Dosen Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Universitas Brawijaya 3

PERENCANAAN INSTALASI PENGOLAHAN AIR LIMBAH (IPAL) DENGAN MENGGUNAKAN KOMBINASI SISTEM ANAEROBIK – AEROBIK PADA PABRIK TAHU “DUTA” MALANG Diana Khusna Mufida1, Moh. Sholichin2, Chandrawati Cahyani3 1

Mahasiswa Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Dosen Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Universitas Brawijaya 3 Dosen Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Universitas Brawijaya Universitas Brawijaya – Malang, Jawa Timur, Indonesia Jln. MT Haryono 167 Malang 65145 Indonesia e-mail: [email protected] 2

ABSTRAK Pabrik Tahu DUTA Malang yang berkapasitas produksi 900 kg kedelai perhari menghasilkan limbah cair sebesar 17,745 m 3 dengan kualitas BOD5, COD, TSS, dan pH berturut – turut adalah 1.340 mg/L, 1.852 mg/L, 1.520 mg/L, dan 4,09. Berdasarkan baku mutu limbah cair yang telah ditentukan oleh pemerintah, maka dibutuhkan perencanaan instalasi pengolahan limbah cair pabrik tahu tersebut. Untuk mengolah limbah cair pabrik tahu dapat menggunakan kombinasi sistem anaerobik – aerobik dengan biofilter karena limbah cair pabrik tahu dapat terurai secara biologis dengan peranan mikroorganisme. Instalasi yang dibutuhkan yaitu bak pemisah minyak, bak ekualisasi, bak anaerobik dan bak aerobik yang dilengkapi biofilter, serta bak penjernih. Bak pemisah minyak multifungsi untuk saponifikasi, bak ekualisasi dapat menurunkan kadar TSS, bak anaerobik memiliki efisiensi sebesar 75 % dan efisiensi bak aerobik 95 %, serta bak penjernih yang dilengkapi dengan pompa sirkulasi lumpur. Dari pengolahan tersebut tidak didapatkan lumpur dan diperkirakan BOD5, COD, TSS berturut – turut sebesar 15,9 mg/L , 22,0 mg/L, 1,5 mg/L, dan pH 6,50. Kata kunci: limbah cair pabrik tahu, IPAL, pemisah minyak, ekualisasi, anaerobik, aerobik, biofilter, penjernih. ABSTRACT DUTA tofu factory Malang has production capacity of 900 kg soybean per day relase 17.745 m3 wastewater with quality BOD5, COD, TSS, and pH respectively are 1.340 mg / L, 1.852 mg / L, 1.520 mg / L, and 4,09. Based on effluent quality standards set by the government, there should be need a planning about water treatment plant for the factory. For tofu factory wastewater can use a combination of anaerobic - aerobic systems with biofilter because the tofu wastewater is biodegradable with the action from microorganisms. The installations that needed are skimmer, equalization basin, anaerobic and aerobic basin completed with biofilter, also clarifier. Skimmer is multifunctional for saponification, equalization basin can reduce TSS, anaerobic basin has an efficiency of 75% and aerobic has an efficiency of 95 %, clarifier is completed with sludge circulation pump. The treatment is not relase any sludge and estimated BOD5, COD, TSS respectively are 15,9 mg / L, 22,0 mg / L, 1,5 mg / L, and pH 6,50. Keywords: tofu wastewater, IPAL, skimmer, equalization, anaerobic, aerobic, biofilter, clarifier

1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Industri tahu merupakan salah satu industri pangan yang berpotensi dalam pencemaran air dari limbah cair yang dihasilkannya. Tahu dibuat dengan bahan baku utama berupa kedelai dan membutuhkan banyak air dalam setiap tahapan proses pembuatannya. Dari hasil proses produksi tahu tersebut didapatkan tahu untuk dikonsumsi, ampas tahu untuk pakan ternak atau pemanfaatan lainnya serta limbah cair. Limbah cair yang dihasilkan dari setiap proses pembuatan tahu mempunyai debit yang cukup besar. Untuk setiap 1 kg bahan baku kedelai dibutuhkan rata-rata 45 liter air dan akan dihasilkan limbah cair berupa whey tahu sebanyak 43,5 liter (Nuraida dalam Amir Husin 2008:1). Whey mengandung bahan-bahan organik berupa protein, karbohidrat, lemak dan minyak yang tinggi (Nurhasan dan Pramudyanto, 1987 dalam Amir Husin 2008:1). Limbah cair tahu dengan karakteristik mengandung bahan organik tinggi, suhu mencapai 40oC - 46oC, kadar BOD5 (6.000 - 8.000 mg/l), COD (7.500 -14.000 mg/l), TSS dan pH yang cukup tinggi pula (Herlambang, 2002:15). Pabrik Tahu DUTA merupakan salah satu industri tahu yang berada di kota Malang. Pabrik tahu DUTA berkapasitas produksi 900 kg kedelai/hari. Namun, Pabrik Tahu DUTA belum melakukan pengolahan terhadap limbah cair tahu yang dihasilkannya. Limbah cair dari proses produksi tahu tersebut merupakan limbah cair organik biodegradable yang berpotensi untuk mencemari lingkungan air pada sungai Sumpil. Oleh karena itu, Pabrik Tahu DUTA membutuhkan sebuah instalasi pengolahan air limbah (IPAL) yang ekonomis dalam hal pengadaan dan pengoperasian ketika sudah dibangun. Banyak teknologi untuk mengolah limbah cair organik, salah satu cara untuk mengatasi masalah limbah cair industri

tahu adalah dengan kombinasi pengolahan anaerobik dan aerobik. 1.2.

Identifikasi Masalah Pokok permasalah yang dapat diidentifikasi adalah sebagai berikut: 1. Tidak adanya usaha pengelolahan limbah cair dari proses produksi tahu. 2. KualitasBOD, COD, TSS dan pH belum memenuhi Keputusan Gurbernur Jatim Nomor 72 Tahun 2013 tentang Baku Mutu Air Limbah Bagi Industri dan/atau Kegiatan Usaha Lainnya. 3. Limbah cair tahu berpotensi untuk mencemari lingkungan air. 4. Pabrik Tahu DUTA memiliki modal yang terbatas dan luas lahan yang terbatas untuk pembangunan (IPAL) . 1.3.

Tujuan dan Manfaat Tujuan dari penelitian yang dilakukan adalah mendapatkan desain IPAL yang sesuai untuk memberi masukan kepada Pabrik Tahu DUTA Malang maupun pihak yang terkait agar melakukan pengolahan terhadap limbah cair yang dihasilkan dari proses produksi tahu. Dengan adanya pengolahan air limbah tahu, maka kesehatan dan estetika lingkungan sekitar bisa ditingkatkan. . 2. METODOLOGI PENELITIAN 2.1. Lokasi Studi Lokasi penelitian berada di Pabrik Tahu DUTA pada Jalan Sumpil I, Kel. Purwodadi, Kec.Blimbing, Kota Malang.

U

Gambar 1. Lokasi penelitian

Tahap – Tahap Penelitian Tahap – tahap dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 2.2.

Mulai Data – Data Perusahaan Identifikasi Masalah

2.4. Perencanaan dan Perhitungan Desain IPAL

Kajian Pustaka Pengumpulan Data Pengukuran Lahan

Pengukuran Debit

Sampling dan Analisa

- Data Debit Limbah Cair Pabrik Tahu - Data BOD, COD, TSS dan pH Limbah Cair Tahu Membandingkan Data Kualitas Limbah Cair Tahu terhadap Keputusan Gurbernur Jatim Nomor 72 Tahun 2013 Penentuan Model IPAL dengan Kombinasi Sistem Anaerobik – Aerobik Perencanaan dan Perhitungan Desain IPAL Kesimpulan dan Saran Selesai

Gambar 2. Diagram alir penelitian

2.3.

d. Konsumsi energi, baik listrik maupun energi yang lain diharapkan rendah. e. Mampu menguraikan air limbah dengan beban BOD yang cukup besar. f. Dapat meminimalkan padatan tersuspensi (TSS). g. Biaya pembangunan instalasi dan biaya perawatan harus sesuai dengan skala industri kecil atau rumahan.

Penentuan Model IPAL Beberapa kriteria dalam penentuan model IPAL untuk pabrik tahu DUTA adalah sebagai berikut: a. Sistem pengoperasian dan pengolahannya harus mudah. b. Efisiensi dari pengolahan limbah harus mampu memnghasilkan buangan yang memenuhi baku mutu air yang telah ditentukan. c. Lahan yang diperlukan untuk pembangunan instalasi tidak terlalu besar.

Dalam perencanaan dan perhitungan desain IPAL kombinasi sistem anaerobik dan aerobik akan dihitung desain standar yaitu bak pemisah minyak, bak ekualisasi, bak anaerobik dan bak aerobik, dan bak penjernih. Berikut ini merupakan bagan proses pengolahan limbah sederhana kombinasi sistem anaerobik – aerobik: Tahu

Industri tahu Influent (Limbah cair)

Ampas tahu

Bak pemisah minyak

Bak ekualisasi

Bak anaerobik

Bak aerobik

Pemanfaatan lain

Bak penjernih

Effluent

Gambar3. Gambar bagan proses pengolahan limbah sederhana kombinasi sistem anaerobikaerobik

3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Pengukuran Debit Limbah Cair Pabrik Tahu Pengukuran debit limbah tahu dilakukan dengan cara menghitung volume air yang dibutuhkan dalam setiap proses pembuatan tahu pada Pabrik Tahu DUTA Malang. Air yang ditambahkan dalam setiap proses tersebut ditakar dengan menggunakan kaleng yang mempunyai volume 5,25 liter. Berikut ini merupakan tabel perkiraan kebutuhan air dan limbah cair yang dihasilkan pada proses

pemasakan kedelai hingga menjadi tahu pada pabrik tersebut:

Tabel 4. Hasil Analisa Kualitas Limbah Cair Pabrik Tahu

Tabel 1. Hasil pengukuran debit

Parameter

9 Kg Kedelai Proses

Kebutuhan Air

Hasil Limbah Cair

(liter)

(liter)

21

21

Perendaman

33,6

33,6

Penggilingan

10

-

Pemasakan

63

-

Penyaringan

52,5

-

8

74,88

Pengepresan

5,25

16,97

Perendaman

21

21

Pencucian

Penggumpalan

Lain-lain

10

10

224,35

177,45

900 Kg Kedelai

22.435

17.745

Sumber: Hasil perhitungan

Tabel 2. Neraca Keseimbangan Bahan untuk 9 kg Kedelai Kedelai (kg)

224,35 9 233,35

Tahu (kg) 23,62

Air Cuka (L) 10,00 22,28 233,35

Ampas (kg)

Limbah (L) 177,45

Sumber: Hasil perhitungan

3.2. Sampling dan Analisa Kualitas Limbah Cair Pabrik Tahu 3.2.1. Pengambilan Sampel Pengambilan sampel limbah cair tahu dilakukan dengan metode grab sampling. Tabel 3. Volume Sampel Limbah Cair Tahu Proses Pencucian Perendaman Sisa penggumpalan (bersifat asam) Pengepresan Perendaman tahu Lain-lain Total

Air limbah (liter) 21,00 33,60

20

19,72

*)

Total

Air (L)

pH BOD COD TSS Vol.air limbah maks (m3/ton kedelai)

Kadar Limbah cair Baku Pabrik Tahu mutu* DUTA** (mg/L) (mg/L) 6,0 - 9,0 4,09 150 1.340 300 1.852 100 1.520

Sample (liter) 0,18 0,28

70,13

0,59

18,60 24,80 10,00 177,45

0,15 0,21 0,08 1,50

Sumber: Hasil perhitungan

3.2.2. Analisa Kualitas Limbah Cair Pabrik Tahu Analisa kualitas limbah cair pabrik pabrik tahu disajikan pada tabel dibawah ini:

Peraturan Gubernur Jawa Timur Nomor 72 Tahun 2013, Lamp. 1:17 **) Hasil analisa Laboratorium

Dari hasil analisa pada Tabel 4 dapat diketahui bahwa kualitas limbah cair pabrik tahu belum memenuhi baku mutu yang ditentukan. Oleh karena itu, perlu dilakukan pengolahan terhadap limbah cair tersebut. 3.3. Perencanaan dan Perhitungan Desain IPAL 3.3.1. Desain Proses IPAL untuk Limbah Cair Pabrik Tahu Desain proses IPAL untuk limbah cair pabrik tahu didasarkan pada kriteria kebutuhan pada lokasi studi. Menurut kajian teori pada bab sebelumnya dan beberapa penelitian yang telah dilakukan, maka didapatkan desain proses sebagai berikut: a. Seluruh limbah cair yang dihasilkan akan dialirkan melalui saluran limbah menuju ke bak pemisah lemak atau minyak. b.

Setelah dari bak pemisah minyak dialirkan menuju ke bak ekualisasi yang berfungsi sebagai penampung limbah dan kontrol aliran air limbah.

c.

Limpasan limbah cair dari bak ekualisasi dialirkan ke bak anaerob dengan aliran dari atas kebawah dilengkapi biakan melekat aliran turun (downflow attached growth). Bak anaerob tersebut dapat menggunakan media biofilter berupa susunan plastik yang dapat berbentuk silang (crossflow) maupun tubular.

Jumlah dari bak anerobik adalah dua ruangan berisi mikroorganisme yang mampu membentuk lapisan biofilm pada beberapa hari operasi. Lapisan biofilm tersebut akan berfungsi untuk menguraikan bahan organik yang belum larut pada bak pengendap awal. d.

Proses yang digunakan dalam bak aerobik adalah proses biakan melekat tercelup aliran turun (downflow submerged attached growth processes). Biofilter pada bak aerobik ini juga menggunakan media dari susunan plastik berbentuk silang (crossflow) maupun tubular.

Setelah diolah didalam bak anaerobik, limbah cair dialirkan ke bak aerobik.

Gambar 4. Desain pengolahan limbah cair pabrik tahu

Gambar 5. Desain IPAL Pabrik Tahu DUTA Malang

e.

f.

Pengolahan dilakukan dengan diaerasi menggunakan blower sehingga mikroorganisme akan menguraikan zat organik dan berkem-bangbiak menempel pada media biofilter. Oleh karena itu, pada proses penguraian secara aerobik ini limbah cair akan kontak dengan biakan mikroorganisme yang melekat pada media biofilter dan mikroorganisme yang tersuspensi. Limbah cair yang telah diolah dalam bak aerobik akan dialirkan menuju ke bak penjernih. Lumpur yang masih

terdapat di bak penjernih akan disirkulasi dengan cara dipompa kembali menuju bak aerobik. Proses tersebut akan berlangsung terus menerus selama pengolahan. 3.3.2. Perhitungan Desain 3.3.2.1. Desain Bak Pemisah Lemak/ Minyak Desain bak pemisah minyak direncanakan dengan dua alternatif, yaitu: a. Alternatif 1  Bak pemisah minyak/skimmer direncanakan untuk mengurangi beban organik berupa lemak. Bak pemi-









sah minyak didesain dengan inlet yang diletakkan didasar bak agar minyak mudah mengapung keatas. Minyak/lemak yang telah mengapung ke permukaan akan discrap/dikikis menggunakan scraper dengan jangka waktu 1 – 2 minggu sekali tergantung dari jumlah minyak/lemak yang dihasilkan. Scraper dapat menggunakan serok, stainless pipih panjang, kayu, maupun alat bantu lainnya. Pengikisan akan dilakukan secara manual mengingat lemak/minyak dari limbah cair pabrik tahu hanya berjumlah sedikit. Lemak/minyak yang telah dikikis oleh scraper akan dikumpulkan dan dibuang ke petugas kebersihan yang ada di kampung/ dinas kebersihan terkait. Tidak terdapat penampung minyak dan overflow weir. Outlet limbah cair selanjutnya akan dialirkan menuju bak ekualisasi melalui pipa.

b. Alternatif 2 Pada dasarnya perencanaan alternatif 2 sama dengan alternatif 1, perbedaannya adalah sebagai berikut:

 Minyak/ lemak yang telah mengapung dikikis dengan scraper dan didorong keluar dari skimmer menuju bak penampung minyak dengan melewati overflow weir.  Pada bak penampung minyak akan dilakukan saponifikasi atau penyabunan terhadap minyak yang terkumpul. Saponifikasi dapat menggunakan basa kuat NaOH dan KOH. Untuk menghasilkan sabun yang keras dapat digunakan NaOH, dan untuk menghasilkan sabun yang lunak/ sabun cair digunakan KOH. Bahan baku dan bahan pendukung untuk saponifikasi adalah lemak/ minyak dan senyawa alkali (bersifat basa), umumnya yaitu NaCl, Na2CO3, NH4OH dan ethanol.  Produk dari saponifikasi dapat disertakan menuju bak ekualisasi. Sabun yang dihasilkan tersebut sangat mudah larut didalam air, dan mudah berbusa. Sifat basa dari produk sabun tersebut dapat membantu menaikkan pH limbah cair pabrik tahu. Jumlah basa kuat yang ditambahkan untuk saponifikasi sebanding dengan jumlah limbah yang dihasilkan.

Gambar 6. Desain bak pemisah minyak / skimmer) (Alternatif 2)

c. Perhitungan dimensi Data: Debit limbah cair = 17,745 m3/hari Waktu produksi limbah (t) = 10 jam Perhitungan:  Flow rate = Q (m3/hari) / t (jam) = 17,745 / 10 = 1,775 m3/jam

 Volume bak yang diperlukan Waktu tinggal direncanakan selama 2 jam Volume bak = Flow rate x waktu tinggal = 1,775 m3/jam x 2 jam = 3,55 m3 ~ 3,60 m3

 Perencanaan dimensi bak P x L x t = 2,50 x 1,20 x 1,20 m Volume = 2,50 X 1,20 X 1,20 m = 3,60 m3  Kadar minyak limbah cair adalah 26 mg/L (Bapeda Medan, 1993 dalam Nurhamaswaty, 2008:14) Vol. minyak = 17.745 L/hr x 26 mg/L = 461.370 mg/hr = 0,461 L/hari 3.3.2.2.Desain Bak Ekualisasi (Bak Penampung Limbah Cair) Perencanaan bak ekualisasi dilakukan dengan memanfaatkan sisa ruangan dari kolam penampungan yang telah digunakan sebagian untuk bak pemisah lemak. Bak ekualisasi akan dilengkapi dengan pompa submersible yang kan memompa limbah cair dari bak ekualisasi menuju bak anaerobik. Desain bak ekualisasi/ bak penampung limbah cair adalah sebagai berikut: a. Perhitungan dimensi Dari kolam penampungan yang telah tersedia, maka didapatkan dimensi bak ekualisasi yaitu:

= 9,00 m – 1,20 m – 0,15 m = 7,65 m Lebar a = 3,65 m Lebar b = 4,50 m Volume tampunganmaksimum = 0,5 x (3,65 +4,50) x 7,65 x 3 = 93,52 m3 Syarat: Vol. tampungan maksimum > Q limbah 93,02 m3 > 17,745 m3 ….memenuhi Panjang

b. Penentuan inlet dan outlet Inlet bak ekualisasi direncanakan berdiameter 4 inch sesuai dengan outlet dari skimmer dan untuk outletnya direncanakan menggunakan pipa PVC dengan diameter yang disesuaikan dengan outlet dari pompa submersible. c. Sludge removal Sludge removal direncanakan membuat saluran di dasar bak ekualisasi dengan slope 0,02 agar lumpur mudah terkumpul. Lumpur yang telah terkumpul kemudian dapat ikut dipompa menuju bak ekualisasi.

Gambar 7. Desain bak pemisah minyak / skimmer dan bak ekualisasi

3.3.2.3. Pompa Limbah Cair pada Bak Ekualisasi Pompa limbah cair yang dibutuhkan harus disesuaikan dengan besarnya debit limbah cair yang dipompa tiap hari. Pompa digunakan untuk memompa

limbah cair dari bak ekualisasi ke bak anaerobik. Perencanaan pompa pada bak ekualisasi yakni sebagai berikut: a. Perhitungan flow rate Debit limbah cair = 17,745 m3/hari Dengan 10 jam kerja, sehingga:

Flow rate

= 1,775 m3/jam = 29,6 liter/menit

b. Penentuan pompa Dengan debit limbah cair 29,6 liter/menit dibutuhkan spesifikasi pompa sebagai berikut: Kapasitas : 20 - 140 liter/menit Tipe : Submersible pump Total head :1–6m Daya listrik : 250 watt Rekomendasi : Pompa Pedrollo TOP 1 (atau setara) 3.3.2.4. Bak anaerobik Bak anaerobik akan dilengkapi dengan media biofilter berupa media sarang tawon/ honey comb yang bertipe crossflow. Perencanaan bak anaerobik yaitu sebagai berikut: a. Data perencanaan: Debit limbah cair = 17,745 m3/hari Perkiraan suhuin = 35oC – 37oC BODin = 1.340 mg/L CODin = 1.852 mg/L Efisiensi = 60 % - 90 % (Metcalf & Eddy, 2003:893) Diasumsikan efisiensi sebesar 75%, sehingga: BODout = 25 % x BODin = 335 mg/l CODout = 25 % x CODin = 463 mg/l b. Beban BOD dan COD didalam limbah cair (kg/hari) BOD = Q limbah cair x kadar BOD = 17,745 (m3/hari) x 1.340 (g/m3) = 23.778,3 g/hari = 23,78 kg/hari COD

= Q limbah cair x kadar COD = 17,745 (m3/hari) x 1.852 (g/m3) = 32.863,7 g/hari = 32,86 kg/hari c. Besar BOD dan COD yang dihilangkan dalam bak anaerobik BOD = Efisiensi x Beban BOD (kg/hr) = 75% x 23,78 = 17,84 kg/hr COD = Efisiensi x Beban COD (kg/hr) = 75% x 32,86 = 24,65 kg/hr d. Volume media biofilter yang diperlukan Standar beban BOD untuk high rate dengan packing material berupa plastik adalah 0,6 – 3,2 kg BOD/m3.hari

(Metcalf & Eddy, 2003:893). Direncanakan standar beban BOD yang digunakan sebesar 2,5 kg BOD/m3.hari. Vol. = Beban BOD / Standar beban BOD =17,84 (kg/hari) / 2,5 (kg/m3.hari) = 7,13 m3 e. Volume bak anaerobik Volume media biofilter adalah 60% dari jumlah volume efektif (Dept. PU,Pd-T-042005-C), sehingga volume bak yang diperlukan adalah: Vol. = 100/60 x vol.media biofilter = 100/60 x 7,13 m3 = 11,89 m3 ~ 12,00 m3 Direncanakan kolam anaerobik dengan 2 ruang sehingga: Vol.reaktor anaerobik rerata =12,00 m3 : 2 = 6,00 m3 f. Waktu tinggal dalam reaktor atau bak anaerobik rata-rata Untuk beban COD 12 – 30 kg/m3.hari dan suhu rata-rata 36oC, waktu tinggalnya adalah 3 – 8 jam (Metcalf & Eddy, 2003:1022). Waktu tinggal : =

volume reaktor (m 3 ) Q(m 3 hari )

=

6,00 (m 3 ) 17,745 (m 3 hari )

x 24 jam/hari

x 24 jam/hari

= 8,10 jam

g. Dimensi reaktor anaerobik PxLxH = 3,0 x 2,0 x 2,0 m Ruang bebas = 0,5 m Vol.efektif total = 3,0 x 2,0 x 2,0 = 12,0 m3 Jumlah ruang = 2 ruang Tebal dinding = 15 cm Konstruksi = Beton K275 Perlindungan = Water proofing 3.3.2.5. Bak aerobik Bak aerobik akan dilengkapi dengan media biofilter yang sama pada kolam anaerobik dan akan dilengkapi dengan blower udara yang berguna sebagai aerator. Perencanaan bak aerobik adalah sebagai berikut: a. Data: Q limbah cair = 17,745 m3/hari

BODin = 335 mg/L CODin = 463 mg/L Efisiensi = 95 % BODout = 5 % x BODin = 16,75 mg/l CODout = 5 % x CODin = 23,15 mg/l Perkiraan suhuin = 28oC – 30oC

= 95% x 5,94 kg/ hari = 5,64 kg/ hari COD = 95% x beban COD didalam limbah cair (kg/hari) = 95% x 8,22 kg/ hari = 7,81 kg/ hari

b. Beban BOD dan COD didalam limbah cair (kg/hari) BOD = Q x BOD dari anaerobik (g/m3) = 17,745 (m3/hari) x 335 (g/m3) = 5944,58 g/hari = 5,94 kg/ hari COD = Q x COD dari anaerobik (g/m3) = 17,745 (m3/hari) x 463 (g/m3) = 8215,94 g/hari = 8,22 kg/ hari

d. Volume media yang diperlukan Volume media yang diperlukan yaitu: = beban BOD dalam limbah cair (kg/hari) / beban BOD per vol.media = 5,64 / 2,5

c. Jumlah BOD dan COD yang dihilangkan BOD = 95% x beban BOD didalam limbah cair (kg/hari)

= 2,26 m3 e. Volume reaktor Volume media 55 % dari volume efektif reaktor (Dept. Pekerjaan Umum, Pd-T-042005-C, 2005:6), sehingga: Volume reaktor = 100/55 x vol.media = 100/55 x 2,26 m3 = 4,11 m3 ~ 5,00 m3

Gambar 8. Desain bak anaerobik dan bak aerobik

f. Waktu tinggal dalam reaktor atau bak aerobik rata-rata

=

volume reaktor (m 3 ) Q(m 3 hari ) 5,00 (m 3 )

= 17,745 (m 3

hari )

x 24 jam/hari

x 24 jam/hari

= 6,76 jam g. Dimensi Bak aerobik direncanakan memiliki dua ruangan, sehingga direncanakan:

 Ruang media biofilter P x L x h = 1,80 x 1,50 x 1,20 m Ruang bebas = 0,50 m Volume efektif = 1,80 x 1,50 x 1,20 = 3,24 m3 Konstruksi = Beton K275  Ruang aerasi PxLxh = 0,80 m Ruang bebas = 0,50 m Volume efektif = 0,80 x 1,50 x 2,00 = 2,40 m3

 Total volume efektif bak aerobik Vol. total: = Vol. efektif media+Vol. efektif aerasi = 3,24 + 2,40 = 5,64 m3 h. Cek Beban BOD per volume media biofilter (kg/m3.hari)

= =

beban BOD pada limbah cair (kg /hari ) Volume media 5,64(kg /hari )

= 2,5 kg BOD/m3. hari

2,26 (m)

i. Cek waktu tinggal 5,64 (m 3 )

= 17,745 (m 3

hari )

x 24 jam/hari

= 7,62 jam 3.3.2.6.Blower Udara Penentuan blower udara didasarkan dari kebutuhan oksigen yang diperlukan untuk menghilangkan beban BOD. Kebutuhan oksigen dalam reaktor atau bak biofilter aerobik adalah sebanding dengan jumlah BOD yang dihilangkan, sehingga kebutuhan oksigen yaitu: a. Keb. oksigen = Jml. BOD yang dihilangkan (kg/hari) = 5,64 kg/hari b. Untuk faktor keamanan (FS), maka digunakan: FS = 1,6 untuk packing plastik cross flow (Metcalf & Eddy, 2003:905) Sehingga, kebutuhan oksigen: = FS x beban BOD = 1,6 x 5,64 = 9,02 kg/hari c. Kebutuhan udara teoritis untuk menentukan kapasitas blower: (Appendix B,Metcalf & Eddy, 2003:1738) Presentase oksigen dalam udara= 23,18 % Suhu udara rerata bak aerobik = 30oC Massa jenis udara pada suhu 30oC, yaitu: 𝑃.𝑀 𝜌𝑎 = 𝑅.𝑇 P =Tekanan atmosfer = 1,01325.105N/m2 M =Mol udara= 28,97 kg/kg-mol R = Konstanta gas universal = 8314 N.m/kg-mol.K Sehingga, 𝜌𝑎 =

1,01325 𝑥 105 𝑁 𝑚2 𝑥 (28,97 𝑘𝑔 𝑘𝑔 − 𝑚𝑜𝑙) 8314 𝑁. 𝑚/𝑘𝑔 − 𝑚𝑜𝑙. 𝐾 𝑥 273,15 + 30 𝐾)

= 1,165 kg/m3

Jumlah kebutuhan udara: 9,02 𝑘𝑔 𝑕𝑎𝑟𝑖

= 1,165 𝑘𝑔

𝑚 3 𝑥 23,18 %

= 33,40 m3/hari

d. Kebutuhan udara aktual Efisiensi blower udara = 9 -12 % tipe rigid porous plastic tubes, single spiral roll (Metcalf & Eddy, 2003: 437). Efisiensi blower yang dipakai adalah 10 %, sehingga: Kebutuhan udara aktual: = Jml keb. udara teoritis / Ef. blower (%) = 33,40 / 0,1 = 334 m3/hari = 0,23 m3/menit = 230 ltr/menit e. Perencanaan blower Direncanakan blower udara yang diperlukan yaitu dengan spesifikasi: Kapasitas = 200 – 250 ltr/menit Head =2m Jumlah = 2 unit (pemakaian secara bergantian) Rekomendasi = Blower GF – 180 Output = 300 ltr/menit Daya = 180 watt 3.3.2.4.1. Bak penjernih Perencanaan bak penjernih / clarifier yaitu sebagai berikut: a. Data: Debit limbah cair = 17,745 m3/hari BODmasuk = 16,75 mg/L CODmasuk = 23,15 mg/l Waktu tinggal = Bak penjernih memiliki standar waktu tinggal 2 – 4 jam (Nusa Idaman, 1999:249) Standar perencanaan untuk rectangular dan circular clarifiers (Ronald L. Droste, 1997:323) adalah: H maks = 4,90 m Panjang maks = 75,0 m Diameter maks= 38,0 m Overflow rate = 16 – 29 m3/ m2.hr Floor slope = mendekati datar/ 1:12 b. Volume bak yang diperlukan adalah: Direncanakan waktu tinggal bak penjernih adalah 3,5 jam

= =

𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑎𝑙 (𝑗𝑎𝑚 ) 3,5 24

24

x 17,745 = 2,59 m3

x Q (m3/hari

c. Dimensi bak penjernih / clarifier Bak penjernih direncanakan berbentuk silinder dengan dasar berbentuk kerucut/ runcing agar endapan mudah terkumpul dan dipompa kembali ke bak aerobik. Dimensi bak penjernih: Diameter = 1,50 m Tinggi silinder = 1,20 m Tinggi kerucut = 0,30 m Tinggi jagaan = 0,50 m

= ¼ x π x d2 x t = ¼ x π x 1,502 x 1,20 = 2,12 m3 Volume kerucut = 1/3 x π x 1,502 x 0,30 = 0,71 m3 Volume total = 2,12 m3 + 0,71 m3 = 2,83 m3 Tebal dinding = 15 cm Konstruksi = Beton K275 Perlindungan = Water proofing Volume silinder

Gambar 9. Desain bak aerobik dan bak penjernih

d. Cek waktu tinggal rata-rata

=

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑒𝑓𝑒𝑘𝑡𝑖𝑓

x 24 jam

𝑄 𝑙𝑖𝑚𝑏𝑎 𝑕 2,83

= 17,745 x 24 jam = 3,83 jam e. Beban permukaan (surface loading) rata-rata

=

𝑄 𝑙𝑖𝑚𝑏𝑎 𝑕 𝑝𝑥𝑙 3

= 2

17,745 1 4

𝑚3

𝑕𝑟

𝑥 𝜋 𝑥 𝑑2

3.4.

Effluent / Hasil Pengolahan Effluent yang dihasilkan dari proses pengolahan limbah cair pabrik tahu tersebut adalah sebagai berikut: Tabel 5. Perkiraan Kualitas Effluent dari Proses Pengolahan Parameter Section Influent

= 10,05 m / m . hr f. Cek waktu tinggal pada saat beban puncak Diasumsikan beban puncak adalah 2 x Q limbah, sehingga: Waktu tinggal = 3,83 jam / 2 = 1,91 jam g. Beban permukaan (surface loading) pada saat beban puncak Beban permukaan puncak: = 10,05 m3/ m2. hr x 2 = 20,10 m3/ m2. Hr

BOD5 (mg/L) 1.340

COD (mg/L) 1.852

TSS (mg/L) 1.520

0%

0%

5%

1.340,0

1.852,0

1.444,0

0%

0%

15%

1.340,0

1.852,0

1.227,4

75%

75%

75%

335,0

463,0

306,9

Bak Aerobik

95%

95%

95%

16,8

23,2

15,3

Bak Penjernih

5%

5%

90%

15,9

22,0

1,5

Effluent

15,9

22,0

1,5

Skimmer Bak Ekualisasi Bak Anaerobik

Sumber: Hasil perhitungan

4,09

Suhu (oC) 40 – 45

4,5

40 – 45

5,0

37 – 39

5,5

35 – 37

6,0

28 – 30

6,5

27 – 28

6,5

27 – 28

pH

Tabel 6. Perbandingan Kualitas Effluent dengan Baku Mutu Air Limbah Kadar Baku mutu*

Limbah cair Pabrik Tahu DUTA

(mg/L)

(mg/L)

pH

6,0 - 9,0

6,50

BOD5

150

15,90

COD

300

21,99

TSS

100

18,05

20

19,72

Parameter

Volume air limbah maks (m3/ton kedelai)

*) Peraturan Gubernur Jatim No. 72 Thn. 2013

4. KESIMPULAN DAN SARAN 4.1. Kesimpulan Kesimpulan yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah: a. Besar debit limbah cair pabrik tahu DUTA Malang adalah 17,745 m3/hari dengan kandungan BOD5, COD, TSS dan pH belum memenuhi baku mutu air limbah yang telah ditetapkan. b. Dari pengolahan yang dilakukan dengan kombinasi sistem anaerobik – aerobik menggunakan biofilter didapatkan perkiraan effluent yang mampu memenuhi baku mutu air limbah untuk BOD5, COD, TSS dan pH berturut – turut yaitu 15,9; 22,0; 1,5 mg/L dan pH 6,50. 4.2. Saran Penulis selaku perencana pembangunan instalasi pengolahan air limbah (IPAL) dari Pabrik Tahu DUTA Malang menyarankan agar pihak pabrik / pihak terkait dapat mengkaji pengadaan atau pelaksanaan pembangunan IPAL untuk menangani limbah cair yang tiap hari dihasilkan dari proses produksi tahu tersebut. Dengan dilakukannya pengolahan limbah cair tahu, maka diharapkan dapat mengurangi potensi pencemaran terhadap badan air yaitu Sungai Sumpil yang merupakan anak Sungai Brantas.

DAFTAR PUSTAKA 1. Departemen Pekerjaan Umum. 2005. Tata cara perencanaan dan pemasangan tangki biofilter pengolahan air limbah rumah tangga dengan tangki biofilter. Pd-T-04-2005-C. Jakarta : Badan Litbang PU. 2. Droste, Ronald L.. 1997. Theory and practice of Water and Wastewater Treatment. New York : John Wiley & Sons, Inc. 3. Gubernur Jawa Timur. 2013. Peraturan Gubernur Jawa Timur Nomor 72 Tahun 2013 Tentang Baku Muttu Air Limbah Bagi Industri dan Kegiatan Industri Lainnya. Surabaya : Gubernur Jawa Timur. 4. Husin, Amir. 2008. Pengolahan Limbah Cair Tahu dengan Biofiltrasi Anaerob dalam Reaktor Fixed- Bed. Tesis dipublikasikan. Medan: Universitas Sumatera Utara. 5. Herlambang, A. 2002. Teknologi Pengolahan Limbah Cair Industri. Cetakan Pertama. Jakarta Pusat: BPPT. 6. Metcalf, dan Eddy. 2003. Wastewater Engineering Treatment and Reuse. Fourth Edition. International edition. New York : McGraw-Hill. 7. Nuraida. 1985. Analisi Kebutuhan Air Pada Industri Pengolahan Tahu dan Kedelai, dalam Amir Husin 2008. Pengolahan Limbah Cair Tahu dengan Biofiltrasi Anaerob dalam Reaktor Fixed- Bed. Tesis dipublikasikan. Medan: Universitas Sumatera Utara. 8. Nurhasan, dan Pramudyanto.1991. Penanganan Air Limbah Tahu, dalam Amir Husin 2008. Pengolahan Limbah Cair Tahu dengan Biofiltrasi Anaerob dalam Reaktor Fixed- Bed. Tesis dipublikasikan. Medan: Universitas Sumatera Utara. 9. Pohan, Nurhasmawaty. 2008. Pengolahan Limbah Cair Industri Tahu dengan Biofilter Aerobik. Tesis dipublikasikan. Medan: Universitas Sumatera Utara