PENGHILANGAN AMONIAK DI DALAM AIR BAKU AIR MINUM DENGAN PROSES BIOFILTER TERCELUP MENGGUNAKAN MEDIA PLASTIK SARANG TAWON Oleh : Nusa Idaman Said *) dan Rina Tresnawaty **) Abstract Masalahairbakuairminumdikota-kotabesarmisalnyaJakarta,Surabaya,dan kotabesarlainnyasemakinharikualitasnyasemakinmenurun.Halini mengakibatkansemakinmahalnyabiayaproduksiairbakudanpadakondisi tertentudapatmenyebabkanPAMtidakdapatmenghasilkanairyangbaik.Dari hasil pemantauan yang dilakukan oleh PAM pada bulan September 2000 terhadap air baku (intake water) di instalasi PAM Cilandak menunjukkan bahwa konsentrasi amoniakbervariasihinggamencapaisekitar2,0mg/l,dimananilaikonsentrasitersebuttelahmelampauiambangbatasperuntukkanairbakuairminumyakni sebesar 1 mg/l menurut Kep. Gub. KDKI Jakarta No. 582 th 1995. PAM di Indonsia khususnya PAM di DKI Jakarta menggunakan senyawa khlor (gas khlorataukalsiumhipoklorit)yangselainuntukprosesdesinfeksijugadigunakan untukmenghilangkansenyawalogamFe,Mn,sertaamoniak.Dengansemakin besarnyakonsentrasisenyawaamoniakdalamairbaku,makaamoniakakan dapatbereaksidengankhlormenjadikhloramineyangdayadesinfeksinyalebih lemah.Haliniakanmengakibatkankonsumsikhlorakanmenjadilebihbesar sehingga biaya operasi menjadi lebih tinggi. Selainitudengansemakinbesarnyakonsentrasisenyawakhloryangdigunakan, makahasilsampingyangdihasilkansepertiterbentuknyasenyawatrihalometan dankhlorophenoljugasemakinbesar.Senyawa-senyawatersebutdapat mengakibatkanpenyakitkanker(carcinogen).Olehkarenaituzatpencemar amoniak harus dihilangkan.Untuk mengurangi kadar amoniak di dalam air baku air minummakaairsungaiharusdiolahterlebihdahulumelaluisuatupengolahan pendahuluansebelummasukkeunitpengolahan.Salahsatualternatifyakni menggunakanprosesbiologisdengansistembiofiltertercelupyangdiisidengan media penyangga dari bahan plastik tipe sarang tawon. Penelitian dilakukan dengan mengoperasikan secara kontinyu satu reaktor biofilter tercelup menggunakan media palstik tipe sarang tawon dengan, ukuran 210 cm x 30 cm x 59 cm,volume total 371,7 liter.Efisiensi penurunan amoniak berdasarkan variasiwaktutinggalhidrolis1-3jamberkisarantara48,74%-73.59%.Pada pengolahan dengan pengkondisian waktu tinggal hidrolis 1 jam efisiensi penurunan sebesar48.74%,untukwaktutinggal2jammenunjukkanefisiensisebesar67.98%, untuk waktu tinggal 3 jam efisiensi sebesar 73,59 %.Darihasilpercobaandidapatkanpersamanhubunganantarabebanamoniak denganefisiensipenghilanganamoniakyangditunjukkandenganpersamaan:Y=-57,896 X + 79,859 di mana Y adalah efisiensi penghilangan amoniak (%), dan X adalahbebanamoniakyangdinyatakandalamgramamoniak/m2mediaperhari, dengannilaiR(regresi)denganhargaR2=0,7486.Darihasiltersebutterlihat bahwadenganbebanamoniaksebesar0,10,7gr/m2.harididapatkanefisiensi penghilangan amoniak antara 40 75 %.

*)Peneliti pada Kelompok Teknologi Pengelolaan Air Bersih dan Limbah Cair, Pusat Pengkajian dan Penerapan Teknologi Lingkungan,BPPT. **) Jurusan Teknik Lingkungan, Universitas Trisakti, Jakarta. Penghilangan Amoniak di Dalam Air Baku , (Nusa Idaman Said dan Rina Tresnawaty)11 1.PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang Masalah Airmerupakansalahsatukebutuhan yangsangatpokokbagikelangsungan kehidupanmakhlukhidupterutamamanusia, mengingatkebutuhanairbersihterutamadi kota-kota besar terus meningkat. Di lain pihak sumberpenyediaanairbersihdaribadan-badanairkhususnyasungaiyangtersedia dirasakansemakinberkurangdanmenipis. Keadaaninisangatdirasakansekalioleh pendudukJakartayangterusberkembang sejalandenganpertumbuhandanrencana pengembangan wilayah. Dilihatdarisegikualitassumberair yaitusungaisebagaibahanbakuairminum untuksaatinikondisiairnyasangatmempri-hatinkankarenatelahbanyakmengalamipencemaranyangcukupberatsepanjang daerahaliransungai.Halinidisebabkan adanyaberbagaikegiatanbaikindustri maupunrumahtanggayangmenghasilkan hasilsampingyaituberupalimbahyang langsungdibuangkesungaiyangmengaki-batkan kualitas air sungai menurun. Masalahairbakuairminumdikota-kotabesarmisalnyaJakarta,Surabaya,dan kotabesarlainnyasemakinharikualitasnya semakinmenurun.UntukKotaJakarta, menurutKepalaPusatPelatihandanPendi-dikanAirBersihdanPenyehatanLingkungan Pemukiman,SusantoMurtodiningrat,dikutip olehSaid,N.I(1997)bahwaairbakuPAM DKIJakartayangmasukkeInstalasiPejom-pongansemakinlamasemakinmenurun kualitasnya.Halinimengakibatkansemakin mahalnyabiayaproduksiairbakudanpada kondisitertentudapatmenyebabkanPAM Jayatidakdapatmenghasilkanairbersih yangamansesuaidenganstandaryang ditetapkanMenteriKesehatan(Kompas,7 Juni 1995). Darihasilpemantauanyangdilakukan olehPAMpadabulanSeptember2000 terhadapairbaku(intakewater)diinstalasi PAMCilandakmenunjukkanbahwakonsen-trasiamoniakbervariasihinggamencapai sekitar2,0mg/l,dimananilaikonsentrasitersebuttelahmelampauiambangbatas peruntukkan air baku air minum yakni sebesar 1mg/lmenurutKep.Gub.KDKIJakartaNo. 582 th 1995. Dilihatdarikonsentrasizatpencemar amoniakdalamairbakucukuptinggi,maka PAMdiIndonsiakhususnyaPAMdiDKI Jakartamenggunakansenyawakhlor(gas khlorataukalsiumhipoklorit)yangselain untuk proses desinfeksi juga digunakan untuk menghilangkan senyawa logam Fe, Mn, serta amoniak.Dengansemakinbesarnyakonsen-trasisenyawaamoniakdalamairbaku,maka amoniak akanbereaksidengan khlor menjadi khloramineyangdayadesinfeksinyalebih lemah.Haliniakanmengakibatkankonsumsi khlorakanmenjadilebihbesarsehingga biaya operasi menjadi lebih tinggi. Selainitudengansemakinbesarnya konsentrasisenyawakhloryangdigunakan, makahasilsampingyangdihasilkanseperti terbentuknyasenyawatrihalometandan khlorophenoljugasemakinbesar.Senyawa-senyawatersebutdapatmengakibatkan penyakit kanker (carcinogen). Oleh karena itu zat pencemar amoniak harus dihilangkan. Untukmengurangikadaramoniakdi dalamairbakuairminummakaairsungai harusdiolahterlebihdahulumelaluisuatu pengolahanpendahuluansebelummasukke unitpengolahan.Salahsatualternatifyakni menggunakanprosesbiologisdengansistem biofiltertercelupyangdiisidenganmedia penyanggadaribahanplastiktipesarang tawon. 1.2.Tujuan Penelitian Penelitianinibertujuanuntukmengkaji efektifitaspenghilangansenyawaamoniakdi dalamairbakuairminumdenganproses biofiltertercelupmenggunakanmediaplastik tipesarangtawon.Penelitiandilakukan denganmengoperasikansebuahreaktor biofilterskalapilotdenganmediapenyangga aribahanplastiktipesarangtawonyang dioperasikan secara kontinyu. 1.3.Ruang Lingkup Pemasanganalatdanmengujibiorektor sebagai tes awal. Prosespertumbuhanmikroorganisme padamediadiperolehdengancara mengalirkanairbakusecarakonyinyu padabioreaktorsampaiterbentuknya lapisantipis (biofilm). Menentukanwaktukontakyaitudengan melakukanvariasiwaktutinggalhidrolis untukmengetahuipengaruhnyaterhadap efisiensi penghilangan amoniak. Melakukanujicobasirkulasiterhadapair olahan . Jurnal Teknologi Lingkungan, Vol.2, No. 1, Januari 2001 : 11-27 12 2.TINJAUAN PUSTAKA 2.1.Senyawa Amoniak

Amoniak(NH3)merupakansenyawa nitrogenyangmenjadiNH4+padapHrendah yangdisebutdenganammonium.Amoniak dalamairpermukaanberasaldariairseni, tinjasertapenguraianzatorganiksecara mikrobiologisyangberasaldariairalamatau air buangan industri ataupun limbah domestik. Adanyaamoniaktergantungpadabeberapa faktoryaitusumberasalnyaamoniak, tanaman air yang menyerap amoniak sebagai nutrient, konsentrasi oksigen dan temperatur. Senyawaamoniakdapatditemukan dimana-mana, dari kadar beberapa mg/l pada air permukaan dan air tanah hingga mencapai 30mg/llebihpadaairbuangan.Kadar amoniakyangtinggipadaairsungai menunjukkanadanyapencemaran.Rasa amoniakkurangenaksehinggakadarNH3 harusrendah.Padaairminumkadarnya harus nol dan pada air sungai harus dibawah 1 mg/l (syarat mutu air sungai di Indonesia). Konsentrasiamoniakdapatberubah-ubahsepanjangtahun.Padamusinpanas konsentrasi senyawa ini dapat sangat rendah, halinidisebabkanamoniakdiserapoleh tumbuhan,selainitudapatdipengaruhioleh temperaturairyangtinggiyangdapat mempengaruhiprosesnitrifikasi.Sedangkan padasuhuyangrendahyaitumusimdingin sewaktupertumbuhanbakteriberkurangdan prosesnitrifikasiberjalanlambatmenyebab-kankonsentrasiamoniakpadasungaitinggi (Seagar et al. 1988). Amoniakdapatmenyebabkankondisi toksikbagikehidupanperairan.Konsentrasi tersebuttergantungdaripHdantemperatur yangmenpengaruhiair.Nitrogenamonia beradadalamairsebagaiamonium(NH4+) berdasarkanreaksikesetimbangansebagai berikut : NH3+H2ONH4++OH- Kadaramoniakbebasdalamair meningkatsejalandenganmeningkatnyapH dantemperatur.Kehidupanairterpengaruh olehamoniakpadakonsentrasi1mg/ldan dapat menyebabkan mati lemas karena dapat mengurangi kapasitas oksigen dalam air.Senyawaamoniakdapatmengurangi efektifitaskhlorinyangbiasanyadigunakan sebagaitahapakhirdalampengolahanair untukmenghilangkanbahanorganikyang tersisasertauntukprosesdisinfeksi.Asam hipokloriddapatbereaksidenganamoniak membentukkhloramin,dimanakurangefektif sebagaidesinfektansehinggaamoniakdapat dikatakanmemakaikebutuhanklorinpada proses khlorinasi (Benefiled & Randall, 1980). Didalamairlimbah,senyawaamoniakini dapatdiolahsecaramikrobiologisdengan caraaerasimelaluiprosesnitrifikasihingga menjadi nitrit dan nitrat. 2.2.Siklus Nitrogen Senyawa nitrogen merupakan senyawa yang sangat penting dalam kehidupan, karena nitrogen merupakan salah satu nutrien utama yangberperandalampertumbuhanorganis-meyanghidup.Senyawainijugamerupakan komponen dasar protein yang keberadaannya diperairandigunakanolehprodusenuntuk memproduksiselolehhewandantumbuh-tumbuhan.Jumlahnitrogenyangterdapatdi atmosfir,palingbanyakberadadalambentuk gasnitrogensebesar78%dansangat terbatasnutriennyadalamlingkunganairdan daerahpertanian.Padaumumnyagas nitrogeninitidakdapatdipergunakansecara langsungolehmakhlukhidup,hanyabebe-rapaorganismekhususyangdapatmengu-bahnya ke dalam bentuk organik nitrogen dan proses yang terjadi dinamakan fiksasi. Dalamlingkunganperairan,nitrogen terlarut dapat diikat oleh sejumlah bakteri dan alga.Nitrogenorganikyangdisintesaoleh tumbuhandanalgamerupakansumber nitrogenbagihewan.Dalammetabolismenya hewanakanmembuangnitrogenyang mengandungsenyawa-senyawayangkemu-diansenyawatersebutdimineralisasioleh mikroorganisme dan nitrogen akan dilepaskan sebagai amoniak.Proses yang sama juga akan terjadi jika tumbuh-tumbuhandanhewanmatidanakan mengalamidekomposisi.Prosespelepasan amoniakinidisebutjugadenganamonifikasi. Amoniaksangatbergunabagitumbuhandan mikroorganismeuntukasimilasimenjadisel baruyangmemberikanlebihbanyaknitrogen organik. Untukmengetahuisejauhmanaperan senyawanitrogendalamprosespertumbuh-an,makaperludiketahuibentukserta perubahannyayangterjadidialamdalam suatusiklusyangdisebutsiklusnitrogen. Siklusnitrogenyangterjadidilingkungan perairansecarasederhanadapatdiilustrasi-kan seperti pada Gambar 1. Penghilangan Amoniak di Dalam Air Baku ,( Nusa Idaman Said dan Rina Tresnawaty) 13 Senyawanitratdanamoniakdalamair digunakanolehtumbuhandanmikroorganis-medalamprosesbiosintesis (asimilasi)untuk membentuk sel baru yang akan menghasilkan nitrogen organik. 4NO3-+8H2O4NH3+4O2+4OH-

NH3+CO2+tumbuhanhijau+cahaya matahariprotein Setelahhewandantumbuhanmati, makaakandidekomposisiolehproses biokimiadanbahan-bahannitrogenorganik akandiubahkembalidalambentukamoniak. Prosesinidinamakansebagaiproses mineralisasi. Sebagian besar amoniak di alam akandioksidasimenjadibentuknitrit(NO2-) dankemudianmenjadinitrat(NO3-)yang dilakukanolehduamacambakteriautotrof dalam proses yang disebut nitrifikasi. Gambar 1 : Siklus nitrogen di lingkungan perairan. Senyawanitritmerupakanbahan peralihanyangterjadipadasiklusbiologi. Senyawainidihasilkandarisuatuproses oksidasibiokimiaammonium,tetapisifatnya tidakstabilkarenapadakondisiaerobik, selamanitritterbentukdengancepatnitrit dioksidasimenjadinitratolehbakteri nitrobacter.Sedangkanpadakondisianaerobik, nitratdapatdireduksimenjadinitrityang selanjutnyahasilreduksitersebutdilepaskan sebagai gas nitrogen. Nitrit yang ditemui pada airminumdapatberasaldaribahaninhibitor korosiyangdipakaidipabrikyang mendapatkanairdarisistemdistribusiPAM. Padaairpermukaan, konsentrasinitrit sangat rendah(g/l),tetapikonsentrasiyangtinggi dapatditemukanpadalimbahdanrawa dimana kondisi anaerobik sering dijumpai. Senyawa nitrat adalah bentuk senyawa nitrogenyangmerupakansenyawayang stabil.Senyawainidapatberasaldari buanganindustribahanpeledak,pupukdan cat. Secara alamiah kadar nitrat relatif rendah, tetapikadarinidapatmenjaditinggisekali padaairtanahdidaerah-daerahyangdiberi pupukyangmengandungnitrat.DiIndonesia kosentrasinitratdalamairminumtidakboleh melebihi10mg/l(Alaerts,G.&S.S.Santika, 1984). 2.3.Proses Nitrifikasi

ProsesnitrifikasimenurutGardy&Lim (1980) didefinisikan sebagai konversi nitrogen ammonium(N-NH4)menjadinitrit(N-NO2) yangkemudianmenjadinitrat(N-NO3)yang dilakukanolehbakteriautotropikdan heterotropik.Prosesnitrifikasiinidapatdilihat dalam dua tahap yaitu : a.Tahap nitritasi Tahap ini merupakan tahap oksidasi ion ammonium(NH4+)menjadiionnitrit(NO2-) yangdilaksanakanolehbakterinitrosomonas menurut reaksi berikut : NH4+ + O2+ OH- NO2- +H+ + 2H2O+ 59,4 Kcal Nitrosomonas Reaksiinimemerlukan3,43gramO2untuk mengoksidasi 1 gram nitrogen menjadi nitrit. b.Tahap nitrasi Tahap ini merupakan tahap oksidasi ion nitritmenjadiionnitrat(NO3-)yang dilaksanakan oleh bakteri nitrobacter menurut reaksi berikut : NO2-+ 1/2O2NO3- + 18 Kcal Nitrobacter Reaksiinimemerlukan1,14grO2untuk mengoksidasi 1 gr nitrogen menjadi nitrat.

Secarakeseluruhanprosesnitrifikasidapat dilihat dari persamaan berikut : NH4++2O2 NO3-+2H++H2O Keduareaksidiatasdisebutdengan reaksieksotermik(reaksiyangmenghasilkan energi). Jika kedua jenis bakteri tersebut ada, baikditanahmaupundiperairan,maka konsentrasinitritakanmenjadiberkurang karenanitritdibentukolehbakteri Jurnal Teknologi Lingkungan, Vol.2, No. 1, Januari 2001 : 11-27 14 nitrosomonasyangakandioksidasioleh bakteri nitrobacter menjadi nitrat.Keduabakteriinidikenalsebagai bakteriautotropikyaitubakteriyangdapat mensuplaikarbondannitrogendaribahan-bahananorganikdengansendirinya.Bakteri inimenggunakanenergidariprosesnitrifikasi untukmembentukselsintesayangbaru. Sedangkanbakteriheterotropikmerupakan bakteriyangmembutuhkanbahan-bahan organikuntukmembangunprotoplasma. Walaupunbakterinitrifikasiautotropik keberadaannyadialamlebihbanyak,proses nitrifikasidapatjugadilakukanolehbakteri jenisheterotropik(Arthobacter)danjamur (Aspergillus)(VerstraeteandAlexander, 1972). Disampingitudenganoksigenyang ada,makasenyawaN-NH4yangada diperairanakandioksidasimenjadinitrat. TetapimengingatkebutuhanO2yangcukup besar,makaakanterjadipenurunanoksigen didalamperairantersebutsehinggaakan terjadi kondisi septik. PadaprosespengolahansenyawaN-NH4secarabiologiskebutuhanO2cukup besar,sehinggakebutuhanO2yangtinggi dapatdipenuhidengancaramemperbesar transferO2kedalaminstalasipengolahan. Pada reaktor lekat ini, transfer O2 yang besar dapatdiperolehdengancaramenginjeksikan udarakedalamreaktor.Denganadanya injeksiudaradiharapkankontakantara gelembungudaradanairyangakandiolah dapat terjadi. 2.4.Faktor Pengontrol Proses Nitrifikasi

Beberapafaktorpengontroldariproses nitrifikasi dalam proses pengolahan air antara lain adalah : KonsentrasiOksigenTerlarut (Dissolved Oksigen) Prosesnitrifikasimerupakanproses aerob,makakeberadaanoksigensangat pentingdalamprosesini.Dengan demikiandibutuhkanbatasanDOyang memungkinkanprosesinidapatberjalan denganbaik.Prosesnitrifikasiakan berjalandenganbaikjikaDOminimum> 1 mg/l. (Wild et. Al, 1980). Temperatur Kecepatan pertumbuhan bakteri nitrifikasi dipengaruhiolehtemperaturantara8 30C,sedangkantemperaturoptimum-nyasekitar30C(HitdlebaughandMiler, 1981). PH Pada proses biologi, nitrifikasi dipengaruhi olehpH.pHoptimumuntukbakteri nitrosomonas dan nitrobacter antara 7,5 8,5(U.S.EPA,1975).Prosesiniakan terhentipadapHdibawah6,0(Painter, 1970; Painter and Loveless, 1983). 2.5.Pengaruh Senyawa Nitrogen

Senyawanitrogendalamsiklusnya dapatpulamenyebabkanpencemaran lingkungandangangguankesehatanakibat kehadirannyadenganberbagaibentukdalam jumlah yang berlebih, diantaranya : Proses eutrofikasi yaitu dengan kehadiran senyawanitratyangtinggiyangdapat menstimulasipertumbuhanganggang dalamjumlahyangtidakterbatas sehinggaairkekuranganoksigenterlarut yangdapatmenyebabkankondisi perairan menjadi septik. Penurunankonsentrasioksigenterlarut sebagai hasil proses nitrifikasi yang terjadi dalamair,yangdapatmengakibatkan rusaknya kehidupan air. Senyawanitritdapatmembahayakan kesehatan karenadapatbereaksidengan hemoglobindalamdarahsehinggadarah tersebuttidakdapatmengangkutoksigen lagi (metahemoglobin). Didalamususmanusia,nitratdireduksi menjadinitrityangdapatmenyebabkan penyakitcyanosis(metahemoglobin) terutamapadabayiatauyanglebih dikenal dengan penyakit blue-baby. Amoniadengankonsentrasi>1mg/l dapatmenyebabkankorosipadapipa tembaga (Dean and Lund, 1981). 2.6.PengolahanBiologisuntukmenghi-langkan amoniak Pengolahanairsecarabiologis merupakan suatau proses penguraian bahan-bahanpencemar,baikyangterlarutmaupun yangtidakterlarutmenjadibentukyanglain berupa gas atau padatan (N.J. Hooran, 1990). Hasildaritransformasitersebutdipengaruhi olehkondisilingkunganpadasaatproses berlangsungyaitukondisiaerobikdan anaerobik (Roswell, 1983). Penghilangan Amoniak di Dalam Air Baku ,( Nusa Idaman Said dan Rina Tresnawaty) 15 Prosespengolahanbiologissecara aerobikmerupakansuatuprosesyang membutuhkanoksigenuntukmenunjang berlangsungnyaprosesmetabolismebiokimia olehbakteridalamperuraianbahan-bahan organik menjadi bentuk yang lebih sederhana yaituCO2,H2O,senyawa-senyawaoksida sepertinitrat,sulfat,phosphatdanterbentuk-nya massa sel yang baru. Padapengolahansecarabiologis, pertumbuhanmikroorganismedapatdilaku-kansecaramelekatpadapermukaanmedia penyangga(attachedgrowth),yaknisuatu prosespengolahandimanasenyawa-senyawaorganikatausenyawasenyawa lainnya yang terdapat dalam air diuraikan oleh mikro-organismeyangmelekatpada permukaanmediapenyanggamenjadi senyawayanglebihsederhanaserta membentuk biomasa atau sel-sel baru. 2.7.Reaktor Biologis Unggun Tetap (Biofilter)

Strukturreaktorbiofiltermenyerupai saringan (filter) yang terdiri atas susunan atau tumpukanbahanpenyanggayangdisebut denganmediapenyanggayangdisusunbaik secarateraturmaupunacakdidalamsuatu bejana.Fungsimediapenyanggaadalah sebagaitempattumbuhdanberkembangnya mikroorganismeyangakanmelapisi permukaanmediamembentuklapisanmassa yang tipis (biofilm).Mikroorganisme ini menguraikan bahan organikyangadadalamair.Ketebalan lapisanbiofilmmenyebabkandifusioksigen berkurangterhadaplapisanterdalambiofilm tersebutsehinggadapatmenyebabkan terjadinyakondisianaerobikpadalapisan permukaan media (Metcalf & Eddy, 1991). Air yangdiolahakandikontakkandengan sejumlahmikrobadalambentuklapisanfilm (slime) yang melekat pada permukaan media.Mediapenyanggamerupakansalah satukuncipadaprosesbiofilter.Efektifitas dari suatu media tergantung pada : Luaspermukaan,semakinluas permukaanmediamakasemakinbesar jumlah biomassa per unit volume. Volumerongga,semakinbesarvolume rongga/ruangkosongmakasemakin besarkontakantarasubstratdalamair buangandenganbiomassayang menempel

Faktorterpentingyangmempengaruhi pertumbuhanbakteripadamediapenyangga adalahkecepatanaliransertabentukdan jeniskonfigurasimedia.Mediayang digunakandapatberupakerikil,batupecah (split),mediaplastik(polivinilchlorida),dan partikelkarbonaktifdanlainnya.Mediayang seringdigunakanpadaprosesbiologis khususnyabiofiteradalahmediaplastikyang terbuatdariPVC(GabrielBitton,1994). Kelebihandalampenggunaanmediaplastik ini antara lain : Ringan serta mempunyai luas permukaan spesifikbesar(luaspemmukaanper satuanvolume)berkisarantarasebesar 85-226 m2/m3. Volumeronggayangbesardibanding medialainnya(hingga95%)sehingga resiko kebuntuan kecil. Didalamreaktorbiofilter,mikro-organismetumbuhmelapisikeseluruhan permukaanmediadanpadasaatberoperasi airmengalirmelaluicelah-celahmediadan berhubungan langsung dengan lapisan massa mikroba(biofilm).Mekanismeperpindahan massayangterjadipadapermukaansuatu media dinyatakan sebagai berikut : Diffusisubstansiairbuangandaricairan indukkedalammassamikrobayang melapisi media. Reaksiperuraianbahanorganikmaupun anorganik oleh mikroba. Diffusiprodukperuraiankeluarkecairan induk limbah. Permukaan media yang kontak dengan nutrisiyangterdapatdalamairbuanganini mengandungmikroorganismeyangakan membentuklapisanaktifbiologis.Disamping ituoksigenterlarutjugamerupakanfaktor pembentukanlapisanfilm.Prosesawal pertumbuhanmikrobadanpembentukan lapisanfilmpadamediamembutuhkanwaktu beberapaminggu,yangdikenaldengan prosespematangan.Padaawalnyatingkat efisiensipenjernihansangatrendahyang kemudianakanmengalamipeningkatan dengan terbentuknya lapisan film (N.J. Horan, 1990). 2.8Lapisan Biomassa Lapisan biomassa atau biofilm menurut Siebel (1987) didefinisikan sebagai lapisan sel mikrobayangberkaitandenganpenguraian zatorganikyangmelekatpadasuatu permukaan media. Kecepatanpertumbuhanlapisanbio-filmpadapermukaanakanbertambahakibat perkembangbiakandanadsorpsiyangterus berlanjutsehinggaterjadiprosesakumulasi Jurnal Teknologi Lingkungan, Vol.2, No. 1, Januari 2001 : 11-27 16 lapisanbiomassayangberbentuklapisan lendir(slime).Pertumbuhanmikroorganisme akanterusberlangsungpadaslimeyang sudahterbentuksehinggaketebalanslime bertambah. Difusi makanan dan oksigen akan terusberlangsungsampaitercapaiketebalan maksimumsehinggapadakondisiinidifusi makanandanoksigeninitidakmampulagi mencapai permukaan padatan yang akibatnya lapisan biomassa ini akan terbagi menjadi dua zonayaituzonaaerobdanzonaanaerob. Padakondisiinimulaiterjadipengelupasan lapisanbiomassayangselanjutnyasegera terbentukkolonimikroorganismeyangbaru sehinggapembentukanbiofilmakanterus berlangsung.Prosespengelupasaninijuga disebabkanolehpengikisancairanyang berlebihyangmengalirmelaluibiofilm (Winkler, 1981). Efisiensipenghilanganamoniakpada prosesbiofilterolehlapisanbiomassadapat mencapaimaksimumbilalapisantipisdi sebelah luar lapisan biomassa telah mencapai ketebalan maksimum untuk kondisi aerobik. Mekanismeprosespenguraian senyawaamoniakyangterjadipadalapisan biofilmsecarasederhanadapatdiilustrasikan seperti pada Gambar 2. Lapisan terluar media penyanggaadalahlapisantipiszonaaerobik,senyawaamoniakdioksidasidandiubahke dalambentuknitrit.Sebagiansenyawanitrit adayangdiubahmenjadigasdinitrogen oksida(N2O)danadayangdiubahmenjadi nitrat. Proses yang terjadi tersebut dinamakan proses nitrifikasi.Semakinlama,lapisanbiofilmyang tumbuhpadamediapenyanggatersebut semakintebalsehinggamenyebabkan oksigentidakdapatmasukkedalamlapisan biofilmyangmengakibatkanterbentuknya zonaanaerobik.Padazonaanaerobikini, senyawanitratyangterbentukdiubahke dalam bentuk nitrit yang kemudian dilepaskan menjadigasnitrogen(N2).Prosesdemikian tersebut dinamakan proses denitrifikasi. Gambar 2 : Ilustrasi dari mekanisme proses penguraian amoniak di dalam biofilm MenurutHarrisdanHansford(1976), ketebalan lapisan aerobik antara 0.05-0.1 mm dariketebalantotallapisanbiomassayaitu 0.1-2mmdanketebalanlapisanbiomassa yangterbentukinitergantungpada karakteristikdariairbuanganyangakan diolah. Tomilinson&Snaddon,(1996), Korgeney & Andrew, (1968), La Motta, (1976), menegaskanbahwapenghilangansubstrat oleh lapisan mikroorganisme akan bertambah secara linier dengan bertambahnya ketebalan filmsampaidenganketebalanmaksimum, sedangkanpenghilanganakantetapkonstan denganbertambahnyaketebalanbiomassa lebih lanjut. 3. MATERIAL DAN METODOLOGIPENELITIAN 3.1. Material A.Air Baku Airbakuyangdigunakanuntuk penelitianinidiambildariairSungaiKrukut yang merupakan air baku Perusahaan Daerah Air Mnum (PDAM) PALYJA, Instalasi Produksi IIICilandak,JL.Letjen.T.B.Simatupang, Cilandak Timur, Jakarta Selatan. B.Pertumbuhan Mikroorganisme Pertumbuhanmikroorganismedilaku-kan secara alami dengan cara mengalirkan air baku sungai secara kontinyu ke dalam reaktor melaluimediapenyanggasampaiterbentuk-nya lapisan biofilm yang melekat pada media. Pertumbuhanmikroorganismeinijuga didukungolehsuplaiudarasecaraterus Penghilangan Amoniak di Dalam Air Baku ,( Nusa Idaman Said dan Rina Tresnawaty) 17 menerusdenganmenginjeksikanudarake dalam reaktor melalui alat pompa udara. C.Model Reaktor Biologis Modeldarireaktorbiologisyang digunakandalampenelitianiniadalahjenis reaktorbiologisdenganbiakanmelekatyang terbuatdaribahanfiberglasdenganukuran (210x59x30)cm.Reaktorinidilengkapi denganlubanginletdanlubangoutletyang terletak pada kedua sisi reaktor. Lumpur yang terendapkandapatdikeluarkanmelaluiruang lumpurpadabagianbawahreaktor.Diagramprosesdanskemareaktorbiologis yangdigunakanuntukpenelitianterlihat sepertipadaGambar3,sedangkan spesifikasi reaktor dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 2 : Spesifikasi reaktor biologis biakan melekat dengan media plastik sarang tawon. NoUraianKeterangan 1Dimensi ReaktorPanjang: 59 cm Lebar: 30 cm Tinggi : 210 cm Volume Efektif372 liter BahanFiberglas 2Media Penyangga : BahanPVC Sheet TipeSarang Tawon (Cross flow) Ukuran Lubang2cm x 2 cm Ketebalan Media0,5 mm Ukuran Modul30 Luas Permukaan Spesifik + 226 m2 / m3 Berat Spesifik Media30 35 kg / m3 Porositas Media98 % 3Peralatan pendukungKran sampling Pompa air baku Pompa sirkulasi Blower udara Pipa inlet PVC Pipa outlet PVC Gambar 3 : Diagram proses pengolahan yang digunakan untuk penelitian. 3.2.Metoda Penelitian A.Pelaksanaan Penelitian AirbakudiambildariSungaiKrukut yangdipompauntukmengalirkanairtersebut ke dalam reaktor dari bawah ke atas. Air akan mengalirmenujukebakpengendapanawal, bakbiofilteryangtelahberisimediadanbak pengendapanakhir.Penelitiandilakukan denganmenggunakanreaktoryang mempunyaivolumetetapyaitu372liter dengankondisiyangdivariasikanadalah waktutinggalhidrolisdandebitresirkulasi yangdioperasikansecarakontinyu.Media yangdipergunakanadalahsarangtawon (cross flow) dari bahan plastik PVC. Tahapan pelaksanaan penelitian meliputi: Persiapan alat alat dan media. Pembiakanmikroorganisme,dilakukan dengancaraalamiyaitudengan mengalirkan air baku yang akan diolah ke dalambioreaktorsecaraterusmenerus sampaibakteriyangterdapatpadaair baku tersebut menempel pada media dan membentuklapisanbiofilm.Pengamatan dilakukandenganmenganalisiszat organik(KMnO4)sehinggadiperoleh konsentrasi yang relatif stabil. Jurnal Teknologi Lingkungan, Vol.2, No. 1, Januari 2001 : 11-27 18 Penelitianinti,dilakukandengan melakukanvariasidebitairbakuuntuk mendapatkanhubunganantarawaktu tinggalhidrolis(WTH)terhadap penurunan konsentrasi zat organik. Waktu tinggalyangdigunakandalampenelitian ini adalah 4 jam, 3 jam, 2 jam dan 1 jam. Selamapenelitiandilakukanpengambilan sampelkonsentrasiamoniak,nitrit,nitrat, pH, dan temperatur.Penelitianlanjutan,yaitudengan melakukanresirkulasiterhadapairhasil olahansetelahdiperolehwaktutinggal yangoptimal.Perbandingandebit resirkulasiadalah1Q;1,5Q;dan2Qdari debit pada waktu tinggal yang optimal. Pengambilansampelpadamasing masing titik influen dan efluen pada setiap penelitian. B.Kondisi Operasional Penelitiandilakukanpadasuhukamar denganvariasiwaktutinggalhidrolik(WTH) sepertipadaTabel2.Perbandingandebit resirkulasiuntukmediaplastikdiasumsikan sebesar1Q;1,5Q;dan2Q(Metcalf& Eddy,1991). Tabel 2 : Debit air yang diolah sesui dengan waktu tinggal hidrolik. Waktu Tinggal Hidrolis (WTH)Jam Debit (l/menit) 1 2 3 4 6,2 3,1 2,1 1,55 C.Pengambilan Sampel Pengambilansampledilakukanpada kondisi biorektorlekattelahmencapai kondisi tunak(stabil).Penentuankondisitunak dilakukandenganmengukurkandungan organik(KMnO4)terhadapwaktupada masing-masingtitiksampling,yaitutitik influen dan efluen. Parameter-parameter yang diukur pada penelitianiniadalahkonsentrasisenyawa organik(AngkaPermanganat,KMnO4). Pengukuranparametertersebutdilaku-kandi LaboratoriumPDAMPALYJA,Instalasi Produksi III Cilandak, Jakarta Selatan. D.Analisa Parameter Parameter-parameteryangakan diperiksa pada penelitan ini adalah : ZatOrganik(AngkaPermanganat, KMnO4) Pengukurankandunganzatorganik dilakukandenganmetodetitrasi. Kelebihanpermanganatyangterpakai untukoksidasisenyawaorganikdalam sampel air yang diperiksa, direduksi oleh asamoksalat.Kelebihanasamoksalat dititrasi kembali dengan larutan KMnO4. Ammonium (NH4+) Pemeriksaanammoniumdilakukan dengan metode kalorimetri, yaitu dengan menambahkanpereaksinesslerdan warnayangterbentukdibandingkan denganlarutanstandardenganalat spektrofotometerdenganpanjang gelombang()420nm.Pemeriksaan dilakukanuntukmengetahuisejauh manaprosesperubahanyangterjadi dalam reaktor. Nitrit (NO2-) Kandungannitritdalamairsangattidak stabildikarenakandenganadanya oksigendengancepatakanteroksidasi menjadinitrat.Pemeriksaannitrit dilakukandenganmetodekalorimetri denganbantuanasamsulfanilatdan naphtylaminyangdiukurdenganalat spektrofotometer dengan 537 nm. Nitrat (NO3-) Adanyanitratdalamairmerupakanhal yangperludiketahuiyaituuntuk mengetahui sejauhmana hasilperuraian dariammoniumdannitritpadareaktor. Pemeriksaannitratdilakukandengan menggunakanmetodephenol-sulfat secarakalorimetriyangdiukurdengan alat spektrofotometer dengan 410 nm. E.Efisiensi Proses Nitrifikasi

PerhitunganpenghilanganNH4-Nini didasarkanatasperbandinganpengurangan konsentrasiamoniakpadatitikinfluendan efluen terhadap konsentrasi amonia di influen. Tingkatefisiensiyangdidapatmerupakan Penghilangan Amoniak di Dalam Air Baku ,( Nusa Idaman Said dan Rina Tresnawaty) 19 gabunganantarahasilasimilasioleh mikroorganismeheterotrofdanproses nitrifikasi oleh mikroorganisme autotrof.Perhitungantingkatefisiensiproses nitrifikasidapatdilakukandengan menggunakanrumusperhitungansegabgai berikut : (NH4-N) in- (NH4-N) ef Ef - N = x 100% (NH4-N) in dimana : Ef - N= Persentase penghilanganNH4-N(%) (NH4-N) in= Konsentrasi NH4-N di dalam influen (mg/l) (NH4-N) ef = Konsentrasi NH4-N di dalam efluen (mg/l) F.Beban Amoniak (NH4-N) Lajupembebananamoniak(NH4-N) didefinisikansebagaijumlahsenyawa amoniakyangterdapatdalamairbuangan yangdiuraikanolehmikroorganismedidalam bioreaktorperunitvolumemediabiofilterper hari.Lajubebaninidigunakanuntuk mengetahuijumlahtotalbebanamoniakdi dalamairyangakandiolahdalambiofilter.Beban ammonika dihitung dengan persamaan sebagai berikut : Q m3/hariX C-NH4-N gr/m3 L- NH4-N = Volume Media (m3) dimana : L- NH4-N = Beban Amoniak (gr/m3. hari) Q = Debit air yang akan diolah(m3/hari) C-NH4-N = Konsentrasi Amoniak di dalaminfluen (gr/m3)

4.HASIL PENELITIAN & PEMBAHASAN 4.1. Proses Pengolahan Penelitianinimenggunakansuatu reaktorberskalapilotplant.Reaktorini mempunyai ukuran tinggi 210 cm, panjang 59 cmdan lebar 30 cm dengan volume 372 liter dandibuatdaribahanfiberglass.Reaktor biofilterterdiridaribakpengendapanawal, bakbiofilteryangterdiridarimediasarang tawondan pengendapan akhir. Bioreaktor ini dilengkapidenganpipainletdanpipaoutlet yangterletakpadakeduasisireaktor.Pada bagianbawahreaktorterdapatruanglumpur yangberfungsisebagaitempatpengendapan yangdapatdigunakanuntukmengeluarkan lumpur yang mengendap. Pengaliranairyangakandiolah dilakukandenganterus-menerus(continues flow)danalirandidalammediabiofilter dilakukanadalahsecaradownflow(dariatas kebawah).Prosesyangterjadipada bioreaktoradalahprosesaerobiksehingga pemberianoksigendilakukandengancara menggunakanpompa(blower)udarayang diinjeksikan ke dalam reaktor. Mediapenyanggayangdipergunakan adalahsarangtawon(crossflow)yang terbuatdariplastik.Ukuranmodultiapmedia adalah30x25x30cm.Penelitianini menggunakan5mediadengankeseluruhan tinggi 1,5 m. Padapenelitianinidilakukanvariasi waktutinggalhidrolis,yaitu1jam,2jam,3 jamdan4jamuntukmelihatkemampuan bioreaktordalammenyisihkanzatorganik. Pemilihanwaktutinggalhidrolisini disesuaikandengankriteriapengolahan pendahuluan (pretreatment), yaitu 0,5 4 jam (CR.Schultz&DAOkun,1984).Penelitian dilanjutkandenganmelakukansirkulasiyaitu mengalirkankembaliairolahanyangada padabakpengendapanakhirmenggunakan pompa sirkulasi ke bak biofilter. Perbandingan resirkulasi untuk media plastik adalah 1 2 Q. Penentuanresirkulasidilakukansetelah diperoleh waktu tinggal hidrolis yang optimum. 4.2. Pembiakan Mikroorganisme (Seeding) Pembiakan(seeding)mikroorganisme dilakukansecaraalamiyaitudengancara mengalirkanairbakuSungaiKrukutyang akandiolahsecaraterusmeneruskedalam bioreaktoryangtelahterisimediasarang tawonsampaiterbentuknyalapisanbiofilm yangmelekatpadamediadenganwaktu tinggalhidrolik6(enam)jam.Pertumbuhan mikroorganismeinijugadidukungoleh pemberianoksigensecaraterusmenerus denganmenginjeksikanoksigenkedalam reaktor melalui alat pompa udara. Padaawalpenelitianselama2(dua) minggupertamadilakukanpengamatan secarafisik.Padatahapiniproses pengolahanbelumberjalandenganbaik karenamikroorganismeyangadapada bioreaktorbelumtumbuhsecaraoptimal. Setelahprosesberjalanselama2(dua) minggumikroorganismesudahmulaitumbuh danberkembangbiaksertamembentuk Jurnal Teknologi Lingkungan, Vol.2, No. 1, Januari 2001 : 11-27 20 lapisanlendir(biofilm)padapermukaan media.Lapisanbiofilminimengandung mikroorganismeyangakanmenguraikanzat pencemarorganikyangterdapatpadaair baku. Pertumbuhanmikroorganismediamati denganmengukurpenghilangansenyawa organik(angkaPermanganat,KMnO4)di dalambioreaktorsetelahduamingguproses berjalan.Pengukurandilakukansetiaphari sampaipenghilanganzatorganikmenjadi relatif stabil. Efisiensi penghilangan zat organik pada awalpengoperasiancenderungkecil,yaitu 12,20%.Halinidapatdisebabkanpadaawal operasipertumbuhanmikrobaoptimaldan lapisanbiofilmmasihtipis.Padaharike-11 penghilanganzatorganiktelahmencapai 50%.Peningkatanefisiensiinidisebabkan mikroorganismepadareaktortelahtumbuh dan berkembang biak dan membentuk lapisan biofilmyanglebihtebaldarisebelumnya sehingga zat organik yang ada dalam air baku diuraikan.Penurunankonsentrasisenyawa organikdidalaminfluendanefluenserta efisiensipenghilangansenyawaorganik selamaprosesseedingditunjukkanseperti padaGambar4.Darigambartersebutdapat dilihat bahwa pada operasi hari ke-16 sampai denganharike-20,penghilanganzatorganik meningkatdariharisebelumnyadancende-rung stabil, yaitu antara 70,21% - 72,73 %. 051015200204060801000 5 10 15 20 25Zat Organik Inlet (mg/l)Zat Organik Outlet (mg/l)Efisiensi Penghilangan (%)ZAT ORGANIK INLET [mg/l]EFISIENSI PENGHILANGANWAKTU OPERASI [hari]Waktu Tinggal Hidrolis = 6 jamTemperatur = 27,8 - 28,9 0CpH Air = 7,0 - 7,5Keterangan : [%] WTH WAKTU OPERASII KONSENTRASIAMMONIA (NH4-N)(mg/l) EFISIENSI PENGHILANGAN (Jam)(HARI)INLETOUTLET(%) 11.1800.31073.73 21.3600.47065.44 31.4800.43070.95 4 Jam41.2900.46063.34 51.4300.32077.62 6 1.180 0.35070.34 7 1.550 0.41073.55 8 1.480 0.43070.95 Rata -Rata1.3690.39870.74 91.5500.41073.55 101.4500.37573.50 111.1620.29174.96 3 Jam121.0340.23277.56 131.2230.45163.23 141.4200.38073.24 151.0300.23077.67 161.1600.29075.00 Rata -Rata 1.2540.33273.59 Temperatur Air : 27,8 28,9 0C; pH air : 7,0 7,5 Konsentrasi zat organik diukur dengan angka permanganat. Gambar4:Penurunankonsentrasisenyawa organikdidalaminfluendanefluenserta efisiensipenghilangansenyawaorganik selama proses seeding. Gambar4menunjukkanbahwa efisiensipenurunankonsentrasizatorganik (KMnO4)darike-1sampaike-20mengalami peningkatandanmenjadistabil.Halini menunjukkanbahwaprosesawal pertumbuhanmikrobadanpembentulkan lapisanbiofilmpadamediamembutuhkan waktu beberapa minggu, yang dikenal dengan prosespematangan(Rittman,etal,1988).Adanya penghilangan zat organik yang cukup besartersebutmenunjukkanbahwa mikroorganismetelahtumbuhmelekatpada media dan membentuk lapisan biofilm. 4.3.Penghilangan Amoniak Setelahprosespembiakanmikroba dilakukan,selanjutnyawaktutinggalhidrolis (WTH)didalamreaktordiubahmenjadi4 (empat)jam,3(tiga)jam,2(dua)jamdan satujam.Perubahankonsentrasiamoniak sebelumdansesudahpengolahanserta efisiensipenghilanganamoniakdidalam reaktorbiofilterpadaselangwaktutinggal hidrolis(WTH)empatjamsampaidengan satujamsecaralengkapditunjukkanseperti padaTabel3danGambar5.Sedangkan perubahan konsentrasi nitrit dan nitrat selama prosespengolahanditujukkansepertipada Tabel 4 dan Gambar 6. Tabel3:KosentrasiAmoniaksebelumdan sesudahPengolahansertaefisiensipenghilangan. Penghilangan Amoniak di Dalam Air Baku ,( Nusa Idaman Said dan Rina Tresnawaty) 21 171.0730.42160.76 181.3420.38171.61 191.3020.32175.35 201.0630.27474.22 2 Jam211.0600.38064.15 221.0600.36065.71 231.0600.38064.16 241.0600.36066.04 251.2600.38069.84 Rata -Rata 1.1420.36267.98 261.4200.54061.97 271.6300.94042.33 281.1000.35068.18 291.7500.94045.16 1 Jam301.5200.73051.97 311.4500.94035.10 321.6300.94042.33 331.5900.86045.91 341.7500.95045.71 Rata -Rata 1.5380.79948.74 Keterangan :Temperatur Air : 27,8 28,9 0C pH air : 7,0 7,5; Tanpa Sirkulasi. Darihasilpercobaantersebutdiatas, perhitungantingkatefisiensidenganini didapathasilefisiensiyangcukuptinggi.Hal inimenunjukkanbahwaprosespenguraian amoniakpadasaatnitrifikasiselaindilakukan olehmikroorganismeautotrofjugadilakukan olehmikroorganismeheterotrofuntuk mensintesa sel (Wisjnuprapto,1981). 00.511.522.530204060801000 5 10 15 20 25 30 35KONS. AMMONIA INFLUEN (mg/l)KONS. AMMONIA EFLUEN (mg/l)EFISIENSI PENGHILANGAN (%)KONSENTRASI AMONIA [mg/l]EFISIENSI PENGHILANGAN [%]WAKTU OPERASI [HARI]WTH = 4 Jam WTH = 3 Jam WTH = 2 Jam WTH = 1 JamINLETOUTLETEFISIENSI Keterangan : Temperatur Air : 27,8 28,9 0C; pH air : 7,0 7,5;Tanpa Sirkulasi. Gambar 5 : Grafik konsentrasi amoniak sebelum dan sesudah pengolahan serta efisiensi penghilangan.

DilihatdariTabel3menunjukkan bahwaefisiensipenurunanamoniak berdasarkanvariasiwaktutinggalhidrolis berkisarantara48,74%-73.59%.Dengan adanyaefisiensipenurunantersebut menunjukkan bahwa di dalam bioreaktor lekat bermediasarangtawonterjadiproses nitrifikasi. Padapengolahandenganpengkondi-sianwaktutinggalhidrolis1jamefisiensi penurunansebesar45.11%,untukwaktu tinggal2jammenunjukkanefisiensisebesar 66.68%,untukwaktutinggal3jamefisiensi sebesar 75.30 %. Darigrafikterlihatbahwaefisiensi penurunanamoniakinisemakinmengalami peningkatanseiringdenganbertambahnya waktutinggaldidalamreaktor,halini dikarenakansemakinlamawaktukontak antaraairbuangandenganlapisanbiomassa yangtumbuhdimediaakansemakinbanyak amoniakyangterurai.Tetapiuntukwaktu tinggal4jam,efisiensimengalamipenurunan sebesar 71.61 %.Penurunankonsentrasiamoniakdi dalamairmenyebabkankonsentrasinitratdi dalamairolahanmenjadilebihbesar. PerubahankonsentrasiNitritdanNitrat sebelumdansesudahpengolahanditujukkan seperti pada Tabel 4 dan Gambar 6. Tabel 4 : Konsentrasi Nitri dan Nitrat sebelum dan sesudah pengo-lahan. WTHWAKTU NITRIT(mg/l)NITRAT(mg/l) (Jam)(HARI)INLETOUTLETINLETOUTLET 10.0580.0101.4902.350 20.0480.0121.3701.820 30.0530.0251.1901.550 4 40.0740.0351.4201.760 Jam50.0450.0081.7701.560 60.0580.0101.4901.660 70.0530.0260.7701.580 80.0530.0251.1901.550 Rata Rata0.05530.0191.3361.728 90.1350.0670.7701.580 100.0550.0140.9901.150 110.0760.0071.0401.170 3 120.0570.0121.0101.530 Jam130.0630.0251.1201.340 140.0550.0140.9901.150 150.0570.0121.0101.530 160.0760.0701.0401.070 Rata Rata 0.0720.0280.9961.315 170.0430.0121.2701.320 180.0530.0141.1301.420 190.0580.0171.4901.750 200.0530.0151.1011.380 2 210.0560.0451.5801.690 Jam220.0520.0271.7101.740 230.0550.0451.5801.690 Jurnal Teknologi Lingkungan, Vol.2, No. 1, Januari 2001 : 11-27 22 240.0520.0271.7101.740 25 Rata Rata 0.0470.0221.2861.414 260.0680.0520.8701.490 270.0650.0611.1801.710 280.0650.0241.3402.070 1290.0540.0201.2602.070 Jam300.1710.1390.6000.760 310.0570.0530.9901.400 320.0680.0550.6000.760 330.0570.0530.9901.140 340.0690.0641.0501.530Rata Rata 0.750.0580.9871.437 Keterangan :Temperatur Air : 27,8 28,9 0C; pH air : 7,0 7,5; Tanpa Sirkulasi. Dilihatdaripenurunankonsentrasi amoniakdanpeningkatankonsentrasinitrat menunjukkanbahwadidalambiofilterterjadi prosesnitrifikasi.Bakteria yangterlibat dalam prosesiniadalahbakteriautotrofyang berperandalamprosesnitrifikasi,sedangkan bakteriheterotrofberperandalampenguraianbebanorganik.Walaupunbakteriautotrof berperandalamprosesnitrifikasi,prosesini dapatjugaterjadidenganadanyabakteri heterotrof (Verstraete & Alexander, 1972). MenurutMetcalf&Eddy(1991),yang mengatakanbahwabakteriheterotrof menggunakansubstratorganiksebagai sumber energinya, sedangkan bakteri autotrof menggunakansenyawaCO2danHCO3- sebagaisumberenergiyangdiperolehdari hasil oksidasi bakteri heterotrof. 00.511.522.530 5 10 15 20 25 30 35KONS. NITRIT INFLUEN (mg/l)KONS. NITRIT EFLUEN (mg/l)KONS. NITRAT INFLUEN (mg/l)KONS. NITRAT EFLUEN (mg/l)KONSENTRASI NITRIT DAN NITRAT SEBELUM DAN SESUDAH PENGOLAHAN (mg/l)WAKTU OPERASI (HARI)WTH = 4 Jam WTH = 3 Jam WTH = 2 JamWTH = 1 JamGambar 6 : Grafik perubahan konsentrasi nitritdannitratsebelumdansesudah pengolahan. Prosesnitrifikasiyangterjadiini menurutGardy&Lim(1980),adalahsuatu proses pengubahan dari NH4-N menjadi NO2-NyangkemudianmenjadiNO3-Nyang dilakukanolehbakteriautotropikdan heterotropik.PengubahanNH4-Nmenjadi NO2-Ndilakukanolehbakterinitrosomonas dan selanjutnya NO2-N yang terbentuk diubah menjadi NO3-N oleh bakteri nitrobacter. Keduajenisbakteridiatasberlangsung dalamkeadaanaerobsehinggamemerlukan konsentrasioksigenyangcukupuntuk sumberenergidalammenunjangproses metabolisme,danjugaprosesnitrifikasi merupakansuatuprosesaerobsehingga keberadaanoksigensangatpentingdalam proses ini (Benefield & Randal, 1980). Konsentrasioksigenterlarutyang diperlukanagarprosesnitrifikasidapat berjalandenganbaikyaitujikaDO minimumnya>1mg/l(Benefield&Randall, 1980),tetapibilakonsentrasioksigenterlarut dibawah1mg/lmakaprosesnitrifikasi menjadi lambat (Metcalf & Eddy, 1991). Sedangkankonsentrasinitrit(NO2-N) dannitrat(NO3-N)mengalamiperubahan. Senyawanitritmerupakansenyawaperalihan yangterjadidalamsiklusbiologis.Senyawa inidihasilkandarisuatuprosesoksidasiNH4-N,tetapisifatnyatidakstabilkarenapada kondisi aerobik selama nitrit terbentuk dengan cepatnitritdioksidasimenjadinitratoleh bakterinitrobacter,olehkarenaitusenyawa nitrit ditemukan dalam jumlah yang kecil. Peningkatankonsentrasinitrat(-N) dapat disebabkan adanya oksigen yang dialiri secaraterusmeneruskedalamreaktor,sehinggadapatmenyebabkanpembentukan nitrat, seperti reaksi dibawah ini : NO2-+1/2O2NO3-- NH4++2O2 NO3--+2H++H2O BerdasarkanU.S.EPA(1975),pHoptimum untukaktivitasbakterinitrosomonasdan nitrobacteragardapatberjalandengan optimalyaituantara7,58,5.KondisipH antara7,07,5menyebabkanperanbakteri nitrosomonasdalamprosesnitrifikasibelum berjalansecaraoptimal,begitupuladengan bakterinitrobacteryangmengubahnitrit menjadi nitrat. 4.4. Pengaruh Sirkulasi Terhadap ProsesPenghilangan Amoniak Denganwaktutinggalhidrolisyaitu3 jamdandebitsebesar2.9736m3/hari, selanjutnyadilakukanpercobaandengan mensirkulasiairolahankedalaminfluen reaktorbiofilter.Resirkulasiinidimaksudkan untukmengetahuipengaruhresirkulasi Penghilangan Amoniak di Dalam Air Baku ,( Nusa Idaman Said dan Rina Tresnawaty) 23 terhadappenghilanganamoniakdidalam bioreaktor.Pengaruhbesarnyaratioresirkulasi terhadapperubahankonsentrasiamoniak, nitritdannitratsebelumdansesudah pengolahanpadakondisiWTH3jam ditunjukkan pada Tabel 5 dan Tabel 6. DariTabel3terlihatbahwaefisiensi penghilanganamoniakpadaWTH3jam tanparesirkulasiadalahsebesar73.59% sedangkanpadaTabel6,efisiensi penghilanganamoniaksetelahresirkulasi mengalamipenurunanyaitupadaR=1Q efisiensipenghilangansebesar67.27%,R= 1.5Qefisiensisebesar64.06%,danR=2Q efisiensi sebesar 60.63 %. Penurunanefisiensiinidisebabkan karenaairolahandaribioreaktorinidi sirkulasi kembali sehingga beban pengolahan padabioreaktormenjadilebihbesar.Dapat dikatakanbahwasemakinkecilwaktutinggal airdandebityangdiolahsemakinbesar menyebabkanbebanpengolahanmenjadi lebihbesarsehinggaefisiensipengolahan mengalami penurunan. Tabel 5 : Pengaruh Proses Nitrifikasi Terhadap Sirkulasi WTH 3 jam NH4-N Influen NH4-N Efluen NO2-N influen NO2-N Efluen NO3-N influen NO3-N Efluen R = 1Q1.12 1.22 1.14 0.35 0.41 0.38 0.110 0.069 0.059 0.098 0.066 0.033 1.01 1.26 0.45 1.57 1.75 1.09 R = 1.5Q 1.28 1.39 1.47 0.44 0.52 0.53 0.108 0.085 0.089 0.057 0.074 0.076 1.05 0.95 0.63 1.27 1.32 1.12 R = 2Q. 1.43 1.46 1.73 0.57 0.56 0.69 0.089 0.086 0.117 0.073 0.057 0.083 1.13 1.21 1.26 1.87 1.63 1.53 Ket : R = Resirkulasi, Konsentrasi(mg/l)Q = debit air Hasil efisiensi proses nitrifikasi dengan variasi rasiosirkulasidapatdilihatpadatabel dibawah ini. Tabel 6:Efisiensi Proses Nitrifikasi Terhadap Variasi Sirkulasi WTH3 jam NH4-N Influen NH4-NEfluen % Efisiensi R = 1Q 1.12 1.22 1.14 0.35 0.41 0.38 68.75 66.39 66.67 Rata-rata67.27 R = 1.5 Q Rata-rata 1.28 1.39 1.47 0.44 0.52 0.53 65.63 62.59 63.95 64.06 R = 2Q Rata-rata 1.43 1.46 1.73 0.57 0.56 0.69 60.14 61.64 60.12 60.63 Ket : R = Resirkulasi,Konsentrasi(mg/l)Q = debit air4.5. Laju Pembebanan Amoniak (NH4-N) Lajupembebanandigunakanuntuk mengetahuijumlahbebanairbuanganyang diolahpadareaktor.Dalampercobaanini, perhitunganlajubebansenyawaamoniak dapatdilakukandenganmenggunakanpersamaan seperti yang ditunjukkan pada sub bab III.2.F.Berdasarkanpercobaanyangtelah dilakukandiatas,dapatdihitungbesarnya bebanamoniak(ammonialoading) dihubungkandenganbesarnyaefisiensi penghilangan amoniak. Hasil perhitungan laju bebansenyawaamoniakdanbesarnya efisiensipenghilanganamoniaksecara lengkapditunjukkansepertipadaTabel7 (Lihat Lampiran). DarihasilperhitunganpadaTabel7 tersebutmakadapatdibuatgrafikhubungan antaraefisiensipenghilanganNH4-N(%) dengan laju beban NH4-N (gr/m3. Hari) seperti ditunjukkan pada Gambar 7. 0204060801000 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8Efisiensi Penghilangan Amonia (%)EFISIENSI PENGHILANGAN AMONIA, NH4-N [%]BEBAN AMONIA (gr/m2.hari) Y = - 57.896X2+79.859 R2= 0.7486 Gambar 7 : Grafik hubungan antara Laju Pembebanan amoniak dengan efisiensi penghilangan amoniakdi dalam reaktor biofilter tercelup DariGambar7tersebutdidapatkan persamanhubunganantarabebanamoniak Jurnal Teknologi Lingkungan, Vol.2, No. 1, Januari 2001 : 11-27 24 denganefisiensipenghilanganamoniakyang ditunjukkan dengan persamaan : Y= - 57,896 X + 79,859 dimanaYadalahefisiensipenghilangan amoniak(%),danXadalahbebanamoniak yangdinyatakandalamgramoniak/m2media perhari,dengannilaiR(regresi)dengan hargaR2=0,7486.darihasiltersebutterlihat bahwadenganbebanamoniaksebesar0,10,7gr/m2.harididapatkanefisiensi penghilangan amoniak antara 40 75 %. 4.6.Identifikasi Mikroorganisme Didalamprosespengolahansecara biologis,mikroorganismemerupakanfaktor yangpentingterhadapberlangsungnya prosesbiologisbaikdalampenurunan kandunganbahanorganikmaupundalam prosesnitrifikasi.Identifikasimikroorganisme padabioreaktorlekatbermediasarangtawon inidimaksudkanuntukmengetahuijenis mikroorganismeyangberperandalam penurunanbahanorganikdanproses nitrifikasi.Hasilidentifikasimikroorganisme yangterdapatdidalamrekatorbiofilter tercelup ditunujkkan seperti pada Tabel 8. Tabel 8:Mikroorganisme yang terdapat di dalam Reaktor Biofilter tercelup NoJenis Mikroorganisme 1Bacillus Subtilis 2Proteus Vulgaris 3Clostridium Tetani 4Escherichia Coli 5Nitrosomonas 6Nitrobacter Sumber : Lab. Mikrobiologi FK Univrsitas Trisakti

Dari tabel tersebut dapat terlihat bahwa, jenis mikroorganismeyangditemukanpada pengolahanbiologisdenganmenggunakan reaktorbiofiltertercelupmenggunakanmedia sarangtawondiantaranyaadalah nitrosomonasdannitrobacter.Dengan adanyakeduajenismikroorganismetersebut menunukkanbahwaprosesnitrifikasidapat terjadi pada pengolahan biologis ini. 5. KESIMPULAN Darihasilpenelitianpenghilangan amoniak di dalam air baku air minum dengan menggunakan biofilter tercelup dengan media plastiksarangtawondapatdisimpulkan beberapa hal sebagai berikut : Pertumbuhanmikroorganismedilakukan secaraalamiyaitudengancara mengalirkanairbakuSungaiKrukutyang akan diolah kedalam reaktor secara terus-menerusmelaluimediaPVCsarang tawonhinggaterbentuklapisanbiomassa (biofilm)yangmelakatpadapermukaan media,danprosesberjalanstabilsetelah operasi berjalan sekitar 3 minggu. Efisiensi penurunan amoniak berdasarkan variasiwaktutinggalhidrolis1-3jam berkisarantara48,74%-73.59%.Pada pengolahandenganpengkondisianwaktu tinggalhidrolis1jamefisiensipenurunan sebesar48.74%,untukwaktutinggal2 jammenunjukkanefisiensisebesar67.98%,untukwaktutinggal3jamefisiensi sebesar 73,59 %.Darihasilpercobaandidapatkan persamanhubunganantarabeban amoniakdenganefisiensipenghilangan amoniakyangditunjukkandengan persamaan : Y= - 57,896 X + 79,859 dimanaYadalahefisiensipenghilangan amoniak(%),danXadalahbeban amoniakyangdinyatakandalamgram amoniak/m2mediaperhari,dengannilai R(regresi)denganhargaR2=0,7486. Denganbebanamoniaksebesar0,10,7 gr/m2.harididapatkanefisiensi penghilangan amoniak antara 40 75 %. Hasilidentifikasimikroorganismeyang terdapatpadabioreaktorlekat diantaranyaadalahnitrosomonasdan nitrobacter. Dengan adanya kedua bakteri tersebutmakadapatdikatakanbahwa proses nitrifikasi terjadi dalam pengolahan biologis ini. Denganpengolahanpendahuluansecara biologisini,senyawaamoniakdapat diturunkanhingga70%sehingga kebutukankhloruntukdesinfeksipada pengolahanairminumdapatditekan seminimal mungkin. DAFTAR PUSTAKA Alaerts,GdanS.SSantika.(1984). MetodaPenelitianAir.Surabaya. Penerbit Usaha Nasional. Penghilangan Amoniak di Dalam Air Baku ,( Nusa Idaman Said dan Rina Tresnawaty) 25 Barnes,D.,BlissePJ.(1980).Biological ProcessDesignForWastewater Treatment.UnitedStatesOfAmerica: Prentice-Hall, Inc. BittonG.(1994),Wastewater Microbiology. Wiley-Liss, New York. Casey,T.J.(1997).UnitTreatment ProcessInWaterandWastewater Engineering.UniversityCollegeDublin, Ireland : John wiley and Sons Ltd. Dojlido, jan R, and Best, Gerald A. (1993). ChemistryofWaterandWastewater Pollution.England.EllisHorwood Limited. Fair,GordonMaskewet.al.,"Eements OfWaterSupplyAndWasteWater Disposal,JohnWilleyAndSonsInc., 1971. Grady,C.P.LandLim,H.C.(1980). BiologicalWastewaterTreatment, Marcel Dekker Inc. New York. Henry,J.GlynnandHeinke,GaryW. (1996).EnvironmentalScience& Engineering.SecondEdition.New Jersey, USA. Prentice-Hall, Inc. Horan, N.J.(1990). Biological Wastewater Treatmentsystems:Theoryand Operation.UniversityofLeeds,England. John Wiley & Sons Ltd. MetclafAndEddy(1978)."WasteWater Engineering,Mc Graw Hill.Unesco.(1978). Water Quality Surveys: A GuideforTheCollection&Interpretation ofwaterQualityData.UnitedKingdom: IHD-WHOWorkingGrouponQualityof Water. RIWAYAT PENULIS Nusa Idaman Said,Lahir di Jombang, 5 Mei 1959.Menyelesaikanpendidikansarjana TeknikKimiaITS,Surabayatahun1984. PernahMengikutiprogramIndustrialTraining untukbidangPerencanaanFasilitas PengolahanAirMinumdanAirLimbahdi KyotoUniversity,Jepang(Juli1987-Juli 1988).MenyelesaikanProgramMasterdi bidangEnvironmentalandSanitary Engineering, di Kyoto University, Jepang pada tahun1995.Sejaktahun1985sampai sekarangbekerjastafpenelitidiPusat PengkajiandanPenerapanTeknologi Lingkungan, BPPT. RinaTresnawaty,Mahasiswijurusan Teknologi Lingkungan Universitas Trisakti. Jurnal Teknologi Lingkungan, Vol.2, No. 1, Januari 2001 : 11-27 26 LAMPIRAN : Tabel 7 :Pengaruhwaktutinggalhidrolik(WTH)terhadappenurunankonsentarsi, loadingserta efisiensi penghilangan amonia pada proses biofilter tercelup. WAKTU TINGGAL WAKTU OPERASII KONSENTRASIAMMONIA (NH4-N)(mg/l) EFISIENSI PENGHILANGAN BEBAN AMONIA (Jam)(HARI)INLETOUTLET(%)(gr/m2 media.hari) 11.1800.31073.730.104 21.3600.47065.440.119 31.4800.43070.950.130 4 Jam41.2900.46063.340.113 51.4300.32077.620.126 6 1.180 0.35070.340.104 7 1.550 0.41073.550.136 8 1.480 0.43070.950.130 Rata -Rata1.3690.39870.740.120 91.5500.41073.550.184 101.4500.37573.500.172 111.1620.29174.960.138 3 Jam121.0340.23277.560.123 131.2230.45163.230.145 141.4200.38073.240.166 151.0300.23077.670.120 161.1600.29075.000.136 Rata -Rata 1.2540.33273.590.148 171.0730.42160.760.188 181.3420.38171.610.236 191.3020.32175.350.229 201.0630.27474.220.187 2 Jam211.0600.38064.150.186 221.0600.36065.710.186 231.0600.38064.160.186 241.0600.36066.040.186 251.2600.38069.840.221 Rata -Rata 1.1420.36267.980.201 261.4200.54061.970.499 271.6300.94042.330.572 281.1000.35068.180.386 291.7500.94045.160.615 1 Jam301.5200.73051.970.534 311.4500.94035.100.509 321.6300.94042.330.572 331.5900.86045.910.558 341.7500.95045.710.614 Rata -Rata 1.5380.79948.740.540 Keterangan :Temperatur Air : 27,8 28,9 0C; pH air : 7,0 7,5; Tanpa Sirkulasi. Data yang di arsir adalah data setelah keadaan biofilter dianggap stabil. Penghilangan Amoniak di Dalam Air Baku , Nusa Idaman Said dan Rina Tresnawaty 27