I Putu Gde Suhartana. 1111305030. Kajian Proses Fermentasi Sludge Kotoran Sapi. Dibawah bimbingan Dr. Ir. Yohanes Setiyo, MP, sebagai pembimbing I dan Dr. Ir. I Wayan Widia, MSIE, sebagai pembimbing II.
ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh perlakuan sirkulasi udara terhadap proses fermentasi sludge kotoran sapi dan juga mengetahui kualitas sludge yang dihasilkan sesuai dengan SNI kompos No. 19-7030-2004. Perlakuan sirkulasi udara dilakukan dengan menggunakan aerator. Ada tiga kombinasi perlakuan yang dicoba, yaitu aerator dan drum bermantel, aerator dan drum tanpa mantel, serta tanpa aerator dan drum tanpa mantel (perlakuan kontrol). Hasil penelitian ini menujukan bahwa setiap perlakuan pada proses fermentasi memiliki fluktuasi suhu yang berbeda antara 21,56-24,41 oC. Suhu ini merupakan syarat untuk pertumbuhan mikroba mesofilik. Kondisi keasaman dari material sludge yang diperoleh pada awal sampai akhir fermentasi seluruh perlakuan telah memenuhi kondisi proses fermentasi yang optimal, yaitu pada kisaran pH 6,927,65. Pengaruh sirkulasi udara didalam biodigester dapat mempercepat pemecahan protein menjadi C-organik dan N-total yaitu C-organik = 24,22% dan N-total = 1,80%. Kompos yang dihasilkan dengan proses fermentasi memiliki karakteristik rasio C/N = 13,46 dan memiliki penampakan warna coklat kehitaman. Karakteristik kompos ini sesuai dengan kualitas kompos SNI No. 19-7030-2004, yaitu pH = 6,807,49, C-organik = 9,80-32%, N-total = 0,40%, rasio C/N = 10-20, dan warna hitam kecoklatan. Kata kunci: sludge, fermentasi, sirkulasi udara, kompos.
v
I Putu Gde Suhartana. 1111305030. The Study of Cow Manure Sludge Fermentation Process. Supervised by Dr. Ir. Yohanes Setiyo, MP, as a first supervisor and Dr. Ir. I Wayan Widia, MSIE, as a second supervisor.
ABSTRACT This research aimed to determine the effect of air circulation treatment toward cow manure sludge fermentation process and to determine the quality of sludge that was produced accordance to Indonesia National Standard (SNI) of Compost No. 19-7030-2004. The air circulation treatment was done by using aerator. There were three combination treatments of air circulation: the aerator and drum with coat, aerator and drum without coat, and without aerator and drum without coat was applied as a control. The results of this study indicate that each treatment in the fermentation process had a different temperature fluctuations between 21.56 to 24.41 °C. Temperature is a requirement for mesophilic microbial growth. The acidity condition of the sludge material that obtained at the beginning until the end of fermentation was the whole treatment has fulfilled the optimal conditions of fermentation process, with range of pH was from 6.92 to 7.65. The influence of air circulation inside the drum without the coat of husk can accelerate the breakdown of proteins into C-organic and N-total, that was C-organic= 24.22%, and N-total = 1.80%. The compost that produced by the fermentation process had the characteristic ratio C / N = 13.46 and had a blackish brown color rendition. Characteristics of compost according to the quality of compost ISO No. 19-70302004, that is pH = 6.80 to 7.49, C-organic = 9.80 to 32%, N-total = 0.40%, the ratio of C / N = 10-20, and brownish black color. Keywords: sludge, fermentation, air circulation, compost.
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL..................................................................................................... i HALAMAN PERNYATAAN ..................................................................................... ii LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................................ iii RIWAYAT HIDUP ..................................................................................................... iv ABSTRAK ................................................................................................................... v ABSTRACT .................................................................................................................. vi RINGKASAN ............................................................................................................ vii KATA PENGANTAR ................................................................................................ ix DAFTAR ISI ............................................................................................................... xi DAFTAR TABEL ..................................................................................................... xiv DAFTAR GAMBAR ................................................................................................. xv DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................. xvi I
PENDAHULUAN ................................................................................................. 1 1.1 Latar Belakang ................................................................................................ 1 1.2 Rumusan Masalah ........................................................................................... 2 1.3 Tujuan ............................................................................................................. 2 1.4 Manfaat ........................................................................................................... 3
II TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................................... 4 2.1 Kompos ........................................................................................................... 4 2.2 Proses Fermentasi Sludge................................................................................ 5 2.3 Faktor yang Mempengaruhi Proses Fermentasi Sludge .................................. 8 2.3.1 COD (Chemical Oxygen Demand)........................................................ 8 2.3.2 BOD (Biochemical Oxygen Demand) ................................................... 9 2.3.3 Suhu Proses Fermentasi Sludge ........................................................... 10 2.3.4 Derajat Keasaman (pH) Proses Fermentasi Sludge ............................. 11 2.3.5 Kanmanurean Karbon (C) ................................................................... 11 2.3.6 Kanmanurean Nitrogen (N) ................................................................. 12
2.3.7 Rasio Kanmanurean C/N ..................................................................... 12 2.4 Karakteristik Kotoran Sapi ........................................................................... 13 III METODE PENELITIAN ..................................................................................... 14 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ....................................................................... 14 3.2 Bahan dan Alat .............................................................................................. 14 3.2.1 Bahan ................................................................................................... 14 3.2.2 Alat ...................................................................................................... 14 3.3 Metode Penelitian ......................................................................................... 14 3.4 Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian ........................................................... 15 3.5 Tahapan Penelitian ........................................................................................ 15 3.5.1 Penyiapan Bahan Kompos ................................................................... 15 3.5.2 Fermentasi Sludge dengan Perlakuan Aerator dan Drum Bermantel, Aerator dan Drum Tanpa Mantel, Serta Perlakuan Drum Tanpa Mantel dan Tanpa Aerator ............................................................................... 16 3.6 Variabel Pengamatan .................................................................................... 17 3.6.1 Warna................................................................................................... 17 3.6.2 Suhu ..................................................................................................... 18 3.6.3 pH ........................................................................................................ 18 3.6.4 Penetapan C – Organik Cara Walkley And Black ............................... 18 3.6.5 Penetapan Nitrogen Total Cara Kjeldahl ............................................. 19 3.6.6 Rasio C/N ............................................................................................ 19 3.7 Analisis Data ................................................................................................. 20 IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................................... 21 4.1 Suhu Slugde pada Proses Fermentasi ............................................................ 21 4.2 Derajat Keasaman (pH) Slugde ..................................................................... 25 4.3 Kanmanurean C-organik Sludge ................................................................... 27 4.4 Kanmanurean N-Total Sludge....................................................................... 29 4.5 Rasio C/N Sludge .......................................................................................... 30 4.6 Warna Sludge ................................................................................................ 31 4.7 Hasil Fermentasi Sludge................................................................................ 32 V
KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................... 33 5.1 Kesimpulan ................................................................................................... 33
5.2 Saran ............................................................................................................. 34 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ 35 LAMPIRAN ............................................................................................................... 38
DAFTAR TABEL
No.
Judul Tabel
Halaman
1. Standar Kualitas Kompos...................................................................................5 2. Rasio C/N Dari Beberapa Bahan Organik........................................................15 3. Hasil Pengukuran Kualitas Sludge Dari Kotoran Sapi Pada Ke-3 Perlakuan...32
DAFTAR GAMBAR
No.
Gambar
Halaman
1. DiagramAlirPenelitian.......................................................................................15 2. Perlakuan Aerator dan Drum Bermantel, Aerator dan Drum Tanpa Mantel, serta Tanpa Aerator dan Drum Tanpa Mantel...................................................17 3. Grafik Suhu Sludge Dengan Pengukuran Bagian Atas, Tengah, Dan Bawah Pada Perlakuan Aerator dan Drum Bermantel...................................................21 4. Grafik Suhu Sludge Dengan Pengukuran Bagian Atas, Tengah, Dan Bawah Pada Perlakuan Aerator dan Drum Tanpa Mantel.............................................22 5. Grafik Suhu Sludge Dengan Pengukuran Bagian Atas, Tengah, Dan Bawah Pada Perlakuan Tanpa Aerator dan Drum Tanpa Mantel..................................23 6. Grafik Suhu Sludge Selama Proses Fermentasi.................................................24 7. Grafik pH Sludge Seluruh Perlakuan.................................................................26 8. Nilai Kadar Karbon Sludge Di Awal Fermentasi Dan Di Akhir Fermentasi.....27 9. Nilai N-Total Sludge Di Awal Fermentasi Dan Di Akhir Fermentasi...............29 10. Nilai C/N Rasio Sludge Di Awal Fermentasi Dan Di Akhir Fermentasi.........30 11. Warna Sludge Pada Akhir Fermentasi.............................................................31
DAFTAR LAMPIRAN
No.
Lampiran
Halaman
1. Hasil Pengukuran Suhu (oC) Bagian Atas, Tengah, dan Bawah Massa Sludge Perlakuan Aerator dan Drum Bermantel..........................................................38 2. Hasil Pengukuran Suhu (oC) Bagian Atas, Tengah, dan Bawah Massa Sludge Perlakuan Aerator dan Drum Tanpa Mantel....................................................39 3. Hasil Pengukuran Suhu (oC) Bagian Atas, Tengah, Dan Bawah Massa Sludge Perlakuan Tanpa Aerator dan Drum Tanpa Mantel.........................................40 4. Hasil Pengukuran Suhu Sludge (oC).................................................................41 5. Hasil Pengukuran Derajat Keasaman (pH).......................................................42 6. Hasil Analisis Kanmanurean C-organik (%)....................................................42 7. Hasil Analisis Kanmanurean N-total (%).........................................................43 8. Hasil Analisis Rasio C/N..................................................................................43 9. Warna Sludge....................................................................................................43 10. Peternakan Sapi Unit Usaha SIMANTRI 356................................................44 11. Biodigester Kubah Milik SIMANTRI 356.....................................................44 12. Aerator Luckiness...........................................................................................45 13. Proses Pengambilan Sludge Kotoran Sapi di SIMANTRI No 356.................45 14. Pemasangan LM35 di Dalam Sludge..............................................................46 15. Perlakuan Aerator dan Drum Bermantel.........................................................46 16. Perlakuan Aerator dan Drum Tanpa Mantel...................................................46 17. Perlakuan Tanpa Aerator dan Drum Tanpa Mantel........................................47 18. Proses Pengukuran Suhu Sludge.....................................................................47 19. Proses Pengkuran pH yang Sudah di Kalibrasi dengan Buffer pH 4 dan pH 7.......................................................................................................................48 20. Hasil Analisis C-organik dan N-total..............................................................48
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Peternakan sapi merupakan salah satu peternakan yang banyak menghasilkan limbah padat dan cair seperti feses, urin, dan sisa pakan. Menurut Sugi (2009), satu ekor sapi dewasa dapat menghasilkan 23,59 kg kotoran perhari dan biasanya langsung dibuang ke selokan atau badan air di lingkungan sekitar sehingga kondisi di sekitar lokasi peternakan sapi menjadi kurang baik. Oleh karena itu apabila limbah kotoran sapi dibiarkan berada di lingkungan terbuka, maka dapat menyebabkan suhu di permukaan bumi terus meningkat. Limbah kotoran sapi yang langsung dibuang ke badan air juga dapat merusak kualitas air tanah, meresap dan bergabung dengan air tanah. Berdasarkan kondisi tersebut diperlukan adanya penanganan lebih lanjut terhadap limbah kotoran sapi yang dihasilkan, agar lingkungan sekitar peternakan tetap terjaga. Pengomposan merupakan salah satu alternatif dalam mengolah limbah padat dan cair organik sebagai pupuk kompos. Tidak hanya sebagai salah satu jalan untuk mengolah limbah padat organik, pupuk kompos juga dapat memperbaiki struktur tanah dan meningkatkan kehidupan biotik dalam tanah. Pengomposan juga merupakan salah satu jalan dalam mereduksi volume limbah padat organik. Selama proses pengomposan, material organik terurai baik secara aerob maupun anaerob oleh mikroorganisme sehingga menjadi material organik yang lebih sederhana yang menyerupai humus. Salah satu faktor yang mempengaruhi proses pengomposan adalah kandungan C/N rasio bahan kompos dan cara yang digunakan untuk pengomposan. Menurut Karki and Dixit (1984) yang merujuk pada tabel 2, C/N rasio kotoran sapi adalah 24. Apabila dibandingkan dengan parameter kompos, standar nilai pada kotoran sapi tidak memenuhi kadar C/N rasio kompos. Salah satu cara menghasilkan C/N rasio kompos yang sesuai SNI 19-7030-2004 yang berkisar 10-20 adalah dengan memanfaatkan kotoran sapi sebagi kompos. Metode pengomposan yang digunakan adalah dengan memfermentasi bahan kompos menggunakan sistem anaerob didalam biodigester yang
menghasilkan biogas dan lumpur (sludge). Hal ini sudah banyak diterapkan di unit Sistem Manajemen Pertanian Terintegrasi (SIMANTRI) diantaranya SIMANTRI 356 yang dikelola oleh kelompok tani Setia Makmur dan memiliki sapi berjumlah 24 ekor. Hasil limbah dari ternak sapi tersebut biasanya dimanfaatkan oleh peternak sebagai biogas, sedangkan sludge yang dihasilkan dari fermentasi dalam digester langsung digunakan oleh petani untuk pemupukan tanaman tanpa ada proses lebih lanjut. Sehingga berdampak pada pertumbuhan dan hasil produksi tanaman yang kurang optimal. Berdasarkan latar belakang tersebut diatas maka perlu dilakukan penelitian lebih lanjut berkaitan dengan kajian proses fermentasi sludge kotoran sapi. Dengan memfermentasi kembali sludge hasil dari digester dengan menambahkan sirkulasi udara didalam biodigester. Diharapkan dengan pengujian yang dilakukan dalam penelitian ini dapat menghasilkan kualitas sludge yang baik.
1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas maka diperoleh rumusan masalah sebagai berikut. 1. Bagaimana pengaruh perlakuan sirkulasi udara terhadap proses fermentasi sludge kotoran sapi hasil dari digester untuk menghasilkan kualitas sludge sesuai SNI 19-7030-2004? 2. Berapakah suhu, pH, C-organik, N-organik, rasio C/N, dan warna yang diperoleh pada perlakuan terbaik?
1.3 Tujuan Adapun tujuan dari penelitian ini adalah. 1. Untuk mengetahui pengaruh perlakuan sirkulasi udara terhadap proses fermentasi sludge kotoran sapi hasil dari digester untuk menghasilkan kualitas sludge sesuai SNI 19-7030-2004. 2. Untuk mengetahui suhu, pH, C-organik, N-organik, rasio C/N, dan warna yang diperoleh pada perlakuan terbaik.
1.4 Manfaat Manfaat dari penelitian ini adalah. 1. Memberikan
inovasi-inovasi
baru
dibidang
pertanian
khususnya
memfermentasi sludge hasil sampingan dari digester. 2. Diharapkan dari penelitian ini kedepannya dapat meningkatkan kualitas sludge kotoran sapi yang di produksi oleh unit SIMANTRI No.356.
