Analisis fisik, kimia dan biologi limbah

peternakan

Yuny Erwanto dan Mohammad Zainal Abidin

Analisis fisik, kimia dan biologi

Analisis fisik

- Warna - Kandungan padatan

- Kekeruhan

- Jumlah limbah

Analisis kimia

- pH

- Unsur hara dan logam beracun

Analisis biologi

- Biokimia

- Bakteriologi

Cont’d

Analisis fisik

Kekeruhan

Kekeruhan di dlm air disebabkan oleh adanya

zat tersuspensi, seperti lempung, lumpur, zat

organik, plankton dll

Merupakan sifat optis dr suatu larutan

Tidak dpt dihub. scr lgsg antara kekeruhan dg

kadar semua jenis zat suspensi, karena trgtun

kpd ukuran dan bntk butir

Metode pengukuran kekeruhan

Nefelometrik (Ftu atau Ntu)

Hellinge Turbidimetri (silika)

Visual (Jackson)

Cont’d

Cont’d

Warna

Warna dlm air dpt disebabkan oleh adanya

ion-ion metal alam (besi dan mangan), humus,

plankton, tanaman air dan buangan industri

Warna sebenarnya adl warna nyata yaitu

warna stlh kekeruhan sampel dihilangkan

Warna nampak adl warna yg tdk hnya

disebabkan zat-zat terlarut di dlm air akan

tetapi juga zat tersuspensi

Cont’d

Jumlah limbah

Jumlah limbah dpt dihitung dengan

mengalikan nilai limbah yang diproduksi dg

estimasi brt hidup/ timb. brt hidupnya

Berat sapi rata-rata = berat akhir+berat awal/2

Produksi normal = berat sapi rata-rata x jumlah

sapi di dalam kandang

APU

Cont’d

Kandungan padatan

TTS =TVS +TFS

TSS = VSS + FSS

TDS =VDS + FDS

Settleable solids

Cont’d

TTS (Total Solids)

pengukuran atau pengujian dari padatan

tersuspensi dan terlarut dalam air

Standar sekunder untuk air minum yang

telah ditetapkan oleh EPA (Environmental

Protection Agency) sebesar 500 mg

padatan terlarut / Liter

Cont’d

Cont’d

TSS (Total Suspended Solids)

padatan yang tertahan pada filter air dan mampu tetap

keluar dari kolom air ke bagian bawah sungai ketika

kecepatan aliran rendah

padatan tersuspensi merupakan padatan yang

menyebabkan kekeruhan air, tidak terlarut dan tidak

dapat langsung mengendap, terdiri dari partikel-

partikel yang ukuran maupun beratnya lebih kecil dari

sedimen, misalnya tanah liat, bahan-bahan organik

tertentu, sel-sel mikroorganisme dan sebagainya

bagian tertahan saringan

Cont’d

Cont’d

TDS (Total Dissolved Solids)

Padatan terlarut total (TDS) di keringkan pada 105°C

atau 180°C, sampel yang tercampur disaring melalui

fiber glass filter standar, dan filtrat diuapkan sampai

kering dalam wadah ditimbang dan dikeringkan untuk

berat konstan pada 105°C atau 180°C

Hasilnya mungkin tidak sesuai dengan nilai teoritis

untuk padatan dihitung dari bahan kimia analisis

sampel

1 Filtrat dari penentuan padatan total suspended

dapat digunakan untuk penentuan total padatan

terlarut

Cont’d

Volatile solids

Padatan yang mudah menguap atau hilang pada

pemanasan sampai 500°C

Berguna untuk operasi instalasi perlakuan, karena

memberikan perkiraan kasar atau dasar dari

jumlah bahan organik yang ada di dalam fraksi

padatan air limbah, actived sludge dan limbah

industri

Penurunan berat pada pengapian disebut volatile

Tidak membedakan antara materi anorganik

dan organik karena kehilangan pada saat

pengapian tidak terbatas pada bahan organik

Cont’d

Cont’d

Cont’d

Cont’d

Settleable solids

untuk bahan pengendapan dari suspensi

dalam periode didefinisikan

Analisis kimia

pH

Teknik pengukuran ada 2 macam :

a. Kolorimetri (Kertas pH)

b. Potensiometri (pH meter)

Cont’d

Unsur hara (makro dan mikro) dan

logam

1) Phospate

2) N total

3) Kalium

4) Chrom

5) Mikro (Cu, Mg, Mn dll)

Phospate (P)a. Metode volumetrik utk Orthophospate

b. Metode colorimetrik, Amino-Naphthol-Sulfonic Acid utk

Orthophospate

c. Metode colometrik, Stannous Chloride utk

Orthophospate

d. Metode utk Polyphospate

Cont’d

N total N amoniak

N organik

N nitrit

N nitrat

Cont’d

N total

Krom Metode spektrometrik

Cont’d

Analisis biologi

Biokimia

DO, BOD dan COD

DO (Disolved oxygen)

Jumlah oksigen terlarut dalam air yang berasal

dari fotosintesa dan absorbsi atmosfer/udara.

Semakin banyak jumlah DO (dissolved oxygen )

maka kualitas air semakin baik, jika kadar oksigen

terlarut yang terlalu rendah akan menimbulkan

bau yang tidak sedap akibat degradasi anaerobik

yang mungkin saja terjadi

Cont’d

Metode pengujian DO

a. Metoda titrasi dengan cara WINKLER

b. Metoda elektrokimia

Cont’d

Prinsipnya dengan menggunakan titrasi iodometri

Sampel yang akan dianalisis terlebih dahulu ditambahkan

larutan MnCl2 den NaOH - KI, sehingga akan terjadi

endapan MnO2.

Dengan menambahkan H2SO4 atau HCl maka

endapan yang terjadi akan larut kembali dan juga

akan membebaskan molekul iodium (I2) = oksigen terlarut.

Iodium yang dibebaskan ini selanjutnya dititrasi

dengan larutan standar natrium tiosulfat (Na2S203) dan

menggunakan indikator larutan amilum (kanji)

Metoda titrasi dengan cara WINKLER

Cont’d

Cont’d

Cont’d

Cont’d

Cont’d

Cont’d

Cont’d

Cont’d

BOD (Biochemical Oxygen Demand)

suatu karakteristik yang menunjukkan jumlah

oksigen terlarut yang diperlukan oleh

mikroorganisme (biasanya bakteri) untuk

mengurai atau mendekomposisi bahan organik

dalam kondisi aerobik

Biochemical oxygen demand (BOD, also called biological oxygen demand) is the

amount of dissolved oxygen needed (i.e. demanded) by aerobic biological

organisms to break down organic material present in a given water sample at

certain temperature over a specific time period. The BOD value is most

commonly expressed in milligrams of oxygen consumed per litre of sample

during 5 days of incubation at 20 °C and is often used as a surrogate of the

degree of organic pollution of water

Cont’d

Cont’d

Cont’d

COD (Chemical Oxygen Demand)

jumlah oksigen (mg O2) yang dibutuhkan untuk mengoksidasi

zat-zat organik yang ada dalam satu liter sampel air, dimana

pengoksidanya adalah K2Cr2O7 atau KMnO4. Angka COD

merupakan ukuran bagi pencemaran air oleh zat-zat organik

yang secara alamiah dapat dioksidasi melalui proses

mikrobiologis dan mengakibatkan berkurangnya oksigen

terlarut di dalam air

Indikator feroin digunakan utk menentukan titik akhir titrasi

Hijau biru berubah menjadi coklat merah

Sisa K2Cr2O7 tersebut ditentukan melalui titrasi dengan ferro

ammonium sulfat (FAS)

Bakteriologi

a) Total Coliform (Citrobacter, Enterobacter, Esc dll)

b) Total Count bakteri

c) Bakteri patogen (E. Coli, Salmonell)

Total Coliform

Cont’d

Metode pengujian total coliform

P-A (Presence-Absence)

Membrane filter

MultiTube Fermentation

(MTF)

Total Count bakteri

TPC (Total Plate Count)

MPN (Most Probable Number)

TPC (Total Plate Count)

Cont’d

Cont’d

MPN (Most Probable Number)

MPN berdasarkan pd aplikasi distribusi racun. MPN

merupakan estimasi scr statistik dr konsentrasi

Standar “metode kalkulasi utk MPN adlh 10, 1 dan 0,1

ml sampel dan 100ml dilusi

Hasil tiap dilusi dilaporkan sbgai fraksi dg # total

tabung positif

Pengujian fecal coliform sama utk pengujian total

coliform kecuali medium yg berbeda (laktose, tryptose,

garam), tabung diinkubasi selama 3 hari 35°C dan 44°C

slm 21 jam

Konsentrasi bakteri total atau fecal coliform dilaporkan

sbg MPN per 100 ml (MPN/100ml)

Testing for MPN

Suatu rangkaian serial dilusi sampel limbah cair dibuat

(dilusi dg faktor 10)

Transfer 1 ml sampel dr tiap serial dilusi ke 5 tabung uji

fermentasi dg menggunakan medium laktose dan balik

tabung koleksi

Menginkubasi tabung slm 24 jam 35°C dlm waterbath

Akumulasi gas (CO2) dalam tabung gas merupakan

suatu reaksi + (no gas reaksi -)

Cont’d

Cont’d

Cont’d

Baku Mutu Limbah Cair Industri Penyamakan Kulit

Parameter

Proses Penyamakan

menggunakan Krom

Proses Penyamakan

menggunakan Daun-daunan

Kadar

Maksimum

(mg/1)

Beban

Pencemaran

Maksimum (g/m)

Kadar

Maksimum

(mg/1)

Beban

Pencemaran

Maksimum

(g/m )

BOD5 50 2,0 70 2,8

COD 110 4,4 180 7,2

TSS 60 2,4 50 2,0

Krom Total

(Cr)

0,60 0.024 0,10 0,004

Minyak &

Lemak

5,0 0,20 5,0 0,20

NTotal (N) 10 0,40 15 0,60

Amonia Total

(N)

0,50 0,02 0,50 0,20

Sulfida (S) 0,80 0.032 0,50 0,02

pH 6,0 – 9,0

Debit limbah cair maksimum 40 m kubik per ton penggaraman kulit mentah

Parameter Kadar Maksimum Beban Pencemaran

Maksimum (g/m )

BOD 150 10,50

COD 300 21,0

TSS 150 10,5

Sulfida (sebagai H2S) 1,0 0,07

KromTotal 2,0 0,14

Minyak dan Lemak 5,0 0,35

Ammonia Total 10,0 0,70

PH 6,0-9,0 Debit Limbah Cair maksimum 70m kubik per ton

Baku Mutu Limbah Cair Industri Penyamakan

Kulit yang sudah Beroperasi

Limbah ternak BOD5 (mg/g TTS) COD (mg/g TTS)

Babi

Ayam

Sapi potong

Domba

Sapi perah

181

123

110

103

94

1409

887

1438

1109

1387

BOD5 dan COD bbrp limb. ternak

BOD rendah ; COD tinggi bahan organik yang tidak dapat

diurai secara biologis atau berupa bahan beracun

Penerapan Baku Mutu Lingkungan

Baku mutu lingkungan dapat diterapkan di dalam kehidupan sehari-hari. Contohnya dalam

penerapan baku mutu limbah cair pada pembuangan limbah cair melalui penetapan beban

pencemaran maksimum. Untuk itu digunakan perhitungan sebagai berikut:

Beban Pencemaran Maksimum (BPM)

1.BPM = (Cm)j x Dm x A x f…………………………..(II. 1. 1)

Keterangan:

BPM = Beban Pencemaran Maksimum yang diperbolehkan, dinyatakan dalam kg

parameter per hari

(Cm)j = kadar maksimum parameter j dinyatakan dalam mg/I.

Dm = Debit limbah cair maksimum dinyatakan dalam L limbah cair per detik per hektar.

A = luas lahan kawasan yang terpakai dinyatakan dalam hektar

F = faktor konversi =

1 kg 24 x 3600 detik

——————x———————- = 0.086….(II. 1.2)

1000000 mg hari

1.Beban pencemaran sebenarnya dihitung dengan cara sebagai berikut

BPA = (CA)j x (DA) x f …………… (II.2. 1)

Keterangan:

BPA = beban pencemaran sebenarnya, dinyatakan dalam kg parameter per hari

(CA)j = kadar sebenarnya parameter j, dinyatakan dalam mg/l

DA = debit limbah cair sebenarnya, dinyatakan dalam liter/detik

f = faktor konversi = 0.086

Penilaian beban pencemaran adalah:

BPA tidak boleh melewati BPM

Contoh Penerapan :

Data yang diambil dari lapangan untuk penerapan Baku Mutu Limbah Cair Kawasan

Industri adalah:

1. Luas areal kawasan industri yang terbangun (A) [hektar, ha]

2. Kadar sebenarnya (CA) untuk setiap parameter [mg/liter]

3. Debit limbah hasil pengukuran (DA) [liter/detik]

Parameter Kadar Maksimum

(mg/liter)

Beban Pencemaran

Maksimum

(kg/hari/ha)

BOD5 50 4.3

COD 100 8.6

TSS 200 17.2

pH 6.0 – 9.0

Baku Mutu Limbah Cair Bagi Kawasan Industri

Debit limbah cair maksimum: 1 L per detik per HA lahan kawasan yang terpakai.

1.Contoh perhitungan:

Suatu kawasan industri mempunyai luas lahan kawasan terpakai 1500 hektar. Parameter

dari tabel di atas yang akan dijadikan contoh perhitungan adalah parameter (j) BOD.

Dari tabel tersebut diketahui:

Debit maksimum yang diperbolehkan (Dm) = 1 liter/detik/ha

2.Untuk parameter BOD diketahui:

3.Kadar maksimum (Cm) = 50 mg/liter

Beban maksimum yang diperbolehkan = 4.3 kg/hari/ha

4.Data lapangan

Kadar BOD hasil pengukuran (CA) = 60 mg/liter

Debit hasil pengukuran (DA) = 1000 liter/detik

Luas lahan kawasan terpakai (A) = 1500 ha

Beban pencemaran maksimum parameter BOD yang diperbolehkan untuk

kawasan industri tersebut (persamaan II. 1.1) adalah:

BPM = Cm x Dm x f x A

= 50 x 1 x 0.086 x 1500

= (4.3 kg/hari/ha) x 1500 ha

= 6450 kg/hari

Beban pencemaran sebenarnya untuk parameter BOD kawasan industri

tersebut (persamaan II. 2.1) adalah:

BPA = CA x DA x f

= 60 x 1000 x 0.086

= 5160 kg/hari

Dari contoh di atas, BPA (5160 kg/hari) lebih kecil daripada BPM (6450

kg/hari), jadi untuk parameter BOD kawasan tersebut memenuhi Baku

Mutu Limbah Cair.

Variabel Unit

1. Jumlah limbah Kg/hari

2. Kelembaban persen

3. BOD5 Mg/l

4. Zat padat total Kg/hari

5. Zat padat tersuspensi Kg/hari

6. Zat padat terlarut Kg/hari

7. Nitrogen total Mg/l sebagai N

8. Amoniak Mg/l sebagai N

9. Fosfor Mg/l sebagai P

10. pH

Karakteristik limbah peternakan