## Potensi Selulase dan Pengaruh

## POTENSI SELULASE DAN PENGARUH LAJU PEMBEBANAN PADA EFEKTIVITAS PENGOLAHAN AIR LIMBAH KERTAS PROSES LUMPUR AKTIF
Andri Taufick Rizaluddin*, Sri Purwati Balai Besar Pulp dan Kertas, Jl. Raya Dayeuhkolot 132 Bandung 40258
Diterima : 26 Juli 2016, Revisi akhir : 22 Desember 2016, Disetujui terbit : 30 Desember 2016

## POTENTIAL OF CELLULASE AND EFFECT OF LOADING RATE ON TREATMENT OF PAPER WASTEWATER OF ACTIVATED SLUDGE PROCESS

## ABSTRACT
As the effluent quality standards for industrial wastewater are becoming more stringent, it is important for the industry to improve their wastewater treatment efficiency. The research about potential of cellulase application in the activated sludge process has been done. Theoritically, the addition of cellulase was required to support the activity of microorganism on the activated sludge. Since cellulose is the major organic pollutant component in the wastewater, it was expected that cellulase addition could improve the performance of activated sludge process. The experiments were conducted in a continuous process and consisted of two treatments which were with and without activated sludge at about 2400 mg MLVSS/L. The variations in each treatment were the enzyme dosages of 0; 0.2; 0.5; and 0.7 unit/g COD, and the residence time of 4, 8, 12, and 24 hours. The experiment result showed that the addition of cellulase can increase COD and BOD reduction compared to the treatment without enzymes. The highest COD reduction increment was 7.9% at the enzyme dosage of 0.2 unit/g COD and the residence time of 4 hours, while the highest BOD reduction increment was 14.6% at the same enzyme dosage and residence time. In conclusion, celullase application can be combined with the activated sludge process which will be effective in the high load organic wastewater.
Keywords: cellulase, activated sludge, chemical oxygen demand, biological oxygen demand

## ABSTRAK
Dengan semakin ketatnya baku mutu air limbah, peningkatan efisiensi dalam pengolahan limbah menjadi sangat penting bagi industri. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui potensi selulase dan pengaruh laju pembebanan pada efektifitas pengolahan air limbah kertas sistem lumpur aktif. Secara teori, penambahan selulase diperlukan untuk membantu aktivitas mikroorganisme lumpur aktif. Dengan adanya kandungan selulosa sebagai komponen utama pencemar organik dalam air limbah, penambahan selulase diharapkan dapat meningkatkan kinerja proses lumpur aktif. Percobaan dilakukan dengan proses kontinyu yang terdiri dari dua perlakuan, yaitu tanpa dan dengan lumpur aktif pada MLVSS sekitar 2400 mg/L. Variasi pada setiap perlakuan berupa variasi dosis selulase (0; 0,2; 0,5; dan 0,7 unit/g COD) dan variasi laju pembebanan dengan mengatur waktu tinggal 4, 8, 12, dan 24 jam. Hasil percobaan menunjukkan bahwa perlakuan lumpur aktif dengan penambahan selulase dapat menghasilkan peningkatan reduksi COD dan BOD bila dibandingkan perlakuan tanpa menggunakan selulase. Peningkatan reduksi COD tertinggi mencapai 7,9% dengan perlakuan selulase dosis 0,2 unit/g COD dan waktu tinggal 4 jam, sedangkan peningkatan reduksi BOD tertinggi mencapai 14,6%. Perlakuan selulase dapat dikombinasikan dengan proses lumpur aktif yang berjalan efektif pada waktu tinggal yang lebih singkat atau pada beban tinggi.
Kata kunci: selulase, lumpur aktif, chemical oxygen demand , biological oxygen demand
Jurnal Selulosa Vol. 6 No. 2 Desember 2016 Hal. 83 - 94
e-ISSN: 2527 - 6662
p-ISSN: 2088 - 7000
© 2016 - CPP All rights reserved. Open access under CC BY-NC-SA license.

## PENDAHULUAN
Industri  pulp  dan  kertas  merupakan  industri yang banyak mengeluarkan air limbah sehingga penting bagi industri untuk mengolahnya agar sesuai dengan peraturan yang berlaku. Dengan semakin ketatnya baku mutu air limbah industri yang merupakan batas maksimum air limbah yang diperbolehkan dibuang ke lingkungan (KemenLH, 2014) telah mendorong industri pulp dan  kertas  untuk  terus  meningkatkan  efisiensi dalam pengolahan limbahnya agar dapat tetap memenuhi baku mutu yang berlaku. Pada umumnya, penanganan air limbah di industri pulp dan kertas menggunakan pengolahan biologi sistem lumpur aktif sebagai pengolahan air limbahnya. Pengolahan biologi menjadi pilihan karena selain lebih efektif untuk pengolahan air limbah organik juga relatif lebih murah dibandingkan pengolahan kimia. Namun, keberhasilan pengolahan biologi sangat tergantung pada aktivitas dan kemampuan mikroorganisme pendegradasi bahan organik dalam air limbah. Beban organik yang tinggi dalam air limbah pulp dan kertas dapat menyebabkan kendala pada proses pengolahan lumpur aktif, yaitu kemampuan biodegradasi mikroba aerob menjadi menurun terutama untuk organik kompleks seperti lignin dan selulosa (Richard, 2003; Lei, Chen and Li, 2013) . Selulosa  merupakan  polimer  linier  ikatan glukosa melalui ikatan α -1,4-  dan  umumnya tersusun dalam struktur mikrokristalin yang sangat sulit untuk dilarutkan atau dihidrolisis secara  alami  serta  sangat  stabil  dalam  banyak kondisi  kimia.  Senyawa  polimer  selulosa termasuk kompleks dengan derajat polimerisasi (DP)  rantai  selulosa  berkisar  500  –  25.000 (Shaikh,  2010).  Dengan  karakteristik  tersebut, selulosa merupakan substrat dalam air limbah yang  cukup  sulit  didegradasi  oleh  mikroba aerob. Dalam proses pembuatan kertas banyak serat-serat  selulosa  yang  tersisihkan  dan  masuk ke dalam air limbah, terutama dari white water yang merupakan keluaran drainase selama proses pembentukan lembaran kertas.
Fungi, protozoa, dan mikroorganisme lain menghasilkan  gas  CO 2 dan H 2 O.  Aktivitas mikroorganisme tersebut sangat dipengaruhi oleh tersedianya nutrien dan kondisi lingkungan terutama pH dan oksigen telarut (DO) dalam air limbah. Secara umum, proses mikrobiologi yang terjadi dalam sistem lumpur aktif berlangsung
di dalam reaktor aerasi. Dalam proses lumpur aktif  terjadi  penguraian  senyawa  organik  oleh mikroorganisme yang terdiri atas bakteri, berlangsung  optimal,  jika  jumlah  substrat,  DO, dan nutrisi tersedia pada konsentrasi yang sesuai (Aonofriesei and Petrosanu, 2007; Ahansazan et al. , 2014) . Selulase  adalah  enzim  yang  dapat menghidrolisis  selulosa  menjadi  β-glukosa. Penelitian  sebelumnya  menunjukkan  bahwa enzim  ini  memainkan  peran  berbeda  secara kooperatif dalam menghidrolisis selulosa menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana (Jin,  2010).  Selulase  tersusun  dari  campuran komplek  protein  enzim  dengan  spesifisitas berbeda-beda  dalam  menghidrolisis  ikatan glikosidik.  Selulase  terbagi  dalam  tiga  kelas aktivitas utama enzim, yaitu (1) 1,4-β-D-glukan glukanohidrolase  (endoglukanase);  (2)  1,4-β-D- glukan  sellobiohidrolase  dan  1,4-β-D-glukan glukohidrolase  (eksoglukanase);  (3)  β-D- glukosida  glukohidrolase  (β-glukosidase).  Berat molekul selulase berkisar 5.600 – 89.000 (Shaikh, 2010; Zhang and Zhang, 2013; Brenda, 2016). Proses  pengolahan air limbah secara lumpur aktif pada prinsipnya memanfaatkan populasi mikroba aerob yang hanya mampu merombak senyawa  organik  sederhana.  Pemutusan  rantai kompleks  senyawa  selulosa  yang  terkandung dalam  air  limbah  kertas  menjadi  senyawa- senyawa yang lebih sederhana oleh enzim akan meningkatkan proses biodegradasi secara aerobik dalam pengolahan sistem lumpur aktif karena lebih mudah digunakan oleh sel mikroba.
Beberapa penelitian telah menunjukkan bahwa senyawa  organik  dapat  dihidrolisis  oleh  enzim menjadi  senyawa-senyawa  dengan  molekul lebih sederhana (Singh et  al. ,  2009;  Jin,  2010; Maeda et al. , 2011; Zhao et al. , 2011; Mugdha and Usha, 2012). Reaksi enzim bersifat spesifik terhadap substrat sehingga mempermudah proses pemutusan suatu rantai kompleks tertentu untuk kemudian dibiodegradasi  lanjut oleh mikroba aerobik.
Beban organik merupakan parameter operasi penting yang berpengaruh pada kinerja proses lumpur aktif, yang didefinisikan sebagai aplikasi dari jumlah materi organik dalam unit volume air  limbah  per  unit  waktu.  Untuk  lumpur aktif, penentuan beban organik umumnya menggunakan parameter Food/Microorganism (F/M) dan waktu tinggal ( residence time ) dengan besaran  F/M  untuk  lumpur  aktif  konvensional
Potensi Selulase dan Pengaruh Laju Pembebanan pada... : Andri Taufick Rizaluddin, dkk.
pada kondisi normal berada pada kisaran 0,2-0,5 kg BOD/kg MLVSS/hari (Springer, 2000). Laju beban organik pada sistem pengolahan air limbah lumpur aktif di industri kertas sering mengalami fluktuasi bahkan cenderung tinggi yang berakibat menurunkan kinerja pengolahan. Dengan beban  organik  yang  cenderung  tinggi  tersebut, dibutuhkan efisiensi pengolahan yang tinggi pula untuk dapat memenuhi baku mutu yang berlaku sesuai PerMen LH No.5 tahun 2014 (KemenLH, 2014).
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui potensi penggunaan selulase dan pengaruh laju pembebanan pada efektivitas pengolahan pencemar organik pada air limbah industri kertas pada sistem pengolahan air limbah proses lumpur aktif.  Percobaan  pengolahan  air  limbah  ini dilakukan  secara  kontinyu  pada  kondisi  operasi lumpur aktif secara normal sebagai pembanding, dan untuk mengetahui kondisi operasi yang efektif dan efisien dari penggunaan selulase pada berbagai pengaruh laju beban. Penelitian ini merupakan lanjutan dari penelitian pengolahan air limbah sebelumnya yang dilakukan secara batch (Syamsudin,  Purwati  and  Rizaluddin,  2008). Hasil penelitian ini diharapkan dapat digunakan sebagai dasar pemikiran untuk aplikasi teknologi enzim dalam sistem pengolahan air limbah di industri pulp dan kertas.

## BAHAN DAN METODE

## Bahan
Air  limbah  yang  digunakan  sebagai  bahan percobaan diambil dari saluran air limbah pabrik kertas berbahan baku kertas bekas. Bibit mikroba
sebagai lumpur aktif pada percobaan ini diperoleh dari IPAL proses lumpur aktif dari industri kertas sejenis yang diaerasi dan diberi nutrisi untuk mengaktifkan kembali mikroba. Bahan kimia yang digunakan adalah beberapa bahan kimia untuk uji parameter pengamatan antara lain BOD, COD, pH, dan TSS.
Enzim  yang  digunakan  berupa  selulase dengan  aktivitas  27,4  unit/mL  yang  diperoleh dari  Bioteknologi-LIPI  Cibinong.  Metode pengukuran aktivitas enzim yang digunakan mengacu pada metode Measurement of Cellulase Activities (Ghose,  1987)  dengan penyimpanan selulase dilakukan di dalam lemari es dengan suhu sekitar 3 o C.

## Peralatan
Peralatan yang digunakan dalam penelitian antara lain:
• empat unit reaktor dari bahan fiber glass yang berupa kolom aerasi terbuka yang dilengkapi dengan diffuser  aerator , serta kolom sedimentasi yang volumenya masing-masing tujuh liter ,  dioperasikan  untuk  percobaan pengolahan secara kontinyu.
• dua unit reaktor dengan volume 14 liter yang dilengkapi diffuser  aerator , berfungsi untuk proses aklimatisasi lumpur aktif.
•  satu  unit  reaktor  lumpur  aktif  secara batch yang dilengkapi dengan diffuser  aerator berfungsi untuk membiakkan lumpur aktif.
Diagram  alir  percobaan  proses  lumpur aktif kontinyu dapat dilihat pada Gambar 1. Beberapa  alat-alat  pendukung,  antara  lain:  DO meter untuk kontrol konsentrasi oksigen terlarut
Gambar 1. Skema rangkaian reaktor lumpur aktif konvensional kontinyu
dalam unit aerasi, pompa dosis untuk mengatur debit air limbah inlet ke dalam reaktor kontinyu, gelas ukur ukuran 1 liter untuk mengukur SVI. Peralatan  uji  untuk  mengukur  BOD,  COD,  pH, dan TSS, antara lain pH meter, oven, desikator, dan spektrofotometer.

## Metode
Pengertian dari BOD adalah jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi materi organik sederhana yang terkandung dalam air limbah melalui aktivitas mikroorganisme selama suatu periode inkubasi 5 hari secara biokimia pada suhu tertentu (20 o C). Sementara, pengertian COD adalah jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi materi organik yang terdapat pada air limbah menggunakan oksidator kuat (kalium dikromat  atau  permanganat)  dalam  media  asam kuat. Nilai COD umumnya lebih besar dari BOD karena oksidator kuat dapat mengoksidasi seluruh materi  organik  termasuk  senyawa  kompleks seperti selulosa yang dominan terkandung dalam air  limbah  kertas  dan  senyawa  lignin  dalam  air limbah pulp (Springer, 2000; Arrojo, 2007).
Tahapan percobaan ini meliputi: karakterisasi air limbah, penyediaan lumpur aktif awal, proses pertumbuhan dan aklimatisasi lumpur aktif, serta percobaan pengolahan air limbah secara lumpur aktif, dengan dan tanpa penggunaan selulase pada berbagai laju beban
a. Karakterisasi Air Limbah
Karakterisasi  pencemar  organik,  anorganik, dan  nutrisi air limbah meliputi parameter pH, Total  Suspended  Solid (TSS),  COD,  BOD,  N terlarut ,  dan  selulosa  dengan  metode  mengacu pada SNI 06-6989.2-2004 (COD), SNI 06.6989.3- 2004  (TSS),  Standard  Methods  2005  (BOD,  N terlarut, MLVSS), dan SNI 0444:2009 (Selulosa). Pengujian  parameter  pencemar  dilakukan  di laboratoium pengujian air limbah Balai Besar Pulp dan Kertas.
b.  Penyediaan Starter Lumpur Aktif dan Aklimatisasi Media Pertumbuhan
Starter lumpur aktif dikembangbiakkan sebagai stok dalam media pertumbuhan dengan penambahan nutrisi dan diaerasi pada kondisi DO  3-4  mg/L.  Proses  aklimatisasi  lumpur  aktif
terhadap air limbah yang akan diolah dilakukan secara  kontinyu  pada  MLVSS  awal  2400  mg/L dan waktu tinggal 24 jam dengan menggunakan media pertumbuhan  yang berasal dari air limbah pabrik kertas di mana lumpur aktif tersebut berasal. Proses a klimatisasi  dilakukan  secara bertahap dengan meningkatkan konsentrasi air limbah yang akan diolah dari 25, 50, 75, dan 100%.  Pengamatan  dilakukan  setiap  dua  hari sekali  terhadap  aliran  masuk  COD  dan  aliran keluar  COD  untuk  setiap  tahapan  peningkatan konsentrasi air limbah yang berlangsung selama 1 minggu.
Lumpur aktif dianggap sudah teraklimatisasi terhadap air limbah dengan konsentrasi lebih tinggi  bila  efisiensi  reduksi  COD  sudah  relatif sama dengan efisiensi sebelumnya. Beban organik Food/Microorganism (F/M)  untuk  penyediaan starter lumpur aktif adalah sekitar 0,24 – 0,27 g COD/ g MLVSS.hari , sedangkan beban organik pada proses aklimatisasi dengan pertimbangan rasio  F/M  yang  umum  untuk  lumpur  aktif konvensional yaitu 0,2 – 0,5 g BOD/ g MLVSS. hari. Atas dasar konversi dari BOD menjadi COD dengan rasio COD/BOD adalah 1,9; maka beban organik untuk proses aklimatisasi lumpur aktif tersebut menjadi 0,38 – 0,95 g COD/ g MLVSS. hari.

## c.  Percobaan Pengolahan Air Limbah
Perlakuan Enzim secara Batch
Sebelum  dilakukan  percobaan  pengolahan air limbah secara kontinyu, dilakukan percobaan pengolahan  air  limbah  secara batch untuk mengetahui pengaruh perlakuan dosis selulase terhadap  reduksi  pencemar  organik  COD. Percobaan batch dilakukan pada variasi dosis selulase 0; 0,5; 1,0; 1,5 dan 2,0 unit/g COD dengan waktu tinggal 24 jam dan pH 6. Percobaan batch ini  dilakukan  untuk  mengkonfirmasi  dengan percobaan  sebelumnya  (Syamsudin,  Purwati and  Rizaluddin,  2008),  dan  untuk  menentukan kisaran dosis enzim yang akan diaplikasikan ke pengolahan lumpur aktif.
d. Percobaan Pengolahan Lumpur Aktif
Kontinyu dengan Perlakuan Selulase dan

## Laju Beban
Percobaan  pengolahan  air  limbah  secara kontinyu dilakukan pada lumpur aktif tanpa dan
Potensi Selulase dan Pengaruh Laju Pembebanan pada... : Andri Taufick Rizaluddin, dkk.
dengan perlakuan selulase. Untuk mendapatkan kondisi operasi optimal digunakan perlakuan percobaan  meliputi  variasi  dosis  selulase  dan waktu  tinggal  sebagai  laju  beban.  Percobaan proses  lumpur  aktif  dilakukan  pada  MLVSS 2400 mg/L dengan variasi dosis selulase 0; 0,2; 0,5 dan 0,7 unit/g COD dan variasi waktu tinggal 4, 8, 12 dan 24 jam dengan frekuensi ulangan sebanyak dua kali. Parameter pengamatan terdiri dari  parameter  BOD  dan  COD.  Beban  organik Food/Microorganism (F/M)  untuk  lumpur  aktif proses ini adalah sekitar 0,5 g COD/ g MLVSS. hari untuk waktu tinggal 24 jam (beban rendah). Untuk perlakuan laju pembebanan lebih tinggi diperlukan  pengaturan  mempersingkat  waktu tinggal hingga 4 jam.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Karakteristik Air Limbah
Karakteristik air limbah yang digunakan untuk percobaan ini dapat dilihat pada Tabel 1. Karakterisasi ini menunjukkan bahwa air limbah bersifat  sedikit  asam  dengan  pH  5,96  sehingga memerlukan penetralan terlebih dahulu. Kadar padatan  tersuspensi  (TSS)  yang  relatif  rendah (200  mg/L)  menunjukkan  bahwa  pencemar  air limbah tersebut lebih bersifat terlarut sehingga dapat  langsung  dilakukan  pengolahan  secara biologi.
Ditinjau dari nilai COD dan BOD yang cukup tinggi  dan  rasio  BOD/COD  sebesar  0,52,  air limbah awal memiliki tingkat pencemaran organik kompleks yang cukup tinggi , namun masih dapat dibiodegradasi oleh mikroba lumpur aktif.
Hasil karakterisasi juga menunjukkan bahwa air limbah mengandung selulosa sebesar 680 mg/L. Dengan adanya kandungan selulosa dalam air limbah, penambahan selulase akan memutus rantai selulosa, menghidrolisis selulosa menjadi senyawa  yang  lebih  sederhana  sehingga  akan memudahkan mikroba untuk menguraikan dan  menurunkan  tingkat  pencemaran  organik yang  direpresentasikan  oleh  COD  dan BOD.  Kandungan  unsur  N  dalam  air  limbah mengindikasikan ketersediaan nutrisi potensial untuk penggunaan pengolahan biologi.

## Proses  Pertumbuhan  dan  Aklimatisasi Lumpur Aktif
Proses aklimatisasi dimaksudkan untuk penyesuaian mikroorganisme terhadap air limbah baru  atau  yang  akan  diolah  secara bertahap sehingga kemampuan biodegradasinya dapat maksimal. Pertumbuhan mikroorganisme diamati melalui analisa MLVSS dan kemampuan biodegradasi  diamati  melalui  efisiensi  reduksi COD. Kemampuan biodegradasi mikroba lumpur aktif pada proses aklimatisasi ditampilkan pada Gambar 2.
Perkembangan efisiensi reduksi COD selama proses aklimatisasi yang merupakan pengurangan nilai COD sebelum (awal) dan setelah aklimasi yang ditampilkan pada Gambar 2. menunjukkan kecenderungan  stabil  pada  efisiensi  reduksi sekitar  80  %.  Berarti kemampuan biodegradasi lumpur  aktif  selama  proses  aklimatisasi  cukup tinggi yang artinya lumpur aktif secara bertahap dapat menyesuaikan diri terhadap karakteristik air limbah yang akan diolah. Pada peningkatan

## Tabel 1. Karakterisasi air limbah awal (influen)
Parameter Satuan Nilai Baku Mutu Air Limbah untuk Pulp Berbahan Baku Kertas Bekas (PerMenLH No.5/2014) pH - 5,96 Netral TSS mg/L 200 100 COD mg/L 1326 300 BOD mg/L 689 100 N terlarut mg/L 0,43 - Selulosa mg/L 680 -
konsentrasi air limbah selama proses aklimatisasi dari    0%  --100% tidak menunjukkan adanya shock loading di dalam aktivitas mikroorganisma Reduksi  COD  mencapai  71-85%  selama 4,5 minggu proses aklimatisasi, dengan beban organik diawali dari 0,24 gr COD/gr MLSS.hari dan  secara  bertahap  meningkat  hingga  0,5  gr COD/gr MLVSS.hari.
Percobaan  Pengolahan  Air  Limbah  Proses Lumpur Aktif
a. Percobaan Secara Batch
Hasil percobaan pengolahan air limbah secara batch dapat dilihat pada Tabel 2, dimana terlihat bahwa penambahan dosis selulase menyebabkan kenaikan  reduksi  pencemar  organik.  Semakin tinggi dosis selulase yang diberikan, akan semakin besar reduksi pencemar organik yang dihasilkan. Hasil ini sejalan dengan penelitian sebelumnya (Syamsudin, Purwati and Rizaluddin, 2008). Tabel  2  menunjukkan  bahwa  pengolahan secara batch selama 24 jam sudah dapat menghasilkan  kadar  pencemaran  COD  yang berada di bawah baku mutu. Penambahan dosis terkecil sebesar 0,5 unit/g COD.hari sudah dapat menurunkan nilai COD hingga 130,7 mg/L (di bawah  300  mg/l).    Dengan  penambahan  dosis selulase  yang  lebih  besar  berarti  kadar  COD dapat lebih diturunkan lagi, namun hal ini menjadi tidak ekonomis.

## Percobaan Lumpur Aktif  Secara Kontinyu Oksigen Terlarut (DO)
Konsentrasi DO pada percobaan pengolahan air limbah tanpa dan dengan menggunakan selulase pada sistem lumpur aktif secara kontinyu ditunjukkan pada Gambar 3. Pengukuran konsentrasi DO dilakukan sekitar 4 jam setelah pemasukan air limbah.
Konsentrasi oksigen terlarut pada sistem lumpur aktif seluruhnya memberikan nilai DO  >  2  mg/L  sehingga  sudah  memenuhi kebutuhan mikroba. Hasil pengamatan nilai DO  memperlihatkan  adanya  pengaruh  aplikasi selulase  terhadap  konsentrasi  DO,  semakin tinggi dosis selulase menunjukkan penurunan konsentrasi DO walau dengan pasokan udara yang tetap, hal ini sejalan dengan penelitian sebelumnya (Syamsudin,  Purwati  and  Rizaluddin,  2008). Adanya  penurunan  DO  tersebut  menunjukkan terjadinya aktivitas enzim dan  mikroba lumpur aktif yang bersama-sama mengkonsumsi oksigen untuk proses biodegradasi organik. Pengamatan terhadap adanya penurunan DO  air  limbah  sejalan  dengan  makin  tingginya penggunaan  selulase,  menunjukkan  bahwa penggunaan dosis selulase sebaiknya tidak lebih dari 0,7 unit/g COD. Hal ini dimaksudkan untuk  mencegah  turunnya  DO  hingga  <  2 mg/L,  dikarenakan peningkatan dosis enzim dapat  menurunkan  kandungan  DO  pada  air
Gambar 2. Kurva kemampuan biodegradasi lumpur aktif pada proses aklimatisasi

## Potensi Selulase dan Pengaruh
limbah yang diperlukan mikroba lumpur aktif sehingga dapat menyebabkan tidak terpenuhinya kebutuhan oksigen bagi mikroba lumpur aktif untuk mendegradasi pencemar organik dalam air limbah .
Selanjutnya,  dosis  perlakuan  selulase  yang dipilih untuk dikombinasikan dengan proses lumpur  aktif  secara  kontinyu  adalah  0;  0,2;  0,5 dan  0,7  unit/g  COD.hari  dengan  waktu  tinggal 4  –  24  jam. Dasar pertimbangan pemilihan dosis  adalah  bahwa  pada  dosis  tersebut diperkirakan  sudah  dapat  mencapai  baku  mutu yang  disyaratkan.  Selain  itu,  penambahan  dosis selulase lebih dari 0,7 unit/g COD dikhawatirkan dapat menyebabkan penurunan kadar DO hingga di  bawah  2  mg/L.  Penambahan  pasokan  udara yang lebih besar tidak dilakukan karena akan berpengaruh terhadap pembentukan buih yang akan mengganggu proses lumpur aktif.

## Pengaruh Selulase pada Proses Lumpur Aktif Efektivitas Reduksi COD
Pengaruh penambahan selulase terhadap tingkat reduksi COD pada percobaan pengolahan air  limbah  proses  lumpur  aktif  secara  kontinyu ditunjukkan pada Gambar 4. Pada dosis selulase yang  tetap,  terlihat  bahwa  b ertambahnya waktu  tinggal  (dari  4  jam  menuju  24  jam) atau makin rendah laju pembebanan maka reduksi  COD  cenderung  semakin  besar,  atau nilai  COD  cenderung  semakin  kecil.  Hal  ini mengindikasikan  bahwa  hasil  reaksi  enzimatik selulase dapat membantu mikroba lumpur aktif  dalam  mereduksi  bahan  pencemar  yang berada pada air limbah, terutama selulosa yang bersifat  kompleks.  Selulase  menghidrolisis senyawa  kompleks  khususnya  selulosa  menjadi senyawa-senyawa  yang  lebih  sederhana (Jin,

## Tabel 2. Data perlakuan dosis selulase terhadap reduksi COD
No Dosis Selulase (unit/g COD.hari) COD (mg/L) Reduksi COD (%) Pemenuhan Baku Mutu Air Limbah Inlet 0 1326,0 - - 1 0 154,6 88,3 Memenuhi 2 0,5 130,7 90,1 Memenuhi 3 1,0 126,7 90,4 Memenuhi 4 1,5 100,8 92,4 Memenuhi 5 2,0 88,5 93,3 Memenuhi
Gambar 3. Data DO (mg/L) rata-rata pada percobaan lumpur aktif dan selulase
2010) dilanjutkan dengan mikroba lumpur aktif mendegradasi  senyawa-senyawa  yang  lebih sederhana hasil hidrolisis selulase tersebut.
Peningkatan reduksi COD tertinggi mencapai 7,9 %, terjadi pada dosis selulase 0,2 unit/g COD dan  waktu  tinggal  4  jam  (Gambar  4).  Hal  ini menunjukkan  bahwa  selulase  memiliki  potensi lebih baik pada waktu tinggal yang singkat atau pada  beban  tinggi  2,7  g  COD/g  MLVSS.hari. Selulase  yang  digunakan  pada  penelitian  ini terlihat memiliki potensi lebih efektif pada dosis kecil (0,2 unit/g COD), karena dengan dosis lebih besar (0,5 dan 0,7 unit/g COD) tidak menunjukkan hasil yang lebih baik. Hal ini disebabkan dengan bertambahnya dosis selulase akan bertambah pula konsumsi DO untuk menghidrolisis senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana. Dengan  demikian  meningkatnya  BOD  sebagai hasil aktivitas selulase adalah sebagai substrat mikroba lumpur aktif yang harus dibiodegradasi. Hal ini akan menjadikan kurang optimalnya aktivitas mikroorganisme karena penambahan dosis selulase tidak diikuti dengan pertambahan pasokan udara yang masuk ke dalam reaktor.

## Efektivitas Reduksi BOD
Reduksi  BOD  pada  percobaan  pengolahan air limbah menggunakan lumpur aktif dengan penambahan selulase secara kontinyu ditunjukkan pada Gambar 5. Hasil analisis BOD menunjukkan bahwa variasi perlakuan waktu tinggal 4 hingga
24 jam akibat pengolahan dan penambahan selulase  0,2  -  0,7  unit/g.COD  berpotensi  dapat meningkatkan reduksi BOD. Pada pengaruh waktu tinggal, terlihat bahwa pada dosis selulase yang tetap, terlihat bahwa dengan bartambahnya waktu tinggal  maka  reduksi  BOD  cenderung  semakin besar, atau dengan kata lain nilai BOD cenderung semakin kecil. Hal ini sejalan dengan pengamatan sebagaimana  terjadi  pada  pengamatan  COD yaitu mengindikasikan terjadinya kerja simultan antara selulase dan lumpur aktif, yaitu selulase menghidrolisis  senyawa  kompleks  khususnya selulosa  menjadi  senyawa-senyawa  yang  lebih sederhana dilanjutkan dengan mikroba lumpur aktif mendegradasi senyawa-senyawa yang hasil hidrolisis tersebut.
Sama  halnya  dengan  peningkatan  reduksi COD,  peningkatan  reduksi  BOD  tertinggi mencapai 14,6 % juga terjadi pada dosis selulase 0,2 unit/g COD dan waktu tinggal 4 jam (Gambar 5). Hal ini menunjukkan bahwa aplikasi selulase memiliki  potensi  lebih  baik  pada  waktu  tinggal yang singkat atau pada laju beban lebih tinggi (2,7 g COD/g MLVSS.hari).

## Pengamatan terhadap Rasio BOD / C OD
Pada prinsipnya penambahan selulase pada air limbah  dapat  menguraikan  kandungan  senyawa kompleks dalam air limbah menjadi senyawa lebih sederhana yang bersifat mudah dibiodegradasi sehingga  akan  meningkatkan  nilai  BOD  yang
Gambar 4. Pengaruh penambahan selulase terhadap % reduksi COD dalam lumpur aktif

## Potensi Selulase dan Pengaruh
berarti  bahwa  rasio  BOD/COD  akan  meningkat dibandingkan dengan air limbah sebelumnya. Kondisi air limbah berada pada zona mudah dibiodegradasi  dengan  rasio  BOD/COD  antara 0,5 – 0,8 berarti air limbah dapat diolah langsung dengan  proses  lumpur  aktif  (Samudro  dan Mangkuedihardjo, 2010). Pada Gambar 6, terlihat bahwa  rasio  BOD/COD  setelah  pengolahan lumpur  aktif  tanpa  selulase  cenderung  menurun seiring dengan bertambahnya waktu tinggal. Hal ini  menunjukkan  bahwa  proses  biodegradasi oleh mikroba lumpur aktif hanya berlangsung terhadap organik sederhana yang ditandai dengan
menurunnya  nilai  BOD,  yang  menyebabkan turunnya  rasio  BOD/COD.  Pada  pengolahan lumpur aktif dengan penambahan dosis selulase, rasio BOD/COD mengalami kecenderungan relatif tetap atau tidak terjadi perubahan yang signifikan. Bahkan pada waktu tinggal 24 jam, rasio BOD/COD setelah pengolahan lumpur aktif dengan dan tanpa selulase memiliki nilai yang relatif sama. Keadaan ini menunjukkan pada beban rendah, penambahan selulase pada proses lumpur aktif tidak berjalan efektif. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh penambahan selulase yang mengakibatkan proses hidrolisis  senyawa  kompleks  selulosa  menjadi
Gambar 5. pengaruh penambahan selulase terhadap % reduksi BOD dalam lumpur aktif
Gambar 6. Pengaruh penambahan selulase terhadap rasio BOD/COD
senyawa-senyawa yang lebih sederhana sehingga nilai BOD akan naik yang mengakibatkan beban organik BOD proses lumpur aktif menjadi tinggi. Namun    pada  penelitian  ini  peningkatan  beban organik ini tidak diiringi oleh penambahan suplai oksigen untuk meningkatkan kinerja lumpur aktif.

## KESIMPULAN
Ditinjau dari aspek teknis, selulase memiliki potensi digunakan pada sistem pengolahan air limbah industri kertas proses lumpur aktif untuk  meningkatkan  reduksi  pencemar  organik kompleks terutama selulosa. Pengaruh selulase terhadap  peningkatan  reduksi  COD  dan  BOD tergantung pada dosis penambahan selulase, waktu  tinggal  atau  laju  pembebanan,  dan ketersediaan oksigen terlarut (DO) dalam sistem lumpur aktif. Potensi selulase terlihat dapat meningkatkan  reduksi  COD  dan  BOD  pada sistem lumpur aktif yang dioperasikan dengan waktu  tinggal  singkat  atau  pada  beban  organik tinggi. Sementara itu, pada waktu tinggal relatif lebih lama atau beban organik lebih rendah, penggunaan selulase relatif kurang memberikan pengaruh  dalam  peningkatan  reduksi  COD  dan BOD. Peningkatan dosis selulase pada air limbah dapat mempengaruhi menurunnya kandungan DO sehingga dapat mempengaruhi menurunnya kinerja proses lumpur aktif. Aplikasi enzim pada lumpur aktif akan membutuhkan penambahan pasokan udara yang semakin besar sehingga akan berpengaruh juga terhadap pembentukan buih yang mengganggu proses lumpur aktif dan kebutuhan energi yang diperlukan. Walaupun hasilnya belum signifikan, penambahan selulase memperlihatkan  peningkatan  reduksi  COD  dan BOD  dibandingkan  dengan  pengolahan  lumpur aktif tanpa penambahan selulase. Peningkatan reduksi  COD  sebesar  7,9  %  dan  BOD  sebesar 14,6  %  dicapai  pada  penambahan  selulase  0,2 unit/g COD dan waktu tinggal 4 jam dengan laju beban  organik  sebesar  2,7  g  COD/g  MLVSS. hari. Potensi selulase pada sistem pengolahan air limbah memerlukan penentuan jenis dan dosis selulase yang digunakan, dan pengaturan kondisi operasi terutama sistem aerasi serta laju beban yang sesuai pada sistem lumpur aktif.

## SARAN
Pada penelitian ini, selulase yang digunakan memiliki aktivitas cukup kecil sehingga dari hasil
penelitian ini diharapkan dapat memiliki peluang memberikan  efisiensi  pengolahan  lebih  baik dengan selulase yang memiliki aktivitas lebih besar.

## DAFTAR PUSTAKA
Ahansazan,  B.,  Afrashteh,  H.,  Ahansazan,  N. and Ahansazan, Z. (2014) ‘Activated Sludge Process Overview’, International Journal of Environmental  Science  and  Development , 5(1), pp. 81–85. Aonofriesei,  F.  and  Petrosanu,  M.  (2007) ‘Activated  Sludge  Bulking  Episodes  and Dominant  Filamentous  Bacteria  At  Waste Water  Treatment  Plant  Constanţa  Sud (Romania)’, in Proceedings of the Romanian Academy, Series B , pp. 83–87. Arrojo,  B.  (2007) Advanced  Systems  for Biological  Treatment  of  High  Nitrogen- loaded  Wastewater . Universidade De Santiago De Compostela.
Brenda  (2016) Cellulase , http://www.brenda- enzymes.info/search_result.php?quicksearch =1&noOfResults=10&a=9&W[2]=cellulas e&T[2]=2 . Ghose, T. K. (1987) ‘Measurement of Cellulase Activities’, Pure  and  Applied  Chemistry , 59(2), pp. 257–268. Jin,  X.  (2010) Breaking  Down  Cellulose , http:// large.stanford.edu/courses/2010/ph240/jin2/ . KemenLH (2014) Peraturan Menteri Lingkungan Hidup  Republik  Indonesia  Nomor  5  Tahun 2014 tentang Baku Mutu Air Limbah , http:// peraturan.go.id/permen/kemenlh-nomor-5- tahun-2014.html . Lei,  L.,  Chen,  S.  and  Li,  Y.  (2013)  ‘Effect  of Biological  Treatment  on  Characteristics  of Soluble  Organic  Compounds  in  Hardwood KP Bleaching Effluent’, BioResources , 8(3), pp. 4349–4358. Maeda, R. N., Serpa, V. I., Rocha, V. A. L., Mesquita, R. A. A., Anna, L. M. M. S., de Castro, A. M., Driemeier, C. E., Pereira Jr, N. and Polikarpov, I. (2011) ‘Enzymatic Hydrolysis of Pretreated Sugar  Cane  Bagasse  using  Penicillium funiculosum  and  Trichoderma  harzianum Cellulases’, Process  Biochemistry .  Elsevier Ltd, 46(5), pp. 1196–1201. Mugdha,  A.  and  Usha,  M.  (2012)  ‘Enzymatic Treatment  of  Wastewater  Containing Dyestuffs using Different Delivery Systems’,
Sci. Revs. Chem. Commun , 2(1), pp. 31–40. Richard,  M.  (2003)  ‘Activated  Sludge Microbiology Problems and Their Control’, in Proceedings  of  the  20th  Annual  USEPA National  Oparator  Trainers  Conference . Buffalo, NY, pp. 1–21.

## Potensi Selulase dan Pengaruh
Shaikh, M. A. (2010) ‘Enzymes: A Revaluation in  Textile  Processing’, Pakistan  Textile Journal , 59(4), pp. 48–51. Singh,  R., Varma, A.  J.,  Seeta  Laxman,  R.  and Rao,  M.  (2009)  ‘Hydrolysis  of  Cellulose Derived  from  Steam  Exploded  Bagasse by  Penicillium  Cellulases:  Comparison with  Commercial  Cellulase’, Bioresource Technology .  Elsevier  Ltd,  100(24),  pp. 6679–6681. Springer,  A.  M.  (2000)  ‘Overview  of  Water Pollutants and Their Impact: Pulp and Paper Industry’, in Springer, A. M. (ed.) Industrial Environmental  Control:  Pulp  and  Paper Industry . 3rd edn. Atlanta: TAPPI Press, pp. 8–10. Syamsudin,  Purwati,  S.  and  Rizaluddin,  A.  T. (2008)  ‘Efektivitas  Aplikasi  Enzim  Dalam Sistem  Lumpur Aktif  pada  Pengolahan Air Limbah  Pulp  dan  Kertas’, Berita  Selulosa , 43(2), pp. 83–92.
Zhang,  X.  and  Zhang, Y.  P.  (2013)  ‘Cellulases: Characteristics,  Sources,  Production,  and Applications’, in Yang, S.-T., El-Enshasy, H. A.,  and Thongchul,  N.  (eds) Bioprocessing Technologies in Biorefi nery for Sustainable Production  of  Fuels,  Chemicals,  and Polymers . First. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., pp. 131–146.
Zhao,  G.,  Liu, Y.,  Zhao,  M.,  Ren,  J.  and Yang, B. (2011) ‘Enzymatic Hydrolysis and Their Effects  on  Conformational  and  Functional Properties  of  Peanut  Protein  Isolate’, Food Chemistry . Elsevier Ltd, 127(4), pp. 1438–
1443.