PENGARUH AERASI DAN PENCAHAYAAN ALAMI TERHADAP KEMAMPUAN HIGH RATE ALGAE REACTOR (HRAR) DALAM PENURUNAN NITROGEN DAN FOSFAT PADA LIMBAH PERKOTAAN

Transkripsi

1 SIDANG TUGAS AKHIR PENGARUH AERASI DAN PENCAHAYAAN ALAMI TERHADAP KEMAMPUAN HIGH RATE ALGAE REACTOR (HRAR) DALAM PENURUNAN NITROGEN DAN FOSFAT PADA LIMBAH PERKOTAAN Oleh: AULIA ULFAH FARAHDIBA Dosen Pembimbing Welly Herumurti, ST., MSc TEKNIK LINGKUNGAN - FTSP - ITS

2 Latar Belakang Pendahuluan

3 Pencemaran Bozem Kalidami Bozem Kalidami konsentrasi nutrien berupa amonia sebesar 36,24 mg/l, dan fosfat sebesar 1,67 mg/l (Laboratorium Teknik Lingkungan, 2010) NUTRIEN NITROGEN FOSFAT Pertumbuhan Aktifitas sel KONSENTRASI TINGGI EUTROFIKASI

4 Alga Mikroskopik eukaryotic (± 1 to 50 µm) Memiliki klorofil Fotosintesis cahaya 6CO H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O + 6O 2 (Bitton, 2005)

5 ALGA Faktor Kehidupan Dissolved Oxygen Cahaya Suhu Turbulensi ph Malam dan Siang Hari (Diurnal ) Kedalaman Reaktor, Pond Suhu o C (Wong, 1997). Metabolisme, Menghindari sedimen Aktifitas Fotosintesis; Respirasi

6 SIKLUS SIMBIOSIS PADA HRAP (High Rate Alga Reactor) Sumber: Oswald dan Gotaas, 1957

7 Kemampuan Removal HRAP Peneliti Limbah Konsentrasi Awal Kemampuan Penurunan Nitrogen Fosfat Nitrogen Fosfat - - (Aerasi) 62,03-77,08% (Aerasi ) 42,65-63,87% Ginting, (2003) Artificial (Tanpa Aerasi) 28,88-49,35% (Tanpa Aerasi) 18,84-38,9% Aslan, (2005) Artificial 25 mg/l 13 mg/l 53% 34% Garcia, (2000) Limbah Domestik 41,3 ± 12,7 mg/l - 73%-57% - Gonzales, (1996) Limbah Agroindustri 36,3 mg/l Total Phosphorus 111,8 mg/l 95% 60% Chen.P. (2003) Limbah Domestik 28,5 mg/l 3,70 mg/l 80% 44%

8 Pendahuluan (lanjutan) RUMUSAN MASALAH TUJUAN PENELITIAN HRAR REDUKSI NUTRIEN PADA LIMBAH DOMESTIK PERKOTAAN VARIASI: AERASI PENCAHAYAAN ALAMI (SIANG DAN MALAM)

9 Pendahuluan (lanjutan) Ruang Lingkup BOZEM KALIDAMI VARIASI CAHAYA DAN AERASI NUTRIEN NITROGEN DAN FOSFAT

10 Pendahuluan (lanjutan) Manfaat Penelitian Memberikan kontribusi ilmiah terhadap kinerja alga dalam penurunan nutrien (nitrogen dan fosfat) untuk pengolahan air limbah perkotaan. Memberikan rekomendasi kondisi optimum alga dalam pengolahan air limbah perkotaan dengan variabel yang dianalisis.

11 Metodologi Penelitian KERANGKA PENELITIAN KEMAMPUAN HIGH RATE ALGAE REACTOR (HRAR) UNTUK PENURUNAN NITROGEN DAN FOSFAT PADA LIMBAH PERKOTAAN Peraturan&Kajian Pustaka: Estetika sungai yang baik Pengolahan limbah sebelum masuk ke badan air Baku mutu kualitas air permukaan (PP No.82 Tahun 2001) Alga dapat menurunkan nutrien dalam badan air dengan High Rate Alga Reactor(HRAR) (Kassim, Thaer J. 2002, dan Wang, 2009) LATAR BELAKANG GAP Realitas: Kondisi 76,2% dari 52 sungai di Jawa, Sumatera, Bali and Sulawesi sudah terpolusi (UNDP, 2006) Bozem Kalidami mengalami eutrofikasi diakibatkan pembuangan langsung limbah perkotaan Konsentrasi nutrien di Bozem Kalidami melebihi baku mutu PP No.82 Tahun 2001 Bozem Kalidami terjadi Eutrofikasi (alga bloom), hingga menurunkan kadar O 2 hingga bozem dapat menjadi kondisi septik Data Sekunder Karakteristik Kualitas Air Bozem Kalidami (sekunder) Bahan pencemar nutrien Kondisi optimum dan proses pertumbuhan Alga Kemampuan dan variabel HRAP dalam penelitian sebelumnya Data Primer Karakteristik Kualitas Air Limbah dengan data nutrien dengan time series Persiapan Alat dan Bahan Seeding dan Aklimatisasi Analisis Awal (Penelitian Pendahuluan) Pembuatan Reaktor High Rate Alga Reaktor (HRAR) Pengumpulan Data Pustaka&Identifikasi Masalah Variasi Pencahayaan Pelaksanaan Variasi Aerasi Bagaimana kemampuan High Rate Alga Reaktor (HRAR) dalam mereduksi nutrien (Nitrogen dan fosfat) limbah domestik perkotaan? Tujuan 1 Menentukan kemampuan HRAR untuk menurunkan nitrogen dan fosfat dalam limbah perkotaan. Hasil 1 Akan diperoleh Data Kuantitas Removal Nutrien (Nitrogen dan Fosfat) dalam kinerja HRAR Observasi Reaktor Pencatatan Menghubungkan kemampuan removal dengan pengkondisian variabel Editing Data Tabulasi dan Grafik Uji Korelasi dan Uji ANOVA Analisis Bagaimana pengaruh aerasi dan pencahayaan alami (siang dan malam) pada HRAR? Tujuan 2 Menentukan pengaruh kandungan aerasi dan pencahayaan alami (siang dan malam) pada HRAR. Hasil 2 Akan diperoleh Data Kuantitas Removal Nutrien yang dihubungkan dengan kondisi variabel Analisis Kemampuan Removal Nutrien dalam HRAR dalam tiap Variasi Data Kesimpulan dan Saran

12 Metodologi Penelitian Seeding dan Aklimatisasi Dominansi Alga Hijau Rasio C:N:P Ideal C:N:P=106:16:1 (Cromar, 1997). Waktu 1minggu Rasio C:N:P Bozem 30:5:1 diverivikasi dengan data analisis pendahuluan 0,22-1,30 mg klorofil a/l Aklimatisasi 1 minggu Fallowfield, 1999 Mostert, 1987

13 Metodologi Penelitian Penelitian Pendahuluan Uji KONSENTRASI R-400 Harvesting alga, 25% setiap pengoperasian (Bich, 1999) ,80 93,98 97,03 98,35 Efisiensi Penurunan (%) ,82 81,67 0 Efisiensi Penurunan Amonia Kontrol Lumpur K-Alga R-100 R-200 R-400 R-800

14 Metodologi Penelitian Penelitian Pendahuluan Uji KEDALAMAN R cm (Bich, 1999) Efisiensi Penurunan (%) 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 76,0% 69,1% 65,3% 85,2% 36,5% Efisiensi Penurunan Amonia 57,3% R Kontrol-alga R Kontrol-limbah R 25cm R 40cm R 50cm R 60cm

15 Metodologi Penelitian Reaktor HRAR Dimensi didapatkan dari hasil penelitian pendahuluan dan sumber ilmiah (Bich, 1999) Reaktor (PxLxT) = 60 x 30 x 30 cm 3 Reaktor: Kontrol (K) Reaktor A12 Reaktor A

16 Metodologi Penelitian REAKTOR HRAR

17 Metodologi Penelitian Pelaksanaan Penelitian 6 hari 6 hari 6 hari 4 hari 4 hari 4 hari 8 hari Hari 0-6 Hari 7-13 Hari Hari Hari Hari Hari hari Pengamatan dan Analisis 8 hari 42 Hari

18 Metodologi Penelitian Pelaksanaan Penelitian Analisa Parameter Utama : 2 hari sekali Analisis Parameter Tambahan (DO dan suhu) : setiap hari Waktu Kontak 4, 6 dan 8 hari Sampling pagi untuk data malam hari (pemaparan tanpa sinar matahari) Sampling sore untuk data siang hari (setelah pemaparan sinar matahari) Sampling pkl wib Sampling pkl wib

19 Pembahasan AMONIA SIANG HARI:uptake alga, peluang nitrifikasi lebih besar dibandingkan pada waktu malam hari REAKTOR A24:lebih besar peluang nitrifikasi, supply O 2 >>

20 Pembahasan NITRAT MALAM HARI : Nitrifikasi tidak besar Reaktor A12 : Nitrifikasi tidak terlalu besar

21 Pembahasan FOSFAT MALAM HARI : Pada Siang hari aktifitas tinggi eksudat Reaktor A12 : Alga lebih stabil, pada A24 dominansi bakteri

22 Pembahasan Klorofil

23 Pembahasan MLSS

24 Pembahasan INTENSITAS CAHAYA Cahaya Optimum Alga Hijau ft candle (Sorokin, 1957) Dilakukan pada musim hujan (terjadi fluktuasi intensitas cahaya; mendung, hujan,badai) intensitas cahaya rendah Cahaya ft-candle

25 Pembahasan Dissolved Oxygen (DO) Perbedaan Konsentrasi Malam-Siang: 0,1-1mg/L

26 Pembahasan ph ph 8-9

27 Pembahasan Suhu C

28 Pembahasan Korelasi Dissolved Oxygen dan ph (cont. Reaktor Kontrol) DO >>, ph >>

29 Pembahasan Korelasi Dissolved Oxygen (DO) dan Klorofil (cont. Reaktor A24) Signifikasi pada siang hari, DO Meningkat >> Klorofil Menurun << Indikasi Bakteri mendominasi

30 Pembahasan Korelasi Klorofil dan MLSS (cont. Reaktor A24) Signifikansi MLSS meningkat >> Klorofil menurun << Indikasi Bakteri mendominasi

31 Pembahasan Korelasi Dissolved Oxygen (DO) dan MLSS (cont. Reaktor A24) Kecenderungan MLSS meningkat >> DO menurun << Bakteri tumbuh pesat

32 Pembahasan Korelasi Amonium dan Nitrat (cont. Reaktor A24 Siang)

33 KESIMPULAN 1. Efisiensi penurunan amonia adalah dengan aerasi 24 jam sebesar 83,44 %. Aerasi 12 jam, lebih baik menurunkan nitrat dan fosfat masing-masing sebesar 57,91% dan 50,55%. 2. Aerasi berpengaruh penurunan nutrien, DO, ph, dan aktifitas bakteri; lebih berpengaruh pada aktifitas bakteri dibandingkan dengan pertumbuhan alga 3. Cahaya alami berpengaruh pada efisiensi penurunan nutrien. Pada siang hari amonia dapat diturunkan lebih baik. Sedangkan nitrat dan fosfat lebih dapat diturunkan pada malam hari.

34 SARAN 1. Perlu adanya penelitian pendahuluan dengan menggunakan kultur alga dan kultur bakteri dengan limbah artificial, agar mengetahui kinerja dari simbiosis alga dan bakteri yang terjadi pada High Rate Alga Pond, agar aktifitasnya dapat lebih terprediksi. 2. Penelitian lebih lanjut mengenai alga pond, sebaiknya dilihat kondisi intensitas cahaya. Intensitas cahaya sangat mempengaruhi kinerja alga. Penelitian lebih baik dilakukan di dua musim (musim penghujan dan kmearau) untuk mengetahui optimasi kinerja alga. 3. Limbah domestik yang akan diolah dalam alga pond, sebaiknya sudah diketahui karakteristik fisik, kimia, dan biologis. Sehingga, terjadinya fenomena yang terjadi pada bozem Kalidami dapat diketahui lebih awal.

35 TERIMA KASIH Aulia Ulfah Farahdiba Environmental Engineering Institut Technology Sepuluh Nopember Surabaya Wassalammualaikum...wr.wb