Annual Report 2014

7

BAB II

PILOT PLANT IPAL LINDI TPA

2.1. Latar Belakang

Saat ini pengelolaan sampah di Indonesia khususnya sampah domestik sebagian

besar menggunakan sistem Tempat Pembuangan Akhir (TPA) open dumping. Pada

kondisi pengelolaan seperti ini, kebanyakan sampah hanya ditumpuk dalam suatu area

TPA yang terbuka. Sehingga pada saat hujan air rembesan sampah yang dikenal

dengan air lindi akan keluar dan apabila tidak dikelola dan diolah dengan benar, maka

akan berpotensi mencemari lingkungan sekitar TPA.

Dalam kebanyakan TPA air lindi terbentuk oleh rembesan kadar air dalam

sampah maupun oleh sumber-sumber dari luar seperti pengaruh drainase, air hujan

dan lain sebagainya yang melalui tumpukan sampah. Air lindi mengandung polutan

padatan tersuspensi dan terlarut, zat-zat kimia baik organik maupun an-organik yang

terkandung dalam sampah yang konsentrasinya cukup tinggi seperti Amonia, Nitrat,

Nitrit, Sulfida, logam berat organik nitrogen dan lain sebagainya. Tingginya konsentrasi

polutan tersebut, berpotensi pencemaran terhadap lingkungan sangat besar. Oleh

karena itu perlu dicari teknologi yang tepat untuk dapat mengolah air lindi sampai air

hasil olahannya tidak berbahaya terhadap lingkungan.

Teknologi pengolahan air lindi konvensional yang banyak diaplikasikan di TPA di

Indonesia adalah sistem lagoon dengan proses aerobik dan wetland/kolam stabilisasi.

Teknologi ini dari segi biaya operasional memang relatif murah, karena lebih

mengandalkan lamanya waktu tinggal/waktu reaksi di bak pengolah air lindi. Namun

dengan cara seperti ini banyak kekurangannya diantaranya adalah lahan yang

diperlukan sangat luas karena untuk sistem lagoon waktu reaksinya limbahnya

memerlukan 30 hari. Pada sistem lagoon kondisinya terbuka sehingga muncul masalah

bau. Selain itu di air lindi konsentrasi amoniaknya tinggi dibanding organiknya.

Sehingga dengan sistem lagoon tersebut amoniak sebagian besar hanya terolah

menjadi nitrat dan nitrit yang membawa dampak buruk ke lingkungan. Padahal proses

pengolahan senyawa nitrogen amonia harus sampai terbentuk nitrogen gas.

Berkaitan dengan permasalahan tersebut maka untuk mengatasinya perlu

dikembangkan teknologi pengolahan air lindi yang tidak mencemari lingkungan. Untuk

Annual Report 2014

8

mendapatkan hasil yang optimal teknologi pengolahan ini harus diuji coba sampai

mencapai sasaran.

2.2. Tujuan

Tujuan kegiatan dari WBS Pilot Plant Teknologi Efisiensi Pemanfaatan Sumber

Daya Air Melalui Daur Ulang Limbah, meliputi:

1. Membangun pilot plant instalasi pengolahan air lindi dan melakukan uji coba

kinerja Pilot Plant IPAL Lindi dalam mengolah air lindi.

2. Melakukan uji coba pengolahan air lindi dengan teknologi pilot plant IPAL Lindi.

Kegiatan yang dilakukan untuk mencapai tujuan tersebut, secara garis besar adalah

sebagai berikut:

Survei lapangan untuk mengetahui kondisi riil di TPA bagaimana proses

terbentuknya lindi, memperkirakan jumlah air lindi dan mengetahui secara langsung

visual air lindi yang keluar dari TPA. Pada tahapan ini juga dilakukan analisa

karakteristik air lindi secara langsung di lokasi yaitu meliputi pH, daya hantar listrik

serta warna.

Sampling untuk mengetahui karakteristik kimia air lindi dari TPA. Air lindi dari TPA

ini dipilih mana yang akan dipakai untuk diteliti teknologi proses pengolahannya.

Persiapan pembangunan Pilot Plant IPAL lindi yang meliputi perencanaan alat,

perencanaan proses yang akan digunakan dan penentuan spesifikasi alat.

Pembuatan alat dilakukan di workshop Geostek, Serpong.

Evaluasi hasil dan uji coba sistem: Evaluasi ini diperlukan untuk mengetahui

kekurangan-kekurangan dari instalasi. Setelah dipastikan alat terinstal dengan baik,

selanjutnya dilakukan uji coba kerja sistem dengan memasukkan air lindi ke dalam

sistem tersebut dan di tes kinerja pompa, blower serta sistem alirannya.

2.3. Hasil Kegiatan

2.3.1. Hasil Survai Lapangan

Survai Lapangan telah dilakukan di TPA Bantar Gebang yang terletak di pinggiran

kota Jakarta. Sistem Tempat Pemrosesan Akhir (dahulu Tempat Pembuangan Akhir)

sampah merupakan komponen yang tidak dapat dihilangkan dalam sistem pengelolaan

sampah kota. Hal ini karena tidak semua sampah kota dapat didaur ulang, bernilai

ekonomi maupun didegradasi hingga hilang sama sekali. Ini menjadikan hampir seluruh

Annual Report 2014

9

kota/kabupaten di Indonesia menjadi sangat bergantung pada keberadaan TPA.

Apalagi hampir sejak kemerdekaan, kebanyakan otoritas pengelola sampah

menerapkan paradigma kumpul-angkut-buang, maka TPA hampir selalu menjadi

tumpuan sistem pengelolaan. Masalahnya adalah dengan paradigma yang ada, TPA

menjadi cenderung dikelola apa adanya tanpa teknologi atau sistem tertentu. TPA

open dumping menjadi tren dan hampir sebagian besar TPA di Indonesia menerapkan

sistem ini.

Mengingat saat ini terdapat tidak kurang dari 400 TPA open dumping di seluruh

Indonesia, maka akan menjadi tantangan sekaligus peluang bagi lembaga litbang

persampahan dalam hal menerapkan teknologi sanitary landfill maupun controlled

landfill seperti yang dipersyaratkan dalam PP No. 16 tahun 2005. Pengembangan

kompetensi ini meliputi kemampuan dalam mendesain TPA baik desain fisik, desain

sistem operasi, maupun desain kelembagaan.

Mengingat suatu pekerjaan desain TPA akan lebih tepat sasaran dengan

mengambil suatu kasus lokasi, maka dalam pekerjaan ini juga mengambil lokasi TPA di

Bantar Gebang yang akan mengembangkan TPA lama dari open dumping menuju

controlled landfill.

Pengelolaan sampah di Tempat Pengolahan Sampah Terpadu (TPST) Bantar

Gebang Kota Bekasi, sesuai kontrak. Dalam klausul kontrak dengan Pemerintah

Provinsi (Pemprov) DKI Jakarta bersama pengelola PT. Godang Tua Jaya (GTJ) dan

PT. Navigat Organic Energy Indonesia (NOEI) selama 15 tahun, sudah ada tahapan-

tahapannya.

Saat ini, TPST sudah menghasilkan 60 ton pupuk kompos setiap hari. Jika

pemasaran kompos membaik, produksi ini dapat ditingkatkan. Tetapi, pemasaran

pupuk organik itu agak sulit sejak awal hingga kini, sehingga perlu dukungan

pemerintah atas penggunaan pupuk organik.

Pemanfaatan gas metan menggunakan teknologi sudah menghasilkan listrik 5-6

MW. Saat musim kemarau, pernah menghasilkan 10 MW. Kapasitas teknologi

terpasang untuk pembangkit listrik sudah mampu memproduksi 16 MW. Namun,

karena kandungan gas metan tidak stabil, produksi listrik belum maksimal.

Saat ini, dari hasil pemilahan sampah organik dengan sampah non-organik, PT.

GTJ joint operation (jo) dengan PT. NOEI, telah membangun pabrik daur ulang

sampah plastik. Industri daur ulang sampah plastik itu sejak setahun lalu hingga

sekarang sudah menghasilkan 5-7 ton bijih plastik per hari. Produksi ini justru sudah

Annual Report 2014

10

over produksi dari yang semula ditargetkan 4 ton per hari. Dengan sistem pengelolaan

yang dilaksanakan sejak tahun 2009 dan pada tahun 2013 lalu TPST Bantar Gebang

milik Pemprov DKI ini mendapat penghargaan dari Kementerian Lingkungan Hidup

sebagai tempat pengolahan sampah yang berwawasan lingkungan.

Gambar 2.1. Lokasi dan TPA Bantar Gebang

2.3.2. Uji Coba Kinerja Pilot Plant IPAL Lindi

. Uji coba akan dilakukan dengan teknologi yang telah dikembangkan oleh Pusat

Teknologi Lingkungan BPPT yaitu untuk mengolah air lindi dengan sistem anaerobik,

aerobik dan denitrifikasi. Teknologi ini mempunyai beberapa kunggulan diantaranya :

Memerlukan lahan yang jauh lebih hemat dibanding sistem lagoon.

Menghasilkan gas methan dari proses anaerob yang dapat dimanfaatkan sebagai

energi.

Bau relatif berkurang dibanding sistem lagoon.

Annual Report 2014

11

Penghilangan polutan amonia, nitrat nitrit lebih maksimal karena dilengkapi dengan

proses denitrifikasi.

Biaya investasi lebih murah.

Kegiatan uji coba kinerja pilot plant IPAL Lindi meliputi pengumpulan data, pembuatan

pilot IPAL Lindi dan pelaksanaan uji coba pengolahan air lindi di pilot plant tersebut.

2.3.3. Air Lindi yang akan Diolah

Air lindi yang akan diolah dengan pilot plant ini adalah utamanya air lindi yang

berasal dari TPA konvensional yaitu system dry. Selain itu juga dimungkinkan untuk

mengolah air lindi yang berasal dari sistem RSL, apabila di sistem ini terjadi kelebihan

air lindi sehingga air lindi tersebut harus dibuang. Sebelum dibuang ke lingkungan, air

lindi ini diolah terlebih dahulu dengan Pilot Plant Instalasi Pengolahan Air Lindi.

Karakteristik air lindi yang dihasilkan dari TPA adalah seperti yang tertuang dalam

tabel 2.1. di bawah ini.

Tabel 2.1. Karakteristik Air Lindi Yang Diambil dari TPA

NO

PARAMETER SATUAN

GOLONGAN

BAKU MUTU

HASIL

ANALISA

I II Leachate

(inlet)

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

A. 10.

11.

B. 12.

C.

Suhu (lab)

Zat Padat Terlarut (TDS)

Zat Padat Tersuspensi

(TSS)

pH (260C)

Amoniak Bebas (NH3-N)

Nitrat (NO3-N)

Nitrit (NO2-N)

BOD5

COD

Surfactan anion (MBAS)

Fenol

Minyak dan Lemak

0C

mg/L

mg/L

mg/L

mg/L

mg/L

mg/L

mg/L

mg/L

mg/L

mg/L

mg/L

38

2.000

200

6,0 - 9,0

1

20

1

50

100

5

0,5

7,5

40

4.000

400

6,0 – 9,0

5

30

3

150

300

10

1

30

26,0

12.060

243

8,6

94,24

15,3

8,123

954

2.524

6,20

2,999

1,2

Annual Report 2014

12

Tabel 2.1. menunjukan bahwa kandungan air lindi yang berpotensi untuk

mencemari lingkungan karena masih melebihi standar baku mutu antara lain: nitrat

nitrogen (NO3--N), nitrit nitrogen (NO2

--N), COD dan BOD dan amonia. Untuk parameter

BOD5 dan COD memiliki konsentrasi yang sangat tinggi yaitu 954 mg/l dan 2.524 mg/l.

Sedangkan ammonik bebas sampai mencapai 94,24 mg/l. Dengan demikian perlu

proses pengolahan yang tepat sedemikian rupa sehingga effluent air lindi aman untuk

di buang ke lingkungan.

2.3.4.Teknologi yang Diaplikasikan

Polutan utama yang ada dalam air lindi adalah organik COD, BOD dan amoniak.

Polutan organik dapat dihilangkan dengan menggunakan teknologi proses biologis baik

anaerobik maupun aerobik. Demikian halnya polutan amoniak. Polutan amoniak pada

proses biologis aerobik akan berubah menjadi senyawa nitrat dan nitrit. Senyawa ini

masih menjadi masalah di lingkungan dan perlu penanganan lebih lanjut untuk

mereduksi senyawa nitrat dan nitrit tersebut.

Dengan melihat karakteristik air lindi tersebut, maka ditetapkan teknologi pilot

plant pengolahan air lindi adalah dengan menggunakan proses biologis anaerobik,

aerobik dan denittrifikasi.

a. Kriteria Perencanaan

Perencanaan Pilot Plant IPAL Lindi dilakukan berdasarkan kualitas air lindi yang

akan diolah. Kualitas air lindi sebagai dasar perencanaan adalah sebagai berikut:

COD :< 8.000 mg/l

Amoniak-nitrogen :< 1.500 mg/l

Nitrat-nitrogen : <1.500 mg/l

Nitrit-nitrogen :<100 mg/l

COD Loading : <0,63 g-COD/lt/hari

Nitrat Loading :< 1 g-N/lt/hari

Kapasitas : 1000 liter per hari.

Waktu Tinggal : 8 hari (anaerobik), Efisiensi COD 60%

8 hari (aerobik), Efisiensi : COD 90%, amoniak 90%

4 hari denitrifikasi, Efisiensi : COD 20%, amoniak 40%, Nitrat/Nitrit 95%

Annual Report 2014

13

Penelitian dilakukan dengan menggunakan reaktor “Bench Scale” dengan

kombinasi proses biofilter anaerob-aerob dengan media isian plastik tipe sarang tawon,

dan proses denitrifikasi dengan media isian belerang dan batu kapur.

1) Perencanaan Bioreaktor Anaerobik

Dimensi Bak:

Panjang : 320 cm

Lebar : 200 cm

Tinggi : 230 cm

Tinggi ruang bebas : 0,4 cm

Material : Fiber Reinforced Plastic

Spesifikasi area : 150-226 m2/m3

Bioreaktor diisi media isian plastik tipe sarang tawon dengan total volume media

2,5 m3, atau luasan media 600 m2. Standar perencanaan untuk media tipe sarang

tawon 0,5 – 2,5 kg/m3 media/hari untuk efisiensi 90%.

2) Perencanaan Bioreaktor Aerobik

Dimensi Bak:

Panjang : 250 cm

Lebar : 200 cm

Tinggi : 220 cm

Tinggi ruang bebas : 0,4 cm

Material : Fiber Reinforced Plastic

Fine Bubble Diffucer:

Kapasitas : 60-70 liter/hari

Jumlah : 1 unit

Satu unit dilengkapi dengan sistem suplai udara dan unit lainnya dipakai untuk

sistem pengendapan.

Kelengkapan Bioreaktor Aerobik : Blower type HI-BLOW 100

3) Perencanaan Bioreaktor Denitrifikasi

Dimensi Bak:

Panjang : 150 cm

Lebar : 100 cm

Annual Report 2014

14

Tinggi : 100 cm

Material : Fiber Reinforced Plastic (tahan asam)

Bahan Isian : belerang dan batu kapur

Feed bioreactor denitrifikasi adalah outlet bioreactor aerobik.

4) Uraian Proses Pengolahan Air Lindi dengan Pilot Plant IPA Lindi

Pertama limbah dipompa ke dalam bak pengendap yang bertujuan untuk

mengendapkan partikel padatan sebelum masuk ke dalam reaktor biologi. Setelah

itu air limbah dialirkan ke reaktor biologi anaerob. Pada reaktor ini limbah

dikontakkan dengan mikroorganisme yang melekat pada media biofilter dalam

kondisi tidak ada udara (anaerob). Kemudian limbah masuk ke dalam reaktor

biologi aerob dan selanjutnya dialirkan ke reaktor denitrifikasi.

Pada proses anaerob diperoleh hasil gas metan melalui beberapa tahapan.

Pada prosesnya hampir semua polimer organik dapat diuraikan menjadi senyawa

karbon tunggal. Tahap penguraian ini meliputi tahap pembentukan asam

(acidification) dan tahap pembentukan gas metan (gasification). Proses asidifikasi

dilakukan oleh kelompok bakteri acidogenik yang menghidrolisa senyawa-senyawa

polimer dan mengkonversinya menjadi asam-asam organik yang merupakan hasil

antara. Kemudian bakteri metanogenik pada tahap gasifikasi akan mengubah

hasil-hasil antara ini menjadi metan sebagai produk akhir.

Pada proses pengolahan air limbah dengan bakteri aerob, polutan organik,

senyawa kimia lain seperti sulfida dan amonia akan diuraikan menjadi senyawa

yang stabil dan aman terhadap lingkungan. Proses pengurian secara aerob ini

adalah sebagai berikut :

Reaksi Penguraian Organik :

Oksigen (O2)

Senyawa Polutan organik CO2 + H20 + NH4 + Biomasa

Heterotropik

Reaksi Nitrifikasi :

NH4+ + 1,5 O2 NO2

- + 2 H+ + H2O

NO2- + 0,5 O2 NO3

-

Reaksi Oksidasi Sulfur :

Annual Report 2014

15

S2 - + ½ O2 + 2 H+ S0 + H2O

2 S + 3 O2 + 2 H2O 2 H2SO4

Dari reaksi-reaksi kimia tersebut di atas, oksigen diperlukan untuk

menguraikan polutan dan besarnya oksigen yang diperlukan sebanding dengan

jumlah organik, sulfida dan amonia yang ada dalam air limbah.

Untuk proses denitrifikasi dilakukan dengan menggunakan reaktor dengan

media isian belerang dan batu kapur menggunakan bakteri autotroph. Mikroba

autotroph adalah jenis mikroba atau bakteri yang dalam melakukan aktifitas

maupun pertumbuhannya tidak memerlukan bahan organik tapi cukup dengan

menggunakan bahan anorganik dan sumber karbon dari CO2. Salah satu jenis

mikroba ini adalah Thiobacillus denitrificans yang dapat mereduksi nitrat menjadi

nitrogen gas dengan menggunakan senyawa belerang tereduksi seperti batuan

belerang, thiosulfat, feri sulfat maupun hidrogen sulfida sebagai donor elektron.

Senyawa belerang ini pada akhir reaksi denitrifikasi akan teroksidasi menjadi sulfat

dengan reaksi sebagai berikut:

1.114So + NO3- + 0.699H2O + 0.337CO2 + 0.0842HCO3

- + 0.0842 NH4+ →

1.114SO42- + 0.5N2 + 1.228H+ + 0.0842C5H7O2N (biomass)

0.844S2O32- + NO3

- + 0.434H2O + 0.347CO2 + 0.0865HCO3- + 0.0865NH4

+ →

1.689SO42- + 0.5N2 + 0.697H+ + 0.0865C5H7O2N (biomass)

0.422H2S + NO3- + 0.422HS- + 0.346CO2 + 0.0865HCO3

- + 0.0865NH4+ →

0.844SO42- + 0.5N2 + 0.288H+ + 0.403H2O + 0.0865C5H7O2N (biomass)

Diagram proses pengolahan pengolahan air lindi dengan proses biofilter

anaerob-aerob dan proses denitrifikasi dengan media isian belerang dan batu

kapur dapat dilihat pada gambar 2.1.

Annual Report 2014

16

Gambar 2.2. Diagram Proses Pengolahan Air Lindi dengan Proses Biofilter

Anaerob-Aerob dan Proses Denitrifikasi dengan

Media Isian Belerang dan Batu Kapur

Uji coba pengolahan air lindi dilakukan pilot plant pengolahan air lindi proses

biofilter anaerob-aerob dan proses denitrifikasi dengan media isian belerang dan batu

kapur, seperti yang terlihat pada gambar 2.3. Setelah dilakukan penumbuhan mikroba

di media biofilter maka biofilter akan terlihat seperti pada gambar 2.4.

Gambar 2.3. Proses Pengolahan Air Lindi dengan Proses Biofilter Anaerob-

Aerob dan Proses Denitrifikasi dengan Media Isian Belerang dan Batu Kapur.

Annual Report 2014

17

Gambar 2.4. Pertumbuhan Mikroba di permukaan Media Biofilter.

Proses pembiakan bakteri di dalam reaktor dilakukan dengan menggunakan air

limbah domestik yang disirkulasikan ke dalam reaktor selama satu minggu, selanjutnya

di alirkan air lindi secara bertahap. Proses pembiakan mikroba dilakukan selama satu

bulan. Selanjutnya dilakukan penelitian dengan menggunakan air lindi dengan

mengatur waktu tinggal di dalam reaktor.

2.3.5. Uji Coba Kinerja Pilot Plant IPAL Lindi

Di dalam penelitian ini, total waktu tinggal yang digunakan adalah 12 hari, yakni

waktu tinggal di dalam reaktor anaerobik 8 (delapan) hari, waktu tinggal di dalam

reaktor aerobik 3 (tiga) hari dan waktu tinggal di dalam reaktor denitrifikasi 1 (satu) hari.

Dari penelitian tersebut didapatkan hasil seperti di bawah ini:

1. Konsentrasi COD dari 8000 mg/l turun menjadi sekitar 100 mg/l dengan efisiensi

penurunan rata-rata 98% yang tertera pada gambar 2.5.

2. Parameter TSS dengan konsentrasi Inlet sekitar 380 mg/l setelah pengolahan turun

menjadi 55 mg/l berarti efisiensi penurunan rata–rata 85% yang dapat dilihat pada

gambar 2.6.

3. Konsentrasi awal amonia air limbah adalah sebesar 2.597 mg/l dan konsentrasi

setelah pengolahan sebesar 202 mg/l, sehingga efisiensi pengolahan untuk

amoniak adalah 92% yang dinyatakan pada gambar 2.7 .

Annual Report 2014

18

4. Nilai efisiensi penurunan nitrat sebesar 65%, dengan nilai konsentrasi awal adalah

1.495 mg/l dan konsentrasi setelah pengolahan sebesar 519 mg/l terlihat pada

gambar 2.8.

5. Konsentrasi nitrit awal 20 mg/l meningkat menjadi 140 mg/l dan selanjutnya

mengalami penurunan lagi menjadi 100 mg/l yang dapat dilihat pada gambar 2.9.

Gambar 2.5. Konsentrasi & Efisiensi

Penurunan COD

Gambar 2.6. Konsentrasi& Efisiensi

Penurunan TSS

Gambar 2.7. Konsentrasi & Efisiensi

Penurunan Ammonia

Gambar 2.8. Konsentrasi & Efisiensi

Penurunan Nitrat

Annual Report 2014

19

Gambar 2.9. Konsentrasi Nitrit

2.4. Kesimpulan dan Saran

Pilot plant IPAL Lindi menggunakan teknologi biofilter anaerob-aerob dan

denitrifikasi. Hasil uji coba menunjukkan bahwa penurunan polutan cukup signifikan

khususnya dari parameter COD yakni mencapai 98%. Polutan lain seperti nitrat, nitrit,

masih berada diatas baku mutu. Ini lebih disebabkan karena kondisi reaktor denitrifikasi

yang tidak dalam kondisi anoxic, melainkan cenderung ke aerobik.

Mengingat parameter nitrat, nitrit merupakan pencermar lingkungan, disarankan

untuk melanjutkan uji coba dengan melakukan variasi waktu reaksi dan memodifikasi

reaktor denitrifikasi sedemikian rupa sehingga parameter nitrat maupun nitrit dapat

mencapai baku mutu lingkungan.

Daftar Pustaka

1. Asaoka Tadatomo, “ Yousui Haisui Shori Gijutsu “, Tokyo, 1973.

2. Benefiled, L.D., Judkins, J.F., and Weand, B.L., "Process Chemistry For Water

And Waste Treatment", Prentice-Hall, Inc., Englewood, 1982.

3. Fair, G.M., Geyer, J.C., AND Okun, D.A., " Element Of Water Supply And Waste

Water Disposal ", Second Edition, John Wiley And Sons, New York, 1971.

4. Hamer, M. J., " Water And Waste water Technology ", Second Edition, John Wiley

And Sons, New York, 1986.

5. Peavy, H.S., Rowe, D.R, AND Tchobanoglous, S.G., "Environmental Engineering

", Mc Graw-Hill Book Company, Singapore, 1986.

6. Nugroho, R. Dinda Rita K.H “ Pengolahan Air Lindi dengan Proses Denitrifikasi”

BPPT Press, Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi, 2014.