Studi penyisihan nitrogen air limbah agroindustri hasil perikanan secara biologis dengan model dinamik Activated Sludge Model (ASM)1

Abstract

Pembangunan di sektor industri perikanan yang berkembang pesat diikuti juga oleh peningkatan produksi limbah cairnya. Limbah cair industri perikanan dicirikan dengan tingginya kandungan karbon organik dan nitrogen, sehingga dapat menyebabkan eutrofikasi, yang kemudian menyebabkan menurunnya nilai guna air, dan gangguan kesehatan seperti methemoglobinemia pada bayi, pembentukan senyawa karsinogenik nitrosamin, serta dapat menyebabkan gangguan fungsi jantung. Penelitian ini bertujuan mempelajari penyisihan nitrogen dari limbah industri perikanan melalui proses anoksik-aerobik berdaur ulang dan pembuatan model simulasi dinamik dengan ASM1 (Activated Sludge Model 1), untuk dapat merancang proses penyisihan nitrogen air limbah industri perikanan secara optimal. Penelitian ini dilaksanakan melalui percobaan di laboratorium dan disimulasi dengan menggunakan Simulink yang dirancang dengan model dinamik ASM1. Percobaan di laboratorium dilakukan dengan menggunakan dua buah reaktor berkapasitas masing-masing 5 liter dan satu buah penjernih (clarifier), dengan konfigurasi anoksik – aerobik – clarifier beresirkulasi dari aerobik ke anoksik. Parameter yang diuji adalah MLVSS, TKN, N-NH3, dan N-NO3 -. Pelaksanaan penelitian dimulai dari karakterisasi limbah cair industri-industri perikanan, aklimatisasi lumpur aktif, penentuan konstanta-konstanta parameter kinetika dan validasi model simulasi. Kemudian dilanjutkan dengan analisa sensitivitas konstanta parameter kinetika, verifikasi hasil simulasi dan penentuan efisiensi proses yang optimal. Hasil penelitian menunjukkan bahwa limbah cair dari industri pembuatan tepung ikan memiliki kandungan cemaran yang tertinggi (BOD = 289 mg/l, COD= 1192,9 mg/l, TKN= 1117,86 mg/l dan TSS= 69600 mg/l), dibandingkan jenis industri perikanan yang lain seperti industri pembekuan udang, pembekuan tuna, pengalengan ikan tuna dan lemuru. Hasil penentuan nilai-nilai parameter kinetika pada kondisi anoksik yaitu μ m= 1,43 hari-1, KS= 8,92 mgCOD/l, KNO= 4,09 mgN-NO3/l, YH= 0,17 mg VSS/mgCOD, dan kd= 0,07 hari-1, dan parameter kinetika yang diperoleh pada kondisi aerobik yaitu μ m= 3,97 hari-1, KS= 168,90 mgCOD/l, KNH=174,53 mg N-NH3/l, YH= 0,42 mg VSS/mg COD, dan kd= 0,12 hari-1. Analisis sensitivitas konstanta parameter kinetika menunjukkan bahwa parameter yang sensitif yaitu: μ m , KS terutama pada kondisi aerobik dan YH. Konstanta kinetika yang kurang sensitif yaitu kd, KNH pada kondisi aerobik dan KNO pada kondisi anoksik. Konstanta yang tidak sensitif yaitu KNH pada kondisi anoksik. Sensitivitas parameter kinetika ini perlu dipertimbangkan karena banyak peneliti memperoleh hasil nilai parameter kinetikanya dengan kisaran yang cukup panjang. Model simulasi yang dibangun dapat digunakan untuk merancang dan merencanakan proses penyisihan nitrogen dengan faktor galat maksimum 20%. Galat TKN antara simulasi dan percobaan terkoreksi dengan 0,1369. Analisis optimasi dari unjuk kerja sistem diperoleh bahwa resirkulasi 50% dan HRT 0,5 - 1 hari menghasilkan efisiensi penyisihan nitrogen yang relatif baik.