Abstrak —Kandungan  minyak  dalam  air  limbah  umumnya relatif  sulit  untuk  diuraikan  oleh  mikroorganisme  pada pengolahan air limbah secara biologis. Sistem alga dalam High Rate  Alga  Reactor (HRAR)  telah  banyak  dikembangkan  dan digunakan  sebagai  pengolah  air  limbah  domestik dan industri. Aplikasi  sistem  alga  dalam  HRAR  ini  dicoba  untuk diaplikasikan  dalam  pengolahan  air  limbah  mengandung minyak solar. Penelitian dilakukan untuk mengkaji kemampuan  HRAR  dalam  menurunkan  kandungan  minyak solar  dengan  penambahan  glukosa  sebagai co-substrate . Penambahan co-substrate diperkirakan  dapat  mendorong bakteri  untuk  memberikan  suplai  karbondioksida  pada mikroalga.  Penelitian  ini  dilakukan  dengan  dua  variabel penelitian yaitu konsentrasi minyak solar sebesar 381 ppm dan 830 ppm dalam air limbah dan konsentrasi co-substrate berupa gula sebesar 5 gram, 7 gram, dan 10 gram ke dalam 18 Liter air pada  reaktor.  Setiap  dua  hari  sekali  selama  14  hari  akan diambil  sampel  untuk  kemudian  dilakukan  analisis  masing- masing  parameter.  Hasil  menunjukkan  bahwa  efisiensi tertinggi  kinerja  HRAR  dalam  menurunkan  kandungan minyak  solar  adalah  sebesar  84,27%.  Efisiensi  tertinggi  ini didapatkan  pada  reaktor  dengan  variasi  penambahan  minyak solar  830  ppm  dan co-substrate sebesar  10  gram  ke  dalam  18 Liter  yang  memiliki  nilai  COD  586,67  mg/L. Pada  konsentrasi minyak  solar  sebesar  830  ppm,  penambahan co-substrate memberikan  pengaruh  pada  efisiensi  penurunan  kandungan minyak  solar.  Semakin  besar  penambahan co-substrate, semakin besar efisiensi penurunan kandungan minyak solar.
Kata Kunci —alga, glukosa, HRAR, solar, substrat

## I. PENDAHULUAN
INYAK  bumi  seperti  solar  sebagai  kontaminan  yang dapat  mencemari  lingkungan  perlu  diolah. High  Rate Alga  Pond (HRAP)  merupakan  salah  satu  teknologi pengolahan  air  limbah  yang  dapat  menurunkan  kadar organik [1]. Saat ini masih banyak teknologi pengolahan air limbah (IPAL) yang berjalan kurang efektif karena mahalnya biaya  operasional  dan  rumitnya  sistem  pengoperasian. Sistem  HRAP  sebagai  salah  satu  teknologi  sistem  pengolah limbah  secara  biologis  memerlukan  biaya  operasional  yang kecil  sehingga  sistem  ini  dapat  dijadikan  sebagai  alternatif tambahan dalam pengolahan air limbah [2].
Sistem  HRAP  merupakan  salah  satu  solusi  yang  layak untuk  digunakan  dalam  mengolah  air  limbah  dengan menggunakan  budidaya  alga.  Sistem  HRAP  ini  dapat
digunakan  dalam  skala  besar  dengan  biaya  yang  murah. High  Rate  Algae  Reactor (HRAR)  merupakan  modifikasi dari HRAP dengan ukuran yang lebih kecil untuk digunakan dalam skala laboratorium [3].
Penggunaan  alga  dalam  proses  pengolahan  air  limbah memiliki  beberapa  keuntungan  yaitu  prinsip  pengolahan menggunakan  alga  berjalan  secara  alami  seperti  prinsip ekosistem  alam  sehingga  ramah  lingkungan  dan  tidak menghasilkan  limbah  sekunder.  Keuntungan  lainnya  adalah daur  ulang  nutrien  yang  berjalan  dengan  efisien  dan  dapat menghasilkan biomassa yang dapat dimanfaatkan [4].
Pada  penerapannya,  dalam  sistem  HRAR  ditambahkan substrat untuk meningkatkan jumlah biomassa. Jenis substrat yang  ditambahkan  dapat  berupa  karbon  organik  seperti glukosa  [5].  Berdasarkan  hubungan  simbiosis  yang  terjadi antara  alga  dengan  bakteri,  semakin  banyak  jumlah  bakteri maka  akan  semakin  banyak  CO 2 yang  dihasilkan  dan kemudian  digunakan  oleh  alga  untuk  berfotosintesis. Sehingga  dengan  meningkatnya  jumlah  bakteri  akan  dapat juga meningkatkan jumlah produksi alga.
Pada  penelitian  ini  akan  dikaji  lebih  dalam  tentang pengaruh  penambahan  glukosa  sebagai co-substrate dalam pengolahan air limbah yang mengandung minyak bumi yaitu solar menggunakan sistem HRAP yang dimodifikasi menjadi HRAR.

## II. METODE PENELITIAN
Pada penelitian ini digunakan reaktor berupa toples tanpa tutup  berbahan  plastik  dengan  volume  18  Liter.  Diperlukan juga  pompa submersible untuk  proses mixing sebanyak  1 buah  untuk  masing-masing  reaktor.  Selain  itu  perlu dipersiapkan  peralatan  serta  bahan  untuk  analisis  parameter di  laboratorium.  Terdapat  delapan  reaktor  sesuai  dengan masing-masing  variabel  yang  digunakan  pada  penelitian  ini (Gambar  1)  yaitu  minyak  solar  dan  glukosa  sebagai co- substrat .  Minyak  solar  sebagai  bahan  pencemar  yang  akan ditambahkan  didapatkan  dari  SPBU  Pertamina.  Glukosa yang  ditambahkan  berupa  gula  pasir.  Alga  yang  digunakan berasal  dari  saluran  drainase  air  limbah  domestik  kota Surabaya yang telah ada di jurusan Teknik Lingkungan ITS.
Pada  penelitian  ini  perlu  dilakukan seeding dan aklimiatisasi. Proses ini dilakukan untuk menumbuhkan alga

## Pengaruh Penambahan Glukosa Sebagai
Co-substrate dalam Pengolahan Air Limbah Minyak Solar Menggunakan Sistem High Rate Alga Reactor (HRAR)
Laksmisari Rakhma Putri, Agus Slamet, dan Joni Hermana Jurusan Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : hermana@enviro.its.ac.id
M
sehingga  dapat  diperoleh  alga  yang  siap  untuk  digunakan dalam  penelitian.  Dalam  proses seeding dilakukan  analisis COD,  total  N,  ortopospat  untuk  merepresentasikan  rasio C:N:P  dalam  sistem  HRAR  yaitu  minimal sebesar 100:16:1 [6]. Selain itu dilakukan analisis klorofil a untuk mengetahui jumlah alga yang akan digunakan dalam penelitian.
Pada  penelitian  ini,  terlebih  dahulu  dilakukan  penelitian pendahuluan yang bertujuan untuk mendapatkan konsentrasi minyak solar yang dapat ditoleransi oleh sistem alga. Variasi konsentrasi minyak solar pada masing-masing reaktor adalah sebesar 381 ppm, 830 ppm, 1280 ppm, 1730 ppm serta satu reaktor kontrol tanpa penambahan minyak solar. Pada akhir penelitian pendahuluan dipilih dua konsentrasi minyak solar yang  paling  optimum  berdasarkan  prosentase  penurunan nilai  klorofil  a  dan  MLSS.  Konsentrasi  minyak  solar  yang dipilih  dan  akan  digunakan  pada  pelaksanaan  penelitian selanjutnya yaitu 381 ppm dan 830 ppm.
Pada  penelitian  utama  ini  dilakukan  dua  kali  running. Running  I  penelitian  ini  dilakukan  selama  14  hari  dengan penambahan  minyak  solar  dan co-substrate pada  hari  ke-0. Pada  running  I  penelitian  ini  dilakukan  analisis  parameter setiap dua hari sekali. Running I bertujuan untuk mengetahui removal kandungan minyak solar yang dianalisis sebagai oil &  grease. Penyisihan  kandungan  minyak  solar  didapatkan dari selisih konsentrasi oil & grease pada hari ke-0 dan hari ke-14.
Pada  hari  ke-15  sampai  ke-29  dilanjutkan  dengan running  II.  Pada  running  II  dilakukan  penambahan  biakan alga  baru  sebanyak  2  Liter  pada  masing-masing  reaktor. Penambahan  biakan  alga  baru  dilakukan  pada  hari  ke-14. Running  II  bertujuan  untuk  mengetahui recovery alga  di dalam  sistem  HRAR  setelah  ditambahkan  biakan  alga  baru yang tidak tercemar minyak solar.
Dari  hasil  analisis  masing-masing  parameter  kemudian dilakukan  analisis  data  dan  pembahasan.  Hasil  analisis  dari setiap  parameter  akan  didapatkan  sesuai  dengan  fungsi waktu.  Pada  analisis  dilakukan  pembahasan  mengenai kemampuan  HRAR  dalam  menyisihkan  kandungan  minyak solar  di  dalam  air  limbah  serta  pengaruh  penambahan co- substrate dalam  proses removal minyak  solar  di  dalam  air limbah.  Dari  hasil  analisis  data  dan  pembahasan  tersebut kemudian dapat ditarik suatu kesimpulan.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Proses Seeding
Proses seeding bertujuan  untuk  menumbuhkan  alga. proses  ini  berlangsung  selama  7  hari.  Pada  proses seeding dilakukan  analisis  COD,  total  N,  dan  orthophospat  untuk mendapatkan  rasio  C:N:P  dengan  hasil  150:26:1.  Rasio C;N:P  yang  telah  memenuhi  standar  minimal  sebesar 100:16:1  menunjukkan  bahwa  alga  di  dalam  HRAR  telah tercukupi  kebutuhannya  dan  dapat  digunakan  dalam penelitian.  Selain  itu  juga  dilakukan  analisis  klorofil  a menggunakan metode spektrofotometer dan didapatkan nilai sebesar  26,18  mg/L.  Analisis  klorofil  a  menunjukkan banyaknya alga yang terdapat dalam sistem HRAR tersebut.

## B. Kinerja HRAR pada Penyisihan COD
Analisis  COD  dilakukan  dengan  menggunakan  metode closed  reflux. Baik  pada  konsentrasi  minyak  solar 381 ppm (Gambar  2)  maupun  830  ppm  (Gambar  3),  nilai  COD memiliki tren  yang meningkat hingga akhir penelitian. Pada hari-hari  awal  peningkatan  nilai  COD  disebabkan  karena adanya  penambahan co-substrate organik  berupa  gula pasir yang  terhitung  sebagai  COD.  Peningkatan  COD  yang  juga diiringi  dengan  penurunan  pH  menandakan  adanya penurunan kinerja dari mikroorganisme [7].
Penurunan  kinerja  mikroorganisme  dapat  disebabkan karena  adanya  substrat  organik  dengan  kadar  tinggi  [8]. Nilai  COD  yang  meningkat  juga  dapat  disebabkan  karena eksudat  yang  dikeluarkan  oleh  mikroorganisme  sebagai respon terhadap kondisi lingkungan yang ekstrim [9]-[10].
Gambar.  1.    Reaktor  Penelitian  dengan  Variabel  Minyak  Solar  (MS)  dan Co-substrat Berupa Gula (G)
Gambar. 2.  Grafik Analisis COD Konsentrasi Minyak Solar 381 ppm:
(a)  Penambahan Minyak Solar (b)  Penambahan Biakan Alga
Gambar. 3.  Grafik Analisis COD Konsentrasi Minyak Solar 830 ppm: (a)  Penambahan Minyak Solar (b)  Penambahan Biakan Alga

## C. Pengaruh Penambahan Co-substrate pada Pertumbuhan Klorofil a
Analisis  klorofil  a  dilakukan  dengan  menggunakan metode Spectrophotometric Determination of Chlorophyll a. Hasil analisis klorofil a seperti pada Gambar 4 dan Gambar 5 menunjukkan penurunan setelah hari ke-8 pada running I. Keberlangsungan  hidup  alga  di  dalam  reaktor  dipengaruhi oleh  adanya  cahaya  matahari  karena  cahaya  matahari diperlukan  oleh  alga  untuk  melakukan  fotosintesis.  Selain cahaya  matahari,  alga  juga  memerlukan  nutrien,  pH,  dan temperatur  yang  sesuai  untuk  keberlangsungan  hidupnya [11].
Penurunan  nilai  klorofil  a  dapat  disebabkan  karena ketersediaan  nutrien  yang  terbatas  di  dalam  sistem batch . Setelah  adanya  penambahan  biakan  alga  baru  pada  running II, nilai klorofil a dapat meningkat karena adanya alga baru dan nutrient yang bertambah. Namun setelah hari ke-20 nilai klorofil a menurun diperkirakan karena nutrien yang habis.

## D. Pengaruh Penambahan Co-substrate pada Perkembangan Nilai MLSS
Analisis  MLSS  dilakukan  dengan  menggunakan  metode Total  Solid  Dried  at  103  –  105 o C. Analisis  MLSS  hanya dilakukan  pada  running  I  yaitu  di  hari  ke-0  hingga  hari  ke- 14.  Baik  pada  Gambar  6  maupun  Gambar  7  terlihat  bahwa pada reaktor tanpa penambahan co-substrate dan penambahan  sebanyak  5  gram,  nilai  MLSS  menunjukkan tren  yang  menurun.  Sementara  dengan  penambahan co- substrate sebanyak  5  gram,  nilai  MLSS  meningkat  landai. Penurunan nilai MLSS ini disebabkan karena mikroorganisme  yang  mengalami  lisis  yang  juga  dapat berakibat pada meningkatnya nilai COD [12].
Pada  penambahan co-substrate sebanyak  10  gram,  nilai MLSS  terlihat  jelas  memiliki  tren  meningkat.  Nilai  MLSS pada penambahan co-substrate sebanyak 10 gram menunjukkan nilai yang seringkali lebih tinggi dibandingkan dengan  penambahan co-substrate dalam  jumlah  lebih sedikit.  Semakin  banyak  penambahan co-substrat terbukti dapat  semakin  meningkatkan  nilai  MLSS.  Penurunan  nilai MLSS  pada  hari-hari  awal  penelitian  disebabkan  karena mikroorganisme  memerlukan  waktu  untuk  beradaptasi sebelum  bisa  bekerja  menguraikan  bahan  organik  dengan stabil [13].
E. Pengaruh Co-substrate terhadap Penurunan Oil &

## Grease pada Sistem HRAR
Analisis oil  &  grease dilakukan  pada  awal  dan  akhir running  I  dengan  menggunakan  metode Soxhlet  Extraction Method. Efisiensi  dari  penurunan  kandungan  minyak  solar dalam  air  limbah  didapatkan  melalui  selisih  konsentrasi oil & grease di akhir dan di awal running I.
Pada  Gambar  8  ditunjukkan  hasil  efisiensi  penurunan kandungan  minyak  solar  pada  masing-masing  reaktor. Efisiensi  tertinggi  penurunan  kandungan  minyak  solar tercapai  pada  reaktor  dengan  variasi  konsentrasi  minyak solar  sebesar  830  ppm  dan  penambahan  10  gram  gula sebagai co-substrate. Pada  konsentrasi  minyak  solar  830 ppm  dapat  dilihat  kecenderungan  peningkatan  efisiensi seiring  dengan  peningkatan  jumlah  banyaknya  gula  yang ditambahkan  ke  dalam  reaktor.  Pada  konsentrasi  minyak solar  381  ppm,  semakin  banyak  penambahan  gula menyebabkan  semakin  tingginya  nilai  efisiensi  penyisihan kandungan  minyak.  Namun  pada  konsentrasi  minyak  solar 381  ppm  dan  tanpa  penambahan  gula,  diduga  tingginya efisinsi  penyisihan  kandungan  minyak  solar  dikarenakan bakteri  yang  kelaparan  sehingga  penurunan  kandungan
Gambar.  4.  Grafik Analisis Klorofil A Konsentrasi Minyak Solar 381 ppm: (a)  Penambahan Minyak Solar (b)  Penambahan Biakan Alga
. Gambar.  6.  Grafik Analisis MLSS Konsentrasi Minyak Solar 381 ppm
Gambar.  5.    Grafik  Analisis  Klorofil  A  Konsentrasi  Minyak  Solar  830 ppm:(a)  Penambahan Minyak Solar (b)  Penambahan Biakan Alga
Gambar. 7.  Grafik Analisis MLSS Konsentrasi Minyak Solar 830 ppm
minyak solar tinggi.
Penambahan glukosa sebagai co-substrate dapat meningkatkan  pertumbuhan  bakteri  sehingga  meningkatkan efisiensi penyisihan minyak solar.
Pada  sistem  HRAR  juga  terjadi  proses  adsorbsi. Penurunan  kandungan  minyak  solar  di  dalam  reaktor  juga disebabkan  karena  minyak  solar  menempel  pada  alga  yang ada  di  dalam  reaktor,  dimana  di  tepian  dalam  reaktor terbentuk lapisan tipis yang berminyak.

## IV. KESIMPULAN
Pada  konsentrasi  minyak  solar  sebesar  830  ppm, penambahan co-substrate memberikan  pengaruh  dalam efisiensi penurunan kandungan minyak solar. Semakin besar penambahan co-substrate , semakin besar efisiensi penurunan kandungan  minyak  solar.  Efisiensi  tertinggi  kinerja  HRAR dalam  menurunkan  kandungan  minyak  solar  adalah  sebesar 84,27%.  Efisiensi  tertinggi  ini  didapatkan  pada  reaktor dengan  variasi  konsentrasi  minyak  solar  830  ppm  dan co- substrate sebesar 10 gram ke dalam 18 Liter yang memiliki nilai COD 586,67 mg/L.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Mesple,  F.,  Casellas,  C.,  Troussellier,  M.,  dan  Bontoux,  J.,  “Some difficulties  in  modelling  chlorophyll  a  evolution  in  a  high  rate  alga pond ecosystem,” Ecological Modelling . Vol. 78 (1995) 25–36.
[2] Supradata, Pengolahan  Limbah  Domestik  Menggunakan  Tanaman Hias  Cyperus  alternifolius,  L.  dalam  Sistem  Lahan  Basah  Buatan Aliran  Bawah  Permukaan  (SSF  Wetlands). Laporan  Thesis,  Ilmu Lingkungan Universitas Diponegoro, Semarang (2005, Aug).
[3] Lundquist,  T.  J.,  Woertz,  I.  C.,  Quinn,  N.  W.  T.,  dan  Benemann,  J. R., A  Realistic  Technology  and  Engineering  Assessment  of  Algae Biofuel  Production .  Energy  Bioscience  Institute,  University  of California, Berkeley, California (2010, Oct).
[4] Santoso,  A.  D.,  Darmawan,  R.  A.,  dan  Susanto,  J.  P.,  “Mikroalga untuk  penyerapan  emisi  CO 2 dan  pengolahan  limbah  cair  di  lokasi industri,” Jurnal Ilmu dan Teknologi Kelautan Tropis, Vol. 3, No. 2 (2011, Dec) 62-70.
[5] Perez-Garcia, O., Escalante, F. M. E., de-Bashan, L. E., dan Bashan, Y.,  “Heterotrophic  cultures  of  microalgae:  metabolism  and  potential products,” Water Research , Vol. 45 (2011) 11-36.
[6] Redfield, A. C., Ketchum, B. M., dan Richards, F. A., The Influence of  Organism  on  the  Composition  of  Seawater. M. N. Hill [ed.], The Sea, Wiley (1963).
[7] Mai,  H.  N.  P., Integrated  Treatment  of  Tapioka  Processing Industrial  Wastewater:  Based  on  Environmental  Bio-Technology , Ph.D Thesis, Wageningen University (2006, Oct).
[8] Mulyani,  H., Pengaruh  Pre-Klorinasi  dan  Pengaturan  pH  terhadap Proses  Aklimatisasi  dan  Penurunan  COD  Pengolahan  Limbah  Cair Tapioka, Laporan  Thesis,  Magister  Teknik  Kimia,  Universitas Diponegoro (2012, Jun).
[9] Iswara,  A.  P., Pengaruh  Aerasi  dan  Pencahayaan  Alami  pada Kemampuan  High  Rate  Algae  Reactor  (HRAR)  dalam  Penurunan Bahan  Organik  Limbah  Domestik  Perkotaan ,  Laporan  Tugas  Akhir, Teknik Lingkungan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (2011).
[10] Malinsky-Rushansky, N. Z. dan Legrand, C., “Excretion of dissolved organic  carbon  by  phytoplankton  of  different  sizes  and  subsequent bacterial uptake”, Marine Ecology Progress Series , Vol. 132 (1996) 249-255.
[11] Mulyanto, A., “Mikroalga (Chlorella, sp.) sebagai agensia penambat gas  karbon  dioksida”, Jurnal  Hidrosfer  Indonesia ,  Vol.  5,  No.  2 (2010) 13-23.
[12] Budhi,  Y.  B.,  Setiadi,  T.,  dan  Harimurti,  B.,  “Peningkatan biodegradabilitas  limbah  cair  printing  industri  tekstil  secara anaerob”, Prosiding  Seminar  Nasional  Teknik  Kimia  Soehadi Reksowardojo, Institut Teknologi Bandung (1999).
[13] Olafadehan,  O.  A.  dan  Alabi,  A.  T.,  “Modelling  and  simulation  od methanogenic  phase  of  an  anaerobic  digester”, Journal  of Engineering Research , Vol. 13, No. 2 (2009) 1-18.
Gambar. 8.  Grafik Efisiensi Penurunan Kandungan Minyak Solar