EFEK PENAMBAHAN UNSUR KALIUM DAN AERASI TERHADAP KINERJA ALGA-BAKTERI UNTUK MEREDUKSI POLUTAN PADA AIR BOEZEM MOROKREMBANGAN, SURABAYA

Transkripsi

1 EFEK PENAMBAHAN UNSUR KALIUM DAN AERASI TERHADAP KINERJA ALGA-BAKTERI UNTUK MEREDUKSI POLUTAN PADA AIR BOEZEM MOROKREMBANGAN, SURABAYA EFFECT POTASSIUM ADDED AND AERATION ON THE PERFORMANCE OF ALGAE-BACTERIA TO REDUCE POLLUTANTS IN MOROKREMBANGAN, SURABAYA WATER OF RESERVATION Rhenny Ratnawati 1), Agus Slamet, dan Joni Hermana Program Pasca Sarjana Teknik Lingkungan Jurusan Teknik Lingkungan FTSP-ITS Kampus ITS Sukolilo Surabaya ) 2) 3) Abstrak: Efisiensi proses High Rate Alga Pond (HRAP) salah satunya ditentukan oleh laju pertumbuhan alga dan bakteri. Unsur kalium (K) sebagai salah satu unsur penting makronutrien pertumbuhan alga dikaji efektivitasnya dan upaya peningkatan laju pertumbuhan bakteri dilakukan dengan perlakuan aerasi pada sistem bioreaktor alga-bakteri. Penelitian diawali dengan pembiakan alga menggunakan benih alga dari kolam air tawar di ITS ditambah unsur nutrien esensial formula Bold s Basal Medium. Biakan alga akan dimanfaatkan sebagai benih untuk penelitian bila konsentrasi klorofil a telah mencapai 3,5 ±,5 mg/l. Finding test menunjukkan bahwa pertumbuhan alga yang baik bila rasio volume air boezem 25% dan benih alga sebesar 75%. Perlakuan penelitian dilakukan dengan aerasi selama 24 jam, pemaparan cahaya matahari secara alamiah, dan unsur K ditambahkan dari garam KH 2 PO 4 dan K 2 HPO 4. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuan penambahan K sebagai makronutrien dan aerasi 24 jam telah meningkatkan kinerja simbiosis alga-bakteri. Penurunan konsentrasi COD pada rentang 53,6-83,94 %,; konsentrasi klorofil a berada dalam kisaran 6,2-8,2 mg/l; dan konsentrasi MLVSS memenuhi persyaratan sebagai kolam aerasi (aerated lagoon) dengan kisaran mg/l. Kata kunci: aerasi, alga-bakteri, kalium, dan klorofil a. Abstract: Efficiency of the High Rate Algae Pond (HRAP) process, one of which is determined by the rate of growth of algae and bacteria. Potassium (K) as one important element macronutrient algae growth assessed their effectiveness and efforts to increase the rate of growth of bacteria were treated with aeration on algalbacterial bioreactor system. The research was initiated with seed breeding algae using algae from freshwater ponds in ITS plus an essential nutrient element Bold s Media Medium formulas. Algal cultures will be used as seed for the experiment when the chlorophyll a concentration has reached 3.5 ±.5 mg/l. Finding test showed that the growth of algae is good if the ratio of water of reservoir volume 25% and 75% seed algae. Treatment experiments carried out with aeration for 24 hours and exposure to natural sunlight, and the elements of K added KH 2 PO 4 and K 2 HPO 4. The results showed that addition of K as a macronutrient and aeration of 24 hours has improved the performance of symbiotic algal-bacterial. The decrease of COD concentration in the range of 53.6 to 83.94%,; chlorophyll a concentration within the range of m/l; and MLVSS concentration qualify as a pool aeration (aerated lagoon) with a range of mg/l. Keywords: aeration, algae-bacteria, potassium, and chlorophyll a. 1. PENDAHULUAN Peningkatan jumlah penduduk berkolerasi terhadap semakin meningkatnya jumlah limbah yang dihasilkan. Air limbah domestik merupakan salah satu hasil samping dari aktivitas manusia sehari-hari. Di Surabaya, terutama di daerah Surabaya Barat yang merupakan kawasan pemukiman dan perdagangan dengan jumlah bangunan semi permanen dan permanen liar yang cukup padat menghasilkan limbah domestik dengan jumlah yang 1

2 cukup banyak. Tetapi hal ini tidak diimbangi dengan tersedianya sistem sanitasi terpusat yang ada. Sehingga mengakibatkan air limbah domestik yang dihasilkan dari pemukiman di daerah ini sebagian besar langsung dibuang ke badan air yang bermuara di boezem/waduk Morokrembangan tanpa mengalami pengolahan terlebih dahulu. Limbah yang dihasilkan oleh kegiatan domestik maupun industri yang dibuang ke badan air tanpa adanya pengolahan merupakan masalah yang besar. Masukan zat organik maupun anorganik ke dalam suatu perairan yang melebihi batas kemampuan ekosistem yang dapat menyebabkan penyuburan organisme tertentu disebut eutrofikasi (Makmur, 28; Nielsen et al, 29). Pengayaan hara atau eutrofikasi dari ekosistem air dapat menyebabkan peningkatan alga dan tumbuhan perairan, pengurangan biodiversiti akuatik, berbahaya bagi ikan dan organisme akuatik lainnya, masalah bau, penurunan nilai estetika, dan terganggunya ekosistem (Othman dan Lim, 26). Diperlukan suatu sistem pengolahan limbah domestik pada boezem yang mudah diterapkan, dengan biaya yang relatif rendah, dan dapat memberikan hasil yang optimal dalam mengolah dan mengendalikan limbah domestik sehingga dampaknya terhadap lingkungan sekitar dapat dikurangi. HRAP merupakan kolam oksidasi dangkal agar mikroalga tersuspensi dapat tumbuh dengan baik. Keuntungan pengolahan dengan menggunakan alga antara lain, meliputi biaya rendah untuk operasional dan pemanfaatan hasil daur ulang nutrien yang terasimilasi menjadi biomassa alga sebagai pupuk (Aslan dan Kapdan, 26). Budidaya mikroalga yang digunakan untuk mereduksi bahan organik dan nutrien pada air limbah adalah jenis Chlorella sp. (Wilujeng dan Pandebesie, 25; Aslan dan Kapdan, 26; Travieso, et al., 26; dan Lim, Chu, dan Phang, 21) dan Scenedesmus (Kim et al., 27; Godos et al., 21). Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji efektivitas penambahan unsur K dan penggunaan aerasi terhadap kinerja alga-bakteri untuk mereduksi polutan pada air boezem Morokrembangan, Surabaya. 2. METODA Alat dan Bahan Alat-alat yang diperlukan dalam penelitian ini, antara lain (1) reaktor proses, berupa tolpes kaca dengan volume 4. ml, (2) jerigen untuk pengambilan air limbah dari boezem Morokrembangan, (3) aerator untuk perlakuan aerasi pada reaktor proses, (4) bak plastik untuk pembiakkan biota uji yaitu biakan alga (5) plastik untuk memayungi reaktor proses saat penelitian berlangsung. Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian adalah air sampel dari boezem Morokrembangan sebelah selatan (Kali Greges), biota uji yaitu biakkan alga, dan unsur kalium (K) dalam bentuk kalium dihidrogen fosfat (KH 2 PO 4 ) dan dikalium hidrogen fosfat (K 2 HPO 4 ). Analisis Karakteristik Air Boezem Dilakukan karakteristik awal yang meliputi ph, temperatur, oksigen terlarut (DO), COD, BOD, PV, NH 4 -N, dan PO 4 -P pada air boezem tersebut. Masing-masing analisis parameter dilakukan secara duplo. COD dianalisis dengan menggunakan metoda titrimetrik refluks tertutup sedangkan pengukuran BOD didasarkan atas reaksi biologis yang dilakukan dengan temperatur inkubasi 2 C dan dilakukan selama 5 hari (Eaton, Clesceri, dan Greenberg, 25). Parameter PV dianalisis dengan menggunakan metoda permanganometri sedangkan NH 4 -N dan PO 4 -P dengan menggunakan spektofotometri. Pembiakkan alga Biota uji yaitu biakan alga yang berasal dari kolam air tawar di teknik lingkungan, ITS. Sebelum diaplikasikan untuk mereduksi polutan pada air boezem, terlebih dulu dilakukan biakan alga sampai mencapai kondisi yang dikehendaki. Tujuan kultur alga ini 2

3 agar didapatkan alga yang siap digunakan untuk penelitian. Menurut penelitian yang dilakukan oleh Aslan dan Kapdan (26), chlorophyll a alga yang digunakan untuk penelitian dijaga agar konsentrasinya konstan sekitar 3,5 ±,5 mg/l. Range Finding Test Range Finding Test bertujuan untuk menetapkan perbandingan volume air boezem dengan alga yang masih dapat ditoleransi keberadaannya oleh alga. Perbandingan volume tersebut yang digunakan sebagai pedoman untuk menentukan perbandingan volume untuk penelitian selanjutnya. Media yang digunakan dalam penelitian ini berupa campuran air boezem yang mengandung polutan dengan kultur alga. Rentang perbandingan volume air boezem dengan alga yang digunakan pada range finding test yaitu 25% air boezem : 75% alga, 5% air boezem : 5% alga, 75% air boezem : 25% alga. Reaktor berupa wadah plastik dengan volume sebesar 3. ml. Range Finding Test dilakukan selama 7 hari. Alga hasil biakan alga dicampurkan dengan air boezem Morokrembangan sesuai dengan prosentase volume reaktor yang telah ditentukan. Penelitian Utama Variabel yang digunakan dalam penelitian ini, adalah (1) penambahan unsur K pada air boezem dalam bentuk kalium dihidrogen fosfat (KH 2 PO 4 ) dan dikalium hidrogen fosfat (K 2 HPO 4 ) sebesar %, 1%, dan 3% dari total unsur K pada Bold s Basal Medium (BBM), (2) perlakuan terhadap reaktor yaitu penggunaan dan tanpa penggunaan aerasi. Pada penelitian ini juga digunakan reaktor kontrol yaitu reaktor yang berisi air limbah tetapi tanpa dikontakkan dengan biota uji yaitu biakan alga. Reaktor yang digunakan mempunyai volume 4. ml. Reaktor kontrol ini bertujuan sebagai pembanding efek penurunan polutan tanpa adanya biota uji dalam hal ini biakan alga. Reaktor uji dan kontrol tersebut diletakkan di ruang terbuka agar mendapat sinar matahari secara langsung. Karena diletakkan di ruang terbuka maka reaktor-reaktor uji tersebut dipayungi oleh plastik agar air hujan tidak masuk ke dalam reaktor yang dapat mengakibatkan pengenceran dan agar tidak terdapat kotoran maupun hewan penganggu yang masuk ke dalam reaktor uji. Konsentrasi chlorophyll a, COD, Mixed Liquor Volatile Suspended Solid (MLVSS), ph, temperatur, dan DO diukur setiap hari ke-, 1, 2, 4, 6, 9, 11, 13, 17, dan 2. Pengukuran konsentrasi chlorophyll a pada masing-masing reaktor dilakukan dengan pengekstraksian chlorophyll dengan aseton 9% dan diukur dengan metoda spektrofotometri (Eaton, Clesceri, dan Greenberg, 25). Pengukuran kadar MLVSS ditentukan dengan menggunakan metode gavimetri. Prinsip pengukuran kadar MLVSS dilakukan dengan pemanasan pada suhu 55 C. Pada cawan tertutup kadar MLVSS menunjukkan jumah bahan organik yang dapat dibiodegradasi. 3. HASIL DAN DISKUSI Karakteristik Air Boezem Karakteristik inlet air boezem Morokrembangan sebelah selatan (Kali Greges) yang meliputi ph, temperatur, DO, COD, BOD, PV, NH 4 -N, dan PO 4 -P disajikan pada Tabel 1. Berdasarkan Peraturan Daerah Kota Surabaya No. 2 Tahun 24 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air, boezem Morokrembangan diklasifikasikan dalam badan air kelas III, yaitu air yang peruntukannya dapat digunakan untuk pembudidayaan ikan air tawar dan air payau, peternakan, air untuk mengairi pertamanan, dan/atau peruntukan lain yang mensyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut. 3

4 Tabel 1 Data Kualitas Air di Inlet Boezem Morokrembangan (Kali Greges) No. Parameter Nilai Baku Mutu* 1. ph 6,85 ±, Temperatur 28 ± C Deviasi 3 (Deviasi temperatur dalam keadaan alamiahnya) 3. DO 1 ±,2 mg/l 3 mg/l 4. COD 7 ± 14,14 mg/l 5 mg/l 5. BOD 5 34 ± 5,66 mg/l 6 mg/l 6. PV 27,66 ± 1,84 mg/l 7. NH 4 -N 31,75 ±,18 mg/l 8. PO 4 -P 1,65 ±,2 mg/l Keterangan: * Peraturan Daerah Kota Surabaya No. 2 Tahun 24 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air Konsentrasi Clorophyll a Chlorophyll a merupakan pigmen hijau alga dan paling penting dalam proses fotosintesis. Fungsi chlorophyll a pada alga adalah menyerap energi dari sinar matahari untuk digunakan dalam proses fotosintesis. Pengukuran chlorophyll a ini dimaksudkan untuk menganalisis kandungan chlorophyll a pada alga sehingga dapat mengkaji pertumbuhan alga yang terjadi pada setiap reaktor uji maupun kontrol. Hasil analisis nilai konsentrasi chlorophyll a disajikan dalam bentuk grafik dapat dilihat pada Gambar 1. Chlorophyll-a (mg/l) Chlorophyll-a (mg/l) TA 1TA 3TA KTA TT 1TT 3TT KTT (a) Keterangan : TA = Tanpa penambahan kalium %, aerasi 1TA = Penambahan kalium 1%, aerasi 3TA = Penambahan kalium 3%, aerasi KTA = Reaktor kontrol (tanpa biakan alga, aerasi TT = Tanpa penambahan kalium %, tanpa aerasi 1TT = Penambahan kalium 1%, tanpa aerasi 3TT = Penambahan kalium 3%, tanpa aerasi KTT = Reaktor kontrol (tanpa biakan alga), tanpa aerasi (b) Gambar 1 Konsentrasi Chlorophyll a pada Reaktor dengan Penggunaan Aerasi (a) dan Tanpa Penggunaan Aerasi (b) 4

5 Dari Gambar 1, dapat diamati bahwa setiap reaktor baik dengan penggunaan aerasi maupun tanpa penggunaan aerasi cenderung mempunyai nilai konsentrasi chlorophyll a yang berfluktuatif. Konsentrasi awal chlorophyll a pada reaktor dengan penggunaan aerasi yaitu pada TA, 1TA, 3TA, dan KTA berturut-turut adalah 4,61 mg/l; 4,64 mg/l; 4,6 mg/l; dan 2,2 mg/l. Sedangkan mempunyai nilai 4,61 mg/l ; 4,64 mg/l ; 4,6 mg/l; dan 2 mg/l untuk konsentrasi awal chlorophyll a pada TT, 1TT, 3TT, dan KTT. Pada semua reaktor uji baik dengan penggunaan aerasi maupun tanpa penggunaan aerasi memiliki kandungan chlorophyll a yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan kedua reaktor kontrol. Hal ini disebabkan pada reaktor kontrol hanya berisi air boezem (tanpa dicampur dengan biakan alga), sedangkan pada reaktor uji berisi air boezem yang dicampur dengan biakan alga. Nilai konsentrasi chlorophyll a yang rendah ini mengindikasikan bahwa alga pada air boezem cenderung sedikit. Konsentrasi awal chlorophyll a pada semua reaktor uji di awal penelitian (hari ke-) mempunyai konsentrasi awal yang cenderung sama dengan konsentrasi biakan alga yang telah dihasilkan pada persiapan biota uji. Untuk reaktor dengan penggunaan aerasi, baik pada reaktor uji maupun kontrol mempunyai peningkatan nilai konsentrasi chlorophyll a. Pada TA, konsentrasi chlorophyll a cenderung mengalami peningkatan pada awal penelitian (hari ke-) sehingga hari ke-9. Konsentrasi chlorophyll a pada hari ke-9 mencapai kondisi optimum yaitu sebesar 5,58 mg/l. Sedangkan 1TA dan 3TA, cenderung mempunyai tren yang serupa, konsentrasi chlorophyll a mengalami peningkatan pada awal penelitian (hari ke-) sehingga hari ke-6. Konsentrasi chlorophyll a pada hari ke-6 untuk 1TA dan 3TA mencapai kondisi optimum yaitu sebesar 6,48 mg/l dan 8,2 mg/l. Dimana pada nilai tersebut merupakan konsentrasi chlorophyll a yang paling besar dibandingkan dengan konsentrasi chlorophyll a di hari lainnya selama penelitian. Sementara itu, untuk KTA nilai konsentrasi chlorophyll a dari awal penelitian (hari ke-) sehingga hari ke-9 mengalami peningkatan. Kemudian cenderung mempunyai nilai yang berfluktuatif sehingga akhir penelitian. Konsentrasi chlorophyll a pada hari ke-9 mencapai kondisi optimum yaitu sebesar 2,49 mg/l. Peningkatan kandungan chlorophyll a ini dikarenakan alga masih memiliki persediaan nutrien untuk tetap tumbuh dan berkembang biak. Selain tergantung pada faktor nutrisi, adanya faktor-faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan alga, diantaranya kebutuhan nutrien yang cukup bagi pertumbuhan alga, faktor ph, temperatur, dan intensitas cahaya yang menjadi penunjang peningkatan kandungan chlorophyll a. Dimana pada nilai tersebut merupakan konsentrasi chlorophyll a yang paling besar dibandingkan dengan konsentrasi chlorophyll a di hari lainnya selama penelitian. Sedangkan reaktor tanpa penggunaan aerasi, pada ketiga reaktor uji mempunyai penurunan konsentrasi chlorophyll a pada akhir penelitian. Dengan konsentrasi chlorophyll a optimum pada hari ke-11 adalah 6,2 mg/l. Sedangkan pada 1TT dan 3TT, konsentrasi optimum chlorophyll a mencapai 6,48 mg/l dan 7,3 mg/l pada hari ke-9. Kemudian cenderung menurun sehingga akhir penelitian (hari ke-2). Pada hari ke-11 sampai akhir penelitian, chlorophyll a pada media mengalami penurunan yang drastis. Hal ini disebabkan oleh kematian alga. Penurunan chlorophyll a berarti banyak pula alga yang mati, maka degradasi yang dilakukan sudah tidak bisa optimum. Pertumbuhan alga pada fase stasioner/ tetap dan bahkan kematian. Pada fase tetap ini ditandai dengan adanya pertumbuhan alga, tetapi juga ada kematian alga diakibatkan nutrien yang berkurang untuk pertumbuhan alga. Sementara itu, pada reaktor kontrol (KTT) mempunyai konsentrasi chlorophyll a yang cenderung stabil dari awal sehingga akhir penelitian. Konsentrasi optimum yang dicapai pada KTT ini adalah 2,3 mg/l pada hari ke-17 penelitian. Jika dibandingkan reaktor dengan penggunaan aerasi dan tanpa penggunaan aerasi, dapat diamati bahwa reaktor dengan penggunaan aerasi mempunyai konsentrasi chlorophyll a lebih besar dibandingkan dengan reaktor tanpa penggunaan aerasi. Hal ini dikarenakan dalam 5

6 aerasi selain terjadi proses pemasukkan gas-gas diperlukan dalam proses fotosintesis, juga akan menimbulkan gesekan-gesekan antara gelembung udara dan molekul-molekul air sehingga terjadi sirkulasi. Hal ini sangat penting untuk mempertahankan temperatur tetap homogen serta penyinaran dan nutrien tetap merata. Selain itu, sirkulasi juga dapat mencegah pengendapan plankton. Selain itu, dalam kegelapan (malam hari) alga membutuhkan oksigen untuk respirasi dan organik untuk pertumbuhannya. Sehingga dengan adanya penggunaan aerasi akan meningkatkan kadar oksigen terlarut dalam air. Konsentrasi COD Analisis COD dilakukan untuk mengetahui besar penurunan konsentrasi COD yang mampu dilakukan oleh kinerja simbiosis alga-bakteri dalam setiap reaktor. Pada penelitian ini dilakukan analisis penurunan COD yang terdapat pada reaktor uji tanpa penambahan unsur K (TA), penambahan unsur K sebanyak 1% (1TA), dan 3% (3TA) dari total unsur K pada Bold s Basal Medium (BBM), serta reaktor kontrol tanpa biakan alga dengan tanpa penambahan unsur K (KTA). Data pengamatan nilai COD yang telah didapatkan dari hasil replikasi tersebut kemudian dirata-rata, sehingga hasil pengamatan nilai efisiensi reduksi konsentrasi COD disajikan dalam bentuk grafik dapat dilihat pada Gambar 2. % Reduksi Konsentrasi COD % Reduksi Konsentrasi COD TA 1TA 3TA KTA TT 1TT 3TT KTT (a) Keterangan : TA = Tanpa penambahan kalium %, aerasi 1TA = Penambahan kalium 1%, aerasi 3TA = Penambahan kalium 3%, aerasi KTA = Reaktor kontrol (tanpa biakan alga, aerasi TT = Tanpa penambahan kalium %, tanpa aerasi 1TT = Penambahan kalium 1%, tanpa aerasi 3TT = Penambahan kalium 3%, tanpa aerasi KTT = Reaktor kontrol (tanpa biakan alga), tanpa aerasi (b) Gambar 2 Efisiensi Reduksi Konsentrasi COD pada Reaktor dengan Penggunaan Aerasi (a) dan Tanpa Penggunaan Aerasi (b) Berdasarkan Gambar 2 di atas terlihat bahwa peningkatan efisiensi nilai konsentrasi COD terjadi pada semua reaktor, baik pada penggunaan aerasi maupun tanpa penggunaan aerasi. Penurunan konsentrasi COD yang terjadi pada semua reaktor menunjukkan kinerja mikroorganisme untuk menurunkan konsentrasi COD dalam air boezem. Walaupun nilai 6

7 penurunan yang terjadi pada masing-masing reaktor berbeda satu dengan lainnya. Hal ini dikarenakan perbedaan kinerja mikroorganisme dalam menguraikan bahan organik yang terkandung dalam masing-masing reaktor. Penurunan nilai COD ini terjadi karena proses oksidasi yang dilakukan oleh mikroorganisme. Adanya simbiosis antara alga dan bakteri pada media, bakteri heterotrof dalam proses metabolismenya mengubah unsur-unsur dalam limbah menjadi bahan organik yang kemudian diserap oleh alga dalam proses fotosintesis dengan produknya yang berupa air, energi, dan oksigen. Penurunan tersebut tetap dapat berlangsung karena terjadi proses metabolisme oleh mikroorganisme dalam mengolah limbah serta dari pencampuran udara bebas. Penurunan konsentrasi bahan organik juga terjadi karena digunakan sebagai sumber nutrien untuk pertumbuhan oleh mikroorganisme. Untuk reaktor dengan penggunaan sistem aerasi, efisiensi penurunan konsentrasi COD terbesar terjadi pada 3TA. Kondisi optimum ketiga reaktor dicapai pada hari ke-13. Pada kondisi optimum, 3TA mampu menurunkan konsentrasi COD sehingga 83,94 ± 3,1%. Sedangkan efisiensi terkecil terjadi pada TA yaitu 62,3 ± 5,72%. Sementara itu, efisiensi penyisihan pada kondisi optimum pada 1TA yaitu 7,63 ± 3,93%. Selisih efisiensi penyisihan COD antara TA dan 3TA adalah sebesar 21,64%. Sedangkan efisiensi penyisihan COD antara TA dan 1TA adalah sebesar 8,33%. Dari data tersebut, diketahui bahwa penurunan konsentrasi COD dengan penambahan unsur K baik 1% (1TA) maupun 3% (3TA) mempunyai nilai yang lebih besar daripada tanpa penambahan unsur K (TA). Hal ini terjadi karena pada reaktor dengan penambahan unsur K terjadi kebutuhan nutrien yang cukup bagi pertumbuhan simbiosis alga-bakteri sehingga terjadi proses penyerapan nutrien maupun unsur hara (ion-ion hasil penguraian) oleh kinerja mikroorganisme tersebut. Jadi penguraian bahan organik yang lebih cepat daripada tanpa penambahan unsur K. Sementara itu, penurunan konsentrasi COD juga terjadi pada KTA meskipun efisiensi penurunannya mempunyai nilai yang lebih rendah dibandingkan dengan ketiga reaktor uji, yaitu 45,1 ± 3,7% (pada hari ke-13). Sedangkan pada reaktor tanpa penggunaan sistem aerasi, efisiensi penyisihan COD tertinggi pada masing-masing reaktor adalah untuk TT mencapai 53,6 ± 4,81% pada hari ke- 2. Sedangkan pada 1TT efisien penyisihan yang terjadi sebesar 59,45 ± 3,21% pada hari ke- 17, untuk 3TT efisien penyisihan COD sebesar 71,2 ± 2,93% pada hari ke-17. Sementara itu, pada KTT mempunyai efisiensi penyisihan konsentrasi COD sebesar 33,75 ± 2% pada hari ke-17 penelitian. Penurunan COD pada KTT disebabkan oleh penguraian dan penyerapan bahan-bahan organik oleh bakteri saja. Pada akhir penelitian (hari ke-2), beberapa biota uji yang pada penelitian ini adalah biakan alga dan juga bakteri. Hal ini juga terlihat dari nilai konsentrasi COD dari beberapa reaktor yang mengalami kenaikan kembali, yaitu pada kedua reaktor uji dengan penambahan unsur K baik 1TT maupun 3TT. Pada 1TT nilai konsentrasi COD meningkat sebesar 45,1 ± 1,33 mg/l (dimana nilai konsentrasi COD sebelumnya sebesar 44,61 ± 5,94 mg/l) dan juga pada 3TT nilai konsentrasi COD meningkat sebesar 35,85 ± 7,25 mg/l (dimana nilai konsentrasi COD sebelumnya sebesar 31,96 ± 4,72 mg/l). Kematian pada mikroorganisme disebabkan semakin berkurangnya nutrien dalam media dan adanya pengaruh dari kandungan senyawa kompleks yang sudah tidak dapat diuraikan, sehingga mikroorganisme tidak mampu lagi untuk melakukan proses penyisihan air limbah. Kematian mikroorganisme inilah yang mengakibatkan zat-zat organik yang telah terserap sebelumnya menjadi terlepas kembali, serta adanya mikroorganisme yang telah mati tersebut juga menambah kandungan bahan organik dalam reaktor sehingga nilai konsentrasi COD menjadi meningkat. Jika dibandingkan antara reaktor tanpa penggunaan aerasi dan dengan aerasi, masingmasing reaktor tersebut tidak menampakkan perbedaan yang jauh berbeda dalam menurunkan konsentrasi COD di dalam air boezem. Namun, reaktor dengan penggunaan aerasi dapat menurunkan konsentrasi COD lebih besar dan cepat daripada reaktor tanpa penggunaan 7

8 aerasi. Hal ini menunjukkan bahwa adanya penggunaan aerasi dapat mempengaruhi proses penyisihan konsentrasi COD dalam air boezem. Dengan penggunaan aerasi, maka persediaan oksigen terlarut di dalam air boezem akan semakin bertambah, sehingga cukup membantu mikroorganisme aerob yang bekerja untuk menguraikan polutan organik yang terdapat dalam air boezem. Pada dasarnya, proses penguraian bahan organik oleh mikroorganisme membutuhkan adanya nutrien dan oksigen terlarut yang cukup dalam reaktor. Selain itu, dengan penggunaan aerasi juga dapat mempercepat penyisihan kandungan COD dalam air boezem, hal ini disebabkan partikel-partikel dari senyawa kompleks yang terdapat dalam polutan organik air boezem akan saling bertumbukan dan terpecah ikatannya serta menghasilkan senyawa sederhana yang lebih mudah untuk diserap oleh alga. Di dalam reaktor, alga tidak dapat menyerap senyawa kompleks dengan mudah, mikroorganisme yang akan menguraikan senyawa air boezem dan menyerap sebagian ion hasil dari penguraian mikroorganisme. Untuk memudahkan penyisihan konsentrasi COD oleh alga, maka senyawa kompleks air bozem perlu diuraikan terlebih dahulu. Adanya aerasi akan memperbesar energi penguraian (pemecahan) ikatan senyawa kompleks tersebut, sehingga proses penyisihan konsentrasi COD akan lebih cepat berlangsung dibandingkan dengan penyisihan COD tanpa penggunaan sistem aerasi. Konsentrasi MLVSS MLVSS jumlah zat organik dalam mikroorganisme yang dilakukan dengan pengukuran jumlah padatan yang teruapkan. Hasil analisis nilai konsentrasi MLVSS disajikan dalam bentuk grafik dapat dilihat pada Gambar 3. MLVSS (mg/l) MLVSS (mg/l) TA 1TA 3TA KTA TT 1TT 3TT KTT (a) Keterangan : TA = Tanpa penambahan kalium %, aerasi 1TA = Penambahan kalium 1%, aerasi 3TA = Penambahan kalium 3%, aerasi KTA = Reaktor kontrol (tanpa biakan alga, aerasi TT = Tanpa penambahan kalium %, tanpa aerasi 1TT = Penambahan kalium 1%, tanpa aerasi 3TT = Penambahan kalium 3%, tanpa aerasi KTT = Reaktor kontrol (tanpa biakan alga), tanpa aerasi (b) Gambar 3 Konsentrasi MLVSS pada Reaktor dengan Penggunaan Aerasi (a) dan Tanpa Penggunaan Aerasi (b) 8

9 Dari grafik pada Gambar 3 di atas, dapat diketahui bahwa konsentrasi MLVSS pada semua reaktor berubah tiap hari sampling selama berlangsungnya penelitian. Pada awal penelitian, ini terjadi fase adaptasi, dimana fase ini menunjukkan bahwa mikroorganisme melakukan proses aklimatisasi terhadap lingkungan barunya sebelum pembelahan sel dan produksi biomassa terjadi secara signifikan. Sehingga pada awal penelitian konsentrasi MLVSS meningkat secara teratur dan perlahan. Selanjutnya pada hari ke-4 penelitian sampai hari ke-11 untuk semua reaktor mengalami peningkatan konsentrasi MLVSS. Fase ini disebut dengan fase eksponensial, dimana selama fase ini sel bakteri melipatgandakan diri pada laju maksimumnya, asalkan tidak ada keterbatasan substrat atau nutrien. Dengan substrat dan nutrien yang tidak terbatas, faktor yang dapat mempengaruhi laju pertumbuhan eksponensial hanyalah temperatur. Fase ini disebut dengan fase eksponensial, dimana selama fase ini sel bakteri melipatgandakan diri pada laju maksimumnya, asalkan tidak ada keterbatasan substrat atau nutrien. Dengan substrat dan nutrien yang tidak terbatas, faktor yang dapat mempengaruhi laju pertumbuhan eksponensial hanyalah temperatur. Tahap akhir pada pola pertumbuhan mikroorganisme yaitu fase stasioner, dimana laju pertumbuhan sama dengan laju kematian pada semua reaktor. Fase stasioner ini terjadi dikarenakan pada fase ini terdapat jumlah mikroorganisme berkurang karena jumlah pertumbuhan lebih kecil dari jumlah kematian mikroorganisme. Kematian mikroorganisme ini diakibatkan selain karena nutrisi yang semakin berkurang untuk mikroorganisme juga disebabkan karena adanya polutan organik sehingga mikroorgansime telah berada pada masa jenuh. Sehingga pertumbuhan dan perkembangan mikroorganisme menjadi terganggu dan dapat mengakibatkan kematian. Pada reaktor dengan penggunaan sistem aerasi, pencapaian kondisi optimum pada masing-masing reaktor sebagai berikut. Konsentrasi MLVSS mencapai 45 ± 27,27 mg/l pada hari ke-9 pada TA. Sedangkan 1TA konsentrasi MLVSS terbesar mencapai 514 ± 28,3 mg/l pada hari ke-6 dan mencapai konsentrasi MLVSS sebesar 575 ± 36,77 mg/l pada 3TA. Sedangkan pada KTA, konsentrasi MLVSS terbesar yaitu 88 ± 15,3 mg/l pada hari ke-9 penelitian. Sedangkan pada akhir penelitian konsentrasi MLVSS pada TA, 1TA, 3TA dan KTA berturut-turut adalah 75 ± 28,28 mg/l; 9 ± 19,4 mg/l; 13 ± 25,4 mg/l; dan 55 ± 11,2 mg/l. Jika dibandingkan antara ketiga reaktor, 1TA dan 3TA mempunyai waktu yang lebih singkat untuk mencapai konsentrasi MLVSS terbesar daripada TA, yaitu pada hari ke-6. Hal ini dikarenakan pada 1TA dan 3TA terdapat penambahan unsur K sebanyak 1% dan 3% dari total unsur K pada BBM. Sedangkan tanpa penambahan unsur K (TA), pencapaian konsentrasi MLVSS terbesar mempunyai selisih tiga hari bila dibandingkan dengan penambahan unsur K baik pada 1TA maupun 3TA, yaitu pada hari ke-9. Hal ini disebabkan unsur K dapat mempercepat kinerja simbiosis alga-bakteri, sehingga konsentrasi MLVSS yang dihasilkan lebih besar. Oleh karena itu, penambahan unsur K pada air boezem memberikan pengaruh terhadap konsentrasi MLVSS. Berdasarkan hasil uji statistik menggunakan two-way anova, diperoleh variasi waktu dan penambahan unsur kalium pada reaktor memberikan pengaruh yang signifikan terhadap nilai konsentrasi MLVSS (p value<,5). Sedangkan pada reaktor tanpa penggunaan sistem aerasi, konsentrasi MLVSS pada semua reaktor uji yaitu TT, 1TT, dan 3TT pada awal penelitian (hari ke-) yaitu 88 ± 5 mg/l. Sedangkan pada reaktor kontrol (tanpa biakan alga) yaitu pada KTT, konsentrasi awal MLVSS adalah 48 ± 8,49 mg/l. Pada awal penelitian ini terjadi fase adaptasi, dimana fase ini menunjukkan bahwa mikroorganisme melakukan proses aklimatisasi terhadap lingkungan barunya sebelum pembelahan sel dan produksi biomassa terjadi secara signifikan. Hal ini terbukti dengan konsentrasi MLVSS pada awal penelitian yang mempunyai nilai tidak berbeda jauh. Selanjutnya fase eksponensial atau percepatan pertumbuhan terjadi pada hari ke-4, 6, 9, dan 11 penelitian untuk TT. Dengan konsentrasi MLVSS mencapai 28 ± 13,14 mg/l pada hari ke-9. Sedangkan 1TT dan 3TT mempunyai tren peningkatan konsentrasi 9

10 MLVSS sama dengan TT yaitu fase eksponensial terjadi pada range waktu antara hari ke-4 sampai dengan hari ke-11. Untuk 1TT, konsentrasi MLVSS terbesar mencapai 32 ± 16,97 mg/l pada hari ke-6 dan mencapai konsentrasi MLVSS sebesar 42 ± 9,8 mg/l pada 3TT. Sedangkan pada KTT, konsentrasi MLVSS terbesar yaitu 7 ± 8,49 mg/l pada hari ke-9 penelitian. Konsentrasi MLVSS pada akhir penelitian pada TT, 1TT, dan 3TT masingmasing adalah 25 ± 7,7 mg/l, 4 ± 8,28 mg/l, dan 68 ± 13,34 mg/l. Sedangkan konsentrasi MLVSS pada hari ke-2 penelitian pada KTT adalah 32 ± 19,8 mg/l. Jika dibandingkan antara ketiga reaktor, 1TT dan 3TT mempunyai waktu yang lebih singkat untuk mencapai konsentrasi MLVSS terbesar daripada TT, yaitu pada hari ke-6. Hal ini dikarenakan pada 1TT dan 3TT terdapat penambahan unsur K sebanyak 1% dan 3% dari total unsur K pada BBM. Sedangkan tanpa penambahan unsur K (TT), pencapaian konsentrasi MLVSS terbesar mempunyai selisih tiga hari bila dibandingkan dengan penambahan unsur K baik pada 1TT maupun 3TT, yaitu pada hari ke-9. Hal ini disebabkan unsur K dapat mempercepat kinerja simbiosis alga-bakteri, sehingga konsentrasi MLVSS yang dihasilkan lebih besar. Oleh karena itu, penambahan unsur K pada air boezem memberikan pengaruh terhadap konsentrasi MLVSS. Nilai ph, Temperatur, dan Oksigen Terlarut Selama penelitian berlangsung diketahui bahwa nilai ph relatif berfluktuatif tetapi cenderung mengalami kenaikan pada akhir penelitian (hari ke-2). Pada reaktor dengan penggunaan aerasi yaitu TA, 1TA, 3TA, dan KTA mempunyai nilai ph rerata selama berlangsungnya penelitian berturut-turut adalah 7,67 ±,47; 7,55 ±,42; 7,4 ±,42; dan 7,5 ±,52. Sedangkan pada reaktor tanpa penggunaan aerasi, nilai ph rerata yaitu 7,46 ±,35; 7,25 ±,37; 7,2 ±,47; dan 7,5 ±,45 untuk TT, 1TT, 3TT, dan KTT. Kisaran nilai ph selama penelitian cenderung berada pada ph netral, umumnya mikroorganisme tumbuh pada ph sekitar 6 sampai 8. Temperatur rerata pada TA, 1TA, 3TA, dan KTA berturut-turut adalah 29,67 ±,75 C; 29,89 ±,71 C; 29,62 ±,75 C; dan 29,39 ±,94 C. Sedangkan pada TT, 1TT, 3TT, dan KTT mempunyai nilai temperatur rerata masing-masing adalah 29,83 ±,69 C; 29,62 ±,78 C; 29,57 ±,76 C; dan 29,39 ±,94 C. Fluktuasi temperatur yang terjadi berada pada kisaran temperatur mesofilik yaitu antara 25 C sampai 4 C. Mayoritas proses pemulihan lahan yang dilakukan secara biologis berada di dalam kondisi temperatur mesofilik. Nilai tersebut juga masih dalam kisaran temperatur optimum untuk pertumbuhan mikroalga yaitu berkisar antara C. Hal ini menunjukkan bahwa temperatur di dalam reaktor sesuai dengan temperatur yang diinginkan dalam proses biodegradasi. Nilai konsentrasi DO rerata pada reaktor TA, 1TA, 3TA, dan KTA masing-masing adalah 5,7 ±,9 mg/l; 5,82 ±,1 mg/l; 5,9 ± mg/l; dan 2,1 ±,28 mg/l. Sedangkan mempunyai nilai 4,1 ±,43 mg/l; 4,5 ±,36 mg/l; 4,2 ±,18 mg/l; dan 2,12 ±,72 mg/l untuk TT, 1TT, 3TT, dan KTA. Dengan nilai konsentrasi DO tersebut, mikroorganisme aerobik yaitu kelompok mikroorganisme yang memerlukan O 2 dapat melangsungkan respirasi seluler. 4. KESIMPULAN Reaktor yang digunakan untuk mengkaji efektivitas kinerja simbiosis alga-bakteri dalam menguraikan polutan organik mempunyai efisiensi yang berbeda ketika dilakukan aerasi dan tanpa aerasi dengan hasil efisiensi reduksi konsentrasi COD mencapai 83,94% menggunakan aerasi dan tanpa penggunaan aerasi efisiensinya sebesar 71,2%. Penambahan unsur K mempengaruhi efektivitas reduksi konsentrasi COD dalam hal tingkat efisiensi reduksi dan kecepatan waktu pencapaian kondisi optimum tersebut. Dalam hal ini efisiensi reduksi konsentrasi COD pada penambahan unsur K 3% dari total unsur K 1

11 pada BBM 21,64% lebih efektif daripada tanpa penambahan unsur K (83,94% : 62,3%) dengan pencapaian waktu lebih singkat daripada reaktor tanpa penambahan unsur K yaitu pada hari ke-11. Ucapan terima kasih Ucapan kepada Prof. Ir. Joni Hermana, MscES dan Ir. Agus Slamet, MSc. selaku dosen pembimbing telah membimbing dan memotivasi hingga terselesainya penelitian ini. Daftar Pustaka Aslan S., and Kapdan I. K., Batch Kinetics of Nitrogen and Phosphorus Removal From Synthetic Wastewater By Alga, Ecological Engineering, Vol. 28, pp Eaton Andrew D., Clesceri Lenore S., and Greenberg Arnold E., Standard Methods for The Examination of Water and Wastewater, 21 th edition, American Public Health Association, Washington. 25. Godos I., Blanco S., Encina P. A., Becares E. and Muñoz, R., Influence of flue gas sparging on the performance of high rate algae ponds treating agro-industrial wastewaters, Journal of Hazardous Materials, Vol. 179, pp Kim M. K., Park J. W., Park C. D., Kim S. J., Jeune K. H., Chang M. U. and Acreman J., Enhanced production of Scenedesmus spp. (green microalgae) using a new medium containing fermented swine wastewater, Bioresource Technology, Vol. 98, pp Lim S., Chu W., and Phang S., Use of Chlorella vulgaris for bioremediation of textile wastewater, Bioresource Technology, Vol. 11, pp Othman M., S., and Lim E., C., Eutrophic Condition at Tasik Chini, Pahang, Sains Malaysiana Journal, Vol. 35, No. 2, pp Peraturan Daerah Kota Surabaya Nomor 2 Tahun 24, Tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air, Surabaya. Makmur M., (28), Pengaruh Upwelling Terhadap Ledakan Alga (Blooming Algae) di Lingkungan Perairan Laut, Prosiding Seminar Nasional Teknologi Pengolahan Limbah VI, ISSN , pp Nielsen P. L., Andresen L. C., Michelsen A., Schmidt I., K., and Kongstad J., Seasonal Variations and Effects Of Nutrient Applications On N and P and Microbial Biomass Under Two Temperate Heathland Plants, Applied Soil Ecology, Vol. 42, pp Travieso L., Benítez F., Sáncheza E., Borja R., Martín A., and Colmenarejo M. F., Batch mixed culture of Chlorella vulgaris using settled and diluted piggery waste, Ecological Engineering, Vol. 28, pp