PENENTUAN NlLAl PARAMETER PER ANCAMGAN BIO REAKTOR AEROBIK UWTUK PENGOLAHAN LIMBAH CAlR PABRIK KELAPA SAWlT MENGGUNAKAN LUMPUR AKTlF TERAMOBILISASI PADA BATU APUN6
Oleh
UiMBU REKU R A Y A
F
26. 1150
1 9 9 4
FAKULTAS
TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR B O G O R
UMBU REKU RAYA. F 26.1150. Penentuan Nilai Parameter Perancangan Bioreaktor Aerobik Untuk Pengolahan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit ~enggunakanLumpur Aktif Teramobilisasi. Di bawah bimbingan R. Hardi Suprapto dan E. G.umbira-Sa'id.
Penentuan nilai parameter perancangan bioreaktor aerobik untuk pengolahan limbah cair pabrik kelapa sawit (LCPKS) diperlukan agar metode pengolahan yang diterapkan.
Salah satu
metode yang
diinginkan dapat dapat
digunakan
untuk pengolahan LCPKS adalah pengolahan menggunakan lumpur aktif teramobilisasi pada batu apung.
Penelitian ini bertu-
juan untuk menentukan nilai parameter kinetika mikroorganisme dan nilai parameter perancangan bioreaktor aerobik untuk pengolahan LCPKS, sebagai suatu studi kasus pada PTP. XI. Kertajaya Banten selatan.
Model kinetika
yang
digunakan adalah model yang
dikembangkan oleh Hashimoto dan Furukawa (1987) untuk nilai koefisien hasil maksimum (Yg) dan laju perusakan mikroorganisme (b) serta model kinetika yang dikentbangkan oleh Grady dan Lim (1980) untuk parameter kinetika laju kematian mikroorganisme ( T ) .
Penentuan parameter perancangan bioreaktor
yang meliputi nilai waktu
tinggal (t), keperluan oksigen
(RO), viabilitas sel (v) dan total produksi VSS (Tx) menggu-
nakan model yang
dikembangkan oleh Grady
dan Lim (1980).
Percobaan pengolahan LCPMS pada bioreaktor unggun diam dilakukan pada suhu ruang dengan laju aerasi 1.6 l/menit, dan pH awal LCPMS 7.00.
Sumber mikroorganisme pendegradasi
substrat yang digunakan adalah lumpur aktif yang diamobilisasi pada batu apung. Nilai parameter kinetika mikrorganisme yang diperoleh adalah nilai Yg, b dan T.
Nilai tersebut untuk Yg =
mg COD/mg VSS, b =
O.OOY2
jam-'.
dan
0.0034
0.0019,
0.0025
berturut-turut
589.50,
Nilai
jam-'
913.50,
T
adalah
0.6647
0.0012,
untuk nilai COD influen dan
1049.50
1298.25
mg/l.
Pemilihan nilai parameter perancangan bioreaktor dilakukan pada saat COD efluen
mg/l.
500
Pada saat nilai COD
efluen yang dipersyaratkan dicapai, nilai parameter perancangan bioreaktor yang meliputi waktu tinggal (t), luan oksigen (RO), total produksi VSS (T,)
keper-
meningkat jika
COD influen meningkat, sedangkan viabilitas sel (v) menurun jika COD influen meningkat. Nilai parameter perancangan bioreaktor pada COD influen 589.50
dan v = 913.50
t =
mg/l adalah 0.9997
dan T, =
0.24
jam, RO =
0.9982,
0.92
Tx =
jam, RO =
2.22
dan Tx =
320.7142
1298.25
mg/l
gram VSS,
1049.75
73.9548
gram VSS.
Pada
mg/l diperoleh
gram oksigen, v =
0.9945,
sedangkan pada COD influen
diperoleh nilai parameter perancangan bioreak-
tor berturut-turut oksigen, v =
98.9230
RO =
jam,
241.6043
COD influen yang lebih besar yaitu hasil t =
gram oksigen
gram VSS. Pada COD influen
52.3367
mg/l, diperoleh nilai t =
gram oksigen dan v =
15.9560
0.9782
t =
6.60
dan Tx =
jam,
463.2562
RO =
146.5526
gram VSS.
gram
INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
PENENTUAN NILAI PARAMETER PERANCANGAN BIOREAKTOR AEROBIK UNTUK PENGOLAHAN LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT MENGGUNAKAN LUMPUR AKTIF TERAMOBILISASI PADA BATU APUNG
SXRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh
gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor oleh UMBU REXU RAYA F 26.1150 ,
,-
.
Dilahirkan pada tanggal 2 0 Juli 197 di Galu Kawaungu, Sumba Barat
Tanggal lulus :
. ..
Dosen Pembimbing I1
.
- .
Dosen Pembimbing I
IUTA PENGANTAR Puji dan sembah penulis panjatkan k e hadapan Tuhan Yesus, atas kasih setiaNya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan kuliah di IPB.
Skripsi ini disusun
berdasarkan hasil penelitian selama lima bulan mulai Juli sampai November 1993.
Hasil penelitian ini diharapkan
menjadi bahgn masukan bagi pengambilan keputusan pada pengolahan limbah
cair agroindustri, khususnya limbah
cair pabrik kelapa sawit. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih secara khusus kepada : 1.
Keluarga terkasih : Papa
&
Mama buat cinta, doa, dana,
dan bimbingannya; serta Anna, Ika, Xupang, Joni dan Dian atas segala dukungannya selama penulis kuliah. 2. Keluarga Kakek Drs. U.
Djima yang telah banyak mern-
berikan bantuan dana selama penulis kuliah. 3. Bapak Drs. R. Hardi Suprapto yang telah membimbing
penulis sejak semester VI sampai penulisan skripsi. 4.
Bapak Dr. Ir. E. Gum-bira Sa'id, MADev. yang
telah
memberikan ide dan bimbingan selama penelitian dan penulisan skripsi. 5.
Bapak Dr. R. Muljono Judoamidjojo yang telah bersedia menguji penulis dan juga atas segala sarannya bagi penyempurnaan skripsi.
6. Ir. Tri Iman Surya Mantulangi, untuk segala usahanya
dalam menolong penulis, terutama atas kesediaannya
iii
memberikan simulasi komputer Bahasa PASCAL untuk model kinetika yang dikembangkan oleh Grady dan Lim (1980) yang merupakan hasil penelitian sarjananya. 7.
Ibu Dra. Ekastya Nariswari (PT. Unitex) atas bantuan bahan kimia untuk analisa COD, Bapak Drs. Rahmat (PTP. XI.) dan
Edy Wibowo atas bantuannya selama sampling.
8. Keluarga Barimbing untuk segala bantuannya selama
penulisan skripsi. 9.
seluruh anggota Agritenth untuk segala kerjasamanya selama penulis kuliah.
10.
Sahabat-sahabat di Pelayanan Mahasiswa Gabungan untuk segala perhatiannya. Semoga tulisan ini bermanfaat bagi para peneliti dan
peminat masalah lingkungan hidup.
Bogor, April 1994
Penulis
DAFTAR IS1
Halaman
.............................. DAFTAR IS1 .................................. DAFTAR TABEL ................................ DAFTAR GAMBAR ............................... DAFTAR LAMPIRAN ............................. I. PENDAHULUAN ................................. I1. TINJAUAN PUSTAKA ............................ A . LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT .......... B . PENGOLAHAN LIMBAH CAIR SECARA AEROBIK .... C . AMOBILISASI LUMPUR AKTIF ................. D . KINETIKA PENGOLAHAN LIMBAH CAIR SECARA SINAMBUNG ................................ KATA PENGANTAR
E . PARAMETER KINETIKA DAN PARAMETER PERANCANGAN BIOREAKTOR
........................ 1 . Parameter Kinetika .................... 2 . Parameter Perancangan Bioreaktor ...... F . PEMILIHAN TIPE BIOREAKTOR ................ I11. BAHAN DAN METODE ............................ A . BAHAN'DAN ALAT .......................... B . METODE PENELITIAN ........................ C . TATA LAKSANA ............................. 1 . Penelitian Pendahuluan ................ 2 . Penelitian Utama ......................
iii v vii viii
ix 1 3 3 3 6
9
15 15 17 20 21 21 21 22 22 24
IV
. HASIL
DAN PEMBAHASAN
........................
A . KARAKTERISTIK LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT
.....................................
. PENGOLAHAN LCPKS DENGAN LUMPUR AKTIF TERAMOBILISASI ........................... 1. Perubahan Konsentrasi Bahan Organik .. 2 . Beban pencemaran COD .................. 3 . Efisiensi Penurunan COD ............... C . PENENTUAN NILAI PARAMETER KINETIKA ....... 1. Penentuan Nilai Koefisien Hasil Maksimum dan Nilai Konstanta Laju Perusakan Mikroorganisme ........................ 2 . Penentuan Nilai Laju Kematian ......... D . PENENTUAN NILAI PARAMETER PERANCANGAN
B
BIOREAKTOR
...............................
. Waktu Tinggal ......................... 2 . Keperluan Oksigen ..................... 3 . Total Produksi VSS .................... 4 . Viabilitas Se: ........................ E . PARAMETER pH ............................. F . URUTAN PROSES PENGOLAHAN LCPKS YANG DISARANKAN .................................. V . KESIMPULAN DAN SARAN ........................ A . KESIMPULAN ................................ B . SARAN .................................... DAFTAR PUSTAKA .............................. LAMPIRAN .................................... 1
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel Tabel
1. Kandungan beberapa parameter kualitas LCPKS pada pH 4.6
......................
2. Laju pembebanan pada berbagai proses
pengolahan limbah cair secara aerobik
...
......
Tabel
3. Klasifikasi metode amobilisasi sel
Tabel
4. Hasil Uji Beda Nyata Terkecil antar nilai
COD influen Tabel
.............................
5. Nilai parameter perancangan bioreaktor pada saat nilai COD efluen 500 mg/l untuk beberapa nilai COD influen
........
vii
3
6 7
31
44
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar
1. Lintasan massa COD pada pengolahan
limbah cair dengan menggunakan lumpur aktif teramobilisasi
.............
Gambar
2. Skema bioreaktor CSTR tunggal untuk
pengolahan limbah cair secara sinambung
.................................. Skema alat aktivasi lumpur ........... Skema alat pengolahan LCPKS ..........
Gambar
3.
Gambar
4.
Gambar
5. Hubungan antara waktu tinggal dan nilai COD pada beberapa nilai COD
influen yang Gambar
digunakan
..............
6. Hubungan antara waktu tinggal dan nilai beban pencemaran COD pada beberapa nilai COD influen yang digunakan
....
Gambar
7.
Hubungan antara waktu tinggal dan nilai efisiensi penurunan COD pada beberapa nilai COD influen yang digunakan
..................................
Gambar
8. Hubungan antara dS/dt dan dX/dt
penentuan nilai Yg Gambar
dan b
pada
............
9. Hubungan antara t/(l+bt) dan l/v pada
beberapa nilai COD influen yang nakan
digu-
Gambar
................................ 10. Hubungan antara T dan So .............
Gambar
11. Hubungan antara waktu tinggal dan
nilai keperluan oksigen pada beberapa nilai COD influen yang digunakan
....
Gambar
12. Hubungan antara waktu tinggal dan produksi VSS pada beberapa nilai C O D influen yang digunakan ..............
Gambar
13. Hubungan antara waktu tinggal dan nilai viabilitas sel pada beberapa nilai COD influen yang digunakan
......
Gambar
10
14. Hubungan antara waktu tinggal dan nilai pH pada beberapa nilai COD influen yang digunakan
..............
viii
11
