METODE ADVANCED OXIDATION PROCESSES (AOP) UNTUK MENGOLAH LIMBAH RESIN CAIR

Prosiding Seminar Nasional Teknologi Pengelolaan Limbah VIII Pusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATAN Pusat Penelitian Ilmu Pengetahuan dan Teknologi-RISTEK

ISSN 1410-6086

METODE ADVANCED OXIDATION PROCESSES (AOP) UNTUK MENGOLAH LIMBAH RESIN CAIR Sutrisno Salomo Hutagalung, Anto Tri Sugiarto, Veny Luvita*) ABSTRAK METODE ADVANCED OXIDATION PROCESSES (AOP) UNTUK MENGOLAH LIMBAH RESIN CAIR. Pada umumnya polutan utama yang terkandung dalam limbah cair bahan resin adalah senyawa-senyawa organik yang biasanya dapat merupakan racun yang dapat mencemari lingkungan air dan udara apabila dibuang langsung ke lingkungan dalam jumlah yang banyak. Untuk mengatasi polutan yang terkandung dalam limbah cair bahan resin, penelitian merekomendasikan instalasi air limbah (IPAL) dengan menggunakan instrumentasi metode Advanced Oxidation Processes (AOP). Untuk dapat meningkatkan efektifitas dan standar baku mutu buang limbah cair dari bahan resin, maka diusulkan adanya perubahan cara pengolahan air limbah dengan metode AOP yaitu dengan mengkombinasikan ozon dan uliteraviolet. Kata kunci: instrumentasi, Ozon, uliteraviolet, AOP, polutan, resin, baku mutu ABSRACT METHODE OF EDVANCED OXIDATION PROCESSED FOR TREATMENT LIQUID RESIN WASTE. In general main polutan that contain in liquid waste resin materials is organic compounds that usually as a poisoned that can contaminate water environment and air when it thrown away directly to environment in the large number. To overcome polutan that implied in liquid waste resin materials, research recommends waste treatment facility (WTF) by using instrumentation of Advanced Oxidation Processes (AOP) method. To improve efectivity and quality standard of liquid waste from resin materials, for that reason proposed the changing of waste water treatment with AOP method combine ozone and uliteraviolet treatment. Keyword: instrumentation, Ozone, uliteraviolet, AOP, polutan, resin, standard quality PENDAHULUAN Sejak tahun 1981, para peneliti mulai menguji penggunaan ozon sebagai bagian dari proses reklamasi air. Penelitian awal menunjukan bahwa dosis ozon tertentu diperlukan untuk mencapai tingkat spesifik penyuci-hamaan [1]. Literatur menunjukan bahwa faktor-faktor yang paling signifikan dimana mempengaruhi persyaratan dosis ozon adalah effluent chemical oxygen demand (COD), influent kepadatan bakteri, dan target effluent kepadatan bakteri. Plasma adalah zat keempat disamping zat klasik, padat , cair dan gas. Zat plasma ni diketemukan oleh ilmuan Amerika , Irving Langmuir 1881-19570 dalam percobaanya melalui filamen tungsten dengan prinsip mengalirnya arus listrik akan menunjukan adanya ionisasi yang mengakibatkan terbentuknya ion serta elektron pada udara diantara dua elektrode yang diberi tegangan listrik yang cukup tinggi (< 10 kV) [2]. Semakin besar tegangan listrik yang diberikan, semakin banyak jumlah ion dan elektron yang terbentuk. Aksi–reaksi yang

terjadi antara ion dan elektron dalam jumlah banyak akan menimbulkan kondisi udara dua elektrode menjadi netral, peristiwa inilah yang disebut plasma. Dewasa ini teknologi plasma banyak digunakan dalam berbagai bidang industri, seperti industri elektronik, material, kimia dan obat-obatan. Selain dari pada itu teknologi plasma dimanfaatkan juga untuk mengolah limbah cair dan gas. Sistem pengolah limbah cair yang ada umumnya mempergunakan cara kombinasi antara pemakaian clorine, sistem kondensasi, sedimentasi dan filiterasi. Sedangkan untuk mengolah limbah cair organik banyak mempergunakan mikrobiologi, karbon aktif atau membran filiterasi tidaklah cukup untuk limbah organik yang semakin banyak. Untuk masalah limbah organik ini, teknologi ozon mulai dipergunakan. Sesuai dengan fungsinya, instalasi pengolahan air limbah ini dapat dipakai untuk pengolahan air limbah domestik yang didalamnya banyak terkandung berbagai 57


jenis senyawa kimia dan mikroorganisma yang dapat merusak lingkungan dan dapat membahayakan kesehatan masyarakat disekitarnya. Pada umumnya polutan utama yang terkandung dalam limbah cair mengandung bahan peroxide adalah senyawa-senyawa organik beracun yang dapat mencemari lingkungan air dan udara apabila dibuang langsung ke lingkungan dalam jumlah yang banyak. Untuk mengatasi polutan yang terkandung dalam limbah cair bahan peroxide, penggunaan cara oksidasi merupakan proses utama dalam proses pengolahan air limbah dengan teknologi ozon ini. Oksidasi sangat diperlukan dalam proses penguraian senyawa-senyawa kimia organik dan sebagian anorganik. Sesuai dengan ketentuan yang dikeluarkan oleh kementrian negara lingkungan hidup dimana setiap perusahaan wajib untuk dapat mengatasi dan mengurangi jumlah bahan pencemar dalam limbah cair yang dihasilkan. Untuk itu perusahaan yang menggunakan bahan peroxide memerlukan adanya suatu teknologi yang dapat dipergunakan untuk mengatasi permasalahan limbah cair tersebut. PERMASALAHAN Pengembangan instalasi instrumentasi pengolahan limbah cair bahan peroxide menggunakan metode AOP dengan

ISSN 1410-6086

kombinasi ozon dan uliteraviolet dimaksudkan agar limbah cair yang diolah dapat dibuang dengan aman dan memenuhi baku mutu lingkungan sesuai dengan Keputusan Mentri Negara Lingkungan Hidup [3]. Dari proses produksi perusahaan berbahan peroxide setiap harinya menghasilkan kurang lebih 10 m3/day limbah cair dengan kadar kandungan COD 116208 ppm di sampel A3-2 yang dinilai sangat tinggi, sehingga limbah cair ini tidak dapat langsung dibuang ke lingkungan air. Konsep dasar sistem yang akan dibangun adalah sistem AOP dengan menggunakan ozon dan uliteraviolet [4,5]. sebagai komponen utama sistem yang dikombinasikan dengan karbon aktif sebagai filiterasi pada tahapan terakhir. Fungsi dari kombinasi ozon dan uliteraviolet adalah untuk menghasilkan hydroxyl radikal (⋅OH) ditunjukkan pada persamaan (1) dan (2), dimana sebuah radikal bebas yang memiliki potential oksidasi yang sangat tinggi (2.8 V), jauh melebihi ozon (1.7 V) dan chlorine (1.36 V) [3,6]. Sedangkan lampu uliteraviolet pada panjang gelombang tertentu (λ = 254 m) akan efektif dalam proses membunuh bakteri. Hal ini menjadikan kombinasi ozon dan uliteraviolet sangat potensial untuk mengoksidasi berbagai senyawa organik, minyak, dan bakteri yang terkandung didalam air.

O3 + UV → O2 + O(1D)

(1)

1

O( D) + H2O → 2 ·OH

(2)

Rangkaian dasar sistem yang diajukan adalah sebagai berikut, Gambar 1,

wastewater

AOP

filtration

clearwater

Gambar 1. Konsep dasar pengolahan limbah bahan peroxide dengan teknologi AOP

Gambar 2. Laju alir pengolahan limbah dengan AOP dan CA

58


ISSN 1410-6086

Gambar 3. Skema Sistem Instalasi AOP dan Laboratorium

Gambar 4. Rangkaian unit AOP dan Gambar 5. Alat ozone generator

TATA KERJA Sistem instrumentasi yang digunakan adalah metode Advanced Oxidation Processes (AOP). Sistem AOP yang dipergunakan adalah kombinasi antara Ozon-UV-H2O2 dan karbon aktif (Gambar 2). Sistem AOP bekerja memanfaatkan hydroxyl radical (·OH) yang dihasilkan dari reaksi antara kombinasi Ozon-UV-H2O2 dalam air. Karbon aktif bekerja dalam membantu proses absorpsi mikro polutan hasil oksidasi dari sistem AOP.

tahapan-tahapan proses limbah sebagai berikut:

pengolahan

air

Air limbah dilewatkan ke unit AOP untuk direaksikan dengan O3-UV- H2O2. Proses oksidasi terjadi di unit AOP. Air limbah yang sudah teroksidasi dilewatkan unit karbon (CA), selanjutnya air limbah yang sudah melewati tahapan-tahapan tersebut kemudian di analisa kadar CODnya.

Sistem instalasi AOP ditunjukkan dengan skema seperti pada Gambar 3. Dari skema percobaan ini dapat dijelaskan 59


ISSN 1410-6086

Gambar 6 Lokasi Pengambilan Air Limbah Cair untuk diproses dengan alat AOP Peralatan instrumentasi yang digunakan dalam uji laboratorium adalah: Unit AOPs skala Laboratorium dengan kapasitas olah 1 liter. (Gambar 4) b) Unit filter CA skala laboratorium dengan kapasitas olah 1 liter. c) Ozone generator kapasitas maks 6 gr/jam (Gambar 5) d) Oxygen (tabung) kapasitas 7m3 e) H2O2 konsentrasi 50% 1 liter

pengumpulan limbah berdasarkan jenis limbah dan pengolahannya (Gambar 6)

a)

cobakan

Sampel limbah yang akan diuji diambil dari 7 titik tempat

HASIL DAN PEMBAHASAN Uji lapangan dilakukan dengan peralatan instrumentasi pengolah limbah cair AOP berjalan (mobile), dengan spesifikasi : Metoda : Ozone – UV (AOP) Kapasitas: Maksimum 1 m3/jam Daya: 750 watt Hasil pengolahan menggunakan AOP

Tabel 1. Data hasil pengolahan menggunakan Instrumentasi AOP No 1 2 3 4 5 6 7

Sampel Sebelum AOP A1-2 A2-2 A3-2 A4-2 A5-2 A6-2 A7-2

Lokasi Pengolahan Pengambilan Sampel

60

Hasil COD [ppm]

Sampel Sesudah AOP

Hasil COD [ppm]

Persentase [%]

8842 1521 116208 597 36800 1097 141

B1-2 B2-2 B3-2 B4-2 B5-2 B6-2 B7-2

3763 117 43580 53 19400 36 45

57.44 92.33 62.50 91.17 47.28 96.76 67.90

: Titik 1 - Titik 7 : Tahap Pertama


ISSN 1410-6086

Gambar 7. Penurunan kandungan COD sebelum dan setelah AOP Tabel 2. Data hasil pengolahan menggunakan Instrumentasi AOP No

Sampel Sebelum AOP

Hasil COD [ppm]

Sampel Sesudah AOP

Hasil COD [ppm]

Persentase [%]

1 2 3 4 5 6 7

A1-3 A2-3 A3-3 A4-3 A5-3 A6-3 A7-3

6888 1005 131750 57 31842 1033 248

B1-3 B2-3 B3-3 B4-3 B5-3 B6-3 B7-3

2952 64 32860 10 15670 69 22

57.14 93.63 75.06 82.46 50.79 93.30 91.33


: Titik 1 - Titik 7 : Tahap kedua

Gambar 8. Penurunan kandungan COD sebelum dan sesudah AOP

61


ISSN 1410-6086

Tabel 3. Data hasil pengolahan menggunakan Instrumentasi AOP No

Sampel Sebelum AOP

Hasil COD [ppm]

Sampel Sesudah AOP

Hasil COD [ppm]

Persentase [%]

1 2 3 4 5 6 7

A1-4 A2-4 A3-4 A4-4 A5-4 A6-4 A7-4

43042 2082 123333 0 33992 1278 293

B1-4 B2-4 B3-4 B4-4 B5-4 B6-4 B7-4

2364 165 8567 0 13217 229 33

94.51 92.10 93.05 0.00 61.12 82.10 88.61


: Titik 1 - Titik 7 : Tahap ketiga


Tabel 4. Data hasil pengolahan menggunakan Instrumentasi AOP No 1 2 3 4 5 6 7

Sampel Sebelum AOP A1-10 A2-10 A3-10 A4-10 A5-10 A6-10 A7-10


62

Hasil COD [ppm]

Sampel Sesudah AOP

Hasil COD [ppm]

Persentase [%]

5500 1175 143833 0 39517 1363 214

B1-10 B2-10 B3-10 B4-10 B5-10 B6-10 B7-10

1454 389 16520 0 10217 310 50

73.56 66.89 88.51 0.00 74.15 77.26 76.58

: Titik 1 - Titik 7 : Tahap keempat


ISSN 1410-6086


Tabel 1 sampai dengan Tabel 4 menunjukkan hasil penurunan COD dari 7 titik sampel pengambilan setelah 4 hari proses pengolahan. Dari data hasil pengujian didapati bahwa hasil pengolahan dengan metode AOP menunjukkan perbedaan penurunan COD untuk masing-masing sampel. Hal ini terjadi terutama dikarenakan perbedaan kandungan COD yang sangat signifikan. Dimana sampel 3 memiliki kandungan COD rata-rata >100.000 ppm, sedangkan sampel 7 memiliki kandungan COD rata-rata < 300 ppm. Berdasarkan data tersebut maka pengujian dilakukan dengan menggunakan 2 metode berbeda yaitu Metode 1, sampel di proses dengan menggunakan kombinasi metode AOP dan Carbon Filter. Hasilnya dapat dilihat pada Tabel 1 dan Tabel 2. Sedangkan data pada Tabel 3 dan Tabel 4 merupakan hasil dari pengolahan Metode 2 yaitu dengan menggunakan kombinasi antara AOP, Carbon Filter dan Hydrogen Peroxide (H2O2) [7]. Dimana penambahan H2O2 dilakukan sebagai simulasi untuk membedakan kandungan radikal bebas dari kedua metode. Hasil pengolahan menunjukkan bahwa secara visual terjadi penurunan warna dan bau. Hal ini menunjukkan adanya penurunan COD. Dimana warna dan bau biasanya menunjukkan adanya kandungan senyawa organik aromatik. Khusus untuk limbah dari industri resin biasanya mengalami kesulitan dalam menghilangkan

senyawa aromatik yang menimbulkan bau yang menyengat [8]. Oleh karena itu data yang dikumpulkan cenderung menunjukkan bahwa pengujian menggunakan instrumentasi AOP + UV adalah teknologi yang dimungkinkan untuk menghilangkan bau yang menyengat dan menurunkan COD sehingga dapat dibuktikan bahwa metode AOP + UV cocok untuk diaplikasikan pada limbah dari industri resin. Hasil pengolahan pada Tabel 1 dan Tabel 2 (AOP+CA) untuk sampel dengan COD awal < 10.000 ppm menunjukkan hasil penurunan COD yang sangat baik diatas 90%. Sedangkan untuk COD awal >10.000 ppm menunjukkan penurunan dibawah 60%. Hal ini menunjukkan bahwa untuk COD >10.000 ppm memerlukan jumlah radikal bebas yang lebih banyak untuk dapat dipergunakan pada proses penguraian COD. Hal di atas dapat dijelaskan dengan melihat hasil pada Tabel 3 dan Tabel 4, dimana data yang didapatkan menunjukkan bahwa baik hampir semua sampel baik yang memiliki kandungan COD <10.000 maupun dengan kandungan COD >10.000, dapat diturunkan dengan baik dengan penurunan COD berkisar antara 70% hingga 90%. Walaupun terjadi penurunan persentase pada sampel 6 dan 7 dikarenakan penambahan hydrogen peroxide justru menaikkan COD awal limbah yang memang sudah rendah <300 ppm. Untuk itu penambahan hydrogen peroxide sebagai penghasil radikal bebas pada COD rendah dapat dikatagorikan tidak efektif pada limbah yang mengandung COD rendah.

63


KESIMPULAN Berdasarkan hasil pengujian dan pengamatan pengolahan limbah cair dari bahan kimia dapat disimpulkan beberapa hal: 1.

2. 3.

4.

Limbah cair dari bahan kimia dapat diolah dengan menggunakan metode AOP dan filiterasi. Kombinasi AOP dan filiterasi dapat menurunkan kandungan COD Penurunan COD yang didapat rata-rata berkisar antara 47.28% hingga 94.51%. Untuk sumber air limbah dengan kandugann COD < 10.000 ppm metode AOP dapat bekerja sangat efektif. Hasil menunjukkan bahwa teknologi instrumentasi pengolah limbah cair metode AOP + UV memungkinkan untuk untuk diaplikasikan pada limbah dari industri resin.

4.

5.

6.

7.

DAFTAR PUSTAKA 1. ROTH, J. R.: Industrial Plasma Engineering. Volume II -- Applications to Non-Thermal Plasma Processing. Institute of Physics Publishing, Bristol and Philadelphia, ISBN 0-7503- 0545-2, See Section 18.6, 2001. 2. PIGNATELLO, J. J., OLIVEROS, E., MACKAY, A., Advanced Oxidation Processes for Organic Contaminant Destruction Based on the Fenton Reaction and Related Chemistry, Critical Rev. Environ. Sci. Technol., 36, 1-84, 2006. 3. ANTO, T.S., Mengatasi Limbah tanpa masalah: Penerapan Teknologi Plasma

8.

ISSN 1410-6086

untuk Lingkungan. PT. ECO-Plasma Indonesia,Perpustakaan Nasonal, April 2007. RIED, A.; MIELCKE, J.; KAMPMANN, M.; TERNES T.A.; TEISER, B. Ozone and UV processes for additional wastewater treatment to remove pharmaceuticals and EDCs. Proc. IWA Leading Edge Technologies Conf, 2004. WINTGENTS, T.; LYKO, S.; MELIN, T.; SCHäFER, A.I.; KHAN, S.; SHERMAN, P.; RIED, A. Removal of estrogenic trace contaminants from wastewater and landfill leachate with advanced treatment processes. Proc. IWA Leading Edge Technologies Conf, 2004. TRAPIDO, M., KALLAS, J., Advanced oxidation processses for the degradation and detoxification of 4-nitrophenol, Environ, Technol., 21, 799-808, 2000. GUINEA, E., ARIAS, C., CABOT, P. L., GARRIDO, J. A., RODRIGUEZ, R. M., CENTELLAS, F., BRILLAS, E., Mineralization of salicylic acid in acidic aqueous medium by electrochemical advanced oxidation processes using platinum and boron-doped diamond as anode and cathodically generated hydrogen peroxide, Water Research, 42, 499-511, 2008. MUHAMMAD, A., SHAFEEQ, A., BUTT, M. A., RIZKI, Z. H., CHUGHTAI, M. A., REHMAN.S., Decolorization and removal of cod and bodfrom raw and biotreated textile dye bath effluent through advanced oxidation processes, (AOPS). Braz. J. Chem. Eng., 25, 453-459, 2008.

TANYA JAWAB 1. Nama Penanya Instansi Pertanyaan Jawab

: : : :

Mas’udi PTLR-BATAN Digunakan dimana sistem AOP ini, apakah hanya untuk industri? Sistim AOP ini dapat digunakan tidak hanya untuk industri, tapi dapat juga dimanfaatkan untuk mengolah limbah cair di rumah sakit juga di apartemen-apartemen.

2. Nama Penanya Instansi Pertanyaan

: : :

Ir. Suryantoro, MT PTLR-BATAN apakah alat AOP yang dipakai dapat digunakan untuk limbah padat dan berapa kapasitas alat yang dipakai? a. AOP dirancang khusus untuk limbah cair. b. AOP yang digunakan berupa Pilot plant dengan kapasitas 1 mm3/jam dengan COD = 5.000

Jawab

64

:

METODE ADVANCED OXIDATION PROCESSES (AOP) UNTUK MENGOLAH LIMBAH RESIN CAIR

Recommend Documents