Pengaruh Laju Alir Umpan Serta Waktu Tinggal Dalam Pemanfaatan Air Limbah Industri Tahu Menjadi Biogas Melalui Fermentasi Anaerob Dengan Sistem Batch
Diajukan Sebagai Persyaratan Untuk Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya
Oleh : AdityaDarma 061230401007
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2015
LEMBAR PERSETUJUAN PENGESAHAN LAPORAN AKHIR
PENGARUH LAJU ALIR UMPAN SERTA WAKTU TINGGAL DALAM PEMANFAATAN AIR LIMBAH INDUSTRI TAHU MENJADI BIOGAS MELALUI FERMENTASI ANAEROB DENGAN SISTEM BATCH
Oleh : Aditya Darma 0612 3040 1007
Palembang , Juli 2015 Pembimbing I,
Pembimbing II,
Hilwatullisan, S.T, M.T NIP 196811041992032001
Dr. Martha Aznury, M, Si NIP 197006192001122003
Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Kimia
Ir. Robert Junaidi, M.T NIP. 196607121993031003
ii
MOTTO :
“Ilmu tidak akan mungkin didapatkan Kecuali dengan kita meluangkan waktu” (Imam Al-Baihaqi)
Selalu bersemangat karena . . . “Allah tidak akan membebani seseorang melainkan seseuai dengan kesanggupannya” (QS Al Baqarah 286) “Hambatan tidak bisa menghentikanmu, masalah tidak bisa menghentikanmu. Tidak ada satupun orang lain yang bisa menghentikanmu, yang bisa membuat kamu berhenti hanya dirimu sendiri”
Kupersembahkan untuk : Kedua orang tuaku serta KeluargaKu Kedua pembimbing Ku (Ibu Hilwatullisan dan Ibu Martha Aznury) Teman- Teman kelas KIA’12 Almamater Ku
iii
ABSTRAK PENGARUH LAJU ALIR UMPAN SERTA WAKTU TINGGAL DALAM PEMANFAATAN AIR LIMBAH INDUSTRI TAHU MENJADI BIOGAS MELALUI FERMENTASI ANAEROB DENGAN SISTEM BATCH Aditya Darma, 2015, 45 Halaman, 10 Tabel, 22 Gambar, 4 Lampiran
Air limbah industri tahu merupakan limbah yang mengandung banyak material organik yang dapat diolah menjadi biogas untuk memenuhi kebutuhan energi di indonesia serta mengurangi polusi limbah yang dibuang ke lingkungan. Penggunaan mikroba untuk penguraian zat organik didapat dari rumen sapi yang akan dilakukan proses aklimatisasi terlebih dahulu untuk mendapatkan starter dengan kandungan mikroba anaerob yang sesuai. Proses pembentukan gas akan dilakukan setelah starter siap dengan menggunakan digester jenis balok dengan sistem batch. Untuk mendapatkan biogas yang baik digunakan 3 perbandingan laju alir dan waktu tinggal selama 4 hari. Laju alir yang digunakan adalah 0,33 L/m, 3 L/m, dan 5,33 L/m serta dilakukan analisa kandungan metan pada waktu tinggal 2,3,dan 4 hari. Setelah dilakukan analisa pada waktu tinggal yang sama didapat kandungan metan yang tertinggi pada laju alir 5,33 L/m, sedangkan untuk laju alir 5,33 L/m didapat kandungan metan tertinggi pada waktu tinggal 4 hari. Kata kunci : Air limbah industri tahu, anaerobik, biogas, batch.
iv
ABSTRACT THE INFLUENCE OF FLOWRATE FEED AND RESIDENCE TIME IN UTILIZATION OF INDUSTRIAL TOFU WASTEWATER BECOME BIOGAS BY USING ANAEROBIC FERMENTATION WITH BATCH SYSTEM Aditya Darma, 2015, 45 Pages, 10 Tables, 22 Pictures, 4 Enclosure
Tofu Wastewater know a lot of waste containing organic material which can be processed into biogas to meet the energy needs in Indonesia as well as reduce waste pollution discharged into the environment. The use of microbes for decomposition of organic matter derived from cow rumen to be performed prior acclimatization process to get a starter with the appropriate content of anaerobic microbes. Gas formation process will be carried out after the starter is ready to use digester type of beam with batch systems. To get a good biogas used 3 comparison of flow rate and residence time for 4 days. The flow rate used was 0.33 L / m, 3 L / m, and 5.33 L / m and analyzed methane content at the time of stay 2,3, and 4 days. After analysis at the same time stay obtained the highest methane content at a flow rate of 5.33 L / m, while the flow rate of 5.33 L / m obtained the highest methane content at the time of stay 4 days Key words : Industrial tofu wastewater, anaerobic, biogas, batch.
v
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis haturkan ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayahnya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Akhir Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya dengan baik dan tepat waktunya. Sholawat teriring salam selalu tercurah kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW, beserta para keluarganya yang suci dan sahabatnya yang terpuji. Judul Laporan Akhir yang diangkat penulis di dalam Laporan akhir ini adalah “Pengaruh Laju Alir Umpan Serta Waktu Tinggal Dalam Pemanfaatan Air Limbah Industri Tahu Menjadi Biogas Melalui Fermentasi Anaerob Dengan Sistem Batch”. Adapun maksud dan tujuan dari Penulisan Laporan ini adalah untuk menyelesaikan pendidikan Diploma III, Jurusan Teknik Kimia, Politeknik Negeri Sriwijaya, Palembang. Atas selesainya penulisan laporan ini, Penulis mengucapkan terima kasih sebesarnya kepada semua pihak yang telah baik secara moril maupun materil kepada : 1. RD. Kusumanto, S.T., MM., selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya 2. Ir. Robert Junaidi, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya. 3. Zulkarnain, S.T., M.T., selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya. 4. Hilwatullisan, S.T, M,T., selaku Pembimbing 1 Penulis, yang tak pernah lelah terus membantu serta memberikan dukungan kepada penulis sehingga Laporan ini selesai sebagaimana mestinya. 5. Dr.Martha Aznury, M.Si., selaku Pembimbing 2 Penulis, yang tak pernah berhenti memberikan masukan dan motivasi kepada Penulis untuk menyelesaikan Laporan ini tepat pada waktunya. 6. Seluruh Staff
dan Dosen Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri
Sriwijaya.
vi
7. Seluruh Teknisi dan Administrasi Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya. 8. Ibunda dan Ayahanda tercinta yang selalu memberikan dukungan baik do’a dan segala keperluan yang Penulis butuhkan dalam tahap Penulisan Laporan Akhir maupun semasa berkuliah di Politeknik Negeri Sriwijaya. 9. Teman seperjuangan dan teman-teman kelas KIA’12 yang selalu memberikan keceriaan ditengah kepenatan penelitian.
Akhirnya dengan segala kerendahan hati, Penulis mempersembahkan Laporan ini dengan harapan semoga bermanfaat bagi kita semua. Aamiin.
Palembang, juni 2015
Penulis
vii
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL ................................................................................................i LEMBAR PENGESAHAN ......................................................................................ii
MOTTO .......................................................................................................... iii ABSTRAK ...................................................................................................... iv ABSTRACT .................................................................................................... v KATA PENGANTAR .................................................................................... vi DAFTAR ISI ................................................................................................... viii DAFTAR TABEL .......................................................................................... x DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xi DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xii DAFTAR SINGKATAN ................................................................................ xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang .............................................................................. 1 1.2. Tujuan............................................................................................ 2 1.3 Manfaat.......................................................................................... 3 1.4 Permasalahan ................................................................................. 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Definisi Biogas .............................................................................. 4 2.2 Potensi Air Limbah Industri Tahu Sebagai Biogas ....................... 5 2.3 Potensi Rumen Sapi sebagai Mikroba Pembuatan Biogas ............ 11 2.4 Proses Pembentukan Biogas.......................................................... 12 2.5 Digester Pembuatan Biogas .......................................................... 19 BAB III METODELOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tampat Penelitian ....................................................... 25 3.2 Alat dan Bahan yang Digunakan ................................................... 25 3.2.1 Alat yang Digunakan ...................................................... 25 3.2.2 Bahan yang Digunakan.................................................... 26 3.3 Prosedur Penelitian ........................................................................ 26 3.3.1 Persiapan Bahan Baku .................................................... 26 3.3.2 Aklimatisasi Mikroba...................................................... 26 3.3.3 Proses Fermentasi Anaerob ............................................. 28 3.3.4 Prosedur Analisa ............................................................. 28 3.3.5 Pengukuran pH ................................................................ 30 3.3.6 pengukuran Temperatur .................................................. 30 3.3.7 Proses Analisa GC .......................................................... 30 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil .............................................................................................. 31 4.1.1 Data Hasil Analisis COD dan pH Starter ........................ 31 4.1.2 Data Hasil Analisis Produk Biogas ................................. 31 4.1.3 Data Hasil Analisa Limbah Cair Dari Fermentasi ......... 32 4.2 Pembahasan ................................................................................... 32 4.2.1 Analisis Bibit Mikroba Dengan Cara Aklimatisasi......... 32 4.2.2 Pengaruh Laju Alir dan Waktu Tinggal .......................... 35 4.2.3 Analisa COD dan BOD Limbah Cair Hasil Fermentasi . 40
viii
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan.................................................................................... 42 5.2 Saran .............................................................................................. 42 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 43 LAMPIRAN .................................................................................................... 46
ix
DAFTAR TABEL Tabel
Halaman
2.1 Komposisi Biogas ............................................................................... 5 2.2 Komposisi Air Limbah Industri Tahu ................................................. 6 2.3 Klasifikasi Bakteri Hidrolisis .............................................................. 14 2.4 Kelebihan Dan Kekurangan Digeseter Jenis Kubah Tetap ................. 20 2.5 Kelebihan Dan Kekurangan Digeseter Jenis Kubah Apung ............... 21 2.6 Kelebihan Dan Kekurangan Digeseter Jenis Balon ............................ 22 2.7 Kelebihan Dan Kekurangan Digeseter Jenis Balok ............................ 23 4.1 Data Hasil Analisis COD dan pH Starter ............................................ 31 4.2 Data Hasil Analisis Produk Biogas ..................................................... 31 4.3 Data Hasil Analisis Limbah cair dari Proses Fermentasi .................... 32
x
DAFTAR GAMBAR Gambar
Halaman
2.1 Air limbah industri tahu yang berserakan di lantai .................................. 8 2.2 Air limbah industri tahu yang mengalir ke got-got .................................. 9 2.3 Air limbah industri tahu yang menuju tempat pembuangan ahir ............. 9 2.4 Air limbah industri tahu pada tempat pembuangan akhir ........................ 10 2.5 Air limbah industri tahu yang dibuang menggunakan pipa ..................... 10 2.6 Reaksi pembentukan biogas ..................................................................... 12 2.7 Reaksi asidogenesi ................................................................................... 15 2.8 Reaksi asetogenesis .................................................................................. 16 2.9 Reaksi pembentukan metana .................................................................... 17 2.10 Skema proses perombakan secara anaerob ............................................ 18 2.11 Digester tipe kubah tetap........................................................................ 20 2.12 Digester tipe kubah apung...................................................................... 21 2.13 Digester tipe balon ................................................................................. 22 2.14 Digester tipe balok ................................................................................. 23 3.1 Proses aklimatisasi ................................................................................... 27 4.1 Pengaruh waktu fermenrtasi terhadap COD ............................................ 32 4.2 Pengaruh waktu fermentasi terhadap pH ................................................. 34 4.3 Pengaruh laju alir pada waktu tinggal 2 hari............................................ 35 4.4 Pengaruh laju alir pada waktu tinggal 3 hari............................................ 36 4.5 Pengaruh laju alir pada waktu tinggal 4 hari............................................ 37 4.6 Pengaruh laju alir dan waktu tingggal terhadap kuantitas biogass .......... 39 4.7 Pengaruh laju alir dan waktu tingggal terhadap COD dan BOD ............. 40
xi
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. 2. 3. 4.
Halaman
Lampiran A ......................................................................................... 46 Lampiran B ......................................................................................... 58 Lampiran C ......................................................................................... 62 Lampiran D ......................................................................................... 66
xii
DAFTAR SINGKATAN Singkatan Halaman 1. pH(power of Hydrogen) ............................................................................ 1 2. EMDI (Environmental Management Development in Indonesia ............ 1 3. Bapedal (Badan Pengendalian Dampak Lingkungan) .............................. 1 4. KepMenLH (Keputusan Menteri Lingkungan Hidup).............................. 1 5. BOD (Biological Oxygen Demand) .......................................................... 1 6. COD (Chemical Oxygen Demand) ........................................................... 1 7. TSS (Total Suspended Solid) .................................................................... 1 8. IPTEK (Ilmu Pengetahuan dan Teknologi)............................................... 3 9. Dkk(Dan kawan kawan) ........................................................................... 4 10. KWJ(Kilo Watt Jam) ................................................................................ 4 11. BAPPEDA (Badan Perencanaan Pembangunan Daerah) ......................... 7 12. TKN (Total Kjeldahl Nitrogen) ............................................................... 7 13. VFA (Volatil Fat Acid) ............................................................................ 18
xiii
