BAB PENGOLAHAN AIR LIMBAH INDUSTRI SIRUP, KECAP DAN SAOS
12.1. Pendahuluan Seiring dengan tingginya laju pertumbuhan penduduk dan pesatnya proses industrialisasi, kwalitas lingkungan hidup juga menurun akibat pencemaran. Pemukiman yang padat, sanitasi lingkungan yang tidak memadai serta air limbah yang langsung dibuang ke lingkungan adalah penyebab utama terjadinya pencemaran. Upaya pengendalian pencemaran sampai saat ini masih mengalami banyak kendala. Hal ini disebabkan karena beberapa hal antara lain kurangnya kesadaran bahwa pengelolaan limbah merupakan investasi jangka panjang yang harus dilakukan, kurangnya informasi teknologi instalasi pengolahan air limbah (IPAL) yang efektif dan efisien, kurangnya kemampuan sumber daya manusia (SDM) yang menguasai teknologi pengolahan limbah serta terbatasnya dana yang tersedia. Khusus untuk daerah Kota Tegal, sempitnya lahan juga merupakan satu kendala. Industri kecil atau industri rumah tangga merupakan salah satu komponen penghasil air limbah yang ikut mencemari sungai-sungai di wilayah Kota Tegal. Industri rumah tangga meskipun kecil dalam hal kapasitas produksi, tetapi karena jumlahnya sangat banyak, maka total kontribusi pencemarannya juga cukup besar. Kriteria industri kecil adalah: a. Berkembang dengan modal usaha kecil. b. Menggunakan teknik produksi dan peralatan yang sederhana. c. Keselamatan dan kesehatan kerja kurang mendapatkan perhatian. d. Tingkat pendidikan SDM nya relatif rendah. e. Tidak ada kegiatan riset dan pengembangan.
268
f.
Kurang memperhatikan faktor-faktor kelestarian lingkungan. g. Belum mampu mengelolah limbahnya sampai memenuhi baku mutu yang berlaku. Dengan kondisi serba terbatas seperti tersebut di atas, maka untuk mengolah limbah industri kecil diperlukan teknologi yang sederhana, murah dan mudah dalam pengoperasiannya, sehingga pengolahan limbah dapat dilakukan dengan baik dan pencemaran lingkungan dapat dikurangi. Bab ini khusus membahas industri minuman sirup serta industri makan kecap dan saos yang cukup potensilal memberi kontribusi pencemaran di Kota Tegal. Pembahassan dalam bab ini secara sepintas akan disinggung bahan baku yang dipakai serta proses produksi yang digunakan, guna mengetahui sifat-sifat atau karakteristik air limbah yang dihasilkannya.Terakhir secara terperinci akan dijelaskan teknologi yang digunakan untuk mengolah limbah cair yang dihasilkan ketiga jenis industri ini.
Gambar 12.1. Produksi Industri Sirup, Kecap dan Saos 269
Baik industri sirup, kecap maupun industri saos membutuhkan air bersih dalam jumlah yang cukup banyak, seperti untuk pencucian bahan baku, pencucian alat-alat produksi, pencucian alat kemasan (botol) dan untuk keperluan proses produksi. Karena jumlah air bersih yang digunakan cukup besar, maka jumlah air limbah yang dihasilkannya juga banyak. Ketiga jenis industri diatas menggunakan bahan-bahan organik untuk proses produksinya, sehingga polutan yang dikandung air limbahnya juga berupa polutan organik dengan tingkat pencemaran cukup tinggi. Keberadaan industri ini umumnya berdekatan dengan pemukiman penduduk, dengan demikian dampak langsung dari polusi yang ditimbulkan sangat dirasakan oleh masyarakat disekitarnya. 12.2. Proses Pembuatan Sirup Sirup adalah jenis minuman ringan pelepas dahaga yang sudah cukup lama dikenal dan sangat akrab dengan masyarakat, khususnya kalangan menengah kebawah. Bahan baku utama pembuatan sirup adalah pati-patian yang banyak mengandung karbohidrat, hemisellulosa dan sellulosa seperti singkong, kacang dan buah-buahan. Untuk pemberi rasa manis biasanya digunakan gula atau glukosa. Dibawah ini disajikan salah satu contoh proses pembuatan sirup yang menggunakan bahan baku utama karbohidrat yaitu singkong. Karbohidrat yang masih berupa senyawa polimer rantai panjang dengan bantuan asam sulfat dihidrolisa menjadi menjadi monomer-monomer yang mempunyai ikatan lebih pendek. Setelah filtrat hasil hidrolisa dipisahkan, terakhir diberi senyawa glukosa untuk pemberi rasa manis. Seperti terlihat pada gambar di bawah ini, air limbah sebagian besar dihasilkan dari proses pencucian, baik dari pencucian bahan-bahan untuk produksi maupun dari pencucian botol kosong yang dipakai kembali untuk kemasan produk. Disamping limbah cair, pada kegiatan ini juga dihasilkan limbah padat berupa ampas tapioka.
270
Gambar 12.2. Diagram Alir Pembuatan Sirup Dari Bahan Baku Karbohidrat Pada industri berskala lebih kecil, proses pembuatan sirup sering dilakukan menggunakan bahan baku biang sirup atau sirup instant berupa tepung yang mempunyai konsentrasi tinggi. Sirup instant dapat dibuat bermacam warna dan rasa sesuai dengan produk yang diinginkan. Disini proses produksi hanya pengenceran sirup instant dengan air dan dapat langsung dilakukan didalam botol kemasan. Untuk variasi produk, adakalanya air pengencer sebelum digunakan, dicampur dulu dengan gas CO2 pada tabung bertekanan tinggi, seperti terlihat pada gambar berikut. 271
Gambar 12.3. Diagram Alir Pembuatan Sirup Dari Bahan Baku Sirup Instant (Pencampuran Dengan Air Dan Gas CO2 Bertekanan)
Gambar 12.4. Biang Sirup Siap Diseduh Dengan Air
272
Gambar 12.5. Pengisian Sirup ke Dalam Botol 12.3. Proses Pembuatan Kecap Ada beberapa jenis bahan baku yang digunakan untuk pembuatan kecap seperti kedelai, tempe gembus, air kelapa dan juga ada yang menggunakan “sari pati” kecap (biang kecap). Gambar di bawah ini adalah diagram alir pembuatan kecap dari bahan baku kedelai. Pada tahap awal air bersih akan banyak digunakan yaitu untuk pencucian, perendaman dan pemasakan kedelei. Pada tahap akhir, air bersih dibutuhkan untuk pencucian botol bekas akan dipakai kembali untuk kemasan produk. Limbah padat berupa ampas kedelai dihasilkan dari proses penyaringan untuk membersikan produk dari padatan yang masih tersisa.
273
Gambar 12.6. Diagram Alir Pembuatan Kecap Dari Bahan Baku Kedelai Gambar 12.7 dan gambar 12.8 masing-masing adalah diagram alir pembuatan kecap dari bahan baku air kelapa dan dari essen kecap. Disini terlihat, penggunaan air bersih relatif sedikit, karena bahan baku yang digunakan berupa cairan air kelapa dan sari pati kecap, sehingga air tidak diperlukan untuk pencucian bahan baku. Air bersih hanya dibutuhkan untuk pencucian alat-alat produksi dan botol kosong untuk digunakan kembali.
274
Gambar 12.7. Diagram Alir Pembuatan Kecap Dari Bahan Baku Air Kelapa
Gambar 12.8. Diagram Alir Pembuatan Kecap Dari Bahan Essen Kecap 275
Gambar 12.9. Kecap Siap Dipasarkan 12.4. Proses Pembuatan Saos Pada proses pembuatan saos dari bahan baku tepung tapioka tidak ada air limbah yang dihasilkan. Hal ini karena bahan baku yang digunakan sudah dalam bentuk tepung bubuk dan cabe mapun bahan pemberi rasa yang digunakan juga sudah berbentuk bubuk atau cairan instant. Air limbah dihasilkan pada saat pencucian alat-alat produksi dan botol yang pakai lagi untuk kemasan produk. Proses pembuatan saos dari bahan baku tepung tapioka dapat dilihat seperti pada gambar di bawah ini.
Gambar 12.10. Proses Pemasakan Saos
276
Gambar 12.11. Diagram Alir Pembuatan Saos Dari Bahan Baku Tapioka
Gambar 12.12. Air Rendaman Botol Kosong Merupakan Sumber Limbah Cair 277
Gambar 12.13. Cucian Botol Kosong Merupakan Sumber Limbah Cair
Gambar 12.14. Saos Dalam Kemasan Siap Dipasarkan
278
12.5. Pemilihan Teknologi Pengolahan Air Limbah Pemilihan teknologi pengolahan limbah sangat ditentukan oleh karakteristik limbah yang akan diolah. Banyak sekali kegagalan terjadi dalam pengoperasian IPAL karena kesalahan dalam aplikasi teknologi yang digunakan. Tujuan pengolahan limbah adalah untuk menetralisir, menguraikan atau mengambil polutan-polutan yang ada didalam limbah. Pengolahan air limbah yang lazim digunakan adalah pengolahan secara biologis, secara fisika dan kimia-fisika. Pengolahan air limbah secara biologis cocok untuk mengolah limbah-limbah organik seperti limbah domestik, industri makanan dan minuman. Pada pengolahan biologis, polutan-polutan organik dalam limbah akan diuraikan secara biokimia oleh mikroba (mikroorganisme) menjadi senyawa sederhana seperti air (H2O), karbondioksida (CO2), metan (CH4) dan gas nitrogen (N2). Cara ini relatif lebih murah bila dibandingkan dengan pengolahan kimia-fisika, karena tidak memerlukan bahan-bahan kimia. Disamping itu proses ini sangat bersahabat dengan lingkungan, karena produk akhirnya merupakan senyawa-senyawa kimia yang sudah stabil. Proses biologi dikelompokkan atas biologi biologi anaerobik dan aerobik. Proses biologi anaerobik atau lebih populer disebut proses fermentasi metana banyak digunakan untuk mengolah limbah organik berkonsentrasi tinggi. Mikroba yang bekerja disini adalah jenis anaerob, yaitu bakteri yang tidak membutuhkan udara dalam aktivitasnya, bahkan apabila lingkungannya terkontaminasi oleh udara mengakibatkan bakteri ini mati. Sebaliknya, biologi aerobik dipakai untuk mengolah limbah organik berkonsentrasi rendah dan mikroba yang berfungsi disini adalah bakteri aerob. Proses fisika atau kimia-fisika umumnya dipakai untuk mengolah limbah-limbah anorganik seperti air limbah industri pertambangan, pelapisan logam danpemurnian logam. Proses ini lebih banyak memanfaatkan perbedaan sifat-sifat fisik yang dimiliki oleh polutan limbah, seperti perbedaan berat jenis, ukuran partikel, dan titik didih. Beberapa contoh proses fisika dalam pengolahan limbah adalah proses pengendapan, penyaringan 279
dan penguapan. Pemakaian bahan kimia pada pengolahan kimia-fisika, seperti penambahan senyawa-senyawa koagulan dan flokulan sebelum proses sedimentasi dimaksudkan untuk membantu mengikat dan mengendapkan partikel-partikel padat yang tersuspensi dalam air limbah. Sebagaimana diuraikan diatas, ketiga industri yang dibahas baik industri pembuatan sirup, kecap maupun industri pembuatan saos menggunakan material-material organik sebagai bahan bakunya. Dengan demikian, maka bahan pencemar utama dalam air limbah yang dihasilkan ketiga industri ini adalah polutan organik. Untuk mengolah air limbah organik, teknologi yang tepat diterapkan adalah proses biologi, yaitu pengolahan air limbah dengan memanfaatkan mikroba alam pengurai polutan limbah. Disini air limbah ketiga jenis industri ini digabung, diolah dalam satu unit IPAL. 12.6. Proses Pengolahan Air Limbah Industri Sirup, Kecap Dan Saos Diagram alir proses pengolahan gabungan air limbah industri sirup, kecap dan saos adalah seperti terlihat pada gambar 12.15. Tabel 12.1 adalah daftar peralatan utama instalasi pengolahan air limbah gabungan serta fungsinya. Tabel 12.1.
Peralatan Utama Instalasi Pengolahan Air Limbah Dan Fungsinya
Nama
Fungsi
Bak kontrol
Menampung sementara air limbah dan tempat memisahkan kotoran-kotoran kasar (sampah) yang mengalir bersama air limbah
Kolam pemisah minyak/lemak
Memisahkan minyak/lemak dalam limbah dengan pengapungan
Bak equalisasi
Menampung air limbah dari berbagai sumber serta tempat homogenisasi air limbah sebelum diolah lebih lanjut
280
air
Bak awal
pengendap
Tempat memisahkan padatan suspended solid dalam air limbah dengan cara gravitasi
Bioreator anaerob
Mengolah atau menguraikan polutanpolutan organik yang ada dalam air limbah dengan bantuan mikroba yang bersifat anaerob
Bioreaktor aerob
Mengolah atau menguraikan polutanpolutan organik yang belum sempat terurai pada bioreaktor anaerob dengan bantuan mikroba yang bersifat aerob
Bak akhir
Memisahkan padatan (mikroba) yang ikut mengalir bersama air limbah yang telah diolah secara gravitasi
pengendap
Air limbah dari masing-masing industri mula-mula dialirkan kedalam bak kontrol yang dilengkapi saringan kasar (bar screen) untuk menyaring sampah-sampah berukuran besar seperti daun, kertas, plastik dan lain sebagainya yang terikut bersama air limbah. Dari bak kontrol mengalir kedalam bak pemisah lemak atau minyak (oil & grease trap). Bak ini berfungsi untuk memisahkan lemak dan minyak dengan pengapungan, serta untuk mengendapkan kotoran-kotoran kasar padat yang ikut mengalir. Khusus untuk air limbah dari industri sirup yang bersifat asam karena mengandung asam sulfat untuk proses hidrisa, setelah melewati bak pemisah minyak/lemak dinetratkan dengan larutan basa seperti larutan soda api. Air limpasan dari masing-masing bak pemisah lemak dan minyak digabung, dialirkan ke dalam unit equalisasi IPAL. Equalisasi berfungsi untuk menghomogenkan air limbah yang masuk dari beberapa sumber, juga berfungsi untuk mengatur debit air limbah yang harus dialirkan ke unit-unit IPAL selanjutnya supaya jumlahnya konstan, umumnya dialirkan dengan menggunakan pompa.
281
Dari bak equalisasi air limbah mengalir masuk ke bak pengendap awal yang berfungsi untuk mengendapkan padatan, misalnya berupa tanah yang berasal dari pencucian botol untuk kemasan produk dan kotoran organik tersuspesi lainnya dalam air limbah. Selain itu bak pengendap juga berfungsi sebagai bak pengurai senyawa organik yang berbentuk padatan (sludge digestion) karena didalam bak ini juga akan tumbuh mikroba pengurai polutan limbah. Air limpasan dari bak pengendap awal selanjutnya mengalir kedalam bioreaktor anaerob (biofilter anaerob) dengan arah aliran dari atas ke bawah. Bioreaktor anaerob tersebut diisi dengan media khusus biofilter tipe sarang tawon dari bahan plastik yang berfungsi untuk tempat melekat, tumbuh dan berkembangbiak mikroba. Disini polutan-polutan organik yang ada dalam air limbah akan diuraikan oleh bakteri anaerob melalui reaksi biokimia menjadi gas metana (CH4) dan gas karbon dioksida (CO2). Beberapa lama setelah beroperasi, pada permukaan media “biofilter” akan tembentuk lapisan tipis yang merupakan gumpalan mikro-organisme. Mikroba (mikro organisme) inilah yang berfungsi menguraikan polutan-polutan organik yang ada dalam air limbah. Air limbah dari bioreaktor anaerob kemudian mengalir kedalam bioreaktor aerob yang juga dilengkapi media isian biofilter berupa sarang tawon. Disini yang bekerja adalah mikroba aerobik yang memerlukan oksigen dalam aktifitasnya. Kebutuhan oksigen dipenuhi dengan mensuplai udara dari luar melalui unit blower dengan system aerasi. Sambil diaerasi atau dihembuskan udara dari luar, mikro organisme aerob akan menguraikan polutan-polutan organik yang belum sempat terurai pada bioreaktor anaerob. Dalam system ini air limbah akan “bersentuhan” dengan mikro-orgainisme baik yang tersuspensi dalam cairan maupun yang menempel pada permukaan media yang mana hal tersebut dapat meningkatkan efisiensi penguraian polutan organik. Disamping itu disini juga akan terjadi proses nitrifikasi + senyawa-senyawa anmonia (NH4 ) oleh mikroba, sehingga system ini disamping mengurangi polutan dari senyawa karbon. juga mampu mengeliminir polutan senyawa-senyawa anmonia. Proses ini sering dinamakan aerasi kontak (Contact Aeration).
282
Dari bioreaktor aerob, air dialirkan ke bak pengendap akhir. Di dalam bak ini mikroba yang ikut mengalir diendapkan, kemudian dipompa balik kembali ke bagian inlet bioreaktor aerob untuk mempertahankan konsentrasi mikroba tetap selalu tinggi. Air limpasan (over flow) dari bak pengendap akhir mengalir ke bak kontrol biologis yang telah diisi dengan ikan sebagai media kontrol hidup. Disini ikan-ikan akan tetap hidup segar apabila kwalitas air olahan bagus, namun sebaliknya ikan-ikan akan mati apabila kwalitas air olahannya jelek. Dari bak kontrol biologis, air olahan sudah dapat langsung dibuang ke sungai atau saluran umum karena telah memenuhi baku mutu yang ditetapkan pemerintah. Kombinasi proses biologi anaerob dan aerob ini, selain dapat menguraikan polutan-polutan organik (BOD, COD) dan padatan tersuspensi (SS), juga mampu menghilangkan senyawa-senyawa ammonia, phospat dan polutan lainnya sampai ketingkat dibawah baku mutu yang ditetapkan oleh pemerintah. 12.7. Penutup Industri pembuatan sirup, kecap dan saos banyak menggunakan air dalam aktifitasnya, sehingga limbah cair yang dihasilkan juga cukup besar. Bahan baku yang digunakan ketiga industri ini adalah berupa senyawa-senyawa organik, sehingga polutan yang dikandung air limbahnya juga berupa senyawa organik dengan tingkat pencemaran cukup tinggi. Teknologi yang tepat diaplikasikan untuk mengolah air limbah organik adalah proses biologis dengan memanfaatkan mikroba alam. Karena karakteristik air limbah ketiga industri ini hampir sama, maka dapat digabung untuk diolah dalam satu unit IPAL. Sebagian besar industri ini berskala kecil dan menengah dengan keterbatasan sumber daya manusia (SDM) dan modal, sehingga peralatan (equipments) yang akan digunakan harus sesederhana mungkin dan mudah didapatkan.
283
284
Gambar 12.15. Diagram Alir Instalasi Pengolahan Air Limbah Gabungan Industri Sirup, Kecap Dan Saos
DAFTAR PUSTAKA 1. Laporan akhir kegiatan pemantapan program kali bersih (prokasih, Kerjasama Kantor Pengendalian Dampak Lingkungan Hidup dengan Balai Riset dan Standarisasi Industri dan Perdagangan Semarang, 2004 2. Ikbal dan Setiyono, “Limbah cair, permasalahan dan teknologi pengolahannya” Disampaikan pada Pelatihan Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, September 2004
285
