Abstrak — Lindi mengandung senyawa organik dengan konsentrasi tinggi sehingga berpotensi mencemari lingkungan. MBBR  mampu  mereduksi  senyawa  organik  melalui  proses aerobik-anoksik.  Penelitian  dilakukan  secara batch dengan kapasitas  pengolahan 5 L dan media Kaldness (K1) 1 L. Variasi yang  digunakan  adalah  variasi  durasi pre-treatment ozon  dan variasi  durasi proses aerobik-anoksik pada MBBR. Pengolahan aerobik-anoksik dilakukan secara bertahap dalam reaktor yang sama selama 5 kali siklus dalam waktu 10 hari. Hasil penelitian menunjukkan  bahwa pre-treatment dengan  ozon  dan  MBBR optimum dalam mengoksidasi zat organik. Pre-treatment dengan ozon  optimum  pada  variasi  waktu  operasi  48  jam  dengan reduksi mencapai 53,85%. S edangkan, pengolahan lindi dengan MBBR  optimum  mereduksi  COD  pada  variasi  durasi  proses aerobik 36 jam dan anosik 9 jam dengan besar reduksi 92%.
Kata Kunci —COD, Lindi, Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR), Ozon

## I. PENDAHULUAN
AHAN  organik  merupakan  komponen  pencemar  utama pada lindi [1]. Kadar organik pada lindi semakin meningkat seiring  bertambahnya  usia  lindi.  Hal  ini  mengakibatkan  lindi semakin  sulit  diolah  karena  komposisinya  yang  terlalu kompleks [2]. Faktor lain yang juga mempengaruhi konsentrasi lindi adalah variasi cuaca, jenis sampah dan komposisi sampah [3].  Lindi  yang  tidak  terkontrol  dapat  mencemari  air  tanah melalui  perkolasi  tanah  [4].  Adanya  kontaminasi  oleh  lindi mengakibatkan  nilai  BOD  lingkungan  semakin  menurun, sedangkan  nilai  COD meningkat hingga 40 kali lipat (Lopes et al ., 2012).
Salah  satu  cara  mereduksi  konsentrasi  organik  pada lindi  adalah  degan memanfaatkan pengolahan biologis melalui proses aerobik dan anoksik [5]. Pengolahan biologis pada lindi digunakan  untuk  meningkatkan  konsentrasi  zat  organik biodegradable dan  meningkatkan  rasio  C/N  yang rendah  [6]. Pengolahan  biologis  terbukti  mampu  mereduksi  zat  organik dengan  sangat  efektif  bahkan  pada  lindi  yang  memiliki  rasio BOD/COD rendah [7].
Moving  Bed  Biofilm  Reactor (MBBR)  merupakan pengolahan  biologis  kombinasi  yang  memanfaatkan  dua bentuk  biomassa, yaitu flok tersuspensi dan terlekat ( biofilm ).
Prinsip  kerja  MBBR  didasari pada penggunaan media sebagai tempat perkembangbiakkan mikroorganisme. Media dijaga agar terus  bergerak  di dalam tangki aerasi sehingga biomassa akan tumbuh  membentuk  biofilm  di permukaannya [8]. MBBR tidak memerlukan  resirkulasi  lumpur  [9].  MBBR  terbukti  mampu menurunkan  kadar  karbon  organik  dan  nutrien  secara  efektif tanpa menimbulkan masalah pada proses lumpur aktifnya [10].
MBBR  umumnya  didahului  dengan pre-treatment untuk  meningkatkan  efisiensi  pengolahan. Pre-treatment juga berfungsi  untuk  mengoptimalkan  reduksi  senyawa  organik yang  tidak  mampu  dicapai  secara  maksimum  oleh  proses biologis. Proses ozonisasi merupakan salah satu pre-treatment yang  umum  digunakan  dalam  mengolah lindi karena kekuatan oksidasinya  yang  tinggi  [11].  Penggunaan  ozon  sebagai pre- treatment dalam pengolahan lindi dapat meningkatkan efisiensi reduksi  COD  sebesar  60%  dari  konsentrasi  awal.  Selain  itu, ozon  juga  mampu  meningkatkan  biodegradabilitas   hingga  0,5 [12].  Durasi pre-treatment dan  proses  aerobik-anoksik merupakan faktor yang berpengaruh pada pengolahan deng an MBBR.  Oleh  karena  itu  dilakukan  penelitian  mengenai pengolahan  lindi  menggunakan  MBBR  dengan  variasi  durasi operasi pre-treatment dan proses aerobik-anoksik.

## II. METODE PENELITIAN

## A. Pengambilan Sampel dan Perlak uan Sebelum Uji
Sampel  lindi  diambil  dari  outlet  instalasi  pengolahan  lindi (IPL) TPA Ngipik Gresik. Pengambilan sampel dilakukan dalam satu waktu karena kondisi lindi di outlet IPL relatif sama untuk sepanjang  waktu  (dalam  musim  yang  sama).  Sumber mikroorganisme  yang  digunakan  berasal  dari  lumpur  ( return activated  sludge )  unit  clarifier  IPLT  Keputih.  Hal  ini dikarenakan  lumpur  memiliki  konsentrasi  yang  tinggi, sebesar 28000  mg/L  [13].  Lumpur  juga  sudah  dalam  kondisi  anoksik sehingga  lebih  siap  digunakan  untuk  mengolah  zat  organik pada lindi.

## B. Analisis Karak teristik  Awal
Analisis  karakteristik  awal  berguna  untuk  mengetahui kualitas  lindi  dan  lumpur  yang  digunakan  dalam  penelitian. Pada  analisis  karakteristik  awal  juga  dilakukan settleability solid  test guna  mengetahui  waktu  yang  dibutuhkan  oleh

## Pengolahan Lindi Menggunakan Moving Bed
Biofilm Reactor (MBBR) dengan Pre-treatment

## Ozon untuk Menurunkan Konsentrasi COD
Arina Wida Imania dan Welly Herumurti
Departemen Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil, Lingkungan, dan Kebumian Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
e-mail : herumurti@enviro.its.ac.id
B
lumpur  untuk  mengendap  [14]. Settleability  solid  test juga berguna  untuk  mengetahui  jumlah  lumpur  yang  terendapkan selama waktu pengendapan.

## C. Pembuatan Reak tor
Reaktor  MBBR  terbuat  dari  pipa  PVC  diameter ± 10,16 cm  (4  inchi)  dan  tinggi  110  cm  dengan  volume  reaktor  8,9  L. Volume  pengolahan  pada  reaktor  MBBR  adalah  5  L.  Media yang  digunakan  adalah  media  Kaldness  tipe  1  sebanyak  1  L (20%  dari  volume  pengolahan)  dan  terendam  dalam  lindi. Reaktor dilengkapi dengan dua keran, keran 1 digunakan untuk mengambil  sampel  lindi  dan  keran  2  digunakan  untuk decanting (pengurasan).  Reaktor  dilengkapi  dengan  aerator dan pompa submersible . Aerator digunakan untuk
menciptakan  kondisi  aerobik  dengan  memberikan  suplai oksigen.  Pompa submersible digunakan  untuk  menjaga pergerakan  media  di  dalam  reaktor.  Ilustrasi  reaktor  MBBR dapat dilihat pada Gambar 1.

## D. Seeding dan Ak limatisasi
Seeding dilakukan untuk mendapatkan biomassa yang siap  mengolah  polutan  lindi  di  dalam  MBBR. Seeding dilakukan  dengan  cara  memasukkan  lindi  dan  lump ur  aktif  ke dalam  reaktor  dengan  penambahan  sukrosa  sebagai  sumber organik [15]. Seeding dilakukan selama 7 hari.
Aklimatisasi  merupakan  proses  penyesuaian  atau adaptasi  bagi  organisme  untuk  beroperasi  pada  lingkungan baru.  Volume  lumpur  yang  dimasukkan  ke  dalam  reaktor sebanyak  1  L  (20%  volume  pengolahan).  Aklimatisasi dilakukan  hingga  kondisi steady  state yang  ditandai  dengan nilai efisiensi reduksi COD sampel mencapai 80% [16].
E. Pre-treatment dengan Ozon
Proses  ozonisasi  dilakukan  dengan  mengaliri gas ozon (O 3 )  ke  dalam  lindi.  Injeksi  ozon  dilakukan  menggunakan ozonizer  dengan  debit  injeksi  3L/menit.  Gas  ozon  dilewatkan melalui  pipa  menuju  reaktor  berisi  lindi.  Selama  proses pre- treatment ,  dilakukan  pengambilan  sampel  untuk  dianalisis penurunan zat organiknya.

## F. Pelak sanaan Penelitian
Penelitian  dilakukan  untuk  mengetahui  kemampuan MBBR  dalam  menurunkan  konsentrasi  organik  (COD)  dalam
lindi.  Penelitian  dilakukan  selama  10  hari  yang  terdiri  dari  5 siklus  (pengulangan  tahap  aerobik-anoksik).  Kondisi  aerobik diciptakan  dengan  memberikan  suplai  oksigen  dari  aerator. Kondisi  anoksik  diciptakan  dengan  memberikan  sedikit  atau tanpa  adanya  suplai  oksigen  sehingga  aerator  dikondisikan dalam  keadaan  mati.  Sampel  dianalisis  pada  saat  sebelum proses  aerobik,  setelah  proses  aerobik  dan  setelah  proses anoksik.  Reaktor  MBBR  dioperasikan  dengan  sistem batch , yaitu  lindi  dan  lumpur  yang  masuk  akan  diaduk  secara sempurna dan diolah hingga akhirnya dikeluarkan. Waktu total yang  dibutuhkan  untuk  aerobik-anoksik  adalah  45  jam  dan dilanjutkan dengan pengendapan 3 jam.

## III. H ASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Hasil Analisis Pre-treatment dengan Ozon
Pre-treatment dengan  ozon  bertujuan mengoptimalkan reduksi  zat  organik  kompleks  pada  lindi  yang  tidak  mampu dicapai  oleh pengolahan biologis. Pre-treatment dengan ozon tidak menghasilkan produk sampingan yang dapat menghambat  proses  pengolahan  selanjutnya.  Ozon  mampu meningkatkan  jumlah  oksigen  terlarut  di  dalam  lindi  dengan reaksi sebagai berikut.
2 O 3  3 O 2 ......................................................................(1)
Ozon  mampu  meningkatkan  tingkat  biodegradabilitas  lindi yang  kecil  dengan  mengubah  zat organik non-biodegradable menjadi  organik biodegradable sehingga  nantinya  dapat
diolah secara biologis. Perubahan sifat organik ini dapat terjadi karena  peningkatan  gas  (oksigen) yang memicu pembentukan senyawa organik biodegradable . Variasi durasi pengoperasian ozon yang digunakan adalah 24 jam (variasi ozon 1) dan 48 jam (variasi ozon 2). Hasil analisis pre-treatment dapat dilihat pada Tabel 1.
Penurunan  kadar  organik  terjadi  karena  ozon  mampu mengoksidasi  senyawa  organik  pada  lindi  hingga  mencapai 53,85%.  Reaksi  antara  limbah  organik  dan  radikal  OH  yang berasal dari ozon adalah sebaga berikut.
OH* + O 2 + C n O m H (2n-2m +2)  nCO 2 + (n-m+1)H 2 O ............(2)
Semakin  lama  waktu  operasi  ozon  pada lindi maka reduksi zat organik  yang  diperoleh  juga  akan  semakin  besar.  Hal  ini dikarenakan  proses  degradasi  yang  terjadi  akan  berbanding lurus  dengan  lamanya  waktu  kontak  lindi  dengan  ozon.
Gambar. 1. Ilustrasi Reaktor Uji MBBR
T abel 1.
Hasil Analisis Pre-treatm ent dengan Ozon Waktu Kosentrasi COD (mg/L) Persentase Penyisihan COD (%) Keterangan 0 jam 26000 0 Kontrol 12 jam 21000 19,23 - 24 jam 17000 34,62 Variasi Ozon 1 36 jam 15000 42,31 - 48 jam 12000 53,85 Variasi Ozon 2
Sehingga  durasi pre-treatment yang  paling  optimum  dalam mengolah lindi adalah 48 jam.

## B. Penurunan Konsentrasi COD pada MBBR
Pada  variasi  durasi  proses  22,5  jam  aerobik  ‒  22,5 jam anoksik  penyisihan  COD  paling  tinggi  terjadi  pada  hari  ke  9 dan  10  atau  akhir  siklus  (siklus  5),  dimana  penyisihan  pada reaktor kontrol (tanpa ozon), reaktor dengan variasi ozon 1 dan variasi ozon 2, yaitu masing-masing sebesar 75%, 79,41%, dan 85%.  Peningkatan  penyisihan  COD  terjadi  sebanding  dengan peningkatan  waktu  pengolahan di dalam reaktor. Namun  pada awal siklus (siklus 1) menunjukkan rendahnya penyisihan COD bahkan  mencapai  nilai  0%.  Hal  ini  dikarenakan  adanya  masa adaptasi bakteri dalam mengolah lindi sebagai substratnya.
Pada  variasi  durasi  proses  31,5  jam  aerobik  ‒  13,5 jam anoksik  penyisihan  COD  paling  optimum  juga  terjadi  pada akhir  siklus  (siklus  5)  dengan  efisiensi  reaktor  kontrol  (tanpa ozon), reaktor dengan variasi ozon 1 dan variasi ozon 2 masing- masing  sebesar  78,12%,  82,14%  dan  92,31%.  Pada  durasi  ini terlihat peningkatan yang stabil pada penyisihan COD. Namun pada  siklus  kedua  dan  ketiga  terjadi  beberapa  penurunan penyisihan COD. Hal ini menunjukkan bahwa proses nitrifikasi pada durasi tersebut dapat menurunkan lebih banyak amonium dibandingkan  dengan  jumlah  amonium  yang  terbentuk  pada kondisi  anoksik  setelah  memasuki  tengah  siklus  (siklus  3). Sehingga mengakibatkan jumlah amonium relatif kecil dan tidak mengganggu  bakteri  dalam  mendegradasi  zat  organik.  Proses nitrifikasi  yang  berjalan  dengan  baik  juga  men gindikasikan adanya  kecukupan  oksigen  bagi  mikroorganisme  untuk menurunkan COD maupun amonium-nitrogen.
Hal yang sama juga diperlihatkkan oleh reaktor dengan variasi  durasi  36  jam  aerobik  ‒ 9 jam anoksik. Pada durasi ini, penyisihan  COD  terbesar juga dicapai pada tahap akhir siklus dengan  efisiensi  reaktor  kontrol  (tanpa  ozon), reaktor dengan variasi  ozon  1  dan  variasi  ozon  2  masing-masing  sebesar 88,10%,  86,67%,  dan 92%. Sama seperti reaktor dengan durasi aerobik-anoksik  22,5-22,5  jam,  reaktor  dengan  variasi  aerobik- anoksik  36-9 jam ini menunjukkan rendahnya penyisihan COD pada tahap awal siklus bahkan mencapai nilai 0%. Pada durasi ini terlihat bahwa peningkatan penyisihan COD dari tiap siklus menunjukkan hasil yang cukup tinggi dan cepat dibandingkan dengan  durasi  lainnya.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  lamanya durasi  aerobik  akan  mempengaruhi  peningkatan  penyisihan COD  pada  sampel.  Peningkatan  penyisihan  COD juga terlihat sebanding  dengan  lamanya  waktu  pengolahan.  Penyisihan konsentrasi COD pada ketiga durasi tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.
Pada  analisis  ini terlihat bahwa penyisihan konsentrasi COD  berbanding terbalik dengan konsentrasi COD lindi, yaitu semakin  rendah  konsentrasi  lindi  maka  penyisihan  COD akan semakin  tinggi.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  mikroorganisme lebih optimum mendegradasi senyawa organik pada konsentrasi  organik  rendah.  Secara  keseluruhan  pada  semua durasi proses terjadi penurunan konsentrasi COD yang cukup baik.  Penurunan  paling  tinggi  terjadi  pada  hari  ke  9  dan  10 (siklus  5).  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  ketersediaan  oksigen terikat  pada  siklus  terakhir  sudah  banyak  sehingga  oksidasi
organik  juga  dapat  dilakukan  dengan  optimum.  Penyisihan COD  paling baik terjadi pada durasi proses  36 jam aerobik ‒ 9 jam anoksik, sedangkan penyisihan COD paling rendah terjadi pada durasi proses 22,5 jam aerobik ‒ 22,5 jam anoksik. Hal ini menujukkan bahwa lamanya durasi aerobik mampu meningkatkan penyisihan COD pada lindi.

## IV. KESIMPULAN/RINGKASAN
Moving  Bed  Biofilm  Reactor (MBBR)  optimum  dalam mengolah  lindi  dengan  persentase  penyisihan  mencapai  92% dengan  durasi  pengolahan  36  jam  aerobik  dan  9  jam  anoksik selama  5  siklus  (10  hari).  Penggunaan pre-treatment ozon sebelum pengolahan MBBR mampu mengurangi beban influen yang  masuk  ke  dalam  MBBR  dengan  besar  penyisihan
(a) (b)
(c)
Gambar.  2.    Reduksi  Konsentrasi  COD pada Durasi Aerobik -Anoksik 22,5 jam-22,5 jam (a), 31,5 jam-13,5 jam (b), 36 jam-9 jam (c)
mencapai 53,85% untuk durasi operasi 48 jam ozonisasi.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terima  kasih  penulis  tujukan  kepada  segenap  pihak dari  Departemen  Teknik  Lingkungan  ITS,  Dinas  Kebersihan dan  Ruang  Terbuka  Hijau  (DKRTH)  Kota  Surabaya,  Dinas Lingkungan  Hidup  (DLH)  Kabupaten  Gresik,  Instalasi Pengolahan  Lumpur  Tinja  (IPLT)  Kota  Surabaya  dan  Tempat Pemrosesan  Akhir  Sampah  (TPA)  Ngipik  Kabupaten  Gresik atas bantuan dan dukungan dalam penyelesaian penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Eldyasti,  A.,  Chowdhury,  N.,  Nakhla,  G.,  Zhu, J. 2010.  “ Biological Nutrient  Reduksi  from  Leachate  Using  A  Pilot  Liquid–Solid Circulating  Fluidized  Bed  Bioreactor  (LSCFB)”.  Journal  of Hazardous Materials, 181 (1–3), 289–297.
[2] Abbas,  A.  A.,  Jingsong,  G.,  Ping, L. Z., Ya, P. Y., Al-Rekabi, W. S. 2009.  “ Review  on  Landfill  Leachate  T reatments”.  Journal  of Applied Sciences Research, 5 (5), 534–545.
[3] Hajipour,  A.,  Moghadam,  N.,  Nosrati,  M.,  Shojasadati,  S.  2011. “Aerobic  T hermophilic  T reatment  of  Landfill  Leachate  in  a Moving-Bed  Biofilm Bioreactor”. Journal of Environmental Health Science & Engineering, 8 (1), 3–14.
[4] Metcalf,  Eddy.  2014.  “ Wastewater  Engineering :  T reatment  and Resource Recovery” (5th ed., Vol. 1). McGrawHill.
[5] Al-Rekabi,  W.  S.  2015.  “ Mechanisms  of  Nutrient  Reduksi  in Moving  Bed  Biofilm  Reactors”.  International  Journal  of  Scientific & Engineering Research, 6 (1), 497-517.
[6] T izaoui,  C.,  Bouselmi,  L.,  Mansouri, L., Ghrabi, A. 2007. “ Landfill Leachate  T reatment  with  Ozone  and  Ozone/Hydrogen  Peroxide Systems”. Journal of Hazardous Materials, 140 (1–2), 316–324.
[7] Lopez,  A.,  Pagano,  M.,  Volpe,  A.,  Claudio  Di  Pinto,  A.  2004. “Fenton’s Pre-T reatment  of  Mature  Landfill  Leachate. Chemosphere”, 54 (7), 1005–1010.
[8] Aljumriana.  2015.  “ Pengolahan  Lindi    Menggunakan  Moving  Bed Biofilm  Reactor  (MBBR)  Pada  Proses  Aerobik -Anoksik”.  T ugas Akhir Jurusan T eknik Lingkungan FT SP IT S.
[9] Metcalf,  Eddy.  2003.  “ Wastewater  Engineering  T reatment  and Reuse” (4th ed.). New York: Mc Graw Hill.
[10] Qaderi,  F.,  Ayati,  B., Ganjidoust, H. (Eds.). 2011. “ Role of Moving Bed  Biofilm  Reactor  and  Sequencing  Batch  Reactor  in  Biological Degradation of Formaldehyde
Wastewater”. Journal of Environment, Health, Sciences dan Engineering, 8(4), 295-306 [11] Chen,  S.,  Sun,  D.,  Chung,  J.-S.  2008.  “ Simultaneous  Removal  of COD  and  Ammonium  from Landfill Leachate Using an Anaerobic– Aerobic Moving-Bed Biofilm Reactor System”. Waste
Management , 28 (2), 339–346.
[12] Suganda,  R.,  Sutrisno,  E.,  Wardana,  I.  W.  2014.  “ Penurunan Konsentrasi  Amonia,  Nitrat,  Nitrit  dan  COD  dalam  Limbah  Cair T ahu  dengan  Menggunakan  Biofilm–Kolam  (Pond)  Media  Pipa CODC  Sarang  T awon  dan T empurung Kelapa Disertai Penambahan Ecotru”. Jurnal T eknik Lingkungan, 03 (2014), 58–86.