Perpustakaan Digital ITB

Penggunaan media penunjang Polyvinyl Chloride (PVC) berbentuk sarang tawon pada Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) komunal domestik telah banyak diimplementasikan di beberapa daerah di Indonesia. Media penunjang ini terbuat dari lembaran PVC dengan Spesific Surface Area (SSA) 250 m²/m³ dan memiliki sifat cenderung hidrofilik sehingga mampu melekatkan mikroorganisme dalam jumlah yang banyak. Akan tetapi penelitian sebelumnya hanya membahas mengenai efisiensi penyisihan organik saja, namun terbatas mengenai penyisihan nutrien. Penelitian ini menganalisis aspek-aspek kebaruan dalam perkembangan ilmu pengetahuan dalam pengolahan air limbah domestik, seperti analisis hidrofisilitas polimer PVC yang mempengaruhi kinetika pembentukan biofilm, analisis Filling Ratio (FR) media penunjang PVC, dan analisis mekanisme penyisihan organik, nutrien, dan mikroplastik (MP) dalam sistem anoxic-aerobic FBR. Penelitian ini terdiri dari 4 tahapan, yaitu analisis karakteristik air limbah domestik dan MP pada IPAL komunal domestik dengan sistem pertumbuhan tersuspensi anaerob. Penelitian dilanjutkan dengan analisis hidrofisilitas polimer PVC dan polimer lain sebagai pembanding dengan kondisi batch. Selanjutnya dilakukan analisis FR media penunjang PVC pada kondisi batch untuk menentukan FR terbaik. FR terbaik akan digunakan pada reaktor kontinu dengan variasi Hydraulic Retention Time (HRT) menggunakan air limbah artifisial. Pada kondisi kontinu ini dianalisis performa reaktor dalam penyisihan organik dan nutrien, serta mekanisme penyisihan MP dalam rangkaian reaktor menggunakan air limbah domestik asli dengan HRT terbaik. Hasil menunjukkan karakteristik air limbah domestik pada 4 IPAL memiliki rasio BOD/COD rata-rata sebesar 0,52 ± 0,03 – 0,57 ± 0,01. Nilai ini menunjukkan bahwa air limbah tersebut mudah didegradasi secara biologis. Karakteristik air limbah domestik ini juga menunjukkan rasio C:N:P rata-rata sebesar 100:11,19:1,09 dan C/N 9. Adapun efisiensi penyisihan yang dihasilkan IPAL tersebut adalah TSS 79,21 ± 1,04%, COD 56,86 ± 5,34%, BOD 58,96 ± 7,32, NH?? 38,15 ± 2,93%, NO?? 46,42 ± 2,04%, NO?? 26,04 ± 4,48%, N-Organik 59,29 ± 9,72%, NTK 31,73 ± 4,64%, and TP 31,96 ± 3,84%. Hasil pengujian karakteristik air limbah di influen dan efluen IPAL, serta efisiensi IPAL yang cukup rendah, menunjukkan organik dan nutrien belum terolah dengan baik, masih berada di atas baku mutu air limbah domestik PermenLHK No. 68 Tahun 2016. Selain karakteristik organik dan nutrien, MP juga terdeteksi di IPAL. Rata-rata konsentrasi MP yang ditemukan adalah 537,50 ± 35,21 MP/L (influen) dan 108,33 ± 22,03 MP/L (efluen), dengan rata-rata efisiensi penyisihan sebesar 79,98 ± 2,89%. MP ini terdiri dari berbagai macam distribusi ukuran, bentuk, warna, dan polimer. Berdasarkan hasil penelitian, PVC memiliki sifat paling cenderung hidrofilik jika dibandingkan dengan 4 polimer lainnya, dengan sudut kontak air 71,78 ± 0,94?. PVC ini terbukti dapat melekatkan mikroorganisme dalam jumlah yang banyak, yaitu memiliki Total Attached Solids(TAS) rata-rata sebesar 2,30 mg/cm² (anoksik) dan 2,52 mg/cm² (aerob) dengan ketebalan biofilm rata-rata sebesar 451,78 µm (anoksik) dan 472,40 µm (aerob) dengan analisis Scanning Electron Microscope (SEM). Adapun laju pertumbuhan spesifik (µ) yang dihasilkan sebesar 0,0384/hari (anoksik) dan 0,0776/hari (aerob). FR media penunjang PVC berbentuk sarang tawon mempengaruhi kinerja dari reaktor. FR terbaik pada penelitian ini adalah FR 50%, baik pada kondisi anoksik maupun aerob. Pemilihan FR terbaik ini didasarkan pada performa reaktor dalam penyisihan organik, nutrien, kinetika penyisihan COD, dan kinetika pertumbuhan mikroorganisme. Berdasarkan analisis mikroorganisme menggunakan kit ZymoBIOMICS DNA Miniprep dan 16S Barcoding Kit (SQK-RAB204) dari Oxford Nanopore Technologies menunjukkan bahwa teridentifikasi mikroorganisme yang dapat menurunkan organik dan nutrien di dalam air limbah domestik.FR terbaik digunakan pada rangkaian reaktor anoxic-aerobic FBR sistem kontinu dengan HRT 12 jam, 24 jam, dan 36 jam dan menunjukkan bahwa model Stover Kincannon dan Orde 2 Grau merupakan model yang akurat dalam penyisihan organik. Pada percobaan menggunakan air limbah domestik asli, rangkaian reaktor ini menghasilkan mampu menurunkan organik dan nutrien, serta memenuhi baku mutu yang berlaku. Selain dapat menyisihkan organik dan nutrien, rangkaian reaktor ini mampu menyisihkan MP sebesar 97,56 ± 0,23%. Penyisihan MP ini terjadi karena proses adsorpsi MP pada TSS dan mengendap di dalam reaktor, selain itu penyisihan ini karena terjadinya adsorpsi dan fiksasi MP pada biofilm dan media penunjang PVC berbentuk sarang tawon. Penggunaan media penunjang PVC berbentuk sarang tawon dalam pengolahan air limbah domestik memiliki performa yang baik dalam penyisihan organik dan nutrien sesuai dengan baku mutu yang berlaku. Hal ini disebabkan media ini memiliki SSA yang besar dan memiliki sifat cenderung hidrofilik, sehingga mampu melekatkan mikroorganisme dalam jumlah yang banyak. FR yang besar menghasilkan luas permukaan media yang ditempati biofilm juga semakin besar, di mana jumlah mikroorganisme yang berperan dalam menyisihkan organik dan nutrien juga semakin besar. Penelitian ini juga menghasilkan beberapa mekanisme penyisihan MP dalam rangkaian reaktor. Namun, penelitian ini memiliki gap-gap, yaitu perlu penambahan reaktor anoksik untuk menurunkan NO?? yang dihasilkan pada reaktor aerob. Selain itu perlu dilakukan analisis rasio resirkulasi dan analisis N? pada reaktor anoksik.