Jurnal Teknik Kimia DOI: https://doi.org/10.36706/jtk.v27i1.686
Online at http://ejournal.ft.unsri.ac.id/index.php/jtk
Pengolahan Amonia Pada Air Limbah Industri Pupuk Secara Biologis dengan Bakteri Petrofilik

## Biological Treatment of Ammonia in Fertilizer Industry Wastewater with
Petrophilic Bacteria
M Ikhwan Alkahf 1 , Yessi Astri Razikah 1 , Enggal Nurisman 1
1 Teknik Kimia Universitas Sriwijaya, Palembang – Indonesia
* Email: enggalnurisman@ft.unsri.ac.id

## Abstrak
Limbah cair industri pupuk  yang mengandung amonia dapat membahayakan lingkungan sehingga perlu diolah terlebih dahulu sebelum dibuang ke lingkungan. Salah satu pengolahan limbah cair adalah melalui proses secara biologis dengan memanfaatkan bakteri petrofilik berupa Brevundimonas diminuta . Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui  kemampuan  bakteri B.  diminuta dalam  mendegradasi  amonia  dalam  limbah  cair  industri  pupuk. Pengolahan limbah dilakukan pada  limbah amoniak sintetik dan limbah cair industri yang mengandung amoniak. Pada uji pertumbuhan bakteri pada  sampel air limbah amoniak sintetik menunjukkan B. diminuta dapat tumbuh pada kadar amoniak  hingga 25 mg/L.  Selanjutnya dilakukan pengujian dengan menggunakan air limbah industri dengan kadar amoniak sebesar 2,94 mg/L sebanyak 1 L dengan menggunakan airlift bioreactor pada kondisi 1 atm dan suhu 25 o C dengan rasio inokulum bakteri sebanyak 5%. Penelitian ini dilakukan dengan variasi laju aerasi udara 1,5-4,5 L/min dan waktu operasi selama 1,5-6 jam. Hasil penelitian didapatkan penurunan kadar  amonia yang optimal pada laju alir aerasi 3 L/min dengan waktu operasi 6 jam yaitu sebesar 1,76 mg/L atau penurunan kadar amoniak sebesar 40,14% dibandingkan kondisi awal air limbah sebelum dilakukan pengolahan. Selain itu pada penelitian ini diketahui bahwa semakin lama waktu operasi menyebabkan kecenderungan kenaikan kadar pH (8.0-9.0), kadar oksigen terlarut yang fluktuatif (4,30- 9,20 mg/L) serta jumlah populasi bakteri yang bervariasi antara 15,3×10 6 sel/mL hingga 78,6×10 6 sel/mL. Diketahui juga bahwa bakteri mampu hidup dan tumbuh pada medium limbah. Selain itu, variabel pH stabil pada rentang 8,0-9,0 dan tren kadar DO bersifat fluktuatif.
Kata Kunci: Amonia, Bakteri Petrofilik, Air Limbah, Pengolahan Limbah Biologis

## Abstract
Liquid waste from the fertilizer industry that contains ammonia can harm the environment and requires processing. Microbiological  treatment  of  ammonia  levels  in  industrial  wastewater  is  carried  out  by  utilizing  petrophilic bacteria  in  the  form  of  Brevundimonas  diminuta.  This  study  aims  to  determine  the  ability  of  the  bacteria  B. diminuta in degrading ammonia in the liquid waste of the fertilizer industry. Waste treatment is carried out on synthetic ammonia waste and industrial liquid waste containing ammonia. The bacterial growth test of synthetic ammonia wastewater samples showed that B. diminuta could grow at ammonia levels of up to 25 mg/L. Further testing was carried out using industrial wastewater with an ammonia level of 2.94 mg/L as much as 1 L using an airlift bioreactor at conditions of 1 atm and a temperature of 25oC with a bacterial inoculum ratio of 5 %. This research  was  conducted  with  a  variation  of  the  air  aeration  rate  of  1.5  -  4.5  L/minute  and  a  variation  of  the observation time of 1.5 - 6 hours. The results showed that the optimal decrease in ammonia levels was at aeration flow rate of 3 L/min. after an observation time of 6 hours, namely 1.76 mg/L or a decrease in ammonia levels of 40.14  compared  to  the  initial  ammonia  levels  of  wastewater  before  treatment.  In  addition,  in  this  study  it  was found that the longer of operating time caused the tendency to increase in pH levels (8.0-9.0), fluctuating dissolved oxygen levels (4.30-9.20 mg/L) and the number of bacterial populations varied between 15.3 × 10 6 cells/mL to 78.6 × 10 6 cells/mL. It is also known that bacteria could grew well in wastewater. pH values tended to be stabilized on range 8,0-9,0 and DO values ranged fluctiatively.
Keywords: Ammonia, Petrophilic Bacteria, Wastewater, Biological Waste Treatment
Received June 2021, Revised August 2021, Accepted for publication November 2021
Vol. 27, No. 3, 2021, 74 - 81
e-ISSN: 2721-4885

## 1.   PENDAHULUAN
Limbah  cair  industri  pupuk  umumnya mengandung karbon dioksida (CO 2 ), amonia (NH 3 ), dan  urea  ((NH₂)₂CO)  atau  (CON 2 H 4 )  (Darmadi, 2014).  Limbah  cair  industri  pupuk  yang  belum diolah  umumnya  mengandung  amonia  sebanyak 31700  ppm  dengan  pH  10,2  (Mareta,  2019). Kandungan  amonia  yang  tinggi  dalam  air  bersifat racun  bagi  ekosistem  air,  dimana  angka  LC50 amonia untuk ikan hanya sebesar 0,56-2,36 ppm dan 1,10-22,8  ppm  untuk  invertebrata  dengan  waktu paparan  selama  24-96  jam  (Royan  dkk.,  2019). Dimsaping  itu,  Peraturan  Gubernur  Sumatera Selatan No 8 Tahun 2012 menetapkan standar beban pencemaran  maksimum  amoniak  pada  industri pupuk  urea  sebesar  0,75  kg/ton  (Pergub  Sumsel, 2012).
Pengolahan limbah cair amonia dapat dilakukan  dengan  berbagai  cara.  Penelitian  yang dilakukan  Luo  dkk.  (2015)  mengolah  air  limbah amonia  dengan  metode  oksidasi  ozon  dua  tahap, dimana  efisiensi  degradasi  amonia  mencapai  85% setelah  dua  tahapan  oksidasi  ozon.  Mareta  (2019) mengamati pengolahan limbah cair pada unit IPAL salah  satu  industri  pupuk  terbesar  di  Indonesia, dimana  kadar  amonia  pada  limbah  sebesar  31700 ppm  dapat  diturunkan  hingga  270  ppm  dengan penurunan sebesar 99,14%.
Tumbuhan  eceng  gondok  juga  disinyalir mampu mendegradasi amonia menjadi nitrat melalui proses  nitrifikasi  dengan  bantuan  mikroorganisme dan  juga  dimanfaatkan  dalam  proses  pengolahan limbah  cair  industri  pupuk  (Rahman,  2019). Sementara  penelitian  Wardhany  dan  Ayuningtyas (2009) menggabungan metode nitrifikasi- denitrifikasi  dengan microalgae dalam  pengolahan limbah  cair  pabrik  pupuk  urea.  Penurunan  kadar NH 3 -N  tertinggi  yang  dicapai  adalah  sebesar 67,33%.
Limbah cair industri pupuk dapat diolah secara biologis,  yang  disebut  dengan  bioremediasi. Bioremediasi  mengolah  limbah  dengan  bantuan organisme  hidup  menjadi  bahan  yang  lebih  aman dibuang ke lingkungan. Salah satu organisme yang dapat  dimanfaatkan  dalam  bioremediasi  adalah bakteri (Pieper dan Reineke, 2000). Bakteri berjenis petrofilik diketahui mampu mendegradasi komponen hidrokarbon untuk kebutuhan metabolisme  dan  reproduksinya.  Bakteri  petrofilik mampu  tumbuh  pada  suhu  10-45  °C  dengan  suhu optimum 25-40 °C (Jawetz dkk., 2008).
Bossert  dkk.  (2014)  menyatakan  bahwa umumnya  terdapat  22  genus  isolat  bakteri  yang hidup  pada  lingkungan  minyak  bumi,  beberapa diantaranya adalah: Achromobacter, Acinetobacter, Alcaligenes,  Artrobacer, Bacillus,  Flavobacterium, Nocardia, dan Pseudomonas. Bakteri  genus Pseudomonas diketahui  mampu  menyerap  jenis- jenis  logam  yang  berbeda,  tergantung  pada
spesiesnya (Vijayaraghavan dan Yun, 2008). Selain itu, spesies Pseudomonas aeruginosa juga diketahui mampu  hidup  dalam  kondisi  ekstrim  dan  hanya membutuhkan  oksigen  dalam  metabolisme  selnya. Bakteri  ini  juga  mampu  tumbuh  dengan  baik  pada medium dengan  kandungan asetat (sebagai sumber karbon)  dan  ammonium  sulfat  (sebagai  sumber nitrogen) (Tang dkk., 2015).
Pengolahan  limbah  secara  mikrobiologis merupakan  salah  satu  jenis  pengolahan  secara biologi, karena menggunakan mikroorganisme yang merupakan  makhluk  hidup.  Pada  umumnya, kandungan amonia pada pengolahan  limbah secara mikrobiologis didegradasi melalui proses nitrifikasi. Nitrifikasi  adalah  rangkaian  reaksi  dalam  proses biologis  dengan  perubahan  amonia  menjadi  nitrat yang  lebih  sederhana  dengan  bakteri  nitrifikasi. Bakteri    nitrifikasi  mampu  mengoksidasi  amonia dan  nitrit  menjadi  nitrat  secara  aerobik.  Menurut Nainggolan  dkk.  (2015),  setidaknya  ada  beberapa genus  bakteri  nitrifikasi  yang  mampu  hidup  pada kondisi  lingkungan  amonia,  yaitu Nitrosomonas, Nitrosolobus, Nitrosospira, Nitrosococcus, Nitrospina, Nitrospira, dan Nitrococcus . Nurisman dkk. (2020) menyatakan bahwa ada tiga jenis  isolat bakteri petrofilik  yang dapat hidup di  lingkungan  limbah  amonia  dengan  konsentrasi 2600-3000  ppm  serta  mampu  melakukan  proses nitrifikasi  amonia.  Ketiga  jenis  tersebut  adalah Pseudomonas fluorescens, Brevundimonas diminuta, dan Pseudomonas  aeruginosa .  Akan tetapi,  dari  ketiga  jenis  tersebut  hanya B.  diminuta saja  yang  diketahui  memiliki  kemampuan  yang terbaik.  Hal  tersebut  dikarenakan B.  diminuta memiliki tingkat pertumbuhan tertinggi dibandingkan  dua  jenis  isolat  bakteri  petrofilik lainnya.
B.  diminuta merupakan  bakteri  gram-negatif  dan non-lactose  fermenting, dan  dapat  diisolasi  dari berbagai  sampel  klinikal  seperti  darah  dan  urin (Ryan  dan  Pembroke,  2018). B.  diminuta sering dimanfaatkan  dalam  pengujian  porositas  filter pharmaceutical dikarenakan ukurannya yang sangat kecil  (Sundaram  dkk.,  2021).  Bakteri  ini  juga berpotensi  dimanfaatkan  sebagai  bioremediator pencemaran minyak di laut.
Penelitian Nurisman dkk. (2020) menunjukkan bahwa bakteri B. diminuta mampu mereduksi kadar amonia  pada  air  limbah  kilang  minyak  hingga 88,81%  selama  delapan  hari.  Air  limbah  kilang mula-mula  memiliki  kadar  amonia  sebesar  750,48 mg/L  dan  turun  ke  angka  84,02  mg/L  pada  hari kedelapan.  Diketahui  juga  bahwa B.  diminuta mendegradasi amonia melalui mekanisme nitrifikasi-denitrifikasi. Sehingga B. diminuta selain termasuk  ke  jenis  bakteri  petrofilik  juga  tergolong ke bakteri nitrifikasi.
Mengingat  pada  proses  penelitian  terdahulu memerlukan  waktu  proses  pengolahan  yang  cukup
lama  berkisar  antara  3  hari  hingga  8  hari  di laboratorium  secara  kontinu,  maka  dilakukan modifikasi proses dan peralatan pengolahan limbah sehingga  dapat  dilakukan  proses  pengolahannya kurang  dari  7  jam.  Hal  ini  mengingat  penelitian dilakukan  saat  masa  pemberlakukan  kebijakan Pemberlakukan  Pembatasan  Kegiatan  Masyarakat (PPKM)  di  lingkungan  kampus  dan  laboratorium penelitian saat masa pendemi. Selain itu berdasarkan pengalaman penelitian yang dilakukan sebelumnya, ternyata  terdapat  beberapa  kendala/permasalahan sehingga  perlu  perbaikan  instrumentasi  dan pengembangan  parameter  uji.  Kompresor  udara yang  digunakan  selama  proses  aerasi  pada  riset terdahulu  belum  dilengkapi  dengan  filter  yang memadai  sehingga  kadar  oksigen  terlarut  yang dibutuhkan  selama  proses aerobic bakteri  menjadi kurang  optimal.  Oleh  sebab  itu  pada  penelitian  ini digunakan aerator unit dengan tingkat laju alir udara yang  dapat  diatur.  Selain  itu  perlu  dilakukan observasi  lanjut  terhadap  laju  pertumbuhan  bakteri secara berkala sehingga dapat  menjadi dasar untuk pengembangan  dari  sistem batch menjadi  semi kontinu.

## 2.   METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  ini  dilakukan  melalui  beberapa tahapan,  mulai  dari  preparasi  bahan  dan  peralatan, preparasi  kultur  dan  medium,  inokulasi  dan pembuatan  starter  bakteri,    uji  kemampuan  bakteri dalam  mendegradasi  amonia  hingga  analisis  hasil penelitian

## 2.1. Preparasi  dan Peralatan Sampel Limbah
Limbah cair  amoniak sintetik yang digunakan berasal  dari  reagen  berupa  amonium  sulfat (NH 4 ) 2 SO 4 dengan rentang kadar amoniak 5 mg/L - 25  mg/L.  Sampel  air  limbah  sintetik  ini  hanya digunakan  untuk  menguji  kemampuan  dan  tingkat pertumbuhan  bakteri Brevundimonas  diminuta sebelum  dilakukan  pengujian  pada  sampel  air limbah industri pada airlift bioreactor.
Sampel air limbah yang digunakan limbah cair berasal  dari  sampel  outlet  pembuangan  air  limbah industri  pupuk  yang  dialirkan  ke  sungai.  Setelah dilakukan  analisa,  kadar  amoniak  yang  terdapat pada sampel air limbah tersebut sebesar 2,94 mg/L.

## 2.2. Persiapan Alat dan Bahan
Selain  persiapan  sampel  limbah,  dilakukan juga  persiapan  medium  yang  digunakan  berupa media  Zobell,  dengan  perbandingan  komposisi  5 gram  pepton,  1  gram yeast  extract ,  0,012  gram K 2 HPO 4 ,  dan  0,01  gram  FeSO4. Pembuatan inoculum  starter dan medium  starter merujuk prosedur  kerja  sebagaimana  tahapan  penelitian degrasi  amoniak  pada  limbah  kilang  minyak sebelumnya  (Nurisman,dkk,  2020) . Persiapan
rangkaian  peralatan  berupa3  L  yang  didalamnya terdapat bioring dan terhubung dengan unit aerator sebagai  penyedia  aliran  udara  dalam  proses pengolahan  biologis  secara  aerobik.Isolat  bakteri yang  digunakan  adalah Brevundimonas  diminuta, dengan  menggunakan  peralatan  jenis airlift bioreactor kapasitas maksimum 3L .

## 2.3. Preparasi Kultur Bakteri
Peremajaan  kultur  bakteri  dilakukan  pada medium nutrient agar (NA) miring, yang bertujuan sebagai  tempat  biakan  bakteri  untuk  bahan  baku inokulum starter yang  akan  digunakan  pada penelitian nantinya.

## 2.4. Pembuatan Medium Zobell
Medium  Zobell  merupakan  medium  awal untuk  menumbuhkan starter bakteri B.  diminuta yang  diinokulasikan  dari  medium  agar  miring. Medium  ini  memiliki  banyak  kandungan  nutrisi berupa senyawa hidrokarbon yang dapat dimanfaatkan  oleh  bakteri B.  diminuta sebagai sumber energi (Yudono dan Estuningsih, 2013).
2.5. Inokulasi B. diminuta Pada Medium Zobell (Pembuatan Starter Bakteri)
Kultur  bakteri  yang  telah  disiapkan  pada medium  NA  miring  diinokulasikan  pada  medium Zobell,  yang  nantinya  akan  dicampurkan  langsung sebagai starter dengan  limbah  industri  yang digunakan pada tahap utama penelitian ini.

## 2.6. Uji Pertumbuhan dan  Kinerja Bakteri Dalam Mendegradasi Amonia
Sebelum dilakukan pengujian terhadap sampel air  limbah  industri,  dilakukan  uji  pertumbuhan bakteri pada limbah sintetik dengan kadar amoniak hingga  25  mg/L.  Hasilnya  menunjukkan  koloni bakteri Brevundimonas  diminuta teramati  tumbuh dengan baik dalam  masa  inkubasi dalam inkubator selama 1 x 24 jam pada sampel amoniak sintetik 5 mg/L-  25  mg/L.  Hal  ini  mengindikasikan  bahwa isolat  bakteri  yang  digunakan  mampu  tumbuh  dan dapat digunakan pada sampel limbah industri pupuk dengan kadar amoniak yang lebih rendah.
Gambar 1. Skema Rangkaian Airlift Bioreaktor
SPECTROFOTOMETER Gas Oksigen/ Air Supply BIOREAKTOR Wastewater (Ammonia) Inlet Wastewater oulet Sampling Analysis Thermometer DO, pH, bacteria Analysis Ammonia Analysis Bacteria Supply BIOREACTOR AERATOR Spectrophotometer
Pengujian  kinerja  bakteri  terhadap  sampel  air limbah  industri    dilakukan  pada airlift  bioreaktor dengan  skema  sebagaimana  yang  tertera  pada gambar  1.  Rangkaian  instalasi  peralatan  tersebut terdapat  di  Laboratorium  Teknologi  Bioproses Jurusan Teknik Kimia Unsri. Airlift bioreactor diisi dengan air limbah sebanyak 1 L dengan rasio starter inokulum bakteri sebesar 5 %. Aliran udara disuplai oleh  unit  aerator  dengan  laju  debit  aliran  udara divariasikan  (L/min):  1,5;  3;  4,5  pada  suhu  kamar dan  tekanan  atmosferik.  Waktu  operasi  dimulai sejak  proses  aerasi  dilakukan  dan  diamati  secara berkala dengan variasi waktu (jam): 1,5; 3; 4,5; 6.
Sampel  limbah  yang  digunakan  merupakan sampel limbah industri dengan menggunakan 3 kode sampel  yaitu  VA-01,  VA-02,  dan  VA-03  dengan variasi laju aliran udara pada proses aerasi masing- masing sebesar 1,5 L/min,  3 L/min dan 4,5 L/min. Setiap  waktu  operasi  dilakukan  analisa  terhadap empat variabel terikat berupa pH, Dissolved Oxygen (DO), populasi bakteri dan kadar amoniak

## 2.7. Analisa Hasil Peneltian
Analisa  hasil  penelitian  berupa  pengukuran kadar DO, pH, populasi bakteri dan kadar amoniak. Pengukuran kadar DO dalam air limbah menggunakan  peralatan  DO  meter  digital  Lutron DO-5510.  Angka derajat keasaman (pH) air limbah diukur  dengan  menggunakan  alat  pH  meter  ATC PH-009.  Besarnya  angka  pH  diukur  berdasarkan keberadaan aktivitas secara potensiometri/elektrometri dari ion hidrogen. Pengukuran  pH  dan  DO  ini  dilakukan  secara langsung  di  Laboratorium  Teknologi  Bioproses Jurusan Teknik Kimia Unsri.
Penentuan  populasi  bakteri  dilakukan  dengan metode mikroskopis langsung dengan alat hemasitometer  jenis  Improved  Neubauer  -  Weber serta  mikroskop  elektrik  Olympus  CX-23  di Laboratorium Mikrobiologi FMIPA Unsri. Analisis kandungan  amonia  menggunakan  Metode Nessler dan  dilakukan  di  Balai  Besar  Laboratorium Kesehatan Palembang.

## 3.   HASIL DAN PEMBAHASAN
Selama  penelitian  berlangsung,    dilakukan pengamatan  pengaruh  waktu  operasi  terhadap beberapa  variabel  terikat  berupa    pH,  kadar Dissolved Oxygen (DO) , populasi bakteri serta kadar amonia.  Perubahan  terhadap  keempat  variabel tersebut dipengaruhi oleh beberapa faktor yang akan diuraikan lebih lanjut pada sub bab berikut.

## 3.1. Pengaruh Waktu Operasi Terhadap pH
Pengukuran  pH  ini  menjadi  pengujian  yang sangat  penting  sebagai  parameter  kualitas  air limbah.  Selama  proses  running  berlangsung,  pH pada  keselurahan  sampel  cenderung  stabil,  dan
sama-sama mengalami tren kenaikan walaupun ada beberapa  waktu  pengamatan  dimana  angka  pH sedikit menurun namun tidak terlalu signifikan yaitu dengan kisaran 8,0-9,0.
Gambar 2. Grafik Pengaruh Waktu operasi terhadap pH
Menurut  Yuniarti  dkk.  (2019),  semakin  lama proses  aerasi  seharusnya  maka  parameter  pH semakin banyak sehingga semakin lama waktu yang maka konsentrasi pH dalam air seharusnya semakin berkurang.  Pernyataan  tersebut  sejalan  dengan penelitian  kami,  kemudian  dilanjutkan  dengan angka  pH  optimal,  untuk  proses  nitrifikasi  angka optimalnya  ialah  pada  rentang  7,5-8,5  dan  akan terhenti  di  bawah  angka  6.  Kondisi  ini  merupakan kondisi pH optimal untuk proses nitrifkasi.
Hal  ini  juga  sejalan  dengan  penelitian  yang menunjukkan  maka  pH  limbah  cair  yang  diolah cenderung  semakin  meningkat  dari  rentang  8,3 hingga  9,39  Peningkatan  laju  alir  aerasi  akan menaikan  nilai  pH  baik  pada  bioreaktor  maupun pada  effluent  (Rahmayetty,  2011).  Menurutnya, kenaikan pH tersebut disebabkan karena keberadaan amoniak  selama proses respirasi sel secara aerob.

## 3.2. Pengaruh Waktu Operasi Terhadap DO
Dari hasil percobaan menghasilkan kurva yang fluktuatif  dalam  rentang  4,30-9,20  ppm dimana semakin  lama  waktu  aerasi  berlangsung  besarnya DO  terlihat  naik  turun,  artinya  besarnya  nilai  DO pada  proses  aerasi  tidak  memiliki  korelasi.  Hasil penelitian  ini  sejalan  dengan  pernyataan  Febiyanto (2020) nilai DO cenderung bervariasi selama waktu pengamatan. Hal ini disebabkan adanya kesetimbangan  transfer  gas  O2  antara  kandungan oksigen dalam air dan udara.
Pada  gambar  3  dibawah  menunjukkanbahwa kecendrungan nilai DO mg/Lselama proses. Hal ini mengindikasikan  yang  erat  dengan  waktu  operasi. Keberadaan  DO  dalam  air  tidak  hanya  bergantung pada keberadaan kontaminan tetapi juga tergantung pada  parameter  lainnya.  Parameter  tersebut  ialah dapat berupa pencampuran dan turbulensi massa air, proses  biologis  secara  signifikan  mempengaruhi pelarutan oksigen dalam air (Desmet dkk., 2011)
7.6 7.8 8.0 8.2 8.4 8.6 8.8 9.0 9.2 0 1.5 3 4.5 6 pH Waktu operasi (Jam) VA-01 VA-02 VA-03
Gambar 3. Grafik Pengaruh Waktu operasi terhadap Kadar Dissolved Oxygen (DO)
3.3. Pengaruh Waktu Terhadap Populasi
Bakteri B. diminuta
Gambar 4. Grafik Pengaruh Waktu operasi terhadap Populasi Bakteri B. diminuta
Jumlah  populasi  minimum  bakteri  pada inokulum yang dapat digunakan pada penelitian ini, adalah  minimal  10 6 sel/mL.  Pada  gambar  4 menunjukkan  bahwa  pada    keseluruhan  sampel, populasi  bakteri  pada  awal  pengamatan  sudah memenuhi persyaratan tersebut, namun pada waktu operasi  hingga  1,5  jam  terjadi  penurunan  populasi bakteri  namun masih memenuhi ketentuan. Penurunan  populasi  bakteri  tertinggi  pada  laju  alir 1,5  L/min,  (VA-01)  dengan  persentase  penurunan sebesar  80,75  %  sedangkan  penurunan  terendah terjadi pada laju alir udara sebesar 4,5  L/min (VA- 03) dengan persentase penurunan sebesar 56,15 %. Hal  tersebut  mengindikasikan  bahwa  bakteri B.diminuta sedang  dalam  proses  adaptasi  dengan kondisi sampel air limbah industri.
Setelah  waktu operasi  3 jam, populasi bakteri mengalami kenaikan yang cukup signifikan, dimana B.  diminuta sudah  mulai  beradaptasi  dengan medium  barunya.  Persentase  kenaikan  populasi bakteri  waktu  operasi  3  jam  pada  masing-masing sampel  VA-01,  VA-02,  dan  VA-03  adalah  281,55 %; 74,52 %; 192,06 %.
Pada  akhir  waktu  operasi,  populasi  bakteri pada sampel VA-01 mengalami sedikit kenaikan ke angka  58,80 × 10 6 sel/mL. Akan tetapi tidak pada kedua  sampel  lainnya  yang  sama-sama  mengalami
penurunan.  Sampel  VA-02  mengalami  sedikit penurunan  populasi  bakteri  ke  angka  18,50  ×  10 6 sel/mL.  Sedangkan  sampel  VA-03  mengalami penurunan yang cukup besar ke angka 15,30 × 10 6 sel/mL.  Penurunan  populasi  bakteri  yang  cukup besar  ini  kemungkinan  diakibatkan  karena  sumber nutrisi  yang  dimanfaatkan  bakteri  pada  proses pengolahan  secara  aerobik  semakin  berkurang. Mikroorganisme  membutuhkan  suplai  makanan yang akan menjadi sumber energi dan menyediakan unsur-unsur  kimia  dasar  untuk  pertumbuhan  sel berupa  unsur  karbon,  hidrogen,  oksigen,  sulfur, fosfor,  magnesium,  zat  besi  dan  sejumlah  kecil logam  lainnya  (RJ  Napitupulu,  2018).  Selain  itu, juga  mikroorganisme  aerobik  memerlukan  nilai potensial  redoks,  Eh  positif  (teroksidasi),  dengan dugaan  bahwa  pengaruh  kecil  terhadap  komposisi bahan  pangan,  permukaan  bahan  pangan  tersebut akan  membantu  pertumbuhan  spesies  gram  negatif berbentuk batang yang bersifat aerobik
Menurut  Hadiyanto  dan  Azim  (2015),  fase pertumbuhan sel bakteri terdiri dari lima fase, yaitu fase  lag,  fase  eksponensial  (logaritmik),  fase penurunan kecepatan, fase stasioner (fase diam), dan fase  kematian.  Pertumbuhan  sel  tentunya  sangat penting  karena  terkait  dengan  keberlangsungan hidup  sel  serta  laju  dan  kinetika  pertumbuhannya. Nurisman dkk. (2020), bakteri B. diminuta mampu mengonsumsi  senyawa-senyawa  organik  yang menjadi sumber karbonnya.
Gambar 5. Indikasi Pertumbuhan Bakteri B. diminuta pada Medium Zobell
Populasi awal bakteri pada 0 jam dihitung saat starter bakteri  belum  diinokulasikan  ke  medium limbah cair dan merupakan angka tertinggi. Starter bakteri  yang  telah  diinkubasi  sudah  mencapai  fase eksponensial  untuk  pertumbuhannya  di  medium Zobell.  Pertumbuhan  bakteri  diindikasikan  dengan keruhnya  medium  Zobell  setelah 1x24 jam, seperti yang terlihat pada Gambar 5.
Pada waktu operasi 1,5 jam, populasi menurun dibandingkan  pada  0  jam  dikarenakan  bakteri B. diminuta sedang mengalami fase lag untuk medium barunya  dan  laju  pertumbuhannya  masih  rendah. Bakteri B.  diminuta sedang  beradaptasi  dengan medium  barunya  berupa  air  limbah  yang  tentunya
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 0 1.5 3 4.5 6 D is so lv ed O xy gen ( m g/ L) Waktu operasi (Jam) VA-01 VA-02 VA-03 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 0 1.5 3 4.5 6 Po p u la si B ak teri ( 1 0 ^6 s el /m L) Waktu operasi (Jam) VA-01 VA-02 VA-03
Jurnal Teknik Kimia, Vol. 27, No. 3, 2021
berbeda dengan medium Zobell serta menyesuaikan proses metabolismenya.
Setelah waktu operasi 3 jam, populasi bakteri naik cukup signifikan. Hal tersebut mengindikasikan bahwa B. diminuta sudah beradaptasi pada medium barunya dan memasuki fase eksponensial (Hadiyanto dan Azim, 2015). Keseluruhan komponen sel tumbuh dengan laju yang sama serta jumlah nutrien masih melimpah (Shuler dan Kargi, 2017).
Populasi  mulai  mengalami  penurunan  pada waktu  operasi  4,5  jam,  mengindikasikan  bahwa bakteri  sudah  mulai  masuk  ke  fase  stasioner  atau bahkan  fase  kematian.  Nutrisi  sudah  mulai berkurang  dan  sel  bakteri  sudah  mulai  mengalami kematian.  Laju  pertumbuhan  sel  sama  dengan  laju kematiannya.  Kemungkinan  bakteri B.  diminuta mulai  mengalami  lisis  dan  penurunan  viabilitas selnya.  Diyakini  juga B.  diminuta menghasilkan metabolit sekunder yang bersifat toksik bagi sel itu sendiri (Hadiyanto dan Azim, 2015).
Di akhir  waktu operasi  selama 6 jam, bakteri B.  diminuta sudah  masuk  ke  fase  kematian.  Pada waktu ini terjadi penurunan populasi sel serta nutrisi yang  terkandung  juga  sudah  sangat  sedikit.  Laju kematian sel lebih besar daripada laju pertumbuhannya (Hadiyanto dan Azim, 2015).

## 3.4. Pengaruh Waktu Terhadap Kadar Amonia
Kadar  amonia  yang  terkandung  pada  limbah mula-mula  sebesar  2,94  mg/L. Gambar  6 menunjukkan  bahwa  sampel  VA-01  mengalami penurunan kadar amonia yang cukup signifikan pada waktu  operasi  1,5  jam  ke  angka  1,64  mg/L.  Akan tetapi, kadar amonia mengalami sedikit peningkatan ke angka 2,08 mg/L pada waktu operasi 3 jam.
Kadar  amonia  selanjutnya  kembali  berkurang dari  2,08  mg/L  ke  angka  1,84  mg/L  pada  waktu operasi  4,5  jam.  Pada  akhir  pengamatan  selama  6 jam,  kadar  amonia  mengalami  sedikit  kenaikan  ke angka  2,14  mg/L.  Walaupun  mengalami  kenaikan, kadar  amonia  pada  akhir  waktu  operasi  tetaplah lebih  rendah  dibandingkan  mula-mula.  Total keseluruhan  penurunan  kadar  amonia  dari  mula- mula ke waktu operasi 6 jam adalah sebesar 27,21%. Sementara penurunan kadar amonia terbesar terjadi pada waktu operasi 1,5 jam, yaitu sebesar 44,22%.
Pada sampel VA-02, kadar amonia mengalami penurunan  seiring  berjalannya  waktu  operasi. Setelah  pengamatan  selama  1,5  jam,  kadar  amonia turun ke angka 2,58 mg/L. Begitu juga setelahnya, yaitu  pada  waktu  operasi  3  jam.  Kadar  amonia kembali mengalami penurunan ke angka 2,22 mg/L. Walaupun begitu,  kadar amonia  mengalami sedikit kenaikan pada waktu operasi 4,5 jam ke angka 2,40 mg/L.  Pada  akhir  pengamatan,  kadar  amonia kembali menurun ke angka 1,76 mg/L pada waktu 6 jam. Dengan demikian, total keseluruhan penurunan
kadar  amonia  setelah  pengamatan  selama  6  jam adalah 40,14%.
Gambar 6. Grafik Pengaruh Waktu operasi terhadap Kadar Amonia
Sampel  VA-03  mengalami  penurunan  kadar amonia sebesar 17,63% pada waktu operasi 1,5 jam ke angka 2,42 mg/L. Setelah waktu operasi selama 3 jam,  kadar  amonia  mengalami  sedikit  peningkatan dari waktu sebelumnya,  yaitu ke angka 2,46 mg/L. Kadar  amonia  kembali  mengalami  penurunan  ke angka  2,00  mg/L  pada  waktu  operasi  selanjutnya, yaitu  4,5  jam.  Kadar  amonia  tetap  konstan  hingga waktu operasi 6 jam pada angka 2,00 mg/L seperti halnya  pada  waktu  operasi  4,5  jam.  Secara keseluruhan,  penurunan  kadar  amonia  dari  mula- mula  hingga  waktu  operasi  selama  6  jam  adalah 31,97%. Dengan  demikian,  penurunan  kadar amoniak yang optimal diperoleh pada laju alir aerasi sebesar 3 L/min selama 6 jam yaitu sebesar 40,14% Jika  dibandingkan  dengan  penelitian  lainnya, tingkat  penurunan  kadar  amoniak  ini  mendekati penurunan  konsentrasi  Amoniak  Limbah  Cair Domestik dengan Teknologi Biofilter Aerob Media Tubular Plastik dengan waktu tinggal 12 jam sebesar 42,87% (Muhammad Hibban, dkk, 2016) meskipun dengan waktu operasi yang lebih singkat. Selain itu, pengurangan  kadar    amonia  pada  penelitian  ini cukup baik apabila dibandingkan dengan pengurangan kadar amoniak  pada limbah cair tinja menggunakan  Biofilter  Anaerob  Media  Sarang Tawon  dengan  waktu  tinggal  72  jam  dan  48  jam sebesar  34,15%  dan  55,84%  (Ningrum,  2018). Begitu  pula  jika  merujuk  pada    penyisihan  kadar amoniak  dalam  limbah  cair  industri  pupuk menggunakan Sequencing  Batch  Reactor  (SBR) yang  dilakukan  oleh  R.Sudarman,  dkk  (2020). Penelitian  tersebut    menggunakan  sampel  dengan kadar  0,787  mg  amoniak/L/hari  dan  Hydraulic Retention  Time  (HRT)  yang  jauh  lebih  lama  yaitu selama  20  hari  dengan  penyisihan  kadar  amoniak pada  kisaran  71,26%-90,91%  (R1)  dan  62,32%  - 92,21% (R2) (R.Sudarman, dkk ,2020).
Proses  pengurangan  amonia  pada  penelitian ini juga menggunakan proses biological nitrification
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 0 1.5 3 4.5 6 Kad ar A m o n ia ( m g/ L) Waktu operasi (Jam) VA-01 VA-02
VA-03
Jurnal Teknik Kimia, Vol. 27, No. 3, 2021
dimana  amonia  di  dalam  air  limbah  dioksidasi menjadi nitrit yang dilakukan oleh kelompok bakteri Ammonia  Oxidizing  Bacteria (AOB).  Kemudian, nitrit  dioksidasi  lagi  menjadi  nitrat  oleh Nitrite Oxidizing  Bacteria (NOB)  (Fumasoli  dkk.,  2017). Mengingat  bakteri B.  diminuta merupakan  bakteri gram-negatif  maka  proses  oksidasi  amonia  dapat dipelajari mekanismenya berdasarkan proses oksidasi  amoniak  pada  jenis  bakteri  gram  negatif lainnya  seperti Nitrosomonas  europaea .  Proses  ini terdiri  dari  dua  tahapan,  dimana  NH 3 dioksidasi terlebih  dahulu  menjadi  hidroksilamin  (NH 2 OH), dan  akan  mengalami  oksidasi  lanjutan  membentuk NO 2 - dengan  bantuan  enzim hydroxylamine oxidoreductase (HAO).  Rangkaian  reaksi  oksidasi amonia menjadi nitrit itu sendiri akan menghasilkan dua  elektron  dan  menjadi  satu-satunya  sumber energi yang digunakan oleh AOB untuk pertumbuhan  serta  pemeliharaan  selnya  selama proses pengolahan air limbah. (Arp dkk., 2002).

## 4.   KESIMPULAN
Pada  proses  pengolahan  amoniak  dengan bakteri Brevundimonas  diminuta ,  penurunan  kadar amoniak yang optimal adalah sebesar 40,14% pada laju alir aerasi 3 L/min selama waktu operasi 6 jam. Sementara itu, laju aerasi sebesar … menghasilkan penurunan  sebesar..  Semakin  lama  waktu  operasi, nilai  pH  cenderung  meningkat  selama  waktu operasi,  namun  stabil  pada  rentang  8,0  –  9,0 sedangkan    kadar  oksigen  terlarut  (DO)  cenderung bervariasi pada rentang 4,30- 9,20 mg/L. Disamping itu,  seiiring  dengan  peningkatan  waktu  operasi, awalnya  jumlah  populasi  bakteri  mengalami penurunan  akibat  proses  adaptasi,  selanjutnya cenderung  meningkat  dan  mencapai  fase  stationer dengan  populasi  bakteri  berkisar  antara  15,3  ×  10 6 sel/mL hingga 78,6 × 10 6 sel/mL.  Pertumbuhan sel bakteri  diperkirakan  mengalami  fase  stasioner selama rentang 4,5 – 6 jam pada laju alir 3 L/min.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan  terima  kasih  disampaikan  kepada Lembaga  Penelitian  dan  Pengabdian  Masyarakat Unsri  yang  telah  menyetujui  pendanaan  kegiatan dalam  skema  Penelitian  Sains  Teknologi  dan  Seni Tahun 2021. Penelitian/publikasi artikel ini dibiayai oleh  Anggaran  DIPA  BLU  Unsri  Tahun  Anggaran 2021.  Nomor  SP  DIPA-023.17.2.677515/2021 tanggal  23  November  2020  sesuaiSK  Rektor No.0007/UN9/SK.LP2M.PT/2021 tanggal 27 April 2021.

## DAFTAR PUSTAKA
Arp, D.J., Sayavedra-Soto, L.A., dan Hommes, N.G. 2002.  Molecular  biology  and  biochemistry  of ammonia oxidation by Nitrosomonas
europaea . Archa.  Microbiology, 178(4):  250- 255.
Bossert, I. D., Kachel, W. M., dan  Bartha, R. 2014.
Fate  of  hydrocarbon  during  oily  sludge disposal  in  soil. Applied  and  Enviromental Microbiology, 47 (4): 763-767.
Darmadi.  2014.  Pengolahan  limbah  cair  pabrik pupuk urea menggunakan Advanced Oxidation Process . Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan. 10 (1): 1-6.
Fumasoli,  A.,  Burgmann,  H.,  Weissbrodt,  D.  G., Wells, G. F., Mohn, K. J., Morgenroth, E., dan Udert, K. M., 2017. Growth of Nitrosococcus - related  ammonia  oxidizing  bacteria  coincides with extremely low pH values in wastewater in high ammonia content. Environmental Science
& Technology, 51 (12): 6857-6866. Febiyanto.2020.  Effects  of  Temperature  and Aeration  on  The  Dissolved  Oxygen  (DO) Values  in  Freshwater  Using  Simple  Water Bath  Reactor:  A  Brief  Report. Walisongo Journal of Chemistry , 3 (2): 25-30. Hadiyanto,  dan  Azim,  M.  2015. Dasar-Dasar Bioproses. EF Press Digimedia, Jakarta. Jawetz, Melnick, Aldenberg. 2008. Medical Biologi Edisi  :  23 .  Penerbit  Buku  Kedokteran  EGC, Jakarta.
Luo,  X.,  Qun,  Y.,  Chunying,  W.,  Caigui,  L.  Nana, Z.,  dan  Chensheng,  J.,  2015.  Treatment  of Ammonia  Nitrogen  Wastewater  in  Low Concentration  by  Two-Stage  Ozonization. International Journal of Environmental Research and Public Health , 12: 11975-11987. Mareta, A., 2019. Studi Pengolahan Limbah Cair di PT  Pupuk  Sriwidjaja  Palembang. Laporan Kerja Praktik Teknik Lingkungan, Universitas Pertamina.
M.  Hibban,  A.Rezagama,  Purwono.  2016.  Studi Penurunan Konsentrasi Amoniak dalam Limbah  Cair  Domestik  dengan  Teknologi Biofilter  Aerobmedia  Tubular  Plastik  pada Awal Pengolahan. Jurnal Teknik Lingkungan, Vol 5 No2. Universitas Diponegoro
Nainggolan,  T.  A.,  Khotimah,  S.,  dan  Turnip,  M., 2015. Bakteri pendegradasi amonia limbah cair karet  Pontianak  Kalimantan  Barat. Jurnal Protobiont , 4 (2): 69-76.
Ningrum,  Indri  Hardiyanti.  2018.  Studi  Penurunan COD  dan  Amonia  pada  Limbah  Cair  Tinja Menggunakan Biofilter Anaerob Media Sarang Tawon, Laporan Penelitian , Repositori Institusi Universitas Sumatera Utara
Nurisman, E., Syaiful, Faizal, M., dan Estuningsih, S.  P.  2020.  Studi  eksperimental  uji  potensi isolat  bakteri  petrofilik  dalam  menurunkan kadar amoniak pada air limbah. Proceeding of Seminar Nasional AvoER XII 2020, Universitas Sriwijaya, 511-519.
Peraturan Gubernur Sumatera Selatan No. 8 Tahun 2012  Tentang  Baku  Mutu  Limbah  Cair  bagi
Kegiatan  Industri,  Hotel,  Rumah  Sakit, Domestik dan Pertambangan Batubara. Pieper, D. H., dan Reineke, W., 2000. Engineering bacteria  for  bioremediation. Current  Opinion in Biotechnology, 11 (3): 262-270.
Radniecki,  T.S.,  dan  Lauchnor,  E.G.  2011.
“Research  on  Nitrification  and  Related Processes, Part B”, in Methods in Enzymology . Academic Press, Cambridge.
Rahman,  F.  2019.  Analisis  kadar  amonia  dan  pH pada  limbah  cair  kanal  32  (K-32)  PT  Pusri Palembang. ALKIMIA Jurnal Ilmu Kimia dan Terapan, 3 (1): 10-15.
Rahmayetty  Rahmayetty,  Aryudi  Reza,  Dede Fathurrahman.  2011.  Pengaruh  Laju  Alir Aerasi  terhadap  Kualitas  Effluent  dalam Pengolahan  Limbah  Cair  Industri  Tepung Aren. Jurnal  Teknika Vol.7  No.2.  Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa
R.J.  Napitupulu.  2018.  Pertumbuhan  Bakteri  dan Identifikasi  Faktor  Intrinsik  dan  Ekstrinsik Yang
Mempengaruhi
Pertumbuhan
Mikroorganisme Dalam Bahan Pangan. Modul
Mikrobiologi . Pusat Pendidikan Kelautan dan Perikanan
Royan, M. R., Solim, M. H., dan Santanamurti, M. B.  2019.  Ammonia-eliminating  potential  of Gracilaria sp. and zeolite: a preliminary study of the efficient ammonia eliminator in aquatic environment. Proceeding of The 1st International    Conference  on  Fisheries  and Marine Science , IOP Publishing, 1-9.
Ryan,  M.  P.,  dan  Pembroke,  J.  T.  2018. Brevundimonas spp: Emerging global opportunistic pathogens. Virulence , 9 (1): 480- 493.
Shuler,  M.L.,  dan  Kargi,  F.  2017. Bioprocess Engineering:  Basic  Concepts. Third  Edition Pearson, London.
Sundaram,  S.,  Eisenhuth,  J.,  Howard,  G.  Jr.  2001. Retention of water-borne bacteria by membrane  filters  Part  I:  Bacterial  challenge tests  on  0,2  and  0,22  micron  rated  filters. Journal of Pharm Sci Technol, 55 (2): 65-86. Tang,  Y.,  Sussman,  M,  Liu,  D.,  dan  Poxton,  I.  R. 2015. Molecular  Medical  Microbiology  2nd Edition. Academic Press, Cambridge.
Vijayaraghavan,  K.,  dan  Yun,  Y.,  2008.  Bacterial biosorbents  and  biosorption. Biotechnology Advance , 26 (3): 266-291.
Wardhany,  D.  K.,  dan  Ayuningtyas,  F.  2009. Pengolahan  limbah  cair  pupuk  urea  dengan menggunakan  proses  gabungan  nitrifikasi- denitrifikasi  dan microalgae . Proceeding  of Seminar  Nasional  Sains  dan  Teknologi  2010, Universitas Wahid Hasyim Semarang, 35-40.
Yudono,  B.,  dan  Estuningsih,  S.  P.  2013.  Bacteria Exploration Indigen as Microbial Enhance Oil Recovery  (MEOR)  in  Old  Wells  (Abandon well)  in  PT  Pertamina  UBEP  Lemons  Muara Enim. Proceeding of Seminar Nasional AvoER Ke-5 2013, Universitas Sriwijaya, 254-259.
Yuniarti,  D.P.,  Komala,  R.,  dan  Aziz,  S.,  2019.
Pengaruh Proses Aerasi Terhadap Pengolahan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit di PTPN VII Secara  Aerobik. Jurnal  Redoks ,  Vol.4  (2):  7-
16.