Pada tulisan ini, peranan nutrisi dalam
metabolisme mikroba akan dikaji. Sumber nutrisi dalam air limbah, jenis air
limbah yang memiliki defisiensi nutrisi dan jalan pada operator dapat
menyelesaikan masalah yang disebabkan oleh defisiensi nutrisi akan didiskusikan.
Pembersihan secara biologi terhadap nutrisi yang berlebihan dari air limbah
juga akan disebutkan.
Setiap sel hidup mengandung
nutrisi, beberapa di antarnya bersifat esensial bagi pertumbuhan sel. Nutrisi
lain juga digunakan ketika ada tetapi tidak esensial. Karbon, oksigen,
nitrogen, hidrogen, fosfor, sulfur, potassium, kalsium, magnesium, dan besi
dibutuhkan dalam jumlah besar. Sodium dan klorin juga dibutuhkan dalam jumlah
besar oleh beberapa organisme tetapi tidak semua organisme. Karbon, oksigen,
nitrogen, hidrogen, fosfor, dan sulfur adalah konstituen utama pada sel.
Nutrisi esensial lainnya menyediakan berbagai fungsi, termasuk bertindak
sebagai aktivator enzim, transporter elektron, dan regulator tekanan osmotik.
Komposisi unsur pada sel beragam.
Sel terdiri dari 70 – 90 % air dan 10 – 30 % material kering dengan berat. Pada
material kering, 70 – 95 % adalah organik dan 5 hingga 30 % anorganik. Isi
anorganik pada material kering membentuk bagian abu pada organisme yang
diinsinerasi. Bagian abu pada lumpur aktif dari pengolahan besar tanaman
bertipe antara 20 dan 35 % tetapi lebih dari 50 % tergantung pada karakteristik
limbah air. Secara umum, lumpur aktif dibangun di limbah yang berisi fraksi
protein yang lebih tinggi yang memiliki bagian nitrogen daripada pertumbuhan
pada limbah yang berisi lebih banyak karbohidrat. Selain itu, pada komposisi
unsur pada sel mikroba bervariasi dengan kondisi pertumbuhannya dan berpengaruh
juga pada kebutuhan nutrisi. Oleh sebab itu, kita perlu merancang rumus empirik
untuk menentukan kebutuhan nutrisi.
Komposisi biokimia pada sel,
khususnya pada bakteri berhubungan dengan nutrisi. Nutrisi dalam sel bakteri
juga terjadi dalam molekul kecil seperti air, substansi organik dan ion
anorganik dan biasanya terjadi pada molekul yang besar. Senyawa yang diambil
sel dari lingkungan terdiri dari dua aktivitas metabolit dasar ; produksi
energi/bioenergetik dan sintesis dari materi yang baru/biosintesis. Organisme
dapat memproduksi energi dari cahaya, senyawa organik, dan anorganik. Senyawa
anoraganik bisa dioksidasi dan energi dibebaskan selama sel untuk pemeliharaan
sel, sintesis materi sel baru, dan untuk bergerak/motil.
Transpor nutrisi berperan dalam
pengangkutan nutrisi agar bisa masuk ke dalam sel. Nutrisi bisa masuk ke dalam
sel dengan melintasi membran sel sebelumnya. Jenis-jenis transpor nutrisi
adalah transpor pasif, grup translokasi, dan transpor aktif. Transpor pasif
terdiri dari difusi sederhana dan difusi terfasilitasi. Difusi sederhana
terjadi saat melewati membran sel semipermeabel dari area berkonsentrasi tinggi
ke area berkonsentrasi rendah. Difusi terfasilitasi dimediasi oleh protein
membran spesifik (pembawa protein atau permeases). Pembawa protein mengikat
nutrisi spesifik pada permukaan luar di membran sel. Pada grup translokasi,
nutrisi diubah secara kimia selama proses transpor. Dalam proses transpor
aktif, protein pembawa di sel membran bergabung dengan nutrisi. Proses ini
membutuhkan energi untuk mengangkut nutrisi melawan gradien konsentrasi.
Sumber nutrisi dalam air limbah
mencakup limbah domestik, komersial, industri, dan pertanian; persediaan air
domestik; limpasan permukaan; dan resapan dari saluran pembuangan. Karbon,
hidrogen, dan oksigen terjadi dalam variasi konstituen organik pada limbah seperti
protein, karbohidrat, lemak, minyak, dan pelumas. Hal ini juga dapat ditemui
dalam konstituen limbah anorganik. Karbon ditemukan dalam komponen alkalinitas,
seperti bikarbonat, asam karbonat, dan karbonat. Oksigen dapat diperoleh dari
oksigen bebas, air, dan bikarbonat. Hidrogen dapat diperoleh dari udara dan
air.
Senyawa nitrogen
terjadi di air limbah sebagai nitrogen organik dan anorganik. Nitrogen
anorganik terdiri dari ammonia (NH3 ), nitrit (NO2), dan
nitrat (NO3). Nitrogen organik terdapat pada urea. Kandungan
nitrogen pada limbah industri bervariasi. Senyawa fosfor yang ditemukan dalam
limbah cair terdiri dari ortofosfat, fosfat terkondensasi, dan fosfor organik.
Mayoritas sumber fosfor di limbah air berasal dari kotoran manusia dan
deterjen. Sulfur ditemukan pada beberapa jenis limbah dalam bentuk sulfat,
sulfida, sulfit, dan sulfur organik. Nutrisi lain yang ditemukan dalam limbah
air ada berbagai jenis. Di antaranya adalah potasium, magnesium, sodium,
kalsium, besi, mangan, seng, klorida, tembaga, nikel, selenium, kobalt dan
molibdenum yang terdapat di beberapa jenis limbah.
Nutrisi dibutuhkan dalam proporsi
yang tepat untuk pengolahan yang efektif terhadap limbah air. Hal ini juga diperlukan uuntuk
mencapai pembersihan nutrisi dalam proses perlakuan biologi. Jika nutrisi
esensial tidak ada, pertumbuhan mikroba tidak akan terjadi. Saat nutrisi tidak
cukup, kemampuan menetap lumpur dan kualitas limbah dalam perlakuan tanaman
memburuk hingga ke proses perusakan. Defisiensi nutrisi dapat menyebabkan sludge bulking dan sludge foaming. Sludge
bulking terjadi saat organisme berfilamen melimpah dan mengaktivasi lumpur
agar tidak menetap dan memadat dengan jelas dan menghasilkan proses yang
terganggu. Sludge foaming menyebabkan terjadinya busa pada lumpur. Keberadaan
defisiensi nutrisi dapat ditentukan dari analisis influen atau komposisi sel.
Jika defisiensi nutrisi dikonfirmasi, nutrisi dapat ditambahkan dalam rasio
yang tepat untuk mengatasi masalahnya.
Jika terjadi kelebihan nutrisi, maka nutrisi itu tidak dapat dibersihkan
secara efektif dalam perlakuan tanaman dan bisa menyebabkan deteriorasi
terhadap kualitas air yang diterima. Efek yang berbahaya dari nutrisi yang
berlebihan dalam air yang diterima termasuk eutrofikasi, matinya ikan-ikan, dan
membuat air tidak layak untuk berbagai kegunaan seperti persediaan air minum
dan rekreasi. Ketika nutrisi berada dalam keadaan berlebih, maka nutrisi itu
dapat dibersihkan dalam beberapa cara, termasuk proses fisika, kimia, dan
biologi. Contoh zat-zat yang biasa dibersihkan adalah karbon, nitrogen, dan
fosfor.
PUSTAKA
:
Gerardi, Michael H. 1994. Wastewater Biology : The Life Processes. Alexandria (USA) : Water
Environment Federation. Page : 11 – 62.
0 komentar:
Posting Komentar