## STABILITAS PERFORMA DAN RELIABILITAS IPAL DOMESTIK DENGAN KOMBINASI AERASI SECARA INTERMITTENT DENGAN RESIRKULASI EFLUEN DAN MICROBUBBLE GENERATOR
Johan Syafri Mahathir AHMAD 1 *, Hafasatya Maharani PUTRI 2 , Nurul Ainun SANTONI 1 , Sri Puji SARASWATI 3
1 Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, Indonesia
2 Magister Teknik Sistem, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, Indonesia
*Email korespondensi: johan.syafri.ma@ugm.ac.id
[diterima: 26 Mei 2021, disetujui: 9 Juni 2021]

## ABSTRACT
Recently,  various  technology  has  been  applied  to  the  domestic  wastewater  treatment  plant  (WWTP); however,  the  reliability,  compliance  to  standards  and  performance  are  not  well  understood.  This  study discusses the  reliability  of  WWTP  in  Bulaksumur  Residence  in  terms  of  compliance  to  effluent  quality standards  (for  direct  discharge)  and  class  IV  water  quality  standards  (for  irrigation  water  potential  use). The WWTP operates continuously, and its performance was observed for 82 days. This WWTP uses  an intermittent aeration  system  by  utilizing  wastewater  recirculation  coupled  with  a  microbubble  generator (MBG)  nozzle.  From  the  observations, the  WWTP  shows  good  and  stable  performance  indicated  by  its TSS,  COD,  PO 4 -P  removal  efficiency  of  68,9±12,9%,  78,4±9,8%,  45,3±8,6%  and  63,4±13,7%, respectively, as well as its nitritation, nitration and denitrification efficiency (83,1±7,9%, 97,6±2,0% and 67,2±19,3%,  respectively).  Effluent  quality  of  TSS  (4,6±3,4  mg/l),  COD  (13,9±6,6  mg/l),  and  NH 3 -N (2,4±2,4 mg/l) shows 100% compliance to both regulation standards for effluent discharge and class IV water quality. Likewise for NO 3 -N (2,8±0,5 mg/l) also show 100% compliance to both standards. As for NH 3 -N (2,4±2,4 mg/l ) and NO 2 -N (0,22±0,99) only showed similar poor reliability of 8.3% compliance to  class  IV  water  quality  standards.  The  results  of  this  research  are  expected  to  contribute  to  the development and improvement of MBG technology and the optimum aeration strategy to produce WWTP with stable performance and good reliability.
Keywords: WWTP reliability and stability, intermittent aeration, microbubble, recirculation.

## INTISARI
Berbagai  macam  teknologi  telah  diterapkan  pada  Instalasi  Pengolahan  Air  Limbah  (IPAL)  domestik, namun tidak diketahui secara pasti realibitas dan kinerjanya. Penelitian ini membahas tentang realibilitas IPAL  di  Bulaksumur Residence untuk  pemenuhan  standar  kualitas  efluen  jika  efluen  akan  dibuang langsung  ke  lingkungan  dan  standar  kualitas  air  kelas  IV  jika  efluen  IPAL  akan  digunakan  sebagai  air penyiraman  taman.  IPAL  beroperasi  secara  kontinyu  dan  kinerja  IPAL  diamati  selama  82  hari.  IPAL menggunakan sistem aerasi intermittent dengan memanfaatkan resirkulasi air limbah dengan pemasangan microbubble  generator (MBG)  menunjukkan  performa  yang  baik  dan  stabil.  Efisiensi removal TSS, COD,  PO 4 -P  dan  TN  berturut-turut  sebesar  68,9±12,9%,  78,4±9,8%,  45,3±8,6%  dan  63,4±13,7%. Performa  yang  sangat  baik  juga  terlihat  pada  efisiensi  nitritasi,  nitratasi  dan  denitrifikasi  berturut-turut sebesar  83,1±7,9%,  97,6±2,0%  dan  67,2±19,3%.  Kualitas efluen  untuk  parameter  TSS  ( 4,6±3,4 mg/l) , COD ( 13,9±6,6 mg/l ) dan NH 3 -N ( 2,4±2,4 mg/l ) menunjukkan reliabilitas 100% baik untuk memenuhi standar  kualitas  air  efluen  maupun  air  kelas  IV.  Begitu  pula  untuk  NO 3 -N  ( 2,8±0,5  mg/l )  juga menunjukkan  reliabilitas  100%  untuk  memenuhi  standar  kualitas  air  kelas  IV.  Sedangkan  untuk  NH 3 -N (2,4±2,4  mg/l)  dan  NO 2 -N  ( 0,22±0,99 )  hanya  menunjukkan  reliabilitas  sebesar  masing-masing  8,3%. Hasil dari penelitian  ini  diharapkan  dapat  memberikan  kontribusi  terhadap  perkembangan  teknologi  dan strategi operasional  IPAL  terutama  dengan  teknologi  MBG  untuk  menghasilkan  kinerja  yang  stabil  dan memiliki reliabilitas yang tinggi.
Kata kunci: Reliabilitas dan stabilitas IPAL, aerasi intermittent , microbubble , resirkulasi.
PENDAHULUAN
yang  dibuang domestik limbah Air langsung  tanpa  diolah  baik  diresapkan  ke tanah  maupun  ke  badan  air  dapat  berakibat lingkungan.
buruk bagi Kandungan  bakteri
E.coli merupakan tanah di  air tinggi yang salah  satu  indikasi  bahwa  air  tanah  sudah tercemar oleh air limbah domestik (Rompas et al.,  2019).  Menurunnya  indeks  kualitas  air  di
Yogyakarta Wong, Sungai Gadjah (Putro, 2017;  Saraswati  et  al.,  2019)  juga  dapat menjadi  indikasi  terjadinya  pencemaran  yang salah satu penyebab utamanya adalah pembuangan air limbah domestik tanpa diolah. Meskipun tidak menunjukkan relevansi secara langsung terhadap kondisi biotik di badan air, kadar COD dapat merepresentasikan tingginya pencemar  organik  di  badan  air  (Niemi  et  al., 2006), sedangkan kadar nutrien yang tinggi di badan  air  dapat  meningkatkan  pertumbuhan fitoplankton yang dapat menyebabkan terjadinya algae  bloom di  perairan  (Mahlil  et al., 2018; Matthews, 2008)
Dalam  rangka  pengendalian  pencemaran air,  Kementerian  Lingkungan  Hidup  dan mengesahkan  Peraturan Kehutanan (LHK)
Menteri    LHK  No.  68  tahun  2016  tentang baku  mutu  air  limbah  yang  mengatur  batasan maksimal konsentrasi pencemar yang diijinkan untuk dibuang ke lingkungan. Untuk memenuhi  standar  kualitas  air  limbah  yang metode,  strategi, berbagai telah ditetapkan, dan  konfigurasi  Instalasi  Pengolahan  Air Limbah (IPAL) baik secara individu, komunal maupun  terpusat  telah  diterapkan.  Diantara dua  proses  utama  dalam  IPAL,  aerobik  dan anaerobik,  proses  anaerobik  lebih  disukai untuk diterapkan pada IPAL komunal. Hal ini dapat  dikarenakan  konsumsi  energi  pada proses  anaerobik  lebih  rendah  dibandingkan proses pada dimana dengan proses  aerobik aerobik  membutu
aerasi. energi  untuk hkan Sedangkan Sewon, di terpusat IPAL pada
pada aerasi proses menggunakan Bantul
kolam  fakultatif.  Dari  studi  terdahulu  yang sudah  dilakukan  (Ahmad  et  al.,  2017,  2019), penghematan  energi  di  IPAL  dapat  dilakukan salah  satunya  dengan  strategi intermittent aeration secara dengan  aerasi dibandingkan menerus (24 jam) dikarenakan pada intermittent  aeration terdapat  periode  dimana aerasi  tidak  dilakukan  sehingga  penggunaan total energi dapat lebih rendah.
Hingga  saat  ini,  belum  dapat  diketahui secara  pasti  kinerja,  stabilitas  dan  reliabilitas dari  berbagai  macam  IPAL  yang  ada.  Hal  ini secara dikarenakan pemantauan  kualitas  air baik, dengan rutin  belum  dapat  terlaksana terutama  pada  IPAL  skala  kecil  hingga menengah.  Berbeda  dengan  IPAL  skala  besar atau  IPAL  untuk  kegiatan  komersial,  seperti hotel  dan  pusat  perbelanjaan,  yang  dikenakan melakukan pengujian kewajiban untuk air  efluen  dan  melaporkan  secara kualitas Bada berkala  kepada Lingkungan n/Dinas Hidup setempat. Pemanfaatan microbubble generator (MBG) nozzle sebagai  alat  aerasi  pada  IPAL merupakan terobosan baru pada perkembangan  teknologi  aerasi.  MBG nozzle pada  umumnya  dipasang  pada discharge pompa.  Hal  tersebut  merupakan  keunggulan yang mengakibatkan  MBG memiliki  dua fungsi  yang  dapat  bekerja  bersamaan  yaitu sebagai  resirkulasi  air  limbah  dan  sekaligus kebutuhan dapat mensuplai  oksigen  untuk diketahui sebelumnya, Dari  studi aerasi. bahwa  koefisien  transfer  massa  oksigen dengan MBG lebih tinggi dari aerator tipe lain karena ukuran gelembung udara yang dihasilkan lebih kecil (skala mikron) (Shalindry et al., 2015).
Bulaksumur Residence adalah  asrama mahasiswa  Universitas  Gadjah  Mada  yang menggunakan  IPAL  dengan  kombinasi  antara strategi aerasi dan secara spesifik menggunakan intermittent  aeration dan  MBG dengan  resirkulasi  air  limbah.  IPAL  tersebut
secara  spesifik  menggunakan  MBG  untuk aerasi  dan  tidak  ada  jenis  aerator  lain  yang operasional. terpasang di  dalamnya  selama yang  telah Sejauh  penelusuran  pustaka oleh  penulis,  belum  ditemukan dilakukan
dan stabilitas kinerja, tentang informasi reliabilitas IPAL  dengan  sistem  aerasi menggunakan  MBG  dan  strategi intermittent aeration .  Hasil  dari  penelitian  ini  diharapkan dapat memberikan kontribusi bagi pengembangan  dan  penyempurnaan  teknologi MBG  dan  strategi  aerasi  yang  tepat  untuk menghasilkan  IPAL  dengan  kinerja  yang stabil dan reliabilitas yang baik.

## METODE PENELITIAN

## Konfigurasi IPAL
di Asrama IPAL terletak Lokasi Ratnaningsih Mahasiswa Bulaksumur Residence yang  melayani  42  kamar  dengan penghuni  2  orang  per  kamar.  IPAL  hanya mengolah greywater dari  kamar  mandi,  dan wastafel  setiap  kamar  dan  wastafel  dapur umum  yang  berjumlah  satu  dapur  di  setiap lantai.  Asrama  Ratnaningsih  Bulaksumur Residence memiliki 4 lantai.
Skema pengolahan air limbah pada IPAL tersaji  pada  Gambar  1.  Air  limbah  yang dihasilkan  dari  gedung  asrama  dialirkan  ke sebuah  tangki  ekualisasi  (1.050  l)  berjenis tangki  timbun.  Sebuah  pompa  celup  dengan kapasitas maksimal 115 l/menit (Multipro SP- 125-DWMP, 125W, Indonesia) yang dilengkapi  dengan auto  level  switch ,  yang dapat  menyalakan  dan  mematikan  pompa sesuai  beradasarkan  level  air  di  dalam  tangki ekualisasi,  digunakan  untuk  mengalirkan  air limbah ke tangki aerasi 1. Sebuah water meter dipasang  pada  inlet  tangki  aerasi  1  untuk mencatat  volume  air  limbah  yang  masuk  ke sistem pengolahan.
Dari  tangki  aerasi  1  air  limbah  mengalir secara  gravitasi  ke  tangki  aerasi  2  dan  tangki pengendap  akhir  (volume  masing-masing 1.050 l). Dari bak pengendap akhir, air limbah
terolah  di  resirkulasi  ke  tangki  aerasi  1  dan  2 dengan  masing-masing  pompa  sentrifugal dengan  debit  21.7  l/menit  (Shimizu  PS-121 BIT,  125W). Microbubble  generator (MBG) nozzle dipasang  pada inlet pipa  resirkulasi  ke masing-masing  tangki  aerasi  1  dan  2  dengan tujuan pada saat resirkulasi berlangsung, udara akan masuk pada MBG nozzle dan ikut masuk bersama  air  resirkulasi  ke  tangki  aerasi sehingga blower tidak  lagi  diperlukan  untuk Proses mensuplai udara  pada  proses  aerasi. aerasi) (bersamaan dengan resirkulasi dilakukan  secara intermittent (15  menit menyala  –  15  menit  mati)  diatur  dengan auto timer  switch .  Selain  untuk  menghemat penggunaan  energi,  aerasi  secara intermittent dilakukan  untuk  mengakomodasi  proses nitrifikasi  dan  denitrifikasi  pada  satu  tangki yang sama.
Gambar 1. Skema proses pada IPAL: simbol P adalah pompa dan F adalah flowmeter
Terdapat dua outlet pada tangki pengendap  akhir;  pertama, outlet menuju  ke tangki  penampungan  air  olahan  yang  terdapat
pada lantai 4 gedung asrama dialirkan dengan pompa semi-jet dengan  kapasitas  44  l/menit (Shimizu  JET-100  BIT,  100W,  Indonesia). Dari  tangki  penampung  tersebut,  air  olahan akan  digunakan  untuk  penyiraman  kawasan Asrama; kedua, outlet menuju selokan. Jika air pada  tangki  penampung  penuh,  maka  efluen IPAL akan dibuang ke selokan. Seluruh tangki pada  IPAL  menggunakan  tangki high  density polyethylene (HDPE)  dan power  meter untuk mengukur  penggunaan  energi  listrik  dipasang pada setiap pompa.
Pengambilan Sampel dan Uji Kualitas Air
debit dan Pengukuran pengambilan sampel  untuk  uji  kualitas  air  dilakukan sebanyak  dua  kali  dalam  seminggu  pada  hari selasa  dan  minggu  (pada  waktu  yang  sama), untuk  merepresentasikan  kondisi  normal  dan kondisi puncak  penggunaan  air dari  4 ,
2020.
24  Desember hingga
Oktober  2020 dengan
dilakukan debit Pengukuran pada
menghitung  selisih  volume  air water meter durasi  pengamatan. dengan dibagi Pengambilan  sampel  air  limbah  dilakukan pada  influen  dan  efluen  IPAL.  Influen  IPAL yang  diambil  adalah inlet tangki  aerasi  1  dan efluen  IPAL  adalah outlet tangki  bak pengendap akhir. pengambilan Pada  saat sampel  air  juga  dilakukan  pengukuran konsentrasi  oksigen  terlarut  (DO)  pada  saat aerasi terjadi (pompa resirkulasi menyala) dan tanpa  aerasi  (pompa  resirkulasi  mati)  dengan menggunakan portable  DO  meter (Lutron 5512, China)
Parameter kualitas yang diuji adalah total suspended  solids (TSS), chemical  oxygen demand (COD),  Amonia  nitrogen  (NH 3 -N), nitrit  nitrogen  (NO 2 -N)  dan  nitrat  nitrogen (NO 3 -N)  dan  fosfat  fosfor  (PO 4 -P).  Pengujian TSS  dilakukan  mengikuti  metode  pada  SNI 6989.3-2019  (BSN,  2019a)  dan  pengujian COD  mengikuti  metode  pada  SNI  6989.73- 2019  (BSN,  2019b),  sedangkan  pengujian NH 3 -N, NO 2 -N, NO 3 -N dan PO 4 -P menggunakan spektrofotometri dengan
reagent mengikuti manual book spektrofotometer (HACH DR2010, USA).

## Analisis Data

## Kepatuhan terhadap Baku Mutu
Target penggunaan efluen IPAL Bulaksumur adalah untuk penyiraman lahan di sekitar  asrama,  sedangkan  jika  sedang  tidak terdapat  kebutuhan  air  penyiraman,  maka efluen  IPAL  akan  dibuang  ke  selokan.  Oleh karena  itu,  kualitas  efluen  IPAL  akan dibandingkan  dengan  Baku  Mutu  Air  Limbah menurut Peraturan Menteri Lingkungan Hidup dan  Kehutanan  No.  68  Tahun  2016  tentang Baku Mutu Limbah Domestik dan Baku Mutu Air  Kelas  IV  menurut  Peraturan  Pemerintah RI  No.  82  Tahun  2001  tentang  Pengelolaan Kualitas  Air  dan  Pengendalian  Pencemaran Air,  dimana  air  kelas  IV  adalah  air  yang peruntukannya  untuk  pengairan,  pertanaman dan  penggunaan  lain  yang  mempersyaratkan kualitas  yang  sama.  Baku  Mutu  air  untuk parameter yang dianalisis tersaji pada Tabel 1.

## Tabel 1. Baku Mutu Air Limbah dan Baku Mutu
Air Kelas IV Parameter Konsentrasi* (mg/l) Konsentrasi** (mg/l) TSS 30 400 COD 100 100 NH 3 -N 10 0,5 1) NO 2 -N - 0,06 1) NO 3 -N - 20 PO 4 -P - 5 *PermenLHK No. 68/2016 **PP No.82/2001
1) Tidak dipersyaratkan pada Baku Mutu Air Kelas IV, sehingga menggunakan Baku Mutu Kelas yang lebih tinggi

## Reliabilitas dan stabilitas
dari
IPAL  dilihat suatu Reliabilitas untuk tersebut
IPAL
kemampuan memenuhi  baku menghasilkan  efluen  yang
dipersyaratkan. yang mutu konsentrasi Jika mutu  maka baku efluen  lebih  tinggi  dari Probabilitas gagal. tersebut IPAL dianggap
dit dapat IPAL kegagalan secara uliskan
seperti  dalam  Persamaan  (1). matematis Reliabilitas  (R)  (%)  didefinisikan  sebagai probabilitas IPAL dapat memenuhi baku mutu dan secara matematis seperti dalam Persamaan (2).
P gagal = n gagal n total ×100 (1)
dengan P gagal kegagalan adalah  probabilitas (%), n gagal adalah  jumlah  data  yang  tidak memenuhi baku mutu dan n total adalah jumlah total data yang diambil.
R = 100% - P gagal (2)
menelaah  lebih  lanjut  stabilitas Untuk kinerja  dan  reliabilitas maka dari  IPAL,
dilakukan analisis reliabilitas dengan efluen. data konsentrasi menggunakan Coefficient  of  reliability (COR)  dihitung dengan Persamaan (3) dan semakin kecil nilai COR merepresentasikan nilai reliabilitas yang lebih  baik  (Bunce  &  Graham,  2019;  Owusu- Ansah et al., 2015).
COR = √( y 2 +1 ) × exp [ - Z 1- a √( y 2 +1 )] (3)
Z 1- a = ln X s - [ ln m x -0,5 ( y 2 +1 )] √ ln ( y 2 +1 ) (4)
Dengan COR adalah coefficient  of reliability , y adalah relative standard deviation (RSD),  Z 1-a adalah standardized normal  variate (Niku  et  al.,  1979), m x adalah rerata konsentrasi  efluen (mg/l) dan X s adalah baku mutu efluen (mg/l).

## Removal efficiency
Removal  efficiency untuk  TSS,  COD  dan PO 4 -P dihitung dengan Persamaan (5).
Removal = 100 × ( C in -C eff ) C in (5)
Dengan Removal adalah removal  efficiency (%), C in dan  C eff masing-masing  adalah konsentrasi influen dan efluen (mg/l).
Efisiensi nitritasi,  nitratasi,  n dan itrifikasi denitrifikasi
Proses  nitrifikasi  terjadi  dalam  dua  tahap yaitu  nitritasi  dan  nitratasi.  Nitritasi  adalah konversi  amonia  menjadi  nitrit  oleh  bakteri ammonia  oxidizing  bacteria (AOB),  sehingga efisiensi  nitritasi  dapat  didefinisikan  sebagai perbandingan  antara  amonia  yang  terkonversi dengan  konsentrasi  awal  amonia.  Secara matematis,  efisiensi  nitritasi  (%)  dapat dituliskan seperti dalam Persamaan (6).
Nitritasi = 100× ( TAN in -TAN eff ) TAN in (6)
dengan TAN adalah  konsentrasi  total  NH 3 -N (mg/l)  dan  indeks in dan eff masing-masing menyatakan influen dan efluen.
Nitratasi  adalah  proses  konversi  nitrit menjadi  nitrat,  sehingga  efisiensi  nitratasi sebagai  perbandingan dapat didefinisikan terkonversi yang nitrit konsentrasi antara
Konsentra awal  nitrit. dengan  konsentrasi si awal  nitrit  adalah  jumlah  dari  konsentrasi amonia yang terkonversi dan konsentrasi nitrit di  influen  sedangkan  konsentrasi  nitrit  yang terkonversi  menjadi  nitrat  dapat  didefinisikan sebagai  selisih  antara  konsentrasi  awal  nitrit dengan  dengan  konsentrasi  nitrit  di  efluen. Secara matematis, efisiensi nitratasi (%) dapat dituliskan seperti dalam Persamaan (7).
Nitratasi = 100× 1- Nitrit eff TAN in – TAN eff + Nitrit in (7)
dengan Nitrit konsentrasi  NO adalah 2 -N (mg/l)  dan  indeks in dan eff menyatakan influen dan efluen.
Denitrifikasi  dapat  didefinisikan  sebagai proses konversi dari seluruh bentuk teroksidasi  nitrogen  (Nox)  (NO 2 -N  dan  NO 3 - N) menjadi N 2 (von Sperling et al., 2020), dan secara  matematis,  efisiensi  denitrifikasi  (%) dapat dituliskan seperti dalam Persamaan (8).
Denitrifikasi = 100× 1- 𝑁𝑂𝑥 eff TAN in – TAN eff (8)
dengan NOx eff adalah jumlah konsentrasi NO 2 - N dan NO 3 -N di efluen (mg/l).

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Karakteristik influen
Dari  hasil  wawancara  dengan  pengelola Bulaksumur Residence ,  diperoleh  informasi bahwa IPAL dibangun pada Januari 2020 dan mulai  beroperasi  pada  Februari  2020  dengan kapasitas rencana 8 m 3 /hari. Namun, dikarenakan  kondisi  pandemi  COVID-19  dan secara dikeluarkannya kebijakan kuliah daring,  banyak  dari  penghuni  asrama  yang kembali ke daerah asal sehingga jumlah aktual pengghuni hanya sedikit. Pada saat pelaksanaan pengamatan kinerja IPAL, kamar di  Bulaksumur Residence juga  belum  terisi penuh.  Hal  tersebut  berdampak  kepada  debit air  limbah  pada  IPAL  menjadi  sangat  kecil dibandingkan  dengan  kapasitas  rencana  yaitu 0,5±0,4  m 3 /hari  dengan reside hydraulic nce time hari. 8,2±9 (HRT)  sebesar Selain  itu, juga rendah.
IPAL beban volumetrik
operasional data Konsentrasi  influen  dan IPAL tersaji dalam Tabel 2.

## Karakteristik efluen dan realibilitas IPAL
Ringkasan  data  kualitas  efluen  IPAL  dan profil  konsentrasi  efluen  selama  82  hari pengamatan masing-masing tersaji pada Tabel 3  dan  Gambar  2.  Konsentrasi  efluen  untuk setiap parameter sangat bervariasi.
Konsentrasi efluen TSS tidak pernah melebihi 14,4  mg/l  dan  selalu  memenuhi  kedua  Baku Mutu  baik  Air  Limbah  maupun  Kualitas  Air Kelas  IV.  Hal  yang  sama  terlihat  pada konsentrasi COD dan NH 3 -N (dengan masing- dan  7,7 masing konsentrasi  maksimal  24,0 selalu mg/l),  kedua  parameter  tersebut memenuhi  kedua  Baku  Mutu.  Hasil  yang berbeda tampak pada PO 4 -P, NO 2 -N dan NO 3 - N.  Selama  pengamatan  probabilitas  ketiga parameter  tersebut  tidak  memenuhi  Baku Mutu sebesar 54,2 % untuk PO 4 -P, 91,7 % dan 91,7 % untuk NO 2 -N dan NO 3 -N.

## Tabel 2. Karakteristik influen dan data operasional
IPAL Parameter Nilai Min. Maks. Rerata Konsentrasi influen, mg/l TSS 6,0 49,4 15,5±10,4 COD 21,4 136,0 66,2±26,6 PO 4- P 6,3 17,6 9,9±2,7 NH 3 -N 4,1 38,0 14,6±8,4 NO 2 -N 0,01 0,05 0,01±0,01 NO 3 -N 1,2 2,8 2,0±0,4 Konsentrasi DO, mg/l R1-aerasi on 1,1 3,8 1,9±0,6 R1-aerasi off 0,0 2,1 1,4±0,5 R2-aerasi on 2,0 4,3 3,0±0,6 R2-aerasi off 0,0 3,6 2,4±0,8 Parameter lain Debit, m3 0,1 1,2 0,5±0,4 HRT, hari 1,7 32,7 8,2±9 C/N ratio 1,3 11,6 4,7±2,6 Beban volumetrik, g- COD/hari/m 3 1,0 43,7 17,7±13,8 Tabel 3. Konsentrasi efluen dan realibilitas IPAL Konsentrasi, mg/l Min. Maks. Rerata TSS 0,3 14,4 4,6±3,4 COD 1,3 24,0 13,9±6,6 PO 4- P 3,9 7,7 5,3±1,1 NH 3 -N 0,1 7,8 2,4±2,4 NO 2 -N 0,04 0,38 0,22±0,99 NO 3 -N 1,9 4,3 2,8±0,5 BM* air limbah BM* air kelas IV R, % COR R, % COR TSS 100 0,2 100 0,0 COD 100 0,8 100 0,1 PO 4- P -** - 45,8 1,1 NH 3 -N 100 0,7 8,3 4,7 NO 2 -N -** - 8,3 3,6 NO 3 -N -** - 100 0,1 *BM adalah Baku Mutu **tidak dipersyaratkan
Dari  Tabel  3,  terlihat  bahwa  realibilitas memenuhi untuk (100%) baik sangat IPAL
tersebut Hal Limbah. Air
Mutu Baku
menunjukkan  bahwa    untuk  parameter  yang diamati,  efluen  IPAL  aman  jika  langsung jika tetapi, lingkungan.  Akan dibuang ke di efluen  IPAL  akan sebagai  air gunakan penyiraman  taman,  reliabilitas  untuk  PO 4 -P hanya 45,8% dan reliabilitas yang lebih buruk terdapat  pada  NH 3 -N  dan  NO 2 -N  dengan realibilitas  sebesar  8,3%.  Terlihat  hubungan kontradiktif  antara  nilai  reliabilitas  dengan COR.  Jika  pada  kedua  standar  Baku  Mutu, semakin  besar  nilai  COR  maka  reliabilitas akan  menurun  dan  sebaliknya.  Menurut Owusu-Ansah  et  al.  (2015)  dan  Bunce  & Graham  (2019),  semakin  tinggi  reliabilitas IPAL,  maka  semakin  kecil  COR,  hal  tersebut juga sejalan dengan hasil penelitian ini. Selain itu  teramati  pula  reliabilitas  IPAL  <50% ditemukan untuk nilai COR>1. Dari Persamaan (3) dan (4), nilai COR dipengaruhi
dari  konsentrasi  rerata  efluen  ( m x dan ) stabilitas  konsentrasi  efluen,  dalam  hal  ini dinyatakan  dalam  RSD  ( y )  dimana  semakin stabil efluen makan nilai y akan semakin kecil. IPAL  yang  baik  akan  menghasilkan  nilai konsentrasi  efluen  rerata  yang  lebih  rendah dari baku mutu ( m x < X s ) dan konsentrasi efluen yang  stabil  (nilai y semakin  kecil),  sehingga jika  diaplikasikan  untuk  menghitung  COR, IPAL yang stabil dan reliabel akan memberikan  COR  yang  rendah.  Meskipun terdapat  variasi  pada  konsentrasi  efluen  dan reliabilitas  yang  rendah  untuk  memenuhi standar  Baku  Mutu  Air  Kelas  IV,  kinerja IPAL  dalam  hal removal  efficiency tampak stabil  (Tabel  4). Relative  standard  deviation (RSD) digunakan sebagai  indikator kestabilan kinerja. RSD digunakan untuk melihat tingkat presisi  suatu  data.  Semakin  kecil  RSD,  maka
Gambar 2. Profil konsentrasi IPAL. Garis penuh hitam menunjukkan baku mutu air limbah dan garis merah terputus menunjukkan baku mutu air kelas IV
data tersebut semakin presisi dan nilai RSD < 30% masih dapat ditolerir sebagai nilai cukup presisi
(Eurachem, 2014). Dengan mengelaborasi  teori  statistik  tersebut  pada penelitian ini, maka dapat dinyatakan semakin kecil  RSD  maka  proses  tersebut  semakin stabil.  Seluruh  nilai  RSD  pada  kinerja  IPAL ( removal  efficency dan  nitritasi,  nitratasi  dan dentrifikasi)  lebih  kecil  dari  30  %.  Hal  ini dapat IPAL kinerja menunjukkan bahwa dikategorikan  sebagai  cukup  stabil.  TN removal dan efisiensi denitrifikasi menunjukkan  stabilitas  yang  cukup  (20%  < RSD < 30%), kemudian TSS, COD dan PO 4 -P removal  menunjukkan  stabilitas  yang  baik (10%  <  RSD  <  20%),  terlebih  lagi  stabilitas yang  sangat  baik  terlihat  pada  efisiensi nitritasi dan nitratasi (RSD < 10%). Sebagaimana  telah  disebutkan  sebelumya, realibilitas  efluen  NH 3 -N  dan  NO 2 -N  sangat rendah  untuk  memenuhi  standar  Baku  Mutu Air  Kelas  IV.  Besarnya  efluen  NH 3 -N  lebih dipengaruhi  oleh  proses  nitrifikasi  (nitritasi dan  nitratasi)  dimana  proses  nitritasi  lebih dominan  dalam  menentukan  konsentrasi efluen  NH 3 -N  karena  pada  tahap  ini  NH 3 -N dikonversi menjadi NO 2 -N. Meskipun efisiensi  NH 3 -N  maksimal  mencapai  99,5%, namun  nilai  rerata  nya  hanya  sebesar 83,1±7,9%.
Dari studi terdahulu yang sudah dilakukan (Ardhito,  2019)  pada  IPAL  dengan  teknologi MBG dengan aeration intermittent (1  jam aerasi  mati  dan  3  jam  aerasi  menyala, konsentrasi  DO  saat  aerasi  menyala  5,9  –  6,3 mg/l),  dengan  COD  loading  923  g/m 3 /hari dengan  C/N ratio 7,5,  meskipun  waktu  aerasi yang  dilakukan  lebih  panjang  dan  konsentrasi DO  pada  saat  aerasi  lebih  tinggi  tetapi diperoleh efisiensi nitritasi (77,8±4,4%) nitratasi  (87,3±0,1%)  yang  lebih  rendah  dari penelitian  ini.  Sehingga  waktu  aerasi  yang rendah pada penelitian ini (15 menit) dianggap bukan  merupakan  faktor  yang  mempengaruhi nitratasi. dan efisiensi nitritasi
Nitrifikasi par tingginya dengan ditandai yang sial
dan  denitrifikasi nitrifikasi  (>90%) efisiensi (>75%)  dapat  terjadi  pada  konsentrasi  DO yang  rendah  (<1,2  mg/l)  (Capodaglio  et  al., 2016),  namun  hal  tersebut  tidak  terjadi  pada IPAL  Bulaksumur Residence .  Pada  penelitian ini,  konsentrasi  DO  saat  aerasi  berlangsung baik  pada  tangki  aerasi  1  (1,9±0,6  mg/l) maupun  pada  tangki  aerasi  2  (3,0±0,6  mg/l). Selain  itu,  rendahnya  beban  volumetrik  IPAL dan  C/N ratio dapat  berkontribusi  pada menurunnya  COD removal dan  efisiensi nitritasi. Pada nilai C/N < 10 efisiensi nitritasi dan  nitrasasi  akan  proporsional  dengan  C/N ratio dan  akan  berbanding  terbalik  pada  C/N ratio > 10 (Roy et al., 2010).
Tabel 4. Kinerja IPAL Parameter Nilai Rerata RSD TSS removal 68,9±12,9% 18,7% COD removal 78,4±9,8% 12,5% PO 4 -P removal 45,3±8,6% 19,0% Nitritasi 83,1±7,9% 9,5% Nitratasi 97,6±2,0% 2,0% Denitrifikasi 67,2±19,3% 28,7% TN removal 63,4±13,7% 21,7%
Rendahnya  konsentrasi  DO  dan  durasi aerasi diperkirakan menjadi penyebab rendahnya  COD removal pada  penelitian  ini (78,4±9,8%).  Dari  laporan  kinerja  IPAL umum terpasang  di  toilet domestik yang
menggunakan aerasi dengan blower 2021) et  al., (Setyapeni aerasi meskipun ,
jam, menerus  selama  24 dilakukan  secara
hanya yang rerata DO tetapi  konsentrasi mencapai  kisaran  0,4  –  0,5  mg/l  hanya menghasilkan  COD remvoval sebesar  54,5  – 73,3%. dari dari
Didapatkan iformasi pertama  kali pengelola  IPAL  bahwa  sejak dilaksanakan pernah dioperasikan,  belum perawatan  pembersihan  MBG,  hal  tersebut diduga  dapat  memberikan  kontribusi  terhadap menurunnya  efisiensi  transfer  oksigen  yang ditandai  dengan  rendahnya  konsentrasi  DO  di tangki aerasi.
Pada  umumnya,  semakin  tinggi  efisiensi NO akumulasi nitratasi maka 2 - semakin N NO karena rendah 2 - menjadi terkonversi N
NO 3 -N.  Namun  pada  pengamatan  terlihat  hal yang  sebaliknya.  Walaupun  efisiensi  nitratasi tinggi  dan  stabil  (97,6±2,0%,  RSD  2,0%), reliabilitas  efluen  NO 2 -N  untuk  memenuhi standar Baku Mutu Air Kelas IV masih sangat rendah  (8,3%).  Perlu  penelitian  lebih  lanjut untuk  mengetahui  secara  pasti  penyebab  hal tersebut.
Pada  penelitian  ini,  total  nitrogen  (TN) didefinisikan  sebagai  jumlah  NH 3 -N,  NO 2 -N dan NO 3 -N. Dari Tabel 4 tampak TN removal efficiency lebih  dipengaruhi  oleh  proses DO  berpengaruh denitrifikasi. Konsentrasi pada  proses  denitrifikasi  dimana  proses denitrifikasi  terjadi  pada  kondisi  anoksik  atau anaerobik.  Efisiensi  denitrifikasi sebesar 64,8%  dan  77,0%  tercapai  pada  konsentrasi DO masing-masing sebesar 0,45 dan 0,28 mg/l (Viotti  et  al.,  2016).  Pada  IPAL  Bulaksumur Residence efisiensi bahwa teramati sebesar denitrifikasi 67,2±19,3% (pada konsentrasi  DO  saat  tanpa  aerasi  sebesar 1,4±0,5 dan 2,4±0,8 mg/l pada tangki aerasi 1 dan  2)  dapat  tercapai  dan  100%  reliabilitas efluen  NO 3 -N  untuk  memenuhi  standar  Baku Mutu  Air  Kelas  IV.  Hal  tersebut  merupakan capaian yang baik karena proses nitrifikasi dan denitrifikasi  dapat  berlangsung  pada  satu reaktor yang sama dan membuktikan keberhasilan strategi aerasi secara intermittent .

## KESIMPULAN
IPAL Bulaksumur  Residence dibangun MBG  untuk memanfaatkan khusus secara
memanfaatkan
dengan aerasi
proses resirkulasi efluen dan mengaplikasikan strategi  aerasi  secara intermittent .  Pada  saat dilakukan  evaluasi,  IPAL  sudah  beroperasi selama  kurang  lebih  200  hari  tanpa  dilakukan evaluasi  dan  perawatan  atau  pembersihan sampai  dengan  evaluasi  dilakukan  selama  82 hari  pengamatan.  Meskipun  demikian,  dapat tercapai  performa  yang  baik  ditandai  dengan removal TSS , COD,  PO 4 -P  dan  TN  (masing- masing  sebesar    68,9±12,9%,  78,4±9,8%, 45,3±8,6%  dan  63,4±13,7%)  serta  reliabilitas
yang  tinggi  (100%)  untuk  memenuhi  standar Baku  Mutu  Air  Limbah  Domestik  yang dipersyaratkan  pada  PermenLHK  No.  68 tahun 2016. Jika efluen IPAL akan digunakan sebagai air penyiraman taman (untuk memenuhi  kriteria  Baku  Mutu  Air  Kelas  IV PP  No.82  tahun  2001),  maka  diperlukan perhatian  khusus  untuk  memperbaiki  kinerja nutrient removal karena  reliabilitas  untuk efluen  PO 4 -P,  NH 3 -N  dan  NO 2 -N  yang  masih rendah  (masing-masing  sebesar  45,8%,  8,3% dan  8,3%).  Perawatan  secara  rutin  perlu dilakukan  terutama  pada  pembersihan  MBG secara  berkala  untuk  mendapatkan  efisiensi transfer  oksigen  selalu  terjaga  pada  kondisi terbaik sesuai dengan desainnya.
Secara  umum,  kombinasi  antara  aerasi menggunakan MBG dan strategi aerasi secara intermittent (15  menit  aerasi  menyala  dan  15 menitaerasi mati)  berhasil  menunjukkan removal efficiency TSS, COD, PO 4 -P dan  TN yang  baik  serta  efisiensi  nitritasi,  nitritasi  dan denitrifikasi  yang  baik  pula.  Hasil  penelitian ini  diharapkan  mampu  memberikan  informasi penting sebagai yang  dapat  dipergunakan dasar aerasi proses
penyempurnaan
MBG  dan  optimasi  strategi menggunakan dan kinerja aerasi  untuk  menghasilkan reliabilitas yang lebih baik.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  menyampaikan  terima  kasih kepada  Direktorat  Perencanaan  Universitas Gadjah  Mada  dan  Departemen  Teknik  Sipil dan  Lingkungan  Fakultas  Teknik  Universitas Gadjah  Mada  atas  dukungan  dana  untuk pelaksanaan seluruh kegiatan penelitian ini.

## REFERENSI
Ahmad, J. S. M., Cai, W., Zhao, Z., Zhang, Z., Shimizu,  K.,  Lei,  Z.,  &  Lee,  D.-J.  2017. Stability  of  algal-bacterial  granules  in continuous-flow  reactors  to  treat  varying wastewater. domestic
strength Bioresourc Technology e . 244 (June): 225–233.
https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.07 .134
Ahmad,  J.  S.  M.,  Zhao,  Z.,  Zhang,  Z., Shimizu,  K.,  Utsumi,  M.,  Lei,  Z.,  Lee, D.-J.,  &  Tay,  J.  H.  2019.  Algal-bacterial aerobic  granule  based  continuous-flow reactor with effluent recirculation instead of  air  bubbling:  Stability  and  energy analysis.
consumption Bioresource Technology Reports . 7 , 100215.
https://doi.org/10.1016/j.biteb.2019.1002
15
Ardhito,  M.  M.  2019. Perancangan  Dan Evaluasi  Start-Up  Instalasi  Pengolahan Air  Limbah  (Ipal)  Kamar  Mandi  Umum Wisdom  Park  Ugm  Dengan  on-Off Aeration Tank Untuk Menurunkan Kadar Nitrogen .
http://etd.repository.ugm.ac.id/home/deta il_pencarian/172414
Badan  Standardisasi  Nasional  (BSN),  2019. SNI  6989.3:2019.  Air  dan  air  limbah Bagian  3:  Cara  uji  padatan  tersuspensi total (Total Suspended Solid/TSS) secara gravimetri .
Badan  Standardisasi  Nasional  (BSN),  2019. SNI  6989.73:2019.  Air  dan  air  limbah  - Bagian  73:  Cara  uji  kebutuhan  oksigen
Oxygen
(Chemical kimiawi tertu refluks dengan Demand/COD) tup secara titimetri .
A D.  W.  2019. &  Graham, Bunce,  J.  T.,
Predicting  the to Simple  Approach Reliability of Small Wastewater Treatment Plants. Water . 11 (2397): 1–14. https://doi.org/10.2166/wst.1990.0174
Capodaglio,  A.  G.,  Hlavinek,  P.,  &  Raboni, M.  2016.  Advances  in  wastewater nitrogen removal by biological processes: state  of  the  art  review. Revista  Ambiente e Agua , 11 (2): 250–267.
https://doi.org/10.4136/1980-993X Eurachem.  2014.  The  Fitness  for  Purpose  of Analytical Methods. In Eurachem Guide,
ISBN: 0-94948926-12-0 . http://www.eurachem.org/images/stories/ Guides/pdf/valid.pdf
Mahlil, T., Inoue, T., Matsumoto, Y., Aoki, S.,
Shigeru,  K.,  Yokota,  K.,  Rasul,  E.,  & Makoto, S. 2018. Effect of nutrient inputs on water quality change and
Bay. growth  in  Atsumi phytoplankton Journal of Engineering and
Technological Sciences . 50 (4): 548–565.
Matthews,  J.  A.  2008.  Nutrients:  Phosphorus, nitrogen source, impact on water quality. Water  Quality/Impaired  Waters . 3 (22). https://doi.org/10.4135/9781446247501.n 2679
Niemi,  A.,  Edlmann,  K.,  Carrera,  J.,  Juhlin, C.,  Tatomir,  A.,  Ghergut,  I.,  Sauter,  M., Bensabat, J., Fagerlund, F., Cornet, F. H., Vilarrasa,  V.,  &  McDermott,  C.  I.  2006. Waste  characterization.  In Industrial Waste Treatment Handbook (2nd ed., pp. 83–126).  https://doi.org/10.1007/978-94- 024-0996-3_7.
Niku,  S.,  Schroeder,  E.  D.,  Samaniego,  F.  J., D, E., & Samaniego, J. 1979.
processes of sludge Performance activated  and  design  reliability-based. Water . 51 (12): 2841–2857.
Owusu-
A., G.  J.,  Sampson,
D. E. Ansah, Amponsah,  S.  K.,  Abaidoo,  R.  C.,  & Hald,  T.  2015.  Performance,  compliance stabilization of  Waste and reliability discharge  quality  and
pond:  Effluent environmental protection agency standards  in  Ghana. Research  Journal  of Applied Sciences, Engineering and Technology . 10 (11): 1293–1302.
https://doi.org/10.19026/rjaset.10.1825
Putro, S. S. 2017. the Study of Water Quantity and  Quality  (Case  Study:  Gajahwong Watershed). Journal
Civil the of Engineering Forum . 2 (3): 261.
https://doi.org/10.22146/jcef.26588
Rompas,  T.  M.,  Rotinsulu,  W.  C.,  &  Polii,  J.
V.  B.  2019.  Analisis  Kandungan  E-Coli
Dan  Total  Coliform  Kualitas  Air  Baku Dan  Air  Bersih  Pam  Manado  Dalam Menunjang Kota Manado Yang
Berwawasan Lingkungan. Cocos . 1 (5).
Roy,  D.,  Hassan,  K.,  &  Boopathy,  R.  2010.
Effect  of  carbon  to  nitrogen  (C:N)  ratio on  nitrogen  removal  from  shrimp production waste water using sequencing batch  reactor. Journal  of  Industrial Microbiology and Biotechnology . 37 (10): 1105–1110. https://doi.org/10.1007/s10295-010- 0869-4
Saraswati,  S.  P.,  Ardion,  M.  V.,  Widodo,  Y. H.,  &  Hadisusanto,  S.  2019.  Water River for Index  Performance Quality
Pollution  Control  Based  on  Better Ecological Point of View (A Case Study in  Code,  Winongo,  Gadjah  Wong Streams).
Civil the of Journal Engineering Forum . 5 (1): 47.
https://doi.org/10.22146/jcef.41165
Setyapeni,  O.  Y.,  Saraswati,  S.  P.,  &  Ahmad, J.  S.  M.  2021. Perancangan  dan  evaluasi kinerja sistem lumpur aktif di IPAL toilet Wisdom  Park  UGM  dalam  mengurangi kadar  COD  dan  nitrogen. Prosiding Teknologi Nasional Simposium
Ke Abad Ingrastruktur -21 .  586–591. https://s.id/ProsidingSNTI Shalindry,  R.  O.,  Rochmadi,  &  Budhijanto, W.  2015.  Penguraian  Limbah  Organik Secara Aerobik Dengan Aerasi Generator Microbubble Menggunakan Imobilisasi Dengan Kolam Dalam Bakteri. Proses Rekayasa Jurnal . 9 (2):
58–64.
https://doi.org/10.22146/jrekpros.31035
Viotti,  P.,  Collivignarelli,  M.  C.,  Martorelli,
E.,  &  Raboni,  M.  2016.  Oxygen  control
efficiency improved  denitrification and
anoxic in  the ferrous  ions by  dosing reactor. and Water Desalination Treatment . 57 (39): 18240–18247. https://doi.org/10.1080/19443994.2015.1
089200
von Sperling, M., Verbyla, M. E., & Oliveira, S.  M.  A.  C.  2020. Assessment  of Treatment Plant  Performance and Water Quality  Data:  A  Guide  for  Students, Researchers  and  Practitioners, First  ed. IWA Publishing.
https://doi.org/10.2166/9781780409320.