Preozonasi Sebagai Pretreatment Air Baku: Studi Kasus Instalasi Pengolahan Air Minum (IPAM) Ngagel I Kota Surabaya
Muhamad Nur Ibnu Luthfi Saud, Ervin Nurhayati *
Depertemen Teknik Lingkungan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Email Korespondensi: ervin@enviro.its.ac.id
Diterima: 01 April 2023 Disetujui: 19 April 2023 Diterbitkan: 28 April 2023

## Kata Kunci:
Air baku, Amonia, COD, Kekeruhan, pH, Preozonasi, TSS, Warna

## ABSTRAK
Semakin  menurunnya  kualitas  air  sungai  sebagai  air  baku  air  minum  membawa  tantangan tersendiri bagi PDAM agar instalasi pengolahan air (IPA) yang ada  tetap bisa mengolah air dengan baik. Salah satu yang dapat dilakukan adalah dengan melakukan pretreatment sebelum air diolah di IPA. Salah satu teknologi pretreatment yang dapat diterapkan adalah preoksidasi dengan  menggunakan  ozon yang  disebut  dengan  preozonasi.  Penelitian  ini bertujuan untuk menganalisis  pengaruh  penambahan  preozonasi,  sebagai  bentuk pretreatment air  baku, terhadap  perubahan  parameter  pH,  warna,  kekeruhan,  TSS,  COD,  dan  amonia.  Metedologi dalam  penelitian  ini  adalah  dengan  menginjeksi  ozon  ke  dalam  sampel  air  ( effluent bak prasedimentasi  IPAM Ngagel I) dengan variasi laju alir (1, 2, dan 3 L/min) serta variasi waktu kontak  (10,  20,  dan  30  menit).  Berdasarkan  penelitian  yang  dilakukan,  didapatkan  bahwa preozonasi mampu menyisihkan kekeruhan (3%), warna (4%), TSS (0%), COD (26%), dan amonia (35%) serta pH yang sedikit meningkat (mendekati kondisi netral). Penyisihan tersebut didapatkan dengan cukup menggunakan variasi laju alir sebesar 2,6 L/min dan waktu kontak selama  30  menit.  Preozonasi  signifikan  dalam  menyisihkan  parameter  kimia  (COD  dan amonia) dan tidak terlalu berpengaruh terhadap parameter fisik (kekeruhan, warna, dan TSS). Dengan  penambahan  preozonasi  ini  diharapkan  dapat  meringankan  beban  pengolahan selanjutnya yaitu unit koagulasi dan flokulasi sehingga dapat mengurangi konsumsi koagulan.
Received: 01 April 2023
Accepted: 19 April 2023 Published: 28 April 2023

## Keywords:
Ammonia, COD, Color, pH, Raw water,
TSS, Turbidity, Preozonation

## ABSTRACT
The  decreasing  quality  of  river  water  as  raw  water  for  drinking  water  brings  its  own challenges for PDAMs so that existing water treatment plants (WTP) can still treat the water properly. One thing that can be done is to perform pretreatment before the water is treated in the WTP. The objective of the study was to analyze the effect of adding pre-ozonation as a form of pretreatment on pH, colour, turbidity, TSS, COD, and ammonia. The methodology in this research was to inject ozone into water samples (effluent of the pre-sedimentation tank of Ngagel I WTP) and added variations of flow rates (1, 2, and 3 L/min) and variations in contact time  (10,  20, and  30  minutes).    Based on  the result  of the  research,  it  was  found that pre- ozonation  was  able  to  remove  turbidity  (3%),  colour  (4%),  TSS  (0%),  COD  (26%),  and ammonia  (35%)  as  well  as  a  slightly  increased  pH  (neutral  condition).  This  removal  was obtained by using a variation of the flow rate of 2.6 L/min and a contact time of 30 minutes. Preozonation is significant in removing chemical parameters (COD and ammonia) and has little effect on physical parameters (turbidity, colour, and TSS). Applying pre-ozonation, it is expected that it can ease the burden of subsequent units, namely coagulation and flocculation, so as to reduce coagulant consumption.

## 1. PENDAHULUAN
Air  baku  sebagai  penunjang  aktivitas  rumah  tangga  dan industri  perlu  diolah  secara  fisik,  biologi,  kimia,  ataupun kombinasinya  agar    memecah  senyawa  persisten  (polutan) menjadi  senyawa  lebih  sederhana  (tidak  bersifat  toxic). Pengolahan  air  baku  pada  umumnya  memanfaatkan  metode
konvensional  seperti  prasedimentasi,  koagulasi-flokulasi, sedimentasi,  filtrasi,  dan  disinfeksi  sebagaimana  yang diterapkan  pada  Instalasi  Pengolahan  Air  Minum  (IPAM) Ngagel  I  Kota  Surabaya.  Upaya  awal  yang  diterapkan ( pretreatment )  untuk  mengurangi  beban  pada  pengolahan utama  yakni  melalui  prasedimentasi.  Mengingat  tingginya

## Envirotek : Jurnal Ilmiah Teknik Lingkungan
Vol. 15, No. 1, April, 2023, pp. 83-90 Halaman Beranda Jurnal: http://envirotek.upnjatim.ac.id/ e-ISSN 26231336  p-ISSN 2085501X
debit olahan dan kebutuhan air bersih, maka terkadang masih kurangnya waktu tinggal pada proses prasedimentasi.
Preoksidasi  termasuk  metode  tambahan  yang  efektif  dan diterapkan  pada  pengolahan  air  di  Negara  Jepang,  Jerman, serta  Amerika  Serikat  (Loeb  et  al.,  2012).  Preoksidasi dilakukan sebelum proses pengolahan utama karena hasil yang baik,  operasional  relatif  mudah,  biaya  yang  cenderung  lebih rendah,  serta  mengurangi  beban  dan  memperpanjang  masa pakai  unit  pengolahan  utama.  Prinsip  preoksidasi  adalah menghancurkan  lapisan  organik  pada  permukaan  partikel untuk mengubah potensial zeta hingga ion logam (Ca, Fe, Mg, Cd, Pb, dan Ar) (Xie et al., 2016). Di sisi lain, preoksidasi juga dapat  mendegradasi  bahan  organik,  menghancurkan  sistem DNA  dan  RNA  mikroorganisme,  mencegah  efek  samping (kloroform, asam  haloasetat, haloasetamida, dan sebagainya) penggunaan  klorin  sebagai  desinfektan,  serta  mengurangi masalah bau, warna, rasa, dan kekeruhan (Arroyo et al., 2022; Aisyiyah & Haryanto, 2022). Beberapa jenis preoksidasi dapat menggunakan klorin, klorin dioksida, permanganat, ferrat, dan ozon.
Ozon (O 3 ) adalah molekul berbentuk gas yang tercipta dari gabungan  3  atom  oksigen  (O 2 ).  Pada  pemanfaatannya, penggunaan  ozon  pada  proses  preoksidasi  dapat  disebut sebagai preozonasi. Ozon juga dapat dijadikan sebagai bahan oksidator ataupun sebagai disinfektan (Rekhate & Srivastava, 2020). Ozon bersifat sangat reaktif terhadap senyawa daripada klorin  dan  bahan  pengoksidasi  lainnya,  sehingga  proses oksidasi pengolahan dapat berlangsung lebih cepat (Wulansarie,  2012).  Walaupun  bersifat  reaktif,  ozon  masih dinilai  aman  terhadap  proses  oksidasi  dikarenakan  sebelum dan  setelah  bereaksi  dengan  senyawa  akan  kembali  menjadi oksigen  (Astuti,  2014). Pada  beberapa  kondisi,  ozon  dengan dosis yang rendah (0,4 mg/L) juga dinilai lebih efektif untuk efisiensi pengolahan air (Xie et al., 2013).
Beberapa  penelitian  untuk  memanfaatkan  ozon  pada pengolahan  air  telah  cukup  banyak  dilakukan,  namun  faktor lain seperti lamanya waktu  kontak, laju alir yang digunakan, dan  konsentrasi  ozon  terlarut  juga  dibutuhkan  untuk menghasilkan  efisiensi  pengolahan  yang  semakin  baik. Efisiensi  tersebut  dimaksudkan  agar  pengolahan  dapat dilakukan  menggunakan  usaha  dan  biaya  yang  seminimal mungkin dengan hasil yang maksimal. Mengacu dari beberapa keunggulan  dan  kekurangan  masing-masing  proses  yang dijelaskan,  maka  diharapkan  melalui  penelitian  ini  dapat menjadi salah satu metode alternatif yang solutif.

## 2. METODE
Metode  penelitian  dilakukan  secara  skala  laboratorium  di laboratorium Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Air yang akan digunakan untuk preozonasi didapatkan dari effluent bak pengendap 1 (prasedimentasi) IPAM Ngagel 1 Kota Surabaya. Air tersebut  kemudian  diberikan perlakuan  preozonasi  untuk mengetahui pengaruhnya terhadap parameter pH, warna, TSS, kekeruhan, COD, dan amonia.
Penelitian  ini  akan  memvariasikan  antara  laju  alir  dengan waktu  kontak.  Berdasarkan  hal  tersebut  juga  ditetapkan beberapa  variabel  bebas  dan  variabel  terikat.  Variabel  bebas terdiri dari laju alir gas ozon (1 L/min, 2 L/min, dan 3 L/min) serta lama waktu kontak (10 menit, 20 menit, dan 30 menit), sedangkan  variabel  terikat  berupa  konsentrasi  ozon  terlarut
dan  nilai  perubahan  pada  parameter  pH,  warna,  TSS, kekeruhan, COD, dan amonia.
Penelitian  diawali  dengan  mempersiapkan  alat  dan  bahan yang akan digunakan. Alat yang digunakan terdiri dari oksigen generator,  ozon  generator  (kapasitas  produksi  10  g/jam), reaktor kaca dengan volume 10 L, selang karet sepanjang 1 m, diffuser yang terbuat dari bahan keramik, ozon meter (DOZ30), turbidimeter, rotameter untuk mengukur laju aliran, pH meter, stopwatch , glassware ,  oven,  kertas  saring,  penjepit,  neraca analitik, alat vacuum , desikator, dan spektrofotometer. Bahan- bahan  pada  penelitian  ini  berupa  reagen-reagen  yang  akan digunakan  untuk  pengujian  COD  dan  amonia  serta  aquadest sebagai  bahan  pelarut.  Sebelum  dilakukan  pengujian,  air dilakukan  pengadukan  yang  seragam  untuk  menciptakan suasana turbulen sesuai kondisi di IPAM. Selanjutnya air dari effluent bak  pengendap  1  dipisahkan  secukupnya  (sebagai perbandingan  tanpa  preozonasi)  dan  sisanya  dimasukkan  ke dalam reaktor kaca sebanyak 7L untuk masing-masing variasi perlakuan. Dimasukkan juga diffuser (yang telah dihubungkan dengan ozon generator menggunakan selang karet) ke dalam reaktor.  Oksigen  generator  dan  ozon  generator  dinyalakan serta  diatur  laju  alir  gas  ozon  pada  rotameter.  Selanjutnya dilakukan  preozonasi  selama  variasi  waktu  kontak  yang ditentukan. Rangkaian alat yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 1.
Oxygen Generator Ozone Generator Rotameter Diffuser Air baku Pengukuran konsentrasi akhir parameter
Gambar 1 . Rangkaian Alat Penelitian Setelah  mencapai  waktu  kontak  yang  ditentukan, diffuser dikeluarkan  dari  reaktor  dan  segera  dilakukan  pengukuran nilai  ozon  terlarut.  Ozon  terlarut  harus  segera  mungkin dilakukan  pengukuran,  karena  jika  terlalu  lama  maka  ozon akan semakin berkurang  (diakibatkan tingkat  kelarutan ozon yang rendah di dalam air). Air yang telah melewati preozonasi kemudian diambil secukupnya untuk diukur nilai dari masing- masing parameter.
Pengujian terhadap nilai parameter mengacu pada ketentuan SNI. Nilai pH diukur menggunakan pH meter, nilai kekeruhan diukur  menggunakan  turbidimeter,  nilai  TSS  diukur  secara gravimetri,  nilai  COD  diukur  menggunakan  metode  titrasi, serta  nilai  amonia  dan  warna  diukur  menggunakan spektrofotometer.  Nilai-nilai  parameter  tersebut  segera dilakukan  pengukuran  untuk  menghindari  pengawetan  dan kemungkinan  perubahan  kondisi  sampel.  Data  yang didapatkan selanjutnya diolah menggunakan aplikasi Microsoft  Excel dan Design  Expert untuk  menentukan  nilai optimasi  secara Respons  Surface  Methodology (RSM).  Data hasil penelitian disajikan sebagai  C t /C 0 agar menyeragamkan nilai awal dengan persamaan sebagai berikut:
Nilai konsentrasi = 𝐶 𝑡 𝐶 0 (1)
Sedangkan  presentasi  efisiensi  penyisihan  nilai  parameter didapatkan berdasarkan persamaan berikut:
Efisiensi penyisihan = (1- 𝐶 𝑡 𝐶 0 ) x 100%                (2)
Dimana:
C t :  konsentrasi  /  nilai  parameter  setelah  perlakuan (waktu ke-t)
C 0 :  konsentrasi  /  nilai  parameter  sebelum  perlakuan (waktu ke-0)

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Perubahan Nilai Parameter Kualitas Air Akibat Preozonasi
Selama  penelitian  berlangsung,  didapatkan  beberapa  data- data  sesuai  dengan  rencana  penelitian.  Data  terhadap perubahan  nilai  suatu  parameter  berupa  C t /C 0 yang  semakin kecil merepresentasikan bahwa penyisihan semakin baik dan sebaliknya.  Adapun  data  hasil  penelitian  dapat  dilihat  pada Tabel 1.
Tabel 1. Hasil Pengukuran Setelah Proses Preozonasi
Keterangan Dosis O 3 C t /C 0 Awal
C t /C 0 Setelah Preozonasi pH (awal) pH (setelah) Kekeruhan Warna TSS COD Amonia Kontrol 0,00 1 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 7,58 7,58 1 L/min, t=10 0,12 1 1,00 0,96 0,80 1,20 0,71 7,58 7,73 1 L/min, t=20 0,15 1 1,25 0,62 1,31 0,80 0,60 7,58 7,82 1 L/min, t=30 0,18 1 1,12 0,79 1,19 0,64 0,88 7,7 7,91 2 L/min, t=10 0,09 1 1,22 0,68 1,06 1,00 1,01 7,58 7,74 2 L/min, t=20 0,20 1 1,19 1,12 0,79 0,80 0,81 7,58 7,83 2 L/min, t=30 0,21 1 1,06 0,81 1,09 0,57 0,52 7,7 7,96 3 L/min, t=10 0,10 1 1,38 0,68 1,40 1,00 0,82 7,58 7,78 3 L/min, t=20 0,24 1 1,25 0,84 1,46 0,80 0,72 7,58 7,81 3 L/min, t=30 0,36 1 0,94 0,93 1,12 0,86 0,09 7,7 7,80

## 3.1.1 Pengaruh Preozonasi Terhadap Perubahan pH
Berdasarkan pada Tabel 1, terlihat bahwa peningkatan laju alir  dan  waktu  kontak  akan  berbanding  lurus  terhadap konsentrasi ozon terlarut. Semakin banyak ozon yang masuk ke dalam reaktor, maka dapat meningkatkan produksi radikal hidroksil  (Wahyudi  et  al.,  2019).  Ozonasi  tetap  dapat berlangsung  dalam  rentang  pH  2-12  (Arroyo  et  al.,  2022), sehingga di dalam penelitian ini tidak menjadikan pH sebagai variabel  utama  agar  mengurangi  penggunaan  bahan  kimia terhadap penyesuaiannya.
Gambar 2. Perubahan pH Setelah Proses Ozonasi
Dapat  dilihat  pula  pada  Gambar  2  di  bawah  ini  bahwa terjadi peningkatan pH yang linear terhadap konsentrasi ozon. Kondisi  pH  air  baku  sebelum  ozonasi  berada  pada  rentang netral (7,4-7,8). Peningkatan pH disebabkan pada kondisi pH <  8  O 3 *  akan  bereaksi  dengan  H + ,  sehingga  konsentrasi  H + yang  berkurang  menyebabkan  pH  meningkat  (Gujer  &
Wonten,  2003).  Hal  ini  dapat  memberikan  dampak  yang positif  terhadap  dekomposisi  suatu  senyawa  (Bismo,  2010). Perubahan nilai pH yang terjadi dapat dilihat pada Gambar 2.
3.1.2 Pengaruh Preozonasi Terhadap Nilai Kekeruhan
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang  dilakukan,  preozonasi cenderung mengakibatkan peningkatan parameter kekeruhan. Walaupun terjadi peningkatan (dibandingkan dengan kondisi awal), seiring dengan penambahan waktu kontak akan kembali mengalami  penurunan.  Perubahan  nilai  kekeruhan  setelah preozonasi dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar  3. Perubahan  Tingkat  Kekeruhan  Setelah  Proses Ozonasi
Dapat dilihat pada Gambar 3 bahwa kekeruhan cenderung mengalami  peningkatan  yang  linear  dengan  dosis  ozon  saat laju alir 1 L/min selama 10-30 menit. Kondisi berbeda justru didapatkan saat laju alir 2 L/min dan 3 L/min yang cenderung
menurunkan  kekeruhan  seiring  dengan  peningkatan  waktu kontak  dan  dosis  ozon.  Fenomena  peningkatan  yang  terjadi dapat dipengaruhi oleh masih adanya senyawa organik terlarut yang  kemudian  membentuk  koloid  ataupun  TSS  sehingga direpresentasikan  sebagai  kekeruhan  (Jekel,  1994).  Senyawa organik  yang  dimaksud  contohnya  asam  humat  dan  asam fulvat.  Selain  itu,  adanya  efek  hidrofilik  dan  tolakan elektrostatik  sebagian  besar  koloid  dan  partikel  di  dalam  air akan mempengaruhi tingkat stabilitas dan dapat meningkatkan kekeruhan (Xie et al., 2016). Hal yang sama juga terjadi pada penelitian Ma et al (2001) bahwa ada peningkatan kekeruhan sebanyak 17%. Kondisi peningkatan yang terjadi dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Perubahan Kekeruhan Setelah Preozonasi
Kekeruhan mengalami penurunan optimum (jika dibandingkan dengan kondisi awal) saat laju alir 3 L/min dan waktu  kontak  30  menit.  Pada  variasi  tersebut  didapatkan bahwa  konsentrasi  ozon  terlarut  sebesar  0,36  mg/L (konsentrasi tertinggi). Jika dikorelasikan dengan dosis ozon, maka  dapat  dikatakan  proses  ozonasi  akan  efektif  untuk menurunkan  nilai  kekeruhan  saat  konsentrasi  >0,3  mg/L. Penyisihan  berdasarkan  nilai  C t /C 0 adalah  0,9  atau  efisiensi sebesar 10% dengan penurunan dari kekeruhan awal 85 NTU menjadi  77  NTU.    Hasil  penelitian  ini  sejalan  dengan pernyataan  Crittenden  et  al  (2017)  dimana  semakin  tinggi konsentrasi  ozon,  maka  senyawa-senyawa humic penyebab kekeruhan dapat semakin berkurang.
3.1.3 Pengaruh Preozonasi Terhadap Nilai Warna
Keberadaan  kontaminan  warna  terhadap  suatu  kondisi  air dapat  tercipta  secara  alami  (pengaruh  alga  dan  mikroba) ataupun  akibat  kontaminasi  suatu  senyawa  (Fe  dan  Mg) (Rosalina,  2018).  Peningkatan  laju  alir  berdampak  pada penyisihan warna. Semakin tinggi laju alir akan mempengaruhi banyaknya ozon. Semakin banyak konsentrasi ozon,  maka  semakin  mudah  untuk  mengoksidasi  senyawa- senyawa  organik  (sifatnya  memanfaatkan  oksigen)  yang mempengaruhi  warna  (Abdi  et  al.,  2017).    Namun  kondisi tersebut  berbanding  terbalik  dengan  hasil  penelitian  ini, dimana  ketika  terjadi  peningkatan  waktu  kontak  maka penyisihan  semakin  menurun  (peningkatan  pada  grafik). Perubahan kondisi tersebut dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Perubahan Warna Setelah Proses Ozonasi
Secara umum terlihat bahwa preozonasi dapat menurunkan tingkat  warna  walaupun  sedikit  fluktuatif.  Penyisihan  warna cukup baik pada laju alir 1 L/min dengan waktu kontak 10-30 menit. Namun penyisihan menurun saat laju alir 2 dan 3 L/min selama  10-30  menit.  Kondisi  peningkatan  nilai  warna  yang terjadi  dapat  dipengaruhi  oleh  polimerisasi  senyawa  organik ataupun  pemecahan  molekul  yang  lebih  besar  dari  suatu senyawa  saat  dosis  ozon  yang  rendah  (Jekel,  1994). Peningkatan  juga  dapat  terjadi  dikarenakan  masih  adanya senyawa  organik  (contohnya  asam  askorbat)  setelah preozonasi  (Rosalina,  2018;  Shriram  &  Kanmani,  2016). Berdasarkan hasil penelitian Yan & Wu (2014) menambahkan bahwa  adanya  kemungkinan  dari  saturasi  air  terhadap  ozon (sehingga  tidak  menghasilkan  cukup  radikal  hidroksil)  yang menginduksi  senyawa  organik  terlarut  dan  meningkatkan warna. Di sisi lain, jika suhu >35 ℃ dapat menyebabkan ozon cenderung sulit terlarut dan kurang efektif menyisihkan warna (Masoomi  et  al.,  2019).  Dapat  disederhanakan  bahwa penyisihan  warna  dengan  ozonasi  bergantung  pada  radikal hidroksil yang tercipta (Bismo, 2010).
Nilai  penyisihan  warna  paling  optimum  berdasarkan Gambar 3 didapatkan saat laju alir 1 L/min selama 20 menit. Penyisihan  menghasilkan  nilai  C t /C 0 0,64  atau  penyisihan sebesar  36%  dengan  menurunkan  warna  dari  17,79  PtCo menjadi  11  PtCo.  Dapat  dikatakan  bahwa  penyisihan  warna paling  optimal mampu  dicapai  saat  dosis  ozon rendah.  Nilai tersebut sedikit lebih besar dari hasil penelitian Masoomi et al. (2019)  yang  hanya  mampu  menyisihkan  warna  32,13% dengan konsentrasi ozon 5g/jam setelah 20 menit.

## 3.1.4 Pengaruh Preozonasi Terhadap Nilai TSS
Total  Suspended  Solid (TSS)  dapat  merepresentasikan banyaknya padatan ataupun partikel terlarut. Padatan tersebut umumnya dapat mengandung senyawa-senyawa yang bersifat polutan di air. Kondisi perubahan TSS dapat dipengaruhi oleh kekeruhan  (Rosalina,  2018).  Hasil  preozonasi  terhadap perubahan TSS dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Perubahan TSS Setelah Proses Ozonasi
Selama preozonasi berlangsung dengan variasi laju alir dan waktu  kontak,  terlihat  bahwa  terjadi  peningkatan  nilai  TSS jika  dibandingkan  sampel  kontrol  (tanpa  preozonasi).  Pada laju alir 1 L/min selama 10 menit didapatkan penyisihan TSS cukup  baik.  Setelah  waktu  kontak  ditingkatkan  menjadi  20 menit,  terlihat  bahwa  penyisihan  menurun  yang  juga  linear terhadap peningkatan kekeruhan. Variasi peningkatan laju alir untuk  memperbanyak  konsentrasi  ozon  terlarut  dapat memecah  koloid  menjadi  flok-flok  kecil  (diklasifikasikan sebagai  TSS)  (Dianawati  et  al.,  2017).  Selanjutnya  ketika waktu  kontak  diperlama  menjadi  30  menit,  penyisihan  TSS berlangsung cukup baik. Secara umum terlihat pada Gambar 6 bahwa  konsentrasi  ozon  yang  semakin  tinggi  dapat menurunkan  nilai  TSS.  Hal  yang  terjadi  adalah  dekomposisi ozon sebagai  OH* akan merusak struktur ikatan sel  maupun senyawa  (untuk  melepaskan  materi  ekstraseluler  ataupun intraseluler)  sehingga  mudah  dioksidasi  (Moussavi  et  al., 2008).  Penelitian  tersebut  juga  mendapatkan  bahwa peningkatan  konsentrasi  ozon  0,125-2  gO 3 /g  TS  dapat menyisihkan TSS 8,3-48%. Hasil penelitian ini mendapatkan penyisihan  TSS  terbaik  sebesar  20%  atau  0,8  C t /C 0 saat konsentrasi  ozon  terlarut  0,2  mg/L  (variasi  laju  alir  2  L/min dan waktu kontak 20 menit).
3.1.5 Pengaruh Preozonasi Terhadap Nilai COD
Salah satu tujuan variasi waktu kontak dan laju alir adalah untuk  mengetahui  kondisi  optimum  preozonasi  dalam menurunkan  suatu  parameter,  contohnya  COD.  Hasil penelitian  menunjukkan  bahwa  peningkatan  laju  alir  dan waktu  kontak  memberikan  pengaruh  yang  cukup  signifikan terhadap nilai  COD. Nilai-nilai  yang didapatkan ditampilkan pada Gambar 7.
Nilai  COD  mengalami  peningkatan  saat  awal  pengujian selama  10  menit  dengan  laju  alir  1  L/min.  Peningkatan tersebut dapat disebabkan oleh adanya suatu senyawa inhibitor seperti  ion  karbonat  ataupun  ion  bikarbonat.  Karbonat  dan bikarbonat memanfaatkan radikal hidroksil (hasil dekomposisi ozon)  untuk  menciptakan  karbonat  radikal,  sehingga mengganggu  proses  ozonasi  dalam  menurunkan  COD.  Ion karbonat dan bikarbonat secara alami dapat tercipta pada suatu larutan  karena  adanya  kandungan  glukosa  (Estikarini  et  al., 2016).  Selain  itu,  karena  pada  kondisi  laju  alir  1  L/min menunjukkan  bahwa  pH  cenderung  mendekati  kondisi  asam
maka  ozon  mendapat  gangguan  elektrofilik  selektif (bersumber dari  senyawa organik  yang memiliki ikatan C=C dan  terurai  menjadi  aldehida  dan  karboksilat)  (Fajri  et  al., 2017). Ketika waktu  kontak ditingkatkan menjadi 20 dan 30 menit,  maka  penyisihan  COD  semakin  baik.  Kondisi  yang sama  juga  terjadi  pada  kondisi  laju  alir  2  L/min. Penyisihan yang  semakin  baik  seiring  dengan  peningkatan  konsentrasi ozon  menggambarkan  bahwa  ikatan  senyawa  organik  mulai terurai dengan baik oleh OH*, O, dan O 3 di dalam air (Raghab et  al,  2013).  Diperkirakan  bahwa  pada  saat  tersebut  lebih didominasi oleh reaksi ozon secara tidak langsung.
Gambar 7. Perubahan COD Setelah Proses Ozonasi
Pada  penggunaan  laju  alir  3  L/min,  terlihat  bahwa  saat waktu  kontak  ditingkatkan  dari  20  menit  menjadi  30  menit terjadi sedikit peningkatan.  Fenomena yang terjadi ini karena larutan dapat jenuh akibat semakin bertambahnya konsentrasi ozon  terlarut  di  suatu  wadah.  Ketika  konsentrasi  ozon berkurang,  secara  tidak  langsung  senyawa-senyawa  yang tahan  terhadap  ozon  ( scavenger )  akan  bertahan  dan mempengaruhi reaksi oksidasi (Fajri et al., 2017). Selain itu, kenaikan  suhu  juga  dapat  menyebabkan  peningkatan pergerakan molekul yang berhubungan dengan reaksi oksidasi oleh ozon. Saat suhu >30 ℃ tingkat kelarutan dan kemampuan dekomposisi ozon di air akan menurun (Aisyiyah et al., 2022). Hasil penelitian Yan & Wu (2014) menyatakan bahwa ketika suhu <30 ℃ dan pH = 7 dapat menyisihkan COD hingga 42%. Penyisihan  COD  yang  paling  optimal  dari  penelitian  ini didapatkan saat variasi laju alir 2 L/min setelah waktu kontak 30  menit.  Nilai  C t /C 0 yang  didapatkan  sebesar  0,57  atau penyisihan  sebesar  43%.  Variasi  tersebut  juga  menurunkan nilai COD awal 12,74 mg/L menjadi 7,28 mg/L.

## 3.1.6 Pengaruh Preozonasi Terhadap Nilai Amonia
Amonia  menjadi  salah  satu  senyawa  yang  kehadirannya dapat  bersifat  sebagai  polutan  dalam  suatu  kondisi  perairan. Amonia yang berlebihan dalam suatu  perairan sangat  mudah untuk  menimbulkan  eutrofikasi  dan  masalah  toksisitas  bagi makhluk  hidup.  Kelarutan  NH 3 di  air  dapat  menghasilkan NH 4 + dan  OH - (Cheng  et  al.,  2015).  Pengolahan  biologis umum digunakan untuk mengolah amonia namun tidak dapat menyisihkan  hingga  80%.  Pengolahan  secara  kimia menggunakan ozon dalam kondisi tertentu dapat menyisihkan
amonia  hingga  >80% (Yang  &  Liu,  2022).  Hasil penyisihan amonia dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 8. Perubahan Amonia Setelah Proses Ozonasi
Setelah dilakukan preozonasi dengan variasi waktu kontak dan laju alir, terlihat bahwa secara umum amonia mengalami penurunan.  Di  dalam  suatu  perairan,  amonia  dominan berbentuk  NH 4 + sebanyak  99%  dari  total  amonia  pada  pH netral.    Pada  variasi  laju  alir  1  L/min  didapatkan penyisihan yang  semakin  baik  setelah  waktu  kontak  20  menit,  namun kembali menurun setelah waktu kontak 30 menit. Konfigurasi tetrahedral  ion  amonium  yang  banyak  menyebabkan  amonia sedikit  sulit  untuk  dioksidasi  (Yang  &  Liu,  2022).  Mengacu dari konsentrasi ozon terlarut yang masih rendah (<0,25 mg/L) saat  variasi  laju  alir  1  L/min,  maka  diperkirakan  kurangnya kemampuan  ozon  untuk  mengoksidasi  amonia  tersebut.
Peningkatan  laju  alir  menjadi  2  L/min  dan  3  L/min memberikan  hasil  yang  baik  terhadap  penyisihan  amonia. Pada  variasi  tersebut  terlihat  bahwa  pH  mengalami  sedikit peningkatan  (menuju  basa)  yakni  7,8  yang  dapat berdampak positif. pH dalam kondisi basa mampu menginisiasi ozon agar melalui  jalur  reaksi  secara  tidak  langsung  dengan menghasilkan  OH*  yang  sangat  reaktif  di  air.  Reaksi  yang dimaksud akan mengubah amonia (NH 3 ) menjadi nitrat (NO 3 - )  dengan  bantuan  O 3 ,  OH*,  serta  radikal  bebas  lainnya (Krisbiantoro  et  al.,  2020).  Penyisihan  amonia  yang  paling optimum  didapatkan  saat  variasi  laju  alir  3  L/min  dengan waktu kontak 30 menit dan konsentrasi ozon terlarut sebesar 0,36 mg/L. Penyisihan tersebut ditunjukkan dengan nilai C t /C 0 0,09 atau sebesar 91% dengan nilai awal 0,21 mg/L menjadi 0,02  mg/L.  Nilai  yang  didapatkan  ini  jauh  lebih  besar  dari penelitian  Yang  &  Liu  (2022),  dimana  dengan  pH  8; konsentrasi ozon terlarut 0,1 mM; dan waktu kontak selama 1 jam memiliki tingkat penyisihan hanya sebesar 6,73-6,76%.
3.2  Pemilihan  Variasi  Optimum  Terhadap  Penyisihan Parameter dengan Metode RSM
Hasil  yang  didapatkan  setelah  perlakuan  preozonasi memberikan dampak yang berbeda-beda dan bergantung pada parameter yang akan diolah. Mengacu dari hal tersebut, maka diperlukan penentuan variasi antara laju alir dan waktu kontak yang  sesuai.  Penentuan  tersebut  didapatkan  berdasarkan analisis  RSM  menggunakan  metode Central  Composite Design (CCD).  Metode  CCD  dipilih  karena  jumlah  variasi yang  digunakan  lebih  dari  15.  Adapun  hasil  analisis  dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

## Tabel 2. Variasi Optimum Preozonasi Berdasarkan Hasil Analisis RSM
Nomor Laju Alir (L/min) Waktu (Menit)
C t /C 0
Keputusan Kekeruhan Warna TSS COD Amonia 1 2,613 30 0,97 0,961 1,001 0,736 0,354 0,639 2 2,621 30 0,969 0,961 1,004 0,737 0,351 0,639 3 2,604 30 0,971 0,962 0,998 0,734 0,357 0,639 4 2,629 30 0,968 0,96 1,007 0,739 0,349 0,639 5 2,591 30 0,972 0,963 0,994 0,732 0,361 0,639 6 2,643 30 0,967 0,959 1,012 0,742 0,344 0,639 7 2,578 30 0,973 0,964 0,99 0,729 0,365 0,639 8 2,569 30 0,974 0,965 0,987 0,728 0,368 0,639 9 2,518 30 0,978 0,967 0,971 0,719 0,384 0,638 10 2,694 30 0,963 0,954 1,032 0,751 0,328 0,638 11 2,739 30 0,96 0,949 1,051 0,761 0,314 0,637 12 2,786 30 0,956 0,943 1,072 0,771 0,299 0,636 13 2,261 30 1,001 0,969 0,92 0,678 0,466 0,635 14 2,154 30 1,012 0,963 0,911 0,664 0,501 0,633 15 2,904 30 0,947 0,926 1,131 0,796 0,261 0,628 16 2,94 30 0,945 0,92 1,151 0,805 0,249 0,624 17 1,763 30 1,053 0,912 0,944 0,624 0,626 0,619 18 1,475 30 1,087 0,843 1,033 0,609 0,718 0,587
Sebagaimana  terlihat  pada  Tabel  2  bahwa  terdapat  18 (delapan  belas)  variasi  yang  diberikan.  Berdasarkan  data tersebut,  maka  dipilih  variasi  dengan  tingkat  keputusan tertinggi  yang  bernilai  mendekati  1.  Variasi  yang  terpilih dengan menggunakan variasi  laju  alir sebesar 2,6 L/min  dan waktu  kontak  selama  30  menit.  Variasi  tersebut  dapat memberikan  efisiensi  penyisihan  (berdasar  nilai  C t /C 0 )  pada kekeruhan  sebesar  0,97  atau  penyisihan  3%,  warna  sebesar 0,96 atau penyisihan 4 %, TSS 1,00 atau penyisihan 0%, COD 0,74  atau  penyisihan  26%,  serta  amonia  sebesar  0,35  atau penyisihan 65%. Jika nilai tersebut dihitung terhadap kondisi awal, maka perubahan yang terjadi terhadap kekeruhan akan menurun dari 85 NTU menjadi 82 NTU, nilai warna menurun dari 14,57 PtCo menjadi 14,0 PtCo, nilai TSS tidak mengalami penyisihan, nilai COD akan menurun dari 12,74 mg/L menjadi 9,7  mg/L,  serta  nilai  amonia  akan  menurun  dari  0,64  mg/L 0,16 mg/L.
3.3 Hasil Pengujian Statistik
Pengujian statistik dilakukan untuk mengetahui bagaimana pengaruh  dari  nilai-nilai  yang  didapatkan  terhadap  suatu variabel secara deret bilangan. Nilai statistik yang didapatkan juga dimaksudkan untuk  memperkuat kesimpulan yang akan diberikan  sebagai  luaran.  Pengujian  dilakukan  dengan menggunakan  metode anova dengan  bantuan  aplikasi  SPSS dan Design  Expert .  Nilai  signifikansi  ( p-value )  metode ANOVA  berdasarkan  pengujian  RSM  akan  dikatakan berpengaruh  signifikan  jika  memiliki  nilai  <0,05,  tidak signifikan  jika  bernilai  >0,1  ataupun  sedikit  tidak  signifikan jika 0,05 < x < 0,1. Hasil pengujian dapat dilihat pada tabel di bawah.
Tabel 3. Hasil Uji Signifikansi Masing-masing Variabel
p-value Warna TSS COD Amonia Kekeruhan Setelah ozonasi A-Laju alir 0,3946 0,065 0,185 0,848 0,147 B- Waktu Kontak 0,348 0,376 < 0.000 1 0,008 0,0005 AB 3,66 0,128 0,005 0,041 < 0.0001 A 2 - 0,008 0,013 - 0,8695 B 2 - 0,979 0,046 - 0,0004
Hasil  pengujian  pada  perlakuan  setelah  preozonasi  terlihat bahwa  laju  alir  tidak  berpengaruh  signifikan  terhadap perubahan  nilai  parameter  warna,  COD,  amonia,  dan kekeruhan. Koefisien linear waktu dan intraksi laju alir/waktu kontak  sama-sama  menunjukkan  bahwa  akan  berpengaruh signifikan terhadap parameter COD, amonia, dan kekeruhan, sedangkan  tidak  berpengaruh  signifikan  terhadap  warna  dan TSS. Pada koefisien kuadrat laju alir hanya akan berpengaruh signifikan  terhadap  TSS  dan  COD,  serta  sedikit  tidak berpengaruh  signifikan  terhadap  nilai  kekeruhan.  Tingkat signifikansi koefisien kuadrat waktu kontak justru menunjukkan  kebalikannya  dimana  kekeruhan  mengalami pengaruh  yang  signifikan  dan  sedikit  tidak  signifikan  justru terjadi pada nilai TSS dan COD.

## 4. SIMPULAN
Peneliti mengetahui bahwa semakin lama waktu kontak dan semakin tinggi laju alir yang diberikan akan berdampak baik terhadap  penyisihan  parameter  kimia  (COD  dan  amonia). Variasi  tersebut  adalah  laju  alir  cukup  2,6  L/min  dan  waktu kontak selama 30 menit. Beberapa parameter yang signifikan mengalami penyisihan yakni COD dan amonia masing-masing sebanyak 26% dan 35%. Sedangkan parameter kekeruhan dan warna  masing-masing  hanya  mengalami  penyisihan  sebesar 3% dan 4% serta TSS yang tidak mengalami penyisihan (0%). Penyisihan  beberapa parameter khususnya COD  dan amonia yang terjadi di awal akan dapat mengurangi beban pengolahan pada proses selanjutnya yang ada di IPAM.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penelitian  ini  merupakan  bagian  dari  penelitian  yang didanai oleh Worldwide Universities Network (WUN) Global Research Group NCKU Taiwan, dan juga Dana ITS Penelitian Kemitraan 2023.

## DAFTAR PUSTAKA
Abdi,  C.,  Khair,  R.  M.  &  Aisyah,  S.  (2017).  Pengaruh Ozonisasi  Terhadap  Penurunan  Intensitas  Warna  Dan Kadar Besi (Fe) Pada Air Gambut. Jukung (Jurnal Teknik Lingkungan) , 3(1), pp. 21–29. doi:
10.20527/jukung.v3i1.3196.
Aisyiyah,  S.,  Haryanto,  H.  &  Surakarta  (2022).  Pengaruh konsentrasi  ozon  dan  waktu  paparan  sinar  uv  terhadap penurunan  kadar  cod  air  limbah  rs  pku  muhammadiyah surakarta. 10(5), pp. 493–500.
Arroyo, R. et al. (2022).  Chlorination  by-products formation in  a  drinking  water  distribution  system  treated  by ultrafiltration associated with pre-ozonation or coagulation/flocculation. Journal  of  Water  Process Engineering , 47(February). doi: 10.1016/j.jwpe.2022.102779.
Astuti,  U.  P.  (2014).  Pengolahan  Air  Payau  Menggunakan Elektrodialisis  dan  Ozon.  Institut  Teknologi  Sepuluh Nopember.
Bismo,  S.  (2010).  Kajian  Prospek  Penggunaan  Ozon  untuk Pengendalian  Limbah  Industri.,  Teknologi  Ozon  untuk Pengolahan Air dan Disinfeksi, (August), pp. 1–13.
Cheng, C. H. et  al. (2015). Effects of ammonia exposure on apoptosis,  oxidative  stress  and  immune  response  in pufferfish (Takifugu obscurus). Aquatic Toxicology , 164, pp. 61–71. doi: 10.1016/j.aquatox.2015.04.004.
Crittenden, R. Rhodes Trussell, David W. Hand, K. J. H. & G. T. (2017). MHW´s Water Treatment Principles and Design. Dianawati,  R.,  Endah  Wahyuningsih,  N.  &  Nur,  M.  (2017). Efektivitas Ozon Dalam Menurunkan Kadar TSS dan Nilai pH  Limbah  Cair  Rumah  Sakit  dr.  ADHYATMA,  MPH SEMARANG. Jurnal  Kesehatan  Masyarakat  UNDIP , 5(5), pp.
2356–3346.
Available at: http://ejournal3.undip.ac.id/index.php/jkm.
Estikarini,  H.  D.,  Hadiwidodo,  M.  &  Luvita,  V.  (2016). Penurunan  Kadar  COD  dan  TSS  pada  Limbah  Tekstil Dengan  Metode  Ozonasi. Teknik  Lingkungan ,  5(1),  pp.
88–100.
Fajri,  N.,  Hadiwidodo,  M.  &  Rezagama,  A.  (2017).
Pengolahan  Lindi  Dengan  Metode  Koagulasi-Flokulasi Menggunakan  Koagulan  Aluminium  Sulfat  dan  Metode Ozonisasi Untuk Menurunkan Parameter BOD, COD, dan TSS ( Studi Kasus Lindi TPA Jatibarang ). Jurnal Teknik Lingkungan , 6(1), pp. 1–13. Available at: https://media.neliti.com/.
Gujer, W. & Wonten,  urs von (2003). A stochastic model of an  artificial  neuron. Advances  in  Applied  Probability , 23(4), pp. 809–822. doi: 10.2307/1427677.
Jekel,  M.  R.  (1994).  Flocculation  Effects  of  Ozone. Ozone: Science  &  Engineering ,  16(1),  pp.  55–66.  doi: 10.1080/01919519408552380.
Krisbiantoro,  P.  A.  et  al.  (2020).  Oxidation  of  Ammonia Nitrogen with Ozone in Water: A Mini Review. Journal of the  Indonesian  Chemical  Society, 3(1),  p.  17.  doi: 10.34311/jics.2020.03.1.1.
Loeb,  B.  L.  et  al.  (2012).  Worldwide  Ozone  Capacity  for Treatment  of  Drinking  Water  &  Wastewater:  A  Review. Ozone:  Science  &  Engineering ,  34(1),  pp.  64–77.  doi: 10.1080/01919512.2012.640251.
Ma,  J.,  Li,  G.B.,  Chen,  Z.L.,  Xu,  G.R.,  Cai,  G.Q.,  2001. Enhanced coagulation of surface waters with high organic content  by  permanganate  preoxidation.  Water  Sci. Technology. Water Supply 1 (1), 51-61.
Masoomi,  B.  et  al.  (2019).  Effects  of  pre-ozonation  and chemical  coagulation  on  the  removal  of  turbidity,  color, TOC,  and  chlorophyll  a  from  drinking  water. Environmental Health Engineering and Management , 6(1), pp. 53–61. doi: 10.15171/ehem.2019.06.
Moussavi,  Gholamreza  et  al.  (2008).  Effect  of  ozonation  on reduction of volume and mass of waste activated Sludge. Journal of Applied Sciences Research , 4(2), pp. 122–127. Available at: https://www.researchgate.net/publication/228614881.
Raghab, S. M., Abd El Meguid, A. M. & Hegazi, H. A. (2013).
Treatment of leachate from municipal solid waste landfill.
HBRC Journal , 9(2),
pp. 187–192.
doi:
10.1016/j.hbrcj.2013.05.007.
Rekhate, C. V. & Srivastava, J. K. (2020). Recent advances in ozone-based advanced oxidation processes for treatment of wastewater-  A  review. Chemical  Engineering  Journal Advances , 3(June), p. 100031. doi:
10.1016/j.ceja.2020.100031.
Rosalina  (2018).  Studi  pengaruh  jenis  warna,  dan  waktu ozonasi  terhadap  penurunan  kekeruhan  pewarna. Warta Akab , 42(2), pp. 1–8.
Shriram, B. & Kanmani, S. (2016). Photocatalytic-Ozonation of  Textile  Dyeing  Waste  water  using  Fixed  Catalyst System.
3(3), pp. 107–112. doi: 10.17148/IARJSET.2016.3324.
Wahyudi,  D.  P.,  Ghaisani,  S.  V.  and  Bismo,  S.  (2019) Degradation of phenol and 2,4-dichlorophenol wastewater by  ozonation  in  multi-injection  bubble  column  reactor. Journal  of  Physics:  Conference  Series ,  1349(1).  doi: 10.1088/1742-6596/1349/1/012074.
Wulansarie, R. (2012). Sinergi Teknologi Ozon dan Sinar UV Dalam Penyediaan Air Minum Sebagai Terobosan Dalam Pencegahan  Penyakit  Infeksi  Diare  di  Indonesia, Skripsi. Available  at: http://lib.ui.ac.id/file?file=digital/20310142- S43042-Sinergi teknologi.pdf.
Xie,  P.  et  al.  (2013).  Comparison  of  permanganate preoxidation and preozonation on algae containing water: Cell integrity, characteristics, and chlorinated disinfection byproduct formation. Environmental Science and Technology , 47(24), pp. 14051–14061. doi: 10.1021/es4027024.
Xie, P. et al. (2016). A mini review of preoxidation to improve coagulation. Chemosphere ,  155,  pp.  550–563.  doi: 10.1016/j.chemosphere.2016.04.003.
Yan,  C.  Y.  &  Wu,  X.  X.  (2014).  Decolorization  and  COD removal of saline brine by ozonation. Advanced Materials Research , 962–965, pp. 829–832. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.962-965.829.
Yang, Y. & Liu, H. (2022). The mechanisms of ozonation for ammonia  nitrogen  removal:  An  indirect  process. Journal of Environmental Chemical Engineering , 10(5), p. 108525. doi: 10.1016/j.jece.2022.108525.