JRL Vol 5-2 OK.indd

JRL
Vol. 5
No.2
Hal 139-144
Jakarta, Juli 2009
ISSN : 2085-3866
PROSES PEMBENIHAN DAN AKLIMATISASI MIKROORGANISME
DARI LIMBAH PABRIK PERMEN UNTUK LUMPUR AKTIF
Titiresmi
Peneliti di Balai Teknologi Lingkungan, BPPT
Gedung 412 PUSPITEK, Serpong Tangerang, 15314
Abstract
To process wastes biologically beside knowing quality of wastes a seeding process and a
microbial acclimatization are needed in order to develop microbes capable of degrading organic
compounds in the wastes. Samples were taken from aeration tank of PT. Van Melle Indonesia,
a candy factory, which were then poured into separated tank to be batch-aerated for 4 months.
Such a microbial seeding plays an important role in aerobically waste treatments. Beside COD,
VSS values being a seeding-threshold measure (more than 3000 mg/l) for being used in an
aerobe process. During 1 month seeding the VSS concentration was high, i.e. approximately
6000 mg/l. However, the efficiency of COD removal was not appropriate because of high organic
loads. Thus, nutrient-less treatments were run for 2 weeks seeding (day-57 to day-75). During the
period VSS concentrations decreased from 6000 mg/l to 4000 mg/l. After nutrients additions on
day-78 VSS start to increase along with the increasing of COD values. During day-94 to day-118
period, the achieved efficiency of COD removal was more than 80% although the VSS values
were low. At day-124 VSS concentration was 3122 mg/l and COD removal efficiency was 91%.
After the seeding process was stabilized then an acclimatization step, i.e. a process to adapt
microorganisms to wastewater being treated, was performed. This process was carried out in
a batch type digester. Adapting process was run by substituting glucose with wastewater being
treated. The final process was COD removal efficiency of more than 80%.
Key words : Microorganisms, aerobe, aeration, VSS, COD.
1.
Pendahuluan
1.1
Latar Belakang
Pencemaran lingkungan pada sungaisungai yang berfungsi sebagai badan penerima
umumnya ditimbulkan oleh adanya air limbah,
baik air limbah domestik maupun air limbah
industri. Setiap aktivitas proses industri mulai
dari masuknya bahan baku sampai menjadi
produksi akan menghasilkan limbah cair,
padat maupun gas yang mempunyai potensi
139
mencemari bila tidak memenuhi standar baku
mutu air yang ditetapkan pemerintah (KEP.51/
MENLH/10/1995) (Anonim,1995).
Berbagai
alternatif
pengolahan
dapat diterapkan untuk mengatasi masalah
pencemaran tersebut, apakah secara individual
maupun kolektif. Jenis pengolahan dapat
dilakukan dengan pengolahan fisik, kimia
maupun mikrobiologis. Pemilihannya tergantung
pada bentuk, sifat, jenis, kualitas dan kuantitas
air limbahnya (Benefield, dkk; 1980).
JRL Vol. 5 No. 2, Juli 2009 : 139-144
Pada pencobaan ini akan dilakukan
pengamatan terhadap
perkembang biakan
mikroorganisme yang mampu mendegradasi
bahan organik. Tahap pengamatan diawali
dengan proses pembenihan (seeding) dan
dilanjutkan dengan proses aklimatisasi.
1.2
Tinjauan Pustaka
1.2.1 Pengolahan Biologis
Pengolahan air limbah secara biologis
dapat didefinisikan sebagai suatu proses yang
melibatkan kegiatan mikroorganisme dalam
air untuk melakukan transformasi senyawasenyawa kimia yang terkandung dalam air
menjadi bentuk atau senyawa lain (Gradi, dkk:
1980). Adapun tujuan pengolahan air buangan
secara biologis adalah untuk menyisihkan atau
menurunkan konsentrasi senyawa-senyawa
organik dengan memanfaatkan mikroorganisme,
terutama bakteri. Sedangakan jenis mikroba
yang digunakan
Pada prinsipnya proses pengolahan
secara biologi akan mengubah bahan-bahan
pencemar yang berbentuk koloid atau yang
terlarut dalam air limbah menjadi bentuk lain
baik dalam bentuk gas, maupun jaringan sel
yang dapat dipisahkan dengan proses fisis
seperti pengendapan (Hadi N., 1992)
air buangan menjadi senyawa yang lebih
sederhana dan pertumbuhan organisme
berlangsung dalam suspensi.
2. Pertumbuhan melekat (Attached Growth
Process) adalah proses pengolahan biologis
dimana mikroorganisme melakukan degradasi
senyawa-senyawa organik atau senyawa
lainnya yang terdapat dalam air buangan
menjadi senyawa yang lebih sederhana dan
pertumbuhan mikroorganisme berlangsung
pada permukaan suatu media.
3. Kombinasi
diatas.
antara
kedua
pertumbuhan
1.2.2 Lumpur Aktif
Proses pembenihan dan aklimatisasi
mikroorganisme dalam pembentukan lumpur
aktif adalah sebagai berikut. Mikroorganisme
yang tumbuh akan membentuk koloni yang
berbentuk flok flok yang terendapkan. Dalam
keadaan tersuspensi, koloni ini menyerupai
lumpur sehingga disebut sebagai lumpur aktif.
Peran mikroorganisme dalam proses ini sangat
penting karena fungsinya sebagai pengurai
bahan bahan organik dalam air limbah.
Menurut Metcalf,dkk: 1991, mekanisme
penyisihan bahan bahan organik tergantung
pada :
Hasil akhir transformasi biologi sangat
bergantung kepada kondisi lingkungan biokimia
pada saat berlangsungnya proses. Dua kondisi
lingkungan biokimia yang sangat mempengaruhi
berlangsungnya proses tranformasi tersebut
adalah kondisi lingkungan yang aerob dan
anaerob. Proses pengolahan ini tertera pada
Tabel 1.
1. Penurunan
zat
tersuspensi
melalui
penangkapan flok biologis. Penurunan ini
berlangsung dengan cepat dan tergantung
pada pencampuruan (ratio) limbah dan
lumpur
Ditinjau
dari
segi
pertumbuhan
mikroorganisme dalam pengolahan secara
biologis, maka pertumbuhan mikroorganisme
dapat dibagi menjadi 3, yaitu :
3. Biosorpsi bahan organik terlarut melalui
mikroorganisme.
1. Pertumbuhan Tersuspensi
(Suspended
Growth Process) adalah suatu pengolahan
biologis dimana mikroorganisme melakukan
degradasi senyawa-swnyawa organik atau
senyawa lainnya yang terdapat didalam
140
2. Penurunan partikel koloid melalui adsorpsi
fisikokimia pada flok biologis
Menurut
Wisniuprapto,
mikroorganisme
dalam
lumpur
dikelompokkan menjadi 4, yaitu :
1990
aktif
JRL Vol. 5 No. 2, Juli 2009 : 139-144
c. Predator
a. Organisme pembentuk flok
Predator utama dalam proses lumpur
aktif
adalah dari komunitas protozoa
yang memanfaatkan bakteri sebagai
makanannya.
Merupakan mikroorganisme yang paling
berperan dalam proses lumpur aktif.
b. Saprofit
Kelompok ini sangat berperan dalam
mendegradasi senyawa
senyawa,
yaitu dari jenis jenis bakteri aerob dan
facultative heterotropic.
d. Organisme pengganggu.
Kelompok ini adalah jenis pengganggu
terutama jenis bakteri Spaerotilus dan
jamur Geothricium yang menghambat
atau mereduksi.
Tabel 1 Pengelompokan Mikroba Jenis Proses Biologis
Jenis Mikroba
Aerob
Anaerob
Kombinasi
Pertumbuhan
Tersuspensi
Proses lumpur aktif,
Nitrifikasi, Aerated
lagoon
Anaerobic contact
process, Upflow
anaerobicsludge
blanket
Single-or-multistage
processsess
Pertumbuhan melekat
Trickling filters,
Roughing filters,
Rotating biological
contractors, Packedbed reactors
Anaerobic filter
process, expended
bed
Kombinasi
Activated biofilter
process
Single-or-multistage
processess
Sumber Metcalf & Eddy..... 1990 atau 1991
1.3
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk
mendapatkan populasi mikroorganisme yang
mencukupi untuk digunakan pada proses aerob,
dan mampu mengoksidasi zat-zat organik yang
terkandung didalam air limbah.
2.
Metodologi
2.1
Analisa Pendahuluan
Dilakukan untuk mengetahui kualitas air
limbah yang akan diolah. Diambil dari effluen
unit pengolahan limbah anaerob yang ada di
PT. Van Melle Indonesia. Parameter yang diukur
adalah pH, TSS, BOD dan COD.
141
2.2
Tahap Pembenihan (Seeding)
Pada tahap ini, reaktor yang digunakan
dijalankan
dengan
sistem
pembenihan
Pembenihan dilakukan untuk memperoleh
biomassa dalam jumlah yang mencukupi untuk
digunakan pada percobaan. Mikroorganisme
yang digunakan diambil dari tangki aerasi unit
pengolah limbah pabrik permen. Mikroorganisme
ini dibenihkan pada suatu bak selanjutnya
digunakan sebagai bak aerasi untuk unit proses
pengolah limbah secara aerob.
Untuk
meningkatkan
pertumbuhan
mikroorganisme maka ditambahkan nutrien dan
oksigen secara teratur yaitu setiap dua hari.
Parameter yang diamati adalah VSS (Volatile
Suspended Solid) dan COD (Chemical Oxigen
Demand).
JRL Vol. 5 No. 2, Juli 2009 : 139-144
2.3
Aklimatisasi
3.2
Setelah proses pembenihan tercapai
stabil, maka dillanjutkan dengan proses
aklimatisasi. Aklimatisasi adalah pengadaptasian
mikroorganisme terhadap air limbah yang akan
diolah. Proses ini juga dilakukan secara batch
karena diharapkan mikroorganisme dapat
tumbuh dan berkembang biak serta beradaptasi
dengan kondisi baru secara perlahan lahan.
Pengadaptasian dilakukan dengan cara mengganti
pemberian glukosa dengan pemberian air limbah
dari pabrik permen. Akhir dari proses ini adalah
konsentrasi COD menjadi stabil dengan efisiensi
penyisihan cukup tinggi (lebih besar dari 80%).
3.
Hasil Percobaan
3.1
Analisa Pendahuluan
Hasil analisa pendahuluan terhadap kualitas
air limbah disajikan pada tabel 2 berikut ini.
Tabel 2 Hasil Analisa Pendahuluan
kualitas Limbah
No
Parameter
Unit
1
TSS
Mg/l
2
pH
3
COD
4
BOD
Nilai
Baku
Mutu
400
200
7.5
6–9
Mg/l
1070
100
Mg/l
570
50
Pembenihan (Seeding)
Memperhatikan gambar 1 dan 2 dibawah
ini terlihat bahwa pada hari pertama pembenihan,
konsentrasi COD adalah sebesar 610, 22 mg/l
dan konsentrasi VSS sebesar 3096 mg/l. pada
minggu pertama terlihat VSS menurun karena
mikroorganisme masih pada tahap adaptasi.
Pada satu bulan pembenihan, konsentrasi
VSS meningkat menjadi antara 3000 – 6000
mg/l namun penyisihan COD masih belum
stabil. Adanya beban organik yang cukup
besar, maka pada hari ke-57 sampai 75 dimana
pemberian nutrisi dihentikan selama seminggu
terlihat bahwa konsentrasi VSS mulai menurun
dari 6000 mg/l menjadi 4000 mg/l. Pada hari
ke 78 nutrisi ditambahkan kembali, terlihat
terjadinya peningkatan nilai VSS sejalan dengan
meningkatnya konsentrasi COD. Pada hari ke 94
sampai ke-118, efisiensi penyisihan COD sudah
mencapai lebih dari 80% namun nilai VSS masih
rendah. Pada pengamatan hari ke 124 terlihat
bahwa nila VSS mencapai 3122 mg/l dengan
efisiensi penyisihan COD sebesar 91,40%.
Sumber : Nusantara Waste Water Laboratorium
(2001) (7)
Gambar 1. Grafik efisiensi penyisihan COD saat seeding
142
JRL Vol. 5 No. 2, Juli 2009 : 139-144
Gambar 2. Grafik hubungan antara pertumbuhan VSS dengan pertumbuhan COD saat seeding
3.3
Tahap Aklimatisasi
Pada tahap ini pengoperasian dilakukan
dengan sistem batch karena diharapkan
mikroorganisme yang ada dapat tumbuh dan
berkembangbiak dengan baik serta beradaptasi
dengan kondisi yang baru.
Pemberian air limbah permen dilakukan
secara bertahap dimulai dari 2 liter air limbah dan
COD dikondisikan 1000 mg/l, terus bertambah
hingga 15 liter air limbah dan COD dikondisikan
1500 mg/l.
Gambar 3 dan Gambar 4 dibawah ini
menunjukkan bahwa pada hari ke-1 hingga ke-
21 dapat dilihat bahwa konsentrasi VSS menurun
karena mikroorganisme sedang beradaptasi
dengan air limbah yang ditambahkan secara
bertahap.
Pada hari ke-22 hingga ke-60
konsentrasi VSS stabil antara 3000 – 4000
mg/l, dan terus meningkat seiring dengan
peningkatan penyisihan COD. Pada Gambar 4
juga dapat dilihat bahwa pemberian air limbah
secara bertahap membuat konsentrasi VSS dan
efisiensi penyisihan COD terus meningkat.
Hasil akhir penelitian ini adalah air limbah
yang diberikan secara bertahap sampai mencapai
15 liter telah menjukkan efisieni penyisihan COD
yang sudah stabil yaitu sebesar 98.08%.
Gambar 3. Efisiensi Penyisihan COD Saat Aklimatisasi
143
JRL Vol. 5 No. 2, Juli 2009 : 139-144
Gambar 4. Pertumbuhan Mikroorganisme Dan Penyisihan COD Saat Aklimatisasi
4.
Kesimpulan
2.
1.
Konsentrasi parameter yang diuji rata-rata
menunjukkan angka yang melebihi standar
baku mutu air limbah bagi kegiatan industri
berdasarkan kep.51/MENLH/10/1995.
Benefield, , Larry D and Randall, Clifford.
W. 1980. Biological Processes Design
for Waste Water Treatment. New York:
Prentice Hall.
3.
Grady, C.P.L and Lim, H.C. 1980.
Biological Waste Water Treatment. New
York: Marcell Decker Inc.
4.
Hadi, N.
BAPEDAL.
5.
Metcalf and Eddy. 1991. Wastewater
Engineering, Treatment, Disposal, Reuse.
New York: Mc Grawl Hill.
6.
Wisnjuprapto & Djajadiningrat A. 1990.
Bioreaktor Pengolahan Limbah Cair. Pusat
Antar Universitas Bioteknologi
2.
3.
Pada hari ke 94 sampai ke 118 efisiensi
penyisihan COD sudah mencapai lebih
dari 80% namun VSS masih rendah
sehingga belum dapat dilanjutkan ke
tahap aklimatisasi.
Hari ke 124, VSS mencapai konsentrasi
3122 mg/l dan penyisihan COD mencapai
91,40% artinya tahap seeding telah siap
untuk dilanjutkan pada tahap aklimatisasi.
Daftar Pustaka
1.
144
1992.
Pengolahan
Air.
Anonim. 1995. Surat Keputusan Menteri
Negara Lingkungan Hidup, Kep-51/
MENKLH/10/1995. Baku Mutu Limbah
Cair Kegiatan Industri. Jakarta : Badan
Pengendalian Dampak Lingkungan
JRL Vol. 5 No. 2, Juli 2009 : 139-144