RANCANG BANGUN BILGE OILY WATER SEPARATOR BERBASIS ELEKTROKIMIA Maria Febri Cahyani (mahasiswa) I Made Ariana, ST., MT., Dr.MarSc (Dosen Pembimbing) Jurusan Teknik Sistem Perkapaln-Fakultas Teknologi Kelautan-Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2011 Abstrak
Pencemaran laut telah menjadi suatu masalah yang perlu ditangani secara sungguh-sungguh. Hal ini berkaitan dengan semakin meningkatnya jumlah kapal maka akan sangat mempengaruhi tingkat pencemaran laut, akibat limbah-limbah yang dibuang dari kapal, terutama limbah yang mengandung minyak yang berasal dari oliy water bilge. Tujuan dari penulisan skripsi ini adalah Melakukan perancangan/pembuatan oily water separator (OWS) berbasis elektrokimia untuk mengurangi kadar chemical oxygen demand (COD). Eksperimen yang dilakukan yaitu dengan proses elektrolisis dan aliran oily water bilge dengan debit aliran 0,5 l/menit, 1 l/menit, 2 l/menit yang dilakukan pada 30 menit dengan menggunakan sumber listrik DC bertegangan 60 volt. Pengujian kadar COD pada masing – masing variasi diamati untuk mengetahui kinerja dari alat yang dibuat. Hasil pengujian didapat bahwa terjadi penurunan kadar COD yang signifikan yaitu sebesar 96,3% dari kadar COD awal sebesar 960 ppm menjadi 36 ppm. Kata kunci : Chemical Oxygen Demand, elektrolisis, oily water bilge, elektrokimia
PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Sebagian besar wilayah Republik Indonesia berupa laut yang letaknya sangat strategis. Laut Indonesia selain dimanfaatkan sebagai sarana perhubungan lokal maupun internasional, juga memiliki sumber daya laut yang sangat kaya dan penting antara lain sumber daya perikanan, terumbu karang, mangrove, bahan tambang, dan pada daerah pesisir dapat dimanfaatkan sebagai obyek wisata yang menarik. Laut juga mempunyai arti penting bagi kehidupan makhluk hidup seperti manusia, ikan, tumbuh-tumbuhan, dan biota laut lainya. Hal ini menunjukkan bahwa sektor kelautan mempunyai potensi yang sangat besar untuk dapat ikut mendorong pembangunan di masa kini maupun masa depan. Oleh karena itu, laut yang merupakan satu sumber daya alam, sangat perlu untuk dilindungi. Hal ini berarti pemanfaatannya harus dilakukan dengan bijaksana dengan memperhitungkan kepentingan generasi sekarang dan yang akan datang. Agar laut dapat bermanfaat secara berkelanjutan dengan tingkat mutu yang diinginkan, maka kegiatan pengendalian dan/atau perusakan laut menjadi sangat penting. Pengendalian pencemaran dan/atau perusakan ini merupakan salah satu bagian dari kegiatan pengelolaan lingkungan hidup. Pencemaran laut telah menjadi suatu masalah yang perlu ditangani secara sungguhsungguh. Hal ini berkaitan dengan semakin meningkatnya jumlah kapal maka akan sangat mempengaruhi tingkat pencemaran laut, akibat limbah-limbah yang dibuang dari kapal, terutama
limbah yang mengandung minyak. Tidak dapat dipungkiri bahwa setiap kapal pasti menghasilkan 400 GRT air got atau oily bilge water terutama di kamar mesin. Limbah tersebut merupakan air kotor dan minyak bercampur menjadi satu sebagai fluida. Oily bilge water terdapat pada kamar mesin yang mana pada kamar mesin banyak terdapat minyak baik dari kebocoran pipa bahan bakar atau pelumas dan lain-lain. Air got atau oily bilge water pada akhirnya akan di buang ke laut namun harus diperhatikan agar tidak terjadi pencemaran laut akibat dari pembuangan limbah tersebut. Dari kondisi diatas, telah diterbitkanya peraturan atau regulasi yang mengatur tentang pembuangan limbah tersebut. Diantaranya adalah pada awal tahun 1970 di Paris yang dikenal dengan nama Paris Convention, pada awal Oktober 1971 di Oslo diadakan persetujuan yang mengenai Prevention of Marine Pollution By Dumping for Ship and Craft, dan tahun 1973 telah dikeluarkan ketentuan mengenai kotoran minyak dan sampah yang diperbolehkan dibuang kelaut yang lebih dikenal dengan nama MARPOL 1973 serta pada tanggal 15 Juli 1977 di New York telah ditetapkan konferensi masalah lingkungan hidup. Konverensi ini termasuk peraturan bertujuan untuk mencegah dan meminimalkan pencemaran laut dari kapal. IMO mengatur pembuangan batas debit untuk kadar minyak dalam air dari jarak lebih dari 12 nautical miles dari daratan dengan 15 ppm. Oleh karena itu, oily bilge water membutuhkan treatmen agar kadar minyak dalam air bisa kurang dari 15 ppm sebelum dibuang kelaut. Oily Water Separator merupakan proses pemisahan minyak dengan air yang
dilakukan sesuai dengan perbedaan berat jenis, yang mana berat jenis air lebih besar dari pada berat jenis minyak sehingga saat proses pemisahan terjadi air akan berada di bagian bawah dan minyak akan berada dibagian atas, selanjutnya minyak yang terkumpul akan di salurkan ke sludge tank dan air got dengan kadar kontaminasi minyak maksimal 15 ppm akan di buang keluar (over board). Dalam studi eksperimen ini mendapatkan sample kadar chemical oxygen demand (COD) yang nantinya akan dilakukan pengujian di laboratorium, diukur penurunan kadar chemical oxygen demand dari hasil percobaan yang dilakukan dengan alat ini dimana waktu untuk melakukan treatment ini diambil pada 30 menit, tegangan 24 volt, dan proses elektrokima dengan arus 14 ampere dan suhu 39o pada jarak pengambilan sampel dekat anoda dan katoda pada ketinggian 3 cm. Dimana dalam pengolahan limbah ada parameter-parameter yang harus ditentukan yaitu chemical oxygen demand (COD), Biological Oxygen Demand (BOD), total solid suspended (TSS) dan lain sebagainya. Berdasarkan dari parameter-parameter tersebut penulis menekankan pada penelitian chemical oxygen demand (COD), dari hasil eksperimen ini dapat diketahui apakah hasil eksperimen tersebut dapat menghasilkan kadar chemical oxygen demand (COD) dibawah 15 ppm. Dan memenuhi dengan yang disyaratkan oleh MARPOL 73/78 Annex I, 1978, Regulation 16. 1.2. Perumusan Masalah Skripsi ini akan memaparkan mengenai analisa kandungan COD (Chemical Oxygen Demand) pada bilge oliy water setelah ditreatmen dengan menggunakan alat oily water separator berbasis elektrokimia ini. Masalah yang akan dibahas dalam skripsi ini adalah bagaimana merancang/membuat bilge oily water separator (OWS) berbasis elektrokimia untuk dapat mengurangi kadar chemical oxygen demand (COD)? 1.3. Batasan Masalah Batasan masalah dalam skripsi ini adalah : 1. Menggunakan variasi pengambilan sample dengan variasi debit. 2. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah oily water bilge dari KM. AMAZON. Dimensi KM. AMAZON : Tipe kapal : Container Lpp : 145,20 m Lebar : 36,5 m Tinggi : 15,5 m Kecepatan : 16 knot Daya mesin : 7950 HP
1.4. Tujuan Tujuan dari penulisan skripsi ini adalah melakukan rancang bangun oily water separator (OWS) berbasis elektrokimia untuk mengurangi kadar chemical oxygen demand (COD). 1.5. Luaran Yang Diharapkan Luaran yang diharapkan adalah sebuah prototype yang dapat mengurangi kadar chemical oxygen demand (COD) pada oily water bilge, sehingga alat ini dapat diaplikasikan pada kapal. Skripsi ini dapat dibuat artikel yang berisi tentang teori pengurangan kadar chemical oxygen demand (COD) dengan menggunakan alat oily water separator berbasis elektrokimia 1.6. Kegunaan Kegunaan skripsi ini adalah : 1. Menghasilkan alat oily water separator berbasis elektrokimia yang dapat mengurangi kadar chemical oxygen demand (COD) yang ada pada oily water bilge. 2. Sebagai referensi untuk eksperimen pembuktian teori mengurangi kadar chemical oxygen demand (COD) yang ada pada oily water bilge dengan menggunakan metode sel elektrokimia. 3. Membantu mengurangi kadar chemical oxygen demand (COD) pada oily water bilge dari kapal sehingga kapal dapat membuang limbah sesuai peraturan MARPOL (Marine Pollution) yang telah ditetapkan oleh IMO (International Marine Organization ). DASAR TEORI 2.1. Sistem Bilga Sistem bilga merupakan sebuah sistem yang ada pada kapal dimana sistem bilga memiliki fungsi utama sebagai sistem keselamatan pada kapal. Pompa bilga menyediakan kebutuhan darurat untuk menguras dari seluruh kompartement kedap air. Pada sistem bilga terdiri dari dua buah sistem yaitu, sistem bilga dan sistem bilga di kamar mesin. Kedua sistem tersebut diinstall secara terpisah satu sama lain. Hal itu dikarenakan fluida kerja yang dipindahkan berbeda, untuk sistem bilga di kamar mesin fluida yang dipindahkan berupa minyak yang bercampur dengan air sedangkan pada sistem bilga, fluida kerja yang dipindahkan berupa air saja. 2.2. Air bilga Bilga adalah kompartemen/ruangan yang paling rendah pada kapal dimana kedua sisinya bertemu pada keel kapal. Kata bilga ini kadang juga digunakan untuk menjelaskan air yang dikumpulkan pada kompartemen. Air ini yang tidak dapat dikuras pada deck sehingga dikuras ke dalam bilga. Air ini mungkin berasal dari rough
sea, hujan, kebocoran kecil di lambung, tumpahan interior yang lain, atau kotak pengisian. Air yang dikumpulkan pada bilga harus dipompa keluar untuk mencegah bilga dari terlalu penuh dan menyebabkan kapal tenggelam. Air bilga bisa ditemukan pada tiap kapal. Bergantung pada desain dan fungsi kapal, air bilga mungkin mengandung air, minyak, urin, deterjen, cairan pelarut, bahan kimia, ter, partikel – partikel, dan lain – lain. Dengan menampung air di kompartemen, bilge menjaga cairan – cairan dibawah dek, membuat kru kapal lebih mudah mengendalikan kapal dan untuk orang – orang bergerak pada saat cuaca yang kuat. 2.3. Sistem Bilga di Kamar Mesin Sistem bilga dikamar mesin merupakan sebuah sistem yang harus mampu membuang oilywater dan water-oil yang terkumpul di kamar mesin. Kata oily-water merujuk kepada air yang tercampur dengan minyak dimana kandungan dari air mendominasi campuran. Sedangkan water-oil sebaliknya, water-oil merujuk kepada air yang tercampur dengan minyak dimana kandungan dari minyak mendominasi campuran. Perlu diperhatikan kedua jenis tersebut (oily water & water oil) tidak bisa langsung dibuang menuju overboard, dikarenakan kedua fluida tersebut peraturan menetapkan keduanya dapat menyebabkan pencemaran terhadap air dan lingkungan laut. Sistem bilga di kamar mesin, selalu terpisah dengan sistem bilga dengan tujuan untuk menghindari agar oli tidak mengkontaminasi sistem perpipaan pada sistem bilga, dimana oli dapat mengganggu jalannya pembuangan sistem bilga menuju overboard. Cairan yang terkumpul di kamar mesin dikumpulkan pada bilge-well di kamar mesin
yang akan dipompa keluar ke shore connection pada saat kapal tiba di pelabuhan. Tetesan – tetesan minyak yang sedikit ini memungkinkan membentuk tetesan – tetesan yang lebih besar berangsur – angsur dengan bantuan sloping plates yang dipasang pada oily water separator. Pemanas juga digunakan untuk memanaskan campuran air dan minyak untuk menaikkan perbedaan berat jenis antara minyak dan air dan itu mempercepat proses pemisahan. Pompa digunakan untuk mengirim air bilga kedalam oily water separator tidak mengacaukan campuran karena ini mungkin akan membentuk partikel minyak yang lebih bagus. Pompa ini biasanya sebuah pompa screw. Peralatan oily water separator sudah menjadi syarat di kapal sejak tahun 1970 tapi baru – baru ini menjadi jelas bahwa oily water separator tidak seefektif yang dianggap. 2.5. Elektrokimia Elektrokimia merupakan hubungan antara energy listrik dan reaksi kimia. Peristiwa elektrokimia terjadi ketika arus listrik dialirkan melalui senyawa ionik dan senyawa tersebut mengalami reaksi kimia. Larutan elektrolit dapat menghantar listrik karena mengandung ion-ion yang dapat bergerak bebas. Ion-ion itulah yang menghantarkan arus listrik melalui larutan. Sumber arus searah memberi muatan yang berbeda pada kedua elektroda. Katoda (elektroda yang dihubungkan dengan kutub negativ) bermuatan negatif, sedangkan anoda (elektroda yang dihubungkan dengan kutub positif) bermuatan positif. Spesi (ion, molekul atau atom) tertentu dalam larutan akan mengambil elektron dari katoda, sementara spesi lainnya melepas elektron ke anoda. Selanjutnya elektron akan dialirkan ke katoda melalui sumber arus searah.
2.4. Oily Water Separator Oily water separator digunakan untuk memisahkan miyak dari air bilga sebelum akhirnya air dipompa ke overboard dan minyak ke shore connection. Pada tank top di kamar mesin, kita sering menemukan air. Air itu biasanya datang dari pompa dan valve packing, kebocoran, tumpahan, air pencuci, dari pengurasan tabung udara, dan dari banyak sumber. Pada akhirnya, oily water separator, polusi, bilga, katup, packing gland, berat jenis, pemisahan, pompa screw, marpol, peraturan – peraturan dikumpulkan sebagai air bilga. Oily water separator prinsip kerjanya yaitu menggabungkan tetesan – tetesan kecil minyak di air menjadi tetesan – tetesan besar. Ketika tetesan – tetesan minyak ini cukup besar, minyak yang berat jenisnya lebih rendah mengapung naik keatas dan di kumpulkan di atas bejana. Dan sisa airnya yang ada di bagian bawah dan dipompa ke overboard. Dan lapisan minyak dipompa ke tangki bilga minyak
2.6. Sel Elektrokimia Sel elektrokimia merupakan proses yang dapat membuat interaksi energi kimia (reaksi kimia) dengan energi listrik. Sel elektrokimia, juga disebut sel volta atau sel galvani merupakan reaksi kimia terjadi dengan produksi suatu perbedaan potensial listrik antara dua elektroda. Jika kedua elektroda dihubungkan terhadap suatu sirkuit luar dihasilkan aliran arus, yang dapat mengakibatkan terjadinya kerja mekanik sehingga sel elektrokimia mengubah energi kimia ke dalam kerja. (Arief Goeritno. 2000) Berdasarkan teori yang telah ada bahwa minyak dan air dapat dipisahkan dengan cara membedakan berat jenis antara minyak dengan air. Dalam penelitian ini membedakan berat jenis tersebut dengan memakai sel elektrokimia. Proses mendapatkan H2 adalah dari hasil sel elektrokimia, pada reaksi utama kutub positif dimana pada awalnya H2SO4 dielektrokimia dengan menggunakan arus listrik searah. (Ralph, 1987)
Reaksinya adalah sebagai berikut : (anoda) : 4Fe 4Fe2++8e 2+ 4Fe +4H2O+2O2 4Fe(OH)2+8e(katoda): 8H++8e4H2 Overall : Fe(s)+2H2O(l) Fe (OH)2(s)+H2(g) Dari reaksi diatas menghasilkan gas hydrogen : Hasil gas hydrogen tersebut berfungsi untuk menetralkan larutan atau fluida yang tercampur. Sehingga dengan gas hydrogen tersebut minyak dan air terpisah. 2.7. Plat Elektroda Sebuah elektroda adalah sebuah konduktor yang digunakan untuk bersentuhan dengan sebuah bagian non-logam dari sebuah sirkuit (misal: semikonduktor, sebuah elektrolit atau sebuah vakum). (Faraday, M., 1834) Sebuah elektroda dalam sebuah sel elektrokimia dapat disebut sebagai anoda atau katoda. Anoda ini didefinisikan sebagai elektroda di mana elektron datang dari sel dan terjadi oksidasi, dan katoda didefinisikan sebagai elektroda di mana elektron memasuki sel dan terjadi reduksi. Setiap elektroda dapat menjadi sebuah anoda atau katoda tergantung dari voltase yang diberikan ke sel. Sebuah elektroda bipolar adalah sebuah elektroda yang berfungsi sebagai anoda dari sebuah sel dan katoda bagi sel lainnya. (Faraday, M., 1834) Contoh proses elektrokimia dengan menggunakan elektroda alumunium dan stainless steel. Elektroda dari bahan alumunium, untuk selanjutnya dipasang pada posisi katoda, dan bahan stainless steel dipasang pada posisi anoda.
METODE PENELITIAN Metode penelitian adalah kerangka dasar dari tahap penyelesaian skripsi. Metodologi tersebut mencakup semua kegiatan yang akan dilakukan untuk memecahkan masalah atau untuk melakukan proses untuk analisa pada permasalahan skripsi. Metodologi skripsi ini dapat di lihat pada diagram alur pengerjaan di bawah ini : Mulai
Identifikasi dan Perumusan Masalah
Studi Literatur
Paper, Jurnal, Kumpulan Skripsi
Perancangan Alat
Pengujian Elektrokimia dan OWS
Pengujian Kadar COD
Tidak
Standard Ya
Analisa Pengujian Data
Kesimpulan
Selesai
Anoda Fe Cr Fe3++3(OH)
Fe3+ +3e Fe(OH)3
Katoda 8H+ + 8e-
4H
Gambar 2.1 . Proses Reduksi Oksidasi Pada Elektrokimia
3.1. Awal pengerjaan Kegiatan yang dilakukan dalam pengidentifikasian masalah yang diangkat dalam skripsi ini adalah menentukan permasalahan yang ada pada isu terkini yaitu metode pemisahan minyak dan air pada oily bilge water di kapal. Disini permasalahan yang diangkat adalah bagaimana cara mengurangi kadar chemical oxygen demand (COD) pada oily bilge water sehingga menghasilkan dibawah 15 ppm. 3.2. Studi Literatur Studi literatur dilakukan untuk mempelajari tentang teori-teori dasar permasalahan yang diangkat dalam penelitian ini. Dengan tujuan
untuk mendapatkan pengetahuan dasar dan data dari penelitian-penelitian sebelumnya yang dapat digunakan sebagai acuan penelitian selanjutnya. Pada tahap ini dilakukan study terhadap referensi-referensi yang terdapat pada jurnal skripsi, internet, dan buku-buku materi penunjang. Informasi yang dibutuhkan pada tahap ini adalah data base tentang prinsip dasar sel elektrokimia, fungsi elektrokimia, proses demulsifikasi, karakteristik limbah, karakteristik kimia dan cara pengukuran COD. 3.3. Perancangan dan pembuatan alat Pada tahap ini dilakukan perancangan dan pembuatan alat oily water separator (OWS) berbasis elektrokimia dimana proses pengujian akan dilakukan menggunakan alat ini untuk menurunkan kadar COD dan menganalisa kesuksesan perancangan pembuatan alat ini. Alat ini terdiri dari kotak, trap – trap berbentuk payung, plat elektroda. a. Kotak Dimensi kotak ini adalah panjang 30 cm, lebar 30 cm dan tinggi 35 cm. Kotak ini terbuat dari aklirik setebal 5mm. Pada kotak ini dibagian tengah diberi pengaduk (paddle) yang berputar untuk menghasilkan gaya sentrifugal agar minyak dan air bisa terpisah karena perbedaan berat jenis. Dalam kotak ini dilengkapi 2 valve untuk mengeluarkan minyak dan air yang sudah di treatmen dengan proses elektrokimia yang terjadi dalam kotak ini yang kemudian akan dilakukan pengujian pada sample yang dambil dari pengujian ini di laboratorium untuk mengetahui besarnya kadar chemical oxygen demand pada air yang dijadikan sample setelah air bilga ini di treatmen. b. Trap – trap Trap – trap yang ada di dalm kotak ini berbentuk seperti payung – payung yang melingkari sebuah tabung yang mempunyai diameter 20 cm dengan tinggi 35 cm ada 7 buah trap yang melingkari tabung ini dengan diameter dan jarak tiap – tiap payung / trap – trap ini berbeda dengan kemiringan 45o pada tiap – tiap trap. Dan pada tiap – tiap trap ini di beri lubang untuk minyak agar bisa berkumpul di satu tempat dan tidak bercampur lagi dengan air yang sudah di treatmen. Pada bagian atas terdapat lempengan dengan ukuran 30cm x 30cm yang membatasi antara air dan minyak agar tidak bercampur lagi setelah di treatmen.
c. Plat elektroda Plat elektroda yang dipakai mempunyai ukuran cm x cm, dengan tebal mm. Elektroda terdiri dari 1 buah anoda yang terbuat dari bahan dan 1 buah katoda yang terbuat dari bahan. Dalam proses elektrokimia elektroda di aliri arus listrik. Secara keseluruhan alat oily water separator berbasis elektrokimia ini adalah : kotak tempat experimen, trap – trap minyak, valve, alat pengaduk (paddle). Gambar alat ini akan disajikan pada gambar Alat dan Bahan Alat : oily water separator berbasis elektrokimia 1. Adaptor DC 2. Katub 3. Kotak alat 4. Stainless steel 5. Batang sentrifugal 6. Impeller pompa 7. Motor / dynamo 8. Trap – trap fiber Alat bantu 1. 2 jerigen 20 liter 2. Regulator 3. Tang meter 4. Rektifier Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah oily water bilge kapal KM. Amazon. Dimensi KM Amazon : Tipe kapal : Container Lpp : 145,2 m Lebar : 36,5 m Tinggi : 15,5 m Kecepatan : 16 knot Daya mesin : 7950 HP 3.4. Pengujian Sel Elektrolisis Pada pengujian sel elektrokimia menggunakan oily water bilge dari kapal dan tahap ini akan dicatat hasil eksperimen sesuai dengan kenyataan yang terjadi. Pada tahap ini kita akan mendapatkan data yaitu sampel air untuk di uji kadar chemical oxygen demand (COD) yang terkandung dalam air tersebut. Variabel Penelitian Variable penelitian yang digunakan adalah sebagai berikut : 1. Variable bebas meliputi : Pengolahan awal dengan metode elektrokimia dengan menggunakan arus sebesar 15 ampere dan 16 ampere dan menggunakan variasi flowrate sebesar 0,5 liter /menit,1 liter /menit dan 2 liter /menit. 2. Variabel terikat meliputi :
Pengaruh metode elektrokimia terhadap kadar COD yang berasal dari limbah kapal yaitu oily water bilge Tahapan Cara Kerja 1. Tahapan pengoperasian alat dimulai dengan pemeriksaan bahwa semua rangkaian telah tersusun dengan benar 2. Rangkaian alat diperiksa kembali sebelum memulai proses pengolahan 3. Memasukkan oily water bilge kedalam kotak treatment sebanyak 5 liter 4. Pengambilan sampel pada hasil treatment air bilge dari kapal MV. AMAZON dengan penggunaan variasi arus listrik pada elektroda sebesar 15 dan 16 ampere dan variasi flowrate sebesar 1liter/moenit, 2 liter/menit, 3liter/menit dengan cara menampung aliran air dari valve outlet. 5. Air sampel diperiksa kadar COD Pengambilan Data dan Analisa Sampel Pada tahap ini, proses pengambilan sampel dilakukan sebanyak beberapa kali yaitu pada pengujian variasi arus dan variasi flowrate. Diambil sampel untuk dilakukan pengujian pada kadar COD yang terkandung terdiri dari beberapa sampel yang terdiri dari : 1. Sampel awal oily water bilge MV. AMAZON 2. 1 sampel dari pengujian dengan tanpa flowrate 3. 1 sampel dari pengujian dengan flowrate 0,5 l/m 4. 1 sampel dari pengujian dengan flowrate 1 l/m 5. 1 sampel dari pengujian dengan flowrate 2 l/m 3.5. Pengujian kadar chemical oxygen demand (COD) Dari hasil eksperimen dengan memvariasikan arus dan flowrate apada pengambilan sampel elektrokimia yang didapat adlah 9 titik sampel kadar chemical oxygen demand (COD) yang nantinya akan dilakukan pengujian laboratorium berapa besar kadar chemical oxygen demand (COD) yang dihasilkan dari proses demulsifikasi, dan proses sel elektrokimia ini. 3.6. Analisa penggunaan alat Dari hasil eksperimen yang sudah dilakukan pada oily water bilge kemudian diambil sampel untuk dilakukan pengujian pada kadar chemical oxygen demand yang terkandung dalam oily water bilge ini. Setelah diketahui hasil kandungan COD setelah dilakukan
pengujian kemudian kita akan tahu bahwa alat ini dapat mencapai tujuan yang diinginkan atau tidak yaitu dapat menurunkan kadar COD pada oily water bilge. Apabila setelah dilakukan percobaan dan sampelnya diuji tapi masih belum mencapai tujuan yang diinginkan mengulangi percobaan dengan menggunakan variasi atau metode yang lain juga memungkinkan. 3.7. Kesimpulan Setelah semua tahap dilakukan, selanjutnya adalah menarik kesimpulan dari analisa data yang didapatkan setelah pengujian. Kesimpulan berdasarkan dari data yang diperoleh yaitu chemical oxygen demand terhadap hasil reaksi elektrokimia. Dari kesimpulan ini maka didapat juga rekomendasi perbaikan sebagai bahan untuk penelitian selanjutnya. ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1.
Analisa dan Pembahasan
Alat ini terdiri dari kotak untuk tempat elektrolisis dan trap – trap berbentuk payung – payung yang terbuat dari bahan akrilik, sedangkan untuk trap – trapnya terbuat dari bahan resin dan dicetak, kemudian ada plat – plat elektroda untuk proses elektrolisisnya, ada paddle untuk mengaduk yang digerakkan oleh motor listrik, ada katup – katup untuk mengeluarkan air dan minyak. Bentuk fix dari alat ini adalah mirip dengan Oily Water Separator (OWS) yang digunakan pada kapal – kapal model sekarang ini. Alat ini dirancang dan dibuat untuk dapat menurunkan kadar chemical Oxygen demand (COD) yang terkandung dalam oily water bilge yang merupakan limbah atau buangan air kotor dari kapal yang terkena aturan agar air yang dibuang ke laut ini tidak mencemari lingkungan sehingga juga memenuhi standard aturan yang berlaku. Proses dari alat ini untuk dapat mengurangi kadar COD yang terkandung dalam oily water bilge adalah dengan mengalirkan arus yang berbeda dan mengalirkan air dengan flowrate yang berbeda pada kotak elektrolisis ini. Arus yang dialirkan digunakan untuk proses elektrolisis yang terjadi dalam eksperime ini, prroses elektrolisis inilah yang akan menyebabkan penurunan konsentrasi COD pada oily water bilge. Variasi arus digunakan dalam eksperimen ini pada proses elektrolisis yang menjadi salah satu cara untuk
Alat ini terdiri dari kotak untuk tempat elektrolisis dan trap – trap berbentuk payung – payung yang terbuat dari bahan akrilik, sedangkan untuk trap – trapnya terbuat dari bahan resin dan dicetak, kemudian ada plat – plat elektroda untuk proses elektrolisisnya, ada paddle untuk mengaduk yang digerakkan oleh motor listrik, ada katup – katup untuk mengeluarkan air dan minyak. Bentuk fix dari alat ini adalah mirip dengan Oily Water Separator (OWS) yang digunakan pada kapal – kapal model sekarang ini.
dikeluarkan ini akan ditreatmen mendapatkan hasil yang bagus.
lagi
untuk
A D
C E
B Gambar 4.1. Rancangan Alat Mekanisme dari proses alat ini adalah pertama yaitu air masuk dari atas kotak yang bertanda A kemudian ada paddle yang akan memutar air tersebut pada saat memasukkan air ini tidak sampai penuh tapi hanya setengahnya saja dan listrik sudah dialirkan ke elektroda – elektroda untuk memulai proses elektrolisisnya, kemudian air dimasukkan perlahan – lahan sampai kotak penuh. Paddle yang memutar air akan mengalirkan air ke arah luar dari trap – trap yang ada ditengah kotak aliran dari air tersebut dapat dilihat pada titik B air ini akan dialirkan ke atas oleh gaya putar yang diberikan oleh paddle, kemudian saat air mengalir ke arah atas dan masih ada kotoran berupa minyak yang ikut mengalir ke atas akan tertahan oleh trap – trap yang berbentuk payung – payung ini kemudian minyak tersebut akan mengalir ke atas melalui lubang – lubang kecil yang ada pada trap – trap ini sehingga tidak mengotori air yang bersih dan mengalir keluar melalui valve di titik E. Kotoran – kotoran yang berupa minyak ini akan naik keatas karena gaya sentrifugal dan juga perbedaan berat jenis kemudian minyak yang sudah kotor ini akan dikeluarkan melalui valve yang ada di titik D. Waktu yang ditetapkan pada setiap eksperimen ini adalah selama 30 menit pada tiap eksperimen dan menggunakan tegangan listrik DC sebesar 60 volt yang dialirkan pada elektroda untuk proses elektrolisinya. Bila pada saat air yang sudah dialirkan keluar masih mengandung minyak yang bisa secara fisik terlihat maka air yang sudah
Gambar 4.2. Alat Yang Sudah Jadi Alat ini dirancang dan dibuat untuk dapat menurunkan kadar chemical Oxygen demand (COD) yang terkandung dalam oily water bilge yang merupakan limbah atau buangan air kotor dari kapal yang terkena aturan agar air yang dibuang ke laut ini tidak mencemari lingkungan sehingga juga memenuhi standard aturan yang berlaku. Proses dari alat ini untuk dapat mengurangi kadar COD yang terkandung dalam oily water bilge adalah dengan mengalirkan arus yang berbeda dan mengalirkan air dengan debit yang berbeda pada kotak elektrolisis ini. Arus yang dialirkan digunakan untuk proses elektrolisis yang terjadi dalam eksperimen ini, proses elektrolisis inilah yang akan menyebabkan penurunan konsentrasi COD pada oily water bilge Penurunan konsentrasi COD dalam elektrokimia ini dikarenakan proses oksidasi dan reduksi didalam reaktor elektrokimia tersebut. Pada elektroda-elektroda terbentuk gas, gas seperti oksigen dan hidrogen ini akan mempengaruhi pereduksian COD. Berdasarkan pada teori double layer, penurunan COD di karenakan flok yang terbentuk oleh ion senyawa organik berikatan dengan ion koagulan yang bersifat positif. Proses elektrokimia berpengaruh terhadap konsentrasi COD, karena selain berdasarkan proses yang di uraikan dalam teori double layer pengaruh variasi waktu kontak berpengaruh terhadap efisiensi COD. Selain itu diketahui bahwa molekul - molekul yang ada pada limbah kapal akan terbentuk menjadi flok dimana partikel – partikel koloid pada limbah bersifat absorbsi (penyerapan) terhadap partikel atau ion atau senyawa yang lain yang ada pada limbah misalnya koloid Fe(OH)2 bermuatan positif karena permukaannya menyerap ion H+. Prinsip proses kerja yang terjadi pada elektrokimia secara umum sama seperti teori double layer yaitu pembentukan flokulasi partikel bersifat adsorbsi dimana koagulan pada elektrokimia
bermuatan positif akan menyerap ion-ion negatif pada limbah seperti nitrit, phospat, nitrat dan senyawa organik lainnya dan membentuk flok yang membantu proses penurunan COD. Pada permukaan elektroda positif ini, akan melepaskan elektronnya sebagai akibat dari peristiwa oksidasi. selanjutnya akan menjadi koagulan. Pada batangan katoda, akan melepaskan gas hidrogen menyebabkan partikel yang terdestabilisasi dalam bentuk flok akan mengapung ke atas. Dari penjelasan diatas terjadi pembentukan gas, gas seperti oksigen dan hidrogen ini akan mempengaruhi pereduksian COD. Gas hidrogen yang diakibatkan dari katoda akan membantu kontaminan mengapung atau terangkat, hal ini lah yang menyebabkan tereduksinya dissolved organic atau material terlarut termasuk flok yang mengikat limbah organik serta menangkap sebagian limbah organik yang tidak terdeposit pada batang katoda. Produksi H2 yang dihasilkan dari reaksi redoks akan menyebabkan Dissolved organic atau material terlarut dapat tereduksi. Sebagian molekul yang kecil yang terdapat pada zat terlarut pada limbah akan ditangkap pada ion dan kemudian di removal oleh H2 sebagai senyawa organik membentuk gelembung yang dapat menurunkan COD (Julianto, 1999). Dalam eksperimen ini digunakan variasi debit untuk proses pengambilan data, yaitu dengan memasukkan dan mengeluarkan air bilga pada saat proses elektrolisis sedang berlangsung dan air diputar oleh paddle dengan kecepatan aliran tertentu dan diambil sample pada tiap aliran untuk kemudian diuji kadar COD yang terkandung didalamnya sehingga dapat dianalisa pengaruh dari kecepatan aliran terhadap proses penurunan kadar COD dalam oily water bilge ini. Kemudian dari hasil eksperimen ini akan di lakukan pengujian untuk mengetahui kadar COD dari sample setelah dilakukan eksperimen. Dari data yang diperoleh dari hasil pengujian sampel setelah eksperimen menunjukkan adanya penurunan konsentrasi COD, penurunan yang terjadi signifikan hingga mencapai 96,3% dari kandungan COD sebesar 960 ppm menjadi 36 ppm. Tetapi dari kadar COD yang terkandung didalam sampel hasil eksperimen ini masih tidak memenuhi standard regulasi yang diterapkan pada saat ini. Karena kadar COD yang memenuhi standard regulasi adalah sebesar 15 ppm atau kurang dari, sedangkan dari hasil eksperimen ini didapat kandungan COD sebesar 36 ppm yang berarti masih harus dilakukan treatmen lagi sebelum
air bilga ini dibuang ke laut karena standar regulasi yang tidak terpenuhi. Dari hasil eksperimen awal yang dilakukan kadar COD dapat diturunkan hingga sebesar 8 ppm, tetapi pada eksperimen yang sekarang ini dilakukan kadar COD yang didapatkan belum bisa memenuhi penurunan kadar COD yang lalu. Untuk teknis pengambilan sampel yaitu dilakukan dengan pertama – tama kita masukkan air bilga sebanyak setengah dari air bilga yang harus dimasukkan kemudian dilakukan treatmen dan air di putar oleh paddle, kemudian perlahan – lahan dimasukkan air bilga sampai penuh kemudian dibiarkan selama 30 menit kemudian diambil sampel. Kemudian setelah itu dimasukkan air dengan debit 0,5 l/menit, 1 l/menit, dan 2 l/menit dengan dibuka kedua katup air dan minyak dan mengeluarkan air yang ada didalam kotak tempat treatmen di tunggu masing – masing proses selama 30 menit kemudian baru diambil sampel untuk diuji. Hasil fisik dari eksperimen yang berupa sample dan data hasil pengujian ditunjukan oleh gambar dibawah ini.
Gambar 4.3. Oily Water Bilge Sebelum dan Sesudah Ditreatmen Pada gambar 4.3 Oily water bilge yang belum ditreatmen ini mempunyai kandungan COD sebesar 960 ppm. Hasil treatmen yang pertama adalah dengan melakukan eksperimen tanpa aliran air pada kotak elektrolisis dapat dilihat pada gambar 4.4.
Gambar 4.4. Sampel Hasil Eksperimen Tanpa Aliran Pada hasil treatmen ini setelah di uji kadar COD yang terkandung di dalamnya di dapatkan data sebesar 72 ppm yang berarti turun 92,5 % dari kadar COD semula. Kemudian dilakukan eksperimen kedua yang menggunakan aliran air yaitu 0,5 l/menit. Hasil secara fisiknya dapat dilihat pada gambar 4.5.
Gambar 4.5. Sampel Hasil Eksperimen Dengan Aliran 0,5 l/menit Pada treatmen ini kadar COD yang terkandung adalah sebesar 49,04 ppm yang mana kadar COD didalamnya turun sebesar 94,9 %. Eksperimen selanjutnya dengan digunakan aliran sebesar 1 l/menit yang menghasilkan sampel fisik dan data yang ditunjukan oleh gambar 4.6.
Gambar 4.6. Sampel Hasil Eksperimen Dengan Aliran 1 l/menit Kadar COD yang terkandung dalam sampel yang sudah di uji ini sebesar 40,23 ppm yang mana turun sebesar 95,8 % dari kondisi semula. Eksperimen yang terakhir adalah menggunakan aliran sebesar 2 l/menit dan didapat data serta hasil fisik ditunjukan oleh gambar 4.7.
Gambar 4.7. Sampel Hasil Eksperimen Dengan Aliran 2 l/menit Kadar COD yang terkandung dalam sampel hasil eksperimen terakhir ini sebesar 36 ppm yang berarti kadar COD turun sebesar 96,3 % pada sampel eksperimen yang terakhir ini. Disini ditampilkan juga data penurunan kadar COD pada oily water bilge yang belum di treatmen dan yang sudah ditreatmen dengan menggunakan variasi debit dan waktu serta tegangan listrik yang sama. Hasil pengujian tersebut ditunjukan oleh tabel 4.1. Tabel 4.1 Tabel Hasil Eksperimen Air Bilge KM AMAZON
NO
Sampel
1. 2. 3.
Tanpa Treatmen Tanpa Aliran Dengan Aliran 0,5 l/m Dengan Aliran 1 l/m Dengan Aliran 2 l/m
4. 5.
Voltase (volt)
60
Waktu elektrolisis (menit)
30
COD (ppm)
Efisiensi (%)
960 72 49,04
92,5% 94,9%
40,23 36
95,8% 96,3%
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Berdasarkan dari data yang diperoleh setelah hasil eksperimen daapat ditarik kesimpulan bahwa alat oily water separator berbasis elektrokimia ini dapat mengurangi kadar COD (chemical oxygen demand) sebesar 96,03% dari kandungan awal COD pada air bilga KM. AMAZON 960 ppm menjadi 36 ppm. 5.2. Saran Saran yang ingin disampaikan agar dapat digunakan pada penelitian selanjutnya adalah memperhatikan lebih detail mekanisme proses eksperimen dan pengambilan data pada alat oily water separator ini.
DAFTAR PUSTAKA Alaerts, dan Santika, S.S. 1984. Metode penelitian air. Usaha Nasional Surabaya. Indonesia. IMO, Annex VI MARPOL 73/78. 1978. “Regulations for The Prevention of Pollution by Sewage from Ships (revised). International Maritime Organization”. London,. Metcalf & Eddy 1991. Wastewater Engineering Treatment, Disposal and Reuse. 3th Edition. MC. Graw- Hill. New York. America. Sugiharto. 1987. “Dasar-Dasar Pengelolaan Air Limbah”. Universitas Indonesia. Jakarta. Syukry s. 1999 . “kimia dasar 3”. Bandung : ITB .
10
