aplikasi biofilter untuk pengolahan air limbah industri ... · pdf filemetabolisme yang...

BAB III

PENGOLAHAN AIR LIMBAH PENCUCIAN JEAN DENGAN

PROSES BIOFILTER TERCELUP ANAEROB-AEROB

UJI COBA SKALA LABORATORIUM

37

III.1 Proses Pengolahan Air Limbah Secara Biologis Pengolahan air buangan secara biologiS

adalah suatu cara pengolahan yang diarahkan untuk menurunkan atau menyisihkan substrat tertentu yang terkandung dalam air buangan dengan memanfaatkan aktifitas mikroorganisme untuk melakukan perombakan substrat tersebut.

Menurut Djajadiningrat (1990) pengolahan secara biologis dapat diklasifikasikan berdasarkan 3 pendekatan, yaitu berdasarkan lingkungan proses biologis, macam-macam biotransformasi yang terjadi, dan konfigurasi bioreaktornya. III.1.1 Lingkungan Proses Biologis

Menurut Grady & Lim (1980), proses pengolahan air buangan secara biologi merupakan suatu proses biokimia yang dapat berlangsung dalam 2 lingkungan utama, yaitu :

a. Lingkungan aerob b. Lingkungan anaerob Lingkungan aerob, yaitu lingkungan dimana

kadar oksigen terlarut (DO) di dalam air terdapat cukup banyak, sehingga oksigen merupakan faktor pembatas. Pada keadaan ini oksigen bertindak sebagai akseptor elektron akhir dalam metabolisme

38

mikroba, dan pertumbuhan akan berlangsung secara efisien.

Sedangkan lingkungan anaerob merupakan kebalikan dari aerob, yaitu pada lingkungan ini tidak terdapat oksigen terlarut atau ada dalam konsentrasi yang sangat rendah, sehingga oksigen menjadi faktor pembatas berlangsungnya proses metabolisme aerob. Pada kondisi ini bahan lain akan bertindak sebagai akseptor elektron akhir. Jika bahan tersebut adalah molekul organik, maka istilah yang dipakai untuk menyebutkan proses yang berlangsung adalah fermentasi. Jika akseptor elektron akhir tersebut merupakan bahan anorganik, pertumbuhan tersebut dikatakan mengalami respirasi anaerob.

III.1.1.1 Proses Pengolahan Secara Anaerob Menurut Mosey (1983), secara garis besar

mekanisme proses pengolahan air limbah secara anaerob adalah konversi bahan organik atau organik karbon menjadi gas bio atau gas methan dan karbondioksida. Proses konversi tersebut meliputi tiga tahapan proses, yaitu : A. Tahap Hidrolisis dan Fermentasi

Tahap hidrolisis adalah tahap penguraian polimer-polimer organik tak larut menjadi senyawa organik terlarut. Polimer organik tak larut tersebut hadir dalam bentuk protein, karbohidrat dan lemak.

39

Proses hidrolisis seperti dijelaskan oleh Henze (1983) sebagai berikut :

Lemak dihidrolisis menjadi asam lemak yang

selanjutnya diubah menjadi asam propionat Protein dihidrolisis menjadi asam amino yang

selanjutnya diubah menjadi asam keto. Karbohidrat dihidrolisis menjadi asam keto

dan alkohol. Asam keto yang berasal dari hidrolisis protein dan karbohidrat diubah menjadi asam piruvat, yang selanjutnya diubah lagi menjadi asam laktat, asam propionat dan asam butirat. Proses hidrolisis dan fermentasi dilakukan

oleh aktivitas bakteri pembentuk asam yang merupakan bakteri fakultatif.

B. Tahap Asetogenesis

Tahap asetogenesis merupakan tahap

pembentukan asam asetat. Asam asetat yang terbentuk sebagian besar berasal dari asam propionat dan asam butirat. Pada tahap ini dihasilkan asam asetat, hidrogen dan karbondioksida.

Menurut Mosey (1983), reaksi kimia pembentukan asam asetat adalah sebagai berikut :

Asam propionat menjadi asam asetat :

CH3CH2COOH + 2 H2O CH3COOH + CO2 + 3H2

40

Asam butirat menjadi asam asetat :

CH3CH2CH2COOH + 2H2O 2 CH3COOH + 2H2

C. Tahap Metanogenesis

Tahap ini merupakan tahap terakhir dari

mekanisme proses anaerob. Pada tahap ini gas metana akan terbentuk, baik yang berasal dari asam asetat maupun dari hidrogen. Secara keseluruhan tahap ini merupakan tahapan yang paling menentukan dari keseluruhan tahap mekanisme proses secara anaerob. Menurut Mosey (1983), proses metanogenesis merupakan proses yang berjalan paling lambat dari keseluruhan mekanisme anaerob. Hal ini dikarenakan oleh karena lambatnya pembelahan diri dari bakteri metana asetoklastik. Reaksi pembentukan gas metana adalah sebagai berikut :

Pembentukan gas metana dari asam asetat :

CH3COOH CH4 + CO2 Pembentukan gas metana dari hidrogen :

3H2 + CO2 CH4 + H2O

Hal yang perlu diperhatikan dari ketiga tahapan pada mekanisme proses anaerob adalah bahwa secara keseluruhan proses konversi tersebut dilakukan oleh mikroorganisme yang berbeda, di mana pada tahap hidrolisis dilakukan oleh bakteri

41

fakultatif dan pada proses asetogenesis oleh bakteri anaerob.

III.1.1.2 Proses Pengolahan Secara Aerob

Berbeda dengan proses anaerob, beban pengolahan pada proses aerob lebih rendah, sehingga prosesnya ditempatkan sesudah proses anaerob. Pada proses aerob hasil pengolahan dari proses anaerob masih mengandung zat organik dan nutrisi yang dapat diubah menjadi sel baru, hidrogen maupun karbondioksida oleh sel bakteri baru tersebut dalam kondisi oksigen yang cukup.Sistem penguraian aerob umumnya dioperasikan secara kontinyu. Persamaan umum reaksi penguraian secara aerob adalah sebagai berikut :

mikroba aerob

Bahan organik + O2 Sel baru +

energi untuk sel + CO2 + H2O + produk akhir lainnya

III.1.2 Faktor Yang berpengaruh di dalam

Proses Biologis Beberapa faktor yang berpengaruh di dalam

proses pengolahan air limbah secara biologis antara lain yakni :

42

Temperatur

Temperatur tidak hanya mempengaruhi aktifitas metabolisme mikroorganisme, tetapi juga mempengaruhi faktor lain seperti kecepatan transfer gas dan karakteristik pengendapan lumpur. Temperatur optimum untuk mikroorganisme untuk proses aerob adalah sama dengan untuk proses anaerob. pH Air

Nilai pH merupakan faktor kunci bagi pertumbuhan mikroorganisme. Beberapa bakteri dapat hidup pada pH di atas 9,5 dan di bawah 4,0. Secara umum pH optimum bagi pertumbuhan mikroorganisme adalah 6,5-7,5.

Waktu tinggal hidrolis (WTH)

Waktu Tinggal Hidrolis (WTH) adalah waktu perjalanan limbah cair di dalam reaktor, atau dapat pula dikatakan lamanya proses pengolahan limbah cair tersebut. Semakin lama waktu tinggal maka penghilangan yang terjadi akan semakin besar. Waktu tinggal dalam reaktor biologis sangat bervariasi dari 1 jam hingga berhari-hari. (Gair, 1989). Nutrien

Di samping kebutuhan karbon dan energi, mikroorganisme juga membutuhkan nutrien untuk sintesa sel dan pertumbuhan. Kebutuhan nutrien

43

dinyatakan dalam bentuk perbandingan karbon dan nitrogen dan fosfor yang merupakan nutrien anorganik utama yang diperlukan mikroorganisme dalam bentuk BOD:N:P (Benefield & Randall, 1980).

III.1.3 Konfigurasi Reaktor

Berdasarkan atas kondisi biakan atau pertumbuhan mikroorganisme yang berperan di dalam proses pengolahan air limbah secara bilogis secara garis besar dapat dibagi menjadi tiga yakni proses biologis dengan biakan tersuspensi (suspended culture), proses biologis dengan biakan melekat (attached culture) dan proses pengolahan dengan sistem lagoon atau kolam.

Proses biologis dengan biakan tersuspensi adalah sistem pengolahan dengan menggunakan aktifitas mikro-organisme untuk menguraikan senyawa polutan yang ada dalam air dan mikro-organime yang digunakan dibiakkan secara tersuspesi di dalam suatu reaktor. Beberapa contoh proses pengolahan dengan sistem ini antara lain : proses lumpur aktif standar/konvesional (standard activated sludge), step aeration, contact stabilization, extended aeration, oxidation ditch (kolam oksidasi sistem parit) dan lainya.

Proses biologis dengan biakan melekat yakni proses pengolahan limbah dimana mikro-organisme yang digunakan dibiakkan pada suatu media sehingga mikroorganisme tersebut melekat pada permukaan media. Beberapa contoh teknologi pengolahan air limbah dengan cara ini antara lain : trickling filter atau biofilter, rotating biological

44

45

contactor (RBC), contact aeration/oxidation (aerasi kontak) dan lainnnya.

Proses pengolahan air limbah secara biologis dengan lagoon atau kolam adalah dengan menampung air limbah pada suatu kolam yang luas dengan waktu tinggal yang cukup lama sehingga dengan aktifitas mikro-organisme yang tumbuh secara alami, senyawa polutan yang ada dalam air akan terurai. Untuk mempercepat proses penguraian senyawa polutan atau memperpendek waktu tinggal dapat juga dilakukam proses aerasi. Salah satu contoh proses pengolahan air limbah dengan cara ini adalah kolam aerasi atau kolam stabilisasi (stabilization pond). Proses dengan sistem lagoon tersebut kadang-kadang dikategorikan sebagai proses biologis dengan biakan tersuspensi.

Secara garis besar klasifikasi proses pengolahan air limbah secara aerobik dapat dilihat seperti pada Gambar III.1.

III.1.4 Peranan Mikrorganisme Dalam

Pengolahan Biologis Dalam pengolahan biologis keberadaan

mikroorganisme sangat dibutuhkan karena proses tidak akan berlangsung tanpa kehadiran mikroorganisme pengurai. Menurut Metcalf & Eddy (1991), berdasarkan kebutuhan nutrisi yang digunakan, mikroorganisme dapat dibedakan menjadi :

Gambar III.1 : Klasifikasi proses pengolahan air limbah secara biologis

berdasarkan konfigurasi reaktor.

46

1) Mikroorganisme heterotrof, yaitu mikro-

organisme yang menggunakan substrat organik karbon sebagai sumber energi.

2) Mikroorganisme autotrof, mikroorganisme yang

menggunakan senyawa CO2 atau HCO3-

sebagai sumber karbon untuk proses metabolismenya, dimana sumber karbon diperoleh dari proses oksidasi dari bakteri heterotrof.

3) Mikroorganisme fakultatif autotrof, yaitu

mikroorganisme yang dapat menggunakan CO2 dan senyawa organik sebagai sumber karbon.

Bakteri, jamur, alga, protozoa, crustacea dan

virus adalah mikroorganisme yang berperan penting dalam proses pengolahan air buangan. Diantara mikroorganisme yang memegang peranan terpenting adalah bakteri dan juga yang paling banyak digunakan dalam proses pengolahan air buangan, sehingga struktur sel mikroorganisme lainnya dapat disamakan dengan bakteri (Metcalf & Eddy, 1991).

Seperti dikutip oleh Metcalf & Eddy (1991) dari Hoover & Porges (1952), bahwa sel bakteri sebagian besar terdiri dari air (80%) dan sisanya merupakan materi kering (20%). Materi kering tersebut terdiri dari 10 % bahan anorganik dan 90 % bahan organik (C5H7O2N).

47

Untuk memperoleh hasil yang memuaskan dari suatu proses pengolahan air limbah secara biologis diperlukan desain sistem pengolahan yang efektif. Menurut Benefield & Randall (1980), untuk mendapatkan desain yang efektif diperlukan faktor-faktor berikut :

Kebutuhan nutrisi mikroorganisme Faktor-faktor lingkungan yang mem-

pengaruhi pertumbuhan mikroorganisme Metabolisme mikroorganisme Hubungan antara pertumbuhan mikro-

organisme dan pemakaian substrat

Berdasarkan temperatur untuk tumbuh dan berkembang biak, maka mikroorganisme dapat digolongkan menjadi 3 (tiga) jenis, yaitu :

Mikroorganisme Psikofilik, yaitu mikroorganisme yang hidup dan tumbuh pada temperatur (10 – 30) oC, dengan temperatur optimal (12 – 18) oC.

Mikroorganisme Mesofilik, yaitu

mikroorganisme yang hidup dan tumbuh pada temperatur (20 – 50) oC, dengan temperatur optimal (25 – 40) oC.

Mikroorganisme Thermofilik, yaitu

mikroorganisme yang hidup dan tumbuh pada temperatur (35 – 75) oC, dengan temperatur optimal (55 – 65) oC.

48

Berdasarkan sumber energi yang dibutuhkan untuk proses metabolismenya, dapat digolongkan menjadi :

Mikroorganisme fototrof, yaitu mikro-organisme yang menggunakan cahaya sebagai sumber energi.

Mikroorganisme kemototrof, yaitu mikroorganisme yang memanfaatkan hasil reaksi oksidasi-reduksi untuk memenuhi kebutuhan energi.

Mikroorganisme mengalami proses metabolisme yang terdiri dari katabolisme dan anabolisme. Proses anabolisme memerlukan energi (reaksi endergonik) dan terjadi pada proses sintesa mikroorganisme. Sedangkan proses katabolisme yang terjadi pada proses oksidasi dan respirasi merupakan reaksi eksergonik karena melepaskan energi (Reynolds, 1982). Proses transformasi substrat berlangsung dalam suatu kelompok protein yang berperan sangat penting dalam proses biologis, yaitu enzim yang bersifat katalis.

Menurut Metcalf & Eddy (1991), kultur bakteri melakukan konversi yang dapat digambarkan menurut reaksi berikut ini : Oksidasi dan sintesa :

(bahan organik) bakteri COHNS + O2 + Nutrien CO2 + NH3

+ C5H7NO2

49

Respirasi endogenous : bakteri

C5H7NO2 + 5 O2 5 CO2 + NH3 + 2H2O + energi

Bahan organik seperti C, O, H, N dan S terkandung dalam air buangan. III.2 Pengolahan Air Limbah Dengan Proses

Film Mikrobiologis (Biofilm)

Proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilm atau biofilter secara garis besar dapat diklasifikasikan seperti pada Gambar III.2. Proses tersebut dapat dilakukan dalam kondisi aerobik, anaerobik atau kombinasi anaerobik dan aerobik. Proses aerobik dilakukan dengan kondisi adanya oksigen terlarut di dalam reaktor air limbah, dan proses anaerobik dilakukan dengan tanpa adanya oksigen dalam reaktor air limbah. Sedangkan proses kombinasi anaerob-aerob adalah merupakan gabungan proses anaerobik dan proses aerobik. Proses ini biasanya digunakan untuk menghilangan kandungan nitrogen di dalam air limbah. Pada kondisi aerobik terjadi proses nitrifikasi yakni nitrogen ammonium diubah menjadi nitrat (NH4

+ ---> NO3 ) dan pada kondisi anaerobik terjadi proses denitrifikasi yakni nitrat yang terbentuk diubah menjadi gas nitrogen (NO3 -----> N2 ).

50

Gambar III.2 : Kalsifikasi cara pengolahan air limbah dengan proses film mikro-

biologis(proses biofilm).

51

III.2.1 Prinsip Pengolahan Air Limbah Dengan Sistem Biofilm Mekanisme proses metabolisme di dalam sitem biofilm aerobik secara sederhana dapat diterangkan seperti pada Gambar III.3. Gambar tersebut menunjukkan suatu sistem biofilm yang yang terdiri dari medium penyangga, lapisan biofilm yang melekat pada medium, lapisan alir limbah dan lapisan udara yang terletak diluar. Senyawa polutan yang ada di dalam air limbah misalnya senyawa organik (BOD, COD), ammonia, phospor dan lainnya akan terdifusi ke dalam lapisan atau film biologis yang melekat pada permukaan medium. Pada saat yang bersamaan dengan menggunakan oksigen yang terlarut di dalam air limbah senyawa polutan tersebut akan diuraikan oleh mikroorganisme yang ada di dalam lapisan biofilm dan energi yang dihasilhan akan diubah menjadi biomasa. Sulpai oksigen pada lapisan biofilm dapat dilakukan dengan beberapa cara misalnya pada sistem RBC yakni dengan cara kontak dengan udara luar, pada sistem “Trickling Filter” dengan aliran balik udara, sedangkan pada sistem biofilter tercelup dengan menggunakan blower udara atau pompa sirkulasi. Jika lapiasan mikrobiologis cukup tebal, maka pada bagian luar lapisan mikrobiologis akan berada dalam kondisi aerobik sedangkan pada bagian dalam biofilm yang melekat pada medium akan berada dalam kondisi anaerobik.

52

Gambar III.3 : Mekanisme proses metabolisme di dalam sistem biofilm.

Pada kondisi anaerobik akan terbentuk gas H2S, dan jika konsentrasi oksigen terlarut cukup besar maka gas H2S yang terbentuk tersebut akan diubah menjadi sulfat (SO4 ) oleh bakteri sulfat yang ada di dalam biofilm. Selain itu pada zona aerobik nitrogen–ammonium akan diubah menjadi nitrit dan nitrat dan

53

selanjutnya pada zona anaerobik nitrat yang terbentuk mengalami proses denitrifikasi menjadi gas nitrogen. Oleh karena di dalam sistem bioflim terjadi kondisi anaerobik dan aerobik pada saat yang bersamaan maka dengan sistem tersebut maka proses penghilangan senyawa nitrogen menjadi lebih mudah. Hal ini secara sederhana ditunjukkan seperti pada Gambar III.4.

Gambar III.4 : Mekanisne penghilangan Ammonia di dalam proses biofilter.

III.2.2 Keunggulan Proses Film Mikrobiologis

(Biofilm)

Pengolahan air limbah dengan proses biofim mempunyai beberapa keunggulan antara lain :

54

Pengoperasiannya mudah Di dalam proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilm, tanpa dilakukan sirkulasi lumpur, tidak terjadi masalah “bulking” seperti pada proses lumpur aktif (Activated sludge process). Oleh karena itu pengelolaaanya sangat mudah.

Lumpur yang dihasilkan sedikit Dibandingakan dengan proses lumpur aktif, lumpur yang dihasilkan pada proses biofilm relatif lebih kecil. Di dalam proses lumpur aktif antara 30 – 60 % dari BOD yang dihilangkan (removal BOD) diubah menjadi lumpur aktif (biomasa) sedangkan pada proses biofilm hanya sekitar 10-30 %. Hal ini disebabkan karena pada proses biofilm rantai makanan lebih panjang dan melibatkan aktifitas mikroorganisme dengan orde yang lebih tinggi dibandingkan pada proses lumpur aktif. Dapat digunakan untuk pengolahan air limbah dengan konsentrasi rendah maupun konsentrasi tinggi. Oleh karena di dalam proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilm mikroorganisme atau mikroba melekat pada permukaan medium penyangga maka pengontrolan terhadap mikroorganisme atau mikroba lebih mudah. Proses biofilm tersebut cocok digunakan untuk mengolah air limbah dengan konsentrasi rendah maupun konsentrasi tinggi.

55

Tahan terhadap fluktuasi jumlah air limbah maupun fluktuasi konsentrasi.

Di dalam proses biofilter mikro-organisme

melekat pada permukaan unggun media, akibatnya konsentrasi biomasa mikro-organisme per satuan volume relatif besar sehingga relatif tahan terhadap fluktuasi beban organik maupun fluktuasi beban hidrolik. Pengaruh penurunan suhu terhadap efisiensi pengolahan kecil.

Jika suhu air limbah turun maka aktifitas

mikroorganisme juga berkurang, tetapi oleh karena di dalam proses biofilm substrat maupun enzim dapat terdifusi sampai ke bagian dalam lapisan biofilm dan juga lapisan biofilm bertambah tebal maka pengaruh penurunan suhu (suhu rendah) tidak begitu besar.

III.2.3 Proses Biofilm atau Biofilter Tercelup

(Submerged Biofilter)

Proses pengolahan air limbah dengan proses biofilm atau biofilter tercelup dilakukan dengan cara mengalirkan air limbah ke dalam reaktor biologis yang di dalamnya diisi dengan media penyangga untuk pengebang-biakan mikroorganisme dengan atau tanpa aerasi. Untuk proses anaerobik

56

57

dilakukan tanpa pemberian udara atau oksigen. Posisi media biofilter tercelup di bawah permukaan air. Media biofilter yang digunakan secara umum dapat berupa bahan material organik atau bahan material anorganik.

Untuk media biofilter dari bahan organik misalnya dalam bentuk tali, bentuk jaring, bentuk butiran tak teratur (random packing), bentuk papan (plate), bentuk sarang tawon dan lain-lain. Sedangkan untuk media dari bahan anorganik misalnya batu pecah (split), kerikil, batu marmer, batu tembikar, batu bara (kokas) dan lainnya. Di dalam proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilter tercelup aerobik, sistem suplai udara dapat dilakukan dengan berbagai cara, tetapi yang sering digunakan adalah seperti yang tertera pada Gambar III.5. Beberapa cara yang sering digunakan antara lain aerasi samping, aerasi tengah (pusat), aerasi merata seluruh permukaan, aerasi eksternal, aerasi dengan “air lift pump”, dan aersai dengan sistem mekanik. Masing-masing cara mempunyai keuntungan dan kekurangan. Sistem aerasi juga tergantung dari jenis media maupun efisiensi yang diharapkan. Penyerapan oksigen dapat terjadi disebabkan terutama karena aliran sirkulasi atau aliran putar kecuali pada sistem aerasi merata seluruh permukaan media.

Gambar III.5 : Beberapa metoda aerasi untuk proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilter tercelup.

58

Di dalam proses biofilter dengan sistem

aerasi merata, lapisan mikroorganisme yang melekat pada permukaan media mudah terlepas, sehingga seringkali proses menjadi tidak stabil. Tetapi di dalam sistem aerasi melalui aliran putar, kemampuan penyerapan oksigen hampir sama dengan sistem aerasi dengan menggunakan difuser, oleh karena itu untuk penambahan jumlah beban yang besar sulit dilakukan. Berdasarkan hal tersebut diatas belakangan ini penggunaan sistem aerasi merata banyak dilakukan karena mempunyai kemampuan penyerapan oksigen yang besar. Jika kemampuan penyerapan oksigen besar maka dapat digunakan untuk mengolah air limbah dengan beban organik (organic loading) yang besar pula. Oleh karena itu diperlukan juga media biofilter yang dapat melekatkan mikroorganisme dalam jumlah yang besar. Biasanya untuk media biofilter dari bahan anaorganik, semakin kecil diameternya luas permukaannya semakin besar, sehinggan jumlah mikroorganisme yang dapat dibiakkan juga menjadi besar pula. Jika sistem aliran dilakukan dari atas ke bawah (down flow) maka sedikit banyak terjadi efek filtrasi sehingga terjadi proses peumpukan lumpur organik pada bagian atas media yang dapat mengakibatkan penyumbatan. Oleh karena itu perlu proses pencucian secukupnya. Jika terjadi penyumbatan maka dapat terjadi aliran singkat (Short pass) dan juga terjadi penurunan jumlah aliran sehingga kapasitas pengolahan dapat menurun secara drastis.

59

III.2.4 Media Biofilter

Sebagai tempat tumbuh dan berkembang mikroorganisme, media yang akan digunakan dapat terbuat dari bahan organik dan anorganik. Untuk media dari bahan organik antara lain terdapat dalam bentuk tali, jaring, butiran tak teratur, plate dan sarang tawon. Media organik ini banyak yang dibuat dengan cara dicetak dari bahan tahan karat dan ringan misalnya PVC dengan luas permukaan spesifik yang besar dan porositas rongga yang besar sehingga dapat melekatkan mikroorganisme dalam jumlah besar tanpa menyebabkan kebuntuan. Sedangkan untuk media anorganik antara lain batu pecah, kerikil, batu marmer, tembikar, batu bara muda (kokas).

Menurut Metcalf & Eddy (1991), untuk mendapatkan permukaan media yang luas, media dapat dimodifikasikan dalam berbagai bentuk seperti bergelombang, saling-silang dan sarang tawon.

Sedangkan menurut Hooran (1990), dua sifat paling penting yang harus ada dari suatu media adalah :

Luas permukaan media, semakin luas

permukaan media maka semakin besar jumlah biomassa per unit volume.

Persentase ruang kosong, semakin besar

ruang kosong maka semakin besar kontak

60

Untuk media biofilter dari bahan organik banyak yang dibuat dengan cara dicetak dari bahan tahan karat dan ringan misalnya PVC dan lainnya, dengan luas permukaan spesifik yang besar dan volule rongga (porositas) yang besar, sehingga dapat melekatkan mikroorganisme dalam jumlah yang besar dengan resiko kebuntuan yang sangat kecil. Dengan demikian memungkinkan untuk pengolahan air limbah dengan beban konsentrasi yang tinggi serta efisiensi pengolahan yang cukup besar. Salah Satu contoh media biofilter yang banyak digunakan yakni media dalam bentuk sarang tawon (honeycomb tube) dari bahan PVC. Beberapa contoh perbandingan luas permukaan spesifik dari berbagai media biofilter dapat dilitat pada Tabel III.1. Tabel III.1 : Perbandingan luas permukaanspesifik

media biofilter.

No. Jenis Media Luas permukaan spesifik (m2/m3)

1 Trickling Filter dengan batu pecah

100-200

2 Modul Sarang Tawon (honeycomb modul)

150-240

3 Tipe Jaring 50 4 RBC 80-150

61

III.3 Uji Coba III.3.1 Material Dan Metoda Penelitian III.3.1.1 Material A. Air Limbah

Air limbah yang digunakan untuk penelitian diambil dari air limbah yang dihasilkan oleh industri pencucian jeans “ Prospek Warna, di Kelurahan Sukabumi Selatan, Jakarta Selatan. B. Media Biofilter

Media biofilter yang digunakan adalah media dari bahan plastik PVC tipe sarang tawon dengan spesifikasi sebagai berikut :

Tipe : Sarang Tawon, cross flow. Material : PVC Ukuran Modul : 30cm x 25cm x 30cm Ukuran Lubang : 2 cm x 2 cm Ketebalan : 0,5 mm Luas Spesifik : + 226 m2/m3 Berat : 30-35 kg/m3 Porositas Ronga : 0,98 Warna : Bening Transparant

62

III.3.1.2 Prosedur Analisis Seluruh prosesdur analisis yakni BOD, COD dan padatan tersuspensi (suspended solids, SS) serta parameter warna didasarkan pada “ American Standard Method. Para meter warna menggunakan skala Pt-Co. III.3.1.3 Prosedur percobaan

A. Model Reaktor

Pengolahan air limbah dilakukan dengan cara mengoperasikan reaktor biologis yang terdiri dari bak pengendapan awal, biofilter anaerob, biofilter aerob serta bak pengendapan akhir. Skema proses pengolahan serta ukuran rekator ditunjukkan seperti pada Gambar III.6.a dan III.6.b. Lebar reaktor 30 cm, panjang reaktor 130 cm, dan tinggi 50 cm. Spesifikasi reaktor dan perlengkapannya ditunjukkan seperti pada Tabel III.2.

Air limbah di tampung ke dalam tangki penampung, selanjutnya dialirkan ke bak pengendapan awal. Dari bak pengendapan awal air limbah dialirkan ke biofilter anaerob. Biofilter anaerob terdiri dari dua ruangan yang diisi dengan media palstik sarang tawon. Arah aliran dimdalam biofilter anaerob adalah dari atas ke bawah dan dari bawah ke atas. Air limpasan dari biofilter anaerob selanjutnya masuk ke biofilter aerob. Di dalam biofilter aerob juga diisi dengan media sarang tawon dengan arah aliran dari atas ke bawah, sambil

63

64

dihembus dengan udara menggunakan blower. Selanjutnya, air limbah masuk ke bak pengendapan akhir melalui bagian bawah bak. Air limbah di dalam bak pengadapan akhir sebagian disirkulasi ke biofilter aerob dengan ratio sirkulasi hidrolik (Hydaulic Recycle Ratio, HRR ) sama dengan 1 (satu). Air limpasan dari bak pengendapan akhir merupakan air olahan. B. Proses Pengembangbiakan Mikro-

organisme (Seeding)

Pengembang-biakanan mikroorganisme atau disebut juga seeding dilakukan untuk menumbuhkan mikroorganisme. Seeding yang dilakukan adalah seeding secara alami dengan cara mengalirkan air limbah domestik secara kontinyu ke dalam reaktor biofilter. Penggunaan air limbah domestik dikarenakan air buangan ini kaya akan mikroorganisme dan telah mempunyai sumber karbon yang cukup sehingga pertumbumbuhan mikroorganisme pada media akan menjadi cepat. Dan pemberian tambahan karbon dari glukosa hanya diberikan sewaktu-waktu pada saat konsentrasi COD limbah domestik rendah, glukosa tidak diberikan setiap hari. Dalam proses ini telah terbentuk lapisan biofilm yang menyelimuti media sarang tawon.

Gambar III.6.a : Diagram proses pengolahan air limbah pencucian jean yang

digunakan untuk penelitian.

65

Gambar III.6.b : Diagram proses pengolahan air limbah pencucian jean yang

digunakan untuk penelitian. Kombinasi pengolahan kimia fisika dengan proses biologis

66

Tabel III.2 : Spesifikasi Reaktor biofilter dan Perlengkapannya yang digunakan untuk percobaan.

URAIAN KETERANGAN

REAKTOR : Bahan Tinggi Panjang Lebar Volume

Kaca, diameter 6 mm 50 cm 130 cm 25 cm 195 liter

MEDIA: Tipe Ukuran Ukuran lubang Luas spesifik Porositas rongga

Sarang tawon (PVC) 30 x 25 x 30 cm 2 x 2 cm ± 226 m2/m3

0,98

67

Lanjutan Tabel III.2 :

PIPA INLET dan OUTLET PVC, diameter 0,5 inchi

AERATOR : Suplai udara

1,105 L/menit

POMPA SIRKULASI : Debit

900 liter/menit

RESERVOIR : Bahan Volume

Plastik 200 liter

BAK PEMBUBUHAN : Bentuk Bahan Ukuran

Buffle Channel Kaca 40 x 30 x 65 cm

68

69

Lanjutan Tabel III.2 :

Ukuran Reaktor

C. Aklimatisasi Aklimatisasi adalah pengadaptasian mikroorganisme terhadap air buangan yang akan diolah. Pengadaptasian dilakukan dengan cara mengganti air limbah domestik secara perlahan dengan air limbah dari industri pewarnaan jeans. Lapisan biofilm yang terbentuk akan semakin menebal. Akhir dari aklimatisasi adalah ketika air buangan domestik telah 100 % tergantikan dengan air buangan pencucian jeans dan efisiensi penurunan konsentrasi COD yang cukup tinggi dan stabil. Tahapan proses aklimatisasi dapat dilihat pada Tabel III.3. Tabel III.3 : Tahapan aklimatisasi

Tahapan Air limbah domestik (%)

Air limbah pewarnaan jeans

(%) Tahap I 90 10 Tahap II 80 20 Tahap III 70 30 Tahap IV 60 40 Tahap V 50 50 Tahap VI 40 60 Tahap VII 30 70 Tahap VIII 20 80 Tahap IX 10 90 Tahap X 0 100

70

D. Percobaan

Reaktor yang digunakan mempunyai kapasitas sebesar 195 liter. Simulasi ini akan menggunakan 4 jenis waktu tinggal yaitu 72 jam (3 hari), 48 jam (2 hari), 36 jam (1,5 hari) dan 24 jam (1 hari). Hal ini berarti debit yang akan dialirkan untuk masing-masing waktu tinggal dapat di lihat pada Tabel III.4.

Tabel III.4: Variasi Waktu Tinggal dan Debit Air

Baku

Waktu Tinggal (jam) Debit (liter/menit) 72 0,0451 48 0,0677 36 0,0902 24 0,136

Percobaan pertama dilakukan hanya dengan proses biofilter tanpa pembubuhan bahan kimia, sedangkan percobaan ke dua dilakukan dengan cara kombinasi pembubuhan bahan kimia yakni ferrosulfat dengan proses biofilter.

Pengambilan contoh (Sampling) yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan pada titik-titik tertentu yang kemudian akan dianalisa parameternya. Adapun letak titik-titk tersebut dapat dilihat pada gambar III.1, yakni :

Titik 0 : Influen Titik 1 : Efluen bak pembubuhan

71

Titik 2 : Influen anoksik 1 Titik 3 : Efluen anoksik 2 / influen anaerob Titik 4 : Efluen reaktor (yang akan dibuang ke

perairan)

Pengambilan sampel dilakukan ketika kondisi reaktor telah stabil. Penentuan kondisi tunak dilakukan dengan mengukur kandungan organik (COD) pada setiap titik sampling tersebut. E. Analisa Parameter Dalam penelitian ini adapun parameter yang akan diukur adalah : 1) Kebutuhan Oksigen Kimiawi (COD), yaitu untuk

mengetahui jumlah oksigen yang diperlukan untuk mendegradasikan senyawa organik secara kimiawi. Analisa untuk pengukuran parameter ini yang digunakan adalah metode bikromat (K2Cr2O7) secara open refluks.

2) Kebutuhan Oksigen Biologis (BOD), yaitu jumlah oksigen yang diperlukan oleh mikroorganisme dalam proses biokimia untuk proses penguraian substrat. Analisa yang digunakan untuk mengukur parameter ini adalah metode Winkler pada 200C selama 5 hari.

3) Padatan tersuspensi (TSS), yaitu dapat berupa senyawa organik dan anorganik. Dekomposisi padatan yang tersuspensi ini akan meningkatkan nilai BOD dan COD, sehingga

72

4) Warna, air yang mempunyai warna yang bukan warna alami akan mengganggu estetika dan penyerapan sinar matahari untuk kehidupan ekosistem perairan tersebut. Warna yang pekat dari air buangan umumnya disebabkan karena kandungan organik yang tinggi dan banyaknya padatan yang tersuspensi. Analisa parameter untuk pengukuran parameter ini adalah dengan metode kolorimetri menggunakan spektrofotometer

III.3.2 Hasil Percobaan Dan Pembahasan

Secara garis besar kegiatan yang dilakukan dalam penelitian ini terbagi atas 3 tahapan kegiatan, yaitu tahap seeding (pembenihan), tahap aklimatisasi dan tahap penelitian berdasarkan waktu tinggal hidrolis (WTH). Dari seluruh rangkaian percobaan yang telah dilakukan, diperoleh hasil penelitian yang kemudian dikelompokkan dan dianalisa sehingga diperoleh sub bab pembahasan. Pembahasan meliputi tahap seeding, tahap aklimatisasi, kinerja biofilter dalam penghilangan BOD, COD, TSS dan warna. Sebelum penelitian dilaksanakan terlebih dahulu dilakukan penelitian pendahuluan terhadap air limbah pencucian jeans untuk mengetahui

73

karakteristik limbah tersebut. Secara umum karakteristik air limbah pencucian jean yang digunakan untuk perbobaan dapat dilihat pada Tabel III.5. Tabel III.5 : Karakteristik limbah pecucian jeans

No Parameter Satuan Konsentrasi

1 BOD mg/l 1184-1215 2 COD mg/l 1572-1612 3 TSS mg/l 475-550 4 Warna Pt.Co 524-548 5 pH - 6,0-6,8

Sumber : Hasil penelitian

III.3.2 .1 Hasil Seeding Seeding atau disebut juga sebagai

pembenihan merupakan langkah awal dari penelitian reaktor biologis. Dalam tahapan ini dilakukan upaya untuk menumbuhkan mikroorganisme pada media penyokong, mikroorganisme ini sangat berperan penting dalam proses pengolahan biologis ini. Di dalam penelitian ini seeding dilakukan secara alami, yaitu mikroorganisme langsung dibiakkan di dalam reaktor dengan cara mengalirkan air limbah domestik secara kontinyu ke dalam reaktor. Air limbah domestik dipilih untuk pembiakan ini karena limbah domestik kaya akan sumber karbon yang

74

diperlukan mikroorganisme untuk hidup dan juga di dalam air tersebut terkandung berbagai mikroorganisme. Dengan demikian proses pembiakan tidak perlu memakan waktu terlalu lama. Walaupun demikian, sumber karbon yang diperlukan tetap dijaga dengan sesekali memberikan penambahan glukosa.

Di dalam proses seeding ini air buangan domestik yang memang telah banyak mengandung bakteri dialirkan secara kontinyu ke dalam reaktor biofilter dan secara bersamaan aerator juga dijlalankan, setelah lapisan lendir/biofilm telah tumbuh dapat dilakukan aklimatisasi.

Pertumbuhan mikroorganisme pada media dapat dilihat dari peningkatan efisiensi penghilangan COD. Efisiensi penghilangan COD yang meningkat menunjukkan adanya aktifitas mikroorganisme yang telah tumbuh semakin banyak dan mendegradasi senyawa organik yang ada di dalam air buangan tersebut. Dalam hal ini VSS tidaklah menjadi parameter utama karena proses seeding dilakukan secara langsung pada reaktor dan mikroorganisme yang ada langsung melekat pada media membentuk lapisan biofilm. Dengan demikian nilai VSS yang terdapat pada larutan di dalam reaktor kecil. Hasil penelitian dapat dilihat pada Tabel III.6 dan Gambar III.7 dan III.8.

Dari tabel dan grafik tersebut terlihat bahwa pada minggu pertama penghilangan COD yang dapat dilakukan kurang dari 45 %. Hal ini terjadi karena pada saat pengoperasian awal belum terbentuk lapisan biofilm yang berarti

75

76

mikroorganisme belum banyak yang menempel pada media, hal ini juga dapat dilihat pada hasil pengukuran VSS yang keluar masih tinggi. Karena bila lapisan biofilm sudah terbentuk, berarti mikroorganisme yang melekat pada media telah banyak sehingga VSS yang keluar akan mempunyai nilai yang kecil.

Setelah seeding berjalan selama satu bulan, lapisan biofilm mulai terlihat menebal dan efisiensi penghilangan COD sudah mulai tinggi, yaitu mencapai 70% tetapi belum cukup stabil dan masih terlalu rendah untuk dilanjutkan pada tahapan selanjutnya yaitu aklimatisasi. Setelah 70 hari efisiensi telah mencapai 85%, sebenarnya telah sesuai untuk pengaklimatisasian tetapi untuk itu harus dijaga agar kondisi ini stabil.

Kondisi stabil dicapai setelah 84 hari, yaitu dimana efisiensi pneyisihan tetap berada pada 85%. Dengan demikian pengaklimatisasian dapat dilakukan.

III.3.2 .2 Hasil Aklimatisasi

Setelah mikroorganisme yang tumbuh cukup banyak (hal ini terlihat pada ketebalan biofilm) dan efisiensi penghilangan COD telah tinggi dan stabil, maka dapat dilakukan proses pengadaptasian atau disebut juga aklimatisasi.

Tabel III.6 : Hasil Seeding

COD

Influen reaktor

Efluen zona anoksik

Efisiensi Penghilangan

COD Zona Efluen Biofilter


Total N Influen

Total P Influen

Influen Reaktor

Efluen Reaktor

Waktu Operasi (Hari)

(mg/l) (mg/l) Anoksik (%) (mg/l) Total (%) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) 1 188 160 14,9 140 25,5 6,3 1,15 335 205 4 152 129 15,1 96 36,8 14,3 1,14 300 172 8 115 91 20,9 62 46,1 11 150 115 23,3 74 50,7 13 145 95 34,5 59 59,3 8,44 1,1 275 128 15 173 74 57,2 61 64,7 6,12 1,03 24 161 56 65,2 48 70,2 5,46 1,11 315 104 26 135 47 65,2 40 70,4 29 164 57 65,2 49 70,1 320 102 31 142 49 65,5 42 70,4 9,21 1,02 299 99 38 125 46 63,2 39 68,8 5,9 1,11 331 103 40 118 43 63,6 36 69,5 46 123 47 61,8 36 70,7 6,12 1,03 50 158 54 65,8 41 74,1 8,2 1,18 296 78

77

78

Lanjutan Tabel III.6.

COD Waktu Operasi (Hari) Influen

reaktor Efluen zona

anoksik


COD Zona Efluen Biofilter


Total N Influen

Total P Influen

Influen Reaktor

Efluen Reaktor

54 112 36 67,9 26 76,8 300 56 57 127 40 68,5 27 78,7 61 188 51 72,9 39 79,3 9,92 1,25 302 46 64 223 56 74,9 39 82,5 67 335 79 76,4 48 85,7 17,24 1,31 314 35 71 279 68 75,6 42 84,9 277 35 73 207 50 75,8 31 85,0 10,21 1,13 75 178 42 76,4 30 83,1 287 40 78 164 37 77,4 26 84,1 8,44 1,1 81 149 33 77,9 22 85,2 7,69 1,16 306 37 84 183 38 79,2 29 84,2 9,67 1,12 290 35

Grafik seeding COD dan VSS

050

100150200

250300

350400

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25

Waktu pengoperasian

Ko

nse

ntr

asi C

OD

(m

g/l)

050

100150200

250300

350400

Ko

nse

ntr

asi V

SS

(m

g/l)

Influen COD Efluen reaktor CODInfluen VSS Efluen VSS

Gambar III.7 : Penurunan konsentrasi COD dan VSS pada saat seeding.

79

Grafik seeding penyisihan COD

0

50

100

150

200

250

300

350

400

1 8 13 24 29 38 46 54 61 67 73 78 84

Waktu pengoperasian (hari ke)

Ko

nse

ntr

asi C

OD

(m

g/l)

0,010,020,030,040,050,060,070,080,090,0100,0

Efi

sien

si p

enyi

sih

an (

%)

Influen Efluen reaktor Efisiensi total reaktor

Gambar III.8 : Efisiensi Penghilangan COD pada saat seeding.

80

Aklimatisasi dilakukan dengan cara mengganti secara bertahap air limbah domestik yang digunakan pada waktu seeding dengan air limbah pencucian jeans. Penggantian ini dilakukan dengan perbandingan 10% air limbah pencucian jeans dan 90% air limbah domestik yang kemudian secara bertahap akan menjadi 100% air limbah pencucian jeans. Titik akhir aklimatisasi dicapai ketika efisiensi penghilangan COD telah stabil pada saat air limbah domestik telah seluruhnya (100% ) digantikan dengan air limbah pencucian jeans yang di ambil dari air limbah yang dikeluarkan oleh industri pencucian jean. Hasil proses aklimatisasi secara lengkap dapat dilihat pada Tabel III.7 dan Gambar III.9.

Dari Tabel III.7 dan Gambar III.9 tersebut dapat dilihat pada saat perbandingan limbah pencucian jeans dengan limbah domestik 10 % :dibanding 90%, konsentrasi COD di dalam influen air limbah yang masuk reaktor biofiloter adalah 432 mg/l, dan efisiensi pengilangan COD mencapai 82%. Pada saat influen telah 100 % diganti dengan limbah pencucian jean yakni setelah waktu operasi 39 hari, konsentrasi COD mencapai 1476 mg/l dan efisiensi penghilangan COD 90,7 %. Proses berjalan stabil setelah aklimatisasi berjalan selama 41 hari dengan efisiensi penghilangan COD mencapai 90,7 %. Proses aklimatisasi dilakukan dengan kondisi waktu tinggal (WTH) 72 jam.

81

Tabel III.7 : Efisiensi penghilangan COD selama proses aklimatisasi.

Ratio Vol. Limbah tekstil thd

Influen Reaktor Efluen Zona

Efisiensi penghilangan

COD Efluen Efisiensi Total

Penghilangan COD Hari ke

vol limbah domestik (mg/l) Aksik (mg/l)

Zona Anoksik (%)

Reaktor (mg/l) Di dalam reaktor (%)

1 10 % : 90 % 432 103 76,2 89 79,4 4 10 % : 90 % 448 99 77,9 80 82,1 7 20 % : 80 % 459 94 79,5 65 85,8

11 30 % : 70 % 612 100 83,7 87 85,8 15 40 % : 60 % 729 110 84,9 96 86,8 19 50 % : 50 % 899 133 85,2 115 87,2 24 60 % : 40 % 978 139 85,8 119 87,8 27 70 % : 30 % 1006 140 86,1 122 87,9 28 70 % : 30 % 1038 143 86,2 124 88,1 29 70 % : 30 % 1089 146 86,6 128 88,2 30 70 % : 30 % 1108 145 86,9 126 88,6 31 80 % : 20 % 1151 150 87,0 123 89,3 32 80 % : 20 % 1192 154 87,1 128 89,3 33 80 % : 20 % 1209 154 87,3 127 89,5

82

Lanjutan Tabel III.7

Ratio Vol. Limbah tekstil thd

Influen Reaktor Efluen Zona

Efisiensi penghilangan

COD Efluen Efisiensi Total

Penghilangan COD Hari ke

vol limbah domestik (mg/l) Aksik (mg/l)

Zona Anoksik (%)

Reaktor (mg/l) Di dalam reaktor (%)

34 80 % : 20 % 1226 151 87,7 126 89,7 35 90 % : 10 % 1284 164 87,2 129 90,0 36 90 % : 10 % 1317 164 87,5 131 90,1 37 90 % : 10 % 1369 161 88,2 134 90,2 38 90 % : 10 % 1415 166 88,3 134 90,5 39 100% 1476 168 88,6 138 90,7 40 100% 1532 172 88,8 142 90,7 41 100% 1597 179 88,8 150 90,6

83

Grafik Aklimatisasi Penghilangan COD

0100200300400500600700800900

10001100120013001400150016001700

1 7 15 24 28 30 32 34 36 38 40

Waktu pengoperasian (hari ke)

Ko

nse

ntr

asi C

OD

(m

g/l)

0,010,020,030,040,050,060,070,080,090,0100,0

Efi

sien

si

Pen

gh

ilan

gan

(%)

Influen Efluen reaktor Efluen anoksik

Efisiensi anoksik Efisiensi reaktor

100%10%

Gambar III.9 : Efisiensi Penghilangan COD pada saat aklimatisasi

84

III.3.2 .3 Hasil Percobaan Berdasarkan variasi Waktu Tinggal Hidrolis (WTH)

A. Pengolahan Air limbah Pencucian Jean

dengan Proses Biofilter Anaerob-Aerob (Tanpa Penambahan Bahan Kimia)

Setelah proses aklimatisasi berjalan dengan

baik yaitu diindikasikan dengan semakin meningkatnya efisiensi penghilangan COD dan limbah domestik telah 100% tergantikan dengan limbah pewarnaan jeans, maka pengoperasian secara kontinyu dapat dilakukan. Dalam pengoperasian kontinyu ini, sampling parameter BOD, COD, SS dan warna dilakukan pada 4 titik pengambilan sampel (gambar 3.2, BAB III). Proses dalam biofilter dikatakan telah berada dalam kondisi tunak (steady state) jika biofilm tumbuh dengan baik dan efisiensi penghilangan relatif konstan. Dalam pengoperasian kontinyu ini, debit yang mengalir disesuaikan dengan waktu tinggal yang dipilih. Waktu tinggal yang dipilih adalah 72 jam, 48 jam , 36 jam dan 24 jam. Pengoperasian diawali dari waktu tinggal 72 jam hingga yang terpendek 24 jam. Penghilangan COD :

Efisiensi penghilangan COD untuk setiap waktu tinggal dapat dilihat pada Tabel III. 8 sampai dengan Tabel III.11 dan Gambar III.10. Dari hasil tersebut terlihat pada saat penggantian waktu tinggal terjadi penurunan efisiensi terlebih dahulu dan setelah 2-3 hari barulah mencapai kestabilan. Penggantian waktu tinggal dilakukan setelah

85

pengoperasian dijalankan selama setidaknya 4 kali dari waktu tinggal terpilih. Penurunan efisiensi pada saat penggantian terjadi disebabkan oleh adaptasi dari mikroorganisme yang tumbuh di dalam reaktor biofilter karena adanya perubahan debit aliran dari pengoperasian sebelumnya (menjadi lebih kecil) sehingga beban hidroliknyapun menjadi lebih besar.

Dari hasil tersebut terlihat untuk waktu tinggal hidrolis (WTH) 72 jam konsentrasi COD di dalam influen rata-rata 1588 mg/l sedangkan konsentrasi COD di dalam efluen turun mencapai rata-rata 146 mg/l, dengan efisiensi penghilangan COD mencapai 90,8 %. Untuk waktu tinggal hidrolis 48 jam konsentrasi COD di dalam influent rata-rata 1591 mg/l sedangkan konsentrasi COD di dalam efluen turun menjadi sekitar 87 mg/l dengan efisiensi penghilangan COD menjadi sekitar 87 %. Untuk waktu tinggal 36 jam efisiensi penghilangan COD turun menjadi 84 %, dan untuk waktu tinggal 24 jam efisiensi penghilangan COD turun menjadi sekitar 78%.

Dari hasil percobaan tersebut terlihat juga bahwa penghilangan polutan organik (COD) sebagian besar terjadi di dalam reaktor biofilter zona anaosik yakni terjadi di dalam bak pengendapan awal yang berfungsi sebagai bak pengendap sekaligus sebagai bak digester dan di dalam bak biofilter anaerob. Pada zona anoksik tersebut dengan waktu tinggal 24- 72 jam efisiensi penghilangan COD berkisar antara 71-88 %. Sedangkan efisiesi total penghilangan COD yakni setelah zona aerob dengan waktu tinggal 24-72 jam berkisar antara 78-91 %. Dengan demikian zona

86

anoksik atau anaerob mempunyai kontribusi yang besar di dalam penghilangan COD, sedangkan zona aerob mempunyai kontribusi terhadap penghilangan COD hanya sekitar 10 %. Penghilangan BOD :

Untuk penghilangan BOD menunjukkan kecen-derungan yang sama dengan peng-hilangan COD. Efisiensi penghilangan BOD untuk setiap waktu tinggal dapat dilihat pada Tabel III.12 sampai dengan Tabel III.15 dan Gambar III.11. Konsentrasi BOD di dalam influen berkisar antara 1184-1215 mg/l. Untuk waktu tinggal hidrolis (WTH) 72 jam efisiensi penghilangan BOD mencapai 91 %, untuk waktu tinggal hidrolis 48 jam efisiensi penghilangan BOD turun menjadi sekitar 90 %, untuk waktu tinggal 36 jam efisiensi penghilangan BOD 87 %, dan untuk waktu tinggal 24 jam efisiensi penghilangan BOD turun menjadai sekitar 85%.

Pada saat penggantian waktu tinggal menjadi lebih pendek terjadi penurunan efisiensi terlebih dahulu dan setelah 2-3 hari barulah mencapai kestabilan. Penurunan efisiensi pada saat penggantian terjadi karena adanya perubahan debit aliran dari pengoperasian sebelumnya (menjadi lebih kecil) sehingga beban hidroliknyapun menjadi lebih besar.

Dari gambar … dan gambar … tersebut terlihat bahwa penghilangan senyawa organik (COD,BOD) pada zona anoksik mencapai hingga 71-88 %, sementara zona aerob hanya menyisihkan sekitar 10%. Hal ini dikarenakan zona anoksik memiliki waktu tinggal yang lebih lama 2 kali lipat

87

daripada zona aerob, dengan demikian penghilangannya menjadi lebih banyak.

Walaupun demikian zona aerob tetap diperlukan karena zona aerob juga berguna untuk menurunkan bau dan meningkatkan DO pada efluen akhir. Menurut Rittmann & Mc Carty (2001) pada reaktor gabungan anoksik-aerob kandungan nitrat dari zona aerob akan diturunkan dengan cara diresirkulasi kembali ke bak influen lalu kemudian terjadi proses denitrifikasi pada zona anoksik. Dari hasil percobaan tersebut di atas dibuat hubungan antara besarnya beban organik yakni beban BOD (kg-BOD per m3 volume reaktor per hari) dterhadap efisiensi penghilangan BOD. Hasil perhitungan tersebut ditunjukkan seperti pada Gambar 9.

Dari hasil percobaan tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin pendek waktu tinggal hidrolis di dalam reaktor biofilter efisiensi penghilangan menjadi semakin kecil. Selain itu semakin besar beban organik efisiensi penghilangan menjadi semakin kecil. Untuk beban BOD sebesar 1,225 kg/m3.hari, efisiensi penghilangan BOD mencapai 92 %, sedangkan untuk beban BOD 3,658 kg/m3.hari efsiensi penghilangan BOD turun menjadi 85,9 %. Hubungan antara beban BOD (BOD Loading) dengan efisiensi penghilangan menjunjukkan hubungan linier yang dengan persamaan Y = -2,5945 X + 95,005 dengan niliai Regresi R = 0,97068 dimana Y adalah efisiensi penghilangan BOD (%), dan X adalah beban BOD (kg-BOD/m3-reaktor.hari)

88

Penghilangan Zat Padat Tresuspensi (TSS) :

Dari hasil percobaan terlihat bahwa dengan proses biofilter anaerob-aerob tercelup menggunakan media plastik sarang tawon dapat menghilangakan zat padat tersuspensi atau total suspended solids (TSS) dengan baik. Efisiensi penghilangan TSS untuk kondisi waktu tinggal 72 jam, 48 jam, 36 jam dan 24 jam selengkapnya dapat dilihat seperti pada Tabel III.16 sampai dengan Tabel III.19 dan Gambar III.13.

70

75

80

85

90

95

100

0 1 2 3 4 5

EF

ISIE

NS

I P

EN

GH

ILA

NG

AN

[%

]

LOADING [kg-BOD/m3.hari]

Y = - 2.5945 X + 95.005 R = 0.97068

Gambar III.12 :

Grafik hubungan antara bebanBOD dengan Efisiensi Penghilangan

Konsentrasi zat padat tersuspensi di dalam air limbah yang masuk reaktor biofilter berkisar antara 475-550 mg/l. Dengan kondisi waktu tinggal hidrolis

89

(WTH) 72 jam efisiensi penghilangan TSS mencapai 93,25 %. Dengan kondisi waktu tinggal 48 jam efisiensi penghilangan TSS rata-rata 90 %. Untuk waktu tinggal (WTH) 36 jam efisiensi penghilangan TSS turun menjadi sekitar 89 %, dan untuk waktu tinggal 24 jam efisiensi penghilangan TSS tutrun menjadi sekitar 87 %. Makin pendek waktu tinggal di dalam reaktor biofilter efisiensi penghilangan TSS juga semakin kecil. Penghilangan Warna :

Efisiensi penghilangan warna di dalam air limbah pencucian jean dengan proses biofilter anaerob-aerob dengan menggunakan media plastik sarang tawon pada percobaan ini hanya kira-kira 57,2 % untuk waktu tinggal 72 jam, sedangkan dengan kondisi waktu tinggal (WTH) 24 jam efisiensi penghilangan warna turun menjadi kira-kira 48 %. Hasil selengkapnya dapat dilihat seperti pada Tabel III.20 samapi dengan Tabel III.23 dan Gambar III.14.

Dari hasil penelitian tersebut secara

keseluruhan menunjukan bahwa semakin pendek waktu tinggal pada reaktor maka semakin menurun pula efisiensi peng-hilangannya yaitu untuk COD dari 90,8% pada waktu tinggal 72 jam menjadi hanya 78 % pada waktu tinggal 24 jam, untuk BOD dari 91,6% menjadi 85%, untuk TSS dari 93,25% menjadi 80% dan untuk warna tidak terlalu signifikan dari 57,2% menjadi 48%.

Dari hasil percobaan tersebut di atas terlihat juga bahwa penghilangan konsentrasi parameter

90

91

BOD, COD, SS dan warna terbesar terdapat pada zona anoksik, yaitu hingga 88% sementara zona aerob hanya menyisihkan tidak lebih dari 10%.

Dapat dikatakan bahwa dalam reaktor biofilter ini zona anoksiklah yang bekerja paling optimum. Hal ini dikarenakan zona anoksik memiliki waktu tinggal yang lebih lama 2 kali lipat daripada zona aerob, dengan demikian penghilangannya menjadi lebih banyak. Waktu tinggal yang lebih lama ini dikarenakan adanya 2 zona anoksik. Tetapi walaupun demikian bukan berarti zona aerob tidak diperlukan. Karena walaupun efisiensi penghilangan parameter zona anoksik telah mencapai 88% tetapi efluennya masih berada di atas baku mutu dan masih dapat didegradasi secara biologis. Zona aerob juga berguna untuk menurunkan bau dan meningkatkan DO pada efluen akhir. Menurut Rittmann & Mc Carty (2001) pada reaktor gabungan anoksik-aerob kandungan nitrat dari zona aerob akan diturunkan dengan cara diresirkulasi kembali ke bak influen lalu kemudian terjadi proses denitrifikasi pada zona anoksik.

Untuk pengolahan air limbah industri pencucian jean hanya dengan proses biofilter anaerob-aerob dengan efisiensi pengolahan di atas 90 % memerlukan waktu tinggal hidrolis 72 jam atau 3 hari. Agar supaya efisensi pengolahan tetap tinggi dan waktu tinggal hidrolis lebih pendek maka perlu dilengkapi dengan proses pengendapan dengan bahan kimia sebelum masuk ke proses biofilter.

Tabel III.8 : Penghilangan COD di dalam reaktor biofilter untuk waktu tinggal 72 jam

Influen Efluen

Anoksik Efisiensi Anoksik

Efluen Aerob (total) Efisiensi (total) Tanggal Hari ke-

mg/l mg/l % mg/l %

17-Apr-01 1 1599 192 88,0 150 90,6

18-Apr-01 2 1602 196 87,8 151 90,6

19-Apr-01 3 1594 187 88,3 148 90,7

20-Apr-01 4 1587 186 88,3 145 90,9

21-Apr-01 5 1579 179 88,7 142 91,0

22-Apr-01 6 1586 185 88,3 146 90,8

23-Apr-01 7 1572 181 88,5 140 91,1

24-Apr-01 8 1585 192 87,9 144 90,9

25-Apr-01 9 1574 188 88,1 141 91,0

26-Apr-01 10 1583 184 88,4 149 90,6

27-Apr-01 11 1596 186 88,3 150 90,6

28-Apr-01 12 1582 187 88,2 148 90,6

29-Apr-01 13 1605 184 88,5 147 90,8

92


Influen efluen

anoksik Efisiensi anoksik


mg/l mg/l % mg/l %

30-Apr-01 1 1582 341 78,4 284 82,0

01-Mei-01 2 1596 337 78,9 246 84,6

02-Mei-01 3 1600 299 81,3 224 86,0

03-Mei-01 4 1589 273 82,8 207 87,0

04-Mei-01 5 1603 280 82,5 210 86,9

05-Mei-01 6 1587 275 82,7 208 86,9

06-Mei-01 7 1583 277 82,5 208 86,9

07-Mei-01 8 1592 274 82,8 210 86,8

08-Mei-01 9 1594 276 82,7 209 86,9

93

Tabel III.10 : Penghilangan COD di dalam reaktor biofilter untuk waktu tinggal

36 jam

Influen efluen anoksik Efisiensi anoksik efluen Aerob

(total) Efisiensi (total) Tanggal Hari ke-

mg/l mg/l % mg/l %

09-Mei-01 1 1605 417 74,0 325 79,8

10-Mei-01 2 1601 384 76,0 311 80,6

11-Mei-01 3 1587 322 79,7 244 84,6

12-Mei-01 4 1593 326 79,5 242 84,8

13-Mei-01 5 1588 324 79,6 240 84,9

14-Mei-01 6 1600 326 79,6 243 84,8

15-Mei-01 7 1599 324 79,7 242 84,9

94

95


Influen efluen anoksik Efisiensi anoksikefluen aerob

(total) Efisiensi (total)Tanggal Hari ke- mg/l mg/l % mg/l %

16-Mei-01 1 1593 528 66,9 435 72,7

17-Mei-01 2 1602 486 69,7 410 74,4

18-Mei-01 3 1587 455 71,3 342 78,4

19-Mei-01 4 1599 453 71,7 344 78,5

20-Mei-01 5 1604 451 71,9 344 78,6

21-Mei-01 6 1600 451 71,8 346 78,4

22-Mei-01 7 1589 449 71,7 341 78,5

23-Mei-01 8 1586 450 71,6 340 78,6

24-Mei-01 9 1608 452 71,9 346 78,5

25-Mei-01 10 1590 448 71,8 341 78,6

26-Mei-01 11 1585 447 71,8 338 78,7

Grafik Efisiensi Penghilangan COD

0200400600800

10001200140016001800

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40


Ko

nse

ntr

asi C

OD

(m

g/l)

50,055,060,065,070,075,080,085,090,095,0100,0

Efi

sien

si

Pen

gh

ilan

gan

(%)

Influen Efluen anoksik Efluen reaktorEfisiensi anoksik Efisiensi total reaktor

72 JAM 48 JAM 36 JAM

24 JAM

Gambar III .10 : Penghilangan COD di dai dalam reaktor biofilter pada berbagai

variasi waktu tinggal (WTH)

96

Tabel III.12 : Penghilangan BOD di dalam reaktor biofilter untuk waktu tinggal 72 jam

Influen Efluen



mg/l mg/l % mg/l % 17-Apr-01 1 1215 146 88,0 102 91,6 18-Apr-01 2 1209 143 88,2 100 91,7 19-Apr-01 3 1203 141 88,3 96 92,0 20-Apr-01 4 1199 141 88,2 93 92,2 21-Apr-01 5 1210 140 88,4 93 92,3 22-Apr-01 6 1189 137 88,5 97 91,8 23-Apr-01 7 1192 139 88,3 91 92,4 24-Apr-01 8 1205 144 88,0 101 91,6 25-Apr-01 9 1211 145 88,0 101 91,7 26-Apr-01 10 1196 139 88,4 95 92,1 27-Apr-01 11 1187 139 88,3 92 92,2 28-Apr-01 12 1214 140 88,5 99 91,8 29-Apr-01 13 1193 140 88,3 92 92,3

97

Tabel III.13 : Penghilangan BOD di dalam reaktor biofilter untuk waktu tinggal 48 jam

Influen efluen

anoksik Efisiensi Anoksik


mg/l mg/l % mg/l % 30-Apr-01 1 1189 208 82,5 145 87,8 01-Mei-01 2 1199 187 84,4 134 88,8 02-Mei-01 3 1184 164 86,1 112 90,5 03-Mei-01 4 1202 163 86,4 110 90,8 04-Mei-01 5 1200 160 86,7 114 90,5 05-Mei-01 6 1194 162 86,4 112 90,6 06-Mei-01 7 1189 159 86,6 109 90,8 07-Mei-01 8 1195 159 86,7 111 90,7 08-Mei-01 9 1187 158 86,7 108 90,9

98

Tabel 4.14 : Penghilangan BOD di dalam reaktor biofilter untuk waktu tinggal 36 jam

Influen Efluen



mg/l mg/l % mg/l % 09-Mei-01 1 1205 225 81,3 190 84,2 10-Mei-01 2 1189 214 82,0 176 85,2 11-Mei-01 3 1196 186 84,4 146 87,8 12-Mei-01 4 1185 183 84,6 145 87,8 13-Mei-01 5 1200 187 84,4 146 87,8 14-Mei-01 6 1193 185 84,5 146 87,8 15-Mei-01 7 1190 185 84,5 144 87,9

99

Tabel 4.15 : Penghilangan BOD di dalam reaktor biofilter untuk waktu tinggal 24 jam

Influen Efluen



mg/l mg/l % mg/l % 16-Mei-01 1 1200 251 79,1 220 81,7 17-Mei-01 2 1189 240 79,8 206 82,7 18-Mei-01 3 1197 224 81,3 199 83,4 19-Mei-01 4 1190 213 82,1 169 85,8 20-Mei-01 5 1205 216 82,1 172 85,7 21-Mei-01 6 1188 212 82,2 167 85,9 22-Mei-01 7 1195 213 82,2 169 85,9 23-Mei-01 8 1203 215 82,1 170 85,9 24-Mei-01 9 1193 213 82,1 168 85,9 25-Mei-01 10 1201 214 82,2 169 85,9 26-Mei-01 11 1195 213 82,2 169 85,9

100

Grafik Penghilangan BOD

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40


Ko

ns

en

tra

si B

OD

(m

g/l)

70,0

73,0

76,0

79,0

82,0

85,0

88,0

91,0

94,0

97,0

100,0

Efi

sie

ns

i Pe

ng

hila

ng

an

(%

)

Influen mg/l efluen anoksik mg/l efluen aerob (total) mg/lEfisiensi anoksik % Efisiensi Total %

WTH = 72 jam

WTH = 48 jam WTH = 36 jam WTH = 24 jam

Gambar III .11: Penghilangan BOD di dalam reaktor biofilter pada berbagai variasi

waktu tinggal (WTH)

101

Tabel III.16 : Penghiloangan TSS di dalam reaktor biofilter dengan waktu

tinggal 72 jam

I nfluen eflue ksin ano k Efisien noksik si a efluen (total) aerobEfisiensi aerob

(total) Tanggal Hari ke- mg/l mg/l % mg/l %

17-Apr-01 1 504 79 84,3 37 92,7 18-Apr-01 2 550 87 84,2 40 92,7 19-Apr-01 3 489 77 84,3 35 92,8 20-Apr-01 4 475 75 84,2 37 92,2 21-Apr-01 5 512 83 83,8 38 92,6 22-Apr-01 6 526 85 83,8 40 92,4 23-Apr-01 7 479 76 84,1 36 92,5 24-Apr-01 8 496 78 84,3 38 92,3 25-Apr-01 9 511 80 84,3 39 92,4 26-Apr-01 10 500 79 84,2 39 92,2 27-Apr-01 11 513 80 84,4 38 92,6 28-Apr-01 12 477 75 84,3 37 92,2 29-Apr-01 13 495 78 84,2 37 92,5

102

Tabel III.17 : Penghiloangan TSS di dalam reaktor biofilter dengan waktu tinggal

(WTH) 48 jam

I nfluen Eflue oksin An k Efisiens noksiki A Efluen (total) AerobEfisiensi

(total) Tanggal Ha - ri ke mg/l mg/l % mg/l %

30-Apr-01 1 502 100 80,1 54 89,2 01-Mei-01 2 500 96 80,8 52 89,6 02-Mei-01 3 497 88 82,3 45 90,9 03-Mei-01 4 489 86 82,4 45 90,8 04-Mei-01 5 510 89 82,5 47 90,8 05-Mei-01 6 500 88 82,4 46 90,8 06-Mei-01 7 499 88 82,4 45 91,0 07-Mei-01 8 506 90 82,2 47 90,7 08-Mei-01 9 87 45 498 82,5 91,0

103


(WTH) 36 jam

Influen Efluen Anoksik Efisiensi anoksik Efluen Aerob (total) Efisiensi (total) Tanggal Hari ke-

mg/l mg/l % mg/l % 09-Mei-01 1 504 105 79,2 62 87,7 10-Mei-01 2 487 100 79,5 57 88,3 11-Mei-01 3 508 98 80,7 52 89,8 12-Mei-01 4 499 95 81,0 50 90,0 13-Mei-01 5 511 99 80,6 52 89,8 14-Mei-01 6 505 97 80,8 51 89,9 15-Mei-01 7 507 97 80,9 51 89,9

104


(WTH) 24 jam

Influen Efluen Anoksik Efisiensi Anoksik Efluen Aerob (total) Efisiensi (total) Tanggal Hari ke-

mg/l mg/l % mg/l % 16-Mei-01 1 510 124 75,7 72 85,9 17-Mei-01 2 497 117 76,5 70 85,9 18-Mei-01 3 490 113 76,9 67 86,3 19-Mei-01 4 502 106 78,9 62 87,6 20-Mei-01 5 508 107 78,9 61 88,0 21-Mei-01 6 500 106 78,8 61 87,8 22-Mei-01 7 492 104 78,9 60 87,8 23-Mei-01 8 496 105 78,8 60 87,9 24-Mei-01 9 505 107 78,8 62 87,7 25-Mei-01 10 508 107 78,9 62 87,8 26-Mei-01 11 495 104 79,0 60 87,9

105

Grafik Penghilangan TSS

0

100

200

300

400

500

600

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40


Ko

nse

ntr

asi S

S (

mg

/l)

50,055,060,065,070,075,080,085,090,095,0100,0

Efi

sien

si

Pen

gh

ilan

gan

SS

(%

)

Influen Efluen anoksik Efluen reaktor

Efisiensi anoksik Efisiensi total reaktor

72 JAM 48 JAM 36 JAM 24 JAM

Gambar III .13 : Penghilangan TSS di dalam reaktor biofilter pada berbagai variasi

waktu tinggal (WTH)

106

Tabel III.20 : Penghilangan Warna di dalam reaktor biofilter dengan waktu tinggal (WTH) 72 jam

Influen Efluen Anoksik Efisiensi Anoksik Efluen Aerob (total) Efisiensi Total Tanggal Hari ke-

Pt.Co Pt.Co % Pt.Co % 17-Apr-01 1 525 248 52,8 217 58,7 18-Apr-01 2 533 252 52,7 221 58,5 19-Apr-01 3 524 247 52,9 217 58,6 20-Apr-01 4 527 249 52,8 218 58,6 21-Apr-01 5 546 258 52,7 225 58,8 22-Apr-01 6 542 256 52,8 224 58,7 23-Apr-01 7 529 249 52,9 219 58,6 24-Apr-01 8 545 257 52,8 225 58,7 25-Apr-01 9 543 256 52,9 224 58,7 26-Apr-01 10 529 250 52,7 219 58,6 27-Apr-01 11 532 251 52,8 219 58,8 28-Apr-01 12 538 253 53,0 220 59,1 29-Apr-01 13 528 249 52,8 218 58,7

107

Tabel III.21: Penghilangan Warna di dalam reaktor biofilter dengan waktu tinggal

(WTH) 48 jam

Influen Efluen AnoksikEfisiensi Anoksik Efluen Aerob (total) Efisiensi Total Tanggal Hari ke-

Pt.Co Pt.Co % Pt.Co % 30-Apr-01 1 538 274 49,1 245 54,5 01-Mei-01 2 532 269 49,4 240 54,9 02-Mei-01 3 530 263 50,4 228 57,0 03-Mei-01 4 542 268 50,6 234 56,8 04-Mei-01 5 548 271 50,5 237 56,8 05-Mei-01 6 535 263 50,8 231 56,8 06-Mei-01 7 531 261 50,8 229 56,9 07-Mei-01 8 548 270 50,7 236 56,9 08-Mei-01 9 532 262 50,8 229 57,0

108

Tabel III.22 : Penghilangan Warna di dalam reaktor biofilter dengan waktu tinggal

(wth) 36 jam

Influen efluen anoksik Efisiensi anoksik efluen aerob (total)

Efisiensi aerob (total) Tanggal Hari ke-

Pt.Co Pt.Co % Pt.Co % 09-Mei-01 1 530 283 46,6 250 52,8 10-Mei-01 2 529 280 47,1 247 53,3 11-Mei-01 3 544 277 49,1 248 54,4 12-Mei-01 4 540 274 49,3 246 54,4 13-Mei-01 5 538 273 49,3 245 54,5 14-Mei-01 6 535 271 49,3 243 54,6 15-Mei-01 7 528 268 49,2 240 54,5

109

Tabel III.22 : Penghilangan Warna di dalam reaktor biofilter dengan waktu tinggal

(wth) 24 jam

Influen efluen anoksik Efisiensi anoksik efluen aerob (total)

Efisiensi aerob (total) Tanggal Hari ke-

Pt.Co Pt.Co % Pt.Co % 16-Mei-01 1 530 290 45,3 258 51,3 17-Mei-01 2 532 288 45,9 254 52,3 18-Mei-01 3 540 283 47,6 252 53,3 19-Mei-01 4 537 281 47,7 250 53,4 20-Mei-01 5 529 277 47,6 246 53,5 21-Mei-01 6 541 284 47,5 252 53,4 22-Mei-01 7 535 280 47,7 249 53,5 23-Mei-01 8 544 285 47,6 253 53,5 24-Mei-01 9 536 281 47,6 249 53,5 25-Mei-01 10 542 284 47,6 253 53,3 26-Mei-01 11 533 279 47,7 248 53,5

110

Grafik Penghilangan Warna

0

100

200

300

400

500

600

700

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40


Ko

nse

ntr

asi

War

na

(Pt.

Co

)

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

Efi

sien

si P

eng

hila

ng

an

War

na(

%)

Influen Efluen anoksik Efluen aerobEfisiensi aerob Efisiensi anoksik

72 JAM 48 JAM 36 JAM 24 JAM

Gambar III.14 : Penghilangan Warna di dalam reaktor biofilter pada berbagai variasi waktu tinggal (WTH)

111

B. Pengolahan Air limbah Pencucian Jean dengan Kombinasi Proses Pengendapan Kimia dengan Proses Biofilter Anaerob- Aerob (Dengan Penambahan Ferosulfat 400 mg/l))

Untuk mengkatkan efisiensi pengolahan dan memperpendek waktu tinggal di dalam reaktor biofilter maka sebelum masuk ke dalam reaktor biofilter di berikan penambahan bahan kimia yang dalam hal ini dipilih bahan koagulan dari senyawa besi, yaitu ferro sulfat (FeSO4.7H2O). Pemilihan ferro sulfat sebagai koagulan dikarenakan rentang pH optimumnya yang lebih lebar. Ferosulfat yang umum digunakan adalah berbentuk butiran (granular) dengan kandungan FeSO4 sebanyak 55%.

Untuk menentukan dosis optimum dari koagulan yang akan dipakai digunakan metode Jar Test. Di dalam metode Jar Test ini terjadi proses koagulasi dan flokulasi dimana pengadukannya diatur dengan kecepatan yang sama tetapi dengan dosis koagulan yang berbeda. Untuk penelitian ini dosis ferro sulfat yang akan dipakai adalah 150 mg/l, 200 mg/l, 250 mg/l, 300 mg/l, 350 mg/l dan 400 mg/l. Untuk persentase penurunan warna dan COD dapat dilihat pada Tabel III.23 .

Dari hasil Jar Test tersebut terlihat bahwa penurunan optimum terdapat pada penambahan ferro sulfat sebanyak 400 mg/l dengan efisiensi penurunan sebesar 77,8% untuk warna dan 47% untuk COD. Karena itu untuk meningkatkan kualitas efluen agar memenuhi baku mutu

112

penambahan ferro sulfat yang diberikan sebesar 400 ppm. Untuk penambahan ini waktu tinggal reaktor kontinyu yang digunakan adalah 24 jam dan bak pembubuhan kimia yang dipergunakan berbentuk buffle channel. Tabel III.23 : Hasil Jar Test Penghilangann COD

dengan Ferosulfat.

Dosis koagulan

Konsentrasi warna

Penghilangan Konsentrasi Penghilangan

Ferro sulfat

(mg/ltr)

(Pt.Co) Warna (%) COD (mg/l) COD (%)

0 675 0 1610 0

150 422 37.5 1420 11.8

200 391 42.1 1355 15.8

250 317 53.0 1199 25.5

300 248 63.3 1101 31.6

350 206 69.5 1004 37.6

400 150 77.8 853 47.0

Sumber : Hasil penelitian

Skema proses percobaan pengolahan air limbah pencucian jean dengan kombinasi proses pengendapan dengan penambahan ferro sulfat 400 mg/l, dan proses biofilter tercelup anaerob-aerob dengan waktu tinggal 24 jam dapat dilihat pada Gambar Gambar III.6.b. Hasil percobaan selengkapnya dapat dilihat seperti pada Tabel III.24 sampai dengan Tabel III.27 dan Gambar III.15 sampai dengan Gambar III.18.

113

Penghilangan COD : Pada percobaan tiga hari pertama tanpa tanpa

penambahan ferosulfat efisisensi penghilangan pada bak pengendapan hanya mencapai 15 %, dan setelah penambahan ferosulfat sebesar 400 mg/l efisiensi penghilangan COD di dalam Bak pengendapan kimia dapat mencapai sekitar 45 %. Setelah kondisi stabil efisensi penghilangan COD kumulatif mulai bak pengendapan kimia sampai zona anoksik mencapai sekitar 85 %. Sedangkan efisiensi penghilangan COD setelah zona aerob atau efisensi total mencapai 92 %. Grafik penghilangan COD di dalam air limbah pencucian jean dengan menggunakan kombinasi proses pengendapan kimia dan proses biofilter dapat dilihat seperti pada Tabel III.24 dan Gambar III.15. Penghilangan BOD :

Konsentrasi BOD di dalam air limbah berkisar antara 1186 – 1203 mg/l. Pada percobaan tiga hari pertama tanpa tanpa penambahan ferosulfat efisisensi penghilangan pada bak pengendapan hanya mencapai 20 %, dan setelah penambahan ferosulfat sebesar 400 mg/l efisiensi penghilangan BOD di dalam Bak pengendapan kimia dapat mencapai sekitar 50 %. Setelah kondisi stabil efisensi penghilangan BOD kumulatif mulai bak pengendapan kimia sampai zona anoksik mencapai sekitar 87 %. Sedangkan efisiensi penghilangan BOD setelah zona aerob atau efisensi total mencapai 94 %. Grafik penghilangan BOD di dalam air limbah pencucian jean dengan menggunakan

114

kombinasi proses pengendapan kimia dan proses biofilter dapat dilihat seperti pada Tabel III.25 dab Gambar III.16. Penghilangan TSS

Konsentrasi TSS di dalam air limbah berkisar antara 492 – 510 mg/l. Pada percobaan tiga hari pertama tanpa tanpa penambahan ferosulfat efisisensi penghilangan pada bak pengendapan hanya mencapai 44 %, dan setelah penambahan ferosulfat sebesar 400 mg/l efisiensi penghilangan TSS di dalam Bak pengendapan kimia dapat mencapai sekitar 72 %. Setelah kondisi stabil efisensi penghilangan TSS kumulatif mulai bak pengendapan kimia sampai zona anoksik mencapai sekitar 88 %. Sedangkan efisiensi penghilangan TSS setelah zona aerob atau efisensi total mencapai 94 %. Hasil selengkapnya terlihat seperti pada Tabel III.26 dan Gambar III.17. Penghilangan Warna

Konsentrasi Warna di dalam air limbah berkisar antara 526 – 540 skala pt-Co. Pada percobaan tiga hari pertama tanpa tanpa penambahan ferosulfat efisisensi penghilangan pada bak pengendapan hanya mencapai 46 %, dan setelah penambahan ferosulfat sebesar 400 mg/l efisiensi penghilangan Warna di dalam Bak pengendapan kimia dapat mencapai sekitar 75 %. Setelah kondisi stabil efisensi penghilangan Warna kumulatif mulai bak pengendapan kimia sampai zona anoksik mencapai sekitar 90 %. Sedangkan

115

116

efisiensi penghilangan Warna setelah zona aerob atau efisensi total mencapai 95 %. Hasil selengkapnya terlihat seperti pada Tabel III.27 dan Gambar III.18.

Dari hasil percobaan tersebut di atas dapat disimpulkan bahwa dengan kombinasi proses pengendapan dengan penambahan ferro sulfat dengan proses biofilter dapat digunakan untuk pengolahan air limbah pencucian jean atau industri kecil tekstil dengan baik, khususnya dapat menurunkan polutan senywa organik, zat padat tersuspensi serta dapat menghilangkan warna dengan sangat efektif.

Temperatur selama pengoperasian biofilter dengan media sarang tawon ini adalah berkisar antara 27 oC – 29 oC. Dengan demikian jenis mikroba yang bekerja di pH selama penelitian ini berada pada kisaran 6,5-8. Jenis mikroorganisme yang paling baik untuk menyisihkan kandungan organik adalah bakteri dan bakteri akan tumbuh dengan baik pada kisaran pH 7-8 (Flathman, 1994).

Dalam penelitian ini juga dilakukan sirkulasi yaitu dari bak efluen (pengendapan akhir) disirkulasi kembali ke bak pengendapan awal dengan rasio resirkulasi 1:1. Hal ini dilakukan untuk meningkatkan beban hidrolik dan juga meningkatkan mengurangi nilai BOD karena terjadi peningkatan DO. Selain itu percampuran influen baku dengan sirkulasi efluen dapat menghilangkan masalah BOD over load dan kekurangan DO (Rittmann & Mc Carty, 2001).

Tabel III. 24 : Penghilangan COD di dalam Air limbah pencucian jean dengan kombinasi proses Kimia dan proses biofilter.

Waktu tinggal Di dalam Biofilter 1 hari (24 jam) dengan Ferro Sulfat 400 ppm

Influen Efluen Bak

Kimia Efisiensi

Bak KimiaEfluen


Efluen Aerob (total)

Efisiensi Total Tanggal Hari ke-

mg/l mg/l % mg/l % mg/l %

27-Mei-01 1 1612 1369 15,1 330 79,5 201 87,531

28-Mei-01 2 1596 1355 15,1 325 79,6 198 87,594

29-Mei-01 3 1600 1359 15,1 327 79,6 198 87,625

30-Mei-01 4 1604 879 45,2 228 85,8 120 92,519

31-Mei-01 5 1587 870 45,2 223 85,9 116 92,691

01-Jun-01 6 1596 876 45,1 225 85,9 118 92,607

02-Jun-01 7 1609 879 45,4 230 85,7 120 92,542

03-Jun-01 8 1580 865 45,3 224 85,8 116 92,658

04-Jun-01 9 1593 872 45,3 226 85,8 116 92,718

05-Jun-01 10 1598 875 45,2 226 85,9 114 92,866

06-Jun-01 11 1600 878 45,1 228 85,8 117 92,688 Keterangan : Pada 3 hari pertama pengoperasian belum ditambahkan Ferro Sulfat, tetapi telah

dilewatkan bak pembubuhan yang berbentuk buffle channel.

117

Grafik Efisiensi Penghilangan COD dgn penambahan FeSO4 400 ppm

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11


Ko

nse

ntr

asi C

OD

(m

g/lt

r)

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

Efi

sien

si P

eng

hila

ng

an

CO

D(%

)

Influen bak kimia Efluen bak kimiaEfluen anoksik Efluen reaktorEfisiensi bak kimia Efisiensi anoksikEfisiensi total reaktor

Tanpa FeSO4

Gambar III.15 : Penghilangan COD di dalam Air limbah pencucian jean dengan kombinasi proses Kimia dan proses

biofilter. Waktu tinggal Di dalam Biofilter 1 hari (24 jam) dengan

penambahan Ferro Sulfat 400 pp

118

Tabel III.25 : Penghilangan BOD di dalam Air limbah pencucian jean dengan kombinasi proses Kimia dan proses biofilter.


Influen Efluen Bak

Kimia Efisiensi Bak

Kimia Efluen




mg/l mg/l % mg/l % mg/l % 27-Mei-01 1 1201 957 20,3 230 80,8 138 88,5 28-Mei-01 2 1193 948 20,5 227 81,0 136 88,6 29-Mei-01 3 1186 943 20,5 226 80,9 135 88,6 30-Mei-01 4 1192 586 50,8 148 87,6 70 94,1 31-Mei-01 5 1200 590 50,8 150 87,5 72 94,0 01-Jun-01 6 1195 586 51,0 150 87,4 71 94,1 02-Jun-01 7 1188 584 50,8 147 87,6 69 94,2 03-Jun-01 8 1190 584 50,9 148 87,6 70 94,1 04-Jun-01 9 1189 584 50,9 147 87,6 71 94,0 05-Jun-01 10 1203 590 51,0 151 87,4 72 94,0

Keterangan: Pada 3 hari pertama pengoperasian belum ditambahkan Ferro Sulfat, tetapi telah

dilewatkan bak pembubuhan yang berbentu buffle channel

119

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11


Ko

nse

ntr

asi B

OD

(m

g/lt

r)

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

Efi

sien

si P

eng

hila

ng

an B

OD

(%

)

Influen bak kimia Efluen bak kimiaEfluen anoksik Efluen reaktorEfisiensi Bak Kimia Efisiensi anoksikEfisiensi Total

Tanpa FeSO4

Gambar III.16 : Grafik Penghilangan BOD di dalam Air limbah

pencucian jean dengan kombinasi proses Kimia dan proses biofilter.

Waktu tinggal Di dalam Biofilter 1 hari (24 jam) dengan penambahan Ferro Sulfat 400 ppm

120

122

Tabel III.26 : Penghilangan TSS di dalam Air limbah pencucian jean dengan kombinasi proses Kimia dan proses biofilter.


Influen Efluen Bak

Kimia Efisiensi Bak

Kimia Efluen


Efluen Aerob (total) Tanggal Hari ke-

mg/l mg/l % mg/l % mg/l 27-Mei-01 1 500 278 44,4 150 70,0 96 28-Mei-01 2 503 280 44,3 148 70,6 97 29-Mei-01 3 510 284 44,3 150 70,6 98 30-Mei-01 4 495 138 72,1 55 88,9 34 31-Mei-01 5 492 137 72,2 55 88,8 33 01-Jun-01 6 499 138 72,3 56 88,8 34 02-Jun-01 7 502 140 72,1 57 88,6 34 03-Jun-01 8 507 141 72,2 57 88,8 34 04-Jun-01 9 498 138 72,3 56 88,8 33 05-Jun-01 10 495 137 72,3 55 88,9 33 06-Jun-01 11 501 139 72,3 56 88,8 34

Keterangan : Pada 3 hari pertama pengoperasian belum ditambahkan Ferro Sulfat, tetapi telah

dilewatkan bak pembubuhan yang berbentuk buffle channel.

Grafik Penghilangan TSS di dalam Air limbah pencucian jean dengan kombinasi proses Kimia dan

proses biofilter.

0

100

200

300

400

500

600

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11


Ko

nse

ntr

asi T

SS

(m

g/l)

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

Efi

sien

si P

eng

hila

ng

an

TS

S (

%)

Influen bak kimia Efluen bak kimia

Efluen anoksik Efluen aerobEfisiensi bak kimia Efisiensi anoksik

Efisiensi total reaktor

Tanpa

Gambar III.17 : Grafik Penghilangan TSS di dalam Air limbah

pencucian jean dengan kombinasi proses Kimia dan proses biofilter.

Waktu tinggal Di dalam Biofilter 1 hari (24 jam) dengan penambahan Ferro Sulfat 400 ppm

123

Tabel III.27 : Penghilangan Warna di dalam Air limbah pencucian jean dengan kombinasi proses Kimia dan proses biofilter.


Influen Efluen Bak

Kimia Efisiensi Bak

Kimia Efluen




Pt.Co Pt.Co % Pt.Co % Pt.Co % 27-Mei-01 1 540 290 46,3 154 71,5 112 79,3 28-Mei-01 2 536 286 46,6 153 71,5 110 79,5 29-Mei-01 3 542 288 46,9 155 71,4 112 79,3 30-Mei-01 4 529 130 75,4 50 90,5 25 95,3 31-Mei-01 5 526 129 75,5 49 90,7 24 95,4 01-Jun-01 6 537 132 75,4 51 90,5 26 95,2 02-Jun-01 7 540 132 75,6 51 90,6 25 95,4 03-Jun-01 8 531 130 75,5 50 90,6 24 95,5 04-Jun-01 9 528 129 75,6 50 90,5 24 95,5 05-Jun-01 10 530 130 75,5 50 90,6 25 95,3 06-Jun-01 11 533 131 75,4 51 90,4 25 95,3

Keterangan : Pada 3 hari pertama pengoperasian belum ditambahkan Ferro Sulfat, tetapi telah

dilewatkan bak pembubuhan yang berbentuk buffle channel

124

Grafik Penghilangan Warna di dalam Air limbah pencucian jean dengan kombinasi proses Kimia dan

proses biofilter

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11


Ko

nse

ntr

asi W

arn

a (P

t.C

o)

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

Efi

sien

si P

eng

hila

ng

an

War

na

(%)

Influen bak kimia Efluen bak kimiaEfluen anoksik Efluen aerobEfisiensi bak kimia Efisiensi anoksikEfisiensi total reaktor

Tanpa FeSO4

Gambar III.18 : Grafik Penghilangan Warna di dalam Air limbah pencucian jean dengan kombinasi proses Kimia

dan proses biofilter. Waktu tinggal Di dalam Biofilter 1 hari (24 jam) dengan

penambahan Ferro Sulfat 400 ppm

125

III.3.2 .4 Identifikasi Mikroorganisme

Identifikasi mikroorganisme yang berperan dalam bioreaktor aerob bermedia sarang tawon ini dilakukan untuk mengetahui jenis mikroorganisme yang berperan dalam proses penghilangan bahan-bahan pencemar selama pengoperasian. Identifikasi dilakukan pada Laboratorium Mikrobiologi Fakultas Kedokteran Univesitas Trisakti. Hasil identifikasi dapat dilihat pada Tabel III.28.

Tabel II.28 : Identifikasi Mikroorganisme

No Mikroorganisme 1 Eschericia Coli 2 Basilus Subtilis 3 Serratia Marcescens

Pseudomonas Aeruginosa Sumber : Hasil penelitian Lab. Mikrobiologi, FK-TRISAKTI

Dari hasil identifikasi mikroorganisme tersebut,

ternyata mikroorganisme yang terdapat pada media sesuai dengan yang ditulis Metcalf & Eddy (1991), yaitu pada pertumbuhan melekat (attached growth) bakteri yang paling umum terdapat pada media antara lain adalah Pseudomonas dan Eschericia Coli.

Menurut Handajani (1996), mikroorganisme yang dominan terdapat dalam air limbah tekstil dan mampu mendegradasi warna dan zat organik

126

antara lain adalah Pseudomonas aeruginosa. Sedangkan Rohaeni (1997) mengutip dari Idaka (1978), mikroorganisme yang mampu menyisihkan warna anatara lain adalah Bacillus subtilis

III.4 KESIMPULAN Berdasarkan hasil percobaan tersebut diatas dapat disimpuklan bahwa : Proses biofilter menggunakan media plastik

sarang tawon dapat digunakan untuk mengolahan air limbah pencucian dan pewarnaan jeans dengan hasil yang baik. Efisiensi penghilangan polutan dipengaruhi oleh waktu tinggal hidrolis di dalam reaktor atau beban pengolahan (beban organik). Semakin lama waktu tinggal hidrolis (WTH) di dalam reaktor biofilter atau semakin besar beban pengolagan (loading) efisiensi penghilangan semakin kecil.

Pengolahan air limbah industri pencucian jean

dengan proses biofilter anaerob-aerob menggunakan media plastik sarang tawon dengan kondisi waktu tinggal 1-3 hari di dapatkan efisensi penghilangan COD, BOD, SS dan Warna masing-masing yakni : COD 78 – 91 %, BOD 85 – 92 %, total zat padat tersuspensi (TSS) 80 – 93 %, dan Warna 48 – 57 %. Makin kecil waktu tinggal di dalam reaktor biofilter efisiensi penghilangan juga semakain kecil.

127

Hubungan antara beban BOD (BOD Loading) dengan efisiensi penghilangan menjunjukkan hubungan linier yang dengan persamaan Y = -2,5945 X + 95,005 dengan niliai Regresi R = 0,97068 dimana Y adalah efisiensi penghilangan BOD (%), dan X adalah beban BOD (kg-BOD/m3-reaktor.hari)

Dengan menggunakan kombinasi proses

pengendapan kimia dengan penambahan ferosulfat 400 mg/l dan proses biofilter anaerob-aerob dengan waktu tinggal 24 jam didapatkan efisiensi total penghilangan polutan yang lebih baik yakni masing-masing untuk COD 92 %, BOD 94 %, TSS 94 % dan Warna 95 %.

Dari hasil identifikasi, mikroorganisme yang

berperan dalam proses biofilter anaerob-aerob antara lain yakni Eschericia Coli, Basilus Subtilis, Serratia Marcescens dan Pseudomonas Aeruginosa.

128

aplikasi biofilter untuk pengolahan air limbah industri ... · pdf filemetabolisme yang...

Documents