## Modifikasi Unit Proses dalam Peningkatan Efisiensi Penyisihan Amonium

## Modification of Process Unit to Improve Ammonium Removal Efficiency
Nailatul Fadhilah 1* , Leonardus Alvin Widi Vembrio 1 , Rahajeng Hasna Safira 1 , Ahmad Amiruddin 1 , Evi Siti Sofiyah 1 , I Wayan Koko Suryawan 1
1 Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Perencanaan Infrastruktur, Universitas Pertamina, Jl. Teuku Nyak Arief, Kebayoran Lama, Jakarta Selatan 12220, Indonesia
*Email korespondensi: nailatulfadhilah12@gmail.com

## ABSTRAK
Saat ini kualitas badan air semakin menurun akibat pembuangan limbah domestik dan industri secara langsung pada aliran sungai. Kualitas air sungai dengan beban nutrien dan organik yang tinggi  mempersulit  pengolahan  air  minum  di  salah  satu  industri  DKI  Jakarta.  Salah  satu dampak  dari  memburuknya  beban  nutrien  air  baku  adalah  tingginya  kandungan  parameter amonium yang berakibat tidak efisiennya proses klorinasi. Hal ini membuat dibangunnya unit MBBR aerob, dengan tujuan menyisihkan kandungan amonium. Akan tetapi, unit MBBR aerob ini  tidak  berfungsi  secara  optimal.  Masalah  ini  akan  diatasi  dengan  mengalihfungsikan  unit pra-sedimentasi  yang  ada  menjadi  unit  MBBR  anaerob  secara  pre-anoxik,  sehingga  dapat melengkapi  proses  penyisihan  amonium  yang terdiri dari  nitrifikasi  dan denitrifikasi.  Tujuan dari  modifikasi  ini  adalah  mendapatkan  efisiensi  penyisihan  amonium  sebesar  90%.  Metode yang  digunakan  pada  perancangan  ini  dimulai  dengan  mengumpulkan  data  sekunder,  lalu dilakukan  perhitungan  perancangan  unit  MBBR  anaerob.  Hasil  perancangan  menunjukkan bahwa dimensi yang dibutuhkan untuk unit MBBR anaerob ini adalah dengan ukuran panjang 18 m, lebar 7 m, dan kedalaman  9.5 m. Dengan efisiensi akhir diharapkan sebesar 90% untuk MBBR anaerob dengan konsentrasi akhir amonium diharapkan sebesar 1.05 mg.L -1 .
Kata kunci: amonium, denitrifikasi, MBBR, nitrifikasi, pre-anoksik

## ABSTRACT
At present the quality of water bodies is decreasing due to the disposal of domestic and industrial waste directly in the river flow. River water quality with high nutrients and organic load is difficult to drinking water treatment in one of the industries in DKI Jakarta. One of the effects of the worsening raw water nutrient  load  is  the  high  content  of  ammonium  parameters  which  results  in  inefficient  chlorination processes. The declining raw water condition makes build an MBBR aerobic unit, with the aim to remove the  ammonium  content.  However,  the  existing  MBBR  aerob  unit  does  not  function  optimally.  This problem  can  be  overcome  by  changing  the  pre-sedimentation  unit  into  an  anaerobic  MBBR  unit  pre- Anoxikally,  so  as  to  complete  the  ammonium  removal  process  consisting  of  nitrification  and denitrification.  The  purpose of  this  modification is  to obtain  an ammonium  removal  efficiency  of  90%. The  method  used  in  this  design  is  to  collect  secondary  data.  Then,  anaerobic  MBBR  unit  design  is calculated. The results of the design show that the dimensions needed for this anaerobic MBBR unit are 18 m long, 7 m wide, and 9.5 m height. With a final efficiency expected of 90% for anaerobic MBBR with an ammonium final concentration expected to be 1.05 mg.L -1 .
Keywords: ammonium, denitrification, MBBR, nitrification, pre-Anoxic

## PENDAHULUAN
Kebutuhan  air  bersih  semakin  meningkat setiap  tahunnya  seiring  dengan  peningkatan populasi.  Manusia  membutuhkan  air  bersih untuk  berbagai  macam  kebutuhan  seperti untuk  memasak,  mandi,  mencuci,  menyiram tanaman  dan  untuk  air  minum.  Oleh  karena itu,  kualitas  air  perlu  dijaga  agar  tidak menimbulkan  masalah  kesehatan  bagi makhluk  hidup  dan  lingkungan  (Gafur  dkk., 2017).  Teknologi  pengolahan  air  dilakukan untuk  menghilangkan  bahan-bahan  yang berbahaya  agar  sesuai  dengan  baku  mutu yang berlaku (Hazmi dkk., 2012). Teknologi  pengolahan  air  akan  sangat bergantung  pada  kualitas  air  yang  akan diolah  (Basir  dkk.,  2017).  Ketika  musim kemarau,  kualitas  air  pada  suatu  badan  air akan  cenderung  menurun  dibandingkan musim hujan, karena banyak polutan, seperti amonium, mangan, dan besi yang tidak dapat terdilusi  dengan  baik  akibat  berkurangnya jumlah air di badan air.
Amonium  dapat  diolah  dengan  proses nitrifikasi  menjadi  nitrat.  Selanjutnya  nitrat perlu  diolah  untuk  menghasilkan  gas  N 2 (nitrogen)  dengan  proses  denitrifikasi.  Batas maksimum  nitrat  yang  diizinkan  untuk digunakan sebagai air baku air minum adalah 10  mg.L -1 berdasarkan  Peraturan  Pemerintah Republik  Indonesia  Nomor  82  Tahun  2001 Pengelolaan  Kualitas  Air  dan  Pengendalian Pencemaran  Air  untuk  air  kelas  satu.  Jika nitrat  melebihi  batas  maksimum,  akan berbahaya
bagi masyarakat yang
mengonsumsinya,  terutama  pada  anak-anak, karena dapat menyebabkan
blue-baby syndrome (US EPA, 2019).Konsentrasi amonium  yang  tinggi  dapat  menyulitkan proses pengolahan di instalasi pengolahan air minum,  terutama  unit  desifeksi  karena peningkatan kadar amonium akan menyebabkan  peningkatan  kebutuhan  klor untuk desinfeksi.
Instalasi pengolahan air minum  (IPAM) di salah  satu  industri  di  Kota  Jakarta  memiliki unit Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR)  aerob untuk  menyisihkan  amonium  di  instalasi pengambilan  air  bakunya.  Akan  tetapi,  unit MBBR  yang  ada  saat  ini  belum  dapat menyisihkan amonium secara efektif. Amonium  merupakan  salah  satu  parameter nutrien di dalam kualitas air. Nutrient dalam
perairan  dapat  menyebabkan  dampak negatif  terhadap  lingkungan  seperti eutropikasi  (Suryawan  &  Sofiyah,  2020; Apritama  dkk.,  2020).  MBBR  dapat mengolah  air  dengan  optimum  dengan memperhatikan  kadar  pH  maupun  rasio karbon  dan  nitrogen  (C/N).  Nilai  pH optimum  untuk  proses  nitrifikasi  adalah  7 sampai  dengan  8  (Tarre  &  Green,  2004). Nilai  C/N  rasio  dalam  penelitian  ini menggunakan  perbandingan  BOD 5 dan
Ammonium. C/N menentukan
keberhasilan proses nitrifikasi, dimana nilai C/N  di  atas  1  menunjukkan  keberhasilan dalam  pengolahan  air  limbah  (Suryawan dkk., 2019;Suryawan dkk., 2020b). Peningkatan  kadar  ammonium  dalam air  limbah  menyebabkan  peningkatan beban  kerja  pada  proses  klorinasi  yang berdampak  pada  peningkatan  kebutuhan klorin.  Untuk  itu  perlu  dilakukan modifikasi  desain  unit  MBBR  untuk meningkatkan efisiensi penyisihan amonium.  Saat  ini,  IPAM  memiliki  unit penyisihan  amonium  berupa  MBBR  aerob. Unit  MBBR  aerob  melakukan  proses penyisihan  organik  dan  nitrifikasi.  Pada instalasi  pengambilan  air  baku,  tidak  ada unit pengolahan untuk proses denitrifikasi. Salah satu unit yang bisa melakukan proses denitrfikasi  adalah  MBBR  anaerob.  Saat proses pengolahan secara anaerob effisiensi pengolahan  nutrient  dapat  ditingkatkan (Suryawan dkk., 2019).
Instalasi pengolahan  air  baku  membutuhkan  unit MBBR  anaerob  untuk  meningkatkan efisiensi  penyisihan  amonium.  Beberapa studi  menyebutkan  pemberian  proses partial
Nitritation-Anammox dapat meningkatkan penyisihan amonium (Bertino,  2011;  Persson, et al., 2017).  Proses simultan anaerobik-aerobik MBBR beberapa  penelitian  dapat  mencapai penyisihan  ammonium  sebesar  97%  (Chen dkk.,  2008).  Lu  dkk.,  (2013)  menyebutkan integrase
anaerobik-aerobik MBBR diperlukan  untuk  mencapai  efisiensi pengolahan air yang tinggi.

## BAHAN DAN METODE
Data  yang  digunakan  dalam  perancangan ini  merupakan  data  sekunder  selama  1 tahun  terakhir  yang  telah  dihitung  untuk

## Tabel 1. Kualitas air instalasi pengambilan air baku
Parameter Air Baku Air Olahan Rerata Min Maks Rerata Min Maks pH 7.44 7.24 7.55 7.48 7.28 7.57 Amonium (mg.L -1 ) 10.93 4.58 14.80 9.06 3.20 13.87 BOD (mg.L -1 ) 14.17 7.00 30.00 tt tt tt C/N 0.77 0.65 2.11 tt tt tt
Keterangan :  tt = tidak tersedia data
mencari  nilai  rerata,  minimum,  dan maksimum  (Tabel  1).  Perancangan  yang dilakukan  berdasarkan  beban  pencemaran tertinggi.  Tabel  1  adalah  data  kualitas  air baku  dan  air  olahan  Instalasi  Pengambilan Air  Baku  sejak  Agustus  2018  hingga Agustus  2019.  Pengukuran  parameter dilakukan  berdasarkan  SNI  dan standard method yang  berlaku.  Data  sekunder  yang digunakan meliputi data debit dan kualitas air Instalasi Pengambilan Air Baku. Tabel  1  menunjukkan  pH  dalam  air baku  masih  berkisar  dalam  pH  normal sehingga tidak perlu dilakukan pengolahan lebih  lanjut.  Konsentrasi  organik  daalam pengolahan  air  secara  biologis  sangat tergantung oleh perbandingan C/N. Dalam perancangan  ini  BOD  menjadi  parameter kontrol untuk memastikan
proses pengolahan  secara  biologis  dapat  berjalan dengan  baik.  Berdasarkan  Peraturan Pemerintah  Republik  Indonesia  Nomor  82 Tahun 2001, standar air kelas 1 untuk BOD adalah 2 mg.L -1 . Dimensi unit MBBR anaerob didapatkan dari  data  eksisting  unit  prasedimentasi. Panjang unit MBBR adalah 18 m, lebar 7 m. Kedalaman  air  adalah  0.95  m,  dengan tinggi jagaan 0.15 m.

## Pengolahan Data
Parameter yang penting dalam pengolahan biologis  adalah  SALR  dan  SARR. Surface Area Loading Rate (SALR) adalah parameter yang menyatakan banyaknya polutan yang masuk ke tiap area luas media. Satuan dari SALR  adalah  g.m -2 -hari. Surface  Area Removal  Rate (SARR)  adalah  parameter yang menyatakan banyaknya polutan yang disisihkan tiap area luas media. Satuan dari SALR  adalah  g.m -2 -hari.  Perhitungan penyisihan NH 4 -N disajikan
pada Persamaan  1  (Bengston,  2017).  Beberapa parameter  dihitung  berdasarkan  rumus,
yaitu NH 4 -N Daily Loading (Persamaan 2), Carrier  Surface  Area  Needed (CSAN)  pada Persamaan  3, Calculated  Carrier  Volume (CCV)  pada  Persamaan  4, Carrier  Volume Existing (CVE)  adalah  volume  tangki  yang terisi  air  limbah  pada  Persamaan  5, Tank Liquid  Volume (TLV)  dihitung  berdasarkan Volume Tangki (V) dan Carrier %Void Space (CVS)  pada  Persamaan  6, Hydraulic RetentionTime (HRT)  pada  Persamaan  7, Bilangan  Reynolds  (Re)  dihitung  dari kecepatan aliran (v), diameter hidrolis (Dh) dan  viskositas  kinematika  ( 𝜗 )  pada Persamaan  8,  dan  Bilangan  Froude  (Fr) dihitung  dari  kecepatan  aliran,  gaya gravitas  (g)  dan  kedalaman  hidrolis  (Hh) pada Persamaan 9.
% 𝑃𝑒𝑛𝑦𝑖𝑠𝑖ℎ𝑎𝑛 = 𝑆𝐴𝑅𝑅
𝑆𝐴𝐿𝑅 ............................... (1)
𝑁𝐻 4 − 𝑁 𝐷𝑎𝑖𝑙𝑦 𝐿𝑜𝑎𝑑𝑖𝑛𝑔 = (𝑁𝐻 4 × 𝑄) ........ (2)
𝐶𝑆𝐴𝑁 = 𝑁𝐻 4 −𝑁 𝐷𝑎𝑖𝑙𝑦 𝐿𝑜𝑎𝑑𝑖𝑛𝑔 𝑆𝐴𝐿𝑅 .................. (3) 𝐶𝐶𝑉 = 𝐶𝑆𝐴𝑁 𝐶𝑎𝑟𝑟𝑖𝑒𝑟 𝑆𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐 𝑆𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 𝐴𝑟𝑒𝑎 ........ (4) 𝐶𝑉𝐸 = 𝑉𝑇  × %𝑀𝑒𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑖 𝐴𝑖𝑟 ....................... (5)
TLV = 𝑉𝑇 − (𝐶𝑉𝐸 × (1 − 𝐶𝑉𝑆) .................... (6)
𝐻𝑅𝑇 = 𝑇𝐿𝑉 (𝑄+𝑄 𝑅 ) ........................................... (7)
𝑅𝑒 = 𝑣 𝑥 𝐷ℎ 𝜗 ................................................ (8) 𝐹𝑟 = 𝑣 √𝑔 𝑥 𝐻ℎ .............................................. (9)
NH 4 -N Daily  Loading merupakan  influen beban  nutrient  air  baku/air  limbah  dalam bentuk ammonium. CSAN merupakan luas spesifik  permukaan  yang  dibutuhkan dalam  unit  MBBR  dalam  menyisihkan
ammonium. CCV menggambarkan volume ammonium  dalam  perbandingan  luas spesifik yang dibutuhkan dan luas spesifik area  dalam  membawa  beban  ammonium. CVE adalah volume media dari unit MBBR yang  ditentukan  berdasarkan  kondisi eksisting.  TLV  ditentukan  dari  volume tangki dan volume media yang direncanakan.  HRT  merupakan  waktu tinggal  air  dalam  seluruh  rangkaian  unit MBBR. Re dan Fr  menentukan jenis aliran dalam  bak  agar  tidak  terjadi  jenis  aliran turbulen dan berkriteria kritis. Kualitas  air  baku  dan  air  hasil  olahan yang didapat dari data sekunder
Laboratorium  Instalasi  Pengambilan  Air Baku  dilakukan  perbandingan  dengan baku mutu Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 82 Tahun 2001 Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian
Pencemaran Air untuk air kelas satu untuk parameter  amonium.  Langkah  selanjutnya adalah  menentukan  apakah  desain  unit MBBR  sebagai  unit  yang  berfungsi  sebagai unit  penyisihan  amonium  sudah  sesuai dengan kriteria desain atau belum. Tabel 2 menunjukkan  kriteria  desain  unit  MBBR anaerob.
Tabel  2.  Kriteria  Desain  Unit  MBBR Anaerob
Parameter  Satuan Rentang Nilai Sumber Td anoksik 1 Jam 0.5-2 John Brinkley Td aerobik 2 Jam 0.25-1 Kuraray
A biofilm 3 m 2 .m -3 500-1200 John Brinkley
Keterangan : 1 waktu detensi anoksik 2 waktu detensi anaerobik 3 luas permukaan biofilm Sumber: Brinkley (2007) dan Kuraray (2018 )

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Penyisihan BOD dan Amonium
Hasil  pemantauan  kualitas  air  baku berdasarkan  parameter  BOD  dapat  dilihat pada  Gambar  1.    Konsentrasi  BOD  dalam periode  waktu  satu  tahun  dengan kosentrasi  rerata,  konsentrasi  minimum, dan konsentrasi maksimum masing-masing 14.17  mg.L -1 ,  7  mg.L -1 ,  dan  30  mg.L -1 .
Berdasarkan  penelitian  Bering  dkk.,  2018 menyebutkan  efisiensi  penyisihan  BOD dalam  pengolahan  MBBR  dapat  mencapai 95-98  %.  Jika  diambil  nilai  tipikal  dari efisiensi  tersebut  kosentrasi  effluent  BOD rerata,  kosentrasi  effluent  BOD  minimum, dan  kosentrasi  effluent  BOD  maksimum masing-masing  yang  dirapkan  0.5  mg.L -1 , 0.25  mg.L -1 ,  dan  1.05  mg.L -1 .  Akan  tetapi konsentrasi  bahan  organik  ini  harus  tetap dijaga  agar  nilai  C/N  dalam  pengolahan tetap  memenuhi  kritetia,  jika  tidak memenuhi  kriteria  tersebut  maka  efisiensi pengolahan MBBR tidak akan optimum. Rasio C/N dalam air baku memiliki nilai antara  0.65–2.11.  Penelitian  menyebutkan ammoniom  tidak  dapat  disisihkan  dengan baik jika rasio C/N lebih rendah dari pada 0,1 (Wu & Zhang, 2017). Rasio C/N dalam air  baku  sudah  memenuhi  standar  ini, terutama dalam kondisi minimum.
Gambar 1. Karakteristik air baku
berdasarkan parameter BOD dan nilai rasio C/N
Hasil  pemantauan  kondisi  eksisting pengolahan  air  memperlihatkan  hasil pengolahan  yang  masih  belum  efisien. Gambar 2 memperlihatkan air hasil olahan masih  mendekati  baku  mutu  Peraturan Pemerintah  Republik  Indonesia  Nomor  82 Tahun  2001.  Berdasarkan  persamaan  1 efisiensi  pengolahan  ammonium  dapat dilihat pada Gambar 3. Efisiensi penyisihan ammonium  kondisi  eksisting  pengolahan air  baku  dengan  rata-rata  17.15%  dengan maksimum  37.9%.  Pada  kondisi  tidak optimal  ammonium  bahkan  tidak  dapat
disisihkan, bahkan memperlihatkan adanya penambahan konsentrasi
ammonium. Peningkatan  ammonium  dapat  mencapai 0.91%  dalam  kondisi  minimum.  Hal  ini menyebabkan  perlunya  modifikasi  lebih lanjut terhadap unit pengolahan eksisting.
Gambar 2. Karakteristik air baku berdasarkan parameter ammonium
Gambar 3. Efisiensi penyisihan ammonium Proses  penyisihan  organik  dan  amonium dilakukan  dengan carbonaceous  removal , nitrifikasi,  dan  denitrifikasi.  Proses  ini dilakukan  secara  berurutan.  Penguraian organik  diartikan  dengan  bahan  organik yang  digunakan  oleh  organisme  sebagai bahan  makanan.  Hasil  akhir  dari  proses penguraian organik adalah karbon dioksida  (CO 2 )  dan  air  (H 2 O)  (Sawyer, 2003). Nitrifikasi  adalah  proses  transformasi amonium nitrogen menjadi nitrit dan nitrat oleh mikroorganisme dari Nitrosomonas dan Nitrobacter. Denitrifikasi  merupakan  proses transformasi nitrat menjadi nitrit, dan nitrit
menjadi  gas  nitrogen.  Pada  proses  ini, kandungan karbon pada air sangat sedikit, sehingga  untukmembuat  proses  berjalan optimal,  perlu  adanya  tambahan  karbon. Pengolahan nitrat pada proses denitrifikasi biasanya  dilakukan  dengan  unit  yang terletak  setelah  proses  nitrifikasi.  Akan tetapi,  penerapan  proses  denitrifikasi  di awal  pengolahan  memungkinkan  untuk dilakukan.  Proses  nitrifikasi  di  awal pengolahan  dilakukan  dengan  prinsip resirkulasi  efluen  proses  nitrifikasi  ke proses denitrifikasi, sehingga tidak memerlukan  karbon  tambahan  (Metcalf  &
Eddy, 2014).
Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) Moving  Bed  Biofilm  Reactor (MBBR) merupakan  unit  pengolahan  biologis dengan menggunakan media yang bergerak  sebagai  tempat  hidup  koloni mikroorganisme  yang  tumbuh  menjadi biofilm.  MBBR  dapat  dioperasikan  pada kondisi  aerobik  atau  anaerobik.  MBBR dioperasikan  pada  kondisi  aerobik  untuk menurunkan  kadar  organik dan  nitrifikasi, sedangkan  MBBR  yang  dioperasikan  pada kondisi  anaerobik  untuk  denitrifikasi. MBBR  menjadi  popular  dalam  bidang pengolahan  karena  efisiensi  yang  lebih tinggi, meminimalisasi kompleksitas proses,  tidak  memerlukan backwashing , perawatan unit yang mudah, dan ekonomis (Borkar,  2013).  Media  yang  digunakan untuk  pembentukan biofilm di  MBBR disebut dengan biocarrier . Jenis plastik yang digunakan  untuk biocarrier adalah  jenis HDPE, polypropylene atau polyethylene . (Metcalf  &  Eddy,  2003).  Jenis  media  akan mempengaruhi  luas  permukaan  spesifik unit  MBBR.  Tabel  3  memperlihatkan  luas permukaan spesifik unit MBBR.
Tabel 3. Jenis media dan luas permukaan spesifik dalam unit MBBR
Media MBBR
Luas Permukaan Spesifik (m 2 .m -3 ) Hydroxyl Media 400 Kaldnes K-1 Media 500 STOHR 660 Kaldnes Flat Chip 1200 Sumber: Metcalf & Eddy (2003)

## Pre-Anoxik
Untuk  meningkatkan  efisiensi  penyisihan unit  amonium  di  pengolahan  air  minum, dilakukan  penambahan pre-Anoxik .  Unit pre-Anoxik ini  bertujuan  untuk  melengkapi proses  penyisihan  amonium,  yaitu  proses denitrifikasi. Unit pre-Anoxik berupa MBBR anaerob  dapat  dibuat  dengan  mengalih fungsikan  unit  pra-sedimentasi  yang berada  sebelum  MBBR  anaerob.  Sehingga, tidak  perlu  membutuhkan  lahan  baru untuk  pembangunan  unit.  Pada pre-Anoxik tidak  dibutuhkan  penambahan  karbon karena sumber karbon berasal dari air baku yang masuk ke unit pre-Anoxik . Nitrat yang akan  diolah  pada  unit pre-Anoxik berasal dari  resirkulasi  efluen  MBBR  aerob  ke MBBR anaerob.

## Desain Resirkulasi dan Instalasi
Unit  MBBR  anaerob  dibangun  dengan mengalihfungsikan  unit  pra-sedimentasi eksisting (Gambar 4). Dalam pembangunan unit  MBBR  anaerob,  kedalaman  bak  perlu ditambah  supaya  waktu  detensi  dapat memenuhi
kriteria desain
dan meningkatkan  kondisi  anaerob  di  dalam bak.  Influen  dari  unit  ini  berasal  dari  air sungai  dan  air  resirkulasi.  Perhitungan untuk  detail  desaian  alih  fungsi  unit  pra- sedimentasi  menjadi  unit  MBBR  anaerobik dapat  dilihat  pada  Tabel  4.  Aplikasi pretreatment  dengan  MBBR  anaerobik tidak hanya dapat
menyisihkan ammonium,  akan  tetapi  dalam  penelitian pretreatment  dengan  MBBR  anaerob  total nitrogen  dapat  disisihkan  sebesar  80% (Kouba dkk., 2016).
Effluent unit  MBBR  anaerob  di  salurkan ke  unit  MBBR aerobic .  Efluen  pengolahan unit  MBBR  aerob  diresirkulasi  dan dilanjutkan  ke  instalasi  pengolahan  air minum  (IPAM).  Effluent  unit  MBBR aerobic  diresirkulasikan  dengan  tujuan untuk membawa nitrat yang akan diolah ke unit  MBBR  anaerob  dan  mendilusi konsentrasi amonium yang akan memasuki unit  MBBR  aerob.  Kandungan  nitrat  ini dapat dikurangi dengan proses
denitrifikasi dalam kondisi aerob. Unit  MBBR  anaerob  terdiri  dari  bak yang  dilengkapi  dengan  media  MBBR  dan mixer .  Media  MBBR  berfungsi  sebagai tempat tumbuhnya bakteri dan membentuk
biofilm. Pada  perancangan  ini,  media  yang digunakan sebanyak 40% dari volume bak. Media  MBBR  ini  akan  terus  melayang  di dalam  air,  karena  densitas  media  yang mirip  dengan  air. Mixer berfungsi  sebagai pengaduk media MBBR. Pada bagian outlet bak MBBR, akan dilengkapi dengan strainer yang  berfungsi  mencegah  media  MBBR keluar  dari  bak.  Gambar  4  menunjukkan proses  resirkulasi  yang  digunakan.  Pada Gambar 5, Gambar 6  dan Gambar 7 adalah desain MBBR anaerob yang direncanakan.Dalam  penerapannya,  unit MBBR  anaerob  tersebut  akan  memiliki sistem resirkulasi yang bertujuan
membawa  nitrat  yang  akan  diolah  ke  unit MBBR  anaerob  dan  mendilusi  konsentrasi amonium  yang  akan  diolahdengan  unit MBBR aerob.
Ammonium  yang  terkandung  pada  air hasil olahan unit MBBR anaerob diperkirakan  memiliki  konsentrasi  1.05 mg.L -1 dengan  efisiensi  penyisihan  sebesar 90%.  Penurunan  amonium  ini  diharapkan dapat  mengoptimasi  unit-unit  dalam IPAM,  terutama  unit  klorinasi  yang  dapat terganggu  akibat  tingginya  konsentrasi amonium dalam  air  baku. Chen dkk.,  2008 menyebutkan  konfigurasi  unit  MBBR anerobik-aerobik dapat mendapatkan penyisihan  amonium  sebesar  97%.  Laju penyisihan  amonium  dapat  mencapai  2.17 g.L -1 hari  dengan  proses  preanoksik (Sahariah  &  Chakraborty,  2011).  Aplikasi proses  nitrifikasi  dengan  modifikasi  unit prasedimentasi  menjadi  MBBR  Anaerob diharapkan  dapat  meningkatkan  kualitas effluent air limbah dan menurunkan beban pengolahan IPAM.
Pengolahan konvensional  biasanya  hanya  mampu mengolahan  air  limbah  dengan  beban organik (Suryawan dkk, 2020a) oleh karena itu  pengolahan hybrid dengan  proses nitrifikasi sangat diperlukan dalam reklamasi air limbah.
Berdasarkan  hasil  dan  pembahasan dapat  disimpulkan  bahwa  unit  MBBR anaerob  dibangun  untuk  meningkatkan efisiensi  penyisihan  amonium,  dengan mengalihfungsikan  unit  pra-sedimentasi eksisting. Dimensi  yang dibutuhkan  untuk unit  MBBR  anaerob  ini  adalah  dengan ukuran  panjang  18  m,  lebar  7  m,  dan kedalaman 9.5 m.
Tabel 4. Hasil perhitungan parameter desain untuk unit MBBR aerob setelah unit pre-anoksik Parameter Perhitungan NH 4 -N Daily Loading (NH 4 -N DL) 𝑁𝐻 4 − 𝑁𝐷𝐿 = (16 𝑚𝑔. 𝐿 −1 × 17280 𝑚 3 . ℎ𝑎𝑟𝑖 −1 ) + (3.5 𝑚𝑔. 𝐿 −1 × 1.1 × 17280 𝑚 3 . ℎ𝑎𝑟𝑖 −1 ) 𝑁𝐻 4 − 𝑁𝐷𝐿 = 308448 𝑔. ℎ𝑎𝑟𝑖 −1
Carrier Surface Area Needed (CSAN) 𝐶𝑆𝐴𝑁 = 308448 𝑔. ℎ𝑎𝑟𝑖 −1 2.44 𝑔. 𝑚 −2 − ℎ𝑎𝑟𝑖 𝐶𝑆𝐴𝑁 = 126312 𝑚 2 Calculated Carrier Volume (CCV) 𝐶𝐶𝑉 = 126313 𝑚 2 660 𝑚 2 . 𝑚 −3 𝐶𝐶𝑉 = 191.38 𝑚 3 Carrier Volume Existing (CVE)
𝐶𝑉𝐸 = 808.5 𝑚 3 × 40% 𝐶𝑉𝐸 = 323.4 𝑚 3 Tank Liquid Volume (TLV) 𝑇𝐿𝑉 = 808.5 𝑚 3 − (323.4 𝑚 3 × (1 − 60%)
𝑇𝐿𝑉 = 679.14 𝑚 3 HRT 𝐻𝑅𝑇 = 679.14 𝑚 3 17280𝑚 3 . ℎ𝑎𝑟𝑖 −1 + (1.1 × 17280𝑚 3 . ℎ𝑎𝑟𝑖 −1 ) 𝑥 24 × 60 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 ℎ𝑎𝑟𝑖 𝐻𝑅𝑇 = 26.95 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 Bilangan Reynolds (Re) 𝐷ℎ = 4 𝑥𝑘𝑒𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚𝑎𝑛𝑥𝑙𝑒𝑏𝑎𝑟 (2 𝑥𝑘𝑒𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚𝑎𝑛 ) + 𝑙𝑒𝑏𝑎𝑟 = 4 𝑥 9.5 𝑚𝑥 7 𝑚 (2 𝑥 9.5𝑚) + 7 𝑚 = 10.23 𝑚
𝑅𝑒 = 0.003289 𝑚. 𝑠 −1 𝑥 10.23 𝑚
0.000832 𝑁. 𝑠. 𝑚 −2 = 40.45 𝑅𝑒 ≤ 2300 → 𝐴𝑙𝑖𝑟𝑎𝑛𝐿𝑎𝑚𝑖𝑛𝑒𝑟 Bilangan Froude (Fr) 𝐹𝑟 = 0.003289  𝑚. 𝑠 −1
√9.81  𝑚. 𝑠 −2 𝑥 9.5 𝑚 = 0.00034 𝐹𝑟 ≤ 1 → 𝑆𝑢𝑏𝑘𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠 (A) Kondisi Eksisting (B) Modifikasi Unit Prasedimentasi
Gambar 4. Proses resirkulasi dari MBBR aerob ke MBBR anaerob
Gambar 5. Tampak atas instalasi pengambilan air baku
Gambar 6. Potongan memanjang unit MBBR anaerob
Gambar 7. Potongan melintang unit MBBR anaerob

## DAFTAR PUSTAKA
Apritama, M.,  Suryawan,  I.,  Afifah, A.  S., & Septiariva, I. Y. (2020). Phytoremediation  of  effluent  textile wwtp  for  NH 3 -N  and  Cu  reduction using pistia stratiotes. Plant Archives, 20 (Supplement 1), 2384-2388. Basir, A., Nari, H. P., Syahrisal, S., & Arsyad,
S.  (2017).  Analisis  Kualitas  air  baku sistem  reverse  osmosis  (RO)  di engineering  building  kampus  baru Politeknik  Ilmu  Pelayaran  Makassar. Venus, 5 (10), 9-22. Bengston,  H.  H.  (2017). MBBR  Wastewater Treatment Processes. SunCam.
Bering,  S.,  Mazur,  J.,  Tarnowski,  K.,  Janus, M.,  Mozia,  S.,  &  Morawski,  A.  W. (2018).  The  application  of  moving  bed bio-reactor  (MBBR)  in  commercial laundry wastewater treatment. Science of the Total Environment, 627 , 1638-1643.
Bertino, A. (2011). Study on one-stage partial nitritation-anammox  process  in moving bed  biofilm  reactors:  a  sustainable nitrogen removal.
Borkar, R. (2013). Moving bed biofilm reactor -  a  new  perspective  in  wastewater treatment. IOSR Journal of Environmental Science,  Toxicology  and  Food  Technology , 15-21.
Brinkley,  J.  (2007).  Moving  Bed  Biofilm Reactor  Technology  -  A  Full-scale Installation for Treatment of Phamaceutical Waste. Chen,  S.,  Sun,  D.,  &  Chung,  J.  S.  (2008). Simultaneous  removal  of  COD  and ammonium from landfill leachate using an anaerobic–aerobic moving-bed biofilm reactor system. Waste Management, 28 (2), 339-346.
Gafur,  A.,  Kartini,  A.  D.,  &  Rahman,  R. (2017).  Studi  kualitas  fisik  kimia  dan biologis  pada  air  minum  dalam kemasan  berbagai  merek  yang  Beredar di Kota Makassar tahun 2016. HIGIENE: Jurnal Kesehatan Lingkungan, 3 (1), 37-46.
Hazmi,  A.,  Desmiarti,  R.,  Waldi,  E.  P.,  & Hadiwibowo,  A.  (2012).  Penghilangan mikroorganisme  dalam  air  minum dengan  dielectric  barrier  discharge.
Jurnal Rekayasa Elektrika, 10 (1), 1-4. Kouba, V., Widiayuningrum, P., Chovancova, L., Jenicek, P., & Bartacek, J.  (2016).  Applicability  of  one-stage partial  nitritation  and  anammox  in mbbr  for  anaerobically  pre-treated municipal  wastewater. Journal  of industrial  microbiology  &  biotechnology,
43 (7), 965-975. Kuraray.  (2018). Water  Treatment Technology. Kuraray.
Lu,  M.,  Gu,  L.  P.,  &  Xu,  W.  H.  (2013).
Treatment of  petroleum  refinery wastewater using a sequential anaerobic–aerobic  moving-bed  biofilm reactor  system  based  on  suspended ceramsite. Water  science  and  technology,
67 (9), 1976-1983. Metcalf  &  Eddy.  (2003). Wastewater Engineering : Treatment and Reuse, Fourth Edition,  International  Edition. McGraw- Hill. Metcalf  &  Eddy.  (2014). Wastewater Engineering  :  Treatment  and  Resource Recovery. McGraw-Hill Education. Persson,  F.,  Suarez,  C.,  Hermansson,  M., Plaza,  E.,  Sultana,  R.,  &  Wilén,  B.  M. (2017).  Community  structure  of  partial nitritation ‐ anammox biofilms at
decreasing substrate concentrations and low temperature. Microbial biotechnology,
10 (4), 761-772.
Sahariah,  B.  P.,  &  Chakraborty,  S.  (2011). Kinetic  analysis  of  phenol,  thiocyanate and  ammonia-nitrogen  removals  in  an anaerobic–anoxic–aerobic  moving  bed bioreactor  system. Journal  of  Hazardous Materials , 190(1-3), 260-267. Sawyer,  C.  N.  (2003). Chemistry  for Environmental  Engineering  and  Science. Mc. Graw Hill Book Co.
Suryawan,  I.  W.,  &  Sofiyah,  E.  S.  (2020). Cultivation  of  chlorella  sp.  and  algae mix  for  NH 3 -N  and  PO 4 -P  domestic wastewater removal. Civil and
Environmental Science Journal, 3 (1). Suryawan, I. W., Helmy, Q., & Notodarmojo, S. (2020a). Laboratory scale ozone-based post-treatment  from  textile  wastewater treatment plant effluent for water reuse. Journal of Physics: Conference Series, 1456 , 012002.
Suryawan,  I. W.,  Prajati,  G., Afifah, A.  S., & Apritama,  M.  R.  (2020b).  NH 3 -N  and COD  reduction  in  Endek  (Balinese textile)  wastewater  by  activated  sludge under  different  DO  condition  with
ozone  pretreatment. Walailak  Journal  of
Science and Technology (WJST) . Suryawan,  I.  W.,  Prajati,  G.,  Afifah,  A.  S., Apritama,  M.  R.,  &  Adicita,  Y.  (2019).
Continuous piggery wastewater treatment with anaerobic baffled reactor (ABR) by bio-activator effective microorganisms (EM4).
Indonesian
Journal  Of  Urban  And  Environmental Technology, 3 (1), 1-12. Tarre,  S.,  &  Green,  M.  (2004).  High-rate nitrification  at  low  pH  in  suspended- and  attached-biomass  reactors. Applied and  Environmental  Microbiology,  70 (11), 6481-6487.
US  EPA.  (2019). National  Primary  Drinking
Water Regulations . Diambil kembali dari EPA:  https://www.epa.gov/ground- water-and-drinking-water/national- primary-drinking-water-regulations Wu, J., & Zhang, Y. (2017). Evaluation of the impact  of  organic  material  on  the anaerobic  methane  and  ammonium removal in a membrane aerated biofilm reactor (MABR) based on the multispecies biofilm
modeling.
Environmental  Science  and  Pollution Research, 24 (2), 1677-1685