STUDI APLIKASI MEMBRAN FILTRASI UNTUK DAUR ULANG EFLUEN INSTALASIPENGOLAHAN AIR LIMBAH (lPAL)
INDUSTRIPULP DAN KERTAS
meb
TARDIYANTO F03498129
2003 FAKULTAS TEKNOLOGIPERT� mSTITUTPERT�BOGOR BOGOR
STUDI APLIKASI MEMBRAN FILTRASI UNTUK DAUR ULANG EFLUEN INSTALASI PENGOLAHAN AIR LIMBAII (IPAL) INDUSTRI PULP DAN KERTAS
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk mempemleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Jurusan Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
OIeh: TARDIYANTO
F0 34981 29
2003 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
FAKULTAS TEKNOWGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
STUD! APLIKASI MEMBRAN FILTRASI UNTUK DAUR ULANG EFLUEN INSTALASI PENGOLAIIAN AIR LIMBAII (IPAL) INDUSTRI PULP DAN KERTAS
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Jurusan Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
OLEH, TARDIYANTO
F0 3498129 Di1ahirkan pada tangga12 3 Di Solo (Jawa Tengah)
Tanggal lulus 23 2003 : Januari
:+�iI!nllu:i2003
Tardiyanto, F03498129. Study of Membrane Filtration Application for Recycling of Effluent Wastewater Treatment Plant (\VWTP) of Pulp and Paper Industry. Supennsed by: Suprihatin
SUMMARY Pulp and paper industry produce liquid waste. that containing organics and inorganics component in large amount, which is dangerous to the environment. The treatment of the wastewater is currently still conventional with the end of pipe system technology through WWfP. Although the system is effective enough for wastewater treatment, but the effluent discharged to the river still contributes to the potential damage in the river/water body. To gain an added value or at least gain a benefit for the environment, eftluent of the WWTP should be processed further with the advanced treatment, for example
by using the membrane technologies in order to be able to produce clean water. The membrane technology is relatively safe and cheap because the technology do not involve chemical process.
This research purpose is to examine the performance of different membranes
(ultra filtration PVDF, chitosan. and microfiltration polysulfone) used for filtration eftluent of WWTP of the two different pulp and paper industries (PT. Aspex Kumbong/PT. APK and PT. Parisindo lndouesia!PT. PI). The experiments were perfonned at different operating conditions, including pressure and crossfIow
velocity. The performances of the membrane are measured through flux, rejection, and permeate quality. The permeate quality is determined based on COD, turbidity,
color, TSS (Total Suspended Solid) and TDS (Total Dissolved Solid). The permeate quality is then compared with the clean water standard and the wastewater standard. Three different operating conditions are studied, namely condition 1 (pressure of 1.1 bar; crossflow velocity of 0.70 mls), condition 2 (pressure of 1.9 bar; crossflow velocity of 0.54 mls) and condition 3 (pressure of 2.75 bar; crossflow velocity of 0.37 mls). For the efiluent of PT. APK, the highest flux (243 Um'.h) was achieved by chitosan membrane at condition 2. the lowest flux (95 U ml.h) oeeured in polysulfone membrane at condition 3. For the efiluent of PT. PI, the highest flux (249 Uml.h) was achieved by chitosan membrane at condition 2, the lowest flux (140 Uml.h) occured in the polysulfon membrane at the condition 3. Statistical mean test for effluent WWTP of PT. APK between condition 1 and condition 2 shown the permeate flux of the ultra filtration PVOF membrane and micro filtration membrane was significant and for chitosan membrane was not significant; and comparison between condition 2 and condition 3 shown the flux of ukra filtration PVDF membrane and chitosan membrane was not significant, and for micro filtration membrane was significant. Statistical mean test for emuent WWTP of PT. PI between condition I and condition 2 shown the permeate flux of the ultra filtration PVDF membrane was significant and for chitosan membrane and micro fihration membrane was not significant; and comparison between condition 2 and
the COD rejection of the ultrafiltration PVDF membrane and chitosan membrane was not significant and micro filtration poly sulfone membrane was significant. The turbidity rejection of the ultra filtration PVDF membrane was not significant, and chitosan and poly sulfone membrane was significant. The color rejection of the ultra filtration PVDF membrane and chitosan membrane was not significant, and micro filtration poly sulfone membrane was significant. The IDS rejection of all the membrane was not significant. The permeate quality of PVDF membrane in wastewater of PT.APK have COD of29 ppm, turbidity of 10 FTU, color of62 PtCo, TSS of0 mg/L, 1 . This is better than permeat of the other membranes. The result shown the quality of permeate from the eflluent of PT. PI are much better than the wastewater of PT. APK If it is compared with the clean water standard (Permenkes No. 4161Men. KeslPer.1IX/1990) the permeate quality is not yet meet the clean water standard because not all of the test parameters can be compared. But if with the eflluent standard (SK Gubemur Jawa Barat No.6 tahun 9 1 99) better. The best quality is achieved from effiueot of WWTP PT. PI by the ultrafiltration PVDF membrane.
Tardiyanto, F03498129.
Studi Aplikasi Membran Filtrasi untuk Daur mang
Enuen Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) Industri Pulp dan Kertas. Di Bawab Bimbingao: Suprihatin
RINGKASAN
Kegiatao industri pulp dan kertas meoghasilkao limbab cair yang cukup banyak dengan komponen organik dan anorganik yang berbahaya bagi Jingkungan. Sistem pengolahan limbah yang dilakukan saat ini masih konvensiona� yaitu dengan sistem end of pipe melalui !PAL (Instalasi Peogolabao Air Limbab). Meskipun sistem ini cukup efektif. namun air olahan akhimya dibuang juga ke sung� yang dpat berdampak pada akumulasi komponen pencemar ke badan sungailair. Dalam rangka mendapatkan nilai tambah, atau paling tidak mendapat manfaat bagi Iingkuugan, maka limbab cair olahan !PAL dapat diproses lagi deogao teknologi lanjutan yaitu teknologi membran, agar air limbah tersebut dapat dipergunakan kembali sebagai air produksi. Teknologi membran relatif aman dan murah karena tidak melibatkan proses kimiawi, tetapi hanya melibatkan kegiatan pemisahan secara fisiko Tujuan peoelltian ini adalah meogetabui kinerja membran (PVDF, kitosao, dan polisulfon) dengan menggunakan sampel limbah cair dari dua industri kertas yang berbeda (PT.Aspek Paper Kmnbong dan PT. Parisindo Indonesia) pada kondisi operasi yang meliputi: tekanan dan laju atir. Kinerja yang diukur adalah parameter Kualitas penneat ditentukan berdasarkan f1uks, rejeksi, dan kualitas permeat. parameter COD, Kekeruhan, Warna, TSS dao TOS, lalu dibanding-kao deogan standar air bersih dan standar air buangan. Pada penelitian ini diteliti tiga kondisi yaitu: kondisi I (tekaoan 1,1 bar; laju afir rata-rata 0,75 mi.), kondisi 2 (tekanan 1,9 bar; laju atir rata·rata 0,55 mls) dan kondisi 3 (tekanan 2,75 bar; laju alir rata·rata 0,35 mls). Pada limbab PT. APK uilai finks rata-rata terbesar teIjadi pada membran kitosao yaitu sebesar 243 Um'.h (kondisi 2), terkeci\ pada membran polisulfon sebesar 95 Um'.h (kondisi 3). Sedangkan pada limbab PT. PI uilai finks rata-rata terbesar teIjadi pada membran kitosan yaitu sebesar 249 Um'.h (kondisi 2), terkecil pada membran pollsllifon sebesar 140 Um'.h (kondisi 3). Uji banding nilai tengah untuk efluen IPAL PT. APK antara koodisi I dan kondisi 2 menunjukkan bahwa f1uks permeat membran ultrafiltrasi PVDF dan membran mikrofiltrasi polisulfon berbeda oyata, sedangkan membran kitosan tidak berbeda nyata; dan pembandingan kondisi 2 dan kondisi 3 menunjukkao babwa fluks membran uhrafiltrasi PVDF dan membran kitosao tidak berbeda nyata, sedangkan memhran mikrofiltrasi po1isulfone menunjukkan berbeda nyata. Uji banding nilai tengab untuk eflueo !PAL PT. PI antara kondisi I dan kondisi 2 menunjukkao babwa fIuks permeat membran ultrafiltrasi PVDF berbeda nyata, sedangkan membran kitosan dan membran mikro:filtrasi poIisulfon tidak berbeda nyata. Perbedaan perolehan f1uks masing.masing membran sangat dipengaruhi oleh kondisi operasi,
yang dalam hal ini dipengaruhi oleb peningkatan tekanaD transmembran dan atir. Di sampiog itu karakteristik ukunm pori membran juga menentukan peroleban fluks permeat. Uji banding nilai tengah terhadap etluen PT. APK dan PT. PI dengan ketiga jenis membran dalam kaitannya dengan rejeksi yang dapat dilakukan menunjukkan bahwa pada rejeksi COD pada membran ultraliltrasi PVDF dan membran kitosan menunjukkan tidak berbeda Dyata, dan pada membran mikrofiltrasi polisulfon berbeda Dyata. Rejeksi kekeruhan menunjukkan bahwa pada membran ultrafiltrasi PVDF tidak berbeda nyata, sedangkan pada membran kitosan dan membran mikrofiltrasi polisulfon berbeda nyata. Rejeksi warna menunjukkan bahwa pada membran ultrafiltrasi PVDF dan membraD kitosan tidak berbeda Dyats, sedangkan pada membran mikrofihrasi polisulfon menunjukkan berbeda nyata. Rejeksi TOS menunjukkan bahwa pada semua jenis membran menunjukkan tidak herbeda nyata. Perolehan rejeksi terbaik diperoleh pada memhran ultrafiltrasi PVDF. Perbedaan nilai rejeksi sangat dipengaruhi oleh keseragaman distnbusi pori, disamping ditentukan pula oleh uknran pori. Penguknran teIhadap kualitas permeat yang terbail<; pada limbah PT. APK nilai COD terkecil pada membran PVDF sebesar 29 mg/L; nilai kekeruhan terkecil pada memhran PVDF sebesar 10 unit FfU; nilai warna terkecil pada memhran PVDF sebesar 62 unit PtCo; nilai IDS terkecil pada membran PVDF sebesar 1,86 mg/L. Pada limbah PT. PI, nilai COD terkeciI pada membran PVDF sebesar 6,5 mgIL; nilai kekeruhan terkeci1 pada membran kitosan dan polisulfon sebesar 1.5 unit FTU; nilai warna terkeci1 pada membran polisulfon sebesar 6 unit Pteo; nilai TOS terkecil pada membran kitosan sebesar 1,40 mg/L. Keseluruhan hasil koalitas permeat menunjnkkan bahwa kualitas yang ditunjukkan oleh permeat dari etluen \pAL PT. PI ternyata lebih bail< dibandingkan dengan etluen PT.APK, meskipun dari hasil uji banding ni1ai tengah meuunjnkkan perbedaan tidak nyata. TIka dibandingkan dengan standar air bersih berdasarkan Permenkes No. 4161Men. Kes/Per.1IX/1990, temyata tidak semua parameter uji memiliki pernbanding dengan standar sehingga belum bisa ditentukan kelayakannya, tetapi jika dibandingkan dengan standar air buangan berdasar SK Gobemur Jawa Barat No.6 Tahun 1996 menunjnkkan bahwa kualitas permeat yang dihasilkan telah memenuhi baku mutu.
KATAPENGANTAR
BismiIJabirrohrnanirrohiim(i). Alhamdulillabirrobbil'alamiin.
Segala puji bagi Allah, yang atas berkat
rahmat dan hidayah-Nya maka skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik. dan salam kepada
Sholawat
Rasul Muhammad saw, yang telah membawa umat manusia dari
jalan jahiliyah ke jalan yang diridhoi Allah. Skripsi yang beljudul "Studi APlikasi Membran Filtrasi uotnk Danr Vlang Efluen
1nstalasi
Pengolahan Air
Limbah
(IPAL)
Industri
Pulp
dan
Kertas"
merupakan syarat memperoleh geiaT Sarjana Teknologi Pertanian pada Fakultas Teknologi Pertanian, Institut pertanian Bogor. Skripsi ini dibuat atas dasar keinginan untuk mendapatkan nilai tambah secua ekonomis dan manfaat bagi lingkungan deogan
melakukan
peogolahan
untuk
limbah
cair industri
pulp
dan
kertas.
Pengolahan dilakukan dengan menggunakan teknologi membran, suatu teknologi lanjutan dalam pengolahan limbah yang dinilai ramah Jingkungan karena tidak banyak
menggunakan
proses kimiawi,
atau bahkan
hanya
melibatkan
proses
pemisahan secara fisiko Dengan demikian, diharapkan agar
skripsi ini dapat bennanfaat sebagai aenan
atau referensi bagi semua pihOlk dalam pengembangan teknologi membran di masa yang akau datang, sehingga benar-benar diperoleh suatu hasil yang memuaskan yang bemilai ekonomis sekaligus mempunyai nilai ekologis.
Akbir kata, penulis mengucapkan terima kasib kepada semua pihak yang telah membantu dan memberi dnkungan selama penelitian dan penyusunan
skrip si
till.
Bogor. Februari 2003
Penulis
iii
DAFTAR
lSI
Halaman
KATA PENGANTAR DAFTAR TABEL
..........
.............
DAFTAR GAMBAR
.
.
I.
PENDAHULUAN
........
...
.
. . . . . . . . . . . . . . . . .....
.
...
.. . . .
III
. . . . . ..
vii
.
...
.
.
.
.
. . . . . . . ...............
.
. . . . . . . . . ........
.
..
.......................
.......................
... .
.
.
................
.........................
.
..
.
.....
.
................
. . . ...........................................
..................
.
.
.........
..
.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .....
.
........ . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
IX
1 1 2
................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
D. HASIL YANG DIHARAPKAN .
...................................................
3
TINJAUAN PUSTAKA
...................................................
4
. . . . . . . . . . . ........... . . . . .
.......................
.
A MEMBRAN FlLTRASI
.....
B. MATERIAL MEMBRAN
.....
.. . .
...
. . . . . . ....................
... .
.
......
.
. . . . . . . ...........
. . . . ...... . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
C. K1.ASIFIKASI MEMBRAN
........ . . . . ......................
D. UNJUK KERJA (PERFORMANCE) MEMBRAN
.
............
..
...................
........
.
......
..................
.
4
6 8 10
E. FENOMENA FOULING ............. ...... .......... ... ................... ...... ...........
12
F. EFLUEN !PAL INDUSTRI PULP DAN KERTAS ...................... ......
15
METODOLOGI PENELITIAN
17
.......
A KERANGKA PEMIKIRAN
B. ALAT DAN BAHAN
.
.
D. ANALISA
....
. . . .. .
.
.
.
...
.
...
. .
.. .
...
.............
...........
.
.....
.. .
.....
..
..............
.
........
...
.
.
....................
. ... . .. .
........................
HASIL DAN PEMBAHASAN A FLUKS
.......... ......... ....................................
.........
........
C. METODE PENELITIAN
N.
.
.
. . . . . . . .. . . . . .
.....
III.
.
................................................... viii
.......
.
c. RUANG LINGKUP
II.
.
. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .
.
......
...
.
......................
A LATAR BELAKANG
B. TUmAN
. . . . . . . . . . . . . . . .......
..........
.
......
DAFTAR LAMPIRAN
.
.
.
.
.
.
.
...
.
.
.
.
.....................
.
....................
........
. .... . ..
.
.
...
.
. .. .
....
.
..
.....
... .
.
.
.........
....
.
... .
.
........
......
.
.....
...................................................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B. REJEKSI
...............
.... .
.
.
C. KUALITAS PERMEAT
....
...
.
.
........
.........
.. .
..............
iv
.
........................................
... .
.
.........
.
...............
.
.
.....
..................
17 18 19 20 22
22 32 40
V.
KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................
47
A. KESIMPULAN ...................................................................................
47
B. SARAN
48
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
DAFfARPUSTAKA .............................................................................
49
LAMPIRAN
50
...................
.
..........
.
. . . . . . .
v
.
.........
.
........
.
........
.
........................
