Abstrak — Air limbah domestik Kota Surabaya yang dibuang langsung  ke  badan  air  tanpa  dilakukan  pengolahan  akan mengakibatkan  pencemaran  karena  memiliki  kandungan  nutrien dan  bahan  organik  yang  tinggi.  High  Rate  Algae  Reactor (HRAR) merupakan sistem pengolahan limbah dengan memanfaatkan  alga  dan  sesuai  untuk  pengolahan  limbah domestik.  Perencanaan  sistem  HRAR  dapat  dilakukan  dengan pendekatan  berdasarkan  parameter  koefisien  biokinetik  alga maupun  bakteri  heterotropik.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk mengetahui  pengaruh  konsentrasi  substrat  terhadap  laju pertumbuhan  alga  dan  bakteri  heterotropik  pada  air  limbah domestik  berdasarkan  koefisien  biokinetiknya  (µ,  Y,  dan  Ks). Penelitian  dilakukan  dengan  menggunakan  variabel  konsentrasi substrat  dan  lama  durasi  pencahayaan.  Sampel  yang  digunakan merupakan  air  Boezem  Kalidami  dengan  glukosa  sebagai substrat  tambahan.  Pengambilan  sampel  dilakukan  satu  kali dalam  sehari  dan  dilakukan  setiap  hari  selama  penelitian berlangsung.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  penambahan konsentrasi substrat bepengaruh terhadap laju pertumbuhan alga dan  bakteri  heterotropik.  Semakin  tinggi  konsentrasi  substrat maka  laju  pertumbuhan  semakin  tinggi.  Reaktor  dengan  kondisi awal  substrat  sebesar  800  mg/L  dan  durasi  pencahayaan  selama 12  jam  memiliki  laju  pertumbuhan  spesifik  terbaik.  Nilai koefisien  biokinetik  tertinggi  untuk  alga  adalah  µ  sebesar 0,624/hari,  Ks  sebesar  311,2  mg/L,  dan  Y  sebesar  0,533  mg biomassa/mg  substrat.  Sedangkan  nilai  koefisien  biokinetik tertinggi  untuk  bakteri  adalah  µ  sebesar  0,395/hari,  Ks  sebesar 384 mg/L, dan Y sebesar 0,857 mg biomassa/mg substrat.
Kata  Kunci —  bakteri  heterotropik  ,  HRAR,  koefisien biokinetik, limbah domestik.

## I. PENDAHULUAN
ENCEMARAN lingkungan  yang  diakibatkan  oleh limbah domestik menjadi salah satu permasalahan penting di  Indonesia.  Hal  tersebut  karena  limbah  domestik  memiliki kandungan  pencemar  dan  nutrien  yang  tinggi.  Selain  itu,  air limbah  domestik  yang  dibuang  langsung  ke  badan  air  tanpa dilakukan  pengolahan  terlebih  dahulu  akan  menyebabkan berbagai  macam  permasalahan  dan  mempengaruhi  kualitas badan  air.  Boezem  Kalidami  sebagai  salah  satu  badan  air penerima  limbah  domestik  di  Kota  Surabaya  memiliki kandungan  COD  sebesar  122  mg/L,  ammonia  (NH 3 + )  sebesar 20  mg/L  dan  fosfat  sebesar  4  mg/L  [1].  Kandungan  pada Boezem  Kalidami  tersebut  telah  melebihi  baku  mutu  yang diterapkan  pada  Peraturan  Pemerintah  Republik  Indonesia Nomor  82  Tahun  2001.  Oleh  karena  itu,  perlu  dilakukan
pengolahan  terhadap  limbah  domestik  yang  terdapat  pada Boezem Kalidami.
Pengolahan  air  limbah  dengan  kandungan  nutrien  yang tinggi dapat dilakukan dengan berbagai metode, salah satunya adalah dengan menggunakan sistem alga [2]. High Rate Algae Reactor  (HRAR)  merupakan  sistem  pengolahan  limbah  dan penurunan nutrien berdasarkan hubungan simbiosis antara alga dan  bakteri  heterotropik  yang  tinggal  dalam  suatu  kolam  [3]. HRAR  dengan  sistem  batch  terbukti  dapat  menurunkan konsentrasi  nitrogen  sebesar  81,65%  dari  konsentrasi  awal 53,3  mg/L  dan  fosfat  sebesar  66,75%  dari  konsentrasi  awal 13,3 mg/L [1]. Sistem HRAR juga merupakan teknologi yang membutuhkan  biaya  rendah  dan  pemeliharaan  yang  mudah untuk mengolah limbah domestik [4].
Perencanaan  sistem  HRAR  dapat  dilakukan  dengan pendekatan  berdasarkan  parameter  koefisien  biokinetik  alga maupun bakteri heterotropik. Nilai koefisien biokinetik sangat dipengaruhi  oleh  kondisi  lingkungan  dan  karakteristik  air limbah.  Namun,  karakteristik  air  limbah  domestik  sangat berfluktuasi  tergantung  pada  kegiatan  di  sumbernya.  Pada penelitian  ini  akan  dilakukan  penelitian  mengenai  pengaruh perubahan  kualitas  air  limbah  khususnya    konsentrasi  zat organik terhadap nilai koefisien biokinetik pada sistem HRAR. Sehingga  akan  diketahui  pengaruh  konsentrasi  bahan  organik sebagai  substrat  terhadap  laju  pertumbuhan  alga  dan  bakteri heterotropik.  Parameter  yang  diuji  meliputi  COD,  MLSS, klorofil-a,  intensitas  cahaya,  DO,  pH,  dan  suhu.  Sedangkan variabel penelitian yang digunakan adalah konsentrasi substrat dan durasi pencahayaan.

## II. METODA PENELITIAN
Pada  awal  penelitian  dilakukan persiapan terhadap alat dan bahan yang akan digunakan selama penelitian. Alat dan bahan yang  dipersiapkan  termasuk  alat  dan  bahan  untuk  analisa  di laboratorium seperti analisa COD, MLSS, klorofil-a. Selain itu pada  tahap  dilakukan  pula  pembuatan  reaktor  yang  akan digunakan selama penelitian.
Reaktor  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  merupakan reaktor dengan sistem batch. Reaktor berupa sealware dengan kapasitas 24 liter. Selama penelitian, digunakan 8 buah reaktor dengan  variasi  konsentrasi  substrat  dan  durasi  pencahayaan. Variabel  pertama  adalah  konsentrasi  awal  substrat  yaitu  250 mg/L,  450  mg/L,  dan  800  mg/L.  Sedangkan  variasi  durasi pencahayaan  adalah  12  jam  dan  24  jam.  Untuk  variasi

## Pengaruh Konsentrasi Substrat terhadap Laju Pertumbuhan Alga dan Bakteri Heterotropik pada Sistem HRAR
Wahyu Dian Septiani, Agus Slamet, dan Joni Hermana
Jurusan Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanan Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : hermana@enviro.its.ac.id
P
pencahayaan  selama  24  jam  menggunakan  cahaya  matahari selama 12 jam dan lampu buatan dengan daya 36 watt selama 12  jam.  Selain  itu  terdapat  2  buah  reaktor  kontrol  dengan perlakuan variasi durasi pencahayaan namun tanpa penambahan  gula  sebagai  substrat.  Reaktor  juga  dilengkapi dengan  pompa  untuk  mixing  selama 24 jam agar tidak terjadi pengendapan dan kinerja rekator dapat lebih optimal.
Langkah selanjutnya adalah melakukan analisis karakteristik awal  dari  air  Boezem  Kalidami.  Pada  tahap  ini  dilakukan analisis  terhadap  parameter  COD,  Total  N,  dan  Ortophospat. Analisis tersebut bertujuan untuk mengetahui kandungan awal dari sampel sebelum dicampur dengan kultur alga. Kandungan COD  pada  Air  Boezem  Kalidami  sebesar  134,4  mg/L, kandungan  Total  N  sebesar  19,48  mg/L,  dan  kandungan  PO 4 sebesar 1,99 mg/L.
Setelah  itu  dilakukan  seeding  kultur  alga  yang  akan digunakan. Tahap seeding dilakukan dengan membiakkan bibit alga  yang  berasal  dari  saluran  drainase  Kota  Surabaya  yang telah dikembangkan di Jurusan Teknik Lingkungan ITS. Tahap ini  dilakukan  selama  7  hari  dengan  perlakuan  mixing  selama 24  jam.  Selama  seeding  berlangsung  dilakukan  penambahan gula dan urea untuk mencukupi kebutuhan nutrien agar sesuai dengan  rasio  C:N:P.  Rasio  C:N:P  untuk  pertumbuhan  alga adalah 106:16:1 [5].
Seeding bertujuan untuk memperoleh konsentrasi alga yang diinginkan  untuk  penelitian.  Konsentrasi  klorofil-a  pada  akhir tahap  seeding  adalah  21,92  mg/L.  Konsentrasi  tersebut  telah memenuhi  konsentrasi  klorofil-a  awal  untuk  reaktor  sistem batch yaitu antara 0,22-1,3 mg/L [6].
Kultur  alga  hasil  seeding  kemudian  akan  melalui  tahap aklimatisasi. Tahap aklimatisasi bertujuan untuk menyesuaikan kondisi  alga  hasil  seeding  dengan  air  limbah  Boezem Kalidami.  Tahap  ini  dilakukan  dengan  mencampur  alga  hasil seeding  dengan  air  Boezem  Kalidami  dengan  perbandingan 2:3.  Tahap  aklimatisasi  dilakukan  selama  7  hari  dengan perlakuan mixing selama 24 jam. Pada akhir tahap aklimatisasi dilakukan  analisis  terhadap  kandungan  COD  pada  campuran alga  dan  air  Boezem  Kalidami.  Hasil  analisis  tersebut digunakan  sebagai  acuan  untuk  penambahan  gula  sebagai variasi dalam pelaksanaan penelitian.
Penelitian  dilakukan  dengan  menggunakan  variasi  terhadap konsentrasi  awal  substrat  dan  durasi  pencahayaan.  Variasi konsentrasi  awal  substrat  dilakukan  dengan  menambahkan gula  sebagai  substrat  pada  campuran  alga  dan  air  Boezem Kalidami. Jumlah gula yang ditambahkan dihitung berdasarkan hasil  analisis  pada  tahap  aklimatisasi  dan  disesuaikan  dengan variasi  konsentrasi  substrat  yang  diinginkan  yaitu  250  mg/L, 450  mg/L  dan  800  mg/L.  Sedangkan  untuk  variabel  durasi pencahayaan dilakukan selama 12 jam dan 24 jam.
Pelaksanaan  penelitian  dilakukan  2  tahap,  yaitu  tahap dengan  penambahan  air  Boezem  Kalidami  dan  tanpa penambahan  air  Boezem  Kalidami.  Kedua  tahap  peneltian dilakukan selama 8 hingga 14 hari. Pengambilan sampel untuk analisis COD, MLSS, dan klorofil-a dilakukan satu kali setiap hari  pada  pukul  08.00  pagi  selama  penelitian.  Analisis  COD dilakukan  menggunakan  metode Closed  Reflux,  Titimetric Method .  Sedangkan  analisis  MLSS  menggunakan  metode
Total Suspended Solid Dried 103-105º C dan analisis klorofil- a  menggunakan  metode Spectrophotometric  Determination  of Chlorophyl [7].
Data-data  hasil  penelitian  akan  dianalisis  dan  dikorelasikan dengan  teori  yang  ada.  Selain  itu,  data  hasil  analisis  COD, MLSS  dan  klorofil-a  juga  akan  dijadikan  dasar  dalam penentuan  koefisien  biokinetik  alga  dan  bakteri  heterotropik. Setelah dilakukan analisis data, maka akan ditarik kesimpulan dari penelitian.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Kinerja HRAR pada Penyisihan COD
Pada penelitian ini kosentrasi COD menunjukkan kandungan  bahan  organik  atau  substrat  yang  terdapat  pada reaktor.  Pada  kondisi  dengan  penambahan  air  Boezem Kalidami,  nilai  COD  selama  masa  penelitian  mengalami penurunan.  Konsentrasi  COD  pada  awal  penelitian  berkisar antara 100-800 mg/L, sedangkan pada akhir penelitian berkisar antara 8,6-514 mg/L. Hal yang sama terjadi pada kondisi tanpa penambahan  air  Boezem  Kalidami,  dimana  konsentrasi  COD juga  mengalami  penurunan.  Namun  konsentrasi  COD  pada kondisi  tanpa  penambahan  air  Boezem  Kalidami  lebih fluktuatif apabila dibandingan dengan adanya penambahan air Boezem  Kalidami.  Peningkatan  konsentrasi  COD  pada pertengahan  analisis  dikarenakan  adanya lysis (pecahnya  sel mikroorganisme).  Pada  saat  terjadi lysis ,  bahan  organik  yang terdapat  di  dalam  sel  mikroorganisme  akan  terukur  sebagai COD  [8].  Sehingga  konsentrasi  COD  pada  pertengahan penelitian  dapat  meningkat  kemudian  mengalami  penurunan kembali menyebabkan fluktuasi konsentrasi COD. Grafik hasil analisis  COD  selama  penelitian  dapat  dilihat  pada  Gambar  1 dan Gambar 2.
Gambar.  1.  Konsentrasi  COD  dengan  Penambahan  Air  Limbah  (a)  Durasi Pencahayaan 12 Jam (b) Durasi Pencahayaan 24 Jam
Penurunan  konsentrasi  COD  yang  terjadi  pada  reaktor dengan  penambahan  dan  tanpa  penambahan  air  Boezem Kalidami disebabkan oleh adanya aktivitas bakteri. Nilai COD pada  penelitian  ini  mewakili  kadar  bahan  organik  yang terdapat  dalam  reaktor.  Bahan  organik  atau  substrat  yang terdapat  dalam  reaktor  digunakan  oleh  bakteri  untuk pertumbuhan dan perkembangannya. Bahan organik merupakan  sumber  karbon  metabolisme  mikroorganisme  [9].
Penurunan  konsentrasi  COD  lebih  tinggi  terjadi  pada  kondisi dengan  penambahan  air  limbah  Boezem  Kalidami.  Hal  ini kemungkinan  terjadi  karena  adanya  pengaruh  dari  kandungan yang  terdapat  pada  limbah  baik  itu  kondisi  mikroorganisme maupun nutrien di dalamnya.
Gambar.  2.  Konsentrasi  COD  tanpa  Penambahan  Air  Limbah  (a)  Durasi Pencahayaan 12 Jam (b) Durasi Pencahayaan 24 Jam

## B. Pengaruh Konsentrasi Substrat terhadap MLSS
Pada  penelitian  ini,  nilai  MLSS  merepresentasikan konsentrasi  biomassa  alga  dan  bakteri  heterotropik  yang terdapat  di  dalam  reaktor.  Pada  kondisi  dengan  penambahan air  limbah  Boezem  Kalidami,  konsentrasi  MLSS  mengalami peningkatan  hingga  akhir  penelitian.  Konsentrasi  MLSS  pada akhir  penelitian  berkisar  antara  68-152  mg/L.  Grafik konsentrasi  MLSS  selama  penelitian  dengan  penambahan  air limbah Boezem Kalidami dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar.  3.  Konsentrasi  MLSS  dengan  Penambahan  Air  Limbah  (a)  Durasi Pencahayaan 12 Jam (b) Durasi Pencahayaan 24 Jam
Peningkatan  konsentrasi  MLSS  juga  terjadi  pada  kondisi tanpa  penambahan  air  limbah  Boezem  Kalidami.  Namun konsentrasi  MLSS  selama  penelitian  lebih  fluktuatif  apabila dibandingkan  pada  kondisi  dengan  penambahan  air  limbah Boezem  Kalidami.  Konsentrasi  MLSS  pada  akhir  masa penelitian  berkisar  antara  540-965  mg/L.  Grafik  konsentrasi MLSS pada kondisi tanpa penambahan air limbah dapat dilihat pada Gambar 4.
Peningkatan  nilai  MLSS  dipengaruhi  oleh  banyaknya bahan  organik  yang  dioksidasi  [9].  Bahan  organik  dioksidasi oleh  mikroorganisme  untuk  menghasilkan  energi  yang nantinya  energi  tersebut  digunakan  untuk  pertumbuhan mikroorganisme.  Sehingga,  semakin  banyak  jumlah  substrat atau  bahan  organik  yang  dioksidasi  menyebabkan  makin
meningkat pula konsentrasi MLSS yang terdapat pada reaktor. Selain  itu,  konsentrasi  MLSS  juga  dipengaruhi  oleh konsentrasi  klorofil  a.  Nilai  MLSS  terdiri  dari  konsentrasi alga,  bakteri,  serta  komponen-komponen  yang  tidak  tervolatil [10]. Oleh karena itu, nilai MLSS bergantung pada konsentrasi alga dan bakteri dalam reaktor.
Gambar.  4.  Konsentrasi  MLSS  tanpa  Penambahan  Air  Limbah  (a)  Durasi Pencahayaan 12 Jam (b) Durasi Pencahayaan 24 Jam

## C. Pengaruh Konsentrasi Substrat terhadap Klorofil-a
Klorofil  adalah  pigmen  pemberi  warna  hijau  pada tumbuhan,  alga  dan  bakteri  fotosintetik.  Sehingga  pada penelitian  ini  konsentrasi  klorofil-a  digunakan  untuk menggambarkan jumlah alga yang terdapat pada reaktor. Pada kondisi  dengan  penambahan  air limbah, konsentrasi klorofil-a mengalami  peningkatan  pada  semua  reaktor.  Peningkatan konsentrasi  klorofil-a  ini  disebabkan  adanya  aktivitas  bakteri dalam  menggunakan  substrat.  Bakteri  mengoksidasi  limbah organik  yang  masuk  untuk  memproduksi  karbon  dioksida, amonia,  fosfat.  Karbon  dioksida  yang  dihasilkan  oleh  bakteri kemudian  digunakan  oleh  alga  untuk  melakukan  fotosintesis [11].  Oleh  karena  itu,  peningkatan  konsentrasi  bakteri  akan menyebakan  peningkatan  konsentrasi  alga  yang  ditandai dengan  peningkatan  nilai  klorofil-a.  Grafik  konsentrasi klorofil-a  pada  kondisi  dengan  penambahan  air  limbah Boezem Kalidami dapat dilihat pada Gambar 5.
Pada  kondisi  tanpa  penambahan  air  limbah,  konsentrasi klorofil-a  mengalami peningkatan hingga hari ke 3 penelitian. Namun  setelah  itu  terjadi  penurunan  konsentrasi  klorofil-a hingga  akhir  penelitian  pada  semua  reaktor.  Penurunan  nilai klorofil-a  ini  disebabkan  kurangnya  ketersediaan nutrien pada media  tumbuh.  Sebab  ketersediaan  nutrien  bergantung  pada penambahan  urea  pada  awal  penelitian.  Nutrien  sendiri merupakan salah satu faktor yang penting dalam pertumbuhan alga. Nutrien  merupakan  substansi  yang  digunakan  untuk biosintesis  dan  pengeluaran  energi  untuk  menunjang pertumbuhan. Apabila nutrisi yang dibutuhkan tidak tercukupi, maka  sel  yang  akan  dikulturkan  tidak  bisa  tumbuh  optimal, sehingga  tidak  bisa  memaksimalkan  pertumbuhan  suatu  sel [12].  Grafik  konsentrasi  klorofil-a  pada  kondisi  tanpa penambahan air limbah dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar.  5.  Konsentrasi  Klorofil-a  dengan  Penambahan  Air  Limbah  (a) Durasi Pencahayaan 12 Jam (b) Durasi Pencahayaan 24 Jam
Gambar. 6. Konsentrasi Klorofil-a tanpa Penambahan Air Limbah (a) Durasi Pencahayaan 12 Jam (b) Durasi Pencahayaan 24 Jam

## D. Penentuan Koefisien Biokinetik
Pada  penelitian  ini  akan  ditentukan  nilai  koefisien biokinetik  bagi  alga  dan  juga  bakteri  heterotropik  untuk mengetahui  laju  pertumbuhannya.  Koefisien  biokinetik  yang akan ditentukan adalah µ, Ks, µ max dan Y . Penentuan koefisien biokinetik  pada  penelitian  ini  didasarkan  pada  persamaan Monod.  Model  persamaan  Monod  dapat  digunakan  dengan baik  untuk  kultur  campuran antara alga dan bakteri heterotrof pada  kondisi  karbon  organik  yang  bermacam-macam  [9]. Persamaan Monod dapat dilihat pada (1).
S K S s   max   (1)
dengan µ adalah laju pertumbuhan spesifik (hari -1 ), µ max adalah laju pertumbuhan maksimum (hari -1 ), S merupakan konsentrasi substrat  (mg/L)  dan Ks adalah  konsentrasi  kejenuhan  bahan organik (mg/L).
Penentuan  koefisien  biokinetik  pada  penelitian  ini dilakukan  secara  bertahap.  Penentuan  koefisien  biokinetik yang  pertama  adalah µ .  Nilai µ merupakan  nilai  laju pertumbuhan spesifik pada fase eksponensial. Nilai koefisien µ menunjukkan  kecepatan  pertumbuhan  mikroorganisme  [13]. Laju  pertumbuhan  eksponensial  dapat  didefinisikan  sebagai (2).
X dt dX   (2)
dengan X adalah  konsentrasi  biomassa  (mg/L).  Apabila nilai µ konstan,  maka  integrasi  dari  persamaan  di  atas  akan menjadi persamaan sebagai berikut:
0 ln ln X t X     (3)
Dengan X 0 merupakan  konsentrasi  biomassa  (mg/L)  saat  t=0. Nilai µ merupakan slope dari hubungan ln X terhadap waktu. Pada  penelitian  ini,  fase  eksponensial  rata-rata  terjadi hingga  hari  ke  3,  sehingga  perhitungan  µ  berdasarkan  data analisis  hingga  hari  ke  3.  Selain  itu,  nilai X dalam  penelitian ini  adalah  jumlah  biomassa  yang  dihasilkan  dimana  dalam penelitian ini dibagi menjadi biomassa total, biomassa bakteri heterotropik  dan  biomassa  alga  yang  dikonversi  dari  nilai klorofil-a.  Hal  tersebut  agar  dapat  diketahui  secara  spesifik laju  pertumbuhan  untuk  alga  dan  bakteri  heterotropik.  Hasil perhitungan  nilai µ untuk  semua  reaktor  dapat  dilihat  pada Tabel 1 dan Tabel 2.
Tabel 1. Nilai µ pada kondisi dengan penambahan air limbah Reaktor µ µ Alga µ Bakteri Pencahayaan 12 Jam Blanko 0,105 0,182 0,257 So 250 0,134 0,204 0,318 So 450 0,152 0,238 0,372 So 800 0,168 0,624 0,395 Pencahayaan 24 Jam Blanko 0,211 0,386 0,147 So 250 0,246 0,431 0,214 So 450 0,335 0,463 0,309 So 800 0,346 0,575 0,332 Tabel 2. Nilai µ pada kondisi tanpa penambahan air limbah Reaktor µ µ Alga µ Bakteri Pencahayaan 12 Jam Blanko 0,15 0,038 0,2 So 250 0,115 0,04 0,294 So 450 0,129 0,05 0,228 So 800 0,235 0,128 0,678 Pencahayaan 24 Jam Blanko 0,155 0,087 0,445 So 250 0,066 0,089 0,455 So 450 0,264 0,084 0,714 So 800 0,258 0,148 0,776
Berdasarkan  Tabel  1  dan  Tabel  2,  nilai µ semakin  besar seiring  dengan  meningkatnya  konsentrasi  substrat  yang ditambahkan.  Semakin  besarnya  nilai µ mengindikasikan semakin tingginya laju pertumbuhan mikroorganisme. Besarnya  nilai  µ  ini  terjadi  baik  untuk  alga  maupun  bakteri. Hal ini menunjukkan bahwa adanya simbiosis yang baik antara alga dan bakteri, sehingga pertumbuhannya dapat berjalan baik secara  bersamaan.  Nilai µ yang  rendah  menunjukkan pertumbuhan mikroorganisme yang lambat. Nilai µ merupakan salah satu indikator tingkat biodegradabilitas proses pengolahan air limbah [14].
Koefisien biokinetik selanjutnya adalah Ks dan µ max yang didapatkan dengan melinierisasikan (1) menjadi (4).
max max 1 1 1      
S K s (4)
Perhitungan  nilai Ks dan µ max berdasarkan  pada  biomassa total,  biomassa  alga  dan  biomassa  bakteri.  Nilai  tersebut didapatkan  dengan  membuat  grafik  hubungan  antara 1/µ dan 1/S ,  kemudian  slope  dari  grafik  tersebut  merupakan  nilai Ks/µ max . Hasil  perhitungan  nilai Ks dan µ max untuk  semua reaktor dapat dilihat pada Tabel 3, Tabel 4, dan Tabel 5.
Nilai µ max merupakan  laju  pertumbuhan  maksimum. Sedangkan  variabel  biokinetik Ks menunjukkan  kepekaan konsentrasi  substrat  yang  peka  terhadap  pertumbuhan biomassa.  Apabila  nilai Ks besar  berarti  rentang  konsentrasi substrat yang peka terhadap pertumbuhannya besar. Konsentrasi  di  atas Ks menunjukkan  kecenderungan  yang kurang peka terhadap pertumbuhan biomassa [15].
Tabel 3. Nilai Ks dan µ max biomassa total Reaktor Dengan Penambahan Air Limbah Tanpa Penambahan Air Limbah Ks µmax Ks µmax Pencahayaan 12 Jam Blanko 117,64 0,20 50,96 0,17 So 250 So 450 So 800 Pencahayaan 24 Jam Blanko 164,76 0,42 550,49 0,35 So 250 So 450 So 800 Tabel 4.
Nilai Ks dan µ max biomassa alga
Reaktor Dengan Penambahan Air Limbah Tanpa Penambahan Air Limbah Ks µmax Ks µmax Pencahayaan 12 Jam Blanko 311,21 0,70 30,70 0,06 So 250 So 450 So 800 Pencahayaan 24 Jam Blanko 80,08 0,57 113,25 0,12 So 250 So 450 So 800 Tabel 5. Nilai Ks dan µ max biomassa bakteri Reaktor Dengan Penambahan Air Limbah Tanpa Penambahan Air Limbah Ks µmax Ks µmax Pencahayaan 12 Jam Blanko 71,61 0,46 398,71 0,68 So 250 So 450 So 800 Pencahayaan 24 Jam Blanko 384,09 0,51 411,72 1,22 So 250 So 450 So 800
Koefisien  Yield  ( Y ) menunjukkan  banyaknya  bahan organik  yang  dikonversi  menjadi  sel-sel  baru.  Nilai Y
merupakan  rasio  jumlah  produksi  biomassa  dan  jumlah substrat  yang  digunakan  [13].  Koefisien Y dapat  ditentukan dengan persamaan sebagai berikut.
e K t S X Y t X
X       1 (5)
Pada  kondisi  dengan  penambahan  air  limbah,  semakin tinggi konsentrasi substrat maka nilai koefisien Y juga semakin tinggi.  Nilai Y yang  tinggi  menunjukkan  kandungan  bahan organik  yang  dapat  didegradasi  oleh  mikroorganisme  juga tinggi [9]. Kandungan nutrien yang cukup dengan penambahan air  limbah  menyebabkan  kultur  alga  dan  bakteri  tumbuh dengan  baik,  sehingga  mendukung  proses  degradasi  bahan organik. Hasil penentuan koefisien Y dapat dilihat pada Tabel 6 dan Tabel 7.
Tabel 6. Nilai Y dengan penambahan air limbah Reaktor Y Y Alga Y Bakteri Pencahayaan 12 Jam Blanko 0,046 0,316 0,244 COD 250 0,036 0,395 0,076 COD 450 0,040 0,230 0,204 COD 800 0,043 0,152 0,253 Pencahayaan 24 Jam Blanko 0,086 0,054 0,069 COD 250 0,052 0,018 0,049 COD 450 0,117 0,045 0,108 COD 800 0,119 0,017 0,124 Tabel 7. Nilai Y tanpa penambahan air limbah Reaktor Y Y Alga Y Bakteri Pencahayaan 12 Jam Blanko 0,381 0,533 0,857 COD 250 0,312 0,516 0,676 COD 450 0,303 0,417 0,698 COD 800 0,273 0,505 0,501 Pencahayaan 24 Jam Blanko 0,194 0,046 0,660 COD 250 0,120 0,040 0,286 COD 450 0,124 0,040 0,278 COD 800 0,182 0,046 0,521
Pada kondisi tanpa penambahan air limbah, semakin tinggi konsentrasi awal substrat maka nilai koefisien Y semakin kecil. Nilai Y yang  tinggi  tidak  selalu  mengindikasikan  tingkat degradabilitas  yang  lebih  baik  karena  ada  faktor  lain  yang mengontrol  kinetika  biodegradasi,  antara  lain  aktivitas  enzim dan  konsentrasi  awal  substrat  [14].  Pada  kondisi  tanpa penambahan  air  limbah,  kondisi  kultur  alga  dan  bakteri kekurangan nutrien. Kondisi kekurangan nutrien tersebut akan menyebabkan  aktivitas  alga  dan  bakteri  heterotropik  dalam mendegradasi bahan organik terganggu. Sehingga secara tidak langsung juga akan mempengaruhi nilai koefisien yield ( Y ).

## IV. KESIMPULAN
Penambahan  konsentrasi  substrat  bepengaruh  terhadap laju  pertumbuhan  alga  dan  bakteri  heterotropik  pada  sistem
HRAR.  Reaktor  dengan  kondisi  awal  substrat  sebesar  800 mg/L  dan  pencahayaan  12  Jam  memiliki  laju  pertumbuhan spesifik terbaik dengan nilai µ alga sebesar 0,624/hari dan µ bakteri sebesar 0,395/hari.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih ditujukan kepada Bapak Prof. Ir. Joni Hermana,  MScES,  Ph.D  selaku  wali  dan  dosen  pembimbing tugas  akhir  atas  ilmu,  nasihat  dan  bimbingannya.  Bapak  Ir. Agus  Slamet,  MSc  selaku  co-pembimbing  tugas  akhir  atas segala  ilmu  dan  sarannya.  Ibu  Alia  Damayanti,  ST.,  MT., Ph.D,  Ibu  Ipung  Fitri  Purwanti,  ST.,  MT.,  Ph.D  dan  Bapak Arseto  Yekti  Bagastyo,  ST,  MPhil,  Ph.D.,  selaku  dosen penguji  tugas  akhir  atas  segala  masukan  dan  saran  yang diberikan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Ardhanareswari,  S.A.  2011. Pengaruh  Durasi  Pencahayaan  dan Kedalaman  pada  High  Rate  Algae  Reactor  (HRAR)  terhadap Penurunan  Nitrogen  dan  Fosfat  Limbah  Perkotaan .  Tugas  Akhir. Teknik Lingkungan ITS. Surabaya.
[2] Cahayanti, I.M. 2013. Pengaruh Konsentrasi Nutrien, pH dan Salinitas terhadap  Laju  Pertumbuhan  Alga .  Tesis.  Teknik  Lingkungan  ITS. Surabaya.
[3] El  Hamouri,  B.,  Jellal,  J.,  Belkhadir, R., Moundib, R., Berrada, R. and Rhallabi,  N.  1992.  “Interactions  Between  Algae  And  Bacteria  During Wastewater  Treatment In A HRAP”. First Asia-Pacific  Conference  on Algal Biotechnology.
[4] Godos, I. 2010. “Influence Of Flue Gas Sparging On The Performance Of  High  Rate  Algae  Ponds  Treating  Agro-Industrial  Wastewaters”.
Journal of Hazardous Materials. Vol 179. 1049–1054.
[5] Baird, M. E and Jason H. M. 2004. “On Realating Physical Limits to The Carbon: Nitrogen Ratio of Unicelluler Algae and Benthic Plants”. Journal of Marine System. Vol 49. 169-175.
[6] Fallowfield,  H.J.,  Martin,  J.,  Cromar,  N.  J.  (2010).“Performance  of  a Batch-Fed  High  Rate  Algae  Pond  for  Animal  Waste  Treatment”. Agricultural Wastes . Vol 15 (4). 235-252.
[7] APHA.  2005. Standard  Methods  for  The  Examination  of  Water  and Wastewater 21st Edition. APHA, AWWA. Washington DC.
[8] Iswara,  A.P.  2011. Pengaruh  Aerasi  dan  Pencahayaan  Alami  Pada Kemampuan  HRAR  Dalam  Penurunan  Bahan  Organik  Limbah Domestik Perkotaan. Tugas Akhir. Teknik Lingkungan ITS. Surabaya.
[9] Isnadina,  D.R.  2013. Pengaruh  Konsentrasi  Zat  Organik,  pH  dan Salinitas  terhadap  Laju  Pertumbuhan  Alga .  Tesis. Teknik Lingkungan
ITS. Surabaya.
[10] Afifah,  A.S.  2013. Pengaruh  Aerasi  dan  Konsentrasi  Substrat  Pada Laju  Pertumbuhan  Alga  Menggunakan  Sistem  Bioreaktor  Proses Batch. Tugas Akhir . Jurusan Teknik Lingkungan ITS. Surabaya.
[11] Puskas, K. dan Esen, I. 1994. “Production And Separation Of Algae In A  High  Rate  Ponds  System”. Environment  International .  Vol  20  (4).
541-549.
[12] Isaac dan Jennings, D. 1995. Microbial Culture. Oxford, U.K.
[13] Metcalf dan Eddy. 2003. Wastewater Engineering . Mc.Graw Hill. New York.
[14] Pirbazari, M., Varadarajan, R., Badri, N., dan Kim, S.H. 1996. “Hybrid Membrane-Filtration Process for Leachate Treatment”. Water Resource . Vol  11. 2691–2706.
[15] Grady,  C.P.L.,  Jr.  dan    Lim,  H.L.  1980. Biological  Wastewater
Treatment, Theory and Applications . Marcell Dekker, Inc., New York.