PENGOLAHAN LIMBAH AMMONIA DENGAN

PROSES NITRIFIKASI

MAKALAH

oleh

LAYFA MEILLATINA AZMI 19813034

ADYA DHIVARA SAMPURNO 19813069

KHANZA JAMALINA BODI 19813089

MUHAMAD GIDRY A. 19813144

SARI WULANDARI 19813148

SEKOLAH ILMU DAN TEKNOLOGI HAYATI

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

BANDUNG

2014

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI........................................................................................................i

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang.............................................................................................1

1.2 Tujuan Penulisan..........................................................................................

BAB 2 PENGOLAHAN LIMBAH AMMONIA DENGAN PROSES NITRIFIKASI

2.1 Informasi Biologis Komoditas ......................................................................

2.2 Potensi Industri..............................................................................................

2.3 Teknologi ......................................................................................................

2.4 Industri yang Ada ..........................................................................................

2.5 Manajemen.....................................................................................................

2.6 Pasar...............................................................................................................

2.7 Kebijakan.......................................................................................................

2.8 Aspek Sosial dari Komoditas.........................................................................

2.9 Industri Prospektif..........................................................................................

BAB 3 KESIMPULAN..............................................................................................

DAFTAR PUSTAKA................................................................................................

i

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Limbah cair yang mengandung amoniak pada masa industri saat ini

semakin banyak jumlahnya, karena semakin berkembangnya pabrik-pabrik yang

memproduksi produk yang mengandung unsur nitrogen. Akibat limbah cair yang

mengandung konsentrasi nitrogen yang tinggi antara lain:

a. Eutrofikasi pada badan air yaitu menurunnya oksigen terlarut pada badang

penerima air sehingga kemampuan self purification ekosistem air semakin

rendah.

b. Terbentuknya ammonia bebas (NH3) yang dihasilkan dari temperatur dan

pH yang tinggi sehingga menyebabkan proses nitrifikasi tidak stabil dan

keracuan pada biota air.

c. Konsentrasi ammonia pada rentang 0,2-2 mg/L kerancunan pada

organisme yang lebih tinggi.

Berdasarkan hal ini telah dilakukan penelitian dalam upaya untuk

memperoleh suatu sistem pengolahan yang cukup sederhana yang dapat

diterapkan di industri-industri kecil. Penelitian dilaksanakan dengan melakukan

pengolahan limbah yang mengandung amoniak konsentrasi tinggi dengan

menerapakan sistem nitrifikasi biologis yang menggunakan reaktor biofilter

tercelup. Penelitian ini diharapkan dapat diperoleh karakteristik proses nitrifikasi

yang selanjutnya dapat digunakan sebagai dasar pembuatan alat pengolahan

limbah amoniak. Penelitian yang berkembang saat ini merupakan penelitian

awal, karena hanya melakukan proses nitrifikasi yaitu suatu proses

penurunan/penghilangan zat amoniak, yang kemudian hasil dari proses ini masih

menghasilkan zat polutan nitrit dan nitrat, karena proses nitrifikasi adalah proses

perubahan zat amoniak menjadi nitrit dan nitrat. Oleh karena itu disebut tahap

awal karena untuk menghasilkan hasil olahan yang memenuhi standar baku air

limbah, perlu dilakukan proses selanjutnya untuk menghilangkan nitrit dan nitrat

yaitu melalui proses denitrifikasi. Hasil percobaan proses nitrifikasi yang telah

dilakukan menghasilkan

1

penurunan rata-rata amoniak sebesar 97,98 %, dengan volume reaktor (15x20x150)cm

atau 45 liter, kapasitas maximum 4,8 l /jam dan waktu tinggal 24 jam.

Proses nitrifikasi ini diperlukan dalam mengolah air limbah yang

mengandung unsur N dikarenakan beberapa faktor, yaitu:

1. Ammonia yang terkandung dalam air limbah akan mempengaruhi konsentrasi

Dissolve Oksigen (DO) dan bersifat racun terhadap ikan.

2. Nitrogen yang ada harus diremoval agar tidak terjadi “Eutrophikasi” pada

permukaan air.

Proses ini dilakukan untuk menjaga badan air yang diperuntukkan sebagai

air minum. Tingkatan Nitrat – N sebagai air minum adalah 45 mg/l, sedangkan

untuk nitrat sebagai Nitrogen adalah 10 mg/l. Dan total konsentrasi organic dan

konsentrasi Ammonia Nitrogen dalam air limbah antara 25 mg/l – 45 mg/l.

1.2 Tujuan Penulisan

Tujuan dari penulisan makalah mengenai proses nitrifikasi oleh

Nitrosomonas dan Nitrobacter adalah untuk memberikan informasi bagaimana

proses nitrifikasi terjadi dan bagaimana peran nitrosomonas dan nitrobacter

dalam proses ini. Selain itu, untuk menjelaskan teknologi yang melibatkan

proses nitrifikasi yang berkembang saat ini, industri yang menggunakan proses

ini, dan dampak pada sosial terkait dengan kebijakan yang ada dalam

masyarakat.

2

BAB II

PENGOLAHAN LIMBAH AMMONIA

DENGAN PROSES NITRIFIKASI

2.1. Informasi Biologis Komoditas

Nirobacter dan nitrosomonas merupakan bakteri nitrifikasi karena

bakteri ini dapat mengubah nitrit menjadi nitrat. Klasifikasi nitrobacter adalah

berawal dari kingdom Bacteria, filum Proteobacteria, kelas Alpha

Proteobacteria, Orde Rhizobiales, famili Bradyrhizobiaceae, dan genus

nitrobacter. Spesies dari nitrobacter adalah Nitrobacter winogradskyi,

Nitrobacter hamburgensis, Nitrobacter vulgaris, dan Nitrobacter alkalicus.

Nitrobacter memiliki pH optimum 7,3 dan 7,5 serta akan mati pada suhu 120°F

(49°C) atau di bawah 32°F (0°C). Bakteri ini dapat tumbuh optimal pada suhu

38°C dan pH 7,9. Nitrobakter termasuk bakteri aerob, pada umumnya

berbentuk batang, seperti pir atau pleomorfhic dan berkembang biak dengan

budding.

Nitrosomonas adalah mikrobakteria yang menggunakan amonia sebagai

bahan baku metabolisme. Klasifikasi nitrosomonas berawal dari kingdom

Bacteria, filum Proteobacteria, kelas beta Proteobacteria, orde

Nitrosomanadales, famili Nitrosomonadaceae, dan genus nitrosomonas. Salah

satu spesies nitrosomonas adalah nitrosomonas europaea. Nitrosomanas dapat

tumbuh optimal pada suhu 35°C dan pH 8,1.

Alam menyediakan bakteri menguntungkan (nitrosomonas dan

nitrobacter) yang mampu menguraikan ammonia. Bakteri ini bisa ditemukan

pada hampir semua ekosistem. Umumnya bakteri ini termasuk bakteri aerobik

yang membutuhkan oksigen untuk hidup dan berkembangbiak. Bakteri ini

membentuk koloni dimana saja asalkan tersedia cukup ammonia dan oksigen.

Contoh sederhana proses nitrifikasi terjadi di kolam ikan. Nitrosomonas

3

menguraikan ammonia menjadi nitrit yang merupakan senyawa beracun bagi ikan.

Nitrit menjadi makanan nitrobacter dan menghasilkan senyawa nitrat. Inilah

yang disebut proses nitrifikasi. Ikan melakukan respirasi dan berekresi

membuang kotoran yang mengandung ammonia. Sama halnya dengan sisia

pakan, kotoran di dasar kolam, atau ikan mati yang sudah lama. Pada bagian

akhir, nitrat diserap tumbuhan air atau menguap seelah melalui proses oksidasi

di permukaan air.

Nitrosomonas dan nitrobacter terminologi bakteri Lithotrophic. Bakteri

ini membutuhkan oksigen dan makanan hidup dan membangun koloni di media

dengan permukaan yang leras dan bersih. Kedua jenis bakteri tersebut

termasuk lama dalam replikasi dibanding bakteri lain yang ada. Pada kolam air

tawar, bakteri membutuhan waktu setiap 8 jam untuk bereplikasi sedangkan

untuk air laut jauh lebih lama yaitu sekitar 24 jam.

Gambar 1 : Siklus Nitrogen Di Lingkungan Perairan

Siklus nitrogen yang terjadi di lingkungan perairan secara sederhana

dapat diilustrasikan pada Gambar 1. Senyawa nitrat dan amoniak dalam air

digunakan oleh tumbuhan dan mikroorganisme dalam proses biosintesis

(asimilasi) untuk membentuk sel baru yang akan menghasilkan nitrogen

organik.

4NO3-

+ 8H2O → 4NH3 + 4O2 + 4OH-

NH3 + CO2 + tumbuhan hijau + cahaya matahari → protein

4

Setelah hewan dan tumbuhan mati, makan akan didekomposisi melalui

proses biokimia dan bahan-bahan nitrogen organik yang terkandung akan

diubah kembali menjadi bentuk amoniak. Proses ini dinamakan sebagai proses

mineralisasi. Sebagian besar amoniak di alam akan dioksidasi menjadi nitrit

(NO2-) dan kemudian menjadi nitrat (NO3

-) yang dilakukan oleh dua macam

bakteri autotrof melalui proses yang disebut nitrifikasi. Senyawa nitrit

merupakan bahan peralihan yang terjadi pada siklus biologi. Senyawa ini

dihasilkan dari suatu proses oksidasi biokimia ammoniumm tetapi sifatnya

tidak stabil karena pada konsisi aerobik selama nitrit terbentuk, dengan cepat

nitrit dioksidasi menjadi nitrat oleh bakteri bitrobacter. Senyawa nitrat adalah

bentuk senyawa nitrogenyang merupakan senyawa yang stabil. Senyawa ini

dapat berasal dari buangan ndustri bahan peledak, pupuk dan cat. Secara

alamiah kadar nitrat relatif rendah, tetapi kadar ini dapat menjadi sangat tinggi

pada air tanah di daerah-daerah yang diberi pupuk yang mengandung nitrat. Di

Indonesia konsentrsi dalam air minum tidak boleh melebihi 10 mg/l.

Proses nitrifikasi adalah proses perubahan senyawa amonia (NH4+)

menjadi senyawa nitrit (NO2-). Selanjutnya nitrit yang terbentuk dioksidasi

menjadi nitrat (NO3-)

Berikut adalah tahap-tahap nitrifikasi:

1. Nitritasi

Tahap ini merupakan tahap oksidasi ion ammonium (NH4+) menjadi

ion nitrit (NO2-) yang dilaksanakan oleh bakteri nitrosomonas

menurut rekasi NH4+ + ½O2 + OH- → NO2

- + H+ + 2H2O +

59,4 Kcal. Reaksi ini memerlukan 3,43 gram O2 untuk

mengoksidasi 1 gram nitrogen menjadi nitrit.

2. Nitrasi

Tahap ini merupakan tahap oksidasi ion nitrit menjadi ion nitrat (NO3

-) yang dilaksanakan oleh bakteri nitrobacter menurut reaksi

NO2- + 1/2O2 → NO3

- + 18 Kcal. Reaksi ini memerlukan 1,14 gram O2 untuk mengoksidasi 1 gram nitrogen menjadi nitrat.

5Secara keseluruhan proses nitrifikasi dapat dilihat dari persamaan

berikut:

NH4+ + 2O2 → NO3

- + 2H+ + H2OKedua reaksi nitritasi dan nitrasi diatas berlangsung secara rekasi

eksotermik (rekasi yang menghasilkan energi). Jika kedua jenis bakteri tersebut

ada, baik di tanah maupun di perairan maka konsentrasi nitrit yang dibentuk

oleh bakteri nitrosomonas akan dioksidasi oleh bakteri nitrobacter menjadi

nitrat.

2.2. Potensi Industri

Potensi industri penggunaan nitrobakter dan nitrosomonas di bidang

bioremedisi sebagian besar dalam pengelolaan limbah industri diatara lain

proses nitrifikasi dengan sistem biofilter untuk pengolahan air limbah yang

mengandung amoniak konsentrasi tinggi.

Bioremediasi adalah usaha yang dilakukan manusia berupa pemanfaatan

jasa mikroba atau makhluk hidup untuk mengembalikan fungsi dari kondisi

lingkungan yang tercemar karena polutan tertentu. Bioremediasi dapat

didefinisikan sebagai penggunaan organisme hidup terutama mikroorganisme

untuk mendegrasi pencemar yang merugikan ke tingkat atau bentuk yang lebih

aman.

Bioremediasi inilah salah satu aplikasi yang digunakan dalam industri

yaitu sebagai pengolah limbah industri yang mengandung amoniak berlebih.

Teknologi yang mendukung proses ini adalah biofilter. Biofilter pereduksi

amoniak akan memanfaatkan mikroba denitrifor. Mikroba tersebut diinokulum

atau dimobilisasi dalam media kompos yang telah dimasukkan pada reaktor

bersistem batch. Setiap gas NO yang ada dialirkan ke dalam reaktor tersebut.

biofilter pada reaktor tersebut akan memfiltrasi gas NO dan mengubahnya

menjadi gas N2 yang tidak berbahaya bagi lingkungan maupun kesehatan.

6

2.3. Teknologi

Teknologi pada pengolahan limbah menggunakan biofilter yang

melibatkan nitrobacter dan nitrosomonas dalam proses nitrifikasi. Teknologi ini

digunakan untuk pertumbuhan mikroorganisme yang dilakukan secara alami

dengan cara mengalirkan air limbah domestik secara kontinu ke dalam reaktor

(biofilter) melalui media penyangga. Pertumbuhan nitrobacter dan nitrosomonas

ini juga didukung oleh suplai udara secara terus-menerus dengan

menginjeksikan udara ke dalam reaktor melalui alat pompa udara. Selanjutnya

air limbah dimasukkan sedikit demi sedikit ke dalam reaktor.

Nitrogen oksida diproduksi dan dikonsumsi oleh mikroba melalui proses

nitrifikasi dan denitrifikasi. Umumnya hal seperti ini berasal dari tanah. namun,

kali ini diaplikasikan dalam teknologi biofilter. Pada teknologi biofilter, bakteri

denitrifikasi akan mengikat senyawa-senyawa nitrogen yang bebas di udara.

Senyawa nitrogen oksida yang dialirkan ke biofilter akan diadsorpsi oleh media

kompos. Adsorpsi ini sesuai dengan adsorpsi Langmuir (Sontheimer, 1998).

Bakteri nitrifikasi akan mengubahnya menjadi amoniak (NH4). Amoniak ini

nantinya akan digunakan oleh bakteri denitrifikasi menjadi gas N2.

Teknologi biofilter bersifat aman karena teknologi biofilter mengonversi

senyawa organik yang berbahaya menjadi anorganik yang tidak berbahaya.

Teknologi biofilter ini juga tidak mengeluarkan produk sampingan sehingga

fokus keluaran lebih mudah diawasi. Selain itu, teknologi biofilter ini juga tidak

melibatkan peralatan-peralatan berbahaya. Dengan desain yang sederhana dan

mudah digunakan membuat teknologi ini bersifat aman untuk diterapkan.

Teknologi biofilter bersifat efisien karena teknologi ini mampu

mereduksi gas NO yang merupakan polutan dengan hasil yang memuaskan.

Dengan konfigurasi tinggi kolom biofilter dan laju alir gas serta dengan

menambahkan nutrisi pada pupuk akan menghasilkan efisiensi reduksi hingga

angka 91,49%. Selain itu, teknologi ini hanya menggunakan konsumsi energi

yang rendah. Hal ini terlihat dari peranan mikroba yang merupakan satu-satunya

7

pemberi energi pada sistem. Pada teknologi biofilter ini tidak diperlukan energi

dari pembakaran karena sistem ini murni memakai energi yang berasal dari

mikroba.

Gambar 2. Diagram Proses Nitrifikasi Menggunakan Reaktor Biofilter Aerobik.

.

8

2.4. Industri yang Ada

Masalah pencemaran oleh air limbah di Indonesia baik limbah domestik

maupun air limbah industri sampai saat ini masih menjadi masalah yang serius.

Air limbah kota-kota besar di Indonesia khususnya Jakarta secara garis besar

dapat dibagi menjadi tiga yaitu air limbah industri dan air limbah domistik yakni

yang berasal dari buangan rumah tangga dan yang ke tiga yakni air limbah dari

perkantoran dan pertokoan (daerah kemersial). Saat ini selain pencemaran akibat

limbah industri, pencemaran akibat limbah domistikpun telah menunjukkan

tingkat yang cukup serius.

Dari hasil penelitian diketahui bahwa untuk wilayah Jakarta misalnya,

dilihat dari segi jumlah, air limbah domistik (rumah tangga) memberikan

kontribusi terhadap pencemaran air sekitar 75 %, air limbah perkantoran dan

daerah komersial 15 %, dan air limbah industri hanya sekitar 10 %. Sedangkan

dilihat dari beban polutan organiknya, air limbah rumah tangga sekitar 70 %, air

limbah perkantoran 14 %, dan air limbah industri memberikan kontribusi 16 %.

Dengan demikan air limbah rumah tangga dan air limbah perkantoran adalah

penyumbang yang terbesar terhadap pencemaran air .

Teknologi Pengolahan Air Limbah Biofilter Anaerob-Aerob Dengan

Media Plastik Sarang Tawon adalah teknologi pengolahan air limbah yang

murah dan handal dengan proses Biofilter Tercelup Anaerob-Aerob dengan

media plastik sarang tawon.

Mekanisme proses metabolisme di dalam sistem biofilter secara aerobik

secara sederhana dapat diterangkan seperti pada Gambar 3. Gambar tersebut

menunjukkan suatu sistem biofilm yang terdiri dari media penyangga, lapisan

biofilm yang melekat pada media, lapisan air limbah dan lapisan udara yang

terletak di luar. Senyawa pencemar yang terletak di dalam air limbah misalnya

senyawa organik (BOD, COD), ammonia, phospor dan lainnya akan terdifusi ke

dalam lapisan atau film biologis yang melekat pada permukaan media. Pada saat

yang bersamaan dengan menggunakan oksigen terlarut di dalam air limbah

senyawa pencemar tersebut akan diuraikan oleh mikroorganisme yang ada di

9

dalam lapisan biofilm dan energi yang dihasilkan akan diubah menjadi biomassa.

Suplai oksigen pada lapisan biofilm dapat dilakukan dengan beberapa cara

misalnya pada sistem RBC yakni dengan cara kontak dengan udara luar, pada

sistem trickling filter dengan aliran balik udara, sedangkan pada sistem biofilter

tercelup dengan menggunakan blower udara atau pompa sirkulasi.

Jika lapisan mikrobiologis cukup tebal, maka pada bagian luar lapisan

mikrobiologis akan berada dalam kondisi aerobik sedangkan pada bagian dalam

biofilm yang melekat pada medium akan berada pada kondisi anaerobik. Pada

kondisi anaerobik akan terbentuk gas H2S, dan jika konsentrasi oksigen terlarut

cukup besar maka gas H2S yang terbentuk tersebut akan diubah menjadi sulfat

(SO4) oleh bakteri sulfat yang ada didalam biofilm. Selain itu pada zona aerobik

nitrogen-ammonium akan diubah menjadi nitrit dan nitrat dan selanjutnya pada

zona anaerobik nitrat yang terbentuk mengalami proses denitrifikasi menjadi gas

nitrogen. Oleh karena di dalam sistem biofilm terjadi kondisi anaerobik dan

aerobik pada saat yang bersamaan maka dengan sistem tersebut proses

penghilangan senyawa nitrogen menjadi lebih mudah.

 

Gambar 3 : Mekanisme proses metabolisme di dalam proses dengan sistem

Biofilm

 10

Proses pengolahan air limbah dengan proses biofilter Anaerob-Aerob

secara sederhana dapat ditujukkan seperti pada Gambar 3:

 

Gambar  4 : Pengolahan air limbah dengan proses biofilter anaerob-aerob.

 

Pertama air limbah dialirkan masuk ke bak pengendap awal, untuk

mengendapkan partikel lumpur, pasir dan kotoran organik tersuspesi. Selain

sebagai bak pengendapan, juga berfungasi sebagai bak pengontrol aliran, serta

bak pengurai senyawa organik yang berbentuk padatan, sludge digestion

(pengurai lumpur) dan penampung lumpur. Air limpasan dari bak pengendap

awal selanjutnya dialirkan ke bak kontaktor anaerob dengan arah aliran dari atas

ke bawah, dan dari bawah ke atas. Di dalam bak kontaktor anaerob tersebut diisi

dengan media dari bahan plastik tipe sarang tawon. Jumlah bak kontaktor

anaerob terdiri dari dua buah ruangan. Penguraian zat-zat organik yang ada

dalam air limbah dilakukan oleh bakteri anaerobik atau fakultatif aerobik.

Setelah beberapa hari operasi, pada permukaan media filter akan tumbuh lapisan

film mikro-organisme. Mikro-organisme inilah yang akan menguraikan zat

organik yang belum sempat terurai pada bak pengendap.

Air limpasan dari bak kontaktor anaerob dialirkan ke bak kontaktor

aerob. Di dalam  bak kontaktor aerob ini diisi dengan media dari bahan pasltik

tipe rarang tawon, sambil diaerasi atau dihembus dengan udara sehingga mikro

organisme yang ada akan menguraikan zat organik yang ada dalam air limbah

11

serta tumbuh dan menempel pada permukaan media. Dengan demikian air limbah

akan kontak dengan mikro-orgainisme yang tersuspensi dalam air maupun yang

menempel pada permukaan media yang mana hal tersebut dapat meningkatkan

efisiensi penguraian zat organik, deterjen serta mempercepat proses nitrifikasi,

sehingga efisiensi penghilangan ammonia menjadi lebih besar. Proses ini sering

di namakan Aerasi Kontak (Contact Aeration). 

Dari bak aerasi, air dialirkan ke bak pengendap akhir. Di dalam bak ini

lumpur aktif yang mengandung massa mikro-organisme diendapkan dan

dipompa kembali ke bagian inlet bak aerasi dengan pompa sirkulasi lumpur.

Sedangkan air limpasan (over flow) dialirkan ke bak khlorinasi. Di dalam bak

kontaktor khlor ini air limbah dikontakkan dengan senyawa khlor untuk

membunuh micro-organisme patogen. Air olahan, yakni air yang keluar setelah

proses khlorinasi dapat langsung dibuang ke sungai atau saluran umum. Dengan

kombinasi proses anaerob dan aerob tersebut selain dapat menurunkan zat

organik (BOD, COD), ammonia, deterjen, padatan tersuspensi (SS), phospat dan

lainnya.

Pengolahan air limbah dengan proses biofilter anaerob-aerob tercelup

mempunyai beberapa keunggulan antara lain :

1. Tahan terhadap fluktuasi jumlah air limbah maupun fluktuasi

konsentrasi.

2. Operasional dan perawatannya mudah dan sederhana.

3. Konsumsi energi (listrik untuk blower) lebih rendah.

4. Tahan terhadap fluktuasi debit maupun konsentrasi.

5. Dapat diaplikasikan untuk pengolahan berbagai macam air limbah

baik limbah domestic maupun limbah industri.

Dapat dirancang untuk skala kecil maupun skala besar. Industri ini

dikembang oleh PT. Air Nusantara yang merupakan perusahaan suplier dan

installer yang bergerak dalam bidang pengilahan air bersih (water treatment), air

limbah domestik (wastewater treatment), dan air limbah industri (sewage

treatment).

12

Gambar 5: Beberapa contoh teknologi biofilter anaerob-aerob yang telah diaplikasikan untuk pengolahan air limbah baik limbah domestik.

13

2.5. Manajemen

Dalam manajemen pengolahan limbah cair secara biologis, ada dua

kategori proses yaitu :

a. Suspended-growth process, adalah proses pengolahan secara biologi yang

melibatkan aktivitas mikroorganisme untuk mengurai bahan organik untuk

mengurai bahan organik atau unsur-unsur lainnya di dalam air limbah menjadi

gas dan mikroorganisme tumbuh dalam keadaan tersuspensi di dalam aliran.

b. Attached-growth process, adalah proses pengolahan secara biologi yang

melibatkan aktivitas mikroorganisme untuk mengurai bahan organik atau unsur-

unsur lainnya di dalam air limbah menjadi gas dan mikroorganisme tumbuh

terlekat pada media tumbuh terlekat pada media tumbuh, seperti batu, keramik,

plastik. Proses ini juga disebut dengan fixed film processes.

Nitrosomonas dan nitrobacter merupakan bakteri nitrifikasi yang paling

berperan dalam proses biologis oksidasi ammonia menjadi nitrat. Transformasi

nitrifikasi dari ammonia menjadi nitrat melibatka dua tahapan, yaitu tahap

nitritasi dan nitrasi. Kedua proses tersebut diperlukan pula dalam proses

berlangsungnya reaktor biofilter. Dalam proses biofilter terdapat proses isolasi

bakteri atau berupa pembiakan bakteri. Proses pembiakan berjalan selama 5

minggu hingga dicapai air umpan total 100 % adalah air limbah dari pabrik

amonium nitrat yang akan diolah. Kondisi reaktor yang semakin lama semakin

baik, menunjukkan semakin lama lapisan mikro-organisme semakin tebal atau

banyak sehingga proses biologis nitrifikasi semakin banyak terjadi.

Dalam reaktor biofilter terdapat air baku, air baku yang digunakan

konsentrasinya tidak stabil, sehingga kadang-kadang diperoleh air baku dengan

konsentrasi ammonia yang kecil, namun tetap mampu mengolah air baku dengan

konsentrasi ammonia tinggi.

14

Mekanisme perpindahan massa limbah dalam biofilter terjadi pada

permukaan suatu media dinyatakan sebagai berikut:

a. Difusi subtansi air buangan dari cairan limbah ke dalam massa mikroba yang

melapisi medianya.

b. Reaksi penguraian bahan organik maupun anorganik oleh mikroba tersebut.

c. Difusi produk penguraian ke luar ke cairan induk limbah.

Hasil dari proses biofilter adalah suatu proses yang dapat menurunkan

kandungannitrit dan nitrat sehingga air hasil pengolahan limbah dari proses

denitrifikasi dapat langsung dibuang ke sistem perairan umum.Optimasi

bioremediasi terhadap limbah cair dipengaruhi faktor sebagai berikut

Lingkungan, Temperatur, Oksigen, dan Nutrien.

Bakteri nitrobacter dan nitrosomonas dapat diisolasi pula menjadi suatu

produk yang mampu bekerja secara sinergis pada limbah sehingga kualitas air

yang bersih dapat tercapai. Penggunaan produk tersebut memiliki takaran

tertentu agar tercapai optimalisasi dalam pemurnian air limbah.

Satu liter dari produk nitrobacter dan nitrosomonas digunakan untuk

limbah sebanyak 10 – 30 M³. Sistem pengolahan limbah harus diberikan

persediaan oksigen (aerasi) yang cukup dan stabil karena bakteri yang digunakan

merupakan bakteri aerob. Oksigen dapat diperoleh dengan menggunakan aerator

atau blower sesuai dengan kapasitas limbah. Kandungan minimal oksigen

terlarut adalah 2,5 ppm dan pH limbah pH 6,5–8,0. Pengolahan limbah harus

terhindar dari sinar matahari langsung dan penggunaan zat-zat yang dapat

mematikan bakteri seperti: karbol, Lysol, sianida betalaktam, formaldehyde,

arsen.

15

2.6. Pasar

Aplikasi kemampuan bakteri Nitrosomonas dan Nitrobacter dalam

proses nitrifikasi merupakan suatu hal yang dapat dikomersialisasikan. Selain

karena kemampuan bakteri ini dalam proses nitrifikasi, jumlah kedua bakteri

ini terdapat melimpah di alam dan teknologi untuk “memproduksi” kedua

bakteri ini relatif murah untuk ukuran industri. Hal ini dapat membuka peluang

untuk industri produk-produk yang menggunakan kedua bakteri tersebut.

Dengan demikian, komersialisasi produk-produk ini pun dapat dilakukan.

Komersialisasi ini membutuhkan target – target pemasaran yang tepat

agar dapat memberikan keuntungan ekonomi yang maksimal. Produk-produk

dari bakteri Nitrosomonas dan Nitrobacter dapat dimanfaatkan dalam bidang

industri dan pertanian. Sehingga kedua sektor ini dapat dijadikan target

pemasaran yang menjanjikan.

Target pemasaran produk-produk bioremediasi yang melibatkan

bakteri Nitrosomonas dan Nitrobacter di sektor industri adalah industri-industri

yang menghasilkan limbah terutama limbah cair yang mengandung amonia.

Industri pupuk nonorganik seperti NPK dan urea adalah salah satu jenis

industri yang menghasilkan banyak limbah amonia.

Penanganan limbah cair yang mengandung amonia dengan proses

bioremediasi (yang melibatkan bakteri Nitrosomonas dan Nitrobacter pada

prosesnya) merupakan cara yang relatif lebih efektif dan berkelanjutan, serta

memberikan beberapa hasil positif sampingan dibandingkan cara penanganan

yang lainnya, seperti presipitasi dan klorinasi. Selain itu biaya produksi produk

bioremediasi yang bahan dasarnya melimpah di alam dan mudah diperbanyak

ini relatif cukup murah dalam ukuran industri, sehingga harga jualnya pun akan

relatif cukup terjangkau, terutama bagi industri-industri skala besar. Sehingga

potensi pemasaran produk-produk bioremediasi yang menggunakan bakteri

Nitrosomonas dan Nitrobacter seperti reaktor biofilter aerobik akan sangat

menjanjikan.

16

2.7. Kebijakan

Indonesia memiliki beberapa kebijakan yang berkaitan dengan

penggunaan bakteri Nitrosomonas dan Nitrobacter. Salah satu aplikasi dari

kemampuan kedua bakteri ini dalam proses nitrifikasi adalah remediasi limbah

cair. Pencemar / polutan air yang dapat ditanggulangi oleh bakteri

Nitrosomonas dan Nitrobacter adalah amonia. Menurut Penjelasan PP No. 85

Tahun 1999 Pasal 7 ayat (3) huruf (c), amonia termasuk dalam kategori limbah

reaktif yang pada kondisi pH antara 2 dan 12,5 dapat menghasilkan gas, uap

atau asap beracun dalam jumlah yang membahayakan kesehatan manusia dan

lingkungan. Sedangkan dalam PP No. 85 Tahun 1999 Pasal 7 ayat (3), limbah

reaktif termasuk dalam kategori limbah Bahan Berbahaya dan Beracun (B3).

Berdasarkan hal ini, amonia termasuk limbah B3 yang memiliki tingkat bahaya

yang sangat tinggi.

Menurut PP No. 18 Tahun 1999 Pasal 9 ayat (1) dan (3), setiap orang

yang menggunakan B3 dan/atau menghasilkan limbah B3 wajib mereduksi

(meremediasi) dan mengolah limbah B3 sesuai dengan teknologi yang ada.

Dengan demikian, setiap orang/badan yang menghasilkan limbah amonia

sebagai B3 wajib meremediasinya dengan teknologi yang ada, salah satunya

dengan teknologi proses bioremediasi menggunakan bakteri Nitrosomonas dan

Nitrobacter

Indonesia memiliki undang-undang yang didalamnya mengandung

pengelolaan kualitas air, yang mana di dalamnya termasuk ketentuan-ketentuan

pengolahan limbah yang dapat menjadi pencemar sumber daya air. Dalam UU

RI No 7 tahun 2004 tentang Sumber Daya Air, pasal 23 ayat 4 yang berbunyi:

17

“Pengendalian pencemaran air sebagaimana dimaksud pada ayat (1)

dilakukan dengan cara mencegah masuknya pencemaran air pada sumber

air dan prasarana sumber daya air...”

Dengan demikian sesuai dengan undang-undang ini, bioremediasi limbah cair

menggunakan bakteri Nitrosomonas dan Nitrobacter hendaknya dilakukan

sebelum limbah cair itu masuk ke sumber air dan prasarananya.

18

2.8. Aspek Sosial dari Komoditas

Pemanfaatan Nitrobacter dan Nitrosomonas sebagai sebuah produk yang

merupakan solusi bagi pembersihan limbah ammonia mempunyai dampak dalam

aspek sosial, diantaranya:

Sosial Ekonomi

Pembuatan produk Nitrobacter dan Nitrosomonas dalam skala pabrik dapat

memperluas lapangan kerja bagi masyarakat. Pembuatan pabrik ini tentu

akan membutuhkan sumber daya manusia untuk menjalankannya.

Perekrutan masyarakat sekitar akan mengurangi pengangguran dan juga

akan membuat peningkatan pertumbuhan ekonomi di daerah sekitar

pabrik.

Selain itu, dari segi di luar pabrik, akan ada peningkatan kualitas dan daya

jual bagi masyarakat yang membudidayakan ikan. Karena, dengan

adanya produk Nitrobacter dan Nitrosomonas, limbah amonia di kolam

ikan dapat teratasi dan tidak akan ada ikan yang keracunan, hal ini juga

akan berdampak pada peningkatan ekonomi bagi masyarakat tersebut.

Sosial dan Lingkungan

Adanya produk Nitrobacter dan Nitrosomonas yang dipasarkan ke industri

terutama industri yang menghasilkan limbah ammonia, akan berdampak

pada lingkungan masyarakat. Penggunaan produk dengan benar dan

tidak berlebihan akan membuat limbah dapat diolah dengan baik

sehingga tidak mencemari lingkungan masyarakat di sekitar industri

tersebut. Lingkungan akan menjadi lebih bersih dan masyarakat akan

dapat menjalan kegiatannya dengan baik.

19

2.9. Industri Prospektif

Pemanfaatan bakteri Nitrobacter dan Nitrosomonas menjadi sebuah

produk untuk memurnikan (membersihkan) limbah cair yang mengandung

ammonia memiliki prospek yang cerah di masa depan. Industri-industri akan

terus berkembang, perkembangan itu akan sebanding dengan jumlah limbah

yang akan dihasilkan. Oleh karena itu, diperlukan alat atau produk yang dapat

mengolah dan mengurangi limbah tersebut, salah satunya adalah produk dari

bakteri Nitrobacter dan Nitrosomonas. Selain itu, bakteri ini mudah ditemukan

di alam sehingga lebih mudah untuk membudidayakan bakteri ini.

Saat ini, produk Nitrobacter dan Nitrosomonas yang ada di pasaran

berupa cairan yang mengandung campuran kedua bakteri tersebut, produk ini

digunakan dengan cara mencampur limbah dengan cairan berisi bakteri sehingga

limbah ammonia dapat dikurangi. Tetapi cara ini dinilai kurang efektif, karena

pengaturan kadar bakteri dan kondisi untuk membuat bakteri ‘bekerja’ secara

optimal dilakukan manual.

Teknologi yang berkembang saat ini adalah pembuatan suatu reaktor

biofilter. Di dalam reaktor tersebut limbah yang mengandung ammonia akan

diolah dan bakteri Nitrobacter dan Nitrosomonas akan ditambahkan untuk

proses nitrifikasi. Dalam reaktor tersebut akan diatur semua kondisi yang

diperlukan bakteri seperti suhu, pH, kelembapan dan lain-lain sehingga

diperoleh hasil yang optimal. Tetapi, pembuatan reaktor ini masih dalam tahap

penelitian dan percobaan.

Untuk selanjutnya, penelitian tersebut diharapkan akan dapat

diaplikasikan, sehingga dapat didirikan industri yang memproduksi reaktor

biofilter. Jadi, pemanfaatan bakteri Nitrobacter dan Nitrosomonas tidak hanya

sebatas pada pembuatan produk berupa cairan yang merupakan gabungan kedua

bakteri tersebut, tetapi juga pembuatan sebuah reaktor biofilter yang lebih efektif

dan efisien dalam pengolahan limbah.

20

BAB IIIKESIMPULAN

Nitrobacter dan Nitrosomanas sangat penting dalam siklus nitrogen,

dengan keberadaan nitrogen yang semakin banyak maka kedua bakteri ini dapat

mengatasi pencemaran tersebut. Khusunya limbah cair yang mengandung

Ammonia dapat dibersihkan dengan bantuan kedua bakteri tersebut.

Pembersihan ammoniak dalam limbah tersebut di oleh dengan suatu reactor

yang disebut dengan Biofilter. Fungsi dari bioreactor adalah dapat

membersihkan limbah yang memiliki senyawa ammonia hingga dapat dibuang

kelingkungan. Oleh karena itu, pentingnya pengetahuan dari manfaat bakteri

nitrobacter dengan nitrosomonas dan penting pula pengetahuan cara mengolah

limbah yang benar.

21

DAFTAR PUSTAKA

Hammer, Mark.1975.Water and Waste Water Technolog:John Wiley & Sons Inc.

Pengolahan Air Limbah Biofilter

http://www.watertreatment-sewagertreatment.com/?page=pt_artikel&ida=1415

&judul=Pengolahan%2520Air&2520Limbah%2520Biofilter

diunduh tanggal 15 April 2014 pukul 09.35

Nitrobacter

http://en.wikipedia.org/wiki/Nitrobacter

diunduh tanggal 9 April 2014 pukul 19.10

Nitrosomonas

http://en.wikipedia.org/wiki/Nitrosomonas

diunduh tanggal 9 April 2014 pukul 19.10

Marsidi, Ruliasih.2002.Proses Nitrifikasi dengan Sistem Biofilter untuk Pengolahan Air

Limbah yang Mengandung Amoniak Konsentrasi Tinggi.

http://ejurnal.bppt.go.id/index.php/JTL/article/view/340

diunduh tanggal 9 April 2014 pukul 19.30

22