pengaruh jarak antara elektroda pada reaktor elektrokoagulasi ...

17
PENGARUH JARAK ANTARA ELEKTRODA PADA REAKTOR ELEKTROKOAGULASI TERHADAP PENGOLAHAN EFFLUENT LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT SKRIPSI Oleh EDY SAPUTRA 110405100 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN JULI 2016 Universitas Sumatera Utara

Transcript of pengaruh jarak antara elektroda pada reaktor elektrokoagulasi ...

Page 1: pengaruh jarak antara elektroda pada reaktor elektrokoagulasi ...

PENGARUH JARAK ANTARA ELEKTRODA PADA REAKTOR ELEKTROKOAGULASI TERHADAP

PENGOLAHAN EFFLUENT LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT

SKRIPSI

Oleh

EDY SAPUTRA

110405100

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN JULI 2016

Universitas Sumatera Utara

Page 2: pengaruh jarak antara elektroda pada reaktor elektrokoagulasi ...

PENGARUH JARAK ANTARA ELEKTRODA PADA REAKTOR ELEKTROKOAGULASI TERHADAP

PENGOLAHAN EFFLUENT LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT

SKRIPSI

Oleh

EDY SAPUTRA 110405100

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN JULI 2016

Universitas Sumatera Utara

Page 3: pengaruh jarak antara elektroda pada reaktor elektrokoagulasi ...

i

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

PENGARUH JARAK ANTARA ELEKTRODA PADA REAKTOR ELEKTROKOAGULASI TERHADAP

PENGOLAHAN EFFLUENT LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT

Dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada

Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi

ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan

sumbernya.

Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya

ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima

sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.

Medan, Juli 2016

Edy Saputra

NIM 110405100

Universitas Sumatera Utara

Page 4: pengaruh jarak antara elektroda pada reaktor elektrokoagulasi ...

ii

PENGESAHAN

Skripsi dengan judul:

PENGARUH JARAK ANTARA ELEKTRODA PADA REAKTOR ELEKTROKOAGULASI TERHADAP

PENGOLAHAN EFFLUENT LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT

dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen

Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah

diujikan pada sidang ujian skripsi pada 22 Juli 2016 dan dinyatakan memenuhi

syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara.

Mengetahui, Medan, Juli 2016

Koordinator Skripsi Dosen Pembimbing

Ir. Renita Manurung, M.T Farida Hanum, S.T, M.T NIP.19681214 199702 2 002 NIP. 19780610 200212 2 003

Dosen Penguji I Dosen Penguji II

Dr. Ir. Iriany, M.Si Dr. Maulida, S.T, M.Sc NIP. 19640613 199003 2 001 NIP.19700611 199702 2 001

Universitas Sumatera Utara

Page 5: pengaruh jarak antara elektroda pada reaktor elektrokoagulasi ...

iii

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan

rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini

merupakan skripsi dengan judul “Pengaruh Jarak Antara Elektroda Pada Reaktor

Elektrokoagulasi Terhadap Pengolahan Effluent Limbah Cair Pabrik Kelapa

Sawit”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik

Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah

satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

Hasil penelitian ini memberikan informasi mengenai cara merangkai peralatan

reaktor elektrokoagulasi skala laboratorium dan memberikan informasi mengenai

jarak antara elektroda dan waktu retensi terbaik terhadap penurunan kadar COD,

TS dan TSS serta memberikan sumbangan ilmu pengetahuan mengenai teknik

elektrokoagulasi dalam mengolah limbah cair pabrik kelapa sawit effluent kolam

anaerobik yang lebih ekonomis, efesien dan ramah lingkungan agar dapat

memenuhi baku mutu yang ditetapkan oleh pemerintah sehingga dapat dibuang ke

badan air.

Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini, penulis banyak

mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan

terimakasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:

1. Farida Hanum, S.T, M.T selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak

memberikan ilmu dan arahan dalam pelaksanaan penelitian.

2. Ir. Renita Manurung, M.T selaku Koordinator Skripsi Departemen Teknik

Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

3. Dr. Ir. Iriany, M.Si dan Dr. Maulida, S.T, M.Sc selaku Dosen Penguji

yang telah memberikan saran dan masukan untuk kesempurnaan skripsi

ini.

4. Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas

Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Universitas Sumatera Utara

Page 6: pengaruh jarak antara elektroda pada reaktor elektrokoagulasi ...

iv

5. Dr. Halimatuddahliana, S.T, M.Sc selaku Dosen Pembimbing Akademik

yang senantiasa memberikan arahan dan motivasi selama menyelesaikan

perkuliahan.

6. Ir. M. Ansori Nasution, M.Sc dan Pak Nasri selaku Pembimbing Penelitian

di Pusat Penelitian Kelapa Sawit yang telah memberikan ilmu dan arahan

dalam pelaksanaan penelitian.

7. Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen

Teknik Kimia yang telah memberikan banyak sekali ilmu yang berharga

dan bantuan kepada penulis selama menjalankan perkuliahan.

8. Rekan penelitian William dan sahabat-sahabat saya yaitu Yunella Amelia

Siagian, Palimeita, Maria Kristiani Pasaribu, Annisa Maharani Singgih dan

Margaretha Siagian.

9. Teman sejawat, adik dan abang/kakak senior serta teman-teman stambuk

2011 terkhusus Happy Liani Kaban, Klaudia Kathryn Youzer Marbun,

Nora Panjaitan, Henny Dian Diana Tampubolon, Dessy Mieko

Purnamasari Turnip, Fitri Siregar, Ekuino Simanungkalit, Tri Putra

Pasaribu, Windi Monica Surbakti, Golda Claudia Simanjuntak, Pri Hartini,

Khairul Fahmi, Dasa Haryuwibawa, Endah Hutabarat dan Rizka Rinda

Pramasti yang telah banyak memberikan banyak dukungan, semangat, doa,

pembelajaran hidup dan kenangan tak terlupakan kepada penulis.

10. Semua orang yang telah membantu penulis hingga penyusunan skripsi ini,

yang tidak dapat ditulis namanya satu per satu.

Penulis menyadari bahwa laporan hasil penelitian ini masih jauh dari sempurna,

oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan

skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu

pengetahuan.

Medan, Juli 2016

Penulis

Edy Saputra

Universitas Sumatera Utara

Page 7: pengaruh jarak antara elektroda pada reaktor elektrokoagulasi ...

v

DEDIKASI

Skripsi ini saya persembahkan untuk :

Ibu & Ayah Tercinta

Amy & Alm. Rustam

Keluarga Angkat Penulis

Mawo Zaiyar & Alm. Pakwo Harun

Saudara Penulis

Rudy Hartono, Suwandy & Fendy

Mereka adalah motivasi terbesar dan sumber energi bagiku.

Kekuatan cinta dan kasih sayang tak terhingga yang

diberikan kepadaku tiada mungkin dapat kubalas melainkan

hanya diwakili oleh kata terima kasih melalui selembar

kertas yang memberikan penghormatan terbesar bagi

mereka.

Sekiranya Tuhan selalu memberikan nikmat kesehatan dan

kebahagiaan yang melimpah bagi mereka.

Universitas Sumatera Utara

Page 8: pengaruh jarak antara elektroda pada reaktor elektrokoagulasi ...

vi

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama : Edy Saputra NIM : 110405100 Tempat, Tanggal lahir : Takengon, 28 Agustus 1993 Nama Orang Tua : Rustam dan Amy Alamat Orang Tua: Jalan Pasar Inpres No. 423, Kecamatan Bebesen, Aceh Tengah

Asal Sekolah: • TK Budi Dharma Takengon 1998 - 1999 • SD Budi Dharma Takengon 1999 - 2005 • SMP Negeri 1 Takengon 2005 - 2008 • SMA Sutomo 1 Medan 2008 - 2011

Pengalaman Organisasi/Kerja: 1. Panitia Natal Teknik Kimia 2012 sebagai anggota Seksi Acara. 2. Panitia Natal Teknik Kimia 2013 sebagai anggota Seksi Dana. 3. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara periode 2014/2015 sebagai anggota Bidang Sosial dan Rohani.

4. Panitia Penerimaan Mahasiswa Baru Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Tahun 2014 sebagai anggota Bidang Pertolongan Pertama Pada Kecelakaan serta Kebersihan.

5. Panitia Malam Keakraban Mahasiswa Jurusan Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara Tahun 2014 sebagai koordinator Bidang Pertolongan Pertama Pada Kecelakaan.

6. Panitia Natal Teknik Kimia 2014 sebagai anggota Seksi Acara. 7. Kerja praktek di Perseroan Terbatas Perkebunan Nusantara IV

(PERSERO) Unit Usaha Sawit Langkat tahun 2015.

Universitas Sumatera Utara

Page 9: pengaruh jarak antara elektroda pada reaktor elektrokoagulasi ...

vii

ABSTRAK Limbah cair dari pabrik kelapa sawit (LCPKS) terus bertambah seiiring dengan meningkatnya produksi minyak kelapa sawit di Indonesia. Teknik pengolahan limbah cair pabrik kelapa sawit dengan menggunakan kolam anaerobik kurang efisien, membutuhkan lahan yang luas selain itu limbah cair pabrik kelapa sawit belum memenuhi baku mutu yang ditetapkan oleh pemerintah. Oleh karena itu diperlukan teknologi alternatif lain seperti teknik elektrokoagulasi sebagai teknologi lanjutan dalam mengolah limbah cair effluent kolam anaerob pabrik kelapa sawit. Elektrokoagulasi merupakan sistem pengolahan air limbah yang mampu menghilangkan polutan dan menghasilkan gas hidrogen secara bersamaan sebgai pendapatan untuk mengimbangi biaya operasi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh dan jarak antara elektroda terbaik terhadap parameter polutan seperti chemical oxygen demand (COD), total solid (TS) dan total suspended solid (TSS). Jenis material elektroda yang digunakan adalah aluminium, dimensi reaktor 12 x 12 x 36 cm dengan waktu operasi 3 jam, voltase 10 volt, variasi jarak antara elektroda sebesar 0,5; 1,0; 1,5 dan 2,0 cm. Sampel yang digunakan berasal dari pabrik kelapa sawit PT. PP London Sumatra di Bagerpang, Tanjung Morawa. Hasil penelitian diperoleh persentase penurunan COD, TS dan TSS tertinggi adalah 72,897 % pada 1,0 cm; 67,292 % pada 1,5 cm dan 96,429 % pada 1,5 cm. Jarak antara elektroda terbaik adalah 1,5 cm. Kata kunci: elektrokoagulasi, jarak antara elektroda, LCPKS, COD, TS

Universitas Sumatera Utara

Page 10: pengaruh jarak antara elektroda pada reaktor elektrokoagulasi ...

viii

ABSTRACT Liquid waste from palm oil mill (LCPKS) continues to grow concurrently with the increased production of palm oil in Indonesia. Technical processing of palm oil mill effluent using anaerobic ponds less efficient, require large areas besides palm oil mill effluent not meet quality standards set by the government. Therefore we need another alternative technologies such as electrocoagulation as advanced technology in processing wastewater effluent from an anaerobic column. Electrocoagulation is a wastewater treatment system that is capable of eliminating pollutants and produce hydrogen gas simultaneously as revenue to offset operating costs. This study aims to determine the effect and the best inter electrode distance to reduce pollutant parameters such as chemical oxygen demand (COD), total solids (TS) and total suspended solids (TSS). The type of electrode material used is aluminum, the reactor dimensions 12 x 12 x 36 cm with 3 hours of operating time, voltage 10 volts, variations of inter electrode distance 0.5; 1.0; 1.5 and 2.0 cm. Samples were taken from palm oil mill PT. PP London Sumatra in Bagerpang, Tanjung Morawa. The results obtained by the percentage reduction in COD, TSS TS and the highest was 72.897% at 1.0 cm; 67.292% at 1.5 cm and 96.429% at 1.5 cm. Best distance between the electrodes was 1.5 cm. Keywords: electrocoagulation, inter electrode distance, LCPKS, COD, TS

Universitas Sumatera Utara

Page 11: pengaruh jarak antara elektroda pada reaktor elektrokoagulasi ...

ix

DAFTAR ISI

Halaman

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i

PENGESAHAN ii

PRAKATA iii

DEDIKASI v

RIWAYAT HIDUP PENULIS vi

ABSTRAK vii

ABSTRACT viii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR GAMBAR xii

DAFTAR TABEL xiii

DAFTAR LAMPIRAN xiv

DAFTAR SINGKATAN xv

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 LATAR BELAKANG 1

1.2 PERUMUSAN MASALAH 3

1.3 TUJUAN PENELITIAN 3

1.4 MANFAAT PENELITIAN 4

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5

2.1 LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT DI INDONESIA 5

2.2 BAKU MUTU DAN KARAKTERISTIK LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT 5

2.3 PENGOLAHAN LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT 7

2.4 ELEKTROLISIS DAN ELEKTROKOAGULASI 7

2.4.1 Elektrolisis 7

2.4.2 Elektrokoagulasi 8

2.4.3 Prinsip Kerja Elektrokoagulasi 9

2.4.4 Jenis Plat Elektrokoagulasi 9

2.4.5 Pengaruh Jarak Antara Elektroda Pada Reaktor Elektrokoagulasi 10

Universitas Sumatera Utara

Page 12: pengaruh jarak antara elektroda pada reaktor elektrokoagulasi ...

x

2.4.6 Kelebihan Teknik Elektrokoagulasi 10

2.4.7 Kelemahan Teknik Elektrokoagulasi 11

2.5 KOAGULASI DAN FLOKULASI 11

2.6 PARAMETER UTAMA YANG DIAMATI 12

2.6.1 Chemical Oxygen Demand (COD 12

2.6.2 Total Solid (TS) 12

2.6.3 Total Suspended Solid (TSS) 12

2.7 ANALISIS EKONOMI 13

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 14

3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN 14

3.2 ALAT DAN BAHAN PERCOBAAN 14

3.2.1 Bahan 14

3.2.2 Peralatan 14

3.2.3 Perancangan Reaktor 15

3.2.3.1 Dimensi Reaktor 15

3.2.3.2 Elektroda 16

3.3 RANCANGAN PENELITIAN 16

3.4 TATA CARA PENGAMBILAN SAMPEL 17

3.4.1 Sampling Effluent 17

3.4.2 Sampling Hasil Elektrokoagulasi 18

3.5 PROSEDUR PENELITIAN 18

3.5.1 Perangkaian Reaktor Elektrokoagulasi 18

3.5.2 Preparasi Limbah Kolam Anaerobik 18

3.5.3 Pelaksanaan Penelitian 18

3.6 ANALISA DATA 19

3.7 FLOWCHART 20

3.7.1 Flowchart Prosedur Penelitian 20

3.7.2 Flowchart Prosedur Analisa COD 21

3.7.3 Flowchart Prosedur Analisa TS 22

3.7.4 Flowchart Prosedur Analisa TSS 22

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 23

4.1 KARAKTERISTIK AWAL LIMBAH CAIR EFFLUENT KOLAM ANAEROBIK 23

Universitas Sumatera Utara

Page 13: pengaruh jarak antara elektroda pada reaktor elektrokoagulasi ...

xi

4.2 PERANCANGAN REAKTOR ELEKTROKOAGULASI 23

4.3 PERANCANGAN REAKTOR ELEKTROKOAGULASI 24

4.3.1 Pengaruh Jarak Antara Elektroda Terhadap Perubahan COD 24

4.3.2 Pengaruh Jarak Antara Elektroda Terhadap Perubahan TS 26

4.3.3 Pengaruh Jarak Antara Elektroda Terhadap Perubahan TSS 27

4.4 PERBANDINGAN HASIL DENGAN BAKU MUTU LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT 29

4.4.1 Perbandingan Hasil COD Dengan Baku Mutu 29

4.4.2 Perbandingan Hasil TS Dengan Baku Mutu 29

4.4.3 Perbandingan Hasil TSS Dengan Baku Mutu 30

BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN 31

5.1 KESIMPULAN 31

5.2 SARAN 31

DAFTAR PUSTAKA 32

Universitas Sumatera Utara

Page 14: pengaruh jarak antara elektroda pada reaktor elektrokoagulasi ...

xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 3.1 Rancangan dan Spesifikasi Reaktor Elektrokoagulasi 15

Gambar 3.2 Bentuk dan Ukuran Plat Elektroda Aluminium 16

Gambar 3.3 Flowchart Prosedur Penelitian 20

Gambar 3.4 Flowchart Prosedur Analisa COD 21

Gambar 3.5 Flowchart Prosedur Analisa TS 22

Gambar 3.6 Flowchart Prosedur Analisa TSS 22

Gambar 4.1 Visual Reaktor Elektrokoagulasi dan 4 (empat) Lembar Plat yang Digunakan 24

Gambar 4.2 Grafik Selisih Penurunan COD Terhadap Waktu Retensi 25

Gambar 4.3 Grafik Selisih Penurunan TS Terhadap Waktu Retensi 26

Gambar 4.4 Grafik Selisih Penurunan TSS Terhadap Waktu Retensi 28

Gambar L3.1 (a) Bak Kaca, (b) Plat Aluminium, (c) Supply DC dan (d) Perakitan Alat Yang Sudah Selesai 46

Gambar L3.2 (a) Pengetesan Alat Sebelum Dijalankan dan (b) Pengetesan Alat Sesudah Dijalankan 47

Gambar L3.3 Tempat Limbah Tempat Limbah Pabrik Kelapa Sawit PT. PP London Sumatra di Bagerpang, Tanjung Morawa 47

Gambar L3.4 Sampel Olahan Limbah PKS 48

Universitas Sumatera Utara

Page 15: pengaruh jarak antara elektroda pada reaktor elektrokoagulasi ...

xiii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1.1 Daftar Penelitan Terdahulu 2

Tabel 2.1 Baku Mutu Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit 6

Tabel 2.2 Karakteristik Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Pabrik Kelapa Sawit PT. PP London Sumatra di Bagerpang 6

Tabel 3.1 Kombinasi Pada Setiap Satuan Percobaan 17

Tabel 4.1 Karakteristik Limbah Awal PT. PP London Sumatra di Bagerpang 23

Tabel 4.2 Hasil Perbandingan COD dengan Baku Mutu 29

Tabel 4.3 Hasil Perbandingan TS dengan Baku Mutu 30

Tabel 4.4 Hasil Perbandingan TSS dengan Baku Mutu 30

Tabel L1.1 Baku Mutu Limbah SNI 38

Tabel L1.2 Data Penurunan COD 39

Tabel L1.3 Data Penurunan TS 40

Tabel L1.4 Data Penurunan TSS 41

Universitas Sumatera Utara

Page 16: pengaruh jarak antara elektroda pada reaktor elektrokoagulasi ...

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

LAMPIRAN 1 DATA PENELITIAN 38

L1.1 DATA BAKU MUTU LIMBAH 38

L1.2 DATA HASIL PENELITIAN SAMPEL EFFLUENT DARI PABRIK KELAPA SAWIT PT. PP LONDON SUMATRA DI BAGERPANG, TANJUNG MORAWA 38

L1.2.1 Data Penurunan COD 38

L1.2.2 Data Penurunan TS 39

L1.2.3 Data Penurunan TSS 40

LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN 42

L2.1 PERHITUNGAN COD 42

L2.1.1 Perhitungan Nilai COD 42

L2.1.2 Perhitungan Persentase Penurunan COD 42

L2.2 PERHITUNGAN TS 43

L2.2.1 Perhitungan Nilai TS 43

L2.2.2 Perhitungan Persentase Penurunan TS 44

L2.3 PERHITUNGAN TSS 44

L2.3.1 Perhitungan Nilai TSS 44

L2.3.2 Perhitungan Persentase Penurunan TSS 45

LAMPIRAN 3 DOKUMENTASI PENELITIAN 46

L3.1 GAMBAR RANGKAIAN PERAKITAN PERALATAN 46

L3.2 GAMBAR PROSES PENGETESAN ALAT 47

L3.3 TEMPAT PENGAMBILAN LIMBAH 47

L3.4 SAMPEL OLAHAN 48

Universitas Sumatera Utara

Page 17: pengaruh jarak antara elektroda pada reaktor elektrokoagulasi ...

xv

DAFTAR SINGAKATAN

BOD Biological Oxygen Demand

COD Chemical Oxygen Demand

CPO Crude Palm Oil

DO Dissolved Oxygen

IOPRI Indonesian Oil Palm Research Institute

LCPKS Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit

PKS Pabrik Kelapa Sawit

POME Palm Oil Mill Effluent

PPKS Pusat Penelitian Kelapa Sawit

TDS Total Dissolved Solids

TS Total Solid

TSS Total Suspended Solid

SNI Standar Nasional Indonesia

Universitas Sumatera Utara