Siklus Oxic-Anoxic Pada Moving Bed Biofilm Reactor Dengan Penambahan Zeolit Untuk Penyisihan Amonia dan Nitrat Pada Limbah Tinja

Raden Reonald Adhi Wibowo; Rizka Novembrianto

Authors

Raden Reonald Adhi Wibowo Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur Author
Rizka Novembrianto Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur Author

Keywords:

MBBR, Zeolit, Nitrifikasi, Denitrifikasi, Amonia, Nitrat, Limbah tinja

Abstract

Pengolahan limbah tinja secara biologis murni rentan terhadap fluktuasi beban amonia yang dapat menyebabkan toksisitas dan menurunkan kinerja nitrifikasi secara tiba-tiba. Penelitian ini bertujuan menganalisis pengaruh kombinasi dosis zeolit sebagai penyangga terhadap fluktuasi beban amonia, serta siklus aerasi oxic-anoxic untuk mendorong konversi amonia secara tuntas menjadi gas nitrogen (N₂), terhadap efisiensi penyisihan amonia dan nitrat menggunakan reaktor Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) intermiten. Penelitian dilakukan menggunakan enam reaktor dengan kombinasi tiga dosis zeolit (0, 25, dan 50 g/L) dan dua siklus aerasi (3:3:3:3 jam dan 4:2:4:2 jam) terhadap limbah tinja dengan konsentrasi amonia awal 124,8 mg/L. Hasil penelitian menunjukkan efisiensi penyisihan amonia berkisar antara 60,5% hingga 81,1%, dengan kombinasi dosis zeolit 50 g/L dan siklus 4:2:4:2 jam menghasilkan efisiensi tertinggi. Analisis General Linear Model (GLM) menunjukkan bahwa dosis zeolit, siklus aerasi, dan fase operasional berpengaruh signifikan terhadap penyisihan amonia (R-sq = 99,75%) maupun nitrat (R-sq = 98,11%). Penelitian ini membuktikan bahwa zeolit teraktivasi mampu meredam fluktuasi beban amonia, sementara siklus oxic-anoxic mendorong konversi amonia menjadi gas nitrogen secara lebih tuntas dibanding sistem nitrifikasi tanpa fase anoxic.

References

[1] G. Dian and W. Herumurti, “Evaluasi kinerja instalasi pengolahan lumpur tinja (IPLT) keputih, Surabaya,” Jurnal Teknik ITS, vol. 5, no. 1, pp. 1–6, 2016.

[2] D. R. Pratama and N. S. Priambudi, “Evaluasi Unit Oxidation Ditch Pada Sub Koordinator Pengolahan Limbah Domestik Di Instalasi Pengolahan Lumpur Tinja (IPLT) Keputih, Surabaya,” 2023.

[3] E. Nurhayati, A. Y. Bagastyo, F. Fathyah, D. P. Rahayu, and A. Yulikasari, “Karakterisasi Influen Lumpur Di Instalasi Pengolahan Lumpur Tinja (Iplt) Keputih Surabaya,” Jurnal Purifikasi, vol. 22, no. 2, pp. 73–80, 2023.

[4] Y. Ye et al., “Research progress on biological denitrification process in wastewater treatment,” Water (Basel)., vol. 17, no. 4, p. 520, 2025.

[5] H. Ødegaard, B. Rusten, and T. Westrum, “A new moving bed biofilm reactor-applications and results,” Water Science and Technology, vol. 29, no. 10–11, p. 157, 1994.

[6] B. Rusten, B. Eikebrokk, Y. Ulgenes, and E. Lygren, “Design and operations of the Kaldnes moving bed biofilm reactors,” Aquac. Eng., vol. 34, no. 3, pp. 322–331, 2006.

[7] A. Alshameri, A. Ibrahim, A. M. Assabri, X. Lei, H. Wang, and C. Yan, “The investigation into the ammonium removal performance of Yemeni natural zeolite: Modification, ion exchange mechanism, and thermodynamics,” Powder Technol., vol. 258, pp. 20–31, 2014.

[8] D. Wen, Y. S. Ho, and X. Tang, “Comparative sorption kinetic studies of ammonium onto zeolite,” J. Hazard. Mater., vol. 133, no. 1–3, pp. 252–256, May 2006, doi: 10.1016/j.jhazmat.2005.10.020.

[9] Y. Miao et al., “Application of intermittent aeration in nitrogen removal process: development, advantages and mechanisms,” Chemical Engineering Journal, vol. 430, p. 133184, 2022.

[10] Y.-Q. Gu, T.-T. Li, and H.-Q. Li, “Biofilm formation monitored by confocal laser scanning microscopy during startup of MBBR operated under different intermittent aeration modes,” Process Biochemistry, vol. 74, pp. 132–140, 2018.

[11] L. Wang et al., “Nitrogen Removal for Low Concentration Ammonium Wastewater by Adsorption, Shortcut Simultaneous Nitrification and Denitrification Process in MBBR,” Water (Switzerland), vol. 15, no. 7, Apr. 2023, doi: 10.3390/w15071334.

[12] A. Munfaridah, S. P. Saraswati, and J. S. Mahathir, “Pengaruh Sistem Aerasi Intermittent terhadap Removal Organik dan Nitrogen pada Pengolahan Air Limbah Domestik Kamar Mandi Umum,” Jurnal Ilmu Lingkungan, vol. 20, no. 1, pp. 102–114, Jan. 2022, doi: 10.14710/jil.20.1.102-114.

[13] A. U. Farahdiba, Y. S. Purnomo, S. N. Sakti, and M. F. Kamal, “Pengolahan limbah domestik rumah makan dengan proses moving bed biofilm reactor (MBBR),” Jukung (Jurnal Teknik Lingkungan), vol. 5, no. 1, 2019.

[14] T. A. Rachmanto and V. R. Pradana, “Proses Oxic Anoxic Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) Untuk Meremoval Parameter COD,” ENVIROSAN: Jurnal Teknik Lingkungan, vol. 6, no. 1, pp. 1–5, 2023.

[15] T. A. Rachmanto and I. Ardiansyah, “The Effect of Oxic-Anoxic Process on Moving Bed Biofilm Reactor For The Reduction of Dissolved Organic Matter in The Slaughterhouse Industry,” Berkala Sainstek, vol. 13, no. 4, pp. 199–205, 2025.