160 gr NaOH/500 ml dan

diencerkan sampai 1 liter

biarkan mengendap dahulu dan diambil eupernatannya.

2. Garam Signets

100 gr K.Na.Tartrat dilarutkan dalam 300 ml air

ditambah 10 ml reagent Nessler sebagai pengawet

kemudian diencerkan sampai 1 liter.

3. Larutan Standar Ammonium 100 m~t/1 NH4

menimbang secara tel1ti 0,2966 gr NH4Cl

melarutkan dala~ labu ukur 1 liter dengan aguadest

menambahkan 3 tetes toluen sebagai pengawet

CARA KERJAI

1. memasukkan 25 ml sampel ke dalam erlemeyer

2. manambahkan 1,25 ml garam signait

3. menambahkan 1 ml nesslar

Lam.piran 813

4. mengocok erlemeyer tersebut dan diamkan selama 10 me-

nit

5. men~ukur dengan spektrcnic 20 pada panjang gelombang

420 nm.

PEMBUATAN GRAFIK KALIBRASI

1. Henyiapkan larutan standard dengan kcnsentrasi

2. Helakukan analisa sesuai dengan care kerja untuk

analisa tHI·•·

Tabel 12 1 KALIBRASI NH4 •

• NH4 Cmg/1) Abso:rbans

0 0

0,5 0' 045

1 0, 078

2 0, 145

4 0,2135

5 0,345

10 0,895

20 1. 340

Y := a + bX

di mana: Y = konsentrasi, mg/1

X = absorbans

l..rnn.piran. 87

• Dari Gratik L2.1 Kalibrasi NH'" didapatkan:

Y = -0,1254165288 + 14,93420262 X

' r = 0,998

' " ' • ' • " • • ' " i • i '

GAIIBAR U..l Y.I\LIIIIIISI AIIIIOHIUII

"~---___:=======-----~

'

"

'

' ·' • 8 • 9 1.1 1.2 1.3 1.41 •

L<VI'r.pi:ran 88

LAMPIRAN 3

ANALISA NITROGEN NITRAT <N-NQ9 -)

BAHAN-BAHAN•

1. Brucin Acetat O,SX

melarutkan 0.5 gr bruoin dalam labu ukur 100 ml dengan

asam aoetat glacial (CHsCOOH pekat)

2. HzS04. pekat

a. Larutan Standard Nitrat (100 mg N-N03/l)

menimbang ctengan teliti 721,8 mg KNOs atau 607,5 mg

NaN03

mengencerkannya dalam labu ukur 1 liter

CARA KERJAo

1. memasukkan 2 ml sampel ke dalam erlemeyer

2. menambahkan 2 ml brucin acetat

4. menambahkan 4 ml Hz SO<~- pekat

S. mengukur dengan spetronic 20 pada panjang gelombang

400 nm.

PEMBUATAN GRAFIK KALIBRASI

1. Henyiapkan larutan standard dengan konsentrasi

2. Helakukan analise sesuai dengan cara kerja untuk

analise N-NOa-

Lam.ptrcm 89

TABEL L3 1 KALIBRASI N NOs --NO• (lllll/l) Absorbans

0,00 0,00

0,20 0,03

0,40 0,07

0,50 0,08

1,00 0, 195

2,00 0,41

4, 00 0,80

5,00 l, 00

Dari llrafik L4<1 kalibrasi NOs didapatkan:

Y ~ 0,0405641848 + 4,94216113 X

r~ ~ 0,9995

• • I ! ~

CAKUR LB.! !UlLIBRAii MIIIIOCEN MURAI

1.1 1.2 1.3 1.41.

USOJIIIAIIS

Lampiran 91

LAMPIRAN 4-

PENGUKURAN NITROGEN NITRIT (N-NO" -)

BAHAN-BAHAN:

1. Sulfanilic Acid

1 gr sulfanilic acid dan 5 ml HCl pekat diencerkan

dengan aguadest sampai 100 ml.

2. NED dihidroohloride

100 mg NED dihidrochloride dilarutkan dengan agua­

dest bebas nitrit sampai 100 llll

3. Larutan standard Nitrit (100 ms N-N02/l)

menil!lbans densan teliti 492,9 mg naNOz

mengencerkannya'dalam labu ukur 1 liter.

CARA KERJA

1. Hamipet 25 ml eampel yang telah di~aring, kemudian

masukkan dalam erlameyer 25 ml

2. Henambahkan 0,5 ml larutan Sulfanilic acid

3, Hanambahkan 0,5 ml NED dihidroclol'id@o, kocok dan

mendiamkannya selarna 15 manit

4. Hembaca absorbansinya pada spektronic 20 densan pan­

jang gelombang 640 nm.

Lam.pira.n 92

PEKBUATAN GRAFIK KALIBRASI

1. Menyiapkan larutan standard dengan konsentrasi

2. Melakukan analisa sesuai dengan cara kerja untuk

analisa N-NO>:-

TABEL L4.1 KALIBRASI N-N02 -NO• (I!IS/l) Absorbans

0, 00 0

0,005 0,025

0' 01 0,045

0,02 O,OBO

0,05 0, 180

0, 10 0,360

0, 15 0,550

0,20 0,730

Dari srafik L5.1 kalibrasi NOz didapatkan:

Y = -0,001805360034 + 0,0.2751214401 X

rz = 0,8895

CAKBAJ! U.l XIILIDAASI NUllOGEH NUJ!IJ

·'

·" ·" ·' ·" ,>J / I

' ~I

// \ -1 ! .116

• • I • i .~ • ' • ' •

. ' ABSCIIIANS

Lamptran 84

LAMPIRAN 5

ANALISA PERMANGANAT VALUE (PV)

CARA KERJA1

1. Erlemeyer dibebaskan dari zat organik, dengan oars

sebagai berikut:

a. mengiei erlemeyer dengan air/aquadest

b. menambahkan larutan KHn04 0,01 N sampai timbul

warna ungu

c. memanaskan ± 10 manit, dan apabila warna unsu hi­

lang tambahkan laSi KHn04 0,01 N sampai warna unsu

tetap ada setelah dipanaskan ±10 menit

d. Air tersebut dibuang, dengan demikian erlemeyer

tersebut telah bebas zat organik.

2. Elemeyer yang telah dibebaskan zat organik diisi de­

nsan 100 ml sampel dan tambahkan 2 ml H:t504 serta di­

tambahkan KH..,0 .. sampai warns ungu

3. Hemanaskan sampai mendidih, kemudian tambahkan 10 ml

KHn04 dan dipanaskan ke~bali selama Z 10 menit

4. Henambahkan 1 ml asam oxalat 0,01 N dan setelah warna

ungu hilang dititrasi dengan KHn04 sampai timbul warns

merah muds.

L"""-P!:I'<>.n. 95

PERHITUNGAM

PV " 1000 nl sanpel [(10~a)N KMno~ - Cb , N Oxalat)] 31,6 . P

dimana: PV " angka Permanganat (mg/1)

• " volune tit ran KMno~ (ml)

b " volume penambahan a sam oxalat (ml)

N KMno~ " normalit·as KMno~

N oxalat:: normalitas a sam oxalat

P = derajat pengenceran

Lampiran 96

LAMPIRAN 6

ANALISA BIOLOGICAL OXYGEN DEMAND CBOD)

CARA KERJ A AHALISA BOD

Pada prinsipnya, analisa BOD sama dengan analiaa oksigen

terlarut, yaitu:

1. Sampel yang telah ada di dalam botol Winkler ditambah­

kan 2 ml larutan Mn504 dan 2 ml larutan pereaksi oksi-

''" 2. Henutu~ kembali botol dengan hati-hati untuk mencegah

terperangkapnya udara luar, kemudian mengocok botol

tereebut

S. Membiarkannya selama 10 manit agar gumpalan menjadi

turun

4. Henambahkan 2 " H.tSQ4 pekat ''" menutup botol ter-

sebut kembali, ''" dikocok

5. mengambil 100 •1 da:d botol Winkler tersebut ''" memasukkannya de lam erlemeyer

8. Henambahkan amylum sampai terbentuk "arne biru kehi-

taman

7. Menitrasi erlemeyer tersebut dengan larutan Na.ocS::tO"

sampai "arne biru hilang dan mencatat volume titran

J>ERHITUNGAN

1. Oksigen Terlarut {OT)

OT ~ • ' v . 8000 p

dimana: OT ~ oksigan tarlarut, mg/1

• ~ volume Nazszos, ml

N ~ nor111alitas NazS2Qs, ' 0 ~ volume yang dititrasi, ml

2. BOD30

• BOD

10 • ~

[ (Xo - X~') (Bo B")] ( 1-P) p

dimana: BOD20 • ~ oksigen yang dibutuhkan untuk oksidasi

'" orsanik pad a suhu 20°C dan selama

' hari 0•

Xo ~ oksiSen terlarut sampel pad a t=O hari,

mS/1 02

X• ~ obligan terlarut sampel pad a t=5 hari,

IllS/ 1 O•

Bo ~ oksigen terlarut blanko pada t=O hari,

IllS/ 1 O• ,, , ok:siSen terlarut blanko pada t=5 hari,

1!10[/ 1 O•

Lmnpira.h. 96

LAMPIRAN 7

ANALISA MLSS DAN MLVSS

CARA KERJ A ANALI SA HLSSo

1. Hemanaskan kertas saring dan cawan dalam oven pads

suhu ± 105°C selama satu jam, setBlah didinginkan

dalam desikator Salama 15 manit, kartas ssring ter-

sebut ditimbang

2. Hen~ambil 50 ml yang sudah dikocok mereta dan dima-

aukkan dalan alat penyaring, yang telah ada kartas

earing di dalamnya. Penyaringan dilakukan dengan sis-

tem vacum

3. Filter kertaa beraama residu haail penyaringan dima-

sukkan dalam cawan yang telah ditimbang dan kamudian

dipanaskan kembali dalam oven 0 105 C selama satu jam.

Kemudian didinsinkan dalam desikator selama ± 15 menit

dan ditimbang.

ANALI SA HL VS$1

1. Setelah menentukan HLSS, kertas saring + residu dalam

cawan dipanaskan pada furnance 550°C selama~ 1 jam

kemudian dipanaskan pads oven 105°C selama setengah

jam

2. Setelah itu didin,ginkan dalam desikator ± 15 manit dan

segera ditimbang.

PERHITUNGAN1

-MLSS::: (a- (b + c)).1000 0

MLVSS ::: MLSS - [ "-' ccJ''-0 )

dimana: MLSS " mixed liquor

• " berat caw an,

suspended solid,

kertas saring '"" sudah pemanasan 105°C, .,

b " berat oawan sesudah pemanasan

0 " berat kertas sa ring sesudah

105°C, .,

mg/1

residu ··-105°C, .,

pemanasan

d " volume sampel yang dil'laring (ml)

' " berat cawan '"" residu satalah pemanasan

550°C, .,

LAMPIRAN 8

ANALITYCAL QUALITY CONTROL (AQC) NH• +

• 1. Henyiapkan larutan standard NH.. yang nantinya akan

dianalisa sesuai dengan cara kerja analisa • NH ...

Larutan standard ini diusahakan dibuat mendekati

konsentrasi sampel yang akan dianalisa untuk menambah

kstelitian. Selain itu larutan harus dibuat dari bahan

kimia yang pro analisa (p.a).

2. Alat-alat kimia ;<ang akan digunakan dikalibrasi terle-

bih dahulu.

3. Analisa larutan standard yang telah dikstahui konsen­

trasinya dilakukan ssbanyak minimal 30 kali.

4. Hi tung nilai rata-rata dan standard deviasi dari data

yang telah diperoleh, kel!ludian buatlah histogram

distribusi frekuensi dan mencari ukuran akurasi dan

presisi.

5. Hembuat suatu control chart untuk memantau proses

analisa sampel.

6. Penyebaran data disekitar nilai rata-rata pada control

chart tidak melebihi batas atas (x + Zo) dan batas

bawah (x - Zcr).

Lampi ran. 101

TABEL L8. 1 ANALITYCAL QUALITY CONTROLAMONIUM

2

8

12

16

19

21 22

0.079

0.076

Konsemrasi NH4 rata-rata= 1.0142 mg/l

Standard deviasi = 0.0257

II I ' ' I "

0_9752

I '

.OJ52 I ' I I

0.9902

1 0202---il

0.9752

1.0802

Lwnpi.r-an 102

~~~ 18.1 Dl!l!l~SI rnliiii!IISI ~~C ~/lrolllllH 14 1<

Ill

ll 0

4

' 0

' i ! i : l i I

'

Lampirarr. 103

Garnbar L8.2 Control ChartArnonium 1.12,,----------------------,

: I '1-- ......... -------------------........... --------- -------.................... _. _____________ -------1 i ~ E:l E:l = D = ::J 0 S E:l D D D = 9S Ol =o EJ EJ =s D"" ::l S OJ'

~ ~ -- --- ----- --- --- ------ --- -- ' ' . ' .. .__ ----- --- -- --- --•. ' .. ' -- .. -- --- ----- --- --- ------ ----- .... ' .... ' .. ' ... -- ----. : i {\ i !

'""···· ················· +I··· ··········· il · "t ············· I\ ··················································· Ii '"1.¥;~;··~84;\;•'M•P.•,===; ~-:

·j ····~::;·····;l····~········u······v····~·········· , .. / ......... , ~~1·············· v ·········································· ······~··I o ~-_ _; __ ;_,_;_;_.\.l.\i •. \.,.U•.-'-~ __ ;_1_\ tt_(: .. C.U .. ':' .. ~li_X __ U_ ; _1_{).\\}!U.\.l:\.C ... !'. ,;_,;_;•_l!i_,_,_~~~

! ! "'~err;-,-;;-;-;;====== -- i ~ 3 4 ~ e 7 ~ 810I1~213141516171.alno21iz2324252~27::>e:<9X

NoSampel

,__ i ! "~""'~ = I G1 ·~ I I~ i::-30 = 0('€.28 I iXrt+2S;} = 1 co=e;

'

LAMPIRAN 9

ANALITYCAL QUALITY CONTROL <AQC) N-NOs-

1. Menyiapka.n laruta.n standard N-NO" yang n.antinya akan

dianalisa sesuai dengan cara konja analisa N-NOs-.

Larutan standard ini diusahakan dibuat mendekati

konsentrasi sampel yang aka.n dianalisa untuk menambah

ketelitian. Selain itu la.rutan harus dibuat dari bahan

kimia yang pro analisa (p.a).

2. Alat-alat kimia yang akan diguna.kan dikalibrasi terle­

bih dahulu.

3. Analisa larutan standard yang telah diketahui konsen­

tra.sinya dilakukan sebanyak minimal 30 kali.

4. Hi tung nilai rata-rata dan standard deviasi dari data

yang telah diperoleh, kemudian buatlah histogram

distribusi frekuensi dan mencari ukuran akurasi dan

presisi.

5. Membuat suatu control chart untuk memantau proses

analisa sampel.

6. Penyebaran data disekitar nilai rata-rata pada control

chart tidak melebihi batas atas (X + 2<>') dan batas

bawah (X - 2<>').

Lampiran 105

TABEL L9. 1 ANALITYCAL QUALITY CONTROL NITROGEN NITFIAT

15

Konsentrasi N-N03 rata-rata = 1.000997 mg_!l Standard devia~i = 0.02573

1.0290

0.9796

1.0043

,I

I '

Lam.pi.ran 106

~!ill~ L9,J ~I!l~IOOSI FRmJEII!I AQC ~MI!ill\1 12

,}----------+ 19

J-------,·- -----+ i ---,--,----+ ,

f---f4 f---f2 h----,--f i

' 0 !

' l I i I

•

Lampiran. 107

Gambar L9.2 Control Chart N-Nitrat I 05 1

ir:l o o "'"'a a"'"' a a a ~an a a o e e "'s c E s 8 e a a om I ~

I "'''""'' ~ , -~ '~ I-~ -..,~"' i"" ~V- >

'~ 1""+...0 ~ 1 ~""

Lampiran lOS

LAMPIRAN 10

ANALITYCAL QUALITY CONTROL <AQC) N-No~-

1. Henyiapkan larutan standard N-N03- yang nantinya akan

dianalisa sesuai dengan cara kerja analisa N-NOz-.

Larutan standard ini diusahakan dibuat mendekati

konsentrasi sampel yang akan dianalisa untuk menambah

ketelitian. Selain itu larutan harus dibuat dari bahan

kimia yang pro analisa (p.a).

Z. Alat-alat kimia yang akan digunakan dikalibrasi terle­

bih dahulu.

3. Analisa larutan standard yang telah diketahui konsen­

trasinya dilakukan sebanyak minimal 30 kali.

4. Hi tung nilai rata-rata dan standard deviasi dari data

yang telah diperoleh, kemudian buatlah histogram

distribusi frekuensi dan mencari ukuran akurasi dan

presisi.

5. Hembuat suatu control chart untuk memantau proses

analisa sampel.

6. Penyebaran data disekitar nilai rata-rata pada control

chart tidak melebihi batas atas (x + 2o) dan batas

bawah (x - 20").

Lampi.r-an 109

TABEL L10. 1 ANALITYCAL QUALITY CONTROL NITROGEN NtTRIT

7

12

17

30

Konsemrasi rata-rata N-N02"" 0.199957 mg/1 Standard deviasi = 0.003238

II

7 I

0.2017

I

il I

-- -.4-

Lampir-an 110

~!llilR U0.1 II!!RIOOSI fR!Ill!JISI MC ~HI!Ril 12

l--------+ 18

f-7----:;r=:::::;---t 8 -------+> -------+4

I

--,1 i

' i ! i l I i I

'

Gambar L10.2 Control Chart N-Nitrit o .•

.~.~959999955DDD39D9GB99DwDDBDD9~ 0 """' ------- --. ' .... ' .. ' .. ' . ' ' .. ' . ' . ' ' . ' ......... _____ --- -- --- --- --- ------ -- ----- --- .. ' .. ' . ' ........ ' .. --- -- ------ ------ ----- -- ---

I . ' 0.2041 .................... '.. .......... -------------................ .., .. ___________ .. _____________ ,

' I

o_ 194 ................ ______________________ ---.................. ---------------- .................................. .

jJO:JO: ll< l~ "' '~ '" '" '"; ; I;'"'""''""' lli '";I';,;.;'""""' >I<"''""'"" ll<

''"'~-r-r-co-1Cc-CJCCC\CCO::COCC:C::OOC:CCCOCOC!CCOC!CCCC --1 2 3 4 s e 7 a S101112'3141~1s17161920Z122Zl24252'li72'l28ro fb. s.,...,

Lampiran 111

~

;~_...,.. "0.1=

~

X<t-20lC" 0.1= -Y-rt+ <:SO " o.:ccesss

TABEL. L.11.1 ANAL.ITYCAL. QUALITY CONTROL. PV

2 0

" 4

' 2800

9

14 2_810

2820

19

20

2.2.

26 27 00 00

30

on$entrasl rara-rat<~ PV = 35.61 mgll

tandmd deviasi = 0.1039

35.61 :1

I

.!

35.50

II I

35_50 ' ' 35.61 I!

i '

I 35_61

!I

' ' ' ' li ' I I '

J5.61

Lampiran 113

La;mpiran. 114

< i ! " • l l I l ' '

Lam.piran 115

Gambar L i 1.2 Control Chart PV

~] i _ ~33~D3~DGDDDDDDDDDDBDDDDDDDDDDI ~ ·················································•············· ................................................................... 1

XOjm F'lmm•••••••••··•· ~~~. /\.iYI : ,~. T. 'T.i\';\'/.J .. \ ... r··· "! ;,,~;> ····\J. ~UL ~J !

! soj: • '" '"'" ,.,,.:,''' ''' ''' "' '"" '' '" "'"' "'~'""' '" "''' •" ·: ~~~ ............ ....... .................. . ........................ ················ ···················!

!

"'"c~~-c,-,-,-c;c;;c-c;c~C"CCCC'TTOTTOC::D""'"' 2 3 ~ 5 e 7 8 91011 120141,o1817181.920212223~25i<'2728~io

floS=pol

~

,.,.., ... ~""" t

~ f

I"'·-~::».•*• I I~=~~~, I

Lam.pCran 116

LAMPIRAN 12

ANALITYCAL QUALITY CONTROL <AOC) BOD

1. Meny-iapkan larutan standard BOO y-ang nantinya akan

dianalisa sesuai dengan oar a kerja ana lisa • NH<. .

Larutan standard ini diusahakan dibuat mendekati

konsentrasi sampel y-ang akan dianalisa untuk menambah

ketelitian. Selain itu larutan harus dibuat dari bahan

kimia yang pro analisa (p.a).

2. Alat-alat kimia yang akan digunakan dikalibrasi terle­

bih dahulu.

3. Analisa larutan standard yang telah diketahui konsen­

trasinya dilakukan sebanyak minimal 30 kali.

4. Hitung nilai rata-rata dan standard deviasi dari data

yang telah diperoleh, kemudian buatlah histogram

distribusi frekuensi dan menoari ukuran akurasi dan

presisi.

5. Membuat suatu control chart untuk memantau proses

analisa sampel.

6. Penyebaran data disekitar nilai rata-rata pads control

chart tidak melebihi batas atas (x + 2~) dan batas

bawah (X - 2<>).

TABEL L 12.. 1 ANALITYCAL QUALITY CONTROL BOD

Konsemrasi rata-rata BOD= 204.6 mg/1

Standard d<Viasl = 7.3278

--

La:m.ptran. 117

Lampi.ran.. 118

L1l.l DlS!RlOOSl Fi!llllliSl MC ~~ 1> !4 11 19

i b

4

' 9

' i ! i • • . ~ ! I

'

Lampiran 119

Gambar L 12.2 Control Chart BOD

'"'-'-r,-,cc,-r,-,c,ccc,-,c.',C,o,,-,c,-,c\';;-,T,e-,r0c,'c,,r,r,'~""'·'<irer~r,r0 o~c,r,rcr,r"7C. T"r"r.-,J, ~1o. ~o.-rpl

Lamptrar; 120

LAMPIRAN 11

KALIBRASI ROTAMETER CFLOW UDARA)

ALAT-ALATo

1. Volume mater udara dengan kapasitas tertentu

2. Flow meter udara dengan skala tertantu

3. Kompresor

4. Stopwatch

CARA KERJA

1. Henghubungkan flow meter udara dengan kompresor dan

volume meter udara

2. Helakukan set Stop waoth untuk waktu satu manit

3. Mencatat volume meter udara yang melalui volume meter

selama satu manit pada satiap skala tertentu dari flow

meter

4. Helakukan sebanyak tiga kali pada setiap skala alat

5. Helakukan rata-rata hitung

6. Hembuat kurva kalibrasi

TABEL L13 1 KALIBRASl ROTAMETER UOARA

SKALA ALAT DEBIT (1/msnit)

10 0,1786 15 0,4545 20 0,7878 25 1,1875 30 1' 5652 40 2,1988 50 2' 7842 eo 3,5088 70 4,2572 80 5,0772 90 5,7964

100 6,4867 110 7,0926 120 7,6316 130 8,4639 140 9,0833 150 8' 5711

Lampi.ra.n. 122

NVilJl~N~d liSV" IIJ.VI] ~-~11 1_;1

8ZJ UD:i)cdWD1

-- -----------

'"'" U<.,. DATA HASIL PENEUTIAN Ho.si1 Penetitian dan. Pembohasan

Lanopira>< 125 PENELITIAr.l

· ... ·t ·.· '

Lctmpiran 126

LAMPIRAN 15

CONTOH PERHITUNGAN KEBUTUHAN UDARA DALAM REAKTOR

Pada penelitian ini, debit udara yang digunakan kon3tan

yaitu 2,2 1/menit.

Jika diketahui p udara = 1164,8 mg/1 dengan kandungan

oksigen 21% dan efisiensi transfer oksigen diasum~ikan

sebesar 10% (efisiensi transfer oksigen antara

maka:

Massa udara influen ~ g uadara x p

10-30%)'

= 2,2 1/menitx 1164,8 mg/lx 0,21x 0,1

= 53,82 mg Oz/menit

Untuk debit air sebesar 1,85 ml/detik

kebutuhan aksigen reaktar adalah:

(0, 11 1/menitJ,

Kebutuhan aksigen reaktor = DOin - DOett + Oz transfer

'

= [(0,3- 5,12) X 0,11 + 53,82

= 53,28 mg Oz/menit

La.mp(ran 112

LAMPIRAN 11

ANALITYCAL QUALITY CONTROL (AQC) PV

1. Menyiapkan larutan PV dengan konsentrasi yang sama

yang nantinya akan dianalisa sesuai dengan cara k<1rja

analisa PV. Larutan standard ini diusahakan dibuat

mend<1kati konsentrasi sampel yang akan dianalisa untuk

menambah ketelitian. Selain itu larutan harus dibuat

dari bahan kimia yang pro analisa (p.a).

2. Alat-alat kimia yang akan digunakan dikalibrasi terle­

bih dahulu.

3. Analisa larutan standard yang telah diketahui

trasinya dilakWkan sebanyak minimal 30 kali.

konsen-

4. Hitung nilai rata-rata dan standard deviasi dari data

yang telah diperoleh, kemudian buatlah histcgram

distribusi frekuensi dan menc:ari ukuran akurasi dan

presisi.

5. Membuat suatu control

ana 1 i sa sampe 1 •

chart untuk memantau proses

6. Penyebaran data disekitar n~lai rata-rata pada control

chart tidak melebihi batas atas {x + 2a) dan batas

bawah (x- 2a).