LABORATORIUM PENGOLAHAN LIMBAH INDUSTRI

SEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2013/2014

MODUL : PENGOLAHAN ANAEROBIK

PEMBIMBING : Ir. Herawati B, M.Eng.Ph.D.

Oleh :

Kelompok : V (lima)

Nama : 1. Hana Afifah Rahman NIM.111411045

2. Iffa Ma’rifatunnisa NIM.111411046

3. Imam Prasetya Utama NIM.111411057

Kelas : 3B

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2013

Praktikum : 16 Oktober 2013 Penyerahan : 23 Oktober 2013 (Laporan)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Metode pengolahan air limbah secara anaerobik merupakan metode pengolahan

untuk air limbah yang mempunyai kandungan organik tinggi (≥ 2000 mg/L). Dengan

tingginya kandungan organik biasanya pengolahan secara aerobik tidak dapat

berlangsung dengan efisisen karena waktu yang dibutuhkan untuk dekomposisi bahan-

bahan organik terlalu lama dan ukuran reaktor yang dibutuhkan terlalu besar. Pengolahan

anaerobik juga ditujukan untuk menghasilkan biogas yang dapat dimanfaatkan sebagai

sumber energi. Pengolahan anaerobik membutuhkan bakteri anaerobik yang

pertumbuhannya sangat lambatdan penjagaan kondisi kedap oksigen bebas yang cukup

ketat. Dengan demikian tahap persiapan penumbuhan bakteri anaerobik (tahap start-up)

merupakan salah satu kendala dalam implementasi pengolahan air limbah secara

anaerobik. Penjagaan kondisi kedap oksigen bebas membutuhkan penanganan khusus

dan biaya yang tidak murah. Maka dalam aplikasi di industri pengolahan anaerobik

biasanya dikombinasikan dengan pengolahan aerobik.

1.2 Tujuan

a. Menentukan konsentrasi awal kandungan organik (COD) dalam umpan dan

konsentrasi kandungan organic (COD) dalam efluen setelah percobaan berlangsung

selama seminggu,

b. Menentukan kadnungan Mixed Liquor Volatile Suspended Solid (MLVSS) yang

mewakili kadungan mikroorganisme dalam reaktor

c. Mempersiapkan nutrisi dalam umpan bagi mikroorganisme pendegradasi air limbah

d. Menghitung efisiensi pengolahan dengan cara menentukan persen (%) kandungan

bhan organic yang didekomposisi selama seminggu oleh mikroorganisme dalam

reactor terhadap kandungan bahan organik mula-mula,

e. Menghitung total gas yang dihasilkan setelah proses berjalan selama seminggu untuk

mengetahui efisiensi pembentukan gas.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Proses pengolahan air limbah secara biologi dapat dilakukan secara aerobik dan

anaerobik. Pada pengolahan air limbah secara anaerobik, mikroorganisme pendekomposisi

bahan bahan organic dalam air limbah akan terganggu pertumbuhannya jika terdapat O2

dalam system pengolahannya. Dalam pengolahan air limbah secara aerobic, mikroorganisme

mengoksidasi dan mendekomposisi bahan-bahan organik dalam air limbah dengan

menggunakan oksigen yang disuplai oleh aerasi dengan bantuan enzim dalam

mikroorganisme. Pada waktu yang sama mikroorganisme mendapatkan energi sehingga

mikroorganisme baru dapat bertumbuh.

Pada dasarnya, pertumbuhan mikroba dalam peralatan pengolah air limbah terdapat

dua macam pertumbuhan mikroorganisme, yaitu pertumbuhan tersuspensi dan pertumbuhan

terlekat. Pertumbuhan tersuspensi (suspended growth) merupakan pertumbuhan dimana

mikroba pendegradasi bahan-bahan organik bercampur merata dengan air limbah dalam

peralatan pengolah limbah, sedangkan pertumbuhan terlekat (attached growth) merupakan

pertumbuhan mikroba yang melekat pada bagian pengisi yang terdapat pada peralatan

pengolah air limbah.

Contoh pengolah limbah secara anaerobik yang menggunakan sistem pertumbuhan

mikroba tersuspensi diantaranya yaitu Laguna Anaerobik dan Up-Flow Anaerobic Sludge

Blanket. Sedangkan Filter Anaerobik dan Anaerobic Fluidized Bed Reactor merupakan

contoh peralatan pengolahan air limbah/reaktor yang menggunakan sistem pertumbuhan

mikroba terlekat secara anaerobik. Contoh peralatan pengolahan aerobic diantaranya yaitu

Lumpur Aktif dan Laguna Teraerasi. Sedangkan reaktor yang menggunakan sistem

pertumbuhan mikroba terlekat secara aerobik diantaranya yaitu Trickling Filter dan Rotating

Biological Contactor.

Berdasarkan jumlah tahapan reaksi daldam pengolahan secara anaerobik terdapat dua

macam sistem pengolahan yaitu Pengolahan Satu Tahap dan Pengolahan Dua Tahap. Dalam

Pengolahan Satu Tahap semua reaksi pengolahan secara anaerobik yakni hidrolisis,

asetogenesis, dan metanogenesis berlangsung dalam satu reaktor. Sedangkan dalam

Pengolahan Dua Tahap reaksi hidrolisis berlangsung daldam reaktor pertama dan reaksi

asetogenesis dan metanogenesis berlangsung daldam reaktor kedua. Reaksi hidrolisis dijaga

pada pH 6,5-7, reaksi asetogenesis dan metanognesis dijaga pada rentang pH 4,5-6. Dengan

pemisahan tahapan reaksi yang berlangsung pada rentang pH yang berbeda maka

Pengolahan Dua Tahap diharapkan akan terjadi pengolahan air limbah dengan efisiensi yang

lebih tinggi. Secara skematis tiga tahapan reaksi degradasi air limbah secara anaerobik

ditunjukan pada gambar dibawah ini:

Air limbah beserta mikroba tersuspensi dalam air limbah tersebut biasa disebut

dengan mixed liquor. Untuk mengetahui kuantitas mikroba tersuspensi pendekomposisi atau

pendegradasi air limbah maka ditentukan dengan mengukur kandungan padatan tersuspensi

yang mudah menguap (mixed liquor volatile suspended solids/MLVSS) dalam reaktor.

Substrat metanogenetik H2CO2, format, methanol, metal amin,

dan asetat

Metan + Karbon Dioksida

Produk fermentasi lain (propionate,butirat, etanol, dsb)

Asam Lemak Monosakarida Asam Amino Purin & pirimidin

Lipid Polisakarida Protein Asam nukleat

Hidrolisis

Asetogenesis

Metanogenesisw

BAB III

METODOLOGI

3.1 Alat dan BahanTahap Percobaan

3.1.1 Alat yang digunakan

1 buah unit Anaerobic Digester

6 buah tabung hach

1 buah hach COD digester

6 buah erlenmeyer 250 ml

1 buah desikator

1 buah pipet ukur

1 buah bola isap

1 buah stirrer

1 roll tissue

1 buah gelas kimia

1 buah botol semprot

1 buah dosimat

Unit W8 Anaerobic Digester

Reaktor pada Unit W8 Anaerobic Digester dilengkapi jaket diluar dan bahan isian di

dalam jaket

Tabung hach dan COD Digester Dosimat untuk standardisasi

3.1.2 Bahan kimia yang digunakan

FAS

Indikator ferroin 2-3 tetes (untuk 1 sampel)

Sampel air limbah 2,5 ml efluen reaktor 1(untuk 1 sampel)

Sampel air limbah 2,5 ml efluen reaktor 2 (untuk 1 sampel)

Pereaksi asam sulfat 3,5 ml (untuk 1 sampel)

Pereaksi kalium bikromat 1,5 ml (untuk 1 sampel)

Asam sulfat (standardisasi) 10 ml (untuk 1 sampel)

K2Cr2O7 (standardisasi) 0,25 N; 10 ml Aquadest (untuk 1 sampel)

3.2 Prosedur Kerja

a. Standardisasi larutan FAS

10 ml asam sulfat (standarisasi)

Gelas kimia

10 ml K2Cr2O7 Aquades hingga volume 100 ml

Titrasi dengan FAS

Penghentian titrasi setelah perubahan warna dari hijau menjadi merah bata

Pencatatan volume FAS yang dibutuhkan untuk

titrasi

Indikator ferroin 2-3 tetes

b. Penentuan kandungan organik (COD) dari sampel

1,5 ml pereaksi kalium bikromat

3,5 ml pereaksi H2SO4

Aquadest hingga

tanda batas

25 ml sampel hasil

pengenceran 10x

Labu takar 25 ml

2,5 ml sampel efluen reaktor 2

Botol

aquadest

Aquadest hingga

tanda batas

25 ml sampel hasil

pengenceran 10x

Labu takar 25 ml

2,5 ml sampel efluen reaktor 1

Pengambilan sampel 2,5

ml

Pengambilan sampel 2,5

ml

1,5 ml pereaksi kalium

bikromat

3,5 ml pereaksi H2SO4

Pengambilan sampel 2,5

ml

Pengambilan sampel 2,5

ml

1,5 ml pereaksi kalium

bikromat

3,5 ml pereaksi H2SO4

1,5 ml pereaksi kalium

bikromat

3,5 ml pereaksi H2SO4

Tabung hach Tabung hach Tabung hach Tabung hach

Pengambilan aquadest 2,5

ml

Pengambilan aquadest 2,5

ml

Tabung hach Tabung hach

1,5 ml pereaksi kalium

bikromat

3,5 ml pereaksi H2SO4

1,5 ml pereaksi kalium

bikromat

3,5 ml pereaksi H2SO4

Pemasukan tabung hach ke COD digester (T=1500C, t = 2 jam)

Pengangkatan tabung hach dan pendinginan di udara

Titrasi dengan FAS

Penghentian titrasi setelah perubahan warna dari hijau menjadi merah bata

indikator ferroin (2-3 tetes)

Pencatatan volume FAS yang dibutuhkan untuk titrasi

c. Penentuan Kandungan Mixed Liquor Volatile Suspended Solid (MLVSS)

Penyaringan air sampel

oleh kertas saring

Penimbangan cawan pijar berisi kertas

sairng

Cawan pijar pada Furnace (6000C) dan Kertas saring dalam Oven (1050C)

Pemanasan

Penimbangan berat kosong hingga konstan

Penyaringan air sampel oleh kertas saring

Pemanasan cawan pijar berisi saringan kertas sampel dalam Oven

Penimbangan cawan pijar berisi kertas

sairng

Pemanasan cawan pijar berisi saringan kertas

sampel dalam Furnace

Penimbangan cawan pijar berisi kertas

sairng

Kondisi Operasi : T = 1050C dengan waktu 1 jam

Kondisi Operasi : T = 600 0C selama 2 hari

BAB IV

DATA PENGAMATAN

Nilai COD awalsampel : 4111 mg O2/L

pH awal : Reaktor 1 = 7,65

Reaktor 2 = 7,60

Hasiltitrasimenggunakanlarutan FAS 0,204 N

-

Air limbahsampel Blanko (mL)

Reaktor 1 (mL) Reaktor 2 (mL)

1,052 0,956 1,227

0,984 0,990 1,208

Rata-rata 1,018 0,973 1,2175

Data penentuan MLVSS

Berat (gram)

Reaktor1 Reaktor2

Cawanpijar (a) 32,68 34,42

Kertassaring (b) 1,1711 1,1712

Cawanpijar + kertassaring + endapan yang

dipanaskandalamOven (c) 33,875 35,555

Cawanpijar + kertassaring + endapan yang

dipanaskandalamOvenkemudianFurnace (d) 32,8 34,53

BAB V

PENGOLAHAN DATA

5.1 Menentukan COD akhir dari sampel

a) Reaktor 1

- a (volume FAS untuk blanko) = 1,2175 mL

- b (volume FAS untuk sampel) = 1,018 mL

- c (normalitas FAS) = 0,204 N

- d (berat equivalen Oksigen) = 8

- p (pengenceran) = 10 kali

- Volume sampel = 2,5 mL

COD = (���)�����������

������������

= (�,������,���)����,��������������

�,���

= 1302,336 mg O2/L

b) Reaktor 2

- a (volume FAS untuk blanko) =1,2175 mL

- b (volume FAS untuk sampel) = 0,973 mL

- c (normalitas FAS) = 0,204 N

- d (berat equivalen Oksigen) = 8

- p (pengenceran) = 10 kali

- Volume sampel = 2,5mL

COD = (���)�����������

������������

= (�,������,���)����,��������������

�,���

= 1596,096 mg O2/L

5.2 Menentukan kandungan MLVSS

a) Reaktor 1

- a (berat cawan pijar) = 32,68 gr

- c (Cawan pijar+kertas saring+endapan yang dipanaskan dalam Oven) = 33,875

gr

- d (Cawan pijar+kertas saring+endapan setelah dioven dan Furnace)=32,8 gr

- Volume sampel = 40mL

TSS = (���)

������������ x 106

= (��,������,��)

�� x 106

= 29875 mg/L

VSS (MLVSS) = (���)

������������ x 106

= (��,������,�)

�� x 106

= 26875 mg/L

FSS = TSS – VSS

= 29875 – 26875

= 3000 mg/L

b) Reaktor 2

- a (beratcawanpijar) = 34,42 gr

- c (Cawan pijar+kertas saring+endapan yang dipanaskan dalam Oven)= 35,555 gr

- d (Cawan pijar+kertas saring+endapan setelah diovendan Furnace)=34,53 gr

- Volume sampel = 40mL

TSS = (���)

������������ x 106

= (��,������,��)

�� x 106

= 28375 mg/L

VSS (MLVSS) = (���)

������������ x 106

= (��,������,��)

�� x 106

= 25625 mg/L

FSS = TSS – VSS

= 28375 -25625

= 2750 mg/L

5.3 Menentukan efisiensi pengolahan

a) Reaktor 1

ɳ =����������������

�������x 100 %

= ���������,���

����x 100 %

= ��, ��%

b) Reaktor 2

ɳ =����������������

�������x 100 %

= ���������,���

����x 100 %

= ��, ��%

BAB VII

PEMBAHASAN

Oleh Iffa Ma’rifatunnisa

NIM 11411046

Pada praktikum pengolahan anaerobik, alat yang dipakai untuk proses ini adalah

anaerobic digaester yang memiliki 2 reaktor dan beroprasi secara batch. Proses pengolahan

anaerobik dilakukan secara satu tahap dengan kondisi nilai COD awal sampel adalah 4111

mg O2/L, pH awal raktor yaitu ; rekator ke-1 sebesar 7,65 dan reaktor ke-2 sebesar 7,60.

Masing-masing sampel yang telah dimasukan ke dalam Hach COD Digester dititrasi oleh

FAS 0,2406 sehingga daapat diperoleh pada reaktor ke-1 nilai COD akhir adalah 1302, 336

mg O2/L; VSS (MLVSS) sebesar 26875 mg/L ; FSS sebesar 3000 mg/L; dan efisiensi yang

diperoleh adalah 68,32% sedangkan pada reaktor ke-2 kandungan COD akhir adalah 1596,

096 mg O2/L; VSS (MLVSS) sebesar 25625 mg/L, FSS sebesar 2750 mg/L; dan efisiensi

yang diperoleh adalah 61.17%.

Dari data perolehan, TSS pada masing-masing reaktor nilai TSS yang diperoleh

melebihi 50 mg/L. Berdasarkan literatur nilai TSS yang diperbolehkan adalah sebesar 50

mg/L (Pergub Bali No. 8 Tahun 2007). Sehinga dapat disimpulkan bahwa padatan

tersuspensi yang terendapkan cukup tinggi. Sedangkan pada penentuan kandungan MLVSS

diperoleh dengan mengukur VSS untuk mengetahui banyaknya mikroorganisme yang ada

pada sampel. Dari nilai yang didapat, nilai VSS masih tinggi yaitu pada rekator ke 1 sebesar

26875 mg/L dan pada reaktor ke-2 sebesar 25625 mg/L sehingga untuk mendekomposisi

kandungan organik membutuhkan banyak mikroba

Dalam penentuan nilai COD, pada pasil percobaan menunjukan bahwa telah terjadi

penurunan kandungan COD pada sampel air limbah. :

COD AWAL COD REAKTOR KE-1 COD REKATOR KE-2

4111 mg O2/L 1302, 336 mg O2/L 1596, 096 mg O2/L

Berdasarkan literatur pengolahan limbah menggunakan anaerobik dapat menurunkan

konsentrasi COD sebesar 60%-90% (http://www.kelair.bppt.go.id). Bila dibandingkan

dengan literatur, hasil percobaan efisiensi penurunan COD sudah melebihi dari 60 % yaitu

perolehan efisiensi pada rekator ke-1 adalah sebesar 68,32 % dan pada reaktor ke 2 adalah

61,17%, sehingga dapat dikatakan bahwa proses ini sudah cukup optimum untuk

menurunkan kandungan COD dalam sampel air limbah. Walaupun penurunan ini

menghasilkan kandungan organik yang masih tinggi dimana nilai ini masih lebih besar bila

dibandingkan dengan standar kualitas air bersih dimana batas COD adalah 100 mg O2/L

(Peraturan Mentri Kesehatan RI. 416/Menkes/Per/IX/1990), sehingga dapat dikatakan dari

hasil COD yang diperoleh setelah proses ini kandungan organiknya masih tinggi dan tidak

memenuhi syarat kualitas air bersih. Kandungan organik masih tinggi dari nilai yang

diperbolehkan karena kurangnya pengecekan temperatur yang dapat mempengaruhi kondisi

reaktor.

Selain itu salah satu faktor yang mempengaruhi perolehan dan penurunan nilai COD

dan efisiensi pengolahan adalah pH (Keasaman). Berdasarkan literatur yang diperoleh bahwa

untuk proses pengolahan anaerobik sekurang-kurangnya, pH harus dijaga pada nilai 6,2 dan

jika konsentrasi sulfat cukup tinggi maka kisaran pH sebaiknya berada pada pH 7 – 8. Pada

praktikum pH air limbah dari reaktor ke-1 adalah 7,65 dan pada reaktor ke-2 adalah 7,60

(http://nadyacintabiru.blogspot.com). Dengan kondisi tersebut menunjukan bahwa kondisi

pH pada proses pengolahan anaerobik sudah memenuhi syarat. Selain itu Hasil efisiensi

dapat ditingkatkan dengan cara mengoptimalkan kondisi pH pada masing-masing reaktor.

BAB VII

SIMPULAN

Nilai COD Umpan Sebesar 4111 mg O2/L

Nilai COD Akhir :

Reaktor 1 = 1302,336 mg O2/L

Reaktor 2 = 1596,096 mg O2/L

Kandungan MLVSS yang diperoleh pada :

Reaktor 1 = 26875 mg/L

Reaktor 2 = 25625 mg/L

Efisiensi pengolahan yang diperoleh pada :

Reaktor 1 = 68,32 %

Reaktor 2 = 61,17%

LAMPIRAN

GAMBAR PRAKTIKUM

Seperangkat Alat Anaerobik Digester

Reaktor

COD Digester

Desikator

pH meter

Furnace

Oven

Neraca Analitik

Dosimat

Abung Hach, sampel yang teah

dicampur 3,5ml H2SO4dan 1,5 ml

kalium bikromat

Sampel hasil

pengenceran 10x dari

2,5ml limbah masing-

masing reaktor

40 mL limbah dari masing-masing

reaktor untuk uji MLVSS

Volume gas yang

terbentuk pada reaktor

DAFTAR PUSTAKA

Budiastuti, Herawati. 2010. Jobsheet Pengolahan Limbah Industri ModulPengolahan Air

LimbahsecaraAnaerobik.PoliteknikNegeri Bandung.

Sumber lain :

http://www.discoverarmfield.co.uk/W8 anaerobic digester.htm. Diakses tanggal 22 oktober

2010

http://wiedeva.wordpress.com/seputar-tl/. “Pengolahan Air Limbah Secara Anaerobik”.

Diakses tanggal 22 Oktober 2010.