Mahasiswa : Reza Rizki Mustafa NRP Dosen Pembimbing : Ir. M. Razif, MM

Presentasi Laporan Tugas Akhir :

Penelitian Aplikasi Bottom Ash Untuk Adsorpsi Limbah Pewarnaan Jeans Dengan Pilot Plant Kolom Horizontal Mahasiswa : Reza Rizki Mustafa

NRP. 3308 100 052 Dosen Pembimbing : Ir. M. Razif, MM.

LATAR BELAKANG Kebutuhan konsumen akan pemenuhan kebutuhan jeans

Hasil Pembakaran Batubara dari boiler menghasilkan bottom ash

Industri Pewarnaan Jeans UD XYZ Limbah hasil pewarnaan jeans mencapai COD 5200 mg/l KepGub Jawa Timur nomor 45 tahun 2002

Perbaikan Pengolahan IPAL eksisting

Penelitian terdahulu tentang adsorpsi zat warna dengan bottom ash mencapai 99,47%

Penelitian Aplikasi Bottom Ash Untuk Adsorpsi Limbah Pewarnaan Jeans Dengan Pilot Plant Kolom Horizontal

RUMUSAN MASALAH Seberapa besar bottom ash dapat diaplikasikan untuk adsorpsi warna dan PV dari limbah pewarnaan jeans pada variasi massa adsorben di kolom horizontal?  Seberapa besar bottom ash dapat diaplikasikan untuk adsorpsi warna dan PV dari limbah pewarnaan jeans pada variasi konsentrasi limbah di kolom horizontal?  Seberapa besar konstanta kinetika dan kapasitas media bottom ash pada proses kontinyu di kolom adsorpsi horizontal?  Bagaimana aplikasi proses adsorpsi bottom ash untuk preminilary design pilot plant dengan kolom horizontal di bak IPAL eksisting?



RUANG LINGKUP PENELITIAN Adsorben bottom ash yang dipakai berasal dari sisa pembakaran batubara di boiler.  Besarnya manfaat media adsorpsi yang dimaksud dalam penelitian ini dinyatakan dalam % removal.  Parameter air limbah yang diukur adalah warna dan PV. 

RUANG LINGKUP PENELITIAN (Lanjutan) Penelitian dilakukan dengan metode, yaitu ◦ Proses Kontinyu menggunakan Horizontal Flow Fixed Bed Adsorption Column dengan menggunakan variabel :  Massa dengan panjang media dalam kolom (3 variabel : 60 cm, 120 cm, 180 cm)  Konsentrasi air limbah (3 variabel : 100%, 50%, 25%)  Pre-design yang mencakup rancangan konfigurasi kolom horizontal secara seri untuk menghasilkan effluent IPAL yang memenuhi baku mutu Keputusan Gubernur Jawa Timur nomor 45 tahun 2002.



TUJUAN PENELITIAN Menghitung besarnya adsorpsi warna dan PV dari limbah pewarnaan jeans dengan aplikasi adsorpsi bottom ash pada variasi panjang kolom horizontal.  Menghitung besarnya adsorpsi warna dan PV dari limbah pewarnaan jeans dengan aplikasi adsorpsi bottom ash pada variasi konsentrasi limbah di kolom horizontal.  Menghitung konstanta kinetika dan kapasitas media pada proses kontinyu dikolom adsorpsi horizontal.  Menyusun aplikasi proses adsorpsi bottom ash untuk preminilary design pilot plant dengn kolom horizontal di bak IPAL eksisting.



MANFAAT PENELITIAN 

Bidang IPTEK ◦ Penggabungan antara bidang penelitian dan perencanaan sehingga mendukung perkembangan dan pengaplikasian teknologi yang dapat diaplikasikan langsung dilapangan. ◦ Dapat mengetahui aplikasi pre-design pilot plant kolom adsorpsi horizontal untuk perbaikan IPAL yang sudah ada pada saat ini di UD XYZ. ◦ Bisa menjadi rujukan tentang pengolahan air limbah pewarnaan yang ada dimasyarakat dengan menggunakan kolom adsorpsi horizontal dengan media bottom ash.

MANFAAT PENELITIAN (Lanjutan) 

Bidang Kemasyarakatan ◦ Membantu penyelesaian effluen ait limbah pewarnaan jeans UD XYZ agar sesuai dengan ketentuan standar baku mutu yang ada. ◦ Meningkatkan nilai manfaat bottom ash yang biasanya hanya dibuang setelah digunakan menjadi media adsorpsi untuk air limbah pewarnaan jeans atau air limbah pewarnaan lainnya. ◦ Menghindari tercemarnya lingkungan sekitar UD XYZ yang dapat mempengaruhi kualitas lingkungan hidup masyarakat di sekitar lokasi UD XYZ.

FOTO IPAL EKSISTING



Debit air limbah yang masuk kedalam IPAL dari 5 hari operasi UD.XYZ adalah 16071,36 liter/hari

Kerangka Penelitian

Reaktor Penelitian

ANALISA DAN PEMBAHASAN    

Pengaruh Variabel Massa Terhadaap Removal Warna dan Kadar PV Proses Adsorpsi Kontinyu Pengaruh Variabel Konsentrasi Terhadap Removal Warna dan Kadar PV Proses Adsorpsi Kontinyu Konstanta Kinetika dan Kapasitas Media Desain Konfigurasi Kolom Adsorpsi Horizontal Pada IPAL Eksisting

Pengaruh Variabel Massa Terhadap Removal Warna dan Kadar PV Pada Proses Adsorpsi Kontinyu Efisiensi Removal Warna Pengaruh Variabel Massa Pada Efisiensi Removal Warna Pada Kosentrasi Air Limbah 50%

Efisiensi Removal (%)

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

Kolom 180 cm Kolom 120 cm Kolom 60 cm

0

10

20

30

40

50

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

Kolom 180 cm Kolom 120 cm

Kolom 60 cm 0

60

20

40

Waktu (Jam Ke-)

Waktu (Jam Ke-)

Pengaruh Variabel Massa Pada Efisiensi Removal Warna Pada Kosentrasi Air Limbah 100%



Pengaruh Variabel Massa Pada Efisiensi Removal Warna Pada Kosentrasi Air Limbah 25%

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%


0

20

40

Waktu (Jam Ke-)

60

60

Pengaruh Variabel Massa Terhadap Removal Warna dan Kadar PV Pada Proses Adsorpsi Kontinyu Efisiensi Removal Warna Efisiensi Removal Warna Pada Konsentrasi Air Limbah 25%

Efisiensi Removal Warna Pada Konsentrasi Air Limbah 50%

80% 60% 40%

Kolom 180 cm

20% 0%

Kolom 120 cm 0-6

8-14

16-22

24-26

Rerata

Kolom 180 cm 68.57%

56.43%

64.29%

80.00%

63.10%

Kolom 120 cm 55.71%

60.00%

54.29%

48.57%

Kolom 60 cm

58.57%

25.00%

2.86%

60.00%


100% 80% 60% 40%

Kolom 180 cm

20% 0%

Kolom 60 cm

Kolom 120 cm 0-6

8-14

16-22

24-28

Rerata

Kolom 180 cm 85.26%

83.17%

86.54%

68.38%

84.99%

56.67%

Kolom 120 cm 77.08%

62.98%

66.51%

64.32%

68.86%

47.86%

Kolom 60 cm

66.99%

53.04%

14.53%

66.08%

78.21%

Waktu (Jam Ke-)

Waktu (Jam Ke-)

Efisiensi Removal Warna Pada Konsentrasi Air Limbah 100% 100%



100%

80% 60% 40% Kolom 180 cm

20% 0%

Kolom 120 cm 0-6

8-14

16-20

Rerata

Kolom 180 cm

78.50%

74.09%

81.46%

78.01%

Kolom 120 cm

69.30%

64.44%

62.92%

65.55%

Kolom 60 cm

83.43%

67.86%

19.35%

56.88%

Waktu (Jam Ke-)

Kolom 60 cm

Kolom 60 cm

Pengaruh Variabel Massa Terhadap Removal Warna dan Kadar PV Pada Proses Adsorpsi Kontinyu Efisiensi Removal Warna Efisiensi Removal Warna Pada Setiap Konsentrasi Air Limbah


100% 80% 60% 40%


20% 0%

Kolom 60 cm 25%

50%

100%

Rerata

Kolom 180 cm

60.12%

72.23%

78.61%

70.32%

Kolom 120 cm

56.30%

63.70%

64.59%

61.53%

Kolom 60 cm

60.41%

67.42%

82.32%

70.05%

Konsentrasi Air Limbah

Rata-rata Efisiensi Removal Warna Tertinggi Menurut Variabel Massa adalah kolom 180 cm dengan efisiensi removal sebesar 70,32%, tetapi jika dilihat dari segi efisien jumlah media, maka terlihat kolom 60 cm merupakan kolom memiliki efisiensi removal tertinggi sebesar 70,05% .

Pengaruh Variabel Massa Terhadap Removal Warna dan Kadar PV Pada Proses Adsorpsi Kontinyu Efisiensi Removal PV Pengaruh Variabel Massa Pada Efisiensi Removal PV Pada Kosentrasi Air Limbah 50%


100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%


0

10

20

30

40

50

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

60


0

10

Waktu (Jam Ke-)

20

30

40

Waktu (Jam Ke-)

Pengaruh Variabel Massa Pada Efisiensi Removal PV Pada Kosentrasi Air Limbah 100%



Pengaruh Variabel Massa Pada Efisiensi Removal PV Pada Kosentrasi Air Limbah 25%

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%


0

10

20

30

40

Waktu (Jam Ke-)

50

60

50

60

Pengaruh Variabel Massa Terhadap Removal Warna dan Kadar PV Pada Proses Adsorpsi Kontinyu Efisiensi Removal PV Efisiensi Removal Konsentrasi PV Pada Konsentrasi Air Limbah 25%

Efisiensi Removal Konsentrasi PV Pada Konsentrasi Air Limbah 50%

80% 60% 40% Kolom 180 cm

20% 0%

Kolom 120 cm 0-6

8-14

16-22

24-26

Rerata

Kolom 180 cm 28.47%

50.35%

60.42%

79.17%

46.41%

Kolom 120 cm 48.26%

57.99%

71.53%

72.22%

Kolom 60 cm

42.36%

10.42%

6.94%

61.81%


100% 80% 60% 40% Kolom 180 cm

20% 0%

Kolom 60 cm

Kolom 120 cm 0-6

8-14

16-22

24-28

Rerata

Kolom 180 cm 50.26%

56.25%

60.68%

65.63%

55.73%

59.26%

Kolom 120 cm 73.70%

62.50%

54.43%

44.79%

63.54%

38.19%

Kolom 60 cm

68.75%

51.82%

13.89%

62.76%

67.71%

Waktu (Jam Ke-)

Waktu (Jam Ke-)

Efisiensi Removal Konsentrasi PV Pada Konsentrasi Air Limbah 100% 100% Efisiensi Removal (%)


100%

80% 60% 40% Kolom 180 cm

20% 0%

Kolom 120 cm 0-6

8-14

16-20

Rerata

Kolom 180 cm

52.76%

58.62%

65.52%

58.97%

Kolom 120 cm

65.52%

59.14%

52.87%

59.18%

Kolom 60 cm

73.79%

52.76%

13.33%

46.63%

Waktu (Jam Ke-)

Kolom 60 cm

Kolom 60 cm

Pengaruh Variabel Massa Terhadap Removal Warna dan Kadar PV Pada Proses Adsorpsi Kontinyu Efisiensi Removal PV Efisiensi Removal Konsentrasi PV Pada Setiap Konsentrasi Air Limbah Efisiensi Removal (%)

100% 80% 60%

40%


20% 0%

Kolom 60 cm 25%

50%

100%

Rerata

Kolom 180 cm

59.26%

58.06%

56.99%

58.10%

Kolom 120 cm

61.03%

57.79%

58.24%

59.02%

Kolom 60 cm

55.95%

64.11%

69.77%

63.28%

Konsentrasi Air Limbah

Rata-rata Efisiensi Removal PV Tertinggi Menurut Variabel Massa adalah kolom 60 cm dengan efisiensi removal sebesar 63,28%

Pengaruh Variabel Konsentrasi Terhadap Removal Warna dan Kadar PV Pada Proses Adsorpsi Kontinyu Efisiensi Removal Warna Pengaruh Variabel Konsentrasi Pada Efisiensi Removal Warna Pada Kolom 120 cm


100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

Konsentrasi 25% Konsentrasi 50% Konsentrasi 100%

0

10

20

30

40

50

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

60


0

10

Waktu (Jam Ke-)

20

30

40

Waktu (Jam Ke-)

Pengaruh Variabel Konsentrasi Pada Efisiensi Removal Warna Pada Kolom 180 cm



Pengaruh Variabel Konsentrasi Pada Efisiensi Removal Warna Pada Kolom 60 cm

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%


0

10

20

30

40

Waktu (Jam Ke-)

50

60

50

60

Pengaruh Variabel Konsentrasi Terhadap Removal Warna dan Kadar PV Pada Proses Adsorpsi Kontinyu Efisiensi Removal Warna Efisiensi Removal Warna Pada Setiap Panjang Kolom Adsorpsi 100%


80%

60%

40%

Konsentrasi 25%

Konsentrasi 50% Konsentrasi 100%

20%

0%

Kolom 60 cm

Kolom 120 cm

Kolom 180 cm

Rerata

Konsentrasi 25%

60.41%

56.30%

60.12%

58.94%

Konsentrasi 50%

67.42%

63.70%

72.23%

67.78%

Konsentrasi 100%

82.32%

64.59%

78.61%

75.17%

Panjang Kolom Adsorpsi

Efisiensi Removal Warna Berasarkan Variasi Konsentrasi, rata-rata untuk tiap panjang kolom, yang paling tinggi adalah konsentrasi air limbah 100% dengan efisiensi removal 75,71%

Pengaruh Variabel Konsentrasi Terhadap Removal Warna dan Kadar PV Pada Proses Adsorpsi Kontinyu Efisiensi Removal PV Pengaruh Variabel Konsentrasi Pada Efisiensi Removal PV Pada Kolom 120 cm


100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%


0

10

20

30

40

50

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

60


0

Waktu (Jam Ke-)

10

20

30

40

Waktu (Jam Ke-)

Pengaruh Variabel Konsentrasi Pada Efisiensi Removal PV Pada Kolom 180 cm



Pengaruh Variabel Konsentrasi Pada Efisiensi Removal PV Pada Kolom 60 cm

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%


0

10

20

30

40

Waktu (Jam Ke-)

50

60

50

60

Pengaruh Variabel Konsentrasi Terhadap Removal Warna dan Kadar PV Pada Proses Adsorpsi Kontinyu Efisiensi Removal PV Efisiensi Removal Konsentrasi PV Pada Setiap Panjang Kolom Adsorpsi 100%


80%

60%

40%

Konsentrasi 25%

Konsentrasi 50% Konsentrasi 100%

20%

0%

Kolom 60 cm

Kolom 120 cm

Kolom 180 cm

Rerata

Konsentrasi 25%

55.95%

61.03%

59.26%

58.75%

Konsentrasi 50%

64.11%

57.79%

58.06%

59.99%

Konsentrasi 100%

69.77%

58.24%

56.99%

61.66%

Panjang Kolom Adsorpsi

Efisiensi Removal PV Berasarkan Variasi Konsentrasi, rata-rata untuk tiap panjang kolom, yang paling tinggi adalah konsentrasi air limbah 100% dengan efisiensi removal 61,66%

Konstanta Kinetika dan Kapasiatas Media

Konsentrasi (color unit) Waktu (jam)

Awal

Akhir

Volume Terolah (liter)

C0/Ce-1

Ln (C0/Ce-1)

0

1.187

0.288

0

2

1.187

0.194

13.68

5.11 1.631416819

4

1.187

0.180

27.36

5.60 1.722766598

6

1.187

0.259

41.04

3.58 1.276293466

8

1.187

0.266

54.72

3.46 1.241112351

10

1.187

0.295

68.40

3.02 1.106709499

12

1.187

0.230

82.08

4.16 1.424613225

14

1.187

0.223

95.76

4.32 1.463852595

16

1.187

0.158

109.44

6.50 1.871802177

18

1.187

0.194

123.12

5.11 1.631416819


Konstanta Kinetika dan Kapasiatas Media 

Slope

= -0.009

-K1 x Co/Q = -0.009  K1 = -(-0.009xQ)/Co  K1 = -(-0.009x6.84) /1.187 = 5.19 x 10-2 lt/mg.jam



Intersep = 2.342  (K1 x qo x M) /Q = 2.342  qo = (2.342 x Q) / (K1 x M)  Bila M = densitas x volume  = 0.7 gr/ml x ( ¼ x 3.14 x 152 x 180) cm3  = 22254.75 gram  qo = (2.342 x 6.84) / (5.19 x 10-2 x 22254.75*1000)  = 1,39 x 10-05 mg adsorbat / mg adsorban 


Tinggi Media

R2

Slope

Intersep

Q

Co

K1

M

qo

180 cm

0.816 -0.009

2.342

6.84

1.187

5.19x10-2 22254750 1.39 x10-5

120 cm

0.703 -0.012

2.061

6.84

1.187 6.91 x10-2 14836500 1.37 x10-5

60 cm

0.875 -0.032

2.599

6.84

0.985 2.22 x 10 1

7418250 1.08 x10-5

Desain Konfigurasi Kolom Adsorpsi Horizontal Pada IPAL Eksisting Hasil penelitian diatas menyebutkan bahwa adsorpsi air limbah pewarnaan jeans ini juga dipengaruhi dengan konsentrasi air limbah yang masuk sebagai influen pada IPAL.  Pendekatan interpolasi removal untuk parameter warna dan kadar PV tiap kolom. 

Desain Konfigurasi Kolom Adsorpsi Horizontal Pada IPAL Eksisting Efisiensi Efisiensi Efisiensi Konsentrasi air Removal Warna Removal Warna Removal Warna limbah Kolom 180 cm Kolom 120 cm Kolom 60 cm 100%

78.61%

64.59%

82.32%

95%

77.97%

64.50%

80.83%

90%

77.33%

64.41%

79.34%

85%

76.70%

64.32%

77.85%

80%

76.06%

64.23%

76.36%

75%

75.42%

64.14%

74.87%

70%

74.78%

64.05%

73.38%

65%

74.14%

63.96%

71.89%

60%

73.51%

63.88%

70.40%

55%

72.87%

63.79%

68.91%

50%

72.23%

63.70%

67.42%


69.81%

62.22%

66.02%

40%

67.39%

60.74%

64.62%

35%

64.96%

59.26%

63.21%

30%

62.54%

57.78%

61.81%

25%

60.12%

56.30%

60.41%

20%

48.10%

45.04%

48.33%

15%

36.07%

33.78%

36.24%

10%

24.05%

22.52%

24.16%

5%

12.02%

11.26%

12.08%

0%

0.00%

0.00%

0.00%

45%

69.81%

62.22%

66.02%


69.81%

62.22%

66.02%

40%

67.39%

60.74%

64.62%

35%

64.96%

59.26%

63.21%

30%

62.54%

57.78%

61.81%

25%

60.12%

56.30%

60.41%

20%

48.10%

45.04%

48.33%

15%

36.07%

33.78%

36.24%

10%

24.05%

22.52%

24.16%

5%

12.02%

11.26%

12.08%

0%

0.00%

0.00%

0.00%

45%

69.81%

62.22%

66.02%

Desain Konfigurasi Kolom Adsorpsi Horizontal Pada IPAL Eksisting 

Perhitungan Headloss pada setiap kolom adsorpsi : Ukuran Ayakan (mesh)

Berat Tertahan (%)

d (mm)

NRe

CD

CDx/d

3/8’’

5.38

9.5

0.831

28.873

163.515

4

21.77

4.76

0.416

57.625

2635.518

10

29.57

2

0.175

137.149

20277.422

20

20.17

0.85

0.074

322.703

76575.433

40

11.66

0.425

0.037

645.405

177068.824

100

6.3

0.125

0.011

2194.378

1105966.408

200

2.12

0.075

0.007

3657.296

1033795.761

Jumlah

  

Kolom 60 cm didapat : 9,8 cm Kolom 120 cm didapat : 19,5 cm Kolom 180 cm didapat : 29,3 cm

2416482.880

Desain Konfigurasi Kolom Adsorpsi Horizontal Pada IPAL Eksisting




Desain Konfigurasi Kolom Adsorpsi Horizontal Pada IPAL Eksisting 

Debit Air Limbah yang diolah pada perencanaan IPAL

Kompartemen

Jumlah Liter Jumlah Kolom air limbah per dalam satu seri jam

Kompartemen 1

52

355.68

Kompartemen 2

52

355.68

Kompartemen 3

48

328.32


Efisiensi Removal Konsentrasi effluent Konsentrasi effluen (%) Air Limbah Air Limbah (%) Daerah Adorpsi

Warna -

PV -

Warna 1.18

PV 244.9

Warna 100%

PV 100%

Kolom 60 cm Pertama

82.32%

69.77%

0.21

74.03

18%

30%

Kolom 60 cm Kedua

43.29%

57.58%

0.12

31.40

57%

42%

Infuent

Desain Konfigurasi Kolom Adsorpsi Horizontal Pada IPAL Eksisting Kompartemen

Jumlah Kolom (buah)

Kolom 180 cm

Kolom 120 cm

Kolom 60 cm

Kompartemen 1

-

-

104

Kompartemen 2

-

-

104

Kompartemen 3

-

-

96

Jumlah Total Kolom Yang Dibutuhkan

0

0

304

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan dan Saran Kesimpulan 1.

2.

3.

4.

Pengaruh variasi massa terhadap efisiensi removal warna dan kadar PV, didapatkan kolom yang paling efisien adalah kolom 60 cm dengan efisiensi removal warna sebesar 70.05% dan kadar PV sebesar 63,28%. Pengaruh variasi konsentrasi air limbah terhadap efisiensi removal warna dan kadar PV, efisiensi tertinggi dimiliki oleh konsentrasi 100% dengan efisiensi removal warna rata-rata sebesar 75,17% dan kadar PV sebesar 61,66%. Kemampuan adsorpsi bottom ash konstanta kinetika tertinggi dimiliki kolom 60 cm yaitu 2,22 x 10-1 lt/mg.jam dan kapaistas media terbesar dimiliki kolom 180 cm sebesar 1,39 x 10-5 mg adsorbat/mg adsorban. Desain konfigurasi kolom adsorpsi horizontal untuk media bottom ash ini dapat disimpulkan bahwa untuk keperluan desain konfigurasi membutuhkan kolom 60 cm sebanyak 304 buah kolom dengan rangkaian seri yang dapat mengolah air limbah sebanyak 1039.68 liter/jam dan menghasilkan effluent air limbah yang mencapai 12%.

Kesimpulan dan Saran Saran  Agar penelitian ini dapat dilanjutkan dengan mengganti reaktor kolom adsorpsi dengan bentuk lainnya misalnya balok untuk memberikan pilihan dalam perencanaan konfigurasi IPAL eksisting yang telah ada.  Agar dilakukan penelitian dengan menerapkan hasil penelitian ini di IPAL eksisting UD. XYZ untuk mengetahui efektifitas IPAL eksisting UD. XYZ dalam mengolah limbah pewarnaan jeans.  Agar penelitian ini dapat dilanjutkan dengan menggunakan media bottom ash langsung yang diwadahi dengan karung langsung untuk melihat efektifitas IPAL dengan media bottom ash tersebut.

TERIMA KASIH

Mahasiswa : Reza Rizki Mustafa NRP Dosen Pembimbing : Ir. M. Razif, MM

Recommend Documents