BAB III PENGOLAHAN AIR LIMBAH PENCUCIAN JEAN DENGAN PROSES BIOFILTER TERCELUP ANAEROB-AEROB UJI COBA SKALA LABORATORIUM

BAB III PENGOLAHAN AIR LIMBAH PENCUCIAN JEAN DENGAN PROSES BIOFILTER TERCELUP ANAEROB-AEROB UJI COBA SKALA LABORATORIUM

37

III.1 Proses Pengolahan Air Limbah Secara Biologis Pengolahan air buangan secara biologiS adalah suatu cara pengolahan yang diarahkan untuk menurunkan atau menyisihkan substrat tertentu yang terkandung dalam air buangan dengan memanfaatkan aktifitas mikroorganisme untuk melakukan perombakan substrat tersebut. Menurut Djajadiningrat (1990) pengolahan secara biologis dapat diklasifikasikan berdasarkan 3 pendekatan, yaitu berdasarkan lingkungan proses biologis, macam-macam biotransformasi yang terjadi, dan konfigurasi bioreaktornya.

III.1.1

Lingkungan Proses Biologis

Menurut Grady & Lim (1980), proses pengolahan air buangan secara biologi merupakan suatu proses biokimia yang dapat berlangsung dalam 2 lingkungan utama, yaitu : a. b.

Lingkungan aerob Lingkungan anaerob

Lingkungan aerob, yaitu lingkungan dimana kadar oksigen terlarut (DO) di dalam air terdapat cukup banyak, sehingga oksigen merupakan faktor pembatas. Pada keadaan ini oksigen bertindak sebagai akseptor elektron akhir dalam metabolisme

38

mikroba, dan pertumbuhan akan berlangsung secara efisien. Sedangkan lingkungan anaerob merupakan kebalikan dari aerob, yaitu pada lingkungan ini tidak terdapat oksigen terlarut atau ada dalam konsentrasi yang sangat rendah, sehingga oksigen menjadi faktor pembatas berlangsungnya proses metabolisme aerob. Pada kondisi ini bahan lain akan bertindak sebagai akseptor elektron akhir. Jika bahan tersebut adalah molekul organik, maka istilah yang dipakai untuk menyebutkan proses yang berlangsung adalah fermentasi. Jika akseptor elektron akhir tersebut merupakan bahan anorganik, pertumbuhan tersebut dikatakan mengalami respirasi anaerob.

III.1.1.1 Proses Pengolahan Secara Anaerob Menurut Mosey (1983), secara garis besar mekanisme proses pengolahan air limbah secara anaerob adalah konversi bahan organik atau organik karbon menjadi gas bio atau gas methan dan karbondioksida. Proses konversi tersebut meliputi tiga tahapan proses, yaitu : A.

Tahap Hidrolisis dan Fermentasi

Tahap hidrolisis adalah tahap penguraian polimer-polimer organik tak larut menjadi senyawa organik terlarut. Polimer organik tak larut tersebut hadir dalam bentuk protein, karbohidrat dan lemak.

39

Proses hidrolisis seperti dijelaskan oleh Henze (1983) sebagai berikut :   

Lemak dihidrolisis menjadi asam lemak yang selanjutnya diubah menjadi asam propionat Protein dihidrolisis menjadi asam amino yang selanjutnya diubah menjadi asam keto. Karbohidrat dihidrolisis menjadi asam keto dan alkohol. Asam keto yang berasal dari hidrolisis protein dan karbohidrat diubah menjadi asam piruvat, yang selanjutnya diubah lagi menjadi asam laktat, asam propionat dan asam butirat.

Proses hidrolisis dan fermentasi dilakukan oleh aktivitas bakteri pembentuk asam yang merupakan bakteri fakultatif. B.

Tahap Asetogenesis

Tahap asetogenesis merupakan tahap pembentukan asam asetat. Asam asetat yang terbentuk sebagian besar berasal dari asam propionat dan asam butirat. Pada tahap ini dihasilkan asam asetat, hidrogen dan karbondioksida. Menurut Mosey (1983), reaksi kimia pembentukan asam asetat adalah sebagai berikut : 

40

Asam propionat menjadi asam asetat : CH3CH2COOH + 2 H2O  CH3COOH + CO2 + 3H2



C.

Asam butirat menjadi asam asetat : CH3CH2CH2COOH + 2H2O  2 CH3COOH + 2H2 Tahap Metanogenesis

Tahap ini merupakan tahap terakhir dari mekanisme proses anaerob. Pada tahap ini gas metana akan terbentuk, baik yang berasal dari asam asetat maupun dari hidrogen. Secara keseluruhan tahap ini merupakan tahapan yang paling menentukan dari keseluruhan tahap mekanisme proses secara anaerob. Menurut Mosey (1983), proses metanogenesis merupakan proses yang berjalan paling lambat dari keseluruhan mekanisme anaerob. Hal ini dikarenakan oleh karena lambatnya pembelahan diri dari bakteri metana asetoklastik. Reaksi pembentukan gas metana adalah sebagai berikut : 

Pembentukan gas metana dari asam asetat : CH3COOH  CH4 + CO2



Pembentukan gas metana dari hidrogen : 3H2 + CO2  CH4 + H2O

Hal yang perlu diperhatikan dari ketiga tahapan pada mekanisme proses anaerob adalah bahwa secara keseluruhan proses konversi tersebut dilakukan oleh mikroorganisme yang berbeda, di mana pada tahap hidrolisis dilakukan oleh bakteri

41

fakultatif dan pada proses asetogenesis oleh bakteri anaerob.

III.1.1.2

Proses Pengolahan Secara Aerob

Berbeda dengan proses anaerob, beban pengolahan pada proses aerob lebih rendah, sehingga prosesnya ditempatkan sesudah proses anaerob. Pada proses aerob hasil pengolahan dari proses anaerob masih mengandung zat organik dan nutrisi yang dapat diubah menjadi sel baru, hidrogen maupun karbondioksida oleh sel bakteri baru tersebut dalam kondisi oksigen yang cukup.Sistem penguraian aerob umumnya dioperasikan secara kontinyu. Persamaan umum reaksi penguraian secara aerob adalah sebagai berikut : mikroba aerob Bahan organik + O2

Sel baru +

energi untuk sel + CO2 + H2O produk akhir lainnya

+

III.1.2 Faktor Yang berpengaruh di dalam Proses Biologis Beberapa faktor yang berpengaruh di dalam proses pengolahan air limbah secara biologis antara lain yakni :

42

Temperatur Temperatur tidak hanya mempengaruhi aktifitas metabolisme mikroorganisme, tetapi juga mempengaruhi faktor lain seperti kecepatan transfer gas dan karakteristik pengendapan lumpur. Temperatur optimum untuk mikroorganisme untuk proses aerob adalah sama dengan untuk proses anaerob. pH Air Nilai pH merupakan faktor kunci bagi pertumbuhan mikroorganisme. Beberapa bakteri dapat hidup pada pH di atas 9,5 dan di bawah 4,0. Secara umum pH optimum bagi pertumbuhan mikroorganisme adalah 6,5-7,5. Waktu tinggal hidrolis (WTH) Waktu Tinggal Hidrolis (WTH) adalah waktu perjalanan limbah cair di dalam reaktor, atau dapat pula dikatakan lamanya proses pengolahan limbah cair tersebut. Semakin lama waktu tinggal maka penghilangan yang terjadi akan semakin besar. Waktu tinggal dalam reaktor biologis sangat bervariasi dari 1 jam hingga berhari-hari. (Gair, 1989). Nutrien Di samping kebutuhan karbon dan energi, mikroorganisme juga membutuhkan nutrien untuk sintesa sel dan pertumbuhan. Kebutuhan nutrien 43

dinyatakan dalam bentuk perbandingan karbon dan nitrogen dan fosfor yang merupakan nutrien anorganik utama yang diperlukan mikroorganisme dalam bentuk BOD:N:P (Benefield & Randall, 1980). III.1.3 Konfigurasi Reaktor Berdasarkan atas kondisi biakan atau pertumbuhan mikroorganisme yang berperan di dalam proses pengolahan air limbah secara bilogis secara garis besar dapat dibagi menjadi tiga yakni proses biologis dengan biakan tersuspensi (suspended culture), proses biologis dengan biakan melekat (attached culture) dan proses pengolahan dengan sistem lagoon atau kolam. Proses biologis dengan biakan tersuspensi adalah sistem pengolahan dengan menggunakan aktifitas mikro-organisme untuk menguraikan senyawa polutan yang ada dalam air dan mikroorganime yang digunakan dibiakkan secara tersuspesi di dalam suatu reaktor. Beberapa contoh proses pengolahan dengan sistem ini antara lain : proses lumpur aktif standar/konvesional (standard activated sludge), step aeration, contact stabilization, extended aeration, oxidation ditch (kolam oksidasi sistem parit) dan lainya. Proses biologis dengan biakan melekat yakni proses pengolahan limbah dimana mikro-organisme yang digunakan dibiakkan pada suatu media sehingga mikroorganisme tersebut melekat pada permukaan media. Beberapa contoh teknologi pengolahan air limbah dengan cara ini antara lain : trickling filter atau biofilter, rotating biological

44

contactor (RBC), contact aeration/oxidation (aerasi kontak) dan lainnnya. Proses pengolahan air limbah secara biologis dengan lagoon atau kolam adalah dengan menampung air limbah pada suatu kolam yang luas dengan waktu tinggal yang cukup lama sehingga dengan aktifitas mikro-organisme yang tumbuh secara alami, senyawa polutan yang ada dalam air akan terurai. Untuk mempercepat proses penguraian senyawa polutan atau memperpendek waktu tinggal dapat juga dilakukam proses aerasi. Salah satu contoh proses pengolahan air limbah dengan cara ini adalah kolam aerasi atau kolam stabilisasi (stabilization pond). Proses dengan sistem lagoon tersebut kadang-kadang dikategorikan sebagai proses biologis dengan biakan tersuspensi. Secara garis besar klasifikasi proses pengolahan air limbah secara aerobik dapat dilihat seperti pada Gambar III.1. III.1.4 Peranan Mikrorganisme Dalam Pengolahan Biologis Dalam pengolahan biologis keberadaan mikroorganisme sangat dibutuhkan karena proses tidak akan berlangsung tanpa kehadiran mikroorganisme pengurai. Menurut Metcalf & Eddy (1991), berdasarkan kebutuhan nutrisi yang digunakan, mikroorganisme dapat dibedakan menjadi :

45

Gambar III.1 : Klasifikasi proses pengolahan air limbah secara biologis berdasarkan konfigurasi reaktor.

46

1) Mikroorganisme heterotrof, yaitu mikroorganisme yang menggunakan substrat organik karbon sebagai sumber energi. 2) Mikroorganisme autotrof, mikroorganisme yang atau HCO3menggunakan senyawa CO2 sebagai sumber karbon untuk proses metabolismenya, dimana sumber karbon diperoleh dari proses oksidasi dari bakteri heterotrof. 3) Mikroorganisme fakultatif autotrof, yaitu mikroorganisme yang dapat menggunakan CO2 dan senyawa organik sebagai sumber karbon. Bakteri, jamur, alga, protozoa, crustacea dan virus adalah mikroorganisme yang berperan penting dalam proses pengolahan air buangan. Diantara mikroorganisme yang memegang peranan terpenting adalah bakteri dan juga yang paling banyak digunakan dalam proses pengolahan air buangan, sehingga struktur sel mikroorganisme lainnya dapat disamakan dengan bakteri (Metcalf & Eddy, 1991). Seperti dikutip oleh Metcalf & Eddy (1991) dari Hoover & Porges (1952), bahwa sel bakteri sebagian besar terdiri dari air (80%) dan sisanya merupakan materi kering (20%). Materi kering tersebut terdiri dari 10 % bahan anorganik dan 90 % bahan organik (C5H7O2N).

47

Untuk memperoleh hasil yang memuaskan dari suatu proses pengolahan air limbah secara biologis diperlukan desain sistem pengolahan yang efektif. Menurut Benefield & Randall (1980), untuk mendapatkan desain yang efektif diperlukan faktorfaktor berikut :  Kebutuhan nutrisi mikroorganisme  Faktor-faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme  Metabolisme mikroorganisme  Hubungan antara pertumbuhan mikroorganisme dan pemakaian substrat Berdasarkan temperatur untuk tumbuh dan berkembang biak, maka mikroorganisme dapat digolongkan menjadi 3 (tiga) jenis, yaitu :

48



Mikroorganisme Psikofilik, yaitu mikroorganisme yang hidup dan tumbuh pada temperatur (10 – 30) oC, dengan temperatur optimal (12 – 18) oC.



Mikroorganisme Mesofilik, yaitu mikroorganisme yang hidup dan tumbuh pada temperatur (20 – 50) oC, dengan temperatur optimal (25 – 40) oC.



Mikroorganisme Thermofilik, yaitu mikroorganisme yang hidup dan tumbuh pada temperatur (35 – 75) oC, dengan temperatur optimal (55 – 65) oC.

Berdasarkan sumber energi yang dibutuhkan untuk proses metabolismenya, dapat digolongkan menjadi : 

Mikroorganisme fototrof, yaitu organisme yang menggunakan sebagai sumber energi.



Mikroorganisme kemototrof, yaitu mikroorganisme yang memanfaatkan hasil reaksi oksidasi-reduksi untuk memenuhi kebutuhan energi.

mikrocahaya

Mikroorganisme mengalami proses metabolisme yang terdiri dari katabolisme dan anabolisme. Proses anabolisme memerlukan energi (reaksi endergonik) dan terjadi pada proses sintesa mikroorganisme. Sedangkan proses katabolisme yang terjadi pada proses oksidasi dan respirasi merupakan reaksi eksergonik karena melepaskan energi (Reynolds, 1982). Proses transformasi substrat berlangsung dalam suatu kelompok protein yang berperan sangat penting dalam proses biologis, yaitu enzim yang bersifat katalis. Menurut Metcalf & Eddy (1991), kultur bakteri melakukan konversi yang dapat digambarkan menurut reaksi berikut ini : Oksidasi dan sintesa : (bahan organik)

COHNS + O2 + Nutrien

bakteri CO2 + NH3 + C5H7NO2

49

Respirasi endogenous : bakteri C5H7NO2 + 5 O2

5 CO2 + NH3 + 2H2O + energi

Bahan organik seperti C, O, H, N dan S terkandung dalam air buangan.

III.2 Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Film Mikrobiologis (Biofilm) Proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilm atau biofilter secara garis besar dapat diklasifikasikan seperti pada Gambar III.2. Proses tersebut dapat dilakukan dalam kondisi aerobik, anaerobik atau kombinasi anaerobik dan aerobik. Proses aerobik dilakukan dengan kondisi adanya oksigen terlarut di dalam reaktor air limbah, dan proses anaerobik dilakukan dengan tanpa adanya oksigen dalam reaktor air limbah. Sedangkan proses kombinasi anaerob-aerob adalah merupakan gabungan proses anaerobik dan proses aerobik. Proses ini biasanya digunakan untuk menghilangan kandungan nitrogen di dalam air limbah. Pada kondisi aerobik terjadi proses nitrifikasi yakni nitrogen ammonium diubah menjadi nitrat (NH4+ ---> NO3 ) dan pada kondisi anaerobik terjadi proses denitrifikasi yakni nitrat yang terbentuk diubah menjadi gas nitrogen (NO3 -----> N2 ).

50

Gambar III.2 : Kalsifikasi cara pengolahan air limbah dengan proses film mikrobiologis(proses biofilm). 51

III.2.1 Prinsip Pengolahan Air Limbah Dengan Sistem Biofilm Mekanisme proses metabolisme di dalam sitem biofilm aerobik secara sederhana dapat diterangkan seperti pada Gambar III.3. Gambar tersebut menunjukkan suatu sistem biofilm yang yang terdiri dari medium penyangga, lapisan biofilm yang melekat pada medium, lapisan alir limbah dan lapisan udara yang terletak diluar. Senyawa polutan yang ada di dalam air limbah misalnya senyawa organik (BOD, COD), ammonia, phospor dan lainnya akan terdifusi ke dalam lapisan atau film biologis yang melekat pada permukaan medium. Pada saat yang bersamaan dengan menggunakan oksigen yang terlarut di dalam air limbah senyawa polutan tersebut akan diuraikan oleh mikroorganisme yang ada di dalam lapisan biofilm dan energi yang dihasilhan akan diubah menjadi biomasa. Sulpai oksigen pada lapisan biofilm dapat dilakukan dengan beberapa cara misalnya pada sistem RBC yakni dengan cara kontak dengan udara luar, pada sistem “Trickling Filter” dengan aliran balik udara, sedangkan pada sistem biofilter tercelup dengan menggunakan blower udara atau pompa sirkulasi. Jika lapiasan mikrobiologis cukup tebal, maka pada bagian luar lapisan mikrobiologis akan berada dalam kondisi aerobik sedangkan pada bagian dalam biofilm yang melekat pada medium akan berada dalam kondisi anaerobik.

52

Gambar III.3 : Mekanisme proses metabolisme di dalam sistem biofilm.

Pada kondisi anaerobik akan terbentuk gas H2S, dan jika konsentrasi oksigen terlarut cukup besar maka gas H2S yang terbentuk tersebut akan diubah menjadi sulfat (SO4 ) oleh bakteri sulfat yang ada di dalam biofilm. Selain itu pada zona aerobik nitrogen– ammonium akan diubah menjadi nitrit dan nitrat dan

53

selanjutnya pada zona anaerobik nitrat yang terbentuk mengalami proses denitrifikasi menjadi gas nitrogen. Oleh karena di dalam sistem bioflim terjadi kondisi anaerobik dan aerobik pada saat yang bersamaan maka dengan sistem tersebut maka proses penghilangan senyawa nitrogen menjadi lebih mudah. Hal ini secara sederhana ditunjukkan seperti pada Gambar III.4.

Gambar III.4 : Mekanisne penghilangan Ammonia di dalam proses biofilter. III.2.2 Keunggulan Proses Film Mikrobiologis (Biofilm) Pengolahan air limbah dengan proses biofim mempunyai beberapa keunggulan antara lain :

54

Pengoperasiannya mudah Di dalam proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilm, tanpa dilakukan sirkulasi lumpur, tidak terjadi masalah “bulking” seperti pada proses lumpur aktif (Activated sludge process). Oleh karena itu pengelolaaanya sangat mudah. Lumpur yang dihasilkan sedikit Dibandingakan dengan proses lumpur aktif, lumpur yang dihasilkan pada proses biofilm relatif lebih kecil. Di dalam proses lumpur aktif antara 30 – 60 % dari BOD yang dihilangkan (removal BOD) diubah menjadi lumpur aktif (biomasa) sedangkan pada proses biofilm hanya sekitar 10-30 %. Hal ini disebabkan karena pada proses biofilm rantai makanan lebih panjang dan melibatkan aktifitas mikroorganisme dengan orde yang lebih tinggi dibandingkan pada proses lumpur aktif. Dapat digunakan untuk pengolahan air limbah dengan konsentrasi rendah maupun konsentrasi tinggi. Oleh karena di dalam proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilm mikroorganisme atau mikroba melekat pada permukaan medium penyangga maka pengontrolan terhadap mikroorganisme atau mikroba lebih mudah. Proses biofilm tersebut cocok digunakan untuk mengolah air limbah dengan konsentrasi rendah maupun konsentrasi tinggi.

55

Tahan terhadap fluktuasi jumlah air limbah maupun fluktuasi konsentrasi. Di dalam proses biofilter mikro-organisme melekat pada permukaan unggun media, akibatnya konsentrasi biomasa mikro-organisme per satuan volume relatif besar sehingga relatif tahan terhadap fluktuasi beban organik maupun fluktuasi beban hidrolik. Pengaruh penurunan suhu terhadap efisiensi pengolahan kecil. Jika suhu air limbah turun maka aktifitas mikroorganisme juga berkurang, tetapi oleh karena di dalam proses biofilm substrat maupun enzim dapat terdifusi sampai ke bagian dalam lapisan biofilm dan juga lapisan biofilm bertambah tebal maka pengaruh penurunan suhu (suhu rendah) tidak begitu besar.

III.2.3 Proses Biofilm atau Biofilter Tercelup (Submerged Biofilter) Proses pengolahan air limbah dengan proses biofilm atau biofilter tercelup dilakukan dengan cara mengalirkan air limbah ke dalam reaktor biologis yang di dalamnya diisi dengan media penyangga untuk pengebang-biakan mikroorganisme dengan atau tanpa aerasi. Untuk proses anaerobik

56

dilakukan tanpa pemberian udara atau oksigen. Posisi media biofilter tercelup di bawah permukaan air. Media biofilter yang digunakan secara umum dapat berupa bahan material organik atau bahan material anorganik. Untuk media biofilter dari bahan organik misalnya dalam bentuk tali, bentuk jaring, bentuk butiran tak teratur (random packing), bentuk papan (plate), bentuk sarang tawon dan lain-lain. Sedangkan untuk media dari bahan anorganik misalnya batu pecah (split), kerikil, batu marmer, batu tembikar, batu bara (kokas) dan lainnya. Di dalam proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilter tercelup aerobik, sistem suplai udara dapat dilakukan dengan berbagai cara, tetapi yang sering digunakan adalah seperti yang tertera pada Gambar III.5. Beberapa cara yang sering digunakan antara lain aerasi samping, aerasi tengah (pusat), aerasi merata seluruh permukaan, aerasi eksternal, aerasi dengan “air lift pump”, dan aersai dengan sistem mekanik. Masing-masing cara mempunyai keuntungan dan kekurangan. Sistem aerasi juga tergantung dari jenis media maupun efisiensi yang diharapkan. Penyerapan oksigen dapat terjadi disebabkan terutama karena aliran sirkulasi atau aliran putar kecuali pada sistem aerasi merata seluruh permukaan media.

57

Gambar III.5 : Beberapa metoda aerasi untuk proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilter tercelup.

58

Di dalam proses biofilter dengan sistem aerasi merata, lapisan mikroorganisme yang melekat pada permukaan media mudah terlepas, sehingga seringkali proses menjadi tidak stabil. Tetapi di dalam sistem aerasi melalui aliran putar, kemampuan penyerapan oksigen hampir sama dengan sistem aerasi dengan menggunakan difuser, oleh karena itu untuk penambahan jumlah beban yang besar sulit dilakukan. Berdasarkan hal tersebut diatas belakangan ini penggunaan sistem aerasi merata banyak dilakukan karena mempunyai kemampuan penyerapan oksigen yang besar. Jika kemampuan penyerapan oksigen besar maka dapat digunakan untuk mengolah air limbah dengan beban organik (organic loading) yang besar pula. Oleh karena itu diperlukan juga media biofilter yang dapat melekatkan mikroorganisme dalam jumlah yang besar. Biasanya untuk media biofilter dari bahan anaorganik, semakin kecil diameternya luas permukaannya semakin besar, sehinggan jumlah mikroorganisme yang dapat dibiakkan juga menjadi besar pula. Jika sistem aliran dilakukan dari atas ke bawah (down flow) maka sedikit banyak terjadi efek filtrasi sehingga terjadi proses peumpukan lumpur organik pada bagian atas media yang dapat mengakibatkan penyumbatan. Oleh karena itu perlu proses pencucian secukupnya. Jika terjadi penyumbatan maka dapat terjadi aliran singkat (Short pass) dan juga terjadi penurunan jumlah aliran sehingga kapasitas pengolahan dapat menurun secara drastis.

59

III.2.4

Media Biofilter

Sebagai tempat tumbuh dan berkembang mikroorganisme, media yang akan digunakan dapat terbuat dari bahan organik dan anorganik. Untuk media dari bahan organik antara lain terdapat dalam bentuk tali, jaring, butiran tak teratur, plate dan sarang tawon. Media organik ini banyak yang dibuat dengan cara dicetak dari bahan tahan karat dan ringan misalnya PVC dengan luas permukaan spesifik yang besar dan porositas rongga yang besar sehingga dapat melekatkan mikroorganisme dalam jumlah besar tanpa menyebabkan kebuntuan. Sedangkan untuk media anorganik antara lain batu pecah, kerikil, batu marmer, tembikar, batu bara muda (kokas). Menurut Metcalf & Eddy (1991), untuk mendapatkan permukaan media yang luas, media dapat dimodifikasikan dalam berbagai bentuk seperti bergelombang, saling-silang dan sarang tawon. Sedangkan menurut Hooran (1990), dua sifat paling penting yang harus ada dari suatu media adalah :

60



Luas permukaan media, semakin luas permukaan media maka semakin besar jumlah biomassa per unit volume.



Persentase ruang kosong, semakin besar ruang kosong maka semakin besar kontak

Untuk media biofilter dari bahan organik banyak yang dibuat dengan cara dicetak dari bahan tahan karat dan ringan misalnya PVC dan lainnya, dengan luas permukaan spesifik yang besar dan volule rongga (porositas) yang besar, sehingga dapat melekatkan mikroorganisme dalam jumlah yang besar dengan resiko kebuntuan yang sangat kecil. Dengan demikian memungkinkan untuk pengolahan air limbah dengan beban konsentrasi yang tinggi serta efisiensi pengolahan yang cukup besar. Salah Satu contoh media biofilter yang banyak digunakan yakni media dalam bentuk sarang tawon (honeycomb tube) dari bahan PVC. Beberapa contoh perbandingan luas permukaan spesifik dari berbagai media biofilter dapat dilitat pada Tabel III.1. Tabel III.1 : Perbandingan luas permukaanspesifik media biofilter. No. 1 2 3 4

Jenis Media Trickling Filter dengan batu pecah Modul Sarang Tawon (honeycomb modul) Tipe Jaring RBC

Luas permukaan spesifik (m2/m3) 100-200 150-240 50 80-150

61

III.3 Uji Coba III.3.1 Material Dan Metoda Penelitian III.3.1.1 A.

Material

Air Limbah

Air limbah yang digunakan untuk penelitian diambil dari air limbah yang dihasilkan oleh industri pencucian jeans “ Prospek Warna, di Kelurahan Sukabumi Selatan, Jakarta Selatan.

B.

Media Biofilter

Media biofilter yang digunakan adalah media dari bahan plastik PVC tipe sarang tawon dengan spesifikasi sebagai berikut : Tipe Material Ukuran Modul Ukuran Lubang Ketebalan Luas Spesifik Berat Porositas Ronga Warna

62

: : : : : : : : :

Sarang Tawon, cross flow. PVC 30cm x 25cm x 30cm 2 cm x 2 cm 0,5 mm + 226 m2/m3 30-35 kg/m3 0,98 Bening Transparant

III.3.1.2

Prosedur Analisis

Seluruh prosesdur analisis yakni BOD, COD dan padatan tersuspensi (suspended solids, SS) serta parameter warna didasarkan pada “ American Standard Method. Para meter warna menggunakan skala Pt-Co.

III.3.1.3 A.

Prosedur percobaan

Model Reaktor

Pengolahan air limbah dilakukan dengan cara mengoperasikan reaktor biologis yang terdiri dari bak pengendapan awal, biofilter anaerob, biofilter aerob serta bak pengendapan akhir. Skema proses pengolahan serta ukuran rekator ditunjukkan seperti pada Gambar III.6.a dan III.6.b. Lebar reaktor 30 cm, panjang reaktor 130 cm, dan tinggi 50 cm. Spesifikasi reaktor dan perlengkapannya ditunjukkan seperti pada Tabel III.2. Air limbah di tampung ke dalam tangki penampung, selanjutnya dialirkan ke bak pengendapan awal. Dari bak pengendapan awal air limbah dialirkan ke biofilter anaerob. Biofilter anaerob terdiri dari dua ruangan yang diisi dengan media palstik sarang tawon. Arah aliran dimdalam biofilter anaerob adalah dari atas ke bawah dan dari bawah ke atas. Air limpasan dari biofilter anaerob selanjutnya masuk ke biofilter aerob. Di dalam biofilter aerob juga diisi dengan media sarang tawon dengan arah aliran dari atas ke bawah, sambil

63

dihembus dengan udara menggunakan blower. Selanjutnya, air limbah masuk ke bak pengendapan akhir melalui bagian bawah bak. Air limbah di dalam bak pengadapan akhir sebagian disirkulasi ke biofilter aerob dengan ratio sirkulasi hidrolik (Hydaulic Recycle Ratio, HRR ) sama dengan 1 (satu). Air limpasan dari bak pengendapan akhir merupakan air olahan. B.

Proses Pengembangbiakan Mikroorganisme (Seeding)

Pengembang-biakanan mikroorganisme atau disebut juga seeding dilakukan untuk menumbuhkan mikroorganisme. Seeding yang dilakukan adalah seeding secara alami dengan cara mengalirkan air limbah domestik secara kontinyu ke dalam reaktor biofilter. Penggunaan air limbah domestik dikarenakan air buangan ini kaya akan mikroorganisme dan telah mempunyai sumber karbon yang cukup sehingga pertumbumbuhan mikroorganisme pada media akan menjadi cepat. Dan pemberian tambahan karbon dari glukosa hanya diberikan sewaktu-waktu pada saat konsentrasi COD limbah domestik rendah, glukosa tidak diberikan setiap hari. Dalam proses ini telah terbentuk lapisan biofilm yang menyelimuti media sarang tawon.

64

Gambar III.6.a :

Diagram proses pengolahan air limbah pencucian jean yang digunakan untuk penelitian. 65

Gambar III.6.b :

66

Diagram proses pengolahan air limbah pencucian jean yang digunakan untuk penelitian. Kombinasi pengolahan kimia fisika dengan proses biologis

Tabel III.2 : Spesifikasi Reaktor biofilter dan Perlengkapannya yang digunakan untuk percobaan. URAIAN REAKTOR :  Bahan  Tinggi  Panjang  Lebar  Volume MEDIA:  Tipe  Ukuran  Ukuran lubang  Luas spesifik  Porositas rongga

KETERANGAN Kaca, diameter 6 mm 50 cm 130 cm 25 cm 195 liter Sarang tawon (PVC) 30 x 25 x 30 cm 2 x 2 cm ± 226 m2/m3 0,98

67

Lanjutan Tabel III.2 :

PIPA INLET dan OUTLET

PVC, diameter 0,5 inchi

AERATOR : Suplai udara POMPA SIRKULASI : Debit RESERVOIR :  Bahan  Volume

900 liter/menit

BAK PEMBUBUHAN :  Bentuk  Bahan  Ukuran

Buffle Channel Kaca 40 x 30 x 65 cm

68

1,105 L/menit

Plastik 200 liter

Lanjutan Tabel III.2 :

Ukuran Reaktor

69

C.

Aklimatisasi

Aklimatisasi adalah pengadaptasian mikroorganisme terhadap air buangan yang akan diolah. Pengadaptasian dilakukan dengan cara mengganti air limbah domestik secara perlahan dengan air limbah dari industri pewarnaan jeans. Lapisan biofilm yang terbentuk akan semakin menebal. Akhir dari aklimatisasi adalah ketika air buangan domestik telah 100 % tergantikan dengan air buangan pencucian jeans dan efisiensi penurunan konsentrasi COD yang cukup tinggi dan stabil. Tahapan proses aklimatisasi dapat dilihat pada Tabel III.3.

Tabel III.3 : Tahapan aklimatisasi Tahapan

Air limbah domestik (%)

Tahap I Tahap II Tahap III Tahap IV Tahap V Tahap VI Tahap VII Tahap VIII Tahap IX Tahap X

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

70

Air limbah pewarnaan jeans (%) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

D. Percobaan Reaktor yang digunakan mempunyai kapasitas sebesar 195 liter. Simulasi ini akan menggunakan 4 jenis waktu tinggal yaitu 72 jam (3 hari), 48 jam (2 hari), 36 jam (1,5 hari) dan 24 jam (1 hari). Hal ini berarti debit yang akan dialirkan untuk masingmasing waktu tinggal dapat di lihat pada Tabel III.4. Tabel III.4: Variasi Waktu Tinggal dan Debit Air Baku Waktu Tinggal (jam) 72 48 36 24

Debit (liter/menit) 0,0451 0,0677 0,0902 0,136

Percobaan pertama dilakukan hanya dengan proses biofilter tanpa pembubuhan bahan kimia, sedangkan percobaan ke dua dilakukan dengan cara kombinasi pembubuhan bahan kimia yakni ferrosulfat dengan proses biofilter. Pengambilan contoh (Sampling) yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan pada titiktitik tertentu yang kemudian akan dianalisa parameternya. Adapun letak titik-titk tersebut dapat dilihat pada gambar III.1, yakni :  

Titik 0 : Influen Titik 1 : Efluen bak pembubuhan

71

  

Titik 2 : Influen anoksik 1 Titik 3 : Efluen anoksik 2 / influen anaerob Titik 4 : Efluen reaktor (yang akan dibuang ke perairan)

Pengambilan sampel dilakukan ketika kondisi reaktor telah stabil. Penentuan kondisi tunak dilakukan dengan mengukur kandungan organik (COD) pada setiap titik sampling tersebut.

E.

Analisa Parameter

Dalam penelitian ini adapun parameter yang akan diukur adalah : 1) Kebutuhan Oksigen Kimiawi (COD), yaitu untuk mengetahui jumlah oksigen yang diperlukan untuk mendegradasikan senyawa organik secara kimiawi. Analisa untuk pengukuran parameter ini yang digunakan adalah metode bikromat (K2Cr2O7) secara open refluks. 2) Kebutuhan Oksigen Biologis (BOD), yaitu jumlah oksigen yang diperlukan oleh mikroorganisme dalam proses biokimia untuk proses penguraian substrat. Analisa yang digunakan untuk mengukur parameter ini adalah metode Winkler pada 200C selama 5 hari. 3) Padatan tersuspensi (TSS), yaitu dapat berupa senyawa organik dan anorganik. Dekomposisi padatan yang tersuspensi ini akan meningkatkan nilai BOD dan COD, sehingga

72

4) Warna, air yang mempunyai warna yang bukan warna alami akan mengganggu estetika dan penyerapan sinar matahari untuk kehidupan ekosistem perairan tersebut. Warna yang pekat dari air buangan umumnya disebabkan karena kandungan organik yang tinggi dan banyaknya padatan yang tersuspensi. Analisa parameter untuk pengukuran parameter ini adalah dengan metode kolorimetri menggunakan spektrofotometer

III.3.2 Hasil Percobaan Dan Pembahasan Secara garis besar kegiatan yang dilakukan dalam penelitian ini terbagi atas 3 tahapan kegiatan, yaitu tahap seeding (pembenihan), tahap aklimatisasi dan tahap penelitian berdasarkan waktu tinggal hidrolis (WTH). Dari seluruh rangkaian percobaan yang telah dilakukan, diperoleh hasil penelitian yang kemudian dikelompokkan dan dianalisa sehingga diperoleh sub bab pembahasan. Pembahasan meliputi tahap seeding, tahap aklimatisasi, kinerja biofilter dalam penghilangan BOD, COD, TSS dan warna. Sebelum penelitian dilaksanakan terlebih dahulu dilakukan penelitian pendahuluan terhadap air limbah pencucian jeans untuk mengetahui

73

karakteristik limbah tersebut. Secara umum karakteristik air limbah pencucian jean yang digunakan untuk perbobaan dapat dilihat pada Tabel III.5. Tabel III.5 : Karakteristik limbah pecucian jeans No 1 2 3 4 5

Parameter BOD COD TSS Warna pH

Satuan mg/l mg/l mg/l Pt.Co -

Konsentrasi 1184-1215 1572-1612 475-550 524-548 6,0-6,8

Sumber : Hasil penelitian

III.3.2 .1

Hasil Seeding

Seeding atau disebut juga sebagai pembenihan merupakan langkah awal dari penelitian reaktor biologis. Dalam tahapan ini dilakukan upaya untuk menumbuhkan mikroorganisme pada media penyokong, mikroorganisme ini sangat berperan penting dalam proses pengolahan biologis ini. Di dalam penelitian ini seeding dilakukan secara alami, yaitu mikroorganisme langsung dibiakkan di dalam reaktor dengan cara mengalirkan air limbah domestik secara kontinyu ke dalam reaktor. Air limbah domestik dipilih untuk pembiakan ini karena limbah domestik kaya akan sumber karbon yang

74

diperlukan mikroorganisme untuk hidup dan juga di dalam air tersebut terkandung berbagai mikroorganisme. Dengan demikian proses pembiakan tidak perlu memakan waktu terlalu lama. Walaupun demikian, sumber karbon yang diperlukan tetap dijaga dengan sesekali memberikan penambahan glukosa. Di dalam proses seeding ini air buangan domestik yang memang telah banyak mengandung bakteri dialirkan secara kontinyu ke dalam reaktor biofilter dan secara bersamaan aerator juga dijlalankan, setelah lapisan lendir/biofilm telah tumbuh dapat dilakukan aklimatisasi. Pertumbuhan mikroorganisme pada media dapat dilihat dari peningkatan efisiensi penghilangan COD. Efisiensi penghilangan COD yang meningkat menunjukkan adanya aktifitas mikroorganisme yang telah tumbuh semakin banyak dan mendegradasi senyawa organik yang ada di dalam air buangan tersebut. Dalam hal ini VSS tidaklah menjadi parameter utama karena proses seeding dilakukan secara langsung pada reaktor dan mikroorganisme yang ada langsung melekat pada media membentuk lapisan biofilm. Dengan demikian nilai VSS yang terdapat pada larutan di dalam reaktor kecil. Hasil penelitian dapat dilihat pada Tabel III.6 dan Gambar III.7 dan III.8. Dari tabel dan grafik tersebut terlihat bahwa pada minggu pertama penghilangan COD yang dapat dilakukan kurang dari 45 %. Hal ini terjadi karena pada saat pengoperasian awal belum terbentuk lapisan biofilm yang berarti

75

mikroorganisme belum banyak yang menempel pada media, hal ini juga dapat dilihat pada hasil pengukuran VSS yang keluar masih tinggi. Karena bila lapisan biofilm sudah terbentuk, berarti mikroorganisme yang melekat pada media telah banyak sehingga VSS yang keluar akan mempunyai nilai yang kecil. Setelah seeding berjalan selama satu bulan, lapisan biofilm mulai terlihat menebal dan efisiensi penghilangan COD sudah mulai tinggi, yaitu mencapai 70% tetapi belum cukup stabil dan masih terlalu rendah untuk dilanjutkan pada tahapan selanjutnya yaitu aklimatisasi. Setelah 70 hari efisiensi telah mencapai 85%, sebenarnya telah sesuai untuk pengaklimatisasian tetapi untuk itu harus dijaga agar kondisi ini stabil. Kondisi stabil dicapai setelah 84 hari, yaitu dimana efisiensi pneyisihan tetap berada pada 85%. Dengan demikian pengaklimatisasian dapat dilakukan.

III.3.2 .2

Hasil Aklimatisasi

Setelah mikroorganisme yang tumbuh cukup banyak (hal ini terlihat pada ketebalan biofilm) dan efisiensi penghilangan COD telah tinggi dan stabil, maka dapat dilakukan proses pengadaptasian atau disebut juga aklimatisasi.

76

Tabel III.6 : Hasil Seeding COD Waktu Efisiensi Operasi Influen Efluen zona Penghilangan (Hari) reaktor COD Zona anoksik (mg/l) (mg/l) Anoksik (%) 1 188 160 14,9 4 152 129 15,1 8 115 91 20,9 11 150 115 23,3 13 145 95 34,5 15 173 74 57,2 24 161 56 65,2 26 135 47 65,2 29 164 57 65,2 31 142 49 65,5 38 125 46 63,2 40 118 43 63,6 46 123 47 61,8 50 158 54 65,8

Efluen Biofilter (mg/l) 140 96 62 74 59 61 48 40 49 42 39 36 36 41

Efisiensi Total N Penghilangan Influen Total (%) (mg/l) 25,5 6,3 36,8 14,3 46,1 50,7 59,3 8,44 64,7 6,12 70,2 5,46 70,4 70,1 70,4 9,21 68,8 5,9 69,5 70,7 6,12 74,1 8,2

77

Total P Influen Influen Reaktor (mg/l) (mg/l) 1,15 335 1,14 300

Efluen Reaktor (mg/l) 205 172

1,1 1,03 1,11

275

128

315

104

1,02 1,11

320 299 331

102 99 103

1,03 1,18

296

78

Lanjutan Tabel III.6. COD Waktu Efisiensi Operasi Influen Efluen zona Penghilangan (Hari) reaktor anoksik COD Zona 54 112 36 67,9 57 127 40 68,5 61 188 51 72,9 64 223 56 74,9 67 335 79 76,4 71 279 68 75,6 73 207 50 75,8 75 178 42 76,4 78 164 37 77,4 81 149 33 77,9 84 183 38 79,2

78

Efluen Biofilter 26 27 39 39 48 42 31 30 26 22 29

Efisiensi Total N Penghilangan Influen 76,8 78,7 79,3 9,92 82,5 85,7 17,24 84,9 85,0 10,21 83,1 84,1 8,44 85,2 7,69 84,2 9,67

Total P Influen Influen Reaktor 300

Efluen Reaktor 56

1,25

302

46

1,31

314 277

35 35

287

40

306 290

37 35

1,13 1,1 1,16 1,12

Konsentrasi VSS (mg/l)

25

23

21

19

17

15

13

11

9

7

5

400 350 300 250 200 150 100 50 0 3

400 350 300 250 200 150 100 50 0 1

Konsentrasi COD (mg/l)

Grafik seeding COD dan VSS

Waktu pengoperasian Influen COD Influen VSS

Efluen reaktor COD Efluen VSS

Gambar III.7 : Penurunan konsentrasi COD dan VSS pada saat seeding. 79

100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0


400 350 300 250 200 150 100 50

84

78

73

67

61

54

46

38

29

24

13

8

1

0

Efisiensi penyisihan (%)

Grafik seeding penyisihan COD

Waktu pengoperasian (hari ke) Influen

Efluen reaktor

Efisiensi total reaktor

Gambar III.8 : Efisiensi Penghilangan COD pada saat seeding.

80

Aklimatisasi dilakukan dengan cara mengganti secara bertahap air limbah domestik yang digunakan pada waktu seeding dengan air limbah pencucian jeans. Penggantian ini dilakukan dengan perbandingan 10% air limbah pencucian jeans dan 90% air limbah domestik yang kemudian secara bertahap akan menjadi 100% air limbah pencucian jeans. Titik akhir aklimatisasi dicapai ketika efisiensi penghilangan COD telah stabil pada saat air limbah domestik telah seluruhnya (100% ) digantikan dengan air limbah pencucian jeans yang di ambil dari air limbah yang dikeluarkan oleh industri pencucian jean. Hasil proses aklimatisasi secara lengkap dapat dilihat pada Tabel III.7 dan Gambar III.9. Dari Tabel III.7 dan Gambar III.9 tersebut dapat dilihat pada saat perbandingan limbah pencucian jeans dengan limbah domestik 10 % :dibanding 90%, konsentrasi COD di dalam influen air limbah yang masuk reaktor biofiloter adalah 432 mg/l, dan efisiensi pengilangan COD mencapai 82%. Pada saat influen telah 100 % diganti dengan limbah pencucian jean yakni setelah waktu operasi 39 hari, konsentrasi COD mencapai 1476 mg/l dan efisiensi penghilangan COD 90,7 %. Proses berjalan stabil setelah aklimatisasi berjalan selama 41 hari dengan efisiensi penghilangan COD mencapai 90,7 %. Proses aklimatisasi dilakukan dengan kondisi waktu tinggal (WTH) 72 jam.

81

Tabel III.7 : Efisiensi penghilangan COD selama proses aklimatisasi.

Hari ke 1 4 7 11 15 19 24 27 28 29 30 31 32 33

82

Ratio Vol. Limbah tekstil thd vol limbah domestik 10 % : 90 % 10 % : 90 % 20 % : 80 % 30 % : 70 % 40 % : 60 % 50 % : 50 % 60 % : 40 % 70 % : 30 % 70 % : 30 % 70 % : 30 % 70 % : 30 % 80 % : 20 % 80 % : 20 % 80 % : 20 %

Influen Reaktor

Efluen Zona

(mg/l) 432 448 459 612 729 899 978 1006 1038 1089 1108 1151 1192 1209

Aksik (mg/l) 103 99 94 100 110 133 139 140 143 146 145 150 154 154

Efisiensi penghilangan COD Zona Anoksik (%) 76,2 77,9 79,5 83,7 84,9 85,2 85,8 86,1 86,2 86,6 86,9 87,0 87,1 87,3

Efluen Reaktor (mg/l) 89 80 65 87 96 115 119 122 124 128 126 123 128 127

Efisiensi Total Penghilangan COD Di dalam reaktor (%) 79,4 82,1 85,8 85,8 86,8 87,2 87,8 87,9 88,1 88,2 88,6 89,3 89,3 89,5

Lanjutan Tabel III.7

Hari ke 34 35 36 37 38 39 40 41

Ratio Vol. Limbah tekstil thd vol limbah domestik 80 % : 20 % 90 % : 10 % 90 % : 10 % 90 % : 10 % 90 % : 10 % 100% 100% 100%

Influen Reaktor

Efluen Zona

(mg/l) 1226 1284 1317 1369 1415 1476 1532 1597

Aksik (mg/l) 151 164 164 161 166 168 172 179

Efisiensi penghilangan COD Zona Anoksik (%) 87,7 87,2 87,5 88,2 88,3 88,6 88,8 88,8

83

Efluen Reaktor (mg/l) 126 129 131 134 134 138 142 150

Efisiensi Total Penghilangan COD Di dalam reaktor (%) 89,7 90,0 90,1 90,2 90,5 90,7 90,7 90,6

Efisiensi Penghilangan(%)

40

38

36

34

32

30

28

24

100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 100% 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 15

7

1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 10% 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 1


Grafik Aklimatisasi Penghilangan COD

Waktu pengoperasian (hari ke) Influen Efisiensi anoksik

Efluen reaktor Efisiensi reaktor

Efluen anoksik

Gambar III.9 : Efisiensi Penghilangan COD pada saat aklimatisasi

84

III.3.2 .3

Hasil Percobaan Berdasarkan variasi Waktu Tinggal Hidrolis (WTH)

A.

Pengolahan Air limbah Pencucian Jean dengan Proses Biofilter Anaerob-Aerob (Tanpa Penambahan Bahan Kimia)

Setelah proses aklimatisasi berjalan dengan baik yaitu diindikasikan dengan semakin meningkatnya efisiensi penghilangan COD dan limbah domestik telah 100% tergantikan dengan limbah pewarnaan jeans, maka pengoperasian secara kontinyu dapat dilakukan. Dalam pengoperasian kontinyu ini, sampling parameter BOD, COD, SS dan warna dilakukan pada 4 titik pengambilan sampel (gambar 3.2, BAB III). Proses dalam biofilter dikatakan telah berada dalam kondisi tunak (steady state) jika biofilm tumbuh dengan baik dan efisiensi penghilangan relatif konstan. Dalam pengoperasian kontinyu ini, debit yang mengalir disesuaikan dengan waktu tinggal yang dipilih. Waktu tinggal yang dipilih adalah 72 jam, 48 jam , 36 jam dan 24 jam. Pengoperasian diawali dari waktu tinggal 72 jam hingga yang terpendek 24 jam. Penghilangan COD : Efisiensi penghilangan COD untuk setiap waktu tinggal dapat dilihat pada Tabel III. 8 sampai dengan Tabel III.11 dan Gambar III.10. Dari hasil tersebut terlihat pada saat penggantian waktu tinggal terjadi penurunan efisiensi terlebih dahulu dan setelah 2-3 hari barulah mencapai kestabilan. Penggantian waktu tinggal dilakukan setelah 85

pengoperasian dijalankan selama setidaknya 4 kali dari waktu tinggal terpilih. Penurunan efisiensi pada saat penggantian terjadi disebabkan oleh adaptasi dari mikroorganisme yang tumbuh di dalam reaktor biofilter karena adanya perubahan debit aliran dari pengoperasian sebelumnya (menjadi lebih kecil) sehingga beban hidroliknyapun menjadi lebih besar. Dari hasil tersebut terlihat untuk waktu tinggal hidrolis (WTH) 72 jam konsentrasi COD di dalam influen rata-rata 1588 mg/l sedangkan konsentrasi COD di dalam efluen turun mencapai rata-rata 146 mg/l, dengan efisiensi penghilangan COD mencapai 90,8 %. Untuk waktu tinggal hidrolis 48 jam konsentrasi COD di dalam influent rata-rata 1591 mg/l sedangkan konsentrasi COD di dalam efluen turun menjadi sekitar 87 mg/l dengan efisiensi penghilangan COD menjadi sekitar 87 %. Untuk waktu tinggal 36 jam efisiensi penghilangan COD turun menjadi 84 %, dan untuk waktu tinggal 24 jam efisiensi penghilangan COD turun menjadi sekitar 78%. Dari hasil percobaan tersebut terlihat juga bahwa penghilangan polutan organik (COD) sebagian besar terjadi di dalam reaktor biofilter zona anaosik yakni terjadi di dalam bak pengendapan awal yang berfungsi sebagai bak pengendap sekaligus sebagai bak digester dan di dalam bak biofilter anaerob. Pada zona anoksik tersebut dengan waktu tinggal 24- 72 jam efisiensi penghilangan COD berkisar antara 71-88 %. Sedangkan efisiesi total penghilangan COD yakni setelah zona aerob dengan waktu tinggal 24-72 jam berkisar antara 78-91 %. Dengan demikian zona

86

anoksik atau anaerob mempunyai kontribusi yang besar di dalam penghilangan COD, sedangkan zona aerob mempunyai kontribusi terhadap penghilangan COD hanya sekitar 10 %. Penghilangan BOD : Untuk penghilangan BOD menunjukkan kecen-derungan yang sama dengan peng-hilangan COD. Efisiensi penghilangan BOD untuk setiap waktu tinggal dapat dilihat pada Tabel III.12 sampai dengan Tabel III.15 dan Gambar III.11. Konsentrasi BOD di dalam influen berkisar antara 1184-1215 mg/l. Untuk waktu tinggal hidrolis (WTH) 72 jam efisiensi penghilangan BOD mencapai 91 %, untuk waktu tinggal hidrolis 48 jam efisiensi penghilangan BOD turun menjadi sekitar 90 %, untuk waktu tinggal 36 jam efisiensi penghilangan BOD 87 %, dan untuk waktu tinggal 24 jam efisiensi penghilangan BOD turun menjadai sekitar 85%. Pada saat penggantian waktu tinggal menjadi lebih pendek terjadi penurunan efisiensi terlebih dahulu dan setelah 2-3 hari barulah mencapai kestabilan. Penurunan efisiensi pada saat penggantian terjadi karena adanya perubahan debit aliran dari pengoperasian sebelumnya (menjadi lebih kecil) sehingga beban hidroliknyapun menjadi lebih besar. Dari gambar … dan gambar … tersebut terlihat bahwa penghilangan senyawa organik (COD,BOD) pada zona anoksik mencapai hingga 71-88 %, sementara zona aerob hanya menyisihkan sekitar 10%. Hal ini dikarenakan zona anoksik memiliki waktu tinggal yang lebih lama 2 kali lipat 87

daripada zona aerob, dengan demikian penghilangannya menjadi lebih banyak. Walaupun demikian zona aerob tetap diperlukan karena zona aerob juga berguna untuk menurunkan bau dan meningkatkan DO pada efluen akhir. Menurut Rittmann & Mc Carty (2001) pada reaktor gabungan anoksik-aerob kandungan nitrat dari zona aerob akan diturunkan dengan cara diresirkulasi kembali ke bak influen lalu kemudian terjadi proses denitrifikasi pada zona anoksik. Dari hasil percobaan tersebut di atas dibuat hubungan antara besarnya beban organik yakni beban BOD (kg-BOD per m3 volume reaktor per hari) dterhadap efisiensi penghilangan BOD. Hasil perhitungan tersebut ditunjukkan seperti pada Gambar 9. Dari hasil percobaan tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin pendek waktu tinggal hidrolis di dalam reaktor biofilter efisiensi penghilangan menjadi semakin kecil. Selain itu semakin besar beban organik efisiensi penghilangan menjadi semakin kecil. Untuk beban efisiensi BOD sebesar 1,225 kg/m3.hari, penghilangan BOD mencapai 92 %, sedangkan untuk beban BOD 3,658 kg/m3.hari efsiensi penghilangan BOD turun menjadi 85,9 %. Hubungan antara beban BOD (BOD Loading) dengan efisiensi penghilangan menjunjukkan hubungan linier yang dengan persamaan Y = 2,5945 X + 95,005 dengan niliai Regresi R = 0,97068 dimana Y adalah efisiensi penghilangan BOD (%), dan X adalah beban BOD (kg-BOD/m3reaktor.hari)

88

Penghilangan Zat Padat Tresuspensi (TSS) : Dari hasil percobaan terlihat bahwa dengan proses biofilter anaerob-aerob tercelup menggunakan media plastik sarang tawon dapat menghilangakan zat padat tersuspensi atau total suspended solids (TSS) dengan baik. Efisiensi penghilangan TSS untuk kondisi waktu tinggal 72 jam, 48 jam, 36 jam dan 24 jam selengkapnya dapat dilihat seperti pada Tabel III.16 sampai dengan Tabel III.19 dan Gambar III.13.

EFISIENSI PENGHILANGAN [%]

100 95 90 85 80 Y = - 2.5945 X + 95.005

75

R = 0.97068

70 0

1

2

3

4

5

LOADING [kg-BOD/m3.hari]

Gambar III.12 : Grafik hubungan antara bebanBOD dengan Efisiensi Penghilangan Konsentrasi zat padat tersuspensi di dalam air limbah yang masuk reaktor biofilter berkisar antara 475-550 mg/l. Dengan kondisi waktu tinggal hidrolis 89

(WTH) 72 jam efisiensi penghilangan TSS mencapai 93,25 %. Dengan kondisi waktu tinggal 48 jam efisiensi penghilangan TSS rata-rata 90 %. Untuk waktu tinggal (WTH) 36 jam efisiensi penghilangan TSS turun menjadi sekitar 89 %, dan untuk waktu tinggal 24 jam efisiensi penghilangan TSS tutrun menjadi sekitar 87 %. Makin pendek waktu tinggal di dalam reaktor biofilter efisiensi penghilangan TSS juga semakin kecil. Penghilangan Warna : Efisiensi penghilangan warna di dalam air limbah pencucian jean dengan proses biofilter anaerob-aerob dengan menggunakan media plastik sarang tawon pada percobaan ini hanya kira-kira 57,2 % untuk waktu tinggal 72 jam, sedangkan dengan kondisi waktu tinggal (WTH) 24 jam efisiensi penghilangan warna turun menjadi kira-kira 48 %. Hasil selengkapnya dapat dilihat seperti pada Tabel III.20 samapi dengan Tabel III.23 dan Gambar III.14. Dari hasil penelitian tersebut secara keseluruhan menunjukan bahwa semakin pendek waktu tinggal pada reaktor maka semakin menurun pula efisiensi peng-hilangannya yaitu untuk COD dari 90,8% pada waktu tinggal 72 jam menjadi hanya 78 % pada waktu tinggal 24 jam, untuk BOD dari 91,6% menjadi 85%, untuk TSS dari 93,25% menjadi 80% dan untuk warna tidak terlalu signifikan dari 57,2% menjadi 48%. Dari hasil percobaan tersebut di atas terlihat juga bahwa penghilangan konsentrasi parameter 90

BOD, COD, SS dan warna terbesar terdapat pada zona anoksik, yaitu hingga 88% sementara zona aerob hanya menyisihkan tidak lebih dari 10%. Dapat dikatakan bahwa dalam reaktor biofilter ini zona anoksiklah yang bekerja paling optimum. Hal ini dikarenakan zona anoksik memiliki waktu tinggal yang lebih lama 2 kali lipat daripada zona aerob, dengan demikian penghilangannya menjadi lebih banyak. Waktu tinggal yang lebih lama ini dikarenakan adanya 2 zona anoksik. Tetapi walaupun demikian bukan berarti zona aerob tidak diperlukan. Karena walaupun efisiensi penghilangan parameter zona anoksik telah mencapai 88% tetapi efluennya masih berada di atas baku mutu dan masih dapat didegradasi secara biologis. Zona aerob juga berguna untuk menurunkan bau dan meningkatkan DO pada efluen akhir. Menurut Rittmann & Mc Carty (2001) pada reaktor gabungan anoksik-aerob kandungan nitrat dari zona aerob akan diturunkan dengan cara diresirkulasi kembali ke bak influen lalu kemudian terjadi proses denitrifikasi pada zona anoksik. Untuk pengolahan air limbah industri pencucian jean hanya dengan proses biofilter anaerob-aerob dengan efisiensi pengolahan di atas 90 % memerlukan waktu tinggal hidrolis 72 jam atau 3 hari. Agar supaya efisensi pengolahan tetap tinggi dan waktu tinggal hidrolis lebih pendek maka perlu dilengkapi dengan proses pengendapan dengan bahan kimia sebelum masuk ke proses biofilter.

91

Tabel III.8 : Penghilangan COD di dalam reaktor biofilter untuk waktu tinggal 72 jam Tanggal 17-Apr-01 18-Apr-01 19-Apr-01 20-Apr-01 21-Apr-01 22-Apr-01 23-Apr-01 24-Apr-01 25-Apr-01 26-Apr-01 27-Apr-01 28-Apr-01 29-Apr-01

92

Hari ke- Influen mg/l 1 1599 2 1602 3 1594 4 1587 5 1579 6 1586 7 1572 8 1585 9 1574 10 1583 11 1596 12 1582 13 1605

Efluen Anoksik mg/l 192 196 187 186 179 185 181 192 188 184 186 187 184

Efisiensi Anoksik % 88,0 87,8 88,3 88,3 88,7 88,3 88,5 87,9 88,1 88,4 88,3 88,2 88,5

Efluen Aerob (total) mg/l 150 151 148 145 142 146 140 144 141 149 150 148 147

Efisiensi (total) % 90,6 90,6 90,7 90,9 91,0 90,8 91,1 90,9 91,0 90,6 90,6 90,6 90,8

Tabel III.9 : Penghilangan COD di dalam reaktor biofilter untuk waktu tinggal 48 jam Tanggal

Hari ke-

30-Apr-01 01-Mei-01 02-Mei-01 03-Mei-01 04-Mei-01 05-Mei-01 06-Mei-01 07-Mei-01 08-Mei-01

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Influen mg/l 1582 1596 1600 1589 1603 1587 1583 1592 1594

efluen anoksik mg/l 341 337 299 273 280 275 277 274 276

Efisiensi anoksik % 78,4 78,9 81,3 82,8 82,5 82,7 82,5 82,8 82,7

Efluen Aerob (total) mg/l 284 246 224 207 210 208 208 210 209

93

Efisiensi (total) % 82,0 84,6 86,0 87,0 86,9 86,9 86,9 86,8 86,9

Tabel III.10 : Penghilangan COD di dalam reaktor biofilter untuk waktu tinggal 36 jam Tanggal 09-Mei-01 10-Mei-01 11-Mei-01 12-Mei-01 13-Mei-01 14-Mei-01 15-Mei-01

94

Hari ke- Influen mg/l 1 1605 2 1601 3 1587 4 1593 5 1588 6 1600 7 1599

efluen anoksik mg/l 417 384 322 326 324 326 324

Efisiensi anoksik % 74,0 76,0 79,7 79,5 79,6 79,6 79,7

efluen Aerob (total) mg/l 325 311 244 242 240 243 242

Efisiensi (total) % 79,8 80,6 84,6 84,8 84,9 84,8 84,9

Tabel III.11 : Penghilangan COD di dalam reaktor biofilter untuk waktu tinggal 24 jam Tanggal 16-Mei-01 17-Mei-01 18-Mei-01 19-Mei-01 20-Mei-01 21-Mei-01 22-Mei-01 23-Mei-01 24-Mei-01 25-Mei-01 26-Mei-01

Hari ke- Influen mg/l 1 1593 2 1602 3 1587 4 1599 5 1604 6 1600 7 1589 8 1586 9 1608 10 1590 11 1585

efluen anoksik mg/l 528 486 455 453 451 451 449 450 452 448 447

Efisiensi anoksik % 66,9 69,7 71,3 71,7 71,9 71,8 71,7 71,6 71,9 71,8 71,8

95

efluen aerob (total) mg/l 435 410 342 344 344 346 341 340 346 341 338

Efisiensi (total) % 72,7 74,4 78,4 78,5 78,6 78,4 78,5 78,6 78,5 78,6 78,7

100,0 95,0 90,0 85,0 80,0 75,0 70,0 65,0 60,0 55,0 50,0

24 JAM

40

37

34

31

28

25

36 JAM

22

19

16

48 JAM

13

10

7

4

72 JAM

Efisiensi Penghilangan(%)

1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 1


Grafik Efisiensi Penghilangan COD

Waktu Operasi (Hari) Influen Efisiensi anoksik

Efluen anoksik Efisiensi total reaktor

Efluen reaktor

Gambar III .10 : Penghilangan COD di dai dalam reaktor biofilter pada berbagai variasi waktu tinggal (WTH) 96

Tabel III.12 : Penghilangan BOD di dalam reaktor biofilter untuk waktu tinggal 72 jam Tanggal

Hari ke-

17-Apr-01 18-Apr-01 19-Apr-01 20-Apr-01 21-Apr-01 22-Apr-01 23-Apr-01 24-Apr-01 25-Apr-01 26-Apr-01 27-Apr-01 28-Apr-01 29-Apr-01

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Influen mg/l 1215 1209 1203 1199 1210 1189 1192 1205 1211 1196 1187 1214 1193

Efluen Anoksik mg/l 146 143 141 141 140 137 139 144 145 139 139 140 140


97

Efluen Aerob (total) mg/l 102 100 96 93 93 97 91 101 101 95 92 99 92

Efisiensi (total) % 91,6 91,7 92,0 92,2 92,3 91,8 92,4 91,6 91,7 92,1 92,2 91,8 92,3

Tabel III.13 : Penghilangan BOD di dalam reaktor biofilter untuk waktu tinggal 48 jam Tanggal

Hari ke-


1 2 3 4 5 6 7 8 9

98

Influen mg/l 1189 1199 1184 1202 1200 1194 1189 1195 1187

efluen anoksik mg/l 208 187 164 163 160 162 159 159 158

Efisiensi Anoksik % 82,5 84,4 86,1 86,4 86,7 86,4 86,6 86,7 86,7

Efluen Aerob (total) mg/l 145 134 112 110 114 112 109 111 108

Efisiensi (total) % 87,8 88,8 90,5 90,8 90,5 90,6 90,8 90,7 90,9

Tabel 4.14 : Penghilangan BOD di dalam reaktor biofilter untuk waktu tinggal 36 jam Tanggal

Hari ke-

09-Mei-01 10-Mei-01 11-Mei-01 12-Mei-01 13-Mei-01 14-Mei-01 15-Mei-01

1 2 3 4 5 6 7

Influen mg/l 1205 1189 1196 1185 1200 1193 1190

Efluen Anoksik mg/l 225 214 186 183 187 185 185

Efisiensi Anoksik % 81,3 82,0 84,4 84,6 84,4 84,5 84,5

99

Efluen Aerob (total) mg/l 190 176 146 145 146 146 144

Efisiensi (total) % 84,2 85,2 87,8 87,8 87,8 87,8 87,9

Tabel 4.15 : Penghilangan BOD di dalam reaktor biofilter untuk waktu tinggal 24 jam Tanggal

Hari ke-

16-Mei-01 17-Mei-01 18-Mei-01 19-Mei-01 20-Mei-01 21-Mei-01 22-Mei-01 23-Mei-01 24-Mei-01 25-Mei-01 26-Mei-01

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

100

Influen mg/l 1200 1189 1197 1190 1205 1188 1195 1203 1193 1201 1195

Efluen Anoksik mg/l 251 240 224 213 216 212 213 215 213 214 213

Efisiensi Anoksik % 79,1 79,8 81,3 82,1 82,1 82,2 82,2 82,1 82,1 82,2 82,2

Efluen Aerob (total) mg/l 220 206 199 169 172 167 169 170 168 169 169

Efisiensi (total) % 81,7 82,7 83,4 85,8 85,7 85,9 85,9 85,9 85,9 85,9 85,9

Grafik Penghilangan BOD 100,0

1400

97,0 1200 1000

91,0 88,0

800

85,0 600

82,0

WTH = 72 jam

400

WTH = 48 jam

WTH = 36 jam

WTH = 24 jam

79,0

Efisiensi Penghilangan (%)

Konsentrasi BOD (mg/l)

94,0

76,0 200 73,0 70,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

0 W a ktu Ope ra si (Hari) Influen mg/l Efisiensi anoksik %

efluen anoksik mg/l Efisiensi Total %

efluen aerob (total) mg/l

Gambar III .11: Penghilangan BOD di dalam reaktor biofilter pada berbagai variasi waktu tinggal (WTH) 101

Tabel III.16 : Penghiloangan TSS di dalam reaktor biofilter dengan waktu tinggal 72 jam Tanggal Hari ke17-Apr-01 18-Apr-01 19-Apr-01 20-Apr-01 21-Apr-01 22-Apr-01 23-Apr-01 24-Apr-01 25-Apr-01 26-Apr-01 27-Apr-01 28-Apr-01 29-Apr-01

102

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Influen mg/l 504 550 489 475 512 526 479 496 511 500 513 477 495

efluen anoksik mg/l 79 87 77 75 83 85 76 78 80 79 80 75 78

Efisiensi anoksik efluen aerob (total) % mg/l 84,3 37 84,2 40 84,3 35 84,2 37 83,8 38 83,8 40 84,1 36 84,3 38 84,3 39 84,2 39 84,4 38 84,3 37 84,2 37

Efisiensi aerob (total) % 92,7 92,7 92,8 92,2 92,6 92,4 92,5 92,3 92,4 92,2 92,6 92,2 92,5

Tabel III.17 : Penghiloangan TSS di dalam reaktor biofilter dengan waktu tinggal (WTH) 48 jam Tanggal 30-Apr-01 01-Mei-01 02-Mei-01 03-Mei-01 04-Mei-01 05-Mei-01 06-Mei-01 07-Mei-01 08-Mei-01

Hari ke- Influen mg/l 1 502 2 500 3 497 4 489 5 510 6 500 7 499 8 506 9 498

Efluen Anoksik mg/l 100 96 88 86 89 88 88 90 87

Efisiensi Anoksik Efluen Aerob (total) % mg/l 80,1 54 80,8 52 82,3 45 82,4 45 82,5 47 82,4 46 82,4 45 82,2 47 82,5 45

103

Efisiensi (total) % 89,2 89,6 90,9 90,8 90,8 90,8 91,0 90,7 91,0

Tabel III.18 : Penghiloangan TSS di dalam reaktor biofilter dengan waktu tinggal (WTH) 36 jam Tanggal

Hari ke-


1 2 3 4 5 6 7

104

Influen Efluen Anoksik Efisiensi anoksik Efluen Aerob (total) mg/l mg/l % mg/l 504 105 79,2 62 487 100 79,5 57 508 98 80,7 52 499 95 81,0 50 511 99 80,6 52 505 97 80,8 51 507 97 80,9 51

Efisiensi (total) % 87,7 88,3 89,8 90,0 89,8 89,9 89,9

Tabel III.19 : Penghiloangan TSS di dalam reaktor biofilter dengan waktu tinggal (WTH) 24 jam Tanggal 16-Mei-01 17-Mei-01 18-Mei-01 19-Mei-01 20-Mei-01 21-Mei-01 22-Mei-01 23-Mei-01 24-Mei-01 25-Mei-01 26-Mei-01

Hari ke- Influen Efluen Anoksik Efisiensi Anoksik Efluen Aerob (total) mg/l mg/l % mg/l 1 510 124 75,7 72 2 497 117 76,5 70 3 490 113 76,9 67 4 502 106 78,9 62 5 508 107 78,9 61 6 500 106 78,8 61 7 492 104 78,9 60 8 496 105 78,8 60 9 505 107 78,8 62 10 508 107 78,9 62 11 495 104 79,0 60

105

Efisiensi (total) % 85,9 85,9 86,3 87,6 88,0 87,8 87,8 87,9 87,7 87,8 87,9

100,0 95,0 90,0 85,0 80,0 75,0 70,0 65,0 60,0 55,0 50,0

Konsentrasi SS (mg/l)

600 500 400 72 JAM

300

48 JAM

36 JAM 24 JAM

200 100 40

37

34

31

28

25

22

19

16

13

10

7

4

1

0

Efisiensi Penghilangan SS (%)

Grafik Penghilangan TSS

Waktu Operasi (Hari) Influen Efisiensi anoksik

Efluen anoksik Efisiensi total reaktor

Efluen reaktor

Gambar III .13 : Penghilangan TSS di dalam reaktor biofilter pada berbagai variasi waktu tinggal (WTH) 106

Tabel III.20 : Penghilangan Warna di dalam reaktor biofilter dengan waktu tinggal (WTH) 72 jam Tanggal

Hari ke-

17-Apr-01 18-Apr-01 19-Apr-01 20-Apr-01 21-Apr-01 22-Apr-01 23-Apr-01 24-Apr-01 25-Apr-01 26-Apr-01 27-Apr-01 28-Apr-01 29-Apr-01

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Influen Pt.Co 525 533 524 527 546 542 529 545 543 529 532 538 528

Efluen Anoksik Pt.Co 248 252 247 249 258 256 249 257 256 250 251 253 249


107

Efluen Aerob (total) Pt.Co 217 221 217 218 225 224 219 225 224 219 219 220 218

Efisiensi Total % 58,7 58,5 58,6 58,6 58,8 58,7 58,6 58,7 58,7 58,6 58,8 59,1 58,7

Tabel III.21: Penghilangan Warna di dalam reaktor biofilter dengan waktu tinggal (WTH) 48 jam Tanggal

Hari ke-


1 2 3 4 5 6 7 8 9

108

Influen Pt.Co 538 532 530 542 548 535 531 548 532

Efluen Anoksik Pt.Co 274 269 263 268 271 263 261 270 262

Efisiensi Anoksik % 49,1 49,4 50,4 50,6 50,5 50,8 50,8 50,7 50,8

Efluen Aerob (total) Pt.Co 245 240 228 234 237 231 229 236 229

Efisiensi Total % 54,5 54,9 57,0 56,8 56,8 56,8 56,9 56,9 57,0

Tabel III.22 : Penghilangan Warna di dalam reaktor biofilter dengan waktu tinggal (wth) 36 jam Tanggal

Hari ke-


1 2 3 4 5 6 7

Influen Pt.Co 530 529 544 540 538 535 528

efluen anoksik Pt.Co 283 280 277 274 273 271 268

Efisiensi anoksik % 46,6 47,1 49,1 49,3 49,3 49,3 49,2

109

efluen aerob (total) Pt.Co 250 247 248 246 245 243 240

Efisiensi aerob (total) % 52,8 53,3 54,4 54,4 54,5 54,6 54,5

Tabel III.22 : Penghilangan Warna di dalam reaktor biofilter dengan waktu tinggal (wth) 24 jam Tanggal

Hari ke-

16-Mei-01 17-Mei-01 18-Mei-01 19-Mei-01 20-Mei-01 21-Mei-01 22-Mei-01 23-Mei-01 24-Mei-01 25-Mei-01 26-Mei-01

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

110

Influen Pt.Co 530 532 540 537 529 541 535 544 536 542 533

efluen anoksik Pt.Co 290 288 283 281 277 284 280 285 281 284 279

Efisiensi anoksik % 45,3 45,9 47,6 47,7 47,6 47,5 47,7 47,6 47,6 47,6 47,7

efluen aerob (total) Pt.Co 258 254 252 250 246 252 249 253 249 253 248

Efisiensi aerob (total) % 51,3 52,3 53,3 53,4 53,5 53,4 53,5 53,5 53,5 53,3 53,5

Grafik Penghilangan Warna 100,0

36 JAM

48 JAM

72 JAM

24 JAM

90,0

Konsentrasi Warna (Pt.Co)

600

80,0

500

70,0

400

60,0 50,0

300

40,0

200

30,0 20,0

100

10,0 40

37

34

31

28

25

22

19

16

13

10

7

4

0,0 1

0

Efisiensi Penghilangan Warna(%)

700

Waktu Operasi (Hari) Influen Efisiensi aerob

Efluen anoksik Efisiensi anoksik

Efluen aerob

Gambar III.14 : Penghilangan Warna di dalam reaktor biofilter pada berbagai variasi waktu tinggal (WTH) 111

B.

Pengolahan Air limbah Pencucian Jean dengan Kombinasi Proses Pengendapan Kimia dengan Proses Biofilter AnaerobAerob (Dengan Penambahan Ferosulfat 400 mg/l))

Untuk mengkatkan efisiensi pengolahan dan memperpendek waktu tinggal di dalam reaktor biofilter maka sebelum masuk ke dalam reaktor biofilter di berikan penambahan bahan kimia yang dalam hal ini dipilih bahan koagulan dari senyawa besi, yaitu ferro sulfat (FeSO4.7H2O). Pemilihan ferro sulfat sebagai koagulan dikarenakan rentang pH optimumnya yang lebih lebar. Ferosulfat yang umum digunakan adalah berbentuk butiran (granular) dengan kandungan FeSO4 sebanyak 55%. Untuk menentukan dosis optimum dari koagulan yang akan dipakai digunakan metode Jar Test. Di dalam metode Jar Test ini terjadi proses koagulasi dan flokulasi dimana pengadukannya diatur dengan kecepatan yang sama tetapi dengan dosis koagulan yang berbeda. Untuk penelitian ini dosis ferro sulfat yang akan dipakai adalah 150 mg/l, 200 mg/l, 250 mg/l, 300 mg/l, 350 mg/l dan 400 mg/l. Untuk persentase penurunan warna dan COD dapat dilihat pada Tabel III.23 . Dari hasil Jar Test tersebut terlihat bahwa penurunan optimum terdapat pada penambahan ferro sulfat sebanyak 400 mg/l dengan efisiensi penurunan sebesar 77,8% untuk warna dan 47% untuk COD. Karena itu untuk meningkatkan kualitas efluen agar memenuhi baku mutu 112

penambahan ferro sulfat yang diberikan sebesar 400 ppm. Untuk penambahan ini waktu tinggal reaktor kontinyu yang digunakan adalah 24 jam dan bak pembubuhan kimia yang dipergunakan berbentuk buffle channel. Tabel III.23 : Hasil Jar Test Penghilangann COD dengan Ferosulfat. Dosis Konsentrasi Penghilangan koagulan warna Ferro (Pt.Co) Warna (%) sulfat (mg/ltr) 0 675 0 150 422 37.5 200 391 42.1 250 317 53.0 300 248 63.3 350 206 69.5 400 150 77.8 Sumber : Hasil penelitian

Konsentrasi Penghilanga n COD (mg/l) COD (%)

1610 1420 1355 1199 1101 1004 853

0 11.8 15.8 25.5 31.6 37.6 47.0

Skema proses percobaan pengolahan air limbah pencucian jean dengan kombinasi proses pengendapan dengan penambahan ferro sulfat 400 mg/l, dan proses biofilter tercelup anaerob-aerob dengan waktu tinggal 24 jam dapat dilihat pada Gambar Gambar III.6.b. Hasil percobaan selengkapnya dapat dilihat seperti pada Tabel III.24 sampai dengan Tabel III.27 dan Gambar III.15 sampai dengan Gambar III.18.

113

Penghilangan COD : Pada percobaan tiga hari pertama tanpa tanpa penambahan ferosulfat efisisensi penghilangan pada bak pengendapan hanya mencapai 15 %, dan setelah penambahan ferosulfat sebesar 400 mg/l efisiensi penghilangan COD di dalam Bak pengendapan kimia dapat mencapai sekitar 45 %. Setelah kondisi stabil efisensi penghilangan COD kumulatif mulai bak pengendapan kimia sampai zona anoksik mencapai sekitar 85 %. Sedangkan efisiensi penghilangan COD setelah zona aerob atau efisensi total mencapai 92 %. Grafik penghilangan COD di dalam air limbah pencucian jean dengan menggunakan kombinasi proses pengendapan kimia dan proses biofilter dapat dilihat seperti pada Tabel III.24 dan Gambar III.15. Penghilangan BOD : Konsentrasi BOD di dalam air limbah berkisar antara 1186 – 1203 mg/l. Pada percobaan tiga hari pertama tanpa tanpa penambahan ferosulfat efisisensi penghilangan pada bak pengendapan hanya mencapai 20 %, dan setelah penambahan ferosulfat sebesar 400 mg/l efisiensi penghilangan BOD di dalam Bak pengendapan kimia dapat mencapai sekitar 50 %. Setelah kondisi stabil efisensi penghilangan BOD kumulatif mulai bak pengendapan kimia sampai zona anoksik mencapai sekitar 87 %. Sedangkan efisiensi penghilangan BOD setelah zona aerob atau efisensi total mencapai 94 %. Grafik penghilangan BOD di dalam air limbah pencucian jean dengan menggunakan

114

kombinasi proses pengendapan kimia dan proses biofilter dapat dilihat seperti pada Tabel III.25 dab Gambar III.16. Penghilangan TSS Konsentrasi TSS di dalam air limbah berkisar antara 492 – 510 mg/l. Pada percobaan tiga hari pertama tanpa tanpa penambahan ferosulfat efisisensi penghilangan pada bak pengendapan hanya mencapai 44 %, dan setelah penambahan ferosulfat sebesar 400 mg/l efisiensi penghilangan TSS di dalam Bak pengendapan kimia dapat mencapai sekitar 72 %. Setelah kondisi stabil efisensi penghilangan TSS kumulatif mulai bak pengendapan kimia sampai zona anoksik mencapai sekitar 88 %. Sedangkan efisiensi penghilangan TSS setelah zona aerob atau efisensi total mencapai 94 %. Hasil selengkapnya terlihat seperti pada Tabel III.26 dan Gambar III.17. Penghilangan Warna Konsentrasi Warna di dalam air limbah berkisar antara 526 – 540 skala pt-Co. Pada percobaan tiga hari pertama tanpa tanpa penambahan ferosulfat efisisensi penghilangan pada bak pengendapan hanya mencapai 46 %, dan setelah penambahan ferosulfat sebesar 400 mg/l efisiensi penghilangan Warna di dalam Bak pengendapan kimia dapat mencapai sekitar 75 %. Setelah kondisi stabil efisensi penghilangan Warna kumulatif mulai bak pengendapan kimia sampai zona anoksik mencapai sekitar 90 %. Sedangkan

115

efisiensi penghilangan Warna setelah zona aerob atau efisensi total mencapai 95 %. Hasil selengkapnya terlihat seperti pada Tabel III.27 dan Gambar III.18. Dari hasil percobaan tersebut di atas dapat disimpulkan bahwa dengan kombinasi proses pengendapan dengan penambahan ferro sulfat dengan proses biofilter dapat digunakan untuk pengolahan air limbah pencucian jean atau industri kecil tekstil dengan baik, khususnya dapat menurunkan polutan senywa organik, zat padat tersuspensi serta dapat menghilangkan warna dengan sangat efektif. Temperatur selama pengoperasian biofilter dengan media sarang tawon ini adalah berkisar antara 27 oC – 29 oC. Dengan demikian jenis mikroba yang bekerja di pH selama penelitian ini berada pada kisaran 6,5-8. Jenis mikroorganisme yang paling baik untuk menyisihkan kandungan organik adalah bakteri dan bakteri akan tumbuh dengan baik pada kisaran pH 7-8 (Flathman, 1994). Dalam penelitian ini juga dilakukan sirkulasi yaitu dari bak efluen (pengendapan akhir) disirkulasi kembali ke bak pengendapan awal dengan rasio resirkulasi 1:1. Hal ini dilakukan untuk meningkatkan beban hidrolik dan juga meningkatkan mengurangi nilai BOD karena terjadi peningkatan DO. Selain itu percampuran influen baku dengan sirkulasi efluen dapat menghilangkan masalah BOD over load dan kekurangan DO (Rittmann & Mc Carty, 2001).

116

Tabel III. 24 : Penghilangan COD di dalam Air limbah pencucian jean dengan kombinasi proses Kimia dan proses biofilter. Waktu tinggal Di dalam Biofilter 1 hari (24 jam) dengan Ferro Sulfat 400 ppm

Tanggal 27-Mei-01 28-Mei-01 29-Mei-01 30-Mei-01 31-Mei-01 01-Jun-01 02-Jun-01 03-Jun-01 04-Jun-01 05-Jun-01 06-Jun-01


Efluen Bak Kimia mg/l 1369 1355 1359 879 870 876 879 865 872 875 878

Efisiensi Bak Kimia % 15,1 15,1 15,1 45,2 45,2 45,1 45,4 45,3 45,3 45,2 45,1



Efluen Aerob Efisiensi (total) Total mg/l % 201 87,531 198 87,594 198 87,625 120 92,519 116 92,691 118 92,607 120 92,542 116 92,658 116 92,718 114 92,866 117 92,688

Keterangan : Pada 3 hari pertama pengoperasian belum ditambahkan Ferro Sulfat, tetapi telah dilewatkan bak pembubuhan yang berbentuk buffle channel.

117

1800

100,0

1600

90,0

1400

80,0 70,0

1200

60,0

1000 800

50,0 Tanpa FeSO4

40,0

600

30,0

400

20,0

200

10,0

0

Efisiensi Penghilangan COD(%)

Konsentrasi COD (mg/ltr)

Grafik Efisiensi Penghilangan COD dgn penambahan FeSO4 400 ppm

0,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Waktu Operasi (Hari)

Influen bak kimia Efluen anoksik Efisiensi bak kimia Efisiensi total reaktor

Efluen bak kimia Efluen reaktor Efisiensi anoksik

Gambar III.15 : Penghilangan COD di dalam Air limbah pencucian jean dengan kombinasi proses Kimia dan proses biofilter. Waktu tinggal Di dalam Biofilter 1 hari (24 jam) dengan penambahan Ferro Sulfat 400 pp

118

Tabel III.25 : Penghilangan BOD di dalam Air limbah pencucian jean dengan kombinasi proses Kimia dan proses biofilter. Waktu tinggal Di dalam Biofilter 1 hari (24 jam) dengan Ferro Sulfat 400 ppm

Tanggal 27-Mei-01 28-Mei-01 29-Mei-01 30-Mei-01 31-Mei-01 01-Jun-01 02-Jun-01 03-Jun-01 04-Jun-01 05-Jun-01

Hari ke- Influen mg/l 1 1201 2 1193 3 1186 4 1192 5 1200 6 1195 7 1188 8 1190 9 1189 10 1203

Efluen Bak Kimia mg/l 957 948 943 586 590 586 584 584 584 590

Efisiensi Bak Kimia % 20,3 20,5 20,5 50,8 50,8 51,0 50,8 50,9 50,9 51,0

Efluen Anoksik mg/l 230 227 226 148 150 150 147 148 147 151

Efisiensi Anoksik % 80,8 81,0 80,9 87,6 87,5 87,4 87,6 87,6 87,6 87,4

Efluen Aerob Efisiensi (total) Total mg/l % 138 88,5 136 88,6 135 88,6 70 94,1 72 94,0 71 94,1 69 94,2 70 94,1 71 94,0 72 94,0

Keterangan: Pada 3 hari pertama pengoperasian belum ditambahkan Ferro Sulfat, tetapi telah dilewatkan bak pembubuhan yang berbentu buffle channel

119

100,0

1400

90,0

Konsentrasi BOD (mg/ltr)

80,0 1000 800

70,0 60,0

Tanpa FeSO4

50,0 600

40,0 30,0

400

20,0 200 10,0 0

0,0 1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11

Waktu Operasi (Hari) Influen bak kimia Efluen anoksik Efisiensi Bak Kimia Efisiensi Total

Efluen bak kimia Efluen reaktor Efisiensi anoksik

Gambar III.16 : Grafik Penghilangan BOD di dalam Air limbah pencucian jean dengan kombinasi proses Kimia dan proses biofilter. Waktu tinggal Di dalam Biofilter 1 hari (24 jam) dengan penambahan Ferro Sulfat 400 ppm

120

Efisiensi Penghilangan BOD (%)

1200

Tabel III.26 : Penghilangan TSS di dalam Air limbah pencucian jean dengan kombinasi proses Kimia dan proses biofilter. Waktu tinggal Di dalam Biofilter 1 hari (24 jam) dengan Ferro Sulfat 400 ppm

Tanggal 27-Mei-01 28-Mei-01 29-Mei-01 30-Mei-01 31-Mei-01 01-Jun-01 02-Jun-01 03-Jun-01 04-Jun-01 05-Jun-01 06-Jun-01


Efluen Bak Efisiensi Bak Kimia Kimia mg/l % 278 44,4 280 44,3 284 44,3 138 72,1 137 72,2 138 72,3 140 72,1 141 72,2 138 72,3 137 72,3 139 72,3



Efluen Aerob (total) mg/l 96 97 98 34 33 34 34 34 33 33 34

Keterangan : Pada 3 hari pertama pengoperasian belum ditambahkan Ferro Sulfat, tetapi telah dilewatkan bak pembubuhan yang berbentuk buffle channel.

122

Grafik Penghilangan TSS di dalam Air limbah pencucian jean dengan kombinasi proses Kimia dan proses biofilter. 600

100,0

Konsentrasi TSS (mg/l)

80,0 70,0

400 Tanpa

60,0

300

50,0 40,0

200

30,0 20,0

100

Efisiensi Penghilangan TSS (%)

90,0 500

10,0 0,0

0 1

2

3

4 5

6

7 8

9 10 11

Waktu Operasi (Hari) Influen bak kimia Efluen anoksik Efisiensi bak kimia Efisiensi total reaktor

Efluen bak kimia Efluen aerob Efisiensi anoksik

Gambar III.17 : Grafik Penghilangan TSS di dalam Air limbah pencucian jean dengan kombinasi proses Kimia dan proses biofilter. Waktu tinggal Di dalam Biofilter 1 hari (24 jam) dengan penambahan Ferro Sulfat 400 ppm

123

Tabel III.27 : Penghilangan Warna di dalam Air limbah pencucian jean dengan kombinasi proses Kimia dan proses biofilter. Waktu tinggal Di dalam Biofilter 1 hari (24 jam) dengan Ferro Sulfat 400 ppm

Tanggal

Hari ke-

27-Mei-01 28-Mei-01 29-Mei-01 30-Mei-01 31-Mei-01 01-Jun-01 02-Jun-01 03-Jun-01 04-Jun-01 05-Jun-01 06-Jun-01

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Influen Pt.Co 540 536 542 529 526 537 540 531 528 530 533

Efluen Bak Kimia Pt.Co 290 286 288 130 129 132 132 130 129 130 131

Efisiensi Bak Kimia % 46,3 46,6 46,9 75,4 75,5 75,4 75,6 75,5 75,6 75,5 75,4

Efluen Anoksik Pt.Co 154 153 155 50 49 51 51 50 50 50 51


Efluen Efisiensi Aerob (total) Total Pt.Co % 112 79,3 110 79,5 112 79,3 25 95,3 24 95,4 26 95,2 25 95,4 24 95,5 24 95,5 25 95,3 25 95,3

Keterangan : Pada 3 hari pertama pengoperasian belum ditambahkan Ferro Sulfat, tetapi telah dilewatkan bak pembubuhan yang berbentuk buffle channel

124

600

100,0

550

90,0

Konsentrasi Warna (Pt.Co)

500

80,0

450 400 350

70,0 Tanpa FeSO4

60,0

300

50,0

250

40,0

200

30,0

150

Efisiensi Penghilangan Warna (%)

Grafik Penghilangan Warna di dalam Air limbah pencucian jean dengan kombinasi proses Kimia dan proses biofilter

20,0

100

10,0

50 0

0,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Waktu Operasi (Hari) Influen bak kimia Efluen anoksik Efisiensi bak kimia Efisiensi total reaktor

Efluen bak kimia Efluen aerob Efisiensi anoksik

Gambar III.18 : Grafik Penghilangan Warna di dalam Air limbah pencucian jean dengan kombinasi proses Kimia dan proses biofilter. Waktu tinggal Di dalam Biofilter 1 hari (24 jam) dengan penambahan Ferro Sulfat 400 ppm

125

III.3.2 .4

Identifikasi Mikroorganisme

Identifikasi mikroorganisme yang berperan dalam bioreaktor aerob bermedia sarang tawon ini dilakukan untuk mengetahui jenis mikroorganisme yang berperan dalam proses penghilangan bahanbahan pencemar selama pengoperasian. Identifikasi dilakukan pada Laboratorium Mikrobiologi Fakultas Kedokteran Univesitas Trisakti. Hasil identifikasi dapat dilihat pada Tabel III.28. Tabel II.28 : Identifikasi Mikroorganisme

No 1 2 3

Mikroorganisme Eschericia Coli Basilus Subtilis Serratia Marcescens Pseudomonas Aeruginosa

Sumber : Hasil penelitian Lab. Mikrobiologi, FK-TRISAKTI

Dari hasil identifikasi mikroorganisme tersebut, ternyata mikroorganisme yang terdapat pada media sesuai dengan yang ditulis Metcalf & Eddy (1991), yaitu pada pertumbuhan melekat (attached growth) bakteri yang paling umum terdapat pada media antara lain adalah Pseudomonas dan Eschericia Coli. Menurut Handajani (1996), mikroorganisme yang dominan terdapat dalam air limbah tekstil dan mampu mendegradasi warna dan zat organik

126

antara lain adalah Pseudomonas aeruginosa. Sedangkan Rohaeni (1997) mengutip dari Idaka (1978), mikroorganisme yang mampu menyisihkan warna anatara lain adalah Bacillus subtilis III.4 KESIMPULAN Berdasarkan hasil percobaan tersebut diatas dapat disimpuklan bahwa : 

Proses biofilter menggunakan media plastik sarang tawon dapat digunakan untuk mengolahan air limbah pencucian dan pewarnaan jeans dengan hasil yang baik. Efisiensi penghilangan polutan dipengaruhi oleh waktu tinggal hidrolis di dalam reaktor atau beban pengolahan (beban organik). Semakin lama waktu tinggal hidrolis (WTH) di dalam reaktor biofilter atau semakin besar beban pengolagan (loading) efisiensi penghilangan semakin kecil.



Pengolahan air limbah industri pencucian jean dengan proses biofilter anaerob-aerob menggunakan media plastik sarang tawon dengan kondisi waktu tinggal 1-3 hari di dapatkan efisensi penghilangan COD, BOD, SS dan Warna masing-masing yakni : COD 78 – 91 %, BOD 85 – 92 %, total zat padat tersuspensi (TSS) 80 – 93 %, dan Warna 48 – 57 %. Makin kecil waktu tinggal di dalam reaktor biofilter efisiensi penghilangan juga semakain kecil. 127



Hubungan antara beban BOD (BOD Loading) dengan efisiensi penghilangan menjunjukkan hubungan linier yang dengan persamaan Y = 2,5945 X + 95,005 dengan niliai Regresi R = 0,97068 dimana Y adalah efisiensi penghilangan BOD (%), dan X adalah beban BOD (kgBOD/m3-reaktor.hari)



Dengan menggunakan kombinasi proses pengendapan kimia dengan penambahan ferosulfat 400 mg/l dan proses biofilter anaerobaerob dengan waktu tinggal 24 jam didapatkan efisiensi total penghilangan polutan yang lebih baik yakni masing-masing untuk COD 92 %, BOD 94 %, TSS 94 % dan Warna 95 %.



Dari hasil identifikasi, mikroorganisme yang berperan dalam proses biofilter anaerob-aerob antara lain yakni Eschericia Coli, Basilus Subtilis, Serratia Marcescens dan Pseudomonas Aeruginosa.

128

BAB III PENGOLAHAN AIR LIMBAH PENCUCIAN JEAN DENGAN PROSES BIOFILTER TERCELUP ANAEROB-AEROB UJI COBA SKALA LABORATORIUM

Recommend Documents