No. Urut: 394/S2-TL/TPAL/2008
STUDI KETEROLAHAN DAN KINETIKA REAKSI PENGOLAHAN LIMBAH CAIR SECURITY PRINTING DENGAN PROSES BIOLOGIS ANAEROB PADA CIRCULATING BED REACTOR (CBR) DENGAN SISTEM SEQUENCING BATCH REACTOR (SBR)
TESIS
Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung Oleh
SIWI WIDJAJANTI NIM: 25305005 Program Studi Teknologi Pengolahan Air dan Limbah
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
i
ABSTRAK
STUDI KETEROLAHAN DAN KINETIKA REAKSI PENGOLAHAN LIMBAH CAIR SECURITY PRINTING DENGAN PROSES BIOLOGIS ANAEROB PADA CIRCULATING BED REACTOR (CBR) DENGAN SISTEM SEQUENCING BATCH REACTOR (SBR)
Oleh SIWI WIDJAJANTI NIM : 25305005 Kinetika reaksi pada pengolahan limbah cair dari sebuah perusahaan Security Printing X dengan sistem sequencing batch reactor (SBR) dipelajari pada tesis ini. Satu siklus sistem SBR yang terdiri dari 5 (lima) tahap yaitu fill, react, settle, decant dan idle ini dijalankan selama 1 (satu) siklus dengan variasi waktu reaksi 12 jam, 36 jam, 54 jam, dan 125 jam dengan beban influen kurang lebih 20.000 mg/l COD. Penelitian utama tersebut didahului dengan penelitian awal berupa pembibitan (seeding) dan aklimatisasi mikroba agar terjadi pertumbuhan mikroba yang telah terkondisi dan teradaptasi dengan limbah cair tersebut. Pada seeding dan aklimatisasi, dipelajari mengenai perbandingan kosubstrat dengan substrat maksimal yang layak untuk dioperasikan dengan menggunakan kultur biomasa dari tangki septik, untuk digunakan pada penelitian utama. Seeding dan aklimatisasi dijalankan secara batch pada reaktor circulating bed reactor (CBR). Hasil penelitian awal menunjukkan bahwa penambahan kosubstrat dalam hal ini adalah larutan glukosa, optimal pada perbandingan 20%. Pada rasio substrat:kosubstrat = 80:20, diperoleh penyisihan senyawa organik sebesar 39,725%; waktu yang diperlukan untuk mencapai kondisi tunak adalah 35 hari; laju penyisihan substrat dS/dt = 258.4 mg/(L.hari); laju pertumbuhan biomasa dX/dt = 1.2 mg/(L.hari); laju penyisihan substrat spesifik, q = 0.10 1/hari; laju pertumbuhan substrat spesifik, μ = 0,04x10-2 1/hari. Untuk keseluruhan proses tahap seeding dan aklimatisasi, nilai Y = 0,1 mg VSS/mg COD dan nilai Kd = 0,01/hari. Pada proses pengolahan SBR anaerob tahap reaksi, waktu reaksi 54 jam memberikan nilai Y dan efisiensi penyisihan substrat tertinggi yaitu masing-masing 0,0584 mg VSS/mg COD dan 59,35 % dengan nilai Kd 0,001 jam-1. Laju pembentukan TAV tertinggi pada tahap reaksi adalah pada waktu reaksi 125 jam, yaitu 10,02 mg/l/jam. Pada tahap pengisian, Y bertanda negatif untuk seluruh variasi waktu reaksi. Nilai Y yang paling mendekati titik nol adalah pada waktu reaksi 36 jam (-0,162 mg VSS/mg COD) dengan k -0,1818 jam-1. Untuk tahap stabilisasi nilai Y terbesar dicapai pada waktu reaksi 36 jam (0,3377 mg VSS/mg COD) dengan efisiensi penyisihan substrat sebesar 3,86 %.
ii
Abstract
TREATABILITY STUDY AND THE KINETICS OF SPECIAL SECURITY PRINTING WASTE WATER TREATMENT BY ANAEROBIC SEQUENCING BATCH REACTOR (ASBR) ON CIRCULATING BED REACTOR (CBR)
The kinetics of anaerobic sequencing batch reactor (ASBR) treatment of security printing wastewater is evaluated. One cycle of ASBR consist of 5 (five) steps i.e. fill, react, settle, decant and idle is run for different reaction times of 12 h, 36 h, 54 h, and 125 h. Concentration of COD in the influen is to be set at 20.000 mg/l. Before running of ASBR, seeding and acclimatization is conducted in order to maintain the microbial growth of biomass. On the seeding and acclimatization, the feasible maximum ratio of cosubstrate to subtrate is evaluated. The reaction is taken place on a batch circulating bed reactor (CBR). Biomass culture is taken from setic tank. The first experiment results maximum substrate to cosubstrate ratio of 80:20. At this condition, organic removal achieved is 39.72%; time needed to achieve steady state condition is 35 days; substrate removal rate (dS/dt) is 258.4 mg/l/day; biomass growth rate (dX/dt) is 1.2 mg/l/day; specific substrat removal rate (q) is 0.10 per day; specific biomass growth rate (μ) is 0,04x10-2 per day. Overall seeding gives yield coefficient (Y) of 0,1 mgVSS/mgCOD and the rate of bomass decay (Kd) of 0,01 per day. The reaction period on ASBR experiments results reaction time of 54 gives highest Y and substrate removal efficiency i.e. 0,0584 mg VSS/mg COD and 59,35 % respectively, with Kd of 0,001 jam-1. Highest total volatile acid rate shows by reation time of 125 i.e. 10,02 mg/l/jam. On the filling period, all Y value is negative. Y value which is close to zero is obtained at reaction time of 36 hour (-0,162 mg VSS/mg COD) with k of -0,1818 jam-1. While in idle period, reaction time of 36 hour gives the highest value of Y (0,3377 mg VSS/mg COD) with susbtrat removal efficiency of 3,86 %.
iii
STUDI KETEROLAHAN DAN KINETIKA REAKSI PENGOLAHAN LIMBAH CAIR SECURITY PRINTING DENGAN PROSES BIOLOGIS ANAEROB PADA CIRCULATING BED REACTOR (CBR) DENGAN SISTEM SEQUENCING BATCH REACTOR (SBR) Oleh
SIWI WIDJAJANTI NIM: 25305005
Program Studi Teknologi Pengolahan Air dan Limbah Institut Teknologi Bandung
Menyetujui Tim Pembimbing Tanggal ............................................ Ketua,
(Dr. Ir. Mindriany Syafila, MS.) Anggota,
(Dr-Ing. Marisa Handayani, ST. MT.)
iv
PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS
Tesis S2 yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HAKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau ringkasan hanya dapat dilakukan seijin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya.
Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Direktur Program Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung.
v
Dipersembahkan untuk : Perum Percetakan Uang Republik Indonesia, tesis ini merupakan buah pemikiran yang semoga dapat dipetik manfaatnya dan untuk keluarga tercinta, Qomaruzzaman, Ahmad Nabiel, Soewardi Hadiprajitno dan Siti Wahyuni
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, kemudahan, belas kasih, ke-Maha Besar-an, sehingga seluruh rangkaian penelitian tesis magister ini dapat diselesaikan dengan baik.
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada berbagai pihak yang telah memberikan dukungan dan bantuan, berupa ilmu, hasil pertukaran pikiran, saran, bimbingan, dan nasehat selama proses penyelesaian tesis ini. -
Dr. Ir. Mindriany Syafila, MS. dan Dr-Ing. Marisa Handayani, ST. MT. sebagai dosen pembimbing atas segala saran, bimbingan dan bekal ilmu dalam penyelesaian tesis.
-
Dr-Ing. Prayatni Soewondo, sebagai dosen wali yang banyak memberikan bekal, nasehat dan perhatian yang besar kepada penulis.
-
Dr. Ir. Agus Jatnika Effendi selaku Ketua Jurusan Teknik Lingkungan Institut Teknologi Bandung.
-
Dr. Ir. Indah Rahmatiah, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Lingkungan Institut Teknologi Bandung.
-
Seluruh dosen pengajar di jajaran Departemen Teknik Lingkungan ITB yang telah membekali ilmu pengetahuan.
-
Perusahaan Umum Percetakan Uang Republik Indonesia (Perum Peruri), tempat penulis melabuhkan pengabdian karya, atas kesempatan dan bantuan beasiswa untuk menempuh pendidikan Program Magister Teknik Lingkungan pada Institut Teknologi Bandung.
-
Direktur Utama dan dewan Direksi Perum Peruri yang memberikan kepercayaan, kesempatan, perijinan dan dukungan kepada penulis.
-
Bp. Islamet, selaku Direktur SDM dan Keuangan saat itu, atas ijin beliau untuk menempuh studi pada Magister Teknik Lingkungan di ITB.
-
Bp. Ir. Bambang Prayitno, MS, selaku Kepala Divisi Perencanaan Riset & Pengembangan dan Labortaorium, atas pemberian motivasi, diskusi dan masukan-masukan beliau selama penulis menempuh studi.
vii
-
Bp. Ashari, ST, selaku Kepala Departemen Laboratorium Perum Peruri saat itu, yang banyak memberikan masukan, ide-ide dan berbagi ilmu tentang obyek penelitian.
-
Bp. Yadi Trisetiadi, selaku Kepala Departemen Laboratorium Perum Peruri saat ini, atas pengertian dan dukungan kepada penulis.
-
Ibu Inbandiyah dan Ibu Suyanti, selaku atasan langsung penulis atas kerelaan ‘kehilangan’ anak buahnya selama menempuh pendidikan di Bandung, serta para senior dan rekan-rekan pada Departemen Laboratorium, khususnya pada Unit Pemeriksaan Tinta dan Bahan Pelengkap.
-
Seluruh pejabat dan staff di lingkungan Departemen Diklat Perum Peruri dan Bp. Karno di Departemen Diklat Perum Peruri, atas segala susah payah mengurus berbagai hal demi kelancaran kegiatan studi dan perkuliahan;
-
Seluruh staff di lingkungan pada Program Studi Teknik Lingkungan ITB atas segala bantuan yang diberikan kepada penulis dalam hal keadministrasian, ketersediaan buku-buku dan literatur, peralatan, bahan dan fasilitas laboratorium untuk penelitian, hal-hal teknis dan non teknis, dan sebagainya;
-
Seluruh rekan peserta program studi magister Teknik Lingkungan angkatan 2005 dan rekan-rekan kerja di Perum Peruri yang telah memberikan perhatian dan saling mendukung, menyemangati dan menguatkan;
-
Keluarga tercinta : Soewardi Hadiprajitno, Siti Wahyuni, Qomaruzzaman, Nabiel, Akhlis Hanifudin dan keluarga, Asrul Ardianto dan keluarga, atas perhatian, dukungan dan doa.
-
Seluruh pihak yang telah membantu penyelesaian tesis magister ini.
Penulis menyadari bahwa masih terdapat kekurangan pada penulisan laporan tesis magister ini. Oleh karenanya sangat terbuka kesempatan untuk adanya masukan, pendapat dan saran perbaikan.
Bandung, Penulis
viii
DAFTAR ISI ABSTRAK …………………………………..……………………………...
ii
ABSTRACT …………………………………..…………………………….
iii
LEMBAR PENGESAHAN ……...………………………………..………..
iv
PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS …………………………………..…
v
LEMBAR PERSEMBAHAN ……………………………………..………..
vi
KATA PENGANTAR ……….…………………………………..…………
vii
DAFTAR ISI …………………………………..…………………………
ix
DAFTAR LAMPIRAN …………………………………..………………
xiii
DAFTAR GAMBAR DAN ILUSTRASI ………………………………..
xiv
DAFTAR TABEL ………………………………………………………..
xviii
DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG ………………………………
Xix
Bab I
Pendahuluan …………………………………………………..
1
1.1.
Latar Belakang …………………………………………………
1
1.2.
Maksud dan Tujuan Penelitian ………………………………..
4
1.3.
Waktu dan Tempat Penelitian ………………………………...
5
1.4.
Ruang Lingkup Penelitian …………………………………….
5
1.5.
Sistematika Penulisan ……………………………………….….
6
Bab II
Tinjauan Pustaka ……………………………………………….
7
2.1.
Limbah Cair yang Digunakan sebagai Obyek Penelitian ………
7
2.1.1.
Karakteristik Limbah Cair yang Digunakan ……………………
7
2.1.1.1.
Komposisi Kualitatif Limbah Cair ……………………………
8
2.1.2.
Proses Produksi ………………………………………………
12
2.1.2.1.
Proses Cetak Intaglio …………………………………………
12
2.1.2.2.
Proses Penjernihan Larutan Penyapu dan Pengolahan Limbah Cair ……………………………………………………………
13
2.2.
Pengolahan Limbah Cair Secara Biologis …………………….
13
2.3.
Sistem pengolahan Anaerob …………………………………..
16
2.3.1.
Prinsip Umum Proses Anaerob ……………………………….
19
2.3.2.
Tahapan pada Proses Anaerob …………………………………
19
ix
2.3.3.
Kelompok Bakterti pada Proses Anaerob …………………….
20
2.3.4.
Alur Degradasi Komponen Organik Secara Anaerob .................
24
2.3.4.1.
Fermentasi Alkohol .....................................................................
24
2.3.4.2.
Fermentasi Laktat ........................................................................
25
2.3.4.3.
Fermentasi Butirat .......................................................................
25
2.3.4.4.
Fermentasi Propionat dan Suksinat .............................................
25
2.3.4.5.
Fermentasi Format .......................................................................
26
2.3.4.6.
Fermentasi Asetat ........................................................................
26
2.3.4.7.
Fermentasi Substrat Metanogenesa .............................................
27
2.3.5.
Potensi Biodegradabilitas Beberapa Senyawa Organik Tertentu dalam Limbah Cair dengan Proses Anaerob ………………….
29
2.3.5.1.
Surfaktan ………………………………………………………
29
2.3.5.2.
Minyak Lemak ………………………………………………..
29
2.3.5.3.
Fenol ……………………………………………………………
31
2.3.6.
Penghilangan Warna pada Proses Anaerob .................................
32
2.3.7.
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses anaerob .....................
33
2.3.6.1.
Temperatur ...................................................................................
33
2.3.6.2.
pH ................................................................................................
35
2.4.
Circulating Bed Reactor (CBR) ..................................................
36
2.5.
Anaerobic Sequencing Batch Reactor (ASBR) ...........................
37
2.6.
Kinetika Pengolahan Zat Organik pada SBR .............................
38
2.6.1.
Kinetika Pengolahan pada Periode Pengisian (Fill) ....................
39
2.6.2.
Kinetika Pengolahan pada Periode Reaksi (React) .....................
41
2.6.3.
Kinetika Pengolahan pada Periode Stabilisasi (Idle) …………
42
2.7.
Penelitian Mengenai SBR Anaerob maupun Limbah Cair dari Perusahaan Sejenis ......................................................................
43
Bab III
Metode Penelitian .................................................................
48
3.1.
Umum ..........................................................................................
48
3.2.
Persiapan Awal ............................................................................
48
3.2.1.
Karakterisasi Limbah Cair ...........................................................
48
3.2.2.
Persiapan Reaktor ........................................................................
48
x
3.2.2.1.
Rangkaian Reaktor Circulating Bed Reactor (CBR) Anaerob pada Tahap Seeding dan Aklimatitsasi .......................................
3.2.2.2.
48
Rangkaian Reaktor Sequencing Batch Reactor (SBR) Anaerob pada tahap Running .................................................................
49
3.2.3.
Seeding dan aklimatisasi pada reaktor CBR ............................
50
3.2.4.
Tahap Pengoperasian reaktor SBR Anaerob ...............................
52
3.2.5.
Parameter yang diukur .................................................................
54
Bab IV
Data dan Pembahasan .................................................................
59
4.1.
Umum ..........................................................................................
59
4.2.
Karakteristik Limbah Cair ...........................................................
59
4.3.
Tahap Seeding dan Aklimatisasi .................................................
60
4.3.1.
Pencapaian Kondisi Tunak dan Persentase Penyisihan Senyawa Organik untuk Masing-Masing Variasi Penambahan Kosubstrat
4.3.2.
64
Kinetika Laju Penyisihan dan Laju Pertumbuhan Biomasa pada Masing-Masing Perbandingan ...................................................
65
4.3.3.
Kinetika Laju Kematian Biomasa dan Faktor Hasil ...................
66
4.4.
Pengoperasian SBR .....................................................................
68
4.4.1.
Kinerja SBR .................................................................................
68
4.4.1.1.
Pengaruh Variasi Waktu Reaksi pada Penyisihan Senyawa Organik ........................................................................................
68
4.4.1.2.
Pengaruh Variasi Waktu Reaksi pada Konsentrasi Biomasa ......
72
4.4.2.
Kinetika ASBR ...........................................................................
74
4.4.2.1.
Kinetika pada Tahap Pengisian ...................................................
75
4.4.2.2.
Kinetika pada Tahap Reaksi ........................................................
80
4.4.2.2.1. Kinetika Laju Penyisihan Senyawa Organik Spesifik .................
81
4.4.2.2.2. Kinetika Laju Pertumbuhan Biomasa Spesifik .........................
81
4.4.2.2.3. Penentuan Koefisien Yield (Y) dan Laju Kematian Biomasa (Kd) pada Tahap Reaksi ............................................................
82
4.4.2.2.4. Kinetika Laju Penyisihan Asam Volatil .....................................
86
4.4.2.3.
Kinetika pada Tahap Stabilisasi ..................................................
87
4.4.3.
Hasil Analisa Identifikasi Mikroorganisme .................................
92
xi
4.4.4.
Hasil Analisa Komposis Gas ......................................................
4.4.5.
Hasil Analisa Konsentrasi Fenol, Surfaktan, Minyak-Lemak,
93
dan Amonia Bebas .......................................................................
94
4.4.6.
Hasil Pengujian Angka Tembus Pandang Warna ........................
96
4.4.7.
Perhitungan Nerasa Masa ............................................................
97
Bab V
Kesimpulan dan Saran .................................................................
100
5.1.
Kesimpulan ..................................................................................
100
5.1.1.
Penentuan
Rasio
Substrat:
Kosubstrat
Maksimal
………………………………………………………..……….. 5.1.2.
Pengolahan
Limbah
Cair
dengan
100
ASBR
…………………..………………..…………………………....
101
Saran ...........................................................................................
102
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................
104
LAMPIRAN A. . ............................................................................................
107
LAMPIRAN B. . ............................................................................................
115
LAMPIRAN C. . ............................................................................................
118
LAMPIRAN D. ..............................................................................................
120
LAMPIRAN E ..............................................................................................
122
5.2.
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A
Lampiran B
Lampiran C
Data Hasil Analisa ...............................................................
107
A.1. Seeding dan Aklimatisasi …………………………….
107
A.1.1. Seeding dan Aklimatisasi pada Kosubstrat 100% ....
107
A.1.2. Seeding dan Aklimatisasi pada Kosubstrat 80% .......
107
A.1.3. Seeding dan Aklimatisasi pada Kosubstrat 40% .......
107
A.1.4. Seeding dan Aklimatisasi pada Kosubstrat 20% .......
108
A.1.5. Seeding dan Aklimatisasi pada Kosubstrat 0% .........
108
A.2. Running ASBR …………………………….…………
109
A.2.1. Variasi Waktu Reaksi 12 jam …………………….
109
A.2.2. Variasi Waktu Reaksi 36 jam ………………………
110
A.2.3. Variasi Waktu Reaksi 54 jam ……………………....
111
A.2.4. Variasi Waktu Reaksi 125 jam ……………………..
112
A.2.5. Data COD Reaktor Kontrol ………………………...
113
A.2.6. Data Absorbancy………………………....................
114
Metode Uji Chemical Oxygen Demand (COD) …………
115
B.1. Metode ..........................................................................
115
B.2. Prinsip ...........................................................................
115
B.3. Pereaksi..........................................................................
115
B.3.1. Lautan standar kalium dikromat 0,0167 M ...............
115
B.3.2. Pereaksi asam sulfat ...................................................
115
B.3.3. Larutan indikator ferroin ...........................................
115
B.4. Cara Kerja ...................................................................
116
B.5. Perhitungan
116
B.6. Sumber Literatur ...........................................................
116
B.7. Dokumentasi Peralatan dan Aktivitas Pengujian ..........
117
Metode Uji Volatile Suspended Solid(VSS) .........................
118
C.1. Metode ..........................................................................
118
C.2. Prinsip ...........................................................................
118
C.3. Cara Kerja .....................................................................
118
C.4. Perhitungan ...................................................................
118
xiii
Lampiran D
C.5. Sumber Literatur ...........................................................
118
C.6. Dokumentasi Peralatan dan Aktivitas Pengujian ..........
119
Metode Uji Total Asam Volatil (TAV) ................................
120
D.1. Metode ..........................................................................
120
D.2. Prinsip ...........................................................................
120
D.3. Cara Kerja .....................................................................
120
D.3.1. Faktor Koreksi ...........................................................
120
D.3.2. Prosedur Utama .........................................................
120
D.4. Perhitungan ...................................................................
121
D.5. Sumber Literatur ...........................................................
121
D.6. Dokumentasi Peralatan dan Aktivitas Pengujian
Lampiran E.
...............................................................................................
121
Foto Rangkaian Proses SBR ................................................
122
xiv
DAFTAR GAMBAR DAN ILUSTRASI
Gambar I.1.
Grafik produksi hasil cetak dari tahun ke tahun ................
2
Gambar II.1.
Skema komposisi limbah cair ...........................................
8
Gambar II.2.
Skema aliran proses produksi ...........................................
15
Gambar II.3.
Unit cetak intaglio .............................................................
16
Gambar II.4.
Skema proses cetak intaglio dan keberadaan larutan penyapu (wiping solution) .................................................
Gambar II.5.
Skema aliran proses penjernihan larutan penyapu dan pengolahan limbah cair .....................................................
Gambar II.6.
17
18
Skema proses anaerob : hidrolisa, asidogenesa, dan metanogenesa ....................................................................
21
Gambar II.7.
Aliran karbon dan hidrogen pada proses anaerob .............
21
Gambar II.8.
Kelompok bakteri metabolis pada proses anaerob ...........
23
Gambar II.9.
Tahapan pembentukan metana ..........................................
28
Gambar II.10.
Alur biodegradasi anaerob surfaktan .................................
30
Gambar II.11.
Alur degradasi benzoat dan fenol ......................................
33
Gambar II.12.
Alur degradasi fenol dan asam benzoat .............................
34
Gambar II.13.
Tahap operasi SBR ............................................................
38
Gambar III.1.
Skema tahapan penelitian ..................................................
49
Gambar III.2.
Rangkaian CBR Anaerob untuk Tahap Seeding dan Aklimatisasi ….................................................…..............
Gambar III.3.
50
Rangkaian satu unit Reaktor SBR Anaerob untuk Tahap Running …………………………………………………
55
Gambar IV.1.
Tahapan seeding dengan menggunakan reaktor CBR .......
61
Gambar IV.2.
Profil COD dan VSS pada perbandingan substrat : kosubstrat = 0:100 .............................................................
Gambar IV.3.
Profil COD dan VSS pada perbandingan substrat : kosubstrat = 20:80 .............................................................
Gambar IV.4.
Gambar IV.5.
63
64
Profil COD dan VSS pada perbandingan substrat : kosubstrat = 20:80 .............................................................
64
Profil COD dan VSS pada perbandingan substrat :
64
xv
kosubstrat = 60:40 ............................................................. Gambar IV.6.
Profil COD dan VSS pada perbandingan substrat : kosubstrat = 80:20 .............................................................
Gambar IV.7.
65
Profil COD dan VSS pada perbandingan substrat : kosubstrat = 100:0 .............................................................
65
Gambar IV.8
Rangkaian kegiatan pada tahap pengoperasian SBR ........
67
Gambar IV.9.
Grafik Konsentrasi COD pada Waktu Reaksi 12 jam .......
69
Gambar IV.10.
Grafik Konsentrasi COD pada Waktu Reaksi 36 jam .......
70
Gambar IV.11.
Grafik Konsentrasi COD pada Waktu Reaksi 54 jam .......
70
Gambar IV.12.
Grafik Konsentrasi COD pada Waktu Reaksi 125 jam .....
71
Gambar IV.13.
Efisiensi Penyisihan Substrat Tahap Pengisian, Reaksi,
71
Gambar IV.14.
Grafik Konsentrasi VSS pada Waktu Reaksi 12 jam ........
73
Gambar IV.15.
Grafik Konsentrasi VSS pada Waktu Reaksi 36 jam ........
73
Gambar IV.16.
Grafik Konsentrasi VSS pada Waktu Reaksi 54 jam ........
73
Gambar IV.17.
Grafik Konsentrasi VSS pada Waktu Reaksi 125 jam ......
74
Gambar IV.18.
Grafik Penentuan nilai Y pada Tahap Pengisian untuk Waktu Reaksi 12 jam ......................................................
Gambar IV.19.
Grafik Penentuan nilai Y pada Tahap Pengisian untuk Waktu Reaksi 36 jam ......................................................
Gambar IV.20.
Gambar IV.26.
78
Grafik Penentuan Nilai Laju Penyisihan Substrat k untuk Waktu Reaksi 54 jam ......................................................
Gambar IV.25.
77
Grafik Penentuan Nilai Laju Penyisihan Substrat k untuk Waktu Reaksi 36 jam ......................................................
Gambar IV.24.
76
Grafik Penentuan Nilai Laju Penyisihan Substrat k untuk Waktu Reaksi 12 jam ......................................................
Gambar IV.23.
76
Grafik Penentuan nilai Y pada Tahap Pengisian untuk Waktu Reaksi 125 jam ..........................................
Gambar IV.22.
75
Grafik Penentuan nilai Y pada Tahap Pengisian untuk Waktu Reaksi 54 jam ............................................
Gambar IV.21.
75
78
Grafik Penentuan Nilai Laju Penyisihan Substrat k untuk Waktu Reaksi 125 jam ......................................................
79
Nilai Y, k dan Efisiensi Penyisihan Substrat pada Variasi
80
xvi
Waktu Reaksi 12, 36, 54 dan 125 jam. .............................. Gambar IV.27.
Penentuan Y dan Kd untuk Waktu Reaksi 12 jam Beban COD 20.000 mg/l Tahap Reaksi .......................................
Gambar IV.28.
Penentuan Y dan Kd untuk Waktu Reaksi 36 jam Beban COD 20.000 mg/l Tahap Reaksi .......................................
Gambar IV.29.
91
Penentuan Y dan Kd Tahap Stabilisasi pada Waktu Reaksi 54 jam ....................................................................
Gambar IV.37.
90
Penentuan Y dan Kd Tahap Stabilisasi pada Waktu Reaksi 54 jam ....................................................................
Gambar IV.36.
90
Penentuan Y dan Kd Tahap Stabilisasi pada Waktu Reaksi 36 jam ....................................................................
Gambar IV.35.
87
Penentuan Y dan Kd Tahap Stabilisasi pada Waktu Reaksi 12 jam ....................................................................
Gambar IV.34.
85
Profil Laju Pembentukan Asam Volatil pada Berbagai Variasi Waktu Reaksi ........................................................
Gambar IV.33.
84
Nilai Y, Kd dan Efisiensi Penyisihan pada Tahap Reaksi untuk Setiap Variasi Waktu Reaksi ..................................
Gambar IV.32.
84
Penentuan Y dan Kd untuk Waktu Reaksi 125 jam Beban COD20.000 mg/l Tahap Reaksi ........................................
Gambar IV.31.
84
Penentuan Y dan Kd untuk Waktu Reaksi 54 jam Beban COD 20.000 mg/l Tahap Reaksi .......................................
Gambar IV.30.
83
91
Nilai Y, Kd dan Efisiensi Penyisihan Tahap Stabilisasi Waktu Reaksi 12, 36, 54, dan 125 jam .............................
92
Gambar IV.38.
Skema Global Reaksi pada Tahap Fermentasi ..................
93
Gambar IV.39.
Profil Konsentrasi Fenol pada Influen dan Efluen Masing-Masing Waktu Reaksi .........................................
Gambar IV.40.
Profil Konsentrasi Surfaktan pada Influen dan Efluen Masing-Masing Waktu Reaksi .........................................
Gambar IV.41.
95
Profil Konsentrasi Minyak Lemak pada Influen dan Efluen
Gambar IV.42.
94
Masing-Masing
Waktu
Reaksi
...........................................................................................
95
Profil Konsentrasi Amonia Bebas pada Influen dan
96
xvii
Efluen
Masing-Masing
Waktu
Reaksi
........................................................................................... Gambar IV.43.
Profil Angka Tembus Pandang Warna pada Waktu Reaksi 12 jam ...................................................................
Gambar IV.44.
Profil Angka Tembus Pandang Warna pada Waktu Reaksi 36 jam ...................................................................
Gambar IV.45.
97
Profil Angka Tembus Pandang Warna pada Waktu Reaksi 54 jam ...................................................................
Gambar IV.46.
96
97
Profil Angka Tembus Pandang Warna pada Waktu Reaksi
125
jam
...........................................................................................
98
Gambar IV.47.
Skema Global Reaksi pada Tahap Fermentasi ..................
98
Gambar B.1.
Peralatan dan proses analisa COD ....................................
117
Gambar C.1.
Peralatan dan aktivitas pengujian VSS ..............................
119
Gambar D.1.
Rangkaian alat untuk analisa TAV ....................................
121
Gambar E.1.
Rangkaian kegiatan pada tahap pengoperasian SBR ........
122
xviii
DAFTAR TABEL Tabel II.1.
Korelasi tahap proses pada anaerobik dengan substrat, produk, dan mikroorganisme Utama ...................................
20
Tabel II.2.
Persentase komponen penyusun tinta intaglio .....................
30
Tabel II.3.
Kondisi penguraian bahan organik .......................................
34
Tabel II.4.
Data penelitian tentang ASBR ............................................
46
Tabel III.1.
Komposisi
media
untuk
yang
diperlukan
untuk
pertumbuhan mikroorganisme ……………………………. Tabel III.2.
53
Komposisi trace mineral (untuk 10 g/L COD) untuk yang diperlukan untuk pertumbuhan mikroorganisme ………….
53
Tabel III.3.
Pengaturan waktu untuk operasi ASBR .............………….
54
Tabel IV.1.
Karakteristik limbah cair (Lab Air ITB, 2006) .................
60
Tabel IV.2.
Tabel
laju
penyisihan
substrat
(dS/dt)
dan
laju
pertumbuhan biomasa (dX/dt) ……………………………. Tabel IV.3.
66
Kinetika laju penyisihan substrat spesifik (q) dan laju pertumbuhan biomasa spesifik (μ) ………………….........
67
Tabel IV.4.
Perolehan Nilai Y dan k pada tahap pengisian ...................
79
Tabel IV.5.
Laju
pemakaian
substrat
spesifik
tahap
reaksi
.............................................................................................. Tabel IV.6.
Laju
pertumbuhan
biomasa
spesifik
tahap
82
reaksi
..............................................................................................
83
Tabel IV.7.
Laju penyisihan asam volatil pada tahap reaksi ..............
86
Tabel IV.8.
Laju Pemakaian Substrat Tahap Stabilisasi (t = 2 jam) …...
88
Tabel IV.9.
Laju Pertumbuhan Biomasa Tahap Stabilisasi (t = 2 jam) ...
89
Tabel IV.10.
Nilai Y dan Kd Tahap Stabilisasi (t = 2 jam) .......................
91
Tabel IV.11.
Kondisi pH Optimum untuk Reaksi Anaerob Tahap Metanogenesa .......................................................................
94
Tabel IV.12.
Perhitungan Neraca Masa .....................................................
99
Tabel A.1.
Data COD dan VSS pada rasio kosubstrat:substrat = 100: 0
107
Tabel A.2.
Data COD dan VSS pada rasio kosubstrat:substrat = 80:20
107
Tabel A.3.
Data COD dan VSS pada rasio kosubstrat:substrat = 60:80
107
xix
Tabel A.4.
Data COD dan VSS pada rasio kosubstrat:substrat = 20:80
108
Tabel A.5.
Data COD dan VSS pada rasio kosubstrat:substrat = 100:0
108
Tabel A.6.
Data pH, COD, VSS dan TAV RUN1 …………………….
109
Tabel A.7.
Data pH, COD, VSS dan TAV RUN2 …………………….
109
Tabel A.8.
Data pH, COD, VSS dan TAV RUN3 …………………….
110
Tabel A.9.
Data pH, COD, VSS dan TAV RUN4 …………………….
110
Tabel A.10.
Data pH, COD, VSS dan TAV RUN5 …………………….
110
Tabel A.11.
Data pH, COD, VSS dan TAV RUN6 …………………….
111
Tabel A.12.
Data pH, COD, VSS dan TAV RUN7 …………………….
111
Tabel A.13.
Data pH, COD, VSS dan TAV RUN8 …………………….
112
Tabel A.14.
Data pH, COD, VSS dan TAV RUN9 …….………………
112
Tabel A.15.
Data pH, COD, VSS dan TAV RUN10 ……...……………
112
Tabel A.16.
Data pH, COD, VSS dan TAV RUN11 ………...…………
113
Tabel A.17.
Data pH, COD, VSS dan TAV RUN12 …………...………
113
Tabel A.18.
Dat COD pada Reaktor Kontrol …………………………...
113
Tabel A.19.
Data Absorbancy pada Waktu Reaksi 12 jam ......................
114
Tabel A.20.
Data Absorbancy pada Waktu Reaksi 36 jam ......................
114
Tabel A.21.
Data Absorbancy pada Waktu Reaksi 54 jam ......................
114
Tabel A.22.
Data Absorbancy pada Waktu Reaksi 125 jam ...............................................................................................
114
xx
DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG SINGKATAN
Nama
Pemakaian pertama kali pada halaman 3
ASBR
Anaerobic Sequencing Batch Reactor
BOD
Biological Oxygen Demand
1
CBR
Circulating Bed Reactor
4
CI
Colour Index
COD
Chemical Oxygen Demand
CSTR
Continuous Flow Strirred Reactor
DAF
Dissolve Air Flotation)
IPAL
Instalasi Pengolahan Air Limbah
13
KAN
Komite Akreditasi Nasional
48
MBAS
Methylene Blue Alkyl Sulfonate
PFR
Plug Flow Reactor
SBR
Sequencing Batch Reactor
SRT
Solid Retention Time
44
SCO
Sulfonated Castor Oil
9
UASB
Upflow Anaerobic Sludge Blanket
VSS
Volatile Suspended Solid
11 1 17 2
8 16 3
37 5
LAMBANG CH3COCOOH
Rumus kimia asam piruvat
24
CH3CHOHCOOH
Rumus kimia asam laktat
25
CH3CH2CH2COOH
Rumus kimia asam butirat
25
CH3CH2COOH
Rumus kimia asam propionat
25
CH3CH2OH
Rumus kimia etanol
25
CH3COH
Rumus kimia asetaldehid
25
CH3COOH
Rumus kimia asam asetat
22
CH4
Rumus kimia metana
xxi
3
Rumus kimia karbon dioksida
CO2 C6H12O6
3
Rumus kimia glukosa
25
HCO
Rumus kimia gugus ion karbonat
27
HCOOH
Rumus kimia asam formiat
24
H2
Rumus kimia gas hidrogen
21
H2O
Rumus kimia air
22
H2SO4
Rumus kimia asam sulfat
9
NaOH
Kaustik soda
9
pH
Derajat keasaman
1
Y
Koefisien faktor hasil (yield)
39
k
Laju penyisihan substrat pada tahap Fill
40
Kd
Laju kematian biomasa
42
q
Laju penyisihan substrat spesifik
41
μ
Laju pertumbuhan biomasa spesifik
42
3-
xxii
