Resmanto, AmpuMarojahan (2011) Granulation of Substrate-Adapted Microorganisms with Cationic Polymer Addition. Magister thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Pengoperasian reaktor anaerob yang sukses terkait dengan konsentrasi biomassa aktif dalam sistem. Mikroorganisme di dalam harus memiliki aktivitas tinggi dan konsentrasi tinggi untuk mendapatkan kinerja reaktor yang baik dan stabil. Dalam penelitian ini, adaptasi mikroorganisme anaerob ke dalam substrat tertentu dilakukan untuk menyesuaikan diri dan memperkaya mikroorganisme tertentu. Fur rmore, granulasi mikroorganisme beradaptasi substrat dengan penambahan polimer kationik dipelajari. Dari sebelum penelitian ini bertujuan untuk menyelidiki pengaruh penambahan polimer kationik pada granulasi mikroorganisme yang diadaptasi substrat. Proses adaptasi dilakukan dengan inokulasi 8,5 g vss / l lumpur benih menjadi enam reaktor kaca dan diberi makan dengan 0,1% glukosa, asam laktat, etanol, asam butirat, asam propionat dan asam asetat untuk pengayaan mikroorganisme beradaptasi glukosa (GAM), Mikroorganisme (LAM) yang diadaptasi asam laktat, mikroorganisme beradaptasi etanol (EAM), mikroorganisme yang diadaptasi asam butirat (BAM), mikroorganisme (PAM) yang beradaptasi dengan asam propionik dan mikroorganisme yang diadaptasi asam asam (AAM). Tingkat pemanfaatan substrat dari masing-masing mikroorganisme dianalisis setiap bulan untuk menyelidiki pengaruh proses adaptasi pada aktivitas mikroba. Setelah adaptasi selama 6 bulan, enam mikroorganisme beradaptasi substrat dikelompokkan untuk mewakili tiga kelompok utama mikroorganisme anaerob. GAM diwakili sekelompok bakteri fermentasi (FB), LAM, EAM, BAM dan PAM diwakili sekelompok bakteri asetogenik (AB), dan AAM mewakili sekelompok metanogen asetoklastik (ACM). Tiga jenis polimer kationik yaitu dia 3150, MEM 8265 dan Chitosan digunakan untuk memilih polimer yang paling cocok untuk koagulasi mikroorganisme substrateaded berdasarkan analisis uji Jar dan aktivitas metanogenik tertentu. Studi granulasi dilakukan dengan inokulasi dari tiga kelompok mikroba menjadi tiga reaktor tangki pengaduk terus menerus (CSTR) dan dioperasikan hingga 2 bulan dengan penambahan polimer secara berkala. Agitasi dan resirkulasi terus dipelihara untuk mendukung pembentukan granular. Efek polimer pada pembentukan granul dievaluasi dengan mengukur konsentrasi vss, indeks volume lumpur (SVI), konsentrasi zat polimer ekstraseluler (EPS), distribusi ukuran dan aktivitas metanogenik. Morfologi dan komposisi mikroba dalam butiran divisualisasikan dengan memindai mikroskop elektron (SEM) dan fluorosensi hibridisasi in-situ (ikan) yang digabungkan dengan mikroskop pemindaian laser Confocal (CLSM). Hasil penelitian menunjukkan bahwa proses adaptasi meningkatkan tingkat pemanfaatan substrat masing-masing mikroorganisme untuk menggunakan substrat IR sendiri. GAM, LAM, EAM, BAM, PAM dan AAM memiliki aktivitas tertinggi dalam menggunakan glukosa, asam laktat, etanol, asam butyric, asam propionat dan asam asetat. Ditemukan bahwa polimer kationik MEM 8265 dengan konsentrasi 2 mg / g SS adalah polimer yang paling cocok untuk koagulasi mikroorganisme yang diadaptasi substrat dan digunakan untuk studi granulasi tiga kelompok mikroba. Setelah operasi selama 2 bulan, SVI semua kelompok mikroba menurun secara signifikan dibandingkan dengan tahap awal granulasi. Konsentrasi VSS meningkat menjadi 11,1, 6,6 dan 4,5 g vss / l untuk FB, AB dan ACM, masing-masing. Produksi EPS dari tiga kelompok mikroba meningkat dalam hal kandungan protein dan karbohidrat. Selain itu, ukuran granular 2,0 mm ditemukan di semua reaktor. Karakteristik granula yang baik tidak hanya mempertimbangkan ukuran tetapi juga aktivitas metabolisme. Aktivitas metanogenik FB, AB dan ACM meningkat menjadi 0,10, 0,26, 0,27 g codch 4 / g vss.d. Foto mikroskop elektron menunjukkan bahwa morfologi tiga butiran mikroba berbeda. Granul yang diperkaya fermentasi (FB) memiliki mikroorganisme dengan coccoid dan bentuk batang sebagai mikroorganisme yang dominan. Granul yang diperkaya asetogenik (AB) mengandung mikroorganisme seperti metanosaeta dengan bentuk batang pendek dan panjang sebagai spesies dominan. Sebagian besar mikroorganisme dalam granul metanogen asetoklastik yang diperkaya adalah mikroorganisme metanosaeta seperti dengan bentuk batang pendek. Dalam hal komposisi mikroba, granula memperkiraan (FB) didominasi oleh eubacteria, sedangkan granul yang diperkaya (AB) secara asetogenik mengandung eubacteria dan archaea. Grup Archaea ditemukan sebagai mikroorganisme dominan dalam metanogen asetoklastik yang diperkaya (ACM).
English Abstract
successful operation of anaerobic reactor was related with active biomass concentration within system. microorganisms inside should have high activity and high concentration to get a good and stable performance of reactor. In this study, adaptation of anaerobic microorganisms into specific substrates was done to acclimatize and enrich specific microorganism. Fur rmore, granulation of substrate adapted microorganism with cationic polymer addition was studied. refore this study was aimed to investigate effect of cationic polymer addition on granulation of substrate-adapted microorganisms. adaptation process was conducted by inoculated 8.5 g VSS/l of seed sludge into six glass reactors and fed with 0.1% of glucose, lactic acid, ethanol, butyric acid, propionic acid and acetic acid for enrichment of glucose-adapted microorganism (GAM), lactic acid-adapted microorganism (LAM), ethanol-adapted microorganism (EAM), butyric acid-adapted microorganism (BAM), propionic acid-adapted microorganism (PAM) and acetic acid-adapted microorganism (AAM), respectively. Substrate utilization rate of each microorganism was analyzed every month to investigate effect of adaptation process on microbial activity. After adaptation for 6 months, six substrate-adapted microorganisms were grouped to represent three main groups of anaerobic microorganism. GAM was represented a group of fermentative bacteria (FB), LAM, EAM, BAM and PAM were represented a group of acetogenic bacteria (AB), and AAM was represented a group of acetoclastic methanogens (AcM). Three kinds of cationic polymers namely HIM 3150, MEM 8265 and chitosan were used to select most suitable polymer for coagulation of substrateadapted microorganisms based on jar test analysis and specific methanogenic activity. granulation study was done by inoculation of three microbial groups into three continuous stirrer tank reactor (CSTR) and operated until 2 months with addition of polymer as periodically. Agitation and recirculation were constantly maintained to support granular formation. effect of polymer on granule formation was evaluated by measuring VSS concentration, sludge volume index (SVI), extracellular polymeric substances (EPS) concentration, size distribution and methanogenic activity. morphology and microbial composition in granules were visualized by scanning electron microscope (SEM) and fluorosence in-situ hybridization (FISH) combining with confocal laser scanning microscope (CLSM), respectively. results showed that adaptation process increased substrate utilization rate of each microorganism to use ir own substrate. GAM, LAM, EAM, BAM, PAM and AAM have highest activity in using glucose, lactic acid, ethanol, butyric acid, propionic acid and acetic acid, respectively. It was found that cationic polymer MEM 8265 with concentration 2 mg/g SS was most suitable polymer for coagulation of substrate-adapted microorganisms and used for granulation study of three microbial groups. After operation for 2 months, SVI of all microbial groups were significantly decreased comparing to initial stage of granulation. VSS concentration increased to 11.1, 6.6 and 4.5 g VSS/l for FB, AB and AcM, respectively. EPS production of three microbial groups increased in terms of protein and carbohydrate content. Moreover, granular size of 2.0 mm was found in all reactors. good characteristic of granules is not only considering size but also metabolic activity. methanogenic activity of FB, AB and AcM increased to 0.10, 0.26, 0.27 g CODCH 4 /g VSS.d, respectively. photograph electron microscope showed that morphology of three microbial granules were different. Enriched-fermentative (FB) granule had microorganisms with coccoid and rod-shape as a predominant microorganisms. Enriched-acetogenic (AB) granule contained Methanosaeta -like microorganisms with short and long rod-shape as a dominant species. most microorganisms in enriched-acetoclastic methanogens granule was Methanosaeta -like microorganism with short rod-shape. In term of microbial composition, enrichedfermentative (FB) granule was dominated by Eubacteria, while enriched-acetogenic (AB) granule was contained both of Eubacteria and Archaea. Archaea group was found as a predominant microorganism in enriched-acetoclastic methanogen (AcM).
| Item Type: | Thesis (Magister) |
|---|---|
| Identification Number: | TES/631.5/RES/g/041102189 |
| Subjects: | 600 Technology (Applied sciences) > 631 Specific techniques; apparatus, equipment materials > 631.5 Cultivation and harvesting |
| Divisions: | S2/S3 > Magister Teknologi Hasil Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian |
| Depositing User: | Endro Setyobudi |
| Date Deposited: | 01 Dec 2011 11:38 |
| Last Modified: | 01 Dec 2011 11:38 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/158904 |
Actions (login required)
 |
View Item |