Seminar Nasional Teknik Mesin Agustus 2015, Surabaya

Seminar Nasional Teknik Mesin 10 13 Agustus 2015, Surabaya

Optimasi Rancang Bangun Teknologi Alat Pengolah Limbah Cair Tahu Megara munandar, Eka Maulana, Hasan Hariri Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Pancasila Srengseng sawah, Jagakarsa, Jakarta Selatan 12640, Indonesia Phone : (021) 7864730, Fax : (021) 7270128 [email protected]

Abstrak Abstrak - Tahu merupakan salah satu sumber protein nabati yang populer dikonsumsi oleh masyarakat indonesia. Tujuan penelitian ini adalah tercapainya perwujudan teknologi pengolahan limbah cair tahu yang mampu mencapai baku mutu limbah cair industri. Tahapan proses produksi tahu adalah pencucian, perendaman, penggilingan, pemasakan, penyaringan, pengentalan, pencetakan dan pemotongan. Jumlah limbah cair proses produksi tersebut apabila dibuang secara langsung dapat mencemarkan lingkungan, khususnya terhadap kuantitas dan kualitas air tanah. Ketersedian tahu untuk masyarakat indonesia dipenuhi oleh industri kecil menegah. Pelaksanaan proses produksi tahu oleh industri kecil menegah di indonesia masih mengabaikan dampak pencemaran lingkungan. Pengolahan limbah cair dengan metode anaerob-aerob telah diterapkan dalam bentuk prototipe melalui penggunaan 3 (tiga) median penyaring pada tahap anaerob dan pelarutan gas oksigen pada tahap aerob akan tetapi setelah melalui tahap uji kinerja memiliki kelemahan berupa : ukuran gelembung kecil, instalasi pipa mengalami kebocoran dan terjadi getaran terlalu besar, serta jumlah oksigen yang terlalu sedikit. Kelemahan yang terjadi pada teknologi pengolahan limbah cair tahu dengan menggunakan gas oksigen dapat teratasi dengan melakukan optimasi desain. Sementara Kepmen LH No. 51/MENLH/10/1995 menetapkan limbah cair industri yang diperbolehkan dibuang secara langsung ke badan air harus memiliki kandungan omonia, BOD, dan COD dari limbah cair tahu menunjukkan keharusan untuk penerapkan teknologi pengolahan limbah cair tahu. Kelemahan yang terjadi pada teknologi pengolahan limbah cair tahu dengan menggunakan gas oksigen dapat teratasi dengan melakukan optimasi desain. Optimalisasi teknologi pengolahan limbah cair tahu dengan menggunakan gas oksigen untuk mencapai standar baku mutu limbah cair dilakukan menggunakan metode taguchi. Metode taguchi merupakan metode penerapan pemeriksaan kualitas produk pada tahap desain. Kata kunci : limbah cair tahu, Kepmen LH No. 51/MENLH/10/1995, alat pengolah limbah cair tahu dan metode taguchi. 1. Pendahuluan Tahapan proses produksi tahu adalah pencucian, perendaman, penggilingan, pemasakan, penyaringan, pengentalan, pencetakan dan pemotongan. Tahu bermassa 80 kg dihasilkan dari pengolahan kedelai bermassa 60 kg dengan air bermassa 2.700 kg. Proses produksi tahu tersebut akan menghasilkan 70 kg ampas tahu dn 2.610 kg limbah cair. Jumlah limbah cair proses produksi tersebut apabila dibuat secara langsung dapat mencemarkan lingkungan, khususnya terhadap kuantitas dan kualitas air tanah (Srihartati et al, 2004). Ketersedian tahu untuk masyarakat indonesia dipenuhi oleh industri kecil menegah. Pelaksanaan proses produksi tahu oleh industri kecil menegah di indonesia masih mengabaikan dampak pencemaran lingkungan. Pengolahan limbah cair dengan metode anaerob-aerob telah diterapkan dalam bentuk prototipe melalui penggunaan 3 (tiga) median penyaring pada tahap anaerob dan pelarutan gas oksigen pada tahap aerob akan tetapi setelah melalui tahap uji kinerja memiliki kelemahan berupa : ukuran gelembung kecil, instalasi pipa mengalami kebocoran dan terjadi getaran terlalu besar, serta jumlah oksigen yang terlalu sedikit. Kinerja teknologi ini bergantung kepada sparger (pelarut gas), instalasi pipa, dan pompa. Kelemahan tersebut terbukti dengan tidak tercapainya standar baku mutu limbah cair yang telah ditetapkan oleh pemerintah. Kelemahan yang terjadi pada teknologi pengolah-an limbah cair tahu dengan menggunakan gas oksigen dapat teratasi dengan melakukan optimasi desain. Optimalisasi teknologi pengolahan limbah cair tahu dengan menggunakan gas oksigen untuk mencapai standar baku mutu limbah cair dilakukan menggunakan metode taguchi. Metode taguchi merupakan metode penerapan pemeriksaan kualitas produk pada tahap desain. Tahapan optimasi desain menurut taguchi terdiri dari : identifikasi variabel yang mempengaruhi sistem yang teliti, konfirmasi variabel yang mempengaruhi sistem, reduksi variabel dengan menggunakan matrik, pelaksanaan eksperimen, analisa hasil eksperimen sesuai dengan standar dan rencana perbaikan teknologi.

Seminar Nasional Teknik Mesin 10 13 Agustus 2015, Surabaya 2. Pengolahan Limbah Cair Penelitian tentang metode pengolahan limbah cair telah dilakukan dan diterapkan dalam berbagai industri termasuk industri tahu. Perkembangan metode pengolahan limbah cair tahu mulai metode konvensional sampai dengan plasma terangkum dalam gambar berikut ini :

Gambar .١Perkembangan metode pengolahan limbah cair Metode pengolahan limbah cair terbagi ke dalam 3 (tiga) kelompok yaitu : 1. Pengolahan secara fisik, merupakan pengolahan limbah cair dengan cara memisahkan polutan berukuran besar yang mudah mengendap dan terapung dengan proses penyaringan dan pengendapan. Pengolahan limbah cair dan air dengan menggunakan membran (zhou dan smith, 2002), tergolong kedalam pengolahan secara fisik. 2. Pengolahan secara kimia, merupakan proses penghilangan partikel-partikel yang tidak mudah mengendap (koloid), logam berat, senyawa fosfor dan zat organik beracun lainnya, melalui penambahan bahan kimia tertentu. Pengolahan limbah cair tahu dengan plasma (Tuhu et all, 2010) merupakan contoh dari engolahan limbah cair secara kimia. 3. Pengolahan secara biologi, merupakan proses penguraian limbah cair melalui pertumbuhan mikroorganisme yang bermanfaat dalam reaktor. Proses pengolahan limbah cair secara biologi berdasarkan lingkungan pembiakan mikroorganisme terbagi kedalam : proses aerob-pembiakan mikroorganisme dengan kehadiran oksigen dan proses anaerob pembiakan mikroorganisme tanpa oksigen. Pengolahan limbah cair dengan lumpur aktif (antara, 1996), pengolahan limbah cair dengan anaerob (Wina at all, 2012) tergolong kedalam pengolahan secara biologis. Prototipe teknologi yang telah dilakukan menunjukkan hasil kandungan mikroba yang sinifikan hal ini dimungkinkan karena oksigen yang terlarut tidak dapat mengembang biakkan mikroba. Komponen-komponen yang mempengaruhi kinerja teknologi pengolahan limbah cair tahu dengan gas oksigen adalah sparger, intalasi pipa, pengaturan aliran, alat ukur, media penyaring, dan penompang. Tujuan akhir dari pengolahan limbah cair adalah memenuhi standar yang telah ditetapkan pemerintah, sehingga limbah cair hasil pengolahan dapat dibuang ke badan air secara langsung atau dapat dipergunakan kembali. Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No. 51/MENLH/10/1995 dijadikan sebagai standar pencapaian pengolahan limbah cair. Adapun beberapa parameter yang dijadikan standar penilaian kelayakan hasil pengolahan limbah cair dibandingkan dengan limbah cair tahu terangkum pada tabel 1. Ketiga kelompok metode pengolahan limbah cair telah diwujudkan ke dalam teknologi pengolahan limbah cair termasuk di dalamnya adalah metode anaerob-aerob dengan menggunakan gas oksigen. Teknologi pengolahan limbah cair dengan menggunakan gas oksigen telah diwujudkan dalam bentuk prototipe serta uji coba secara kinerja dengan hasil yaitu ; kadar pH, COD, BOD dan Do (Dissolved Oxygen) tidak sesuai standar baku mutu limbah cair Komponen teknologi pengolahan limbah cair dengan gas oksigen. Tabel ١ Perbandingan baku mutu limbah cair dengan limbah cair tahu

Parameter penting untuk kinerja pengolahan limbah cair tahu adalah COD, BOD, Amonia, dan pH. Nilai kandungan COD, BOD, amonia dan pH pada limbah cair tahu di atas baku mutu limbah cair sehingga tidak dapat dibuang secara langsung ke badan air. Parameter penting tersebut berbanding terbalik terhadap kadar DO.

Seminar Nasional Teknik Mesin 10 13 Agustus 2015, Surabaya 3. Metode Penelitian Tujuan penelitian untuk mewujudkan teknologi pengolahan limbah cair tahu dengan menggunakan gas oksigen dalam rangka mencapai proses produksi ramah lingkungan di industri kecil menengah. Gambar 6 menunjukkan metodologi penelitian untuk mencapai tujuan penelitian yang terdiri dari 3 (tiga) tahap yaitu desain, eksperimental dan aplikasi. Mulai

Hasil Penelitian terdahulu

Identifikasi faktor/parameter yang mempengaruhi kinerja teknologi

Tahap 1 Desain

Konsep desain

Alternatif konsep

Evaluasi konsep

Tidak lulus

Konsep tidak terpilih

Lulus

Konsep terpilih

Tahap 2 Eksperimental

Eksperimen

Analisa hasil

Konfirmasi hasil

Tahap 3 Aplikasi

Penerapan

Rekomendasi pengolahan limbah cair tahu dengan menggunakan gas oksigen

Selesai

Gambar ٢ Skema metode penelitian A. Perancangan Rinci Keluaran dari perancangan rinci adalah rancangan dari alat penghasil air jenuh O2 dan perakitan. Konsep 2 yang telah terpilih melalui matrik penilaian dibuat rancangannya sebagai berikut:


Gambar ٣ Desain perancangan alat pengolah limbah air tahu

Gambar ٤ Rancang bangun alat pengolah limbah cair tahu

Gambar ٥ Persiapan alat sebelum pengujian


Gambar ٦ Pengujian alat pengolah limbah cair tahu

Gambar ٧ hasil pengujian limbah cair tahu Kinerja kedua teknologi direncanakan akan diuji pada tahap selanjutnya beserta dengan kemungkinan modifikasi teknologi. Pada saat merancang instalasi pengolah limbah cair tahu tidak terjadi suatu permasalah yang cukup besar karena masih berupa desain, tetapi pada saat dilakukan proses perakitan alat terjadi permasalahan dan kendala diantaranya proses pemasangan tabung/tangki berwarna biru yang ditunjukkan pada gambar ٦, selain itu juga pada saat dilakukan penyambungan pipa ketutup tangki paling atas cukup sulit pada saat pemasangan dan proses perawatan menjadi lebih sulit. Berdasarkan permasalahan tersebut diatas maka peneliti melakukan desain ulang alat pengolahan limbah cair tahu dengan bentuk lebih simpel dan kapasitas lebih kecil tetapi hasil lebih baik dari alat yang ada sebelumnya. Alat yang ada (dalam tahap desain) memiliki panjang 170 cm dan tinggi 2 m, dapat dilihat pada gambar dibawah ini.


Gambar ٨ Susunan geometri instalasai pengolah limbah cair tahu Kombinasi variabel dan level yang akan diteliti Tabel ٢ Kombinasi variabel dan level penelitian pada komponen 1 Level Level Level No Variabel 1 2 3 1 Bentonic batu warna putih (kantong) 5 6 7 2 Zeolit batu warna hijau (kantong) 5 6 7 3 Arang (kantong) 5 6 7 Tabel ٣ Kombinasi variabel dan level penelitian pada komponen 2 Level Level Level No Variabel 1 2 3 1 Bentonic batu warna putih (kantong) 5 6 7 2 Pasir Silika (kantong) 5 6 7 3 Arang (kantong) 5 6 7 5. Kesimpulan Dari hasil penelitian ini maka dapat di simpulkan : 1. Limbah cair tahu memiliki suhu 37-45 0C, kekeruhan 535-585 FTU, warna, 2.225-2.250 Pt. Co, amomia 23,3-23,5 mg/l, BOD5 6000-8000 mg/l dan COD 7.500-14.000 mg/l yang ada untuk saat in Sementara Kepmen LH No. 51/MENLH/10/1995 menetapkan limbah cair industri yang diperbolehkan Mengurangi nilai amonia menjadi 1-5 mg/l, BOD 50-150 mg.l dan COD 100-300 mg/l. Untuk saat ini sedang dilakukan pengujian. 2. Dilakukan pengadukan hingga merata, kemudian diambil sampel sebanyak 600 ml. 3. Dilakukannya proses secara berkali-kali pada gambar 5 agar nilai dari amonia, BOD, dan COD berkurang, selama satu jam, dan diambil sampel sebanyak 600 ml. 4. Pengambungan / pencampuran antara limbah cair dengan oksigen, dilakukan pengadukan selama satu jam, dan diambil sampel sebanyak 600 ml. 5. Pengambungan / pencampuran antara limbah cair dengan oksigen, dilakukan pengadukan selama enam jam, dan diambil sampel sebanyak 600 ml. 6. Pengambungan / pencampuran antara limbah cair dengan oksigen, dilakukan pengadukan selama empat jam, dan diambil sampel sebanyak 600 ml. 7. Setelah itu dilakukan pengujian kesucofindo untuk mendapatkan hasil limbah cair menjadi air yang dapat dibuang langsung kedalam sungai. DAFTAR PUSTAKA [1] Alia Damayanti, Joni Hermawan, dan Ali Masduqi. (2004), Analisis Resiko Lingkungan dari Pengolahan Limbah Pabrik Tahu dengan Kayu Api(Pistia Stratiotes L.), Jurnal Purifikasi Vol.5, No.4, Hal. 151-156. [2] Ahmad Adrianto (2003), Penentuan Parameter Kinetika Proses Biodegradasi Anaerob Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit, Jurnal Natur Indonesia 6(1), Hal. 45-48.

Seminar Nasional Teknik Mesin 10 13 Agustus 2015, Surabaya [3] Antara Nyoman Semadi (1996), Kinerja Sistem Lumpur Aktif pada Pengolahan Limbah Cair Industri Tahu, Majalah Ilmiah Teknologi Pertanian Vol.2 No.1, Edisi 33. [4] Bower, John S., Sparger and Surface Gas Transfer for Cell Culture Bioreactors. Schering-Plough Research Institute. [5] Gede Eka Lesmana, Setiyono, and Yohanes Dewanto. (2011), Purification Process of Tofu Waste Water Factory, International Seminar on Chemical Engineering Soehadi Reksowardojo, ISBN No. 978-97998300-1-2. [6] Jiang-Rong Li, and Yun-Hwa P Hsieh. (2004), Traditional Chinese Fodd Technology and Cuisine, Asian Pasific J Clin Nutr, Pg. 147-155. [7] Kaswinarni, Fibria. (2007), Kajian Teknik Pengolahan Limbah Padat dan Cair Industri Tahu, Tesis Pasca Sarjana Program Studi Ilmu Lingkungan, Universitas Diponegoro. [8] Kulkarni, A.V, Swarnendu, S., Roy, J.B.Joshi. (2007), Pressure and flow distribution in pipe and ring spargers: Experimental measurements and CFD Simulation, Chemical Engineering Journal 133, Pg. 173186, diakses dari www.elsevier.com/locate/cej [9] Martial et all, Pengolahan Limbah Cair Pati Secara Aerob Menggunakan Mikroba Degra Simba, www.undip.ac.id, diakses pada tanggal 21 Februari 2012. [10] Srihartati, Takiyah Salim, dan Sukirno. (2004), Teknologi Penanganan Limbah Tahu Cair, Prosiding Seminar Nasional Rekayasa Kimia dan Proses, ISSN: 1411-4216. [11] Tuhu Agung R dan Hanry Sutan Winata. (2010), Pengolahan Air Limbah Industri Tahu dengan Menggunakan Teknologi Plasma, Jurnal Ilmiah Teknik Lingkungan Vol2. No.2. [12] Webster, R.C, General Principles of Sparging, Food Industry Service Airco Sparging Equipment. [13] Wina at all. (2012), Teknologi Pengolahan Limbah Cair Tahu, draft jurnal PETRA online, Universitas PETRA, Surabaya. [14] Zhou, H dan Smith, D.W. (2002), Advance Technologies in Water and Wastewater Treatment, Journal Environment Engineering Science Vol.1, Hal. 247-264. NRC Research Paper. [15] Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No.3 Tahun 1995, Tentang Baku Mutu Limbah Cair Bagi Kawasan Industri. [16] Soejanto Irawan, (2009) desain eksperimen dengan metode taguchi, graha ilmu, yogyakarta.

Seminar Nasional Teknik Mesin Agustus 2015, Surabaya

Recommend Documents