PENGARUH RESIRKULASI LINDI BERSALINITAS TERHADAP LAJU DEGRADASI SAMPAH TPA BENOWO, SURABAYA

FINAL PROJECT – RE 091324

PENGARUH RESIRKULASI LINDI BERSALINITAS TERHADAP LAJU DEGRADASI SAMPAH TPA BENOWO, SURABAYA Effect of Saline Leachate Recirculation on Solid Waste Degradation Rate in TPA Benowo, Surabaya

Oleh Sudibyo NRP. 3307100066 Dosen Pembimbing IDAA. Warmadewanthi, ST., MT., PhD. NIP. 19750212 1999 03 2 001

1

Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2011

Latar Belakang TPA Benowo, Surabaya Open Dumping  Masalah: Lindi, Bau, Pencemaran Udara

Pembuangan sampah ± 8.000 m3/hari Luas area + 26,7 ha (Sudarma, 2010)

2

Cont’…

Mempercepat Degradasi Sampah

Resirkulasi Lindi

(Wang, et al., 2006)

Lindi Bersalinitas Tinggi [Cl-] = 22.500 mg/L (Azizah, 2010)

Salinitas [3%]  inhibitor proses degradasi sampah secara anaerobik (Alkaabi, et al., (2009)

[Cl-] ± 2000 mg/L  efek negatif (Azizah, 2010)

3

Perumusan Masalah da Tujuan

Pengaruh Resirkulasi Lindi

Produksi Gas Metan (CH4)

Nilai Laju Degradasi Sampah (dS=-kt)

4

Laju Degradasi Sampah Kualitas Effluent Lindi

Ruang Lingkup

1. Sampel sampah dan lindi berasal dari TPA Benowo.

2. Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium dengan menggunakan bioreactor landfill (reaktor B) untuk dan lab scale reaktor (reaktor A). 3. Komposisi sampah kedua reaktor tersebut adalah sama. 4. Persamaan laju degradasi yang digunakan dalam penelitian ini adalah persamaan kinetik orde kesatu. 5. Parameter kualitas effluent lindi meliputi: pH, salinitas, nilai organik yang dinyatakan dalam COD. 6. Salinitas diukur dengan Conductivitymeter pHIon EC10 5

Karakteristik Sampah

Fisik •Densitas sampah • Kelembaban sampah • Ukuran dan distribusi partikel •Field Capacity (Kapasitas ladang) • Permeability dari sampah terkompaksi (Tchobanoglous, et al., 1993)

6

Kimia • Proximate Analysis • Ultimate Analysis • (C, H, O, N, S)

Biologi • Komponen terlarut, selulosa dan bahan organik lainnya

No Komponen C H O Bahan Organik yang tidak cepat terurai (slowly decomposable) 1 Tekstil 55.00 6.60 31.20 2 Kayu/Bambu 49.5 6.40 42.70 3 Sampah Jalan 49.5 6.40 42.70 Bahan Organik yang cepat terurai (rapidly decomposable) 4 Kertas 43.5 6.00 44.00 5 Sisa Makanan 48 6.40 37.60 6 Sayuran 48 6.40 37.60 Jumlah 293.5 38.200 235.800

N

Abu

4.60 0.20 0.20

2.50 1.50 1.50

0.30 2.60 2.60

6.00 5.00 5.00

Karakteristik Lindi Nilai TPA Baru < 2 tahun Range Tipikal 4,5-7,5 6

Konvensional

Sumber: Tchobanouglous et al., 1993

Parameter pH COD (mg/l)

6,6-7,5

3.000-60.000

18

100-500

200-3.000

500

100-400

Klorida (mg/l)

Resirkulasi Lindi

TPA Lama > 10 tahun

Satuan

Fase Asidogenesis

Fase Metanogenesis

-

5-6,5

7,5-9

COD

mg/L

20.000-30.000

1.500-2.000

Klorida (Cl-)

mg/L

1.200-3.000

1.000-3.000

Parameter

pH

7

Sumber: Vaidya, 2002

TPA dan Resirkulasi Lindi

TPA Sampah

Manfaat Resirkulasi:

- Mempercepat proses degradasi sampah (Francois, et al., 2007; Wang, et al., 2006)

Lindi dan Gas

Resirkulasi Lindi

- Memperbesar settlement sampah (Vaidya,2002) - Mempercepat kondisi stabilisasi proses (Reinhart, 2006)

- Meningkatkan produksi gas (Sanphoti, et al., 2006) 8

Salinitas Klasifikasi Air Berdasarkan Nilai Salinitas

Istilah Air Tawar Fresh water Oligohaline Air Payau Mesohaline Polyhaline Air Laut Marine (Bugler, et al., 1993)

9

Salinitas (ppt) < 0,5 0,5-3,0 3,0-16,0 16,0-30,0 30,0-40,0

Penelitian Terkait

Rolle, et al. (1997) Terdapat efek pada penambahan lindi sintetik bersalinitas dengan konsentrasi 0,8% dan 1,5% terhadap yield gas metan yang dihasilkan reaktor sampah dari sampah organik perkotaan, sampah sayuran dan kertas, baik secara aerobik maupun anaerobik. 10

Penelitian Terkait

Alkaabi, et al. (2009) Konsentarasi salinitas sebesar 3% dapat menjadi inhibitor proses degradasi sampah secara anaerobik dengan penambahan sludge dan nutrient pada bioreaktor.

11

Penelitian Terkait

Warith (2002) Perubahan konsentrasi klorida dalam sistem resirkulasi lindi mengalami fluktuasi dan relatif konstan pada konsentrasi 1000 mg/L sesuai dengan potensi salinitas sampah yang berada dalam bioreaktor (field study).

12

Penelitian Terkait

Loncnar, et al. (2010); Francoiis, et al. (2007; Sanphoti, et al. (2006); dan Hao, et al. (2008) Aplikasi sistem resirkulasi lindi pada TPA mampu meningkatkan laju degradasi sampah, menjaga proses stabilisasi sampah, mempercepat waktu dekomposisi sampah, meningkatkan kualitas lindi dan produksi gas metan. 13

Reaktor Anaerobik

Reaktor A (laboratorium scale): -Volume 10 L -Sampah berbentuk slurry -Rasio sampah 1:3 Reaktor B (bioreactor landfill): - Volume 220 L - Sampah berbentuk acak tanpa dicacah -Densitas 500 kg/m3

14

Pelaksanaan Penelitian Variasi Penelitian Salinitas lindi dan Debit Resirkulasi

Pengoperasian Reaktor Debit 15 mL/menit dan 20 mL/menit

Pengujian Parameter Salinitas, COD, pH dan Laju degradasi

15

Analisa dan Pembahasan

Yield Pembentukan Gas (Y =CH4/CODx100%)

Laju Degradasi Sampah (dS=-kt)

Kualitas Effluent Lindi (Salinitas, COD dan pH)

16

Penelitian Pendahuluan

Analisis Proximate Analysis

Ultimate Analysis

Parameter Moisture Content

45.32

% % % % %

25.75 46.47 10.25 18.38 4.43

Volatile Solid Karbon Hidrogen Oksigen Nitrogen

Karakteristik Lindi

17

Satuan (w/w) %

Parameter

Nilai

Karakteristik Sampah

Satuan

Nilai

BOD

mg/L

692,00

COD

mg/L

1300,00

Salinitas

ppt

5,80

NH4+-N

mg/L

1017,61

PO42--P

mg/L

12,92

Yield Pembentukan Gas [1] 400

III

V

IV

350 Gas Metan (mL)

300 250 200 150 100 50 0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

Waktu (hari) R1=0,30 ppt

R2=3,00 ppt

R3=10,0 ppt

R4=20,0 ppt

Grafik Pembentukan Gas Metan (CH4) pada Reaktor A dengan Debit 15 mL/menit

18

Yield Pembentukan Gas [2] 400

III

V

IV

350 Gas Metan (mL)

300 250 200 150 100 50 0 0

5

10

15

20

25

30

35

Waktu (hari) R1=0,30 ppt

R2=3,00 ppt

R3=10,0 ppt

R4=20,0 ppt

Grafik Pembentukan Gas Metan (CH4) pada Reaktor A dengan Debit 20 mL/menit

19

40

Yield Pembentukan Gas [2]

Reaktor

Salinitas (ppt)

Reaktor A1 Reaktor A2 Reaktor A3 Reaktor A4 Analysis of Variance Source DF SS Regression 1 540.00 Residual Error 6 172.16 Total 7 712.16

Yield (%) Q = 15 mL/menit

0,30 3,01 10,1 20,0 MS 540.00 28.69

22,2 19,3 7,8 5,8 F 18.82

P 0.005

Q = 20 mL/menit 31,1 26,1 9,8 4,9

P (0,005) > α (0,05)

Yield yang dihasilkan sampah organik perkotaan mencapai 53,9% pada kondisi optimum, 31% pada salinitas sedang (0,8%) dan 3,5% pada kondisi salinitas tinggi (1,5%) selama 50 hari (Rolle, et al., 1997)

20

Laju Degradasi Sampah [1] 700

3000.0

600

2500.0

500

2000.0

400

1500.0

300

1000.0 500.0 0.0

I

10

15

20

25

30

35

600

2500.0

500

2000.0

400

1500.0

300

200

1000.0

200

100

500.0

100 0

0.0

40

0

5

10

Waktu (hari) COD: Salinitas=0,30 ppt I

II

20

COD: Salinitas=3,00 ppt

700

3000.0

2000.0

400

1500.0

300

1000.0

200

500.0

100

VSS (mg/L)

500

COD (mg/L)

600

2500.0

I

3500.0

IV

3500.0

COD (mg/L)

15

25

30

35

40

Waktu (hari)

VSS: Salinitas=0,30 ppt

III

700

II

VSS: salinitas=3,00 ppt IV

III

700

3000.0

600

2500.0

500

2000.0

400

1500.0

300

1000.0

200

500.0

100

0.0 0.0

0 0

10

20

30

21

10

20

30

Waktu (hari)

Waktu (hari) COD: Salinitas=10,0 ppt

40

0 0




COD vs VSS (mL)  Debit 15 mL/menit

40

VSS (mg/L)

5

IV

III

3000.0

0 0

II

3500.0

VSS (mg/L)

IV

III

COD (mg/L)

II

VSS (mg/L)

COD (mg/L)

I

3500.0

Laju Degradasi Sampah [2] III

IV

3500.0

4000.0

600

3500.0

400

2000.0 300

1500.0

COD (mg/L)

2500.0

200

1000.0

0

10

20

30

IV

III

600 500

2500.0

400

2000.0 300

1500.0

200 100 0

0.0 0

40

10

20

I

II

4000.0



III

IV

3500.0

700

4000.0

600

3500.0

400

2000.0 300

1500.0 1000.0 500.0 0.0 15

20

25

30

35

22

II

III

IV

700 600 500 400

2000.0 300

1500.0 1000.0

100

500.0

200 100 0

0.0 0

5

10

15

20

25

30

35

Waktu (hari)


40

I


2500.0

200

0 10

COD (mg/L)

2500.0

5

40

3000.0

500 VSS (mg/L)

COD (mg/L)

3000.0

0

30

Waktu (hari)


700

500.0

0

0.0

II

1000.0

100

500.0

I

3000.0

500 VSS (mg/L)

COD (mg/L)

3000.0

700

VSS (mg/L)

II



COD vs VSS (mL)  Debit 20 mL/menit


40

VSS (mg/L)

I

4000.0

Laju Degradasi Sampah [3] 2.0 R1: y = 0.042x + 0.111, R² = 0.949

-ln Se/So , Q = 15 mL/menit

1.8

R2: y = 0.038x + 0.236, R² = 0.924

1.6 1.4

R3: y = 0.020x + 0.146, R² = 0.908

1.2

R4: y = 0.011x + 0.120, R² = 0.902

1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

Waktu (hari) R1:Salinitas=0,30 ppt

Reaktor A1 A2 A3 A4

23

R2:Salinitas=3,00 ppt

Persamaan y=0,042x + 0,111 y=0,038x + 0,236 y=0,020x + 0,146 y=0,011x + 0,120


k (hari-1) 0,042 0,038 0,020 0,011

-ln Se/So  Debit 15 mL/menit

b 0,111 0,236 0,146 0,120


R2 0,949 0,924 0,908 0,902

Laju Degradasi Sampah [4]

-ln Se/So , Q = 20 mL/menit

2.0 1.8

R1 : y = 0.043x + 0.297, R² = 0.942

1.6

R2 : y = 0.039x + 0.254, R² = 0.941

1.4

R3 : y = 0.018x + 0.214, R² = 0.903 R4 : y = 0.010x + 0.143, R² = 0.910

1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

Waktu (hari) R1:Salinitas=0,30 ppt

Reaktor A1 A2 A3 A4

24


Salinitas (ppt) y=0,043x + 0,297 y=0,039x + 0,254 y=0,018x + 0,214 y=0,010x + 0,143


k (hari-1) 0,043 0,039 0,019 0,010

-ln Se/So  Debit 15 mL/menit

b 0,297 0,254 0,214 0,143


R2 0,942 0,941 0,903 0,910

Kualitas Effluent Lindi [1]

20.00

20.00 Potensi Salinitas Sampah

17.50

15.00 Ssalinitas (ppt)

15.00 Salinitas (ppt)

Potensi Salinitas Sampah

17.50

12.50 10.00 7.50

12.50 10.00 7.50 5.00

5.00

2.50

2.50

0.00

0.00 0

5

10

15

20

25

30

35

40

R1: Salinitas=0,30 ppt




Salinitas (mg/L)  Debit 15 mL/menit

25

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Waktu (hari)

Waktu (hari)

R1: Salinitas=0,30 ppt R3: Salinitas=10,0 ppt


Salinitas (mg/L)  Debit 20 mL/menit


COD Effluent Lindi (mg/L)

3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

Waktu (hari)

COD Konsentrasi Akhir

26




R1

First Peak Penurunan (%)


R2

R3

R4

2600

3018

2800

3018

662

699

883

1178

74,52

76,83

68,46

60,98

COD (mg/L)  Debit 15 mL/menit


COD Effluent Lindi (mg/L)

2500 2000 1500 1000 500 0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

Waktu (hari)

First Peak Konsentrasi Akhir Penurunan (%)

27





R1 1920 894 53,42

R2 2000 1032 48,40

R3 2240 1238 44,71

COD (mg/L)  Debit 20 mL/menit

R4 2320 1376 40,69

Kualitas Effluent Lindi [3] 9

9

UOL

UOL

8.5

8

8

7.5

7.5

pH Effluent Lindi

pH Effluent Lindi

8.5

7 6.5 LOL

6 5.5

7 6.5 LOL

6 5.5

5

5

4.5

4.5 4

4 0

5

10

15

20

25

30

35

40

0

5

10

15



pH effluent  Debit 15 mL/menit

28

20

25

30

35

Waktu (hari)

Waktu (hari)



pH effluent Debit 20 mL/menit

40

Kondisi Akhir Penelitian [1] Karakteristik Lindi Akhir TPA Benowo Reaktor 1 2 3 4

R1

29

Salinitas 0,30 3,00 10,0 20,0

BOD 115 126 328 524

R2

COD 662 699 883 1178

R3

BOD/COD 0,17 0,18 0,37 0,44

R4

Kesimpulan [1] 1. Resirkulasi lindi bersalinitas berpengaruh terhadap produksi gas metan (yield). Yield gas metan ditunjukkan dengan 22,2% dengan debit 15 mL/menit pada kondisi salinitas 0,03 ppt dan 31,1% dengan debit 20 mL/menit pada kondisi salinitas yang sama. Terdapat pengaruh yang signifikan terhadap beban salinitas yang diresirkulasikan pada reaktor secara anaerobik. Semakin besar beban salinitas yang diresirkulasikan, maka semakin kecil yield yang dihasilkan oleh proses degradasi sampah secara anaerobik. 30

Kesimpulan [2]

2. Laju degradasi sampah dihitung dengan persamaan kinetik orde kesatu. Laju degradasi sampah dengan konsentrasi salinitas 0,30 ppt mempunyai nilai sebesar 0,042 hari-1, dan konsentrasi salinitas 3,00; 10,0 dan 20,0 ppt memberikan nilai sebesar 0,38; 0,20 dan 0,11 hari-1 dengan debit 15 mL/menit. Pada debit 20 mL/menit, laju degradasi sampah mempunyai nilai sebesar 0,043; 0,039; 0,018 dan 0,010 hari-1 yang dilakukan pada skala laboratorium.

31

Kesimpulan [3]

3. Resirkulasi lindi bersalinitas memberikan pengaruh yang signifikan terhadap laju degradasi sampah. Hal ini, ditunjukkan dengan laju degradasi sampah yang menunjukkan nilai yang semakin menurun seiring dengan konsentrasi salinitas yang semakin tinggi.

32

Kesimpulan [4]

4. Resirkulasi lindi bersalinitas mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap kualitas effluent lindi yang dihasilkan. Parameter kualitas lindi tersebut meliputi salinitas, bahan organik (COD) dan pH lindi. Pengaruh tersebut ditunjukkan dengan perubahan kualitas salinitas dan penurunan konsentrasi COD yang dihasilkan. Namun, pH effluent lindi tidak dipengaruhi oleh beban salinitas untuk mencapai pH yang stabil.

33

Saran [1]

1. Penelitian lebih lanjut dengan skala yang lebih besar dan waktu penelitian yang lebih lama. 2. Analisa terhadap jenis mikroorganisme yang mampu bertahan pada kondisi lindi dan sampah yang mempunyai kandungan salinitas yang tinggi. 3. Penelitian tentang kualitas effluent lindi dengan parameter lain yang relevan.

34

Sudibyo 3307100066 Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya E-mail: [email protected] Phone: +6285645466170

PENGARUH RESIRKULASI LINDI BERSALINITAS TERHADAP LAJU DEGRADASI SAMPAH TPA BENOWO, SURABAYA

Recommend Documents