Abstrak — Limbah  domestik  memiliki  kandungan  organik, ammonium,  nitrat  yang  tinggi  dan  dapat  menyebabkan pencemaran  jika  langsung  dibuang  ke  badan  air.  Sehingga diperlukan  pengolahan  terhadap  limbah  agar  memenuhi kualitas  baku  mutu  yang  berlaku.  Salah  satu  pengolahan limbah adalah dengan melalui proses pengolahan biologis yang dilakukan  dengan  memanfaatkan  mikroorganisme  untuk mendegradasi  polutan.  Salah  satu  unit  pengolahan  secara biologis  yang  sudah  umum  digunakan  adalah Moving  Bed Biofilm Reactor (MBBR). Media biofilm yang digunakan dalam penelitian ini adalah  media kaldness (K1). Dalam pelaksanaan penelitian  ini,  digunakan  limbah  yang  berasal  dari  unit  ABR Jurusan  Teknik  Lingkungan  ITS  dengan  variasi  konsentrasi COD  sesuai  dengan  konsentrasi  yang  berasal  dari  inlet  dan outlet  unit  ABR  guna  menguji  kemampuan  MBBR  dalam mengolah  limbah  domestik  dengan  beban  organik  yang berbeda-beda.  Variasi  konsentrasi  COD  yang  digunakan adalah konsentrasi low (130 – 170) mg/L ; konsentrasi medium (270 – 310)  mg/L  dan  konsentarsi high (370 – 460)  mg/L. Selama  berlangsungnya  penelitian,  unit  ini  dijalankan  dengan durasi  proses  aerobik – anoksik  yang  berbeda  pada  masing – masing  reaktor  dengan  tujuan  menentukan  waktu  durasi pengolahan aerobik dan anoksik yang paling optimal. Reaktor terbuat dari pipa PVC dengan volume pengolahan sebanyak 5 L.  Parameter  yang  digunakan  adalah  COD,  ammonium- nitrogen,  nitrat-nitrogen,  nitrit-nitrogen,  BOD,  pH,  DO, MLSS,  MLVSS.  Berdasarkan  hasil  analisis  terlihat  bahwa MBBR dengan media kaldness mampu menurunkan kandungan  organik  sebesar  81,4%;  BOD  sebesar  83,6%; ammonium-nitrogen  sebesar  92,8%;  nitrat-nitrogen  sebesar 66,4%  dan  nitrit-nitrogen  sebesar  99,7%.  Selain  itu,  durasi pengolahan  limbah  dengan  hasil  optimum  dicapai  pada reaktor  dengan  durasi  pengolahan  aerobik  selama  31,5  jam dan anoksik selama 13,5 jam.
Kata  Kunci — amonium,  COD,  Limbah  Domestik, Moving  Bed Biofilm Reactor (MBBR), Nitrat.

## I. PENDAHULUAN
ERTUMBUHAN penduduk yang terus meningkat setiap tahun  akan  berbanding  lurus  dengan  kegiatan  manusia setiap  harinya.  Meningkatnya  kegiatan  manusia  tersebut akan  menyebabkan  dampak  positif  dan  dampak  negative terhadap  lingkungan.  Salah  satu  dampak  negatif  yang ditimbulkan  adalah  bertambahnya  jumlah  limbah  yang dihasilkan,  dalam  penelitian  ini  limbah  yang  akan  menjadi bahan  uji  berupa  limbah  cair  domestik.  Limbah  domestik cenderung  memiliki  kandungan  senyawa  organik  dan nitrogen  tinggi,  yang  apabila  tidak  di  olah  akan menyebabkan pencemaran terhadap badan air penerima  [1]. Jenis nitrogen anorganik yang utama dalam air adalah nitrat- nitrogen  (NO 3 -N),  ammonium-nitrogen  (NH 3 -N)  dan  nitrit-
nitrogen  (NO 2 -N).  Nitrit  merupakan  bentuk  peralihan  dari ammonium  menjadi  nitrat  yang  disebut  dengan  nitrifikasi sedangkan peralihan dari bentuk  nitrit  menjadi gas nitrogen disebut  denitrifikasi.  Nitrifikasi  berlangsung  pada  kondisi aerobik  dan  denitrifikasi  berlangsung  pada  kondisi  anoksik [2].
Konsentrasi  senyawa  nitrogen  yang  tinggi  akan menyenbabkan masalah bagi badan air, salah satunya adalah dapat  menurunkan  kandungan Dissolved  Oxygen ,  memicu terjadinya  eutrofikasi  dan  meningkatkan  kadar  toksisitas suatu  badan  air  [3].  Oleh  karena  itu  perlunya  pengolahan yang  tepat  terhadap  limbah  domestik  sebelum  dibuang kebadan  air.  Jenis  pengolahan  yang  banyak  dikembangkan adalah pengolahan secara biologis yaitu dengan memanfaatkan mikroorganisme untuk mendegradasi senyawa  organik  serta  untuk  menurunkan  kandungan nitrogen  didalam  air  limbah. Moving  Bed  Biofilm  Reactor (MBBR)  merupakan  salah  satu  unit  pengolahan  biologis yang  memanfaatkan biofilm yaitu  dengan  sistem fluidized attached  growth (mikroorganisme  yang  tumbuh  dan berkembangbiak pada media) [4]. Selama proses pengolahan berlangsung, MBBR memanfaatkan proses aerobik- anoksik yang  berpotensi  untuk  menurunkan  kandungan  nitrogen melalui proses nitrifikasi dan denitrifikasi. Efisiensi removal nitrogen  pada  limbah  domestik  melalui  proses  aerobik- anoksik  mencapai  65-70%  [3].  Pada  penelitian  lain menambahkan  bahwa  efisiensi  removal  nitrogen  dapat mencapai 80,9% dan khususnya pada ammonium  mencapai 99,72% pada limbah artifisial dengan konsentrasi COD 500 mg/L [5]. Penurunan kandungan nitrogen yang terjadi dapat disebabkan  oleh  beberapa  faktor,  antara  lain  adalah  beban organik  limbah  yang  akan  diolah  dan  waktu  durasi pengolahan  secara  aerobik  dan  anoksik  yang  diterapkan. Untuk  variasi  durasi  pengolahan  aerobik-anoksik  yang paling optimum belum diketahui, oleh karena itu, diperlukan penelitian  mengenai  pengolahan  senyawa  organik  dan nitrogen secara bioloigs menggunakan reaktor MBBR.

## II. METODE PENELITIAN

## A. Persiapan Alat dan Bahan
Sebelum  dilakukan  penelitian  laboratotium  terlebih dahulu menyiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan. Alat – alat  yang  dibtuhkan  untuk  menunjang  jalannya  penelitian antara lain pipa PVC 4 ” , aerator, pompa submersible , media kaldness (K1), glassware, kertas  saring  dan vacuum  filter . Sedangkan  bahan – bahan  yang  diperlukan  antara  lain limbah  domestik  yang  diambil  dari  unit Anaerobic  Baffle Reactor (ABR)  Departemen  Teknik  Lingkungan-ITS, lumpur  aktif  yang  berasal  dari Return  Activated  Sludge

## Pengolahan Limbah Domestik Menggunakan Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) dengan Proses Aerobik - Anoksik untuk Menurunkan Nitrogen
Ana Anisa dan Welly Herumurti
Departemen Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
e-mail : anaanissa21@gmail.com
P
(RAS)  unit clarifier -  IPLT  keputih,  reagen-reagen  yang diperlukan untuk analisis sampel.

## B. Analisis Karakteristik Awal Limbah
Analisis  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  seberapa  besar konsentrasi senyawa organik  pada limbah  yang akan diolah sehingga  ketika  penelitian  dilakukan  dapat  memudahkan dalam  penentuan  variasi  konsentrasi  yang  digunakan. Parameter  yang  diuji  dalam  analisis  awal  ini  adalah parameter  yang digunakan  sebagai parameter  utama  selama berjalannya  penelitian,  yaitu  COD,  amonium,  nitrat  dan nitrit.

## C. Seeding dan Aklimatisasi
Seeding dilakukan  dengan  tujuan  untuk  memperbanyak populasi  mikroorganisme  dengan  menambah  lumpur  aktif secara batch ke  dalam  reaktor  yang  telah  diisi  oleh  media kaldness . Selama masa seeding, dilakukan penambahan gula sebanyak 1 sendok/hari ke dalam lumpur aktif selama 3 hari, lalu lumpur dikondisikan dengan MLSS sebesar 4000 mg/L dan  dimasukan  kedalam  masing – masing  reaktor. Kemudian  dilakukan  proses  aklimatisasi  yaitu  dengan menambahkan  limbah  domestik  dengan  konsentrasi  yang berbeda-beda sesuai dengan variasi uji yang dilakukan pada masing-masing  reaktor.  Volume  lumpur  yang  dimasukan adalah sebanyak 1 L dan volume limbah yang ditambahkan adalah  sebanyak  5  L  [6].  Tujuan  dilakukannya  aklimatisasi adalah  untuk  mengadaptasikan  mikroorganisme  dengan kondisi lingkungan yang baru, termasuk sumber makanannya. Pertumbuhan bakteri ditandai dengan perubahan  warna  suspensi  menjadi  coklat  kehitaman  dan terjadi  peningkatan  nilai  MLVSS  [7].  Ketika  lumpur  aktif sudah  mencapai  kondisi steady state maka penelitian  sudah bisa  dimulai.  Kondisi steady  state yang  dimaksud  adalah keadaan dimana efisiensi removal COD tidak lebih dari 5% dari efisiensi removal siklus sebelumnya.

## D. Pembuatan Reaktor
Reaktor  uji  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah pipa  PVC  dengan  diameter  ±10  cm  dan  tinggi  100  cm. Volume  pengolahan  pada  reaktor  uji  adalah  sebanyak  5  L. Konsentarsi  MLSS  yang  dibutuhkan  di  dalamnya  adalah sebesar  4000  mg/L.  Media  yang  digunakan  adalah  media kaldness (K1)  (Gambar  1)  karena  media  yang  baik  untuk digunakan  dalam  unit  MBBR  adalah  media  yang  tipis  dan pergerakan  media  yang  merata.  Pada  masing – masing reaktor  disambung  kan  dengan  aerator  yang  akan dihidupkan  pada  saat  kondisi  aerobik  berlangsung  serta  di dalamnya terdapat pompa submersible yang akan dinyalakan ketika durasi anoksik berlangsung (Gambar 2).
Gambar 2. Reaktor Uji.

## E. Pelaksanaan Penelitian
Penelitian  dilaksanakan  selama  ±54  hari.  Selama  analisis parameter  utama  dilakukan  dalam  3  durasi  waktu  aerobik dan  anoksik  yang  berbeda-beda.  Pada running pertama dilakukan  pengolahan  dengan  waktu  durasi  proses  aerobik selama  31,5  jam-anoksik  13,5  jam;  lalu  pada running selanjutnya  dilakukan  pengolahan  dengan  waktu  durasi aeorobik  22,5  jam-anoksik  22,5  jam  dan  terakhir  adalah pengolahan  dengan  waktu  durasi  aerobik  selama  13,5  jam- anoksik 31,5 jam. Proses aerobik-anoksik tersebut dilakukan di  dalam  reaktor  yang  sama  dan  siklus  tersebut  dilakukuan berulang  sampai  pada  siklus  ketiga.  Namun,  dalam  setiap kali running, tiga reaktor disiapkan dengan konsentrasi yang berbeda – beda  yang  sudah  di  tentukan  sebelumya.  Proses sampling untuk  analisis  COD  dan  nitrogen  dilakukan  pada influent  awal,  fase  sebelum  aerobik  dan  fase  sebelum anoksik  pada  masing – masing  siklus.  Sedangkan  untuk  uji MLSS sampling dilakukan  pada  saat  setelah  proses pengendapan.

## F. Analisis Data dan Kesimpulan
Pembahasan  mengenai  hubungan  antar  satu  parameter dengan  parameter  lain  dan  sebab  akibat  hasil  analisis  yang diperoleh.  Kesimpulan  disusun  berdasarkan  analisis  data penelitian  serta  permbahasan.  Kesimpulan  berisi  jawaban atas  rumusan  masalah  dan  tujuan  yang  diharapkan  dari adanya penelitian ini. Kesimpulan dibuat menggunakan poin – poin yang dibuat secara ringkas.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Hasil Analisis Karakteristik Awal limbah
Analisis karakteristik awal ini bertujuan untuk mengetahu besar  konsentrasi  senyawa  organik  dan  nitrogen  yang sebenarnya  dari  lumpur  aktif  (RAS)  dan  limbah  domestik yang  akan  diolah  sehingga  dapat  ditentukan  variasi konsentrasi  yang  digunakan.  Dalam  analisis  karakteristik awal  ini  juga  dilakukan  analisis  MLSS  dan  MLVSS  untuk mengetahui konsentrasi padatan tersuspensi yang terkandung  di  dalam  lumpur,  sehingga  dapat  ditentukan volume lumpur  yang dibutuhkan di dalam satu reaktor agar sesuai  dengan  kriteria  desain  MBBR.  Hasil  analisis karakteristik awal limbah dan RAS dapat dilihat pada Tabel. 1.
Tabel. 1.

## Hasil analisis karakteristik awal limbah dan RAS
No Parameter Satuan Nilai 1 COD inlet mg/L 454 2 COD outlet mg/L 246 3 Amonium mg/L 64.7 4 Nitrat mg/L 11.2 5 pH - 7,41 – 7.56 6 Salinitas ppt 0,38 – 0.39 7 MLSS mg/L 17.740 8 MLVSS mg/L 16.680 9 TKN ( low ) mg/L 102 10 TKN ( high ) mg/L 133

## B. Penurunan Senyawa Nitrogen
Penyisihan  nitrogen  terjadi  pada  proses  aerobik  maupun anoksik.  Proses  yang  terjadi  pada  fase  aerobik  adalah nitrifikasi  sedangkan  proses  yang  terjadi  pada  saat  anoksik adalah  denitrifikasi.  Pada  reaktor  dengan  waktu  durasi pengolahan  aerobik  31,5  jam  menunjukan  hasil  efisiensi ammonium-nitrogen yang paling tinggi. Hal ini diindikasikan  bahwa  proses  nitrifikasi  berjalan  baik dikarenakan  ketersediaan  oksigen  terlarut  yang  mencukupi untuk  bakteri Nitrosomonas dan Nitrobacter dalam mendegradasi  senyawa  nitrogen.  Reaksi  biokimia  proses nitrifikasi adalah sebagai berikut:
NH 4+ + 1,5O 2 NO 2- + H 2 O + 2H + + energy           (1)
NO 2- + 0,5O 2 NO 3- + energy                     (2)
NH 4+ + 2O 2 NO 3- + 2H + +H 2 O                    (3)
Parameter  ammonium-nitrogen  diproduksi  dengan  cara mendegradasi senyawa nitrogen secara biologis. Keberadaan amonium pada proses anoksik/ anaerobik juga menjadi salah satu indikator terjadinya aktivitas  mikroorganisme terutama pada proses degradasi senyawa protein. Pada kondisi kurang oksigen  proses  nitrifikasi  akan  mengalami  gangguan sehingga  amonium-nitrogen  yang  terkandung  pada  limbah tidak  terolah  namun  justru  mengalami  peningkatan. Konsenrasi  amonium  dapat  meningkat  sejalan  dengan kenaikan pH dan  temperatur  [8]. Hal lain  yang  mendukung berlangsungnya  nitrifikasi  adalah  kandungan  DO  di  dalam air  limbah.  Pernyataan  tersebut  mendukung  hasil  analisis pada  masing – masing  durasi  waktu  pengolahan.  Terlihat bahwa  setiap  hasil  analisis  pada  fase  anoksik  nilai ammonium naik dari fase sebelumnya. Namun, pada reaktor dengan durasi proses aerobik 22,5 jan dan anoksik 22,5 jam terlihat bahwa pada fase anoksik tiga terjadi penurunan pada konsentrasi ammonium. Hal ini di indikasikan terjadi karena kandungan  oksigen  terikat  pada  fase  tersebut  masa  tersedia dalam  jumlah  banyak  sehingga  memungkinkan  terjadinya proses nitrifikasi.
Penurunan  nilai  ammonium  yang  paling  optimum  terjadi pada reaktor dengan durasi pengolahan aerobik 31,5 jam dan anoksik  13,5  jam.  Penurunan  terbaik  terjadi  pada  reaktor dengan  konsentrasi  COD low dan  konsentrasi  COD high . Hal  ini  disebabkan  proses  nitrifikasi  yang  terjadi  pada reaktor  tersebut  berlangsung  baik  dikarenakan  durasi aerobik  yang  lebih  lama  sehingga  mendukung  terjadinya proses  nitrifikasi.  Proses  nitrifikasi  yaitu  pengubahan
amonium menjadi nitrat dengan melibatkan mikroorganisme dalam  kondisi  aerobik.  Bentuk  reaksi  total  oksidasi  yang terjadi pada proses aerobik adalah sebagai berikut:
NH 4 + + 2O 2  NO 3 - + 2H + + H 2 O                (3)
Proses  nitrikasi  dapat  berlangsung  secara  optimum  dalam kondisi  aerobik  pada  kandungan  oksigen  terlarut  >2  mg/L dan pada kondisi pH berkisar antara 7,0 hingga 8,3 [9]. Pada reaktor dengan durasi pengolahan aerobik selama 31,5 jam- anoksik  31,5  jam  dapat  dilihat  bahwa  nilai  pH  selalu mengalami  kenaikan  pada  fase  aerobik  dan  nilai  DO  yang cukup  untuk  terjadinya  proses  nitrifikasi  yaitu  3,82  ppm untuk konsentrasi COD low dan 3,85 ppm untuk konsentrasi COD high . Penyisihan ammonium – nitrogen pada  masing- masing  durasi  pengolahan  dapat  dilihat  pada  Gambar  3, Gambar 4 dan Gambar 5.
Pengolahan Konsentrasi medium 43,1 mg/L Konsentrasi low 46,1 mg/L Konsentrasi High 44,3 mg/L Konsentrasi medium 13,0 mg/L Konsentrasi low 12,7 mg/L Konsentrasi high 16,3 mg/L
Gambar  3  Removal  total  ammonium  pada  durasi  pengolahan  13,5  jam aerobik-31,5 jam anoksik
Pengolahan Konsentrasi medium 36,7 mg/l Konsentrasi low 36,1 mg/l Konsentrasi High 42,3 mg/L Konsentrasi medium 4,0 mg/L Konsentrasi low 4,7 mg/L Konsentrasi high 3,3 mg/L
Gambar  4.  Removal  total  ammonium  pada  durasi  pengolahan  22,5  jam aerobik-22,5 jam anoksik.
Pengolahan Konsentrasi medium 40,7 mg/L Konsentrasi low 44,3 mg/L Konsentrasi High 40,6 mg/L Konsentrasi medium 4,6 mg/L Konsentrasi low 2, 0 mg/L Konsentrasi high 2,9 mg/L
Gambar  5.  Removal  total  ammonium  pada  durasi  pengolahan  31,5  jam aerobik-13,5 jam anoksik.
Pada reaktor – reaktor dengan durasi pengolahan aerobik lebih lama menunjukan efisien removal yang semakin besar. Hal  ini  berbanding  lurus  dengan  ketersediaan  oksigen  yang mencukupi  sehingga  bakteri Nitrosomonas dan Nitrobacter
dapat  mendegrasi  dengan  baik.  Kemudian  hasil  perubahan ammonium  yang  telah  menjadi  nitrat – nitrogen  akan dikonversi menjadi N 2 gas yang dilepas ke atmosfer melalui proses  denitrifikasi.  Denitrifikasi  biologis  yang  terjadi  di dalam  reaktor  yaitu  dengan  mengaplikasikan  jenis  proses denitrifikasi  berupa postanoxic  denitrification .  Proses aerobik  dilakukan  di  awal  kemudian  dilanjutkan  dengan proses anoksik. Kondisi aerobik dilakukan untuk mempersiapkan kecukupan oksigen terikat yang dibutuhkan pada  proses  anoksik.  Ketika postanoxic  denitrification memiliki laju reaksi yang lebih lambat dibandingkan dengan preanoxic  denitrification. Hal  ini  dikarenakan  proses denitrifikasi  yang  hanya  bergantung  pada  respirasi endogeneous untuk  mendapatkan  energi  [4].  Hasil  analisis nitrat-nitrogen  selanjutnya  dapat  dilihat  pada  Gambar  6; Gambar 7 dan Gambar 8.
Gambar 6. Hasil Analisis Nitrat dengan durasi waktu aerobik 13,5 jam dan anoksik 31,5 jam.
Gambar 7. Hasil Analisis Nitrat dengan durasi waktu aerobik 22,5 jam dan anoksik 22,5 jam.
Gambar 8. Hasil Analisis Nitrat dengan durasi waktu aerobik 31,5 jam dan anoksik 13,5 jam.
Berbading  terbalik  dengan  hasil  analisis  ammonium- nitrogen  bahwa  dengan  semakin  banyaknya  jumlah ketersediaan oksigen maka semakin baik juga removal yang dicapai.  Pada  nitrat  dapat  dilihat  bahwa  pada  proses pengolahan  dengan  waktu  aerasi  lebih  sebentar  akan menghasilkan  efisiensi  removal  yang  semakin  baik. Penurunan nitrat-nitrogen terbaik terjadi pada

## C. Analisis Biomassa sebagai MLSS
Mixed-Liquor  Suspended  Solid (MLSS)  merupakan  jumlah total  dari  padatan  tersuspensi  yang  berupa  material  organik dan  mineral  termasuk  di  dalamnya  mikroorganisme. Sedangkan  MLVSS  merupakan  material  organik  mikroba, baim  mikroba  hidup  maupun  mikroba  mati  dan  hancuran sel.  Pengukuran  MLSS  ini  dilakukan  untuk  memastikan bahwa  reaktor  telah  berjalan  sesuai  dengan  kriteria  desain. Selain  itu,  pengukuran  biomassa  dengan  jumlah  MLVSS juga  dilakukan  untuk  mengetahui  besar  perbandingan jumlah substrat dengan  nikroorganisme  yang tersedia (rasio F/M) di dalam reaktor. Selama berjalannya penelitian MLSS akan meningkat karena adanya pertumbuhan dan perkembangbiakan  dari  mikroorganisme  di  dalam  reaktor. Semakin  banyak  MLSS  yang  digunakan  dalam  sistem pengolahan  mengindikasikan  bahwa  terdapat  lebih  banyak mikroorganisme  pengurai  dalam  sistem  tersebut  sehingga aktivitas  penguraian  bahan  organik  dan  nitrogen  yang terkandung  dalam  limbah  lebih  cepat  [10].  Namun,  selama berlangsungnya  penelitian  terlihat  bahwa  pada  kondisi aerobik  yang  lebih  lama  akan  menghasilkan  jumlah biomassa  yang  lebih  banyak.  Hasil  analisis  MLSS  dapat dilihat pada Gambar 9, Gambar 10 dan Gambar 11.
Gambar  9.  Hasil  Analisis  MLSS  pada  durasi  waktu  aerobik  13,5  jam dan anoksik 31,5 jam
Gambar 10. Hasil Analisis MLSS pada durasi waktu aerobik 22,5 jam dan anoksik 22,5 jam.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 Ni lai ni tr at (m g /L) low medium high 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Ni lai ni tr at (m g /L) low medium high 0 10 20 30 40 N il ai n itr at (m g /L) low medium High 1000 3000 5000 7000 9000 aw a l ru n n in g ak h ir s ikl u s 1 ak h ir s ikl u s 2 ak h ir s ikl u s 3 aw a l ru n n in g ak h ir s ikl u s 1 ak h ir s ikl u s 2
ak h ir s ikl u s 3 MLSS MLVSS (m g /L) low medium high 1000 3000 5000 7000 9000 aw a l ru n n in g ak h ir s ikl u s 1 ak h ir s ikl u s 2 ak h ir s ikl u s 3 aw a l ru n n in g ak h ir s ikl u s 1 ak h ir s ikl u s 2 ak h ir s ikl u s 3 MLSS MLVSS (m g /L) low medium
high
Gambar 11. Hasil Analisis MLSS pada durasi waktu aerobik 31,5 jam dan anoksik 13,5 jam.

## D. Analisis pH
Selain jumlah biomassa dan Dissolved Oxygen , parameter lain  yang  berpengaruh  terhadap  proses  nitrifikasi  dan denitrifikasi  yang  terjadi  adalah  pH.  Nilai  pH  disetiap reaktor  selama  kegiatan running berlangsung  yaitu  berkisar antara 6.76 – 8.25. Pada masing – masing reaktor uji terjadi fluktuasi  nilai  pH.  Nilai  Kenaikan  nilai  pH  ini  dapat diakibatkan  dari  perubahan  bentuk  ammonia-nitrogen menjadi  bentuk  ion  yang  berupa  ammonium  jika  terlarut  di dalam air. Sehingga ion OH - di dalam limbah akan menjadi naik  yang  berdampak  pada  naiknya  nilai  pH  sebagaimana reaksi berikut:
NH 3 + H 2 O          NH 4 + + OH - (4)
Selain itu, nilai pH di dalam reaktor juga dapat mengalami penurunan jika terjadi proses pembentukan nitrat (Sawyer et al., 2003), dengan reaksi:
NH 4 + + 3/2 O 2 NO 2 - + 2H + + H 2 O         (5) NO 2 - + 1/2 O 2 NO 3 - (6)
Reaksi di atas menunjukkan bahwa setiap mol ammonium yang  dioksidasi  akan  memproduksi  2  mol  ion  hidrogen, yang  hasilnya  akan  menurunkan  nilai  pH  pada  lingkungan yang  nilai  buffernya  rendah  [11].  Hal  ini  menunjukkan bahwa  bakteri  autotrofik  yang  ada  pada  proses  nitrifikasi sangat sensitif terhadap nilai pH. Akan tetapi, kenaikan dan penurunan  nilai  pH  pada  semua  variasi  konsentrasi  limbah tidak  signifikan,  nilainya  relatif  hampir  sama  dan  masih berada  pada  kisaran  nilai  pH  netral.  Pengukuran  nilai  pH dari masing – masing reaktor dapat dilihat pada Gambar 12; Gambar 13 dan Gambar 14.
Gambar  12.  Hasil  Analisis  pH  pada  durasi  waktu  aerobik  13,5  jam  dan anoksik 31,5 jam.
Gambar  13.  Hasil  Analisis  pH  pada  durasi  waktu  aerobik  22,5  jam  dan anoksik 22,5 jam.
Gambar  14.  Hasil  Analisis  pH  pada  durasi  waktu  aerobik  31,5  jam  dan anoksik 13,5 jam.
Nilai pH di dalam setiap reaktor masih termasuk ke dalam rentang pH yang baik untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan  bakteri.  Nilai  pH  tersebut  yaitu  6,5-7,5 dan berada pada suhu 25°C-35°C.  Nilai pH optimum  untuk proses nitrifikasi  berkisar antara pH 7-8, apabila pH berada kurang dari 6,5 maka tidak akan terjadi pertumbuhan bakteri autotrofik  (bakteri  nitrifikasi)  [11]. Pada  penelitian  ini  nilai pH yang ditunjukkan oleh reaktor MBBR outlet menunjukan rentang pH optimum yaitu sebesar 7,5 – 8.25 yang termasuk pada  rentang  pH  optimum  proses  nitrifikasi  sehingga memiliki  besar  efisiensi  removal  ammonia-nitrogen  yang baik. Hal ini menunjukkan mikroorganisme yang berkembang  dengan  baik  adalah  bakteri  nitrifikasi (autotrofik)  atau  mikroorganisme  aerobik  obligat  [4].  Pada penelitian ini nilai pH yang ditunjukan pada reaktor dengan durasi  pengolahan  aerobik  31,5  jam-  anoksik  13,5  jam menunjukan  pH  optimum  untuk  proses  nitrifikasi  sehingga memiliki besar efisiensi removal ammonium-nitrogen paling baik. Hal ini menunjukan mikroorganisme yang berkembang dengan  baik  adalah  bakteri  nitrifikasi  (autototrofik)  atau mikroorganisme aerobik obligat [4].

## IV. KESIMPULAN
Moving  Bed  Biofilm  Reactor (MBBR)  dengan  media kaldness  (K1)  mampu  mengolah  limbah  domestik  dengan menurunkan  kandungan  anomium-nitrogen  adalah  sebesar 92,8%, nitrat-nitrogen sebesar 66,4%, nitrit-nitrogen sebesar 99,7%  dan  total  nitrogen  sebesar  67,4%. Sedangkan w aktu durasi pengolahan yang paling optimum adalah dengan lama durasi  pengolahan  aerobik  selama  31,5  jam  dan  anoksik selama  13,5  jam.  Pada  waktu  durasi  pengolahan  tersebut menghasilkan efisiensi penurunan nitrogen yang paling baik.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] A.  Sastrawijaya, Pencemaran  Lingkungan .  Jakarta:  PT.  Rineka Cipta, 2009.
[2] H.  Effendi, Telaah  Kualitas  Air  bagi  Pengolahan  Sumber  Daya dan Lingkungan Perairan . Yogyakarta: Kanisius, 2003.
[3] S.  Luostarinen,  S.  Luste,  L.  Valentin,  and  J.  Rintala, “ Nitrogen Removal  From  On-site  Anaerobic  Effluents  Using  Intermittenly Aerated  Moving  Bed  Biofilm  Reactors  at  Low  Temperatures, ”
Water Res. , pp. 1607 – 1615, 2006.
[4] Metcalf  and  Eddy, Wastewater  Engineering :  Treatment, Disposal and Reuse , 4th ed. New York: Mc Graw Hill Book Co., 2003.
[5] M. Kemani, B. Bina, H. Movalhedian, and M. Amin, “ Biological phosphorus and nitrogen removal from wastewater using moving bed  biofilm process, ” Irian J.  Biotechnol. ,  vol.  7,  no. 1, pp.  19 –
27, 2009.
[6] F.  Qaderi,  B.  Ayati,  and  H.  Ganjidous, “ Role  of  Moving  Bed Biofilm  Reactor  and  Squencing  Batch  Reactor  in  Biological
1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 aw a l ru n n in g ak h ir s ikl u s 1 ak h ir s ikl us 2 ak h ir s ikl u s 3 aw a l ru n n in g ak h ir s ikl u s 1 ak h ir s ikl u s 2 ak h ir s ikl u s 3 MLSS MLVSS (m g /L) low medium high 5.0 7.0 1 2 3 4 5 6 7 Ni lai pH Waktu (hari) low medium high 5 7 0 7 8 9 10 11 12 NIl ai pH Waktu (hari) low medium high
5.0 6.0 7.0 8.0 0 7 8 9 10 11 12 N il ai pH Waktu (hari) low medium high
Degradation  of  Formaldehyde  Wastewater, ” J.  Environ.  Heal. Sci. , vol. 8, pp. 295 – 306, 2011.
[7] M.  Romli,  Suprihatin,  and  D.  Sulinda, “ Penentuan  Nilai Parameter  Kinetika  Lumpur  Aktif  untuk  Pengolahan  Air  Lindi Sampah  (LeacheteI), ” J.  Tek.  Ind.  Pertan. ,  vol.  14,  pp.  56 – 66,
2004.
[8] A.  Herlambang  and  R.  Marsidi, “ Proses  Denitrifikasi  dengan sistem  Biofilter  untuk  pengolahan  air  limbah  yang  mengandung nitrat, ” J. Teknol. Lingkung. , vol. 4, no. 1, p. 46, 2003.
[9] C.  N.  Sawyer,  P.  L.  McCarty,  and  G.  F.  Parkin, Chemistry  for
Environmental  Engineering  and  Science ,  5th  ed.  Singapore:  Mc Graw Hill, 2003.
[10] D.  Agustiyani  and  H.  Imamuddin, “ Pertumbuhan  Kultur Nitrifikasi  Campuran  Pada  Senyawa  Amonium, ” in Proseding Seminar  Nasional  Biologi  XVI  dan  Kongres  Nasional Perhimpunan Biologi Indonesia (PBI) XII , 2000.
[11] S.  Tarre  and  M.  Green, “ High-Rate  Nitrification  at  Low  pH  in Suspenden  and  Attached-Biomass  Reactors, ” Appl.  Environ. Microbiol. , vol. 70, pp. 6481 – 6487, 2004.