KAJIAN APLIKASI BAKTERI Nitrosomonas sp. PADA TEKNIK BIOFILTER UNTUK PENGHILANGAN EMISI GAS AMONIAK
Oleh : PUJI RAHMAWATI NURCAHYANI F03400038
2006 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
Puji Rahmawati Nurcahyani (F03400038). Study of Application of Nitrosomonas sp. at Biofilter Technique for Removing Ammonia Gaseous Emissions. Supervised by : Mulyorini Rahayuningsih dan Mohamad Yani.
SUMMARY Air is the main requirement of live for all living being. Air pollution cause by presence of pollutant in the environment from industrial activities, one of them is condensed latex processing industry using ammonia. The air pollution control can be done with chemical-physical methods which is relatively higher cost and biological method using bacteria to degrade the pollutant. Biofilter technique represent one of those methods. Biofilter is a reactor with solid material as packing material in which microbes are attached naturally, forming biolayer (thin layer) to reduce polutant gases. The aim of the research is to determine the type of packing material for application of ammonia gaseous emission, determining capacities of absorption and estimated kinetics of biofilter during the time operated. The type of packing material that used are coral, activated carbon, compost and soil. The gas source is condensation of NH4OH with certain thinning. The thinning function to determine ammonia concentration to be added at the time of biofilter operated. The column is made from the polivinyl chloride (PVC) pipe with height of 60 cm and diameter of 15.24 cm. The bacteria that inoculated is nitrifying bacteria, Nitrosomonas sp.. Conditioning the bacterium has done before its application in the biofilter, by giving nutrient with the change of colour as the indicator. The data is analyzed by descriptive analysis methods for the removal gaseous capacity, the growth rate of microorganism and nitrat forming. Those parameters is measured to determine the best conditions of removal gas emission. The characteristic of material packing examination got a highest water content is soil, activated carbon, compost and coral that is 33.12 %, 32.35 %, 18.86 %, 27.74 %. Respectively, the density of each material is 206.10 kg-dried koral/m3, 153.66 kg-dried activated carbon/m3, 373.17 kg-dried soil/m3, 403.66 kg-dried compost/m3. Respectively, the organic nitrogen content of each material packing, firstly, is 0.03 %, 0.05 %, 0.43 % and 0.34 %, while the organic carbon
content is 27.74 %, 33.12 %, 32.35 % and 28.86 %. The pH value of each packing material is neutral, but there is addition dolomite at activated carbon to stable pH value. The absoption capacities of coral and activated carbon are 0.53 g-N/kgdried coral/day and 0.41 g-N/kg-dried activated carbon/day. Biofilter soil and compost has absorption capacities are 1.16 g-N/kg-dried soil/day and 0.59 gN/kg-dried compost/day. During application periode, each material packing increasing pH value, decreasing the nitrifying bacteria number and nitrat forming. Water content range is between 20-40 %, the range of temperature around biofilter is 28 – 31 oC. Kinetics of biofilter operated has Vm at coral, activated carbon, soil and compost is 0.0015 g-N/kg-dried coral/hour, 0.028 g-N/kg-dried activated carbon/hour, 0.012 g-N/kg-dried soil/hour, 0.012 g-N/kg-dried compost/hour. The Ks value of each biofilter is 4.31 ppm, 6.34 ppm, 36.6 ppm and 23.09 ppm. The best biofilter performance that operated is soil biofilter because showing highest removal capacity, that is 1.16 g-N/kg-dried soil/day.
Demikianlah sosok pahlawan yang menjadikan tanggungjawab sebagai energi pendorongnya, pengorbanan sebagai hakikat dan tabiatnya, keberanian jiwa sebagai perisainya. Kesabaran sebagai nafas panjangnya. Seorang pahlawan boleh salah, boleh gagal, boleh tertimpa musibah. Akan tetapi, dia tidak boleh kalah. Dia tidak boleh menyerah kepada kelemahannya, dia tidak boleh menyerah kepada tantangannya, dia tidak boleh menyerah kepada keterbatasannya. Dia harus tetap melawan, menembus gelap, supaya dia bisa menjemput fajar. Sebab, kepahlawanan adalah piala yang direbut, bukan kado yang dihadiahkan. Dalam tradisi perlawanan, taruhannya adalah keberanian. Disini, taruhannya adalah kearifan. Tapi dalam dua-duanya ada kesunyian. Disana kamu melawan dalam sunyi, disini kamu bekerja dalam sunyi. Disana kamu berdarah-darah sendiri, disini kamu menguras semua energi jiwamu. Memeras serat-serat pikiranmu. Sendiri. Ketika orang tertidur kamu terbangun itulah susahnya. Ketika orang merampas kamu membagi itulah peliknya. Ketika orang menikmati kamu menciptakan itulah rumitnya. Ketika orang mengadu kamu bertanggungjawab itulah repotnya. Makanya tidak banyak orang bersamamu disini, mendirikan imperium kebenaran. (anis matta)
.... Sahabat, Semoga Allah mencintaimu karena kau mencintaiku karena-Nya....
KAJIAN APLIKASI BAKTERI Nitrosomonas sp. PADA TEKNIK BIOFILTER UNTUK PENGHILANGAN EMISI GAS AMONIAK
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh PUJI RAHMAWATI NURCAHYANI F03400038
2006 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
KAJIAN APLIKASI BAKTERI Nitrosomonas sp. PADA TEKNIK BIOFILTER UNTUK PENGHILANGAN EMISI GAS AMONIAK
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh PUJI RAHMAWATI NURCAHYANI F03400038
Lahir di Tuban, 17 Februari 1982 Tanggal Lulus : 6 maret 2006
Menyetujui Bogor, 10 Maret 2006
Dr. Ir. Mulyorini Rahayuningsih, Msi Dosen Pembimbing I
Dr. Ir. Mohamad Yani, M Eng. Dosen Pembimbing II
DAFTAR ISI
halaman DAFTAR ISI ............................................................................................................ ii DAFTAR TABEL .................................................................................................... iii DAFTAR GAMBAR................................................................................................ iv DAFTAR LAMPIRAN............................................................................................ vi I. PENDAHULUAN ............................................................................................. 1 A. LATAR BELAKANG................................................................................... 1 B. TUJUAN ....................................................................................................... 3 II. TINJAUAN PUSTAKA.................................................................................. 4 A. GAS AMONIAK .......................................................................................... 4 B. BAKTERI PENGOKSIDASI AMONIAK ................................................... 6 C. BIOFILTER................................................................................................... 10 D. BAHAN PENGISI BIOFILTER ................................................................... 11 E. KORAL.......................................................................................................... 13 F. ARANG AKTIF............................................................................................. 15 G. KOMPOS ...................................................................................................... 16 H. TANAH ......................................................................................................... 17 III. METODE PENELITIAN ............................................................................. 19 A. BAHAN DAN ALAT ................................................................................... 19 B. METODE PENELITIAN .............................................................................. 19 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN...................................................................... 28 A. KARAKTERISTIK BAHAN PENGISI ....................................................... 28 B. BIOFILTER KORAL .................................................................................... 29 C. BIOFILTER ARANG AKTIF....................................................................... 37 D. BIOFILTER TANAH.................................................................................... 44 E. BIOFILTER KOMPOS ................................................................................ 51 F. PEMBAHASAN UMUM .............................................................................. 58 V. KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................................... 62 A. KESIMPULAN ............................................................................................. 62 B. SARAN.......................................................................................................... 62 DAFTAR PUSTAKA............................................................................................... 64 LAMPIRAN ............................................................................................................. 68
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1. Beberapa kegiatan yang menghasilkan polutan amoniak .................. 3 Tabel 2. Daftar bakteri pengoksidasi senyawaan nitrogen .............................. 10 Tabel 3 . Beberapa bahan pengisi biofilter yang pernah diaplikasikan ........... 12 Tabel 4. Ringkasan ciri-ciri penting bahan pengisi biofilter yang biasa digunakan 13 Tabel 5. Komposisi media pertumbuhan Nitrosomonas sp ............................ 21 Tabel 6. Karakteristik bahan pengisi yang digunakan ................................... 28 Tabel 7. Kapasitas penyerapan beberapa polutan gas pada beberapa jenis bahan pengisi biofilter................................................................................. 60 Tabel 8. Nilai kinetika beberapa jenis bahan pengisi biofilter. ...................... 60 Tabel 9. Nilai kinerja biofilter untuk penghilangan polutan NH3 .................. 61
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.
Halaman Diagram Reaksi Unsur Nitrogen........................................................ 4
Gambar 2.
Bakteri Nitrosomonas sp. dengan perbesaran 39 000 x (Suwa, 1995, http://biology.kenyon.edu......................................................... 7
Gambar 3.
Tahapan propagasi Nitrosomonas sp.................................................. 20
Gambar 4.
Grafik hubungan beban (x) dan kapasitas penyerapan (y) untuk menentukankapasitas penyerapan bahan. ................................ 24
Gambar 5.
Model kolom biofilter skala laboratorium.......................................... 26
Gambar 6.
Perubahan penyerapan gas NH3 oleh biofilter dengan bahan pengisi koral dinokulasi dengan Nitrosomonas sp. ................. 31
Gambar 7.
Kapasitas penyerapan biofilter koral terhadap beban......................... 32
Gambar 8.
Analisa kinetika biofilter dengan bahan pengisi koral dinokulasi dengan Nitrosomonas sp…………………………........... 33
Gambar 9.
Perubahan jumlah sel bakteri pengoksidasi NH3 selama pengoperasian biofilter koral ……………………………………….
36
Perubahan penyerapan gas NH3 oleh biofilter dengan bahan pengisi arangaktif diinokulasi dengan Nitrosomonas sp…….
39
Gambar 10.
Gambar 11.
Kapasitas penyerapan biofilter arang aktif terhadap beban................ 40
Gambar 12.
Analisa kinetika biofilter dengan bahan pengisi arang aktif dinokulasi dengan Nitrosomonas sp………………………………... 41
Gambar 13.
Perubahan jumlah sel bakteri pengoksidasi NH3 selama pengoperasian biofilter arang aktif …………………………………
Gambar 14.
Perubahan penyerapan gas NH3 oleh biofilter dengan bahan
43
pengisi tanah diinokulasi dengan Nitrosomonas sp………………… 45 Gambar 15. Gambar 16.
Kapasitas penyerapan biofilter tanah terhadap beban........................ 46 Perubahan konsentrasi inlet-outlet selama kinetika biofilter dengan bahan pengisi tanah dinokulasi dengan Nitrosomonas sp...... 47
Gambar 17.
Analisis kinetika penghilangan NH3 biofilter berbahan pengisi tanah dengan diinokulasi oleh Nitrosomonas sp…………… 48
Gambar 18.
Perubahan jumlah sel bakteri pengoksidasi NH3 selama pengoperasian biofilter tanah ………………………………………
49
Gambar 19.
Perubahan penyerapan gas NH3 oleh biofilter dengan bahan pengisi kompos diinokulasi dengan Nitrosomonas sp……………………… 52
Gambar 20.
Kapasitas penyerapan biofilter kompos terhadap beban....................
Gambar 21.
Perubahan konsentrasi inlet-outlet selama kinetika biofilter dengan bahan pengisi kompos dinokulasi dengan Nitrosomonas sp……………………………………………………………………. 54
Gambar 22.
Analisis kinetika penghilangan NH3 biofilter berbahan pengisi kompos dengan diinokulasi oleh Nitrosomonas sp…………………
53
55
Gambar 23.
Perubahan jumlah sel bakteri pengoksidasi NH3 selama pengoperasian biofilter kompos …………………………………… 56
Gambar 24.
Mekanisme biofiltrasi dalam kolom………………………………...
58
Gambar 25.
Mekanisme penghilangan bau secara biologis……………………...
59
