TEKNOLOGI PENGOI-AHAN LIMBAH CAIR UTAS DENGAN PROsEs BIOLOGIS ANAEROB-AEROB
LAPORAN PENELITIAN
Oleh
:
lr. Dofti Nuroni, MSi
.'iffiffi
PROGR,'\M STUDI TEKNOLOGI INDUSTRI PERTI\NIAN INSTITUT TEKNOLOGI INDONESIA SERPONG
20o7
HALAMAN PENGESAHAN LAPORAN PENELITIAN
1
Judul
Teknologi Pengolahan Limbah Cair Utas dengan Proses Biologis Aerob-Anaerob
Z 3
Bidang
Mikrobiolo gi Lingkungan
Ketua Pelaksana
a. Nama
Ir.DartiNurani, MSi
b. NIDN
0321076102
c. Pangkat / Golongan d. Jabatan
Lektor
e. Program Studi
Teknologi Industri Pertanian
Jumlah anggotapeneliti
2 orang 1. Ir. Rudi Nugroho, M.Eng 2. Nurtya Sulasmi
4
5 Lokasi Kegiatan 6 Waktu penelitian 7 Biaya
Dosen Tetap
Pusat Teknologi Lingkungan (PLT), BPPT
Maret 2007- Iuli2007 Rp. 10.000.000,-
Serpong,
5
November 2007
Ketua Peneliti,
Mengetahui,
ffi Menyetujui Pengabdian dan Pemberday aan Masyarakat
nat. Abu Amar)
ABSTRAK Proses pengolahan limbah secara biologis terbagi dua macam yaitu proses anaerob dan aerob- Proses anaerob yaifu proses interaksi mufual yang komplek antar berbagai mikroorganisme yang berbeda dimana oksigen terlarut tidaf. aaa sehingga oksigen menjadi faktor pembatas berlangsungnya proses metabolisme, sedangfin
proses
aerob yaitu proses yarlg memanfaatkan mikroorganisme aerob dengan menggunakan oksigen sebagai energi untuk metabolisme dari bakteri tersebut. Dalam penelitian ini proses pengolahan limbah cair percetakan uang (utas) dicampur dengan limbah cair domestik dengan perbandingan tertentu yang menggunakan bioreaklor anaerob berbentuk silinder kapasitas l0 I dan bioreaktor aerob berbentuk segi empat berkapasitas 12 I yang berjenis Fixed Bed Reactor. Pengarnbilan dan peirasukan limbah campumn baru dari darr ke dalam bioreal
I. PENGANTAR
A. Latar Belakang Indonesia sebagai salah satu negara berkembang menghadapi tantangan yang
sangat besar untuk meningkatkan kualitas hidupnya. Sanitasi, perlindungan lingkungan dan konservasi sumber daya alam telah menjadi perhatian dalam usaha peningkatan kualitas hidup masyarakat. Berkaitan dengan ini, pemerintah melalarkan
usaha pencegahan pencemaran dengan menetapkan suatu baku mutu terhadap buangan limbah cair baik dari industri mauprul domestik.
Industri sebagai salah satu penghasil limbah cair yang cukup besar dapat menimbulkan dampak negatif pada lingkungan sekitamya. Dampak negatif yang
ditimbulkan berupa pencemaran dari limbah cair yang dibuang tanpa mengalami pengolahan terlebih dahulu yang pada akhirnya akan mencemari sumber-sumber air
dan 5s1gu1 yang diperlukan bagi kelangsungan hidup manusia dan organisme lain yang hidup di air.
Limbah cair industri umrmrnya mempunyai sifat asam atau basa, berwarna" berbau, berbusa" mempunyai kandungan
BoD, coD tinggi dan ada pula
yang
mengandung zatberacun. Oleh karena itu, perlu dilakukan pengolahan limbah cair
untuk mengurangi atau menghilangkan efek berbahaya yang ditimbulkan dari sifat dan kandungan limbah cair tersebut. Salah satu industri yang memiliki limbah cair yang berbahaya adalah industri percetakan uang.
:-lr
percetakan uang lndustri percetakan uang di Indonesia merupakan industri menghasilkan limbah cair milik negara dan termasuk dalam golongan industri yang bahan-bahan yang banyak cukup berat. Limbah cair yang dihasilkan merupakan
logarrl minyak pelarut tinta dan bahan mengandung zat pewarna (tinta) dari unsur yang sangat tinggi' Selain itu juga, kimia lainnya dengan karakteristik coD dan BoD
cair domestik seperti dari kantin' toilet dengan banyaknya karyawan, maka limbah
juga banyak' karyawan, kamar rnandi dan wastafel yang dihasilkan
Ini
dapat
apabila tidak dilalcukan menimbulkan pencemaran lingkungan perairan sekitar pengolahan dengan benar'
Kandungan konsentrasi
coD
limbah cair dari industri percetakan uang ini
untuk limbah cair domestiknya berkisar 60.000 mg^ sampai 80.000 mgn, sedangkan saat dibuang ke lingkungan akuatik berkisar 100 mg/l sampai 500 mgA, yang apabila
pencemaran akan menimbulkan masalah lingkungan, yaitu
air yang dapat
mernbahayakankehidupanbiotikterrrasukmanusiadidalamnya. percetakan uang yang terletak Pengamatan di lapangan menunjukkan industri
limbah cair dari produksi uang kertas di wilayah Karawang, Jawa Barat menghasilkan
sebanyak 150 m3 per
3 bulan dengan
kandungan
coD
rata-rata 64'200 mg/l'
120 m3ihari dengan kandungan sedangkan untuk limbah cair domestiknya sekitar
coD
rata-rat
a
lingkungan, maka 125 mg/I. Dalam rangka mengurangi pencemaran
menghilangkan efek perlu penerapan teknologi pengolahan limbah cail untuk limbah cair tersebut' berbahaya yang ditimbulkan dari sifat dan kandungan
ffi_
;i&
Proses pengolahan limbah cair
memiliki beberapa cara, salah satunya dengan
proses biologis- Pengolahan limbah cair secara biologis terbagi atas proses anaerob
dan aerob. Proses degradasi anaerob merupakan proses interaksi mutual yang komplek antar berbagai mikroorganisme yang berbeda dimana oksigen terlarut tidak ada.
Adapun keuntungan proses pengolahan secara anaerob dibanding pengolahan aerob, antara lain tidak memerlukan energi untuk transfer udar4 menghasiikan biogas
berupa gas metana, mampu mengolah limbah organik berkonsentrasi tinggi, menghasilkan lebih sedikit lumpur/biomass4 serta memungkinkan diterapkan pada proses pengolahan limbah dalam
junlah
besar (Metcalf dan Eddy,
l99l).
Pengolahan limbah secira anaerob dalam aplikasinya dapat dilakukan dengan
menggunakan media biofilter dalam bioreaklor anaerob. Media biofilter yang digunakan bertujuan untuk tempat melekat dan berkembangbiak mikroorganisme pendegradasi polutan dalam limbah cair dalarn bentuk biofilm. Dalam biofilm ini akan terjadi metabolisme yang dilalarkan oleh baheri anaerob tanpa menggunakan
oksigen. Dalam proses anaerob
ini, yang sangat berperan
adalah aktifitas
mikroorganisme dalam multi tahap, yaitu tahap hidrolisa asidifikasi, asetogenasi dan
methanasi. Dalam penelitian
ini
bioreaktor yang digunakan berbentuk silinder
berjenis Anaerobic Fixed Bed Reactor dengan media isian biobalt. Proses pengolahan limbah cair secara aerob adalah proses degradasi polutan
organik dalam limbah cair dimana bakteri yang berperan adalah mikroorganisme aerob. Berdasarkan media biakan, proses pengolahan limbah cair secara biologis
aerob dapat menggrrnakan sistem biakan tersuspesnsi, biakan melekat atau gabungan
dari keduanya. Sistem ini telah digunakan secara luas di seluruh dunia untuk pengolahan limbah cair industri maupun limbah cair domestik. Sistem biakan tersuspensi yang paling banyak digunakan adalah sistem pengolahan dengan lumpur
aktif
(Activated Sludge Process), sedangkan sistem biakan melekat dengan
menggunakan biofi lter tercelup aerob (Subm er ge r Bi ofil t er).
Mikroorgnisme aerob tersebut dalam altifitasnya memerlukan oksigen atau udara untuk menguraikan senyawa organik komplek menjadi CO2 (karbon dioksida) dan air serta ammonium, selanjutnya amonium akan diubah menjadi nitrat dan nitrit, sedangkan sulfida akan dioksidasi menjadi sulfat. Untuk suplai oksigen biasanya
dilakukan dengan menghembuskan udara ke dalam bak aerasi secara mekanik. pada penelitian ini sistem pengolahan limbah cair yang digunakan adalah gabrrngan sistem biakan melekat dan biakan tersuspensi dengan menggunakan bioreaktor kaca yang
diisi dangan lumpur aktif dan media isian biobalt. Keuntungan proses pengolahan biologis secara aerob
ini adalah dapat
menurunkan kandungan polutan sampai tingkat yang sangat rendah, dapat menurunkan kandungan warna limbah cair dan limbah cair yang dihasilkan tidak berbau.
I
B.Identifikasi Masalah Industri percetakan uang dalam aktivitasnya sehari-hari menghasilkan limbah
cair dalam jurnlah yang cukup besar. Dalam proses produksi uang kertas (utas), digunakan cairan untuk membilas mesin cetak setelah proses produksi uang selesai.
Cairan tersebut terbuat dari minyak jarak yang sebelumnya dipolimerisasi terlebih dahulu dan ditambah dengan NaOH. Pada akhirnya cairan tersebut akan terbuang sebagai limbah cair yang konsentrasi organiknya sangat
tinggi dan termasuk organik
komplek yang tidak mudah terdegradasi secara alami. Selain itu juga mengandung unsur logarn yang dapat menimbulkan wama yang melebihi baku mutu. Limbah cair
ini apabila dibuang ke dalam Badan Air Penerima (BAP) tanpa pengolahan terlebih dahulu maka kandrrngan bahan pencemarnya akan menyebabkan menumnnya kualitas badan air tersebut, sehingga badan air tidak memenuhi syarat iagi untuk kehidupan akuatik dan tidak dapat lagi dipergunakan sesuai peruntukannya. Hal ini mengharuskan pengelola industri percetakan uang untuk melahrkan antisipasi yang
dalam hal
ini
adalah mengupayakan untuk menerapkan sistem pengolahan limbah
cair yang tepat.
C. Kerangka Pemikiran
Limbah industri percetakan uang yang berasal dari proses produksi uang kertas (utas) banyak mengandung bahan organik maupun anorganik yang mempunyai beban konsentrasi sangat
tinggi dan tidak mudah terdegradasi secara alami. Tingginya
beban konsentrasi merupakan suatu masalah bagi industri percetakan uang tersebut
]J
karena belum adanya unit pengolahan limbah cair yang tepat untuk mendegradasi bahan pencemamya.
Pengolahan limbah cair yang diusulkan adalah dengan menggunakan proses
biologis anaerob dan aerob. Mengingat kemampuan mikroorganisme mempunyai keterbatasan dalam mendegradasi beban polutan dalam limbah cair, maka unfuk
limbah cair produksi utas yang memiliki kandungan polutan sangat tinggi, dalam pengolahannya dilakukan bersama-sama dengan limbah
cair yang berasal dari
kegiatan domestik.
Limbah cair domestik merupakan limbah cair yang kaya akan kandungan mineral seperti N, P, K yang diperlukan unhrk pertumbuhan mikroorganisme. Selain
itu juga polutan organik yang dikandwrgnya relatif rendah dibanding dengan limbah
cair produksi utas serta tidak menambah biaya pengeluaran dalarn aplikasinya. Dengan upaya mencampurkan limbah cair domestik ke dalam limbah cair produksi utas untuk selanjubrya diolah bersama-sama dalam suatu sistem pengolahan limbah
cair secara biologis, maka diharapkan akan dapat meningkatkan kinerja proses pengolahan limbah cair tersebut.
Kombinasi Anaerobic dan Aerobic Fixed Bed Reactor merupakan proses pengolahan limbah cair yang sangat baik dan efektif. Proses anaerob akan dapat menguraikan limbah cair dengan konsentrasi organik tinggi secara maksimal, yang kemudian segera dilanjutkan dengan proses aerob sehingga pengolahan limbah cair menjadi maksimal dan lebih cepat.
T
d
Proses pengolahan pertama, dilalrukan secara anaerob. Pada proses
ini limbah
cair percetakan utas dimasukkan ke dalam bioreaklor anaerob berbentuk silinder yang mengggnakan media penyangga bioball yang terbuat dari plastik dan mikroorganisme
biakan tersuspensi. Dengan adanya bioball, menyebabkan luas permukaan tempat
melekafirya mikroorganisme menjadi besar sehingga jumlah mikroorganisme semakin banyak. Selain itu, adanya media bioball ini juga dapat me4iaga konsentrasi
mikroorganisme tetap stabil dan mikroorganisme tidak ikut keluar bersama limbah
cair. Sedang untuk penggunaan mikroorganisme dalam biakan tersuspensi akan menghasilkan proses degradasi polutan dalam limbah cair menjadi semakin cepat.
proses pengolahan kedua dilakukan secara aerob. Keluaran (efluen) dari bioreaktor anaerob dimasukkan ke bioreaktor aerob. Bioreallor ini berbentuk segi empat atau kotak yang di dalamnya diisi media penyangga dan biakan tersuspensi
pula yaitu bioball dan lumpur aklif serta dilengkapi dengan sistem aliran udara (kompresor dan difuser). Proses ini tidak saja akan memaksimalkan penguraian zat organik pada limbah cair, tapi juga akan memberikan tambahan oksigen pada limbah
cair, sehingga Dissotved
Oxyger?
(DO) pada limbah cait yang akan dibuang ke
lingkungan menjadi lebih besar.
Penelitian
ini
menggunakan alat dalam skala semi
pilol
Parameter yang
dianalisa untuk mengetahui kemampuan pengolahan limbah cair secara biologis di
dalam suatu bioreaklor ada 3 (tiga) yaitu nilai COD, pH, dan wama- Penenhran pararneter analisa COD adalah salah satu parameter yang menunjukkan jumlah polutan organik dalam limbah cair dan pada karakleristik limbatt cair utas terdapat
konsentrasi COD yang tertinggi dibanding konsentrasi yang lainnya. Selain itu, dalam
analisa COD menggunakan KzCrzOt yang merupakan oksidator kuat sehingga
padatan terlarut dan padatan tidak terlarutpun akan teroksidasi serta dalarn pelaksanaan analisanya tidak terlalu sulit. Sedang untuk penentuan parameter analisa
pH
karena merupakan salah satu faktor yang berpengaruh terhadap kinerja
mikroorganisme dalam mendegradasi polutan dalam bioreaktor. Selaqjutrya parameter analisa wama adalah berpengaruh terhadap nilai estetika. pada gm111nnya
masyarakat berprasangka apabila limbah cair berwarna maka limbah cair tersebut berbahaya. Akan tetapi tidak semua limbah cair yang berwarna itu berbahaya karena
bahaya atau tidaknya limbah cair tersebut tergantung pada banyaknya kandungan polutan organik.
Kelangstrngan proses Anaerobic Fixed Bed Reactor dipengaruhi oleh beberapa faktor. Penelitian
ini
akan meninjau pengaruh dari dua fakror yaitu
perbandingan konsentrasi limbah cair percetakan utas dalam limbah cair domestik dan jumlah umpan (influen) terhadap efisiensi penurunan COD. Diharapkan pada suatu
nilai komposisi limbah cair tertentu dan jumlah influen tertentu akan diperoleh
nilai efisiensi penurunan COD yang maksimal. Konsentrasi limbah cair utas
dan
jurnlah influen yang menghasilkan efisiensi penurunan COD yang maksimal ini
disebut kondisi optimal. Kondisi optimal mempertimbangkan
ini
ditetapkan
juga
dengan
faltor beban COD atau COD loading. Semakin besar
beban
COD, maka volume bioreallor yang diperlukan untuk mengolah limbah cair akan
I
9
semakin kecil. Dengan demikian beban COD optimal dipilih beban COD yang paling besar yang menghasilkan efisiensi penumnan COD maksimal.
Perbandingan konsentrasi limbah cair utas dalam limbah
cair domestik
berpengaruh terhadap besar konsentrasi COD yang dimasukkan ke dalam bioreaklor. Sedang
juntlah influen apabila dihubungkan dengan konsentrasi COD akan diperoleh
nilai beban COD. Beban COD merupakan jumlah polutan yang masuk ke dalam suatu bioreaktor per safuan waktu, dalam hal
ini dinyatakan dalam g COD per liter
volume reaktor per hari. Dengan demikian beban COD dapat diatur
dengan
memvariasikan konsentrasi polutan atau dengan memvariasikan jumlah inJluen limbah cair yang masuk ke dalam bioreaktor. Namun demikian ada nilai konsentrasi
polutan dimana mikroorganisme akan mengalami pemrmnan aktivitas karena konsentrasi polutan yang terlalu tinggi. Unhrk kasus seperti ini dalam meningkatkan beban COD dilalrukan dengan meningkatkan jurnlah influen limbah cair yang masuk
ke dalam bioreaktor. Namun perlu diperhatikan juga apabila jurnlah influen terlalu besat, maka akan mengakibatkan mikroorganisme yang ada dalam bioreakfor akan
terbawa keluar bersarna efluen sehingga efisiensi penunrnan COD akan berkurang.
Oleh karena
itu
dalam menentukan beban COD optimal perlu dipertimbangkan
konsentrasi polutan yang masuk ke bioreaktor dan juga besarnya jurnlah influen yang masuk ke bioreaktor.
Penelitian
ini
akan mencoba mengetahui kemampuan biorea}tor anaerob
untuk memrunkan nilai COD, pH, dan warna yang dihasilkan dalam setiap variasi perbandingan konsentrasi jumlah limbah cair utas dengan limbah cair domestik, yaitu
T
f
l0
konsentrasi limbah cair utas 5oA,20ya, 30Yo, dan 40Yo dalam limbah cair domestik. Sedang untuk variasi jurnlah influen bioreaktor yang akan
l/hari, 0,75llhari dan Setelah
diuji yaitu 0,25 L/hari, 0,50
I l/hari.
itu efluen dari bioreaklor anaerob dimasukkan ke dalam bioreaktor
aerob. Pada bioreaktor aerob ini bertujuan untuk menumnkan nilai konsentrasi COD
yang dihasilkan sampai serendah-rendahnya dalam variasi jumlah influen 0,4 l/hari,
0,6l/hari, dan 0,8 Yhari.
D. Maksud dan Tnjuan Penelitian
Penelitian
ini
bermaksud untuk mengkaji kinerja Anaerobic Fixed Bed
Reactor dan Aerobic Fixed Bed Reqctor unhrk menurunkan polutan dalam limbah cair utas, ditinjau dari faktor konsentrasi limbah cair utas dalam limbah cair domestik
dan faktor jumlah influen.
Sedang tujuan penelitian
ini
adalah unhrk mengetahui
kemampuan maksimal dari Anaerobic Fixed Bed Reactor dan Aerobic Fixed Bed
Reactor dalam mendegradasi limbah cair industri percetakan uang dengan parameter yang diamati yaitu
3
nilai COD, pH, dan warna pada variasi konsentrasi
limbah cair utas dan variasi jurnlah influen. Pada akhimya diharapkan akan diperoleh
konsentrasi limbah cair utas, jumlah in{luen dan beban COD yang optimal. Selanjutnya kondisi yang optimal
ini dapat digunakan untuk menenfukan
besarnya
instalasi pengolahan limbah cair industri percetakan uang.
rci
I
11
E. Manfaat Penelitian a. Bagi Industri Percetakan Uang
-
Bahan hasil kajian ilmiah yang langsung dapat diterapkan untuk penanganan
dan pengelolaan limbah cair percetakan utas.
-
Sebagai bahan pertimbangan bagi para pihak pengambil kebijakan untuk pengembangan lingkungan industri percetakan uang di masa mendatang.
b. Bagi Ilmu Pengetahuan
Informasi yang dapat dipergunakan sebagai referensi maupun data pembanding atau dasar pertimbangan bagi peneliti dan pemerhati lingkungan.
c. Bagi Lembaga Penelitian BPPT
-
Sebagai bahan untuk pembuatan lnstalansi Pengolahan
Air Limbah (IPAL)
pada industri percetakan rumg.
-
Terwujudnya kerjasama riset antara BPPT dengan industri unhrk melakukan kajian dan pengembangan teknologi.
d. Bagi Masyarakat
Terwujudnya sungai yang tidak tercemar oleh limbah cair utas. d. Bagi Penulis
-
Wahana pengembangan pelatihan, potensi diri kearah proses berfikir ilmiah
dan praktis sebagai pengejawantahan pengetahuan dan keterampilan selama pendidikan.
-
Peluang meningkatkan pengetahuan, keterampilan, pengalaman, wawasan dan
informasi tentang teknologi pengolahan limbah cair percetakan urxlg.
L_
d'l
II. METODOLOGI PENELITIAN
A. Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian dilakukan
di
pusat Teknologi Lingkungan (prl,-Bppr), Jl.
MH.Thamdn No.8, Jakarta Pusat. sebagai laboratoriumnya,
Bppr
menggunakan
laboratorium Balai Besar Kimia dan Kemasan (BBKK), yang berada
di
pekayon,
Jakarta Timur. wakru penelitian berlangsung dari bulan Maret 2007 sampai dengan
Iluli2007.
B. Bahan dan Alat B.1. Bahan Bahan yang menjadi obyek penelitian ini adalah limbah cair utas yang
merupakan cairan yang berasal dari pencucian mesin pencetak uang (Intaglio
Printing), yang terdapat pada industri percetakan uang. selain itu, bahan sebagai pengencernya adalah menggunakan limbah cair domestik-
Gambar
I
memperlihatkan perbedaan visual limbah cair utas dan limbah cair
domestik. Limbah cair utas (Gambar 1.a) berwarna merah kecoklatan, kental, dan
berbau seperti uang kertas yang baru dicetak, sedangkan limbah cair domestik (Gambar l.b) berwama putih keruh, encer, dan berbau seperti limbah cair buangan dari rumah tangga, namun secara visual jauh lebih jemih dibanding limbah cair utas.
13
,lul
"ui,
domestik
Penelitian ini menggunakan mikroorganisme dari biorealtor anaerob Rumah Potong Hewan (RPH) Cakung dan menggunakan mikroorganisme aerob lumpur aktif yang berasal dari PT. Guru Ciracas Jakarta Timur.
Dalam bioreaklor, mikroorganisme
ini
tumbuh dan melekat pada media
penyangga (support material) dengan tipe bioball yang terbuat dari plastik polietilen, berdiameter 4 cm, porositas 9lo/o,beratjenis 0,97
kg/*',
luas permukaan230 mr/m3
dan berwarna hitam- Media penyangga bioball tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.
Bahan-bahan kimia penunjang untuk analisa meliputi akuades sebagai pelarut,
larutan KzCrzOt 0,25N sebagai reagen untuk analisa CoD, HzSoa pekat sebagai bahan untuk pembuat reagen
CoD, Ag2So4 sebagai bahan pencampur dengan HzSo+
untuk pembuatan reagen yang digunakan untuk analisa COD, buffer 4 dan 7 sebagai bahan standarisasi untuk analisa pH,
HCI
dan kertas lakmus.
t4
Gambar 2. Media penyangga biobatl
8.2. Peralatan 8.2.1. Peralatan analisa Peralatan analisa yang digunakan terdiri dari labu erlenmeyer, labu ukur 50 rnl
dan 100 ml, beaker glass, pipet ukur, propipet, botol coD,
coD
reaktor, ember,
gayung, siring g/ass 100 ml, oven bersuhu 1050C, desikator, serta alat pemanas. Sedang instrumen yang digunakan adalah HORIBA pH meter F-22, spektrofotometer
Hach DR 200A, dan KOKUSAN Senlrifuge H-103 N series serta COD Reakilor Hach DR-2000.
8.22. Peralatan proses Peralatan proses panelitian yang digrinakan terdiri dari kompresor, penjepit selang, selang, pompa, serta bioreaktor anaerob dan aerob.
8.2.2.1. Bioreaktor anaerob
Bioreaktor anaerob yang digunakan untuk mengolah limbah cair utas adalah tangki berbentuk silinder yang terbuat dari bahan akrilik dengan dimensi tinggi 48 cm,
u
T
15
diameter 20 cm dan volume operasi 12l.Pengadukan isi bioreaktor dilakukan dengan
sirkulasi cairan di dalam bioreaktor dengan bantuan pompa sirkulasi jenis Iwaki Matering Pump dengan tipe Ex-B30VH-100S dengan kapasitas 100 ml/menit yang beroperasi
24 jam. Sirkulasi ini diperlukan untuk membebaskan biogas
yang
terbentuk serta menjaga homogenitas isi bioreaktor. Gambar 3 dan 4 adalah skema dan rangkaian peralatan yang digunakan untuk penelitian limbah cair utas dengan proses pengolahan biologis anaerob.
REIXTOR A}IAE
Gambar 3. Skema bioreaklor anaerob
4
t6
Gambar 4. Rangkaianpenlatanpengolahan limbah cair utas dengan
Cara kerja bioreaktor anaerob
ini diawali dengan memasukkan influen limbah
cair ke dalam bioreaktor yang sudah berisi bioball dan mikroorganisme anaerob, lalu
limbah tersebut dialirkan ke gas separator dengan bantuan pompa melalui weir dengan tujuan agar aliran limbah pelan-pelan atau laminar. Kemudian dari gas separator dialirkan kembali ke dalam bioreaktor dengan bantuan pompa pula.
Proses anaerob akan menghasilkan gas metan, yang akan dibebaskan dalam gas separator yang akan mengalir ke pipa penangkap gas lalu ke bak desulfurisasi
yang mengandung Fe2o3. Fe2o3 berfungsi sebagai pengabsorbsi senyawa H2S yang
dihasilkan dari penguraian senyawa-senyawa sulfat dan merupakan senyawa racun bagi mikroorganisme serta bersifat korosif.
t7
Pada gas separator terdapat dua
pipq yaitu pipa pertama yang
menghubungkan dengan bioreaktor anaerob dan pipa kedua untuk mengalirkan kelebihan cairan pada saat memasukkan influen. Pipa kedua ini berbentuk "LJ" yang
di dalamnya terdapat air yang berfungsi agar udara dari luar tidak masuk sehingga kondisi di dalam bioreaktor anaerob tidak terdapat udara sama sekali. 8.2.2.2. Biorenktor aerob Pada Gambar 5 dan 6 adalah skema dan rangkaian peralatan yang digunakan
untuk penelitian limbah cair dengan proses pengolahan biologis secara aerob. Bioreaktor aerob ini mempunyai dua pipa dan dua difuser yaitu pipa yang pertama
untuk memasukkan limbah cair yang berasal dari efluen bioreahor anaerob yang disebut dengan pipa
inlet
sedangkan pipa yang kedua berfungsi sebagai pipa untuk
pengambilan sampel disebut dengan pipa outlet. Kedua difuser berfungsi untuk menyuplai udara. Cara kerja bioreaktor aerob
ini diawali
dengan memasukkan influen yang
berasal dari efluen bioreaktor anaerob. Pada bioreaktor aerob, sebelum dimasukkan
inJluen sudah terisi media penyangga dan mikroorganisme aerob. Lalu limbah tersebut diaduk atau dihomogenkan oleh bantuan difuser dengan menghembuskan udara pada kecepatan 4,5 Vmenit.
REAKTOR|EROBIK XEDIA BIOBAI
Gambar 5. Skema bioreahor aerob
Gambar 6. Bioreaktor untuk proses pengolahan secara aerob
19
C. Pelaksanaan Penelitian Pelaksanaan penelitian pengolahan limbah cair utas dilakukan dalam
2
tahap
proses yaitu proses anaerob yang dilanjutkan dengan proses aerob atau dikenal sebagai proses biologis anaerob
-
aerob.
C.1. Proses anaerob Pada awal penelitian,
bioball dan 10 I mikroorganisme dimasukkan ke dalam
bioreaktor anaerob. Mikroorganisme yang digunakan berasal dari bioreaktor anaerob RPH Cakung dan sebelum penelitian dilakukan, milroorganisme ini telah diggnakan untuk mengolah limbah cair pewama rambut. Setelah itu dimasukkan influen limbah cair ke dalam bioreaktor. Pengolahan limbah cair utas pada proses anaerob and
fill
ini dilakuk an
secara
drow
yaitu pengarnbilan sampel dari bioreaktor anaerob untuk analisa terlebih
dahulu lalu pemasukan limbah cair utas. Pada penelitian ini akan dicoba konsentrasi limbah cair utas yang berbeda-beda, yalilu 5%o,20Yo,3V/o, dan 40Yo limbah cair utas dalam limbah cair domestik- Diagram alir pengolahan limbah cair utas dengan proses anaerob dapat dilihat pada Gambar 7.
Limbah cair utas sebelum digrrnakan sebagai influen dilakukan penetralan. Pada awalnya dilakukan percobaan dengan konsentrasi limbah cair utas dan jurnlah
influen terendah, yaitu konsentrasi limbah cair utas 5% dengan jumlah inftuen 015
Lhari. Dalam percobaan ini, dilakukan analisa CoD, pH, dan warna dari influen maupun efluen setiap harinya. Dengan analisa tersebut akan mendapatkan nilai efisiensi penururum COD. Efisiensi penwunan COD ini merupakan parameter dalam
E
2A
keseharian penelitian untuk perubahan atau pergantian jumlah influen dan konsentrasi
limbah cair utas. Pergantian jumlah influen dan konsentrasi limbah cair
utas
dilahrkan apabila diperoleh tingkat efisiensi penunrnan COD yang stabil. Rumus efisiensi penunrnan COD yaitu
:
Efisiensi penunrnan COD (%)
:
(a
- b) x
100%
a
keterangan
: a: b=
konsentrasi COD influen (gA) konsentrasi COD efluen (g/l)
Apabila sudah terlihat stabil, tetapi efisiensi penumnan COD masih dibawah 50oA, maka dilahrkan penambahan jumlah inlluen menjadi
0,5 yhari
dengan
konsentrasi limbah cair utas tetap 5o/o. Selanjutnya dilihat ef,rsiensi penurunan COD setiap hari sampai diperoleh kondisi stabil. Begitu pula dengan besarnya efrsiensi penrmnan COD dilihat apakah lebih rendah atau lebih tinggi dari sebelumnya Pada
kondisi nilai efisiensi penurunan COD lebih rendah dari junlah influen sebelumnya, maka dilalarkan pemrnrnan jurrrlah influen agar mikroorganisme tidak mengalami beban yang cukup tinggr untuk mendegradasi limbah cair dalam bioreaklor. Akan
tetapi apabila kondisi nilai efisiensi penurunan COD lebih tinggi dari sebelumnya, maka dilakukan penambahan jurnlah influen atau penambahan konsentrasi limbah cair utas.
Demikian seterusnya, dilahrkan percobaan dengan
memvariasikan
konsentrasi limbah cair utas dan jumlah influen setiap hari sampai dicapai kondisi yang optimum. Kondisi optimum dicapai apabila efisiensi penumnan COD tinggi, waktu tinggal yang singkat dengan beban COD yang tinggi pula.
IT
r-
21
Konsentrasi limbah cair utas dalam limbah cair domestik dan jumlah influen berhubungan terhadap kinerja mikroorganisme dalam mendegradasi limbah cair.
Nilai Waktu Tinggal Hidrolik (WTH) dan beban COD adalah diantaranya. WTH adalah waktu tinggal atau lamanya mikroorganisme mendegradasi limbah cair dalam suatu bioreaktor. Rumus dari WTH
wTH (hari)
:
ini adalah
:
volume bioreaktor (l)
jumlah influen fl/hari) Sedang beban COD adalah
junlah polutan yang masuk ke dalam
suatu bioreahor per
satuan waktu, dinyatakan dalam g COD per liter volume reaktor per hari. Rumus beban COD adalah sebagai berikut
Beban COD (en.hari) :
:
jurtlah influen fl/hari)
x
konsentrasi COD (g/l)
volume reaktor (l)
C.2, Proses aerob
Pada awal proses pengolahan limbah cair secara aerob, bioball dan 12 I
mikroorganisme dimasukkan
ke dalam bioreaklor aerob. Mikroorganisme yang
digunakan berasal dari PT. Guru Ciracas, Jakarta Timur. Setelah itu, bioreahor aerob
disuplai udara dengan menggunakan kompresor yang diteruskan melalui difuser sebesar 4,5
vmenit dan dimasukkan250 ml larutan gula selama I hari-
Percobaan proses secara aerob diawali dengan memasukkan inJluen ke datam
bioreaktor yang berasal dari efluen bioreaktor anaerob. Pemasukan in{luen ke dalam
bioreallor aerob dilakukan secara draw and fill. Pada penelitian ini akan dilakukan
E
rrl
22
percobaan jumlah influen yang berbeda-beda., yaitu 0,4 l/hari,
0,6lAari, dan 0,8 t/hari.
Diagram alir pengolahan limbah cair dengan proses aerob dapat dilihat pada Gambar 8.
Pada awalnya dilakukan percobaan dengan jumlah influen yang terendah,
yaitu 0,4 l/hari. Dengan perlalcukan ini, efisiensi penurunan COD dilihat setiap hari, sampai diperoleh tingkat efisiensi yang stabil- Apabila sudah stabil, maka dilahrkan
penambahan
jumlah influen menjadi 0,6 l/hari. Selanjutnya dilihat efisiensi
penunrnan COD setiap
hari sampai diperoleh kondisi stabil pula.
Kemudian
percobaan terakhir yang dilalarkan yaitu dengan memasukkan jumlah influen sebesar 0,8 l/hari ke dalam biorea}1or. Pada percobaan terakhir ini dilihat efisiensi penunrnan
COD setiap hari sampai kondisi stabil. Ketiga percobaan tersebut terdapat kondisi yang optimum, yaitu dengan efisiensi penunrnan COD tinggi, waktu tinggal yang cukup singkat, dan beban COD yang tinggi pula.
limbah cair utas (5%o,20o ,30o ,dan40o
)*)
keterangan: *) Dilahrkan percobaan konsentrasi limbah cair utas dan jumlah influen yang berbeda-beda diawali dari yang terendah sampai dicapai efisiensi penurunan COD yang stabil. Gambar 7. Diagram alir pengolahan limbah cair utas dengan proses anaerob
24
efluen limbah catr dari bioreallor anaerob (influen aerob)
(0,4;0,6; dan 0,8
l/hrt)*)
keterangan : *) Dilalrukan percobaan jumlah influen yang berbeda-beda dimulai dari yang terendah sampai dicapai efisiensi pemrrunan COD yang stabil. Gambar 8. Diagram alir pengolahan limbah cair dengan proses aerob
D. Analisa Sampel Analisa yang dilalcukan terhadap sampel pada penelitian ini terdiri dari analisa kandungan bahan organik sampel yang diukur sebagai konsentrasi CoD, pH, dan wama.
D,1. Analisa COD
Metode analisa COD berdasarkan Japanese Industrial Standards (1986) adalah sebagai berikut
1. Sampel
:
diencerkan dengan akuades
sampai konsentrasi pembacaan di
spekhofotometer diatas 100 mg/I.
re
nl
25
2-
Diambil 2,5 ml sampel lalu dimasukkan ke dalam botol khusus reagen Hach yang bervolume
l0 ml
yang telah berisi reagen, diantaranya 1,5 ml kalium dikromat
dan 3,5 ml perak sulfat.
3. Lalu dipanaskan suhu 150
4.
oC,
dengan menggunakan Hach COD reaktor selama
2
jarn pada
kemudian dinginkan.
Setelah itu diukur menggunakan speklrofotometer Hach DR 2000 dengan metode no.435 dan panjang gelombang620 rcn.
5.
Nilai yang diperoleh dikalikan dengan pengenceran yang dilakukan diawal-
D.2. Analisa pH Analisa nilai pH sampel pada penelitian menggunakan alat pH meter digital Horiba F-22.Metode analisa pH adalah sebagai berikut
:
1. Sensor dari pH meter distandarisasi dengan cara dicelupkan ke dalam larutan buffer 4 dan 7 secara berurutan.
2.
Kemudian sampel diukur dengan menggunakan sensor yang dicelupkan ke dalarn sampel.
3.
Setelah selesai tunggu pembacaan hingga stabil yang ditunjukkan pada pH meter.
D.3. Analisa warna Analisa wama sampel dilalmkan dengan menggunakan spektrofotometer Hach DR 2000. Metode analisa warna berdasarkan JIS (1986) sebagai berikut
1.
:
Sampel disantrifirge dengan kecepatan 4000 rpm selama 10 menit dengan menggunakan KOKUSAN sentrifuge H-103 series.
2.
Lalu sampel diencerkan dengan disesuaikan standar yang ada.
F
JI
J.
Kemudian warna diukur dengan menggunakan spekhofotometer Hach DR 2000 dengan metode
4.
no.l20 dan panjang gelombang 455 nm.
Nilai yang diperoleh dikalikan dengan pengenceran yang dilalcukan diawal.
III. IIASIL DAI\ PEMBAIIASAN
A. Proses Anaerob Dalam penelitian ini, proses pertama yang dilakukan adalah proses anaerob. Pada awal penelitian dilakukan pencampuran antara konsentrasi limbah cair utas dan
limbah cair domestik dimulai dari yang paling rendah sampai yang paling tinggi yaitu 5yo,20oh,30Yo, dan 40Yo. Pertimbangannya adalah agar bakteri pengolah limbah cair tidak mengalami beban secara tiba-tiba (shock loading). Setiap konsentrasi limbah cair utas dalam limbah cair domestik dilatcukan pula variasi junlah umpan atau influen mulai dat'' 0,25 yhari, 0,50 l/hari,
0,75!/hai,
dan 1 l/hari secara draw andfill.
A.1. Hasil analisa COD Gambar
9 memperlihatkan grafik
hubtrngan perbedaan jurnlah influen dan
konsentrasi limbah cair utas dalam limbah cair domestik pada perubahan konsentrasi
COD dan efisiensi penurunan COD. Berdasarkan gambar tersebut, dapat dilihat bahwa pada konsentrasi limbah cair utas 5Yo dalam limbah cair domestik dengan
jnmlah iniluen 0,251/hali,0,5 l/hari, I l/hari, dan 0,5 l,/hari padawaktu tinggal 40 hari, 20 hari, 10 hari, dan 20 hari menghasilkan efisiensi penurunan COD berturut-turut sebesar 37Yo,
47oA,2lyo dan 34Yo. Terlihat bahwa efisiensi penurunan CoD pada
konsentrasi limbah cair utas 5% dalam limbah cair domestik nilainya masih dibawah
50% untuk setiap variasi jumlah influen, dikarenakan proses anaerob tidak cocok
28
untuk mengolah limbah dengan konsentrasi polutan yang sangat rendah- Sedang nnhrk konsentrasi limbah cair utas 20o/o dalwn limbah cair domestik dengan jumlah
influen 0,25 l/lnari dan 0,50 lihari pada wakfu tinggal 40 hari dan 20 hari diperoleh efisiensi penunrnan COD sebesar 80o/o dan 51Yo. Konsentrasi limbah cair utas 30olo dalam limbah cair domestik dengan jumlah influen 0,50 l/hari pada waktu tinggal 20 hari menghasilkan efisiensi pemrmnan COD sebesar 52,5Yo. Percobaan terakhir yang
dilakukan dengan konsentrasi limbah cair utas 40o/o dalarrl limbah cair domestik dengan jumlah influen 0,50 l/hari dan 0,75 l/hari dengan waktu tinggal 20 hari dan 13
hari diperoleh efisiensi penurunan COD sebesar 50% dan 33o/o- Pada konsentrasi limbah cair utas 40oh dalan limbah cair domestik dengan junlah influen 0,75 llhari menghasilkan
nilai efisiensi penunman COD semakin rendah pada
hari-hari
berikutnya. Disini dapat disimpulkan bahwa kondisi over load di dalam bioreaLtor sudah tercapai sehingga tidak dapat diteruskan lagi proses degradasi limbah cair secara anaerob.
Gambar 10 memperlihatkan grafik hubungan perbedaan jurrrlah influen dan konsentrasi limbah cair utas pada efisiensi penurunan COD dan beban COD- Pada konsentrasi limbah cair utas 5% dalarn limbah cair domestik dengan jufitlah influen 0,25 l/hari, 0,5 l/hari, sebesar 0,09
I l/hari,
dan 0,5 Vhari menghasilkan beban COD berturut-turut
g/l.hari,0,l8 dl.hati,0,35 gil.hari, dan 0,18 g/l.hari.
Sedang unhrk
konsentrasi limbah cair 20Yo dalam limbah cair domestik dengan jumlah influen 0,25
Vhari dan 0,50 l/hari menghasilkan bebarr COD sebesar 0,3 dl.hari dan 0,6 gA.hari. Konsentrasi limbah cair utas 30% dalam limbah cair domestik dengan jumlah influen
A
I]
29
0,50 l/hari memperoleh beban COD sebesar 0,95 g/l.hari. Percobaan terakhir pada konsentrasi limbah cair utas 40Yo dalan limbah cair domestik dengan jumlah influen 0,50 l/hari dan 0,75 llhari diperoleh beban COD sebesar 1,2 g/l.hari dan 1,8 gil.hari.
Oleh karena itu, didapatkan konsentrasi limbah cair utas yang optimum yaitu sebesar 30o/o dalam limbah cair domestik. Pada konsentrasi limbah cair utas 30olo dengan jumlah influen 0,5 l/hari dan beban COD 0,95
dl.hari menghasilkan efisiensi
pennrunan COD 52,5yo serta memiliki waktu tinggal 20 hari.
Kondisi optimum ini nantinya akan dapat digunakan untuk merencanakan besamya bioreaklor anaerob yang dapat diterapkan di industri percetakan uang. Pada
kondisi optimum dengan konsenfiasi COD limbah cair yang masuk ke bioreaktor 19.000 mg/l dapat menghasilkan konsentrasi COD air hasil olahan 9450 mgn. Konsentrasi COD air olahan ini masih tergolong tinggi sehingga perlu proses lanjutan
untuk dapatmemenuhi baku mutu yang ditetapkan.
r
r"l
30
ryafrtu Titrggal
h:mlah
(bdi)
Irrflun(l/bo)
Konpocisi lhaa
&n
Domwti}.(/.)
1m
SDDO
\'\*^*L
Ee
$zawo
tt)
raooo
E
nooa
E
fl
A
&,
6000
I
''^-f
-
\ n-- I}r". ll\fTTr/"
F
o <)
BO
h
Ir
60
tr
40
E
u.-
J
I
2D
l.l
u
0
1917
25 33 41 49 57 ffi 73 81 A9 97
195113
WdSrfi.rD
cair Gambar 9. Grafik hubungan perbedaan jumlah influen dan konsentrasi limbah utas pada konsentrasi coD dan efisiensi penurunan coD
Kompociri
Iftr
dan
Doactrik(7.) 2
lo0 E
1,6
80
,7
Ec*
1,2
B A o 0,8 e
F.o
EB Irr
t
40
E
a o,a 3
rC
zo
0
o
75 Wefdr ft-'r, (%) + 60
=_ Efisi?ci
90
BaboCOD
(d!tut
cair Gambar 10. Grafft hubungan perbedaan jtrmlah influen dan konsentrasi limbah utas pada efisiensi penumnan COD dan beban COD
lII
31
A.2. Hasil analisa pH
Dalam proses pengolahan limbah cair secara anaerob, pada setiap penambahan
konsentrasi
jumlah influen dan pengambilan sampel atau efluen, disamping analisa
coD juga dilalarkan analisa derajat keasaman (pH).
Gambar
1l
memperlihatkan
gafik hubungan perbedaan jumlah inJluen
dan
konsentrasi limbah cair utas pada perubahan nilai pH. Berdasarkan gambar tersebut dapat dilihat bahwa pada hari
bioreaktor berkisar 8-l
l,
ke 1 sampai
dengan hari ke 43,
dikarenakan pada saat
nilai pH influen
itu air influen bioreaktor
tidak
dilalmkan penetralan terlebih dahulu. Kemudian kenaikan jumlah influen yarrg dilatcnkan secara bertahap dari 0,251{hari sampai dengan
I
tlhari juga harrpir tidak
mempengaruhi pH dalam bioreaktor. Selama penelitian berlangsung, nilai pH efluen
tetap netral dan stabil berkisar antara 7-8. Kecenderungan ini memberikan kesimpulan bahwa dalam aplikasi penerapan pengolahan limbah cair percetakan uang
nanti, tanpa penetralan pH proses anaerob masih dapat berlangsung, sehingga penambahan bahan kimia penetral pH dalam pengolahan limbah cair utas nantinya
tidak diperlukan.
32
Weikh Tiggaf
Llnl*r
(r'e;)
Influ+nQlhar)
Konposii llte &a
furl.ernLV) 't2 ! 10
I tA 4 2 0
17 25 33 41 49 57 65 73 81 89 97 105
1
13
\lhl:m ifrr$
*
pll Inft',o +pHEta
Garnbar 11. Grafft hubungan perbedaan jumlah influen dan konsentrasi limbah cair utas pada perubahan nilai pH
Pada Gambar I
I
dapat diketahui bahwa pH selama penelitian berlangsung
tetap netral dan stabil berkisar antarr 7-8, walaupun jumlah influen dan konsentrasi
limbah cair utas dalam limbah cair domestik berbeda-beda. Dari sini dapat disimpulkan bahwa jumlah influen, konsentrasi limbah cair utas dalam limbah cair domestik, dan waklu tinggal tidak berpengaruh terhadap perubahan nilai efluen pH.
Netralnya pH disebabkan oleh seimbangnya reaksi-reaksi yang terjadi pada proses anaerob, yaitu reaksi antara Acetogenesls dan Methanogenesis. Pada proses Acetogenesis akan menghasilkan asarn asetat, H2, dan COz. Asam asetat ini di dalam
air dapat menurunkan nilai pH. Akan tetapi pada proses terakhir dalam pengolahan limbah cair secara anaerob, yaitu Methanogenesis, COz akan direaksikan dengan Hz
ln,.,l il
J-t
oleh bakteri metan yang menghasilkan gas metan dan Hzo. selain itu senyawa NH3
dari hasil penguraian senyawa organik pada proses anaerob akan bereaksi dengan
Hzo membentuk NlI4oH yang dapat menaikkan nilai pH, sehingga didapatkan limbah cair hasil olahan dari bioreaktor anaerob (efluen) stabil.
Kondisi yang dapat menjadikan pH efluen bioreaktor anaerob netral, asam atau basa dapat diilustrasikan sebagai berikut
rl
Senyawa
Keterangan
Organik
: rl : 12
:
:
12
_VFA mehn + CO2 Acetogenesfs Methanogenesis
adalah kecepatan reaksi pembenhtkan asam
adalahkecepatan reaksi pembentukan metan
llustrasi tersebut mempunyai tiga kondisi yang berbed4 seperti
tl:t2
: Steady state
rl>12
:
rl <12
:pHbasa
:
(ytHnetral)
pHasam
A.3. Hasil analisa warna Gambar 12 memperlihatkan grafik hubungan perbedaan jumlah in{Iuen dan konsentrasi limbah cair utas pada perubahan nilai konsentrasi warna yang diamati selama 115 hari. seperti terlihat pada gambar tersebut, konsentrasi warna pada awal
penelitian sangat tinggi yaitu pada hari pertama sampai dengan hari
ke
42.
rru
disebabkan karena mikroorganisme anaerob sebelum dipakai untuk penelitian limbah
cair utas, terlebih dahulu digunakan untuk mengolah limbah cair pewarna rambut.
oleh karena itu konsentrasi wama yang tinggi pada awal proses
dikarenakan
pengaruh dat'r zat pewama rambut. Akan tetapi mulai hari ke 43 sampai dengan hari ke
9l
konsentrasi warna in{luen dan efluen stabil dan kecendemngannya hampir sama
yaitu sekitar 800 PtCo. Pada konsentrasi limbah cair utas 40oh dalarn limbah cair domestik warna
limbah cair influen lebih pekat dibanding pada konsentrasi limbah cair utas 30% dalam limbah cair domestik. Pada konsentrasi limbah cair utas 30oh wama limbah
cair efluen lebih jernih dibanding influen yaitu 1275 PtCo untuk influen dan 825 PtCo untuk efluen. Sedang untuk konsentrasi limbah catr 40Yo wama efluen terus
naik, terlihat dari hari ke 106 sampai berikutnya. Kondisi
ini
disebabkan karena
mikroorganisme yang berada di dalam bioreaktor anaerob tidak dapat mendegradasi limbah cair tprsebut atau mikroorganisme mengalami over load. Pada kondisi konsentrasi warna efluen lebih tinggi dari pada konsentrasi wanut influen, dikarenakan kemungkinan unsur sulfida akan bereaksi dengan logam
berat seperti besi (Fe) sehingga membentuk FeS. Senyawa FeS
ini
berwarna
kehitaman sehingga mempengaruhi warna di dalam limbah cair. Memrrut Svehl4 G. (1979), reaksi sulfida dengan logam berat Fe dapat dilihat seperti di bawah ini : Fe2*
+
s2-
--->
Fes
E
]IGJi
35
WahrTinggal @ul) Juml*r Influen(,thari) Kcnposisi Utnr dm
Dmecik f6')
4mo
;
N 3no rt
I B
zaoo
t
1600
E
^/\ L'
1Ax-t /r
\4"
\.
4
t:
Boo
-
-il.
A-
,.t\ytfu#
La-
u
1 8 15 2. n 36 43 50 57 U 71 78 ffi 92 99 106 113 llhtmFrrit
*lifuraInisr(PEo\ +Wm, Gambar 12. Gnf*hubungan perbedaan jrrmlah influen dan konsentrasi limbah cair utas padaperubahan nilai konsentrasi warna
Perbedaan visual konsentrasi limbah cair utas dalam limbah cair domestik
(in{luen) mulai dai 5yo,20o/o, 30yo dan 40Yo, sertra setiap efluen dari komposisi tersebut dapat dilihat pada Gambar 13 di bawah ini. Gambar 132.U memperlihatkan
visual limbah cair utas 5olo : inJluen
ftiri)
dan efluen (kanan). Unhrk influen 5%
int
berwarta kuning lebih muda dibandingkan dengan warna efluennya. Sedang Gambar 13.b, memperlihatkan visual limbah cair utas 20% ; influen
ftiri)
dan efluen (kanan).
Pada konsentrasi limbah cair utas 20oA in1, didapatkan wama inlluen kuning tua dibandingkan dengan wama influen 5olo, sedangkan efluennya berwarna coklat muda. Selanjutnya Gambar 13.c, memperlihatkan visual influen limbah cair utas 30Yo.Pada
limbah cair utas 30% int berwarna kuning kemerah-merahan. Kemudian
x
pada
EI
36
Gambar 13.d, memperlihatkan visual efluen bioreaklor anaerob dari limbah cair utas 30%. Efluen ini berwarna coklat dan sedikit kehitaman. Gambar 13.e memperlihatkan
visual limbah cair utas 40Yo ; influen (kiri) dan efluen (kanan). Unhrk konsentrasi
influen limbah cair utas 40% im berwarna merah kekuning-kuniDgffi, sedangkan untuk warna efluennya kuning sedikit coklat masih seperti limbah cair asli.
i,€\:
k
-T ltr.*'
b
a .,1:;-.r:';l:::i::jirt::' -
:':a. a,:tt:ti:- i "..\
:--:=:G
:=T,:E Ez
coe Gambar 13. Perbedaan visual limbah cair hasil pengolahan pada proses anaerob
I-
itr
JI
B. Proses Aerob
Dalam penelitian ini proses aerob dilakukan unhrk mengolah efluen yang berasal dari bioreaktor anaerob. Pemasukan influen dilakukan secara drow and
fill
dengan
ke dalam bioreaktor
aerob
jumlah influen yang berbeda-beda. Jurnlah
influen tersebut dimulai dari yang terendah hingga tertinggi, yaitu 0,4 l/hari, 0,6I/hari, dan 0,8 l/hari. Hal ini berfujuan untuk menjaga agar mikroorganisme yang berada di dalam bioreaktor aerob tetap dalam kondisi aktif atau tidak mengalami shock loading. B.1. Hasil analisa COD
Gambar 14 memperlihatkan grafik hubungan perbedaan jurnlah influen pada konsentrasi COD dan efisiensi penurunan COD pada proses aerob. Berdasarkan gambar tersebut dapat diketahui bahwa untuk jumlah inlluen 0,4 l/hari, mampu menurunkan konsentrasi COD dari konsentrasi COD inJluen sekitar 6350
ml
menjadi konsentrasi COD efluen sekitar 1175 dengan efisiensi penurunan COD sebesar
8l%.
Sedang untuk
juorlah influen 0,6 l/hari yang mempunyai konsentrasi
COD influen sekitar 12.237,5 mgA dapat dinrnmkan meqiadi konssntrasi COD efluen
sekitar 2262,5 mgA, dengan efisiensi penumnan COD sebesar 81,5olo- Kemudian untuk jumlah influen 0,8 yhari mampu menurunkan konsentrasi COD influen sekitar
20.225 mg/l menjadi konsentrasi COD efluen sekitar 4825
mgll
dengan efisiensi
penurunan COD76%. Pada
jumlah influen 0,4 l/hari dengan waktu tinggal 30 hari menghasilkan
beban COD sebear 0,2 gll.had. Sedang jumlah in{luen 0,6 l/hari dengan waktu tinggal
20 hari diperoleh beban COD 0,6 gn.hari. Kemudian untuk jumlah influen 0,8 L/hari
I
dI
38
dengan waktu tinggal 15 hari menghasilkan beban
coD
penunuran Hubungan perbedaan jumlah influen pada efisiensi
sebesar 1,2 g/l'hari'
coD
dan beban
coD
dapat dilihat Pada Gambar 15'
q/a$uTiae8rl
(hd)
Jutlah lnfluen (l/hao)
1m
%oBo
80
a 2fl000
I
L
c
A
o
15m0
60
-:t
4B
tr
L)
'vl
t
E A c
M
10mo
9e dv
E 20
5000 o
a o
'tg Id
0
14 7
1013161922%'E3134J7 104346495255
W.lsil(Ltt
jumlah inlluen pada konsentrasi Gambar 14. Grafft hubungan perbedaan Efisiensi Penurunan COD
coD
dan
tnffi I
39
WoltuTiaggpl (bftr) Jtmlah Influen (Vbo) 100 -
?80 t
r
--
-fff,
r+
Eoo EE g40 I
$2a ,*''lV-J.$+*---+l
*t--L{.:'H
1 4 710'13 +
f.-t- ^.fJ
I
N
'1
.6a
rz
a E
D o
A
08 ?a o.1
fro
16 192225m31 343740 13 16 195255 Web(hd)
Ef,siersi
P
rarmo
COD p6)
--*-
B
*aaC OD ( gt&6d
Gambar 15. Gmfft hubungan perbedaan jurnlah inlluen pada efisiensi penurunan COD dan beban COD
Dari kedua gambar tersebut dapat disimpulkan bahwa kondisi yang paling juntlah umpan 0,6 llhari optimgm adalah pada waktu tinggal hidrolik 20 hari dengan menghasilkan beban COD
0,6 g@arr serta diperoleh efisiensi penurunan COD
sebesar tl,5o/o. Kriteria kondisi optimum dalarn proses aerob
ini adalah memiliki
waktu tinggal cukup singkat, beban COD tinggi, dan efisiensi penunrnan COD tinggi
pula sehingga kondisi optimum ini apabila diaplikasikan unhrk perencanaan unit pengolahan limbah cair di industri percetakan u:tng, maka volume bioreaklor untuk pengolahan limbah cair tidak terlalu besar.
Nilai efisiensi penurunan COD pada proses
aerob
ini cukup besar dikarenakan
tidak hanya mikroorganisme yang berperan dalam mendegradasi polutan organik,
rreI
40
transfer (suplai) oksigenpun sangat berpengaruh dalam berlangsungnya degradasi
polutan organik dalam kondisi aerob. Secara teoritis, kebutuhan oksigen yang diperlukan untuk mendegradasi polutan organik secara aerob adalah 0,44 g 02 per g
COD yang direduksi (Nugroho, 2005). Pada proses penelitian limbah cair secara aerob, udara yang disuplai setiap harinya sebesar 4,5 l/menit. Dari suplai udara dan
COD yang direduksi per harinya pada saat kondisi optimum, dilakukan evaluasi apakah proses berjalan secara aerob atau anaerob yang dapat dijelaskan seperti di bawah ini.
Udara yang disuplai dari kompresor selama penelitian adalah sebesar 4,5
l/menit atau 7,6 kg/hari. Kadar oksigen di udara diketahui
sebesar 23o/o sehtngga
oksigen yang disuplai oleh kompresor dapat dihitung sebesar 1,75 kglhari- Pada kenyataanya oksigen yang bereaksi dengan air dipengaruhi oleh Oksigen Transfer
Efisiensi (OTE). OTE untuk tipe difuser fine bubble sebesar
2,5%o
unhrk kedalarnan
bak aerasi 80 cm. Dengan demikian dengan memperhitungkan OTE maka oksigen yang bereaksi untuk mendegradasi polutan dalam limbah cair pada penelitian ini adalah sebesar 87,5 g per hari.
Pada kondisi optimum proses aerob, COD yang berhasil diturunkan adalah sebesar 5,98 g per hari. Sementara oksigen yang disuplai sebesar 87,5 g per hari.
Dengan demikian perbandingan jumlah oksigen yang disuplai dengan COD yang direduksi dapat dihitung sebesar 14,62 g oksigen/g COD yang direduksi. Angka ini
jauh lebih besar dari kebutuhan oksigen teoritis yang ada pada literatur. Oleh karena
I
lI;.1 I
4t
itu dapat disimpulkan bahwa proses degradasi polutan orgarrik pada penelitian ini adalah murni secara aerob, bukan aerob fakultatif.
8.2. Hasil Analisa pH Dalam proses pengolahan limbah cair secara aerob, pada setiap penambahan
jurnlah influen dan pengambilan efluen juga dilakukan analisa pH. Pada awal penelitian
pH efluen hanya
sebesar
6
karena masa adaptasi mikroorganisme.
Selanjutnya pH efluen menjadi lebih tinggi dibandingkan dengan pH influen yaitu
berkisar antara 8-9 selama penelitian- Hal endogenous menghasilkan NH3- Amonia
ini
disebabkan karena pada reaksi
ini akan bereaksi dengan HzO membentuk
NFI4OH yang dapat menaikkan pH limbah cair. Alasan lain yang menyebabkan pH
efluen
ini tinggi dibandingkan
influen adalah turunnya kandungan Coz yang
dihasilkan dari penguraian senyawa organik karena pengaruh dari aerasi- Senyawa
co2 ini dapat menunrnkan pH, dapat dilihat dari kesetimbangan coz di dalam air seperti reaksi di bawah ini
:
COz+HzO €H2CO3 HzCOr
+ H2O +->
HCOs-
HrGf
<_-_>7f
HCO3-
+CO3'
Dengan demikian apabila CO2 dalam cairan hasil olahan dari proses aerob ini berkurang, maka pH cenderung bersifat basa.
.rl
42
ff/a&bTinggal (hari) Jun lab Influer (Vhad) 12 10 B
EG 4
2 0
147
t0 13 16 19 2. 25 28 31 31 37 4A 43 46 49
52
Walarftzi) Gambar 16. Grafik hubungan perbedaan jumlah influen pada perubahan nilai pH C.3. Hasil analisa warna
Garnbar 17 memperlihatkan grafik hubungan perbedaan jurnlah in{luen pada perubahan konsentrasi warna dan efisiensi penurunan wama pada proses aerob. Seperti terlihat pada gambar tersebut, penggantian jurnlah in{luen dari setiap efluen
bioreaktor anaerob hampir tidak mempengaruhi konsentrasi wama dalam bioreaktor
aerob. Selama penelitian berlangsung nilai dari konsentrasi wama tetap stabil dibawah 400 PtCo- Rendahnya warna efluen karena pada proses aerob terjadi proses degradasi polutan organik. Kemungkinan lain adalah karena zatwamaterserap
di sel
mikroorganisme aerob.
I
43
U/aku,TinggalI (ht'D :arlalr IInfluen((l/b.o)
ol
L) 0r
t 20DO.
1oCI
1600-
uoE
tr
F'12!,a-
A
I
60
Er
B
a E
800
Ev -
40 F:
1t
E
a
-3
c
20fr
4U0 -
B10 13 16 19 22 25
n
0
31 34 37 40 43 46 49 52 55
Wehr(l.d) --*- Wsa lfr*nQ E o) +
Wara.r funo'f C o)
+
Efisieoci
Penrrllaoff/rm @)
Gambar 17. Grafrkhubungan perbedaan jumlah influen pada perubahan konsentrasi warna dan efisiensi penurunan wama
Perbedaan visual efluen dari setiap juorlah influen dapat dilihat pada Gambar
18. Gambar l8.a memperlihatkan efluen bioreaktor aerob pada jumlah influen 0,4
llhafl, berwarna kuning jemih yang terdapat lumpur aktif di bagian atas dan bagian bawah, sehingga untuk menjaga konsentrasi mikroorganisme aerob lumpur aklif
ini dikembalikan ke dalam
di dalam
bioreaktor
bioreaktor aerob- Gambar 18.b,
memperlihatkan efluen bioreaktor aerob pada jurnlah influen 0,6 l/hari, berwama
kuning lebih tua dibandingkan dengan efluen pada jumlah umpan 0,4 l/hari. Kemudian terakhir Gambar 18.c, memperlihatkan efluen bioreaklor aerob pada jumlah influen 0,8 yhari (kiri) dan influen bioreallor aerob (kanan).
.,::.,:.t:ili$ji
bc Gambar 18. Perbedaan visual limbah cair hasil pengolahan pada proses aerob
ir
I
IV. KESIMPULAN DAN SARAI{
A. Kesimpulan Teknologi pengolahan limbah cair untuk industri percetakan uang (utas) dapat dilalcukan dengan menggunakan Anaerobic Fixed Bed Reactor dan Aerobic Fixed Bed Reactor. Dalam pengolahannya limbah cair utas
ini dicampur dengan limbah cair
domestik. Dari data penelitian yang telah dilakukan diperoleh kesimpulan sebagai
berikut:
1. Anaerobic Fixed Bed Reactor
dapat mendegradasi polutan organik yang ada
dalam limbah cair utas. Kondisi yang optimum pada prosesnya yaitu dengan perbandingan konsentrasi limbah cair utas 3V/o dalarn limbah cair domestik,
juorluh umpan 0,5 l/hari, beban COD 0,95 d\.har:., dan wakru tinggal 20 han. Pada kondisi optimum
ini efisiensi penurunan COD yang dapat dicapai adalah
sebesar 52,5o/o-
) Aerobic Ftxed Bed Reactor dapat
mendegradasi polutan organik dengan baik.
Kondisi optimum yang diperoleh dari penelitian yaitu jumlah umpan 0,6 yhari, beban COD 0,6 gllft:rrt dengan waktu tinggal 20 hari. Pada kondisi optimum ini pula efisiensi pemrunan COD yang dapat dicapai adalah sebesar 8l,5Yo. J.
Dengan teknologi proses Anaerobic Fixed Bed Reactor dan Aerobic Fixed Bed
Reactor unhrk mengolah limbah cair utas pada kondisi optimum, dengan influen sebesar COD 19.900
mg/l dan hasil efluen COD yang dapat dicapai adalah
rruI
46
sebesar 2262,5 mg/1. Angka tersebut masih diatas baku mutu sehingga belum
layak dibuang ke BAP. 4.
Nilai pH efluen dari bioreaktor anaerob berkisar 7-8, sedangkan untuk efluen bioreaklor aerob adalah berkisar antara 8-9 dan sudah memenuhi standar unhrk di buang ke BAP.
5.
Konsentrasi wama efluen dari bioreal
B. Saran
Limbah cair utas hasil pengolahan dari efluen bioreaklor aerob perlu diolah lebih lanjut sebelum dibuang ke BAP karena kandungan COD, pH dan warna masih cukup tingg. Dalam hal ini COD masih berada diatas baku mutu KEPMEN, Nomor KEP-5 lA4ENLrV1 0/1 995.
Adapun teknologi proses yang dapat diterapkan untuk pengolahan lanjutan efluen bioreaktor aerob diarfiaranya adalah
l.
Teknologi proses Biofilter
2.
Teknologi proses absorbsi karbon aktif
:
Dalam pengolahan lebih lanjut, limbah cair utas ini perlu dilakukan analisa parameter-parameter lain, seperti
: TSS, BoD5, MBAS, Minyak dan Lemak
serta
logamJogam. Hasil analisa parameter-parcmeter yang dianalisa tersebut harus memenuhi baku mutu KEPMEN No.5 1 tahun 1995.
d:l I
DAFTAR PUSTAKA
Alaerts, G.
A. dan S. S. Santika. 1984. Metoda Penelitian Air.
lJsaha Nasional.
Surabaya.
Chatib, Berrny dan Nobelia J. dan H. Agustina. 1994. Penetapan Konstanta Penguroian Zat Organik Limboh Domestik dan Produksi Lumpur Secara Batch Pada Reaktor Lumpur Aktif.lTB. Bandung. Eckenfelder, W. Wesley. 1989. Industrial Vf/'ater Pollution Control. Mc Graw-Hill, Inc- Singapura.
Fandil, A- 2A06- Desain Instalasi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit (Jmum Daerah Arga Mabnur Kabupaten Bengkulu Uara. UNDIP. Semarang.
P. 1992. Mencegah dan Mengendalikan Pencemaran Industri. Pustaka Sinar Harapan. Jakarta.
Gintings,
Ikbal, 2006. Teknologi Pengolahan Limbah Sistem Anaerobik dan Pemanfaatan Biogas Sebagai Sumber Energr. PTL-BPPT. Jakarta.
Industrial Standards Committee (JIS). 1989. Testing Methodsfor Industrial Wast ew at er. Japanese Standards Association. Tokyo.
Japanese
Jenie, B. S. L. dan W. P. Rahayu. 1993. Penanganan Limbah Industri Pangon. PAUPangan dan Gizi IPB. Kanisius. Yogyakarta. Mahida" U. N. 1984. Pencemaran Air dan Pemanfaatan Limbah Industri. Terjemahan G. A. Ticoalu. CV Rajawali. Jakarta.
Metcalf and Eddy. 1991. Wastewater Engineering: Treatment, Disposal, and Reuse3'o edition. Mc Graw-Hill,Inc. USA. Metcalf and Eddy. 2003. Waste\vater Engeneering : Treatment and Reuse- 4tr edition. Mc Graw-Hill,Inc. USA. Nagai, S. dan M. Nishio. 1989. Biological Aspects of Anaerobic Digestion. Gulf Fublishing Co.
li
I
48
Nugroho, R. 2005. Proses Pengolahan Limbah Cair dengan Sistem Lumpur Ahif. PTL-BPPT. Jakarta. Nugroho, R. 2006. Pemilihan Telcnologi yang Tepat untuk Pengolahan Air Limbah Domestik di Perkotaan. PTL-BPPT. Jakarta. Oktiawan, W. 2006. Telcnologi Pengolahan
Air
Buongan Secara Kimia. UNDIP.
Semarang.
Said,
l.
1999. Tebrologi Pengolahan Air Limbah Rumah Sahit dengan Sistem Bi ofilt er Ana er ob -A er ob. Prosiding Seminar Teknologi Pengel,olaan Limbah
N.
II. JakartaSaid,
N. I. 2003. Apliknsi Tefutologi Biofitter dengan Media Plastik Tipe Sarang Tsw on untuk P engolahan Air - PTL-BPPT. Jakarta.
I,
dan A. Herlarnbang. 2001. Telcnologi Pengolahan Lirnboh Cair Rumah Sakit dan Pemukimare. BPPT. Jakarta-
Said, N.
Said, N. I. dan lneza.2002. Uji Performsnce Pengolahan Air Limbah Rumah Sakit dengan Proses Bioiilter Tercelup. PTL-BPPT. Jakarta.
Scragg, A. H. 1991. Bioreactors in Biotechnologt Horwood Limited. England. Sugiharto, 1987 . D ss ar -das ar
P engelolaan
: A Practical Approach. Ellise
Air Limbah. UI-Press. Jakarta.
G. 1g7g. Vogel : Buht Teks Analisis Anorganik Kualitatif Malcro dan Semimifuo. BagianI. Longman Group Limited. London.
Svehl4
Wisnu, A. 1995. Dampak Pencemarcm Lingkngan Yogyakarta : Andi-
