pengembangan proses digestasi anaerobik lumpur …

193

PENGEMBANGAN PROSES DIGESTASI ANAEROBIK LUMPUR BIOLOGI IPAL INDUSTRI KERTAS UNTUK MENINGKATKAN

NILAI EKONOMI PEMANFAATAN LIMBAH

(ANAEROBIC DIGESTION PROCESS DEVELOPMENT OF PAPER MILL BIOLOGICAL SLUDGE OF THE WASTEWATER TREATMENT PLANT (WWTP)

TO INCREASE THE ECONOMIC VALUE OF WASTE ULITIZATION)1 2 3 4

Rina. S. Soetopo , Sri Purwati , Yusup Setiawan , Krisna Adhitya Wardhana

Balai Besar pulp dan Kertas;

ABSTRAKPenelitian digestasi anaerobik telah dilakukan selama 3 tahun dalam 3 sistem percobaan yaitu digestasi anaerobik satu tahap sistem batch; digestasi anaerobik dua tahap sistem batch dan sistem kontinyu. Hasil percobaan menunjukkan bahwa teknologi digestasi anaerobik dua tahap lebih efektif untuk mengolah lumpur biologi IPAL industri kertas. Hasil yang diperoleh dari proses digestasi lumpur biologi adalah dapat mereduksi jumlah lumpur sampai 88% dengan kadar padatan meningkat dari 2% ke 6% serta sisa efluen yang lebih mudah diolah. Berdasarkan kajian teknoekonomi pengolahan lumpur dengan digestasi anaerobik dua tahap, dapat menghemat biaya operasional sebesar 18% dan diperoleh keuntungan lain dari produk samping biogas sebanyak 1,75 L/g VS.hari dan pupuk organik sebanyak 25 kg/g VS.hari.

Kata kunci : Lumpur biologi, asidifikasi, metanasi, biogas, pupuk organik

ABSTRACTAnaerobic digestion studies have been carried out for 3 years in 3 system of the experiment that are a single stage anaerobic digestion on batch system; two-stage anaerobic digestion on batch and continuous system. The experimental results show that the two-stage anaerobic digestion technology is effective to treat paper mill biological sludge from the WWTP. The results obtained from the biological sludge anaerobic digestion process is able to reduce the amount of sludge up to 88% with solids content increasing from 2% to 6% and the effluent is easier treated. Based on the technoeconomic assessment for paper mill applying the biological sludge treatment with two phases anaerobic digestion, this technology can save operating costs as much as 18%, and it is obtained from the other benefits of the biogas by-products as much as 1.75 L / g VS.day and organic fertilizer of 25 kg /g VS.day.

Key words: biological sludge, acidification, metanogenic, biogas, organic fertilizer

[email protected]

BAB I. PENDAHULUAN kendala yang dihadapi adalah terbentuknya lumpur atau yang lebih umum disebut

Pengelolaan limbah lumpur dari sludge yang berupa limbah biomasa Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) di mikroba yang bersifat voluminus dengan industri kertas masih menjadi permasalahan kadar padatan 1 – 2 %. Sifat lumpur yang mengakibatkan penilaian kinerja tersebut, sulit dihilangkan airnya sehingga industri (PROPER) masuk kelompok kriteria tidak efektif diolah dengan cara dipekatkan kurang baik (merah). Hal ini, umumnya (thickener) dan dipress (belt press), bila disebabkan penanganan lumpur yang tanpa mencampurkan lumpur fisika jumlahnya cukup besar membutuhkan biaya kimia seperti yang saat ini banyak dilakukan pengelolaan yang cukup besar dan ketatnya di industri kertas di Indonesia. peraturan lingkungan. Beberapa upaya

Dalam upaya mengantisipasi makin telah banyak dilakukan oleh industri kertas

ketatnya peraturan lingkungan diperlukan yang antara lain meningkatkan efisiensi

suatu metoda pengolahan sebagai alternatif proses produksinya melalui upaya

pemecahan penanganan lumpur yang minimisasi limbah. Konsekwensi dari

dapat memberikan nilai ekonomi dari p e n i n g k a t a n e f i s i e n s i t e r s e b u t

pemanfaatan limbah menjadi suatu produk. menyebabkan perubahan karakteristik air

Berdasarkan sifat fisik dan komposisi limbah, sehingga sistem pengolahan yang

lumpur biologi tersebut yang didominasi tepat adalah dengan cara biologi. Namun

bahan organik dari biomasa mikroba, maka

Jurnal Riset Industri Vol. VI No. 2, 2012, Hal. 193-202

194

pengolahan dengan teknologi proses supernatan hasil proses asidifikasi digestasi anaerobik merupakan salah menggunakan teknologi proses anaerobik satu solusi yang perlu dikembangkan yang berkategori high-rate dengan reaktor dan diaplikasikan di industri. up flow anaerobic sludge blanket (UASB)

Proses digestasi anaerobik merupakan untuk proses metanasi. Keunggulan dari proses penguraian bahan organik kompleks reaktor UASB adalah terbentuknya lumpur oleh aktifitas bakteri anaerobik tanpa granule dari mikroba yang berkemampuan oksigen bebas menjadi gas metan (60 – tinggi sehingga dapat dioperasikan pada 70%), CO (30 - 40%) dan sejumlah 2 beban tinggi, selain memiliki sistem kecil H S, ammonia, dan senyawa lainnya 2 pemisahan fase cair – padatan – gas cukup (Kharistya, 2004). Biogas yang dihasilkan

efektif. dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi alternative pengganti bahan bakar minyak Tulisan ini melaporkan hasil penelitian yang dapat diperbaharui. Selain dihasilkan tentang efektifitas pengolahan limbah biogas, juga dihasilkan endapan lumpur lumpur dari IPAL biologi industri kertas (slurry) yang mengandung unsur-unsur hara dengan cara digestasi anaerobik dua tahap. sehingga dapat dimanfaatkan langsung Hasil penelitian ini dapat memberikan sebagai pupuk organik yang memiliki nilai gambaran bagi pihak industri dalam ekonomi. Thomas (2003), menjelaskan melakukan pengelolaan limbah lumpurnya bahwa pengolahan lumpur dari IPAL melalui pemanfaatan sehingga dapat proses biologi yang mengandung organik meningkatkan nilai ekonomi limbah. dengan asumsi 75% tervolatil, lima puluh D i h a r a p k a n t e k n o l o g i i n i d a p a t persen dari jumlah tersebut dapat dikonversi dikembangkan dan diaplikasikan di Industri menjadi gas metan. Pulp dan Kertas di Indonesia.

Penelitian proses pengolahan lumpur biologi dari IPAL industri kertas secara

BAB II. METODE PENELITIANdigestasi anaerobik telah dilakukan, baik dengan satu tahap maupun dengan dua Bahan tahap. Dari penelitian tersebut menunjukkan Lumpur biologi yang digunakan dalam hasil olahan dari satu tahap kurang efektif, penelitian ini diambil dari pabrik kertas karena memerlukan waktu retensi yang berbahan baku campuran kertas bekas sangat lama hingga 30 hari. Pengembangan dengan virgin pulp di daerah Serang. proses dua tahap dilakukan dengan cara Inokulum bakteri anaerobik diperoleh dari mengoptimalkan kondisi masing-masing reaktor anaerobik kotoran ternak di proses asidifikasi dan proses metanasi pada Lembang-Bandung. Enzim proteinase reaktor yang terpisah. Penelitian proses dua diperoleh dari Pusat Penelitian Kimia LIPI. tahap tersebut telah dilakukan selama 2

Peralatan tahun, dan menunjukkan hasil yang lebih

Beberapa peralatan yang digunakan efektif (Rina dkk, 2009 dan Rina dkk, 2010). untuk penelitian ini adalah : Satu rangkaian

Teknologi pengolahan lumpur biologi digester anaerobik volume 10L untuk proses digestasi anaerobik yang perlu percobaan digestasi satu tahap skala dikembangkan adalah proses continously laboratorium sistem batch; Tiga puluh set stirred tank with solid recycle (contact rangkaian digester asidifikasi termofilik dan process) yang umum disingkat CSTR/SR metanasi yang masing-masing memiliki untuk proses asidifikasi. Konfigurasi reaktor volume 2500 ml dan dilengkapi botol ini didasari atas keunggulannya yaitu penampung gas volume 500 ml. Peralatan percampuran antara lumpur (substrat) ini untuk percobaan digestasi anaerobik dua dengan mikroba dalam tanki lebih homogen, tahap skala laboratorium sistem batch; Satu karena adanya sistem recycling dan rangkaian instalasi digestasi anaerobik dua pengadukan. Sedangkan pengolahan tahap sistem kontinyu skala semi pilot yang

Pengembangan Proses Digestasi Anaerobik ..… (Rina. S. Soetopo)

195

terdiri dari digester asidifikasi termofilik

dengan konfigurasi continously stirred tank

with solid recycle (CSTR/SR) volume 75 L

dan digester metanasi volume 200 L

menggunakan konfigurasi reaktor Upflow

Anaerobic Sludge blanket (UASB).

Diagram alir digester anaerobik proses

kontinyu dapat dilihat pada Gambar 1.

dilakukan pada kondisi suhu dan pH o o

berbeda, yaitu suhu 55 C – 60 C dan pH 5

untuk proses asidifikasi serta suhu ruang o

(sekitar 28 – 30 C) dan pH 7 untuk proses

metanasi. Perlakuan pada proses

asidifikasi terdiri dari waktu retensi 3 taraf

(2 – 6 hari) dan suspensi mikroba 3 taraf

(15 – 45%) dengan masing-masing

perlakuan 3 ulangan. Perlakuan pada

Metode proses metanasi terdiri dari waktu retensi 3

taraf (10 – 30 hari) dan suspensi mikroba 3 Percobaan yang dilakukan selama 3 taraf (15 – 45%) dengan masing-masing

tahun di Balai Besar Pulp dan Kertas perlakuan 3 ulangan. Pada setiap perlakuan (BBPK) terbagi dalam 3 tahapan percobaan asidifikasi ditambahkan proteinase 5 mg/ g yang berkesinambungan yaitu : VS lumpur dengan aktivitas 1200 U/g,

sesuai dosis optimumnya. a) Percobaan digestasi anaerobik satu

tahap skala laboratorium sistem batch c) Percobaan Digestasi Anaerobik Dua

Tahap Skala Semi Pilot Sistem Percobaan dilakukan pada kondisi pH o Kontinyu. netral dan suhu ruang (pH 7 dan suhu 30 C)

dengan perlakuan konsentrasi lumpur Percobaan yang merupakan lanjutan biologi (2,5% – 10%) dan suspensi mikroba dari percobaan skala laboratorium sistem (2 – 6 g VS/L) . Hasil percobaan digunakan batch d ioperas ikan pada kondis i sebagai dasar percobaan digestasi optimumnya. Kondisi proses asidifikasi

oanaerobik dua tahap sistem batch. adalah pH sekitar 5, suhu termofilik (55 C - o60 C ), ditambah protease sebanyak 5 mg/ b) Percobaan digestasi anaerobik dua

g VS lumpur atau 10 unit/g VS lumpur dan tahap skala laboratorium sistem batch suspensi mikroba 30% dengan perlakuan

Percobaan terbagi atas proses waktu retensi dipersingkat dari 4, 3; 2; 1 asidifikasi yang hasilnya dilanjutkan ke (hari). Sedangkan kondisi proses metanasi proses metanasi. Masing masing proses adalah pH sekitar 7 pada suhu ruang

Keterangan : 1: tanki umpan 2: digester asidifikasi (reactor CSTR) 3: tanki pengendap lumpur asidifikasi 4: tanki penampung efluen asidifikasi 5: digester metanasi (reaktor UASB) 6: tanki penampung efluen UASB 7: tanki penampung biogas

Gambar 1. Diagram Alir Digestasi Anaerobik Dua tahap Proses kontinyu


196

(mesofilik) dan suspensi mikroba 15% dengan waktu retensi dipersingkat dari 20; 15; 10; 5 (hari).

Parameter Pengamatan

Paramete r pengamatan un tuk mengetahui keberhasilan proses asidifikasi adalah VFA, sedangkan proses metanasi adalah jumlah biogas dan konsentrasi gas metana (CH ). Selain itu, dilakukan juga 4

analisa terhadap endapan sisa proses asidifikasi (kandungan unsur-unsur hara) dan efluen proses metanasi (COD, TSS, dan pH). Metoda analisa masing-masing parameter dilakukan mengacu standar SNI atau APHA, 2005.

k o n s e n t r a s i b a t a s t o k s i k d a n penghambatan (Rina dkk, 2009), sehingga tidak menyebabkan efek negatif terhadap ber langsungnya proses d iges tas i anaerobik.

Hasil Percobaan Digestasi Anaerobik Dari percobaan digestasi anaerobik

satu tahap diperoleh kondisi proses terbaik yang berlangsung pada operasi : konsentrasi lumpur 2,5% dan biomassa mikroba 6 g VSS/L dalam waktu retensi 4 minggu (Purwati dkk, 2006). Pada kondisi tersebut diperoleh biogas 0,14 L/g VS dengan kadar metan (CH ) 51,5%. 4

Sedangkan endapan sisa proses digestasi anaerobik yang memenuhi persyaratan sebagai pupuk organik diperoleh setelah Pelaksanaan analisa dilakukan di Balai waktu retensi 12 minggu. Keterbatasan dan Besar pulp dan Kertas, kecuali analisa kelemahan dari digestasi anaerobik satu endapan sisa proses asidifikasi dilakukan di tahap adalah waktu retensi yang terlalu BALITSA Departemen Pertanian Lembang-lama sekitar 1 – 3 bulan, yang disebabkan Bandung; analisa komposisi biogas dengan karena mikroba asidifikasi dan mikroba metoda GC di lakukan di ITB jurusan Teknik metanasi berada dalam satu reaktor yang Kimia. sama, sehingga tidak dapat berperan secara optimal. Kondisi optimum yang Kajian Teknoekonomiberbeda dari mikroba asidifikasi (pH 5) dan

Data - data hasil percobaan digestasi m ik roba metanas i (pH 7 ) dapa t dua tahap sistem kontinyu digunakan menghambat aktivitas masing-masing sebagai dasar untuk perhitungan neraca mikroba, dan dengan keberadaan VFA masa dan rancangan operasional proses dalam reaktor yang tidak seimbang dapat digestasi anaerobik skala pabrik serta kajian menyebabkan sistem digestasi anaerobik tekno ekonomi. tidak berjalan (Veeken A. 2005). Untuk

mengatasi kelemahan dari proses digestasi anaerobik satu tahap, telah dilakukan

BAB III. HASIL DAN PEMBAHASAN penelitian lanjutan yang merupakan pengembangan proses digestasi sistem Karakteristik lumpur Biologi IPAL dua tahap dengan memisahkan antara

Lumpur biologi dari IPAL industri proses asidifikasi dan metanasi dalam dua umumnya berupa biomasa mikroba yang reaktor yang berbeda. Pada percobaan ini komponennya didominasi dengan bahan p r o s e s d i k e m b a n g k a n d e n g a n organik (50,6 – 52,1%) yang lebih banyak penambahan protease untuk membantu mengandung protein (19,7%) dibandingkan terhidrolisisnya organik komplek sehingga komponen selulosa (0,2%) dan lemak yang m u d a h d i k o n v e r s i o l e h b a k t e r i hanya 0,6% (Rina dkk, 2010; Rina dkk, asidogenesis. Dengan penambahan dosis 2011) protease 5 mg/g.VS lumpur (aktivitas

1200U/g) menyebabkan konsentrasi bahan Berdasarkan karakteristiknya, lumpur organik terlarut yang terkonversi menjadi biologi ini sangat sesuai untuk diolah VFA menjadi lebih tinggi. Selain itu juga dengan cara digestasi anaerobik. Hal menyebabkan terbentuknya flok yang tersebut didukung pula dari kandungan saling mengikat kuat dan bersifat hidrofobik, kontaminan berupa logam berat seperti seh ingga lumpur menjad i mudah besi, nikel dan kobalt yang jumlahnya mengendap. sangat kecil dan jauh lebih rendah dari


Banyaknya VFA yang terbentuk pada jumlah mikroba 15%. Pada kondisi operasi proses asidifikasi merupakan salah satu tersebut, dihasilkan biogas rata-rata 0,13 indikator keberhasilan dari proses L/g VS lumpur atau 0,16 L/g CODred asidifikasi (Gallert & Winter, 2005). dengan konsentrasi gas metana sekitar Sedangkan indikator keberhasilan proses 69%. Kondisi tersebut menjadi dasar untuk metanasi adalah terbentuknya gas m e ng op er as ik an digestasi anaerobik dua CH ( Solera. et al.,2002). Hasil percobaan tahap skala semi pilot sistem kontinyu.4

proses digestasi anaerobik dua tahap Penelitian digestasi anaerobik skala sistem batch dapat dilihat pada Gambar 2. semi pilot sistem kontinyu merupakan

pengembangan proses dari sistem batch Hasil percobaan menunjukkan bahwa dengan tujuan untuk menstabilkan dan kondisi terbaik dari proses asidifikasi adalah

pada konsentrasi mikroba 30% dengan meningkatkan kinerja proses serta untuk waktu retensi 4 hari, yang diperoleh menganalisis kelayakan teknik dan endapan lumpur 40%v/v dan supernatan ekonomi untuk aplikasi pada skala pabrik. 60%v/v. Sedangkan hasil percobaan proses Hasil percobaan digestasi anaerobik dua metanasi menunjukkan bahwa produksi

tahap sistem kontinyu dapat dilihat pada biogas dan jumlah gas metana tertinggi

Gambar 3. diperoleh pada waktu retensi 20 hari dengan

197

Keterangan A: produksi VFA pada reaktor asidifikasi B: Volume biogas dan konsentrasi gas metana yang diproduksi pada reaktor metanasi

Gambar 2. Hasil Percobaan Digestasi Anaerobik Dua Tahap Sistem Batch

Gambar 3. Hasil percobaan digestasi anaerobik dua tahap sistem kontinyu

Keterangan A: produksi VFA pada reaktor asidifikasi B: Volume biogas dan konsentrasi gas metana yang diproduksi pada reaktor metanasi


Percobaan digestasi anaerobik dua UASB dapat dipersingkat dari 20 hari menjadi 5 hari dengan kinerja yang stabil.tahap dengan sistem kontinyu ini

berlangsung selama 3 bulan yang Kual i tas endapan hasi l proses dioperasikan pada kondisi proses terbaik asidifikasi

dari hasil percobaan sistem batch. Proses asidifikasi menghasilkan

Percobaan pada awalnya dioperasikan endapan yang merupakan sisa-sisa fraksi dengan beban rendah yaitu melalui tersuspensi yang berupa lumpur yang pengaturan debit aliran dengan waktu terendapkan dalam tanki pengendap. retensi 4 hari pada proses asidifikasi dan 20 Endapan lumpur yang sebagian disirkulasi

kembali ke reaktor (70% V/V) dan sisanya hari pada reaktor metanasi. Secara sebanyak 30% V/V telah terkonversi dan bertahap laju beban ditingkatkan dengan memiliki potensi untuk dimanfaatkan cara mempersingkat waktu retensi atau sebagai pupuk organik. Berdasarkan hasil

memperbesar debit aliran. Pengoperasian analisa, endapan lumpur tersebut dapat

y a n g d i l a k u k a n d e n g a n s i s t e m dimanfaatkan sebagai pupuk organik tersebut menunjukkan adanya keunggulan dengan kualitas yang relatif memenuhi dari reaktor kontinyu dibandingkan reaktor syarat standar kompos menurut SNI 19-batch. Dengan makin lama perioda 7030-2004 (Tabel 1.).pengoperasian reaktor, akan makin

terakl i mat isasi kehidupan mikroba

yang akhirnya berpengaruh kepada

aktivitas dan stabilitas proses. Kinerja

reaktor asidifikasi yang dioperasikan

dengan padatan organik lumpur yang makin

tinggi, secara bertahap dari 1,3 sampai

8,2 g. VS lumpur/g.VS mikroba. hari dapat

meningkatkan kemampuan metabolisme

mikroba sehingga menghasilkan kinerja

lebih tinggi dan proses menjadi lebih stabil.

Hal tersebut dapat dilihat dari data

peningkatan beban terha dap la ju Kadar padatan lumpur tersebut pembentukan VFA yang berlangsung se- menunjukkan peningkatan dibandingkan lama perioda operasi 84 hari (Gambar 3A) kondisi lumpur sebelum mengalami proses yang hasilnya sejalan dengan penelitian digestasi. Jumlah lumpur dapat tereduksi

hingga 88% dengan kadar TS endapan yang dilakukan oleh Wijekoon, 2011 lumpur meningkat sampai sekitar 200% Proses metanasi yang berlangsung yaitu dari TS ± 2% menjadi ± 6%.pada reaktor UASB sistem kontinyu, mula -

mula mengalami penurunan jumlah biogas Kualitas efluen hasil proses digestasisejalan dengan peningkatan beban. Namun

Proses digestasi anaerobik selain setelah hari ke 56 sampai ke 86 dengan menghasil-kan endapan berupa lumpur, waktu retensi dipersingkat hingga 5 hari juga menghasil-kan efluen. Kualitas efluen atau pada beban organik 0,14 gCODf/L.hari hasil proses digestasi anaerobik dapat s e c a r a - b e r a n g s u r - a n g s u r t e r j a d i dilihat pada Tabel 2. peningkatan kinerja menjadi lebih baik yang

ditunjukkan dengan jumlah biogas mencapai 15,82 L/hari atau 2,38 L/gr CODf removed dengan kandungan CH = 50,4 – 4

64,1% (Gambar 3B). Berdasarkan data-data hasil percobaan tersebut menunjukkan bahwa waktu retensi operasional reaktor

.

198

Tabel 1. Kualitas endapan lumpur hasil

proses asidifikasi

Waktu retensi(hari)

ParameterCOD TSS

pHmg/L % red mg/L % red

20 385 - 695 69 - 85 95 - 190 47 - 80 6,8 – 7,3

10

408 -

1051

32 - 79 140 - 330 8,3 - 61 6,7 – 7,3

5

160 -

352

80 - 90 18 - 140 32 - 93 6,4 – 7,1

ParameterHasil

uji

PERSYARATAN KOMPOS

I II III

pH 8,1 6.8 – 7,49 6.6 – 8.2 6 - 8

Organik C, % 9,18 9.8 -

32

14.5 –

27,1

≥ 10

C/N ratio 11 10 -

20

10 -

20

10 - 25

Zn , mg/kg 77 500

513 -

2015

≤ 500

Cu , mg/kg 28 100 - ≤ 100

Keterangan : I : Spesifikasi kompos dari sampah organik domestik menurut SNI 19-7030-2004II : menurut perhutani III : RSNI Kompos sari sludge IPAL industry kertas, 2011

Tabel 2. Kualitas efluen proses metanasi


199

Dari hasil proses metanasi dengan Berdasarkan data-data kondisi operasi waktu retensi operasi dalam reaktor 20 - 5 terbaik, dapat dihitung rancangan reaktor hari, kualitas efluen masih belum memenuhi digestasi anaerobik dua tahap untuk syarat, sehingga perlu dialirkan kembali ke diterapkan di industri kertas yang memiliki Instalasi Pengolahan Air Limbah untuk kapasitas produksi 100.000 ton/tahun atau diolah bersama-sama air limbah dari proses 350 ton/hari. Industri tersebut menghasilkan

3produksi. Walaupun demikian efluen yang lumpur biologi 0,5 m /ton kertas (Purwati, dikembali-kan ke IPAL tersebut sudah lebih 2006), sehingga jumlah lumpur yang harus

3mudah diolah karena komponen organiknya diolah adalah 175m /hari dengan kadar lebih sederhana. padatan 2%. Berdasarkan data tersebut,

dapat dihitung neraca masa lumpur pada Kajian Teknoekonomi pengolahan dengan digestasi anaerobik

Berdasarkan hasil penelitian digestasi seperti pada Gambar 4anaerobik limbah lumpur biologi dari IPAL

Dari hasil perhitungan neraca masa, industri kertas skala semi pilot, diperoleh berbasis kapasitas lumpur biologi yang kondisi yang layak dijadikan dasar untuk 3akan diolah 175 m /hari dengan kadar total penerapannya di industri (Tabel 3). solid (TS) 2% diperoleh keluaran berupa endapan hasil digestasi yang berpotensi sebagai pupuk organik, dan biogas sebagai energi alternative serta efluen yang sudah lebih mudah diolah. Dari hasil pengolahan digestasi lumpur pada proses asidifikasi, diperoleh sisa endapan lumpur sebanyak

320 m /hari dengan total solid 6% yang menunjukan bahwa jumlah lumpur dapat direduksi sampai 88% yang bersifat mudah dihilangkan airnya (dewatering) dan memiliki potensi untuk dimanfaatkan sebagai pupuk organik (Tabel 1).

Tabel 3. Kondisi dan Efektivitas DigestasAnaerobik Dua Tahap

Item Satuan Asidifikasi Metanasi

Waktu retensi hari 1 5

Laju bebangVS/g.VSMo.hari 8,2 -

g CODf/L.hari - 0,14Supernatan %v/v 60 -Kompos

%v/v 12 -Prod.

biogas

%v/v - 20Laju prod.

biogas

L/gCODred - 2,4Efluen

%v/v - 40

Gambar 4. Neraca Massa Proses Digestasi Anaerobik Lumpur Biologi IPAL


200

Keterangan :A : cara mekanikB : cara digestasi anaerobik

Gambar 5. Diagram Alir Pengelolaan Lumpur Biologi

Dari pemanfaatan lumpur tersebut, manfaat dengan dihasilkannya produk setelah melalui proses dewatering akan b iogas dan pupuk organ ik ser ta diproduksi pupuk organik sebanyak 4,5 penghematan biaya pengelolaan. Diagram ton/hari dengan total solid 50% yang sudah alir proses pengelolaan lumpur dengan memenuhi syarat untuk diaplikasikan. digestasi anaerobik (Gb. 5 B) dibandingkan

dengan pengelolaan lumpur yang dilakukan Dari proses metanasi diperoleh biogas

oleh industri saat ini (Gb. 5 A) dapat dilihat dengan laju produksi 1,75 L/ g Vs.hari atau

pada Gambar 5 di atas. 32,5 m /hari dengan kadar metan 60%.

Umumnya industri kertas saat in masih 3Menurut Polprasert, 2007, 1 m biogas melakukan pengelolaan lumpur melalui dengan kadar gas metana 50 – 70% setara tahap pemekatan ( th ickener) dan dengan 0,8 kg batu bara / 0,4 kg minyak penghilangan air (beltpress) serta diesel / 0,6 kg bensin. Berdasarkan pembuangannya ke landfi l l . Biaya kesetaraan tersebut, biogas yang dihasilkan pengelolaan yang diperlukan per hari untuk dari digestasi anaerobik lumpur biologi 175 3 mengolah lumpur 175 m dengan cara m3/hari dapat menghasilkan energi yang

mekanik dan dibandingkan cara digestasi besarnya setara dengan energi yang

anaerobik, yang dihitung berdasarkan diperoleh dari energi 2 kg batu bara / 1 kg

asumsi-asumsi menurut Collin, 2009 dapat minyak diesel /1,5 kg bensin/hari. Selain

dilihat pada Tabel 4.dihasilkan endapan lumpur sebagai produk

Berdasarkan perhitungan dengan pupuk organik dan biogas sebagai energi

pendekatan biaya operasional pengelolaan, alternative, juga dihasilkan sisa efluen dari

maka aplikasi digestasi anaerobik untuk proses metanasi yang sudah memenuhi

mengolah lumpur biologi dengan basis 175 baku mutu lingkungan , sedangkan efluen 3m dapat menghemat biaya operasional dari hasil dewatering sisa endapan lumpur

perhari sekitar Rp 3.727.100,- atau 18%. memiliki sifat organik lebih sederhana dan

Selain penghematan biaya tersebut masih lebih mudah diolah.

diperoleh keuntungan secara ekonomi 3 Berdasarkan uraian potensi dan lainnya yaitu adanya produk biogas 2,5 m

prospek produk samping yang dihasilkan, dan pupuk organik 4,5 ton; tidak maka digestasi anaerobik secara teknis diperlukannya lahan untuk landfill serta layak diaplikasikan di industri. Namun dari transportasi pengangkutan lumpur ke aspek operasional perlu dipertimbangkan landfill. Sebagai gambaran umum dapat b e b e r a p a f a k t o r p e n t i n g u n t u k d i l a p o r k a n p u l a b a h w a d e n g a n keberlangsungan operasional, diantaranya mempertimbangkan modal investasi satu adalah kontinyuitas pengadaan enzim rangkaian digestasi anaerobik yang cukup protease ; diperlukannya waktu adaptasi besar, yaitu berdasarkan pendekatan dan biomasa mikroba asidogenesis dan mikroba asumsi Collin mencapai Rp 5.670.000.000,- metanogenesis; dan suplai energi untuk , maka untuk pengembalian modal yang mempertahan suhu termofilik pada reaktor diperlukan bila menggunakan dana asidifikasi. penghematan beaya operasional sebesar

R p 3 . 7 2 7 . 1 0 0 , - / h a r i a t a u R p Ditinjau dari aspek ekonomi, aplikasi 1.341.756.000,- /tahun adalah hanya digestasi anaerobik dapat memberikan memerlukan waktu sekitar 4 tahun.


201

DAFTAR PUSTAKA

Collin, 2009. The full cost of landfill disposal in Australia. BDA group. Melbourne

Deminer et al. 2008. Two phase t h e r m o p h i l i c a n d m e s o p h i l i c methanogenesis anaerobik digestion of w a s t e a c t i v a t e d s l u d g e . E n v Engineering Science. Vol. 25. No.9. 1291 – 1300.

Elliott Allan, Talat Mahmood, 2007. Pre t rea tment techno log ies fo r advancing anaerobic digestion of pulp and paper biotreatment residues, Water Research 41. 4273 – 4286

Ferguson. K.. 1991. Environmental BAB IV. KESIMPULAN DAN SARAN Solutions for The Pulp and Paper KesimpulanIndustry . Mi l ler Freeman. San

Teknologi digestasi anaerobik dua tahap Francisco. USAefektif untuk mengolah lumpur biologi dari

HJ Gijzen et al. 2005. Anaerobik IPAL industri kertas. Proses digestasi

degradation of papermill sludge in a berlangsung efektif pada kondisi optimum two-phase digester. Journal Biotech.dengan digestasi asidi f ikasi yang Kraristya. 2004. Teknologi digester. dioperasikan pada dosis enzim 5 mg/g VS kharistya.wordpress.comlumpur (aktivitas 1200 U/g) ; suhu termofilik Purwati S.. Rina. S. Soetopo. 2006.

o55 – 60 C; jumlah mikroba 30%, pH 5, waktu Produksi Biogas dan Pupuk Organik Hasil Digestasi Anaerobik Limbah retensi 1 hari, sedangkan digestasi sludge IPAL Industri Kertas. Berita metanasi dioperasikan pada suhu mesofilik, Selulosa. Vol. 41. No. 1. 30 – 36. jumlah mikroba 15%, waktu retensi 5 hari.

Purwati S.. Rina S. Soetopo. Setiaji. Yusup Hasil dan manfaat yang diperoleh dari Setiawan. 2006. Potensi dan Alternatif proses digestasi lumpur adalah dapat Pemanfaatan Limbah Padat Industri

mereduksi jumlah lumpur 88% dengan Pulp dan Kertas. Berita Selulosa. Vol.

kadar padatan meningkat dari 2% ke 6%; 41. No. 2. Desember 2006. Hal 67- 79. dan menghasil produk biogas 1,75 L/g P a r a m s o t h y, 2 0 0 4 . O p t i m i z i n g VS.hari serta pupuk 25 kg/g VS. hari Hydrolysis/Acidogenesis Anaerobic

Reactor With TheApplication of Pengolahan lumpur dengan aplikasi Microbial Reaction Kinetic. University of digestasi anaerobik tidak diperlukan lagi Peradeniya. Tropical Agricultural

pengoperasian unit thickener dan unit Research Vol 16: 327-338.

beltpress serta pembuangan ke landfill, Polprasert, Chongkrak (1989), Organic sehingga dapat menghemat biaya Waste Recycling, New York, John pengelolaan sebesar 18%, selain dapat Willey & Son, Hal. 105 – 144.memperoleh produk samping biogas dan Rina. S. Soetopo dkk, 2009. Produksi pupuk organik yang mempunyai nilai Biogas Sebagai Hasil Pengolahan ekonomi. Limbah Lumpur Industri Kertas Dengan

Proses Digestasi Anaerobik Dua Tahap. Saran

Laporan Penelitian Program Riset Insentif DIKNAS. BBPK- Departemen Hasil rancangan digestasi anaerobik Perindustriandua tahap ini perlu diujicobakan ke skala

industri untuk verifikasi data yang diperoleh dari hasil penelitian skala semipilot.

Tabel 4. Biaya operasional pengolahan lumpur

Item

Sistem mekanik

(Gambar 5A)Rp

Sistem digestasi anaerobik

(Gambar 5B)Rp

Biaya operasional

2.400.000,- 14.962.500,-

Biaya pengolahan efluen yang kembali

13.230.000,- 1.907.000,-

Biaya pembuangan ke landfill

4.966.600,- -

Biaya pemekatan endapan lumpur (kompos)

- 2.740.000,-

Jumlah 20.596.600,- 16.869.500,-


202

Rina. S. Soetopo, Purwati, Yusup setiawan, Krisna Adhytia Whardana. 2011. Efektivitas Proses Kontinyu Digestasi Anaerobik Dua Tahap Pada Pengolahan Lumpur Biologi Industri Kertas. Jurnal Riset Industri. Vol. V No 2. Hal. 131 – 142.

Thomas. 2003.. Anaerobic Digester Methane to Energy. Focus On energy. Mc mahon Associates.Inc. Wisconsin. Hal 4-6.

United Nations Environment Programme

Industry and Environment (UNEP).

1996. Cleaner Production at Pulp and

paper mills.


pengembangan proses digestasi anaerobik lumpur …

Documents