## Reduksi Energi Pengolahan Air Limbah di Kawasan Industri Dengan  Implementasi Teknologi Food Chain Reactor

## (Studi Kasus : Kawasan Industri Jababeka Bekasi)
Temmy Wikaningrum 1* , Rijal Hakiki 2
1,2 Environmental Engineering Department, President University, Cikarang * Koresponden email : temmy@president.ac.id
Diterima: 11 Juni 2020 Disetujui: 24 Juni 2020

## Abstract
Biological-aerobic  process  is  a  technology  that  is  often  chosen  to  treat  wastewater  in  industrial  areas, especially industries related to food industries. Compared to chemical treatment and advanced treatment, biological treatment is relatively more efficient in the costs required. However, in conventional biological treatment the amount of energy consumption in the process is a major cost component that it becomes one of the challenges in implementing this technology. This paper contains a review of the implementation of the Food Chain Reactor (FCR) technology in treating industrial area wastewater, focusing on an overview of  energy  consumption  compared  to  conventional  biological-aerobic  treatment  of  oxidation  ditch  (OD). FCR  is  a  wastewater  treatment  plant  (IPAL)  that  combines  Integrated  Fixed  Film  Activated  Sludge (IFAS)  technology  and technology  that  resembles  Constructed Wetland,  thus  enabling  the  simultaneous physical,  biological  and  biochemical  treatment  processes  within  the  reactor.  In  this  case  study,  the implementation succeeded in showing a reduction in energy consumption by 46.4% while maintaining an efficiency  decrease  in  BOD  by  83%  and  efficiency  in  decreasing  ammonia  by  82%.  As  with  the  OD process, in this FCR study showed that the denitrification process has not been successful. Keywords: efisiensi energi, food chain reactor,  kawasan industri, kolam oksidasi, limbah organik

## Abstrak
Proses  biologi-aerob  merupakan  teknologi  yang  sering  dipilih  untuk  mengolah  air  limbah  di  kawasan industri,  khususnya  industri  yang  berkaitan  dengan  pangan.  Dibandingkan  dengan  pengolahan  secara kimia dan pengolahan teknologi lanjut, pengolahan secara biologi relatif lebih efisien dari segi biaya yang dibutuhkan.  Walaupun  demikian,  pada  pengolahan  biologi  konvensional  memerlukan  konsumsi  energi yang besar sehingga menjadi salah satu tantangan. Tulisan ini mengkaji mengenai implementasi teknologi Food Chain Reactor (FCR) dalam mengolah air limbah kawasan industri, dengan berfokus pada tinjauan konsumsi energi dibandingkan dengan pengolahan biologi-aerob konvensional kolam oksidasi / oxidation ditch (OD). FCR merupakan instalasi pengolahan air limbah (IPAL) yang  mengkombinasikan teknologi Integrated  Fixed  Film Activated  Sludge (IFAS)  dan  teknologi  yang  menyerupai Constructed  Wetland , sehingga memungkinkan terjadinya proses pengolahan secara fisika, biologi dan biokimia secara simultan didalam reaktor. Pada kajian studi kasus ini, implementasinya berhasil menunjukkan penurunan konsumsi energi sebesar 46.4 % dengan tetap mempertahankan efisiensi penurunan BOD sebesar 83% dan efisiensi penurunan amonia sebesar 82 %. Seperti pada proses OD,  proses denitrifikasi pada teknologi FCR juga belum berhasil menunjukkan kinerja yang baik.
Kata Kunci: efisiensi energi, food chain reactor,  kawasan industri, kolam oksidasi, limbah organik

## 1. Pendahuluan
Konservasi  sumberdaya  air  semakin  mendapat  perhatian  tinggi  seiring  semakin  berkurangnya sumber air bersih secara global [1]. Untuk itu, teknologi pengolahan air limbah semakin dikembangkan untuk  memberikan  alternatif  solusi  yang  semakin  baik.  Pada  dasarnya  teknologi  pengolahan  air  limbah dapat  dilakukan  dengan  prinsip  fisika,  kimia  dan  biologi,  baik  dalam  tahapan  pengolahan  primer, sekunder,  dan    tersier  [2].  Penentuan  alternatif,  jenis,  dan  teknologi  pengolahan  air  limbah  yang diimplementasikan  disesuaikan  dengan  kualitas  dan  kuantitas  air  yang  akan  diolah,  termasuk  kelayakan ekonomi  dan  ketersediaan  sumber  daya.  Ada  beberapa  jenis  teknologi  pengolahan  air  limbah  secara oksidasi biologi aerobik yaitu antara lain  proses lumpur aktif ( activated sludge process ), aerated lagoon ,
trickling  filter , rotating  bio  contactor ,  dan  kombinasi  diantara  sistem-sistem  proses  tersebut.  Apabila ditinjau  dari  jenis  media  pertumbuhan  mikroorganisme  aerob  yang  dikembangkan,  dapat  digolongkan pada  pertumbuhan  tersuspensi  ( suspended  growth  process )    dan  yang  melekat  pada  media  ( attached growth  process )  [2].  IFAS  ( Integrated  Fixed  Film  Activated  Sludge )  yang  dikembangkan  dengan penggunaan media untuk memperluas permukaan sebagai tempat pertumbuhan mikroba. Pada umumnya pengolahan air limbah secara biologi aerob dipilih sebagai teknologi pengolahan air limbah dengan kadar polutan rendah sampai sedang. Teknologi ini secara umum dipakai dalam instalasi pengolahan air limbah terpadu (IPAL  Terpadu)  di  kawasan  industri  di  Indonesia  dengan  baku  mutu  nilai  BOD  air limbah  dari perusahaan-perusahaan industri yang masuk kedalam IPAL terpadu kawasan industri sebesar 300 hingga 600 mg/l [3].
Teknologi MBBR ( Moving Bed Biofilm Reactor ) yaitu salah satu pengembangan dari sistem IFAS pada  skala  pilot  menunjukkan  hasil  bahwa  sistem  MBBR  mampu  menurunkan  beban  senyawa  organik hingga  3  kg  TOC  ( Total  Organic  Carbon )  per  m 3 per  hari  [4].  Selain  itu  juga  menunjukkan  kinerja nitrifikasi  yang  meningkat  yang  ditunjukkan  dengan  peningkatan  AUR  ( Ammonia  Uptake  Rate ) walaupun  pada  saat  nilai  SRT  biomasa  diturunkan.  Penelitian  mengenai  kinerja  start-up  skala  pilot teknologi  IFAS  dalam  air  limbah  aktual  menunjukkan  bahwa  pada  saat  konsentrasi  biomasa  (MLVSS) telah  mencapai  rentang    2000-3000  mg/L  dengan  umur  lumpur  (SRT= Solid  Retention  Time )  7  hari, diperoleh  hasil  penurunan  BOD  sebesar  77,3  %  dan  penurunan  COD  sebesar  70,9%.  Dengan  waktu tinggal hidrolis (HRT = Hydraulic Retention Time ) sebesar 6,9 jam, serta laju alir resirkulasi lumpur aktif sebesar 160 % [5].  Selain itu,  sistem  IFAS  ini juga menunjukkan  hasil  yang  efektif  dalam  menurunkan beberapa bakteri patogen dengan kinerja berturut-turut sebagai berikut Escherichia coli , 79%; Salmonella spp., 97,5%; Shigella  spp .,  92,9%, total  coliforms ,  97,65%; faecal  coliforms ,  80,35%  walaupun  tanpa melalui proses desinfeksi [5]. Sedangkan Implementasi teknologi IFAS pada proyek  River of Life Project (ROL)  untuk  memperbaiki  kualitas  air sungai  menunjukkan  hasil bahwa  pada  beban  BOD  yang  rendah (10-30 mg BOD/L),  dengan teknologi IFAS dapat dicapai efisiensi penurunan BOD yang baik meskipun dalam konsentrasi MLVSS yang rendah (0,2-50 mg/L) [6].
Proses pengolahan air limbah dengan oksidasi biologi aerobik perlu dikaji lebih mendalam karena biaya  operasi  dan  pemeliharaannya  relatif  lebih  rendah  dari  pada  pengolahan  secara  kimia.  Namun demikian teknologi proses ini mempunyai karakteristik membutuhkan pasokan energi yang relatif tinggi. Peningkatan  efisiensi  proses  dan  pengurangan  biaya  investasi  dan  biaya  operasi  sistem  lumpur  aktif dalam kolam oksidasi ( oxidation ditch / OD ) merupakan merupakan tantangan bagi ilmuwan dan lembaga yang berwenang. Penggunaan energi yang berlebihan dapat terjadi karena desain air limbah yang masuk ( inflow )  berbeda  dengan  aplikasi  operasional  oleh  tingginya  demografi  musiman.  Dari  kajian perbandingan kinerja penggunaan energi pada proses IPAL, belum ditemukan satu parameter kunci yang dapat digunakan untuk melakukan karakterisasi kinerja energi secara universal [7]. Hal ini karena adanya perbedaan  faktor  pada  ukuran  IPAL,  faktor  pengenceran  dan  debit.  Faktor  lain  yang  berpengaruh  juga adalah  pemilihan jenis  teknologi, tata  letak,  serta lokasi.  Pada umumnya  biaya penggunaan  energi  pada pengolahan air limbah dengan teknologi konservatif adalah sebesar 15 % - 40 % dari total biaya operasi [8].  Emisi  karbon dari WWTP  sangat  tergantung  pada  bahan  bakar  pembangkit  listrik,  teknologi  IPAL, kapasitas IPAL dan kualitas air limbah sebelum dan setelah proses IPAL [9].
Beberapa  penelitian  mengenai  perbandingan  system  IFAS  dan  OD  baik  skala  pilot  maupun  skala penuh telah dilakukan. Teknologi IFAS dengan media plastik berhasil membuat kondisi reaktor aerobik mampu  mempertahankan  proses  nitrifikasi  sepanjang  tahun,  sedangkan  sistem  OD  hanya  mampu mereduksi  karbon.  Peningkatan  proses  IFAS  juga  meliputi reactor  anaerobic dan anoxic sehingga meningkatkan  reduksi  Total  nitrogen  dan  Fosfor  [10].  Penelitian  tentang  teknologi Fluidized  Bed pada reaktor  OD  dalam  pengolahan  air  limbah  domestik  dengan  kadar  garam  yang  tinggi  (0,5-1,5  %),  dan hasilnya dibandingkan dengan kinerja sistem OD konvensional. Hasilnya menunjukkan penurunan COD yang  lebih  tinggi  dalam  rentang  (48,5%-80%)  dengan  menggunakan  teknologi  Fluidized  Bed dibandingkan dengan sistem OD kovensional dengan penurunan COD (26,5% – 62%) [11].
Teknologi  FCR  ( Food  Chain  Reactor )  pertama  kali  dikembangkan  dengan  menggunakan pendekatan  ekologi  modern  yang  diintegrasikan  dengan  sistem  tradisional  pada  instalasi  pengolahan air limbah  domestik.  Pengembangan  instalasi  yang    pertama  adalah  pilot  project  di  Denmark  pada  tahun 1984, sebagai proyek percontohan “ not allergic housing ” [1]. Selanjutnya dikembangkan teknologi FCR pada  banyak  IPAL  di  negara  lain  seperti  di  London,  Israel,  Amerika  Utara,  Saudi  Arabia  dan  Yunani. Teknologi  FCR  yang  dikembangkan  ini  merupakan  merupakan  kombinasi  antara  sistem  tanaman  alami dan IFAS. Penampang lintang teknologi FCR sesuai dengan Gambar 1 .
Gambar 1 . Penampang lintang Reaktor FCR [12]
Gambar 2 adalah ilustrasi 6 tahap pada proses FCR yang terdiri dari 2 tahap awal proses anoxic dan  4  tahap  berikutnya aerobic dengan  pengaturan  kadar  oksigen  dan  konsentrasi  MLSS  ( mixed  liquor suspended  solid )    pada  masing-masing  reaktor  yang  berbeda.  Teknologi  ekologi  FCR-ORGANICA pertama kali diajukan di USA, sedangkan penelitian, pengembangan dan rekayasa teknologi dilakukan di Budapest  Hongaria  oleh  Perusahaan  yang  berdiri  tahun  1998  [1].  Teknologi  FCR  merupakan  teknologi modern IPAL dengan manfaat ekologi, ekonomi maupun sosial yang lebih baik.
Gambar 2 . Multi-tahap proses FCR [13]
Kelebihan FCR dapat mengurangi  penggunaan energi, penurunan produksi lumpur Bahan Beracun Berbahaya  (B3),  serta  perbaikan  estetika  IPAL  sekaligus  meningkatkan  kualitas  hasil  proses  dengan peningkatan penyisihan BOD, COD dan organik nitrogen [1]. Teknologi FCR dengan brand ORGANICA dikembangkan  di  Hongaria  yang  telah  di  diimplementasikan  sejak    dan  sesuai  data  tahun  2015  telah diaplikasikan  pada  50  unit  IPAL  di  Eropa  maupun  Asia  Implementasi  teknologi  FCR  tergolong  masih baru dalam 5 tahun terakhir ini dibandingkan teknologi biologi aerobik konvensional CMAS ( Complete Mixed Activated Sludge ) yang telah lebih diimplementasikan selama 40 tahun terakhir [12], [13]. Tujuan penelitian  ini  adalah  melakukan  kajian  reduksi  konsumsi  energi  pada  implementasi  dua  teknologi  yang berbeda  yaitu  teknologi  FCR  dan  OD  dalam  pengolahan  air  limbah  kawasan  industri  terhadap  kinerja efisiensi  penurunan  BOD,  amonia,  dan  nitrat  sebagai  indikator  keberhasilan  oksidasi  biologi,  proses nitrifikasi dan denititrifikasi.

## 2. Metode Penelitian
Penelitian dilakukan di Instalasi Pengolahan air limbah (IPAL) industri Kawasan Industri Jababeka Kabupaten Bekasi, selama 6 bulan (November 2018 - Mei 2019). Data diambil dari data operasional dan data  analisa  harian  laboratorium  pada  IPAL  dengan  teknologi  OD  selama  dua  bulan  (Desember  2018- Januari  2019)    yaitu  2  bulan  saat  teknologi  OD  masih  diimplementasikan,  dan  dengan  teknologi  FCR selama  2  bulan  (Februari  –  Maret  2019)  yaitu  2  bulan  pertama  pada  saat  teknologi  FCR diimplementasikan.
Gambar 3 . Tahap pelaksanaan penelitian
Penelitian  dimulai  dengan  kajian  literatur  mengenai  parameter  kinerja  proses  IPAL  yang  ditinjau dari  parameter  kunci    indikator  kinerja  proses  biologi  aerobik  maupun  dibandingkan  dengan  standar kualitas  sesuai  dengan  sasaran  berdasarkan  ketentuan  yang  berlaku.  Dari  tahap  ini  diambil  4  parameter selain    data      penggunaan  energi  listrik  harian,  yaitu  analisa  mingguan  BOD,  amonia  (NH 3 )  dan  nitrat (NO 3 )  pada  air  limbah  sebelum  dan  sesudah  proses  IPAL.  Data  yang  diambil  berdasarkan  hasil  analisa Laboratorium    PT  Jababeka  Infrastruktur  yang  telah  mendapat  sertifikat  akreditasi  dari  KAN  (Komite Akreditasi Nasional) dan ISO 17025. Parameter data yang diambil merupakan data aktual yang terjadi di operasional  kinerja  IPAL  yang  sesungguhnya.  Dalam  hal  ini  peneliti  tidak  melakukan  intervensi pengaturan variabel proses IPAL dalam operasionalnya.
Setelah  data  sekunder  dari  implementasi  operasional  IPAL  sistem    OD  maupun  FCR  terkumpul dengan lengkap, selanjutntya dilakukan pengolahan data yang dilakukan dengan bantuan perangkat lunak Microsoft  Excell dengan  memasukkan  data-data  dari  proses  air  limbah  yang  sesuai  pada  teknologi  OD dan  FCR.  Selanjutnya  dengan software  R dilakukan  analisis  korelasi  dan  signifikasi  pada  kedua pendekatan  teknologi  tersebut  beserta  kinerja  proses  IPAL-nya.  Tahap  proses    pelaksanaan  penelitian tercantum dalam Gambar 3 .

## 3. Hasil dan Pembahasan

## Pembatasan lingkup penelitian
Penelitian  dilakukan  selama  6  bulan  dengan  pengamatan  dan  pengambilan  data  efektif  selama  4 bulan,  yaitu  2  bulan  terakhir  pada  saat  IPAL  masih  menggunakan  sistem  proses  OD  dan  pada  2  bulan pertama  implementasi  proses  sistem  FCR.  Mengingat  IPAL  terpadu  kawasan  industri  menampung  dan mengolah  air  limbah  dari  lebih  100  perusahaan  industri  dari  berbagai  jenis  industri  seperti  industri makanan dan minuman, otomotif, elektronik farmasi dan sebagainya, yang dapat terjadi fluktuasi kualitas air limbah yang masuk, maka dilakukan inventarisasi profile karakteristik kualitas air limbah yang masuk ke IPAL  diolah selama 4 bulan tersebut sesuai dengan Tabel 1 berdasarkan parameter baku air limbah sesuai  dengan  Tata  Tertib  Kawasan  Industri  Jababeka  edisi  tahun  2012  yang  berlaku  sampai  kajian  ini dilaksanakan [14].
Parameter yang dikaji dalam penelitian ini adalah perbandingan antara implementasi teknologi OD dan  teknologi  FCR  pada  parameter  konsumsi  energi,  efisiensi  penurunan  BOD,  amonia  dan  nitrat.
Pemilihan    tersebut  dengan  pertimbangan  ketiga  tersebut  parameter  merupakan  parameter  kunci  dalam desain pengolahan air limbah secara biologi aerobic [2]. BOD merupakan parameter keberhasilan dalam pengolahan air limbah senyawa organik [15]. Parameter BOD dan amonia termasuk parameter yang harus dipenuhi sesuai dengan Baku Mutu Air Limbah Kawasan Industri  sesuai Peraturan Menteri Lingkungan Hidup  No  03  tahun  2010  [16].  Sedangkan  nitrat  (NO 3 )  merupakan  salah  satu  parameter  indikasi keberhasilan denitrifikasi dalam desain proses pengolahan air limbah secara aerobik biologi [2].
Tabel 1. Karakteristik air limbah kawasan industri yang masuk IPAL ( inflow ) [14] No Parameter Satuan Rata-rata Minimum Maksimum 1. Debit Air Limbah m 3 /hari 5,211 4,075 6,495 2. pH - 6.74 6.48 6.96 3. COD mg/L 389.25 347.97 420.94 4. BOD mg/L 262.12 163.54 410.25 5. TSS ( Total Suspended Solids) mg/L 209.96 171.33 256.75 6. Amonia (NH 3 -N) mg/L 31.49 24.58 39.57 7. TKN (Total Kjeldahl Nitrogen) mg/L 35.33 27.76 48.90 8. Nitrit (NO 2 ) mg/L 0.21 0.03 0.56 9. Nitrat(NO 3 ) mg/L 0.14 0.09 0.24 10. Logam Berat (Cr+Cu+Pb+Ni+Zn) mg/L 8.94 6.56 11.04 11. Minyak dan Lemak mg/L 3.67 1.78 7.40 12. Sulfida mg/L 0.43 0.36 0.57 13. MBAS (Surfactant) mg/L 1.02 0.67 1.99 14. Phosphat mg/L 2.11 0.35 6.17 Sumber: Data penelitian, 2019

## Dokumentasi Pengamatan Fisik
Dokumentasi  perbandingan  fisik  dan  estetika  antara  sistem  pengolahan  air  limbah  OD  dan  FCR dapat  dilihat  pada  Gambar  4.  Pada  Gambar  tersebut  dapat  dilihat  bahwa  estetika  dan  kesehatan  di lingkungan  IPAL  teknologi  FCR  lebih  baik,  karena  pada  OD  ada  paparan  aerosol  ke  udara  yang  tinggi dari  aerator  pada  permukaan  air  yang  mengandung  banyak  mikroba,  bau  dan  korosif.  Hal  ini  berbeda dengan FCR dengan sistem aerasi difuser  yang hampir tidak ada paparan aerosolnya, terlebih lagi adanya penutupan  dengan  tanaman  [17].  Selain  itu  penampilan  IPAL  teknologi  FCR  yang  menyerupai  taman memungkinkan memberikan manfaat ekonomi, sosial dan ekologi  yang lebih baik bagi masyarakat dan properti di sekitarnya [1].
(a) (b)
Gambar 4 . (a) Penampilan IPAL sistem OD (2017); (b) dan FCR (2019) Sumber : Dokumentasi Jababeka, 2019
p-ISSN : 2528-3561 e-ISSN : 2541-1934

## Data Operasional a. Perbandingan konsumsi energi
Dari data operasional implementasi selama 2 bulan terakhir (Desember  2018 - Januari 2019) pada proses  pengolahan  air  limbah  kawasan  industri  Jababeka  yang  masih  menggunakan  sistem  OD dibandingkan  dengan  data  implementasi  selama  2  bulan  pertama  (Februari  2018  -  Maret  2019)  dengan sistem  FCR  dapat  dilihat  pada  grafik  pada Gambar  5 untuk  parameter  konsumsi  energi.  Gambar  5 menunjukkan  terjadi  penurunan  konsumsi  energi  sebesar  sebesar  46.4%  dari  semula  rata-rata  0,826 kWh/m 3 menjadi 0.443 kWh/m 3 pada 2 bulan pertama implementasi FCR. Pengolahan  data  dengan software  R dengan interface  R  commander pada  pengujian  sampel independen t dengan tingkat kepercayaan 95 % menghasilkan nilai p sebesar 4.703 x 10 -12 atau lebih kecil dari 0,05. Hal ini membuktikan bahwa ada perbedaan signifikan penggunaan energi pada teknologi OD dan FCR.
Gambar 5 . Grafik konsumsi energi pada teknologi OD dibandingkan FCR
Selain itu, hasil perhitungan deviasi standar menggunakan software microsoft excell menunjukkan hasil  sebesar  0,349  untuk  teknologi  OD  dan  sebesar  0,154  pada  teknologi  FCR.  Lebih  rendahnya  nilai deviasi  standar  pada  FCR  menunjukkan  penggunaan  energi  yang  lebih  stabil  terhadap  dinamika perubahan debit dan kualitas air limbah yang diproses. Penurunan penggunaan energi ini sejalan dengan penelitian  pada  beberapa  IPAL  di  Eropa  dan  China  yang  menyatakan  implementasi  teknologi  FCR menurunkan footprint sampai  dengan  65%,  termasuk  didalamnya  penurunan  penggunaan  energi  dan pengurangan terbentuknya lumpur B3 [12]. Penurunan energi ini terutama disebabkan oleh:
i. Perubahan  sistem  suplai  oksigen  yang  semula  menggunakan mammoth  rotor yang  tergolong aerator mekanik permukaan berkecepatan rendah ( low speed mechanical surface aerator )  menjadi sistem diffuser .  Nilai  SAE  ( aeration  efficiency )  aerator  mekanik  permukaan  berkecepatan  rendah berkisar  antara  1,5  –  2.1  kg  O 2 /kWh  sedangkan diffuser  (fine-bubble    diffusers  with  disc) dapat mencapai sebesar 2  - 7 O 2 /kWh [2]. Dari berbagai data lapangan bahwa perubahan sistem aerasi dari  aerator  mekanik  permukaan  menjadi  sistem  aerasi  diffuser  dapat  meningkatkan  kapasitas proses IPAL, meningkatkan efisiensi energi, dan fleksibilitas operasional proses [17].
ii. Operasional teknologi FCR pada lumpur aktif dengan kadar MLSS yang tersuspensi lebih rendah memerlukan  energi  pengadukan  yang  lebih  rendah  dari  pada  teknologi  OD  dengan  MLSS  yang lebih  tinggi  yang  berarti  lebih  kental.  MLSS  dan  kekentalan  (viskositas)  mempunyai  korelasi eksponensial,  sedangkan  penelitian  sebelumnya  menunjukkan  korelasi  yang  linier  yang  diikuti korelasi eksponensial [18].
iii. Tidak  adanya  proses  resirkulasi  lumpur  aktif  sehingga  mengurangi  kebutuhan  energi  untuk pemompaan lumpur [12].
Namun penurunan penggunaan energi tersebut masih perlu ditingkatkan karena menurut salah satu penelitian yang dipublikasikan pada tahun 2009, yang melakukan analisis terhadap 1856 IPAL di China menunjukkan  penggunaan  energi  rata-rata  hanya  sebesar  0.254  kWh/m 3 ,  dengan  masih  menggunakan teknologi konservatif yang umum diaplikasikan yaitu oxidation ditch, anaerobic/Anoxic/Oxic (A2O dan Sequence Batch Reactor ) [19].

## b. Perbandingan Efisiensi penurunan BOD
Grafik data perbandingan efisiensi BOD dapat dilihat pada Gambar 6 dimana untuk teknologi OD rata-rata efisiensi sebesar  79 % dengan standar deviasi sebesar 0,125 sedangkan teknologi FCR sebesar 83 % dengan standar deviasi 0,102. Dari pengolahan data dengan software R pada tingkat kepercayaan 95 % memberikan hasil nilai p = 0,415 > 0,05 yang membuktikan tidak ada perbedaan efisiensi penurunan BOD  pada  teknologi  OD  dan  FCR.  Sedangkan  dari  nilai  standar  deviasi  FCR  yang  lebih  rendah menunjukkan stabilitas proses pengolahan teknologi FCR yang lebih baik.
Gambar 6 . Grafik efisiensi penurunan BOD pada teknologi OD dibandingkan FCR
Proses  dalam  teknologi  FCR  lebih  stabil  karena  Sistem  ekologi  IPAL  menghasilkan  gabungan 2000-3000  spesies  yang  terdiri  dari    tanaman,  hewan  dan  mikroba  sehingga  meningkatkan  kemampuan proses, serta terdapat hewan “senior” seperti keong yang membantu proses pengolahan dapat menurunkan kelebihan  lumpur  aktif.  Keanekaragaman  sistem  biologi  yang  lengkap  dan  stabil  ini  mendorong metabolisme proses kuat dan cepat [1].
c. Perbandingan Efisiensi penurunan amonia (NH 3 -N)
Grafik  perbandingan  data  efisiensi  penurunan  amonia    dapat  dilihat  pada Gambar  7 .    Untuk teknologi OD rata-rata efisiensi sebesar  83 % dengan standar deviasi sebesar 0.104 sedangkan teknologi FCR sebesar 82 % dengan standar deviasi 0,156. Ini menunjukkan bahwa pada FCR efisiensi penurunan ammonia  kurang  stabil  dibandingkan  pada  OD.  Dari  pengolahan  data  dengan  software  R  pada  tingkat kepercayaan  95  %  memberikan  hasil  nilai  p  =  0,873  >  0,05  yang  berarti  membuktikan  tidak  ada perbedaan efisiensi penurunan amonia pada teknologi OD dan FCR.
Gambar 7 . Grafik efisiensi penurunan amonia pada teknologi OD dibandingkan FCR
Data  ini  menunjukkan  bahwa  dengan  penghematan  penggunaan  energi  sebesar  46,4  %,  tetap  ada keberhasilan  proses  FCR  dalam  nitrifikasi  yang  ditunjukkan  dengan  efisiensi  proses  penurunan  amonia yang  baik  sebagaimana  pada  teknologi  OD.  Keberhasilan  proses  nitrifikasi  berbanding  lurus  dengan penurunan konsentrasi amonia dalam air limbah [2]. Kondisi ini  sejalan dengan implementasi FCR pada IPAL  domestik  perkotaan  di  Shenzen  China    [1].    Sedangkan  kurang  stabilnya  efisiensi  penurunan ammonia  pada  FCR  dibandingkan  dengan  teknologi  OD  kemungkinan  karena  masih  belum  stabilnya populasi  mikroba  yang  berperan  dalam  perubahan  proses  nitrifikasi  :  tahap  1  :    NH 4 +  NO 2 - oleh
mikroba  nitroso  ( Nitrosomnas,  Nitrosococcus,  Nitrosospita,  Nitrosolobus,  and  Nitrosorabrio )  yang dilanjutkan  dengan    tahap  2  :  NO 2 -  NO 3 - oleh  mikroba  nitro  ( Nitrobacter  Nitrococcus,  Nitrospira, Nitrospina,  and  Nitroeystis ).  Hal  ini  karena  pada  implementasi  di  kawasan  industri  Jababeka  terdapat polutan lain yang lebih berat dibandingkan air limbah domestik,  yaitu terdapat logam berat serta pH lebih rendah yang dapat menjadi inhibitor dalam proses nitrifikasi [1].
d. Perbandingan efisiensi penurunan nitrat (NO3)
Dari Gambar 8 dapat dilihat  terdapat nilai efisiensi negatif, baik pada teknologi OD maupun FCR. Pada teknologi OD efisiensi penurunan nitrat sebesar  -640 % atau berarti kadar nitrat meningkat 640 % sedangkan pada FCR meningkat sebesar 440 %.
Gambar 8 . Grafik efisiensi penurunan nitrat pada teknologi OD dibandingkan FCR
Hal  ini  menunjukkan  konsentrasi  nitrat  setelah  proses  pengolahan  pada  kedua  teknologi  tersebut mengalami  kenaikan  dibandingkan  dengan  kualitas  air  limbah  awal.  Peningkatan  konsentrasi  nitrat  ini menunjukkan belum berhasilnya proses denitrifikasi, yaitu belum berhasilnya reaksi perubahan nitrat dari hasil nitrifikasi menjadi N2 sesuai reaksi : NO 3 -  NO 2 -  N 2 , baik pada teknologi OD maupun FCR. Dari pengolahan data dengan software R pada tingkat kepercayaan 95 % memberikan hasil nilai p = 0,2995 > 0,05 yang berarti membuktikan tidak ada perbedaan efisiensi penurunan nitrat pada teknologi OD dan FCR. Tidak seperti proses nitrifikasi yang dapat berlangsung mudah asalkan terdapat jumlah dan jenis  mikroba  yang  cukup  disertai  konsentrasi  oksigen  yang  memadai,  proses  denitrifikasi  lebih  sulit terjadi  karena  harus  dipenuhi  syarat  lain  seperti  tingkat  keasaman  yang  optimal,  dan  adanya  donor hidrogen dengan mikroba autotrof maupun heterotrof yang sesuai seperti Achromohaciet, Arinetobacter, Agrobacterium, Alcaiigenes, Arthrobacfer, Bacillus, Chromobacterium dan Corynebucterium [2]. Selain denitrifikasi  biologi,  proses  penghilangan  nitrat  antara  lain  dapat  dilakukan  dengan  teknologi  reverse osmosis, elektrodialisa, penukar ion, dan denitrifikasi kimia  maupun adsorpsi [20].

## 4. Kesimpulan
Implementasi  teknologi  FCR  terbukti  secara signifikan  dapat  menurunkan  konsumsi  energi  IPAL sebesar 46,4 % dibandingkan dengan teknologi Oxidation Ditch (OD) dari semula rata-rata 0,826 kWh/m 3 menjadi 0,443 kWh/m 3 . Pada implementasi teknologi FCR tersebut  juga menunjukkan  kinerja efisiensi penurunan  BOD  yang  tetap  baik  yaitu  dari  sebesar  79%  pada  teknologi  OD  menjadi  sebesar  83%  pada teknologi  FCR.  Demikian  pula  untuk  kinerja  nitrifikasi  dan  denitrifikasi  tidak  terjadi  perubahan  yang signifikan,  yaitu  efisisensi  penurunan  amonia  dari  semula  sebesar  82%  pada  teknologi  OD  menjadi sebesar 83% pada teknologi FCR. Sedangkan untuk parameter nitrat terjadi peningkatan sebesar masing- masing  sebesar  640%  dan  440%  untuk  teknologi  OD  dan  FCR.  Dengan  demikian  hasil  kajian  ini menunjukkan dengan implementasi teknologi FCR dapat secara signifikan menurunkan kebutuhan energi operasional proses  IPAL dengan tetap mempertahankan kinerja penurunan BOD, ammonia dan nitrat.

## 5. Ucapan Terima Kasih
Kami mengucapkan terima kasih kepada Management dan seluruh staf PT Jababeka Infrastruktur, terutama Susilo Tri Harsono (Manager IPAL), Ir. Rachmat Yulianto, M.M., (Senior Manager Desain dan Perencanaan),  serta  Ir.  Istingani,  M.Si.  (Senior  Manager  Pengolahan  Air  dan  Lingkungan)    yang  telah bersedia  memberikan  dukungan    data  operasional  dan  data    laboratorium,  serta  mengijinkan  publikasi data pada penelitian ini.

## 6. Referensi
[1] Q. Yuje, W. Jiandong, and O. Hai, “The Application of Organica Ecological Technology in Residential Sewage Treatment,” J. Environ. Prot. (Irvine,. Calif). , vol. 04, no. 01, pp. 31–34, 2013.
[2] G. Tchobanoglous, F. L. Burton, and H. D. Stensel, Wastewater engineering : treatment and resource recovery , 5th ed. New York : McGraw-Hill Higher Education ; London : McGraw-Hill, 2014.
[3] T. Wikaningrum, “Kebijakan Pengelolaan Lingkungan Kawasan Industri Sesuai Proper Klhk Peringkat Hijau (Studi Kasus Di Kawasan Industri Jababeka Bekasi),” J. Nat. Resour. Environ. Manag. , vol. 5, no. 2, pp. 111–120, 2015.
[4] D. Di Trapani, M. Christensson, M. Torregrossa, G. Viviani, and H. Ødegaard, “Performance of a hybrid activated sludge/biofilm process for wastewater treatment in a cold climate region: Influence of operating conditions,” Biochem. Eng. J. , vol. 77, pp. 214–219, 2013.
[5] N. K. Singh, A. A. Kazmi, and M. Starkl, “Environmental performance of an integrated fixed-film activated sludge (IFAS) reactor treating actual municipal wastewater during start-up phase,” Water Sci. Technol. , vol. 72, no. 10, pp. 1840–1850, 2015.
[6] H. A. Mohiyaden, L. M. Sidek, and G. Hayder, “The performance of attached and suspended growth process in integrated fixed activated sludge,” J. Eng. Sci. Technol. , vol. 14, no. 3, pp. 1751–1763, 2019.
[7] M. D’Antoni and S. Longo, “Monitoring and diagnosis of energy consumption in wastewater treatment plants. A state of the art and proposals for improvement,” Appl. Energy , vol. 179, pp. 1251–1268, 2016.
[8] J. R. S. Scolforo, É. Vilela de Resende Von Pinho, A. Chalfun-Junior, A. Higino Freire, L. Coelho Naves, and M. Machado Ladeira, “How the environmental planning of the Universidade Federal de Lavras impacts higher education,” E3S Web Conf. , vol. 48, p. 06004, 2018.
[9] H. Wang et al. , “Comparative analysis of energy intensity and carbon emissions in wastewater treatment in USA, Germany, China and South Africa,” Appl. Energy , vol. 184, pp. 873–881, 2016.
[10] K. Rutt, J. Seda, and C. H. Johnson, “Two Year Case Study of Integrated Fixed Film Activated Sludge (IFAS) at Broomfield, CO WWTP,” Proc. Water Environ. Fed. , vol. 2006, no. 13, pp. 225–239, 2014.
[11] N. Salmanikhas, M. Tizghadam, and A. Rashidi Mehrabadi, “Treatment of saline municipal wastewater using hybrid growth system,” J. Biol. Eng. , vol. 10, no. 1, pp. 1–10, 2016.
[12] J. Koumoukelis, “COMBINING THE USE OF ENGINEERED AND NATURAL PLANTS IN ACTIVATED SLUDGE,” in 9th Annual WIOA NSW Water Industry Operations Conference and Exhibition , 2015, pp. 116–121.
[13] L. Probst, L. Frideres, D. Demetri, and B. Pedersen, “Clean Technologies Advanced reverse treatment technologies Business Innovation Observatory,” 2014.
[14] PT Jababeka, “Industrial Estate Regulations.” PT Jababeka, Cikarang, pp. 1–39, 2012.
[15] Dirjen Industri Kecil Menengah Departemen Perindustrian, “Pengelolaan Limbah Industri Pangan,” Jakarta, 2007.
[16] Kementerian Lingkungan Hidup Republik Indonesia, “Peraturan Menteri Lingkungan Hidup Nomor 03 Tahun 2010 Tentang Baku Mutu Air Limbah Bagi Kawasan Industri.” Kementerian Lingkungan Hidup Republik Indonesia, Indonesia, pp. 1–7, 2010.
[17] M. Gehring and J. Lindam, “Energy-Efficiency Showdown: A Comparison Of Aeration Technologies,” pp. 1–4, 2013.
[18] H. Azami, M. H. Sarrafzadeh, and M. R. Mehrnia, “Influence of sludge rheological properties on the membrane fouling in submerged membrane bioreactor,” Desalin. Water Treat. , vol. 34, no. 1– 3, pp. 117–122, Oct. 2011.
[19] X. Tao and W. Chengwen, “Energy Consumption in Wastewater Treatment Plants in China,” in World Congress on Water, Climate and Energy , 2012, no. May, pp. 1–6.
[20] M. Mohsenipour, S. Shahid, and K. Ebrahimi, “Removal techniques of nitrate from water,” Asian J. Chem. , vol. 26, no. 23, pp. 7881–7886, 2014.