PENGOLAHAN LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT DARI UNIT ... · Komposisi Zat Nutrien Serat Buah,...

1 Farida Hanum : Pengolahan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Dari Unit Deoiling Ponds Menggunakan Membran Mikrofiltrasi, 2009 USU Repository © 2008

PENGOLAHAN LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT DARI

UNIT DEOILING PONDS MENGGUNAKAN MEMBRAN

MIKROFILTRASI

T E S I S

Oleh

FARIDA HANUM 057022002/TK

SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2009

S

EK O L A

H

PA

SC A S A R JANA


PENGOLAHAN LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT DARI

UNIT DEOILING PONDS MENGGUNAKAN MEMBRAN

MIKROFILTRASI

T E S I S

Untuk Memperoleh Gelar Magister Teknik dalam Program Studi Teknik Kimia

pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara

Oleh

FARIDA HANUM 057022002/TK

SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2009


Judul Tesis : PENGOLAHAN LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT DARI UNIT DEOILING PONDS MENGGUNAKAN MEMBRAN MIKROFILTRASI

Nama Mahasiswa : Farida Hanum Nomor Pokok : 057022002 Program Studi : Teknik Kimia

Menyetujui, Komisi Pembimbing

(Dr. Ir. Tjahjono Herawan, M.Sc) Ketua

(Dr. Sutarman, M.Sc) (Dr.Ir. Irvan, MSi) Anggota Anggota

Ketua Program Studi, Direktur,

(Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia) (Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B., M.Sc)

Tanggal lulus : 27 Januari 2009


Telah diuji pada : Tanggal 27 Januari 2009

PANITIA PENGUJI TESIS Ketua : Dr. Ir. Tjahjono Herawan, MSc Anggota : 1. Dr. Sutarman, MSc

2. Dr. Ir. Irvan, MSi

3. Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia

4. Dr. Halimatuddahliana, ST, MSc

5. Zuhrina Masyithah, ST, MSc

6. Mersi Suriani Sinaga, ST, MT


ABSTRAK Produksi minyak sawit mentah (crude palm oil, CPO) di Indonesia terus meningkat sehingga akan menambah jumlah limbah cair yang dihasilkan. Oleh karena itu dilakukan penelitian skala laboratorium yang bertujuan untuk mengetahui unjuk kerja proses mikrofiltrasi menggunakan bahan keramik dalam pengolahan limbah cair pabrik kelapa sawit dari unit deoiling ponds serta menyusun model yang sesuai untuk karakteristik proses mikrofiltrasi . Sedangkan manfaat penelitian adalah untuk memberikan alternatif pengolahan limbah cair yang lebih baik bagi pabrik kelapa sawit. Penelitian dilakukan dalam tiga tahapan, pertama penentuan trans membrane pressure (TMP) optimum, kedua nilai TMP optimum tersebut digunakan untuk mengoperasikan membran untuk memperoleh permeat dengan kualitas analisis terbaik, ketiga proses pemekatan retentat untuk mengutip total padatan terlarut. Selanjutnya penelitian diakhiri dengan menyusun model untuk memperkirakan fluks permeat pada proses mikrofiltrasi dan model untuk memprediksi nilai COD permeat. Disamping itu juga dihitung konstanta pembentukan cake dan koefisien rejeksi. Hasil penelitian menunjukkan membran mikrofiltrasi dapat merejeksi COD dari limbah deoiling ponds sebesar 67,94 %, rejeksi total padatan (TS) sebesar 46,26 %, rejeksi total padatan melayang (TSS) sebesar 96 %, kenaikan pH dari 4,6-5,9.Model yang diperoleh J=76,64α∆P, sedangkan model untuk prediksi COD = -0,006t3+2,788t2-392,3t+35847. Nilai konstanta pembentukan cake diperoleh 6.10-6 dan koefisien rejeksi sebesar 47,19 %. Kata kunci : Limbah deoiling ponds, membran mikrofiltrasi, rejeksi COD, rejeksi TS,

rejeksi TSS, kenaikan pH


ABSTRACT

Crude palm oil (CPO) production would be increased in Indonesia, so it could create the amount of liquid waste. Therefore conducted by research in laboratory scale to know performance microfiltration ceramic membrane to process of liquid waste of oil palm factory from deoiling ponds and also compile the appropriate model for the characteristic of microfiltration processing. While research benefit the better liquid waste processing alternative for oil palm factory. Research done in three step, first determination of trans membrane pressure (TMP) optimum, second using the optimum TMP to operate membrane to get permeate with the best analysis quality, third condensed process of retentate to taking solid total. Research terminate by compiling model to estimate the flux permeate at microfiltration process and model for predicted assess the COD permeate. Beside that also calculated forming of cake constant and coefficient rejection. Result of research show the membrane microfiltration earn the rejection COD from waste of deoiling ponds equal to 67,94 %, total solid rejection equal 46,26 %, total suspended solid rejection equal 96 %, increase pH from 4,6-5,9. Model obtained by J=76,64α∆P, while model to predicted COD=-0,006t3+2,788t2-392,3t+35847. Value of forming cake constant by 6.10-6 and rejection coefficient equal 47,19 %. Keyword : Deoiling ponds waste, microfiltration membrane, rejection COD, rejection

total solid, rejection total suspended solid, increase pH


KATA PENGANTAR

Segala puji berhak disampaikan kepada Allah SWT seiring dengan ucapan

Alhamdulillahi Rabbil’alamin atas segala karunia-Nya sehingga tesis ini dapat

diselesaikan. Tesis ini berjudul “ Pengolahan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Dari

Unit Deoiling Ponds Menggunakan Membran Mikrofiltrasi”. Tesis ini disusun setelah

melalui tahapan penelitian yang dilakukan di Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS)

Medan. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya atas

segala bantuan dan fasilitas yang telah diterima. Penulis mengucapkan terima kasih

dan penghargaan yang tinggi kepada dosen pembimbing Dr.Ir. Tjahjono Herawan,

MSc ; Dr. Sutarman, MSc ; Dr. Ir. Irvan, MSi atas bantuan, bimbingan, curahan ilmu,

serta asih dan asuh yang telah diberikan dari penelitian sampai penyusunan tesis.

Pada kesempatan ini disampaikan pula ucapan terima kasih kepada yang terhormat :

1. Prof. Chairuddin P. Lubis, DTM&H, Sp.A(K), selaku Rektor Universitas

Sumatera Utara atas kesempatan untuk mengikuti Pendidikan Program

Magister

2. Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B, MSc selaku Direktur Sekolah Pascasarjana

USU atas kesempatan menjadi mahasiswa Magister Teknik Kimia USU

3. Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia selaku Ketua Program Studi Magister Teknik

Kimia SPs USU sekaligus sebagai tim pembanding tesis

4. Dr. Halimatuddahliana, ST, MSc selaku sekretaris Program Studi Magister

Teknik Kimia SPs USU sekaligus sebagai tim pembanding tesis

5. Zuhrina Masyithah, ST, MSc dan Mersi Suriani Sinaga, ST, MT selaku tim

pembanding tesis

6. Kedua Orang tua, Muchtar Ibrahim dan Dra. Nurhafifah, serta abangandaku

Safri Hadi


7. Suamiku tercinta Suwandi serta anak-anakku tersayang Zulfikri Anwar dan

Rafie Maulana

8. Staf pengajar Magister Teknik Kimia USU

9. Staf pengajar Departemen Teknik Kimia USU

10. Pegawai administrasi Magister Teknik Kimia USU

11. Para Peneliti di PPKS beserta para teknisinya

12. Seluruh rekan-rekan mahasiswa Magister Teknik Kimia USU

Akhir kata saya memohon kritik dan saran untuk perkembangan penelitian

selanjutnya.

Medan, Januari 2009

Penulis


RIWAYAT HIDUP

Nama : Farida Hanum

Tempat/Tgl lahir : Banda Aceh/ 10 Juni 1978

Agama : Islam

Pekerjaan : Staf Pengajar Departemen Teknik Kimia USU (thn 2001-

sekarang)

Pendidikan : 1. SDN 060814 Medan (thn 1984-1990)

2. MTsN Medan (thn 1990-1993)

3. MAN 1 Medan (thn 1993-1996)

4. Program Studi Teknik Kimia USU (thn 1996-2001)

Status Keluarga : Menikah

Nama suami : Suwandi

Nama anak : 1. Zulfikri Anwar

2. Rafie Maulana


DAFTAR ISI

Halaman ABSTRAK ..................................................................................................... i ABSTRACT ..................................................................................................... ii KATA PENGANTAR ...................................................................................... iii RIWAYAT HIDUP ......................................................................................... v DAFTAR ISI ...................................................................................................... vi DAFTAR TABEL ............................................................................................ viii DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... ix DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xi TATA NAMA .................................................................................................... xii I.PENDAHULUAN ............................................................................................ 1 1.1. Latar Belakang .............................................................................. 1 1.2. Perumusan Masalah ...................................................................... 5 1.3. Tujuan Penelitian ............................................................................. 6 1.4. Manfaat Penelitian ......................................................................... 6 1.5. Lingkup Penelitian ......................................................................... 7 II. TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................. 9 2.1. Pengolahan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit .................................. 9 2.2. Proses Pemisahan Dengan Membran .............................................. 14 2.2.1. Proses Perpindahan Pada Membran ....................................... 15 2.2.2. Proses Pembuatan Membran .................................................. 19 2.2.3. Aplikasi Industri dari Membran .............................................. 23 2.3. Proses Mikrofiltrasi .......................................................................... 25 2.4. Pola Aliran Dalam Membran ........................................................... 29

2.5. Penyusunan Model .............................................................................. 33 2.5.1. Model Untuk Memperkirakan Fluks Permeat ..................... 33 2.5.2. Model Untuk memperkirakan Rejeksi COD Limbah ......... 37 III. METODOLOGI PENELITIAN .................................................................... 39 3.1. Lokasi dan Waktu ............................................................................ 39 3.2. Bahan dan Metoda ........................................................................... 39 3.2.1. Bahan dan Alat ....................................................................... 39 3.2.2. Metoda ................................................................................... 42


IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................................... 49 4.1. Karakterisasi Membran ................................................................... 49 4.2.Pengolahan Limbah Dari Unit Deoiling Ponds ................................ 51 4.2.1. Hubungan Antara Fluks Permeat Dengan Beda Tekanan

(TMP) ...................................................................................... 51 4.2.2. Rejeksi COD Terhadap Waktu Operasi Pada TMP 0,6 Bar ..... 53 4.2.3. Rejeksi Total Solid (TS) Terhadap Waktu Operasi Pada

TMP 0,6 Bar ............................................................................ 55 4.2.4. Rejeksi Total Suspended Solid (TSS) Terhadap Waktu

Operasi Pada TMP 0,6 Bar ..................................................... 57 4.2.5. Kenaikan pH ............................................................................ 59 4.2.6. Profil Penentuan VCR (Volume Concentration Ratio) ........... 60 4.3. Penyusunan Model Untuk Proses Mikrofiltrasi ............................... 62 4.3.1. Model Untuk Memperkirakan Fluks Permeat ……………… 62 4.3.2. Model untuk Memperkirakan Rejeksi COD Limbah ............. 69 4.4. Menghitung Konstanta Pembentukan Cake ...................................... 70 4.5. Menghitung Selektifitas Membran .................................................... 72 V. PENUTUP ...................................................................................................... 74 5.1. Kesimpulan ...................................................................................... 74 5.2. Saran ................................................................................................. 76 DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 77


DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman 1. Komposisi Limbah Awal ……………………………………………... 12 2. Komposisi Zat Nutrien Serat Buah, Padatan Terlarut/Tersuspensi,

Daun Pelepah, Bungkil Inti Sawit, dan Dedak Padi …………………. 13

3. Klasifikasi Proses Pemisahan Dengan Membran Berdasarkan Gaya Dorongnya ................................................................................... 17

4. Porositas dan Distribusi Ukuran Pori Membran .................................... 19 5. Karakteristik Beberapa Modul Membran ............................................. 22 6. Aplikasi Industri Dari Membran ........................................................... 24 7. Aplikasi Industri Membran Mikrofiltrasi .............................................. 25 8. Karakteristik Membran yang Digunakan ............................................... 50 9. Perbandingan Data Hasil Percobaan Dengan Model 1............................ 64 10. Perbandingan Data Hasil Percobaan Dengan Model 2

(menggunakan faktor koreksi 0,9) ........................................................ 66

11. Perbandingan Data Hasil Percobaan Dengan Model 3 .......................... 67 12. Data Koefisien Rejeksi Membran .......................................................... 72 13. Hasil Penelitian Dibandingkan Dengan Baku Mutu Limbah Cair PKS .. 73


DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Halaman 1. Skema Proses Pemisahan Dengan Membran ........................................ 16 2. Beberapa Jenis Modul Membran .......................................................... 21 3. Modul Membran Mikrofiltrasi Keramik dan Housingnya .................... 27 4. Bentuk Geometri Pori Membran Mikrofiltrasi ...................................... 28 5. Ukuran Pori Membran Mikrofiltrasi, Ultrafiltrasi, dan Reverse

Osmosis ................................................................................................... 29

6. Pola Aliran Dalam Membran .................................................................. 30 7. Model Hubungan Fluks Terhadap Waktu ............................................... 31 8. Hubungan Antara Fluks Dengan ∆P Pada Mikrofiltrasi dan Ultrafiltrasi . 35 9. Skema Proses Aliran Fluida Melalui Pori Membran ................................. 36 10. Rangkaian Peralatan Membran Mikrofiltrasi Keramik ............................. 40 11 Membran Mikrofiltrasi Keramik ............................... ................................ 41 12. Hubungan Antara Fluks Permeat Dengan Beda Tekanan ................. ........ 52 13. Rejeksi COD Terhadap Waktu Operasi Pada TMP 0,6 Bar ..................... 54 14. Rejeksi Total Solid (TS) Terhadap Waktu Operasi Pada TMP 0,6 Bar ..... 56 15. Rejeksi Total Suspended Solid (TSS) Terhadap Waktu Operasi

Pada TMP 0,6 Bar ..................................................................................... 57

16. Kenaikan pH Permeat Pada Berbagai Waktu ........................................... 59


17. Hubungan VCR Dengan TS ..................................................................... 61 18. Perbandingan Data Hasil Penelitian Dengan Model 1....................... ........ 65 19. Perbandingan Model 1 dan 2 Dengan Variasi TMP ................................ 68 20. Model Untuk Memperkirakan Rejeksi COD Limbah .............................. 69 21. Penentuan Konstanta Pembentukan Cake Membran Mikrofiltrasi............ 71


DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul Halaman 1. Spesifikasi Peralatan Membran Mikrofiltrasi Keramik ...................... 80 2. Data Hasil Penelitian ........................................................................... 84 3. Perhitungan Nilai Residu ..................................................................... 90 4. Prosedur Percobaan .............................................................................. 114 5. Gambar Limbah Deoiling Ponds …………………………………….. 124


TATA NAMA

J fluks permeat, L/m2jam atau LMH

r Jari-jari saluran atau pori, m

∆P Beda tekanan (trans membrane pressure), bar

η Viskositas cairan, PaS

τ Tortuosity

∆X Tebal membrane, m

ε Porositas permukaan membrane

k Konstanta pembentukan cake

t Waktu, jam dan menit

R Koefisien rejeksi

Cp Konsentrasi zat terlarut dalam permeat, mg/l

Cf Konsentarsi zat terlarut dalam umpan, mg/l

dp Diameter pori rata-rata

α Faktor koreksi


I. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Minyak sawit mentah (Crude Palm Oil, CPO) merupakan komoditas andalan

penghasil devisa bagi Indonesia dari sektor industri agro. Indonesia memegang

peranan penting dalam penguasaan pasar CPO dunia dimana sekitar 80 % minyak

kelapa sawit yang beredar di pasaran dunia dihasilkan oleh Indonesia dan Malaysia.

Selain itu dinyatakan juga bahwa kontribusi minyak sawit terhadap ekspor nasional

mencapai 6 % sehingga membuat komoditas ini menjadi nomor satu dari produksi

Indonesia. Sejak tahun 2005 minyak sawit telah menjadi minyak makan terbesar di

dunia. Konsumsi minyak sawit dunia mencapai 26 % dari total konsumsi minyak

makan dunia. Pasokan CPO untuk produksi dalam negeri juga meningkat menjadi

12,8 juta ton pada tahun 2005, bila dibandingkan dengan tahun 2004 yang hanya

mencapai 12,5 juta ton. Diperkirakan pada tahun 2010 perkebunan kelapa sawit dapat

menyerap hingga 500 ribu tenaga kerja dan menghasilkan 2,7 juta TBS (tandan buah

segar) per tahun dan dipekirakan Indonesia akan menjadi produsen minyak sawit

terbesar di dunia (Ditjenbun, 2006). Hal ini dimungkinkan karena ketersediaaan lahan

maupun tenaga kerja yang lebih kompetitif. Untuk bersaing di pasar global,


perkembangan dan persyaratan perdagangan Internasional perlu diantisipasi

(Ditjenbun, 2006).

Dengan bertambahnya produksi CPO berarti akan semakin bertambah pula

jumlah limbah yang dihasilkan. Baik limbah cair, limbah padat, maupun gas. Limbah

yang dihasilkan PKS termasuk kategori limbah berat dengan kuantitas yang tinggi

dan kandungan kontaminan mencapai hingga 20.000-60.000 mg/l untuk BOD

(biochemical oxygen demand) dan 40.000-120.000 mg/l untuk COD (chemical

oxygen demand). Kadar air 95%, padatan terlarut/tersuspensi 4,5%, serta sisa minyak

dan lemak emulsi 0,5 -1% (Buku panduan Teknologi Pengendalian Dampak

Lingkungan Industri Minyak Kelapa Sawit Di Indonesia). Limbah terutama

dihasilkan dari tahap perebusan, pengendapan, dekantasi, dan sentrifugasi yang

dilakukan selama proses klarifikasi CPO. Kapasitas limbah cair menurut pusat

penelitian kelapa sawit (1992-1993) berkisar 1-1,3 m3/ton tandan buah segar atau 2-3

ton limbah cair /ton minyak.

Pengolahan limbah cair industri kelapa sawit yang ada saat ini di Indonesia

umumnya menggunakan unit pengumpul (fatpit) biasanya berupa parit yang

kemudian dialirkan ke deoiling ponds (kolam pengutipan minyak) untuk diambil

minyaknya serta diturunkan suhunya, setelah itu dialirkan ke kolam anaerobik atau

aerobik dengan memanfaatkan mikroba sebagai perombakan BOD dan menetralisir

keasaman cairan limbah. Hal ini dilakukan karena pengolahan limbah dengan


menggunakan teknik tersebut cukup sederhana dan dianggap murah. Namun

pengolahan dengan sistem kolam mempunyai banyak kelemahan, antara lain :

1. Lahan yang diperlukan untuk pengolahan limbah sangat luas, yaitu sekitar 7 ha

untuk pabrik kelapa sawit (PKS) dengan kapasitas 30 ton tandan buah segar

(TBS)/jam. Kebutuhan lahan yang cukup luas pada teknik pengolahan limbah

dengan menggunakan sistem kolam dapat mengurangi ketersediaan lahan untuk

kebun kelapa sawit.

2. Efisiensi perombakan limbah cair PKS dengan sistem kolam hanya 60 – 70%.

3. Sering mengalami pendangkalan sehingga masa retensi menjadi lebih singkat

dan baku mutu limbah tidak dapat tercapai.

4. Sistem dengan kolam tertutup pada temperatur ambient yang tinggi

menghasilkan produksi gas metana dan karbondioksida yang tidak terkendali,

yang mana keduanya merupakan gas rumah kaca.

Permasalahan utama yang dihadapi adalah kendala teknologi dimana

pengolahan limbah yang ada saat ini sulit untuk menghasilkan keluaran yang

mengarah pada PKS yang bebas limbah (Penelitian Kelapa Sawit, 2005,

www.Ipard.com). Selain itu sistem pengolahan konvensional tidak memiliki nilai

ekonomis karena setelah diolah limbah langsung dibuang ke badan air.

Adapun alternatif yang dipilih untuk menjawab kedua permasalahan tersebut

adalah dengan mengolah limbah cair PKS dari unit deoiling ponds dengan

http://www.ipard.com/�


menggunakan teknologi membran mikrofiltrasi berbahan keramik yang memiliki

ukuran pori 0,2 µm sehingga mudah diaplikasikan untuk limbah dengan kandungan

kontaminan yang tinggi seperti limbah cair PKS. Sedangkan dasar pemilihan material

keramik adalah agar mudah dalam pengoperasian dan pencucian (backwash) karena

material ini bertekstur licin sehingga partikel yang menempel padanya mudah

dibersihkan sehingga tidak merusak tekstur dari membran. Disamping itu pengolahan

limbah cair dengan teknologi membran tidak menggunakan energi yang besar dan

tidak membutuhkan lahan yang luas seperti pengolahan limbah cair PKS secara

konvensional yang menggunakan kolam. Keunggulan lainnya hasil pengolahannya

dapat digunakan kembali yaitu produk utama (permeat) dapat diolah lebih lanjut

menjadi air proses serta hasil samping (retentat) digunakan untuk pakan ternak. Jadi

tidak hanya mengolah limbah cair untuk dibuang ke badan air saja seperti pengolahan

limbah cair secara konvensional, tapi hasil pengolahan tersebut dapat direuse

(digunakan kembali) sehingga mempunyai nilai ekonomis.

Pengolahan limbah cair PKS menggunakan membran mikrofiltrasi belum

pernah dilakukan sebelumnya. Biasanya membran mikrofiltrasi digunakan untuk

mengolah limbah cair tekstil yang dilakukan oleh Fitrijani anggraini tahun 1999, serta

untuk pengolahan limbah pulp yang dilakukan oleh Natalia soeseno dkk tahun 2001.

Dalam penelitian ini dipilih membran mikrofiltrasi karena limbah cair PKS termasuk

limbah dengan kategori heavy phase yang masih banyak mengandung lumpur (cake),

sedangkan untuk membran ultrafiltrasi biasanya digunakan untuk limbah cair


kategori light phase seperti limbah cair industri tekstil, limbah cair emulsi minyak,

limbah cair ekstraksi metanol, dan penurunan zat organik dan kekeruhan pada air

sungai dan waduk. Sedangkan proses reverse osmosis biasanya digunakan untuk

desalinasi air laut.

Setelah melihat beberapa aspek tersebut peneliti mencoba untuk mengolah

limbah cair pabrik kelapa sawit dari unit deoiling ponds dengan menggunakan

membran mikrofiltrasi, dimana permeat diproses lebih lanjut dengan water treatment

menjadi air proses, sedangkan retentat digunakan untuk pakan ternak. Sebelum

dioperasikan limbah dipre-filter (penyaringan awal) dengan menggunakan kain kasa

yang berukuran mesh 200 atau 75-100 μm. Hal ini bertujuan untuk mengurangi beban

membran, meningkatkan fluks dan diharapkan dapat memperpanjang waktu operasi

(runnimg time) dari membran.

1.2. Perumusan Masalah

Pengolahan limbah cair PKS secara konvensional memiliki banyak

kekurangan, sehingga peneliti mencoba untuk mengolah limbah cair PKS dari unit

deoiling ponds menggunakan proses mikrofiltrasi dengan membran berukuran 0,2

μm. Untuk itu perlu dicari kondisi operasi membran mikrofiltrasi yang optimum, lalu

disusun pemodelannya berdasarkan penelitian yang dilakukan.


1.3. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Mengetahui unjuk kerja proses mikrofiltrasi menggunakan bahan keramik

dalam pengolahan limbah cair pabrik kelapa sawit dari unit deoiling

ponds.

2. Menyusun model yang sesuai untuk karakteristik proses mikrofiltrasi,

kemudian membandingkan hasil yang diperoleh dari penelitian dengan

model yang disusun.

1.4. Manfaat Penelitian

Adapun beberapa manfaat penelitian ini adalah :

1. Meningkatkan nilai ekonomis dari limbah cair pabrik kelapa sawit

menjadi air proses yang selama ini terbuang begitu saja, sehingga akan

mengurangi pemakaian air tanah atau air sungai dan juga pemanfaatan

padatan terlarut untuk pakan ternak

2. Memberikan alternatif pengolahan limbah cair yang lebih baik bagi PKS.


1.5. Lingkup Penelitian

Setiap memulai percobaan terlebih dahulu dilakukan pre-filter dengan

menggunakan kain kassa berukuran mesh 200 atau 75-100 μm terhadap limbah

deoiling ponds. Penelitian dilakukan dalam tiga tahap, yaitu :

1. Penentuan Trans Membrane Pressure (TMP) yang memberikan fluks

maksimum

2. Nilai TMP tersebut digunakan dalam mengoperasikan membran untuk

memperoleh permeat (produk) dengan kualitas terbaik.

3. Penelitian selanjutnya pemekatkan retentat (hasil samping) dengan berbagai

perbandingan volume (Volume Concentration Ratio, VCR). Pemekatan ini

bertujuan mengutip seluruh solid atau padatan terlarut untuk pakan ternak.

Penelitian diakhiri dengan menyusun model untuk :

A. memperkirakan harga fluks permeat pada proses mikrofiltrasi

B. memperkirakan rejeksi COD terhadap waktu

Selanjutnya dilakukan perhitungan untuk :

1) menghitung konstanta pembentukan cake (k)

2) menghitung koefisien rejeksi (R)

Variabel tidak bebas :


Fluks (liter/m2jam atau LMH)

Variabel bebas :

1. Waktu (menit)

Penentuan TMP optimum = 10; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90; 100; 110; 120

(menit)

Penentuan fluks optimum dengan parameter analisis = 20; 40; 60; 80; 100; 120;

140; 160; 180; 200; 220; 240 (menit)

2. TMP (Trans Membrane Pressure) = 0,2 ; 0,4; 0,6 ; 0,8 bar

3. VCR (Volume Concentration Ratio) = 2; 3; 4; 5; 6

Analisis yang dilakukan adalah :

A. Analisis COD (Chemical Oxygen Demand)

B. Analisis TS (Total Solid )

C. Analisis TSS (Total Suspended Solid)

D. Analisis pH


II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pengolahan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit

Limbah cair pabrik kelapa sawit (PKS) dihasilkan dari 3 tahap proses, yaitu :

1. Proses sterilisasi (pengukusan) untuk mempermudah perontokan buah dari

tandannya, mengurangi kadar air, dan untuk inaktifasi enzim lipase dan oksidase.

2. Proses ekstraksi minyak untuk memisahkan minyak daging buah dari bagian

lainnya.

3. Proses pemurnian (klarifikasi) untuk membersihkan minyak dari kotoran lain

(Buku panduan Teknologi Pengendalian Dampak Lingkungan Industri Minyak

Kelapa Sawit Di Indonesia, 2001).

Sedangkan teknik pengolahan limbah cair yang biasanya diterapkan di PKS

adalah :

1. Kolam pengumpul (fatfit)

Kolam ini berguna untuk menampung cairan-cairan yang masih mengandung

minyak yang berasal dari air kondensat dan stasiun klarifikasi.

2. Kemudian dimasukkan ke unit deoiling ponds untuk dikutip minyaknya dan

diturunkan suhunya dari 70 – 80 0C menjadi 40-45 0C melalui menara atau

bak pendingin.


3. Kolam Pengasaman

Pada proses ini digunakan mikroba untuk menetralisir keasaman cairan

limbah. Pengasaman bertujuan agar limbah cair yang mengandung bahan

organik lebih mudah mengalami biodegradasi dalam suasana anaerobik.

Limbah cair dalam kolam ini mengalami asidifikasi yaitu terjadinya kenaikan

konsentrasi asam-asam yang mudah menguap. Waktu penahanan hidrolisis

(WPH) limbah cair dalam kolam pengasaman ini selama 5 hari. Kemudian

sebelum diolah di unit pengolahan limbah kolam anaerobik, limbah

dinetralkan terlebih dahulu dengan menambahkan kapur tohor hingga

mencapai pH antara 7,0-7,5.

4. Kolam Anaerobik Primer

Pada proses ini memanfaatkan mikroba dalam suasana anaerobik atau aerobik

untuk merombak BOD dan biodegradasi bahan organik menjadi senyawa

asam dan gas. WPH dalam kolam ini mencapai 40 hari.

5. Kolam Anaerobik Sekunder

Adapun WPH limbah dalam kolam ini mencapai 20 hari. Kebutuhan lahan

untuk kolam anaerobik primer dan sekunder mencapai 7 hektar untuk PKS

dengan kapasitas 30 ton TBS/jam.

6. Kolam Pengendapan


Kolam pengendapan ini bertujuan untuk mengendapkan lumpur-lumpur yang

terdapat dalam limbah cair. WPH limbah dalam kolam ini berkisar 2 hari.

Biasanya ini merupakan pengolahan terakhir sebelum limbah dialirkan ke

badan air dan diharapkan pada kolam ini limbah sudah memenuhi standar

baku mutu air sungai (Pedoman Pengolahan Limbah Industri Kelapa Sawit,

2006).

Dari uraian di atas terlihat bahwa pengolahan limbah cair PKS konvensional

memiliki banyak kekurangan diantaranya kebutuhan lahan yang sangat luas dan WPH

yang berkisar 67 hari. Oleh karena itu dikembangkan pengolahan limbah cair PKS

dengan sistem reaktor atau tangki yang dikenal dengan reaktor anaerobik unggun

tetap (RANUT) . Teknik pengohan limbah cair dengan sistem RANUT ini adalah

salah satu sistem pengolahan limbah yang dilakukan secara anaerobik dengan

kecepatan tinggi dan masa retensi relatif singkat. Prinsip kerjanya adalah degradasi

bahan organik oleh bakteri secara anaerobik. Metode yang diterapkan adalah sistem

tangki biofilter kecepatan tinggi (Highrate Biofilter Tank). WPH dalam RANUT

adalah 10 hari dan perombakan COD sebesar 80,8 %. Jika dibandingkan dengan

sistem kolam konvensional, RANUT dapat mengurangi WPH dari 50 hari menjadi 10

hari atau sebesar 80 % dan mengurangi kebutuhan lahan untuk kolam anaerobik

(http://www.IOPRI.com/DDarnoko, Penelitian Kelapa Sawit, 2007).


Selain itu ada alternatif lain untuk pengolahan limbah cair PKS yaitu dengan

proses membran. Membran yang biasa dipakai untuk pengolahan limbah cair adalah

membran mikrofiltrasi, ultrafiltrasi, dan reverse osmosis. Namun untuk kategori

heavy phase lebih baik digunakan membran mikrofiltrasi.

Komposisi limbah awal yang digunakan sebagai umpan pada penelitian ini

dapat dilihat pada Tabel 1 berikut ini :

Tabel 1. Komposisi Limbah Awal

Sumber Limbah COD (mg/l) TS (mg/l) TSS (mg/l) pH

Deoiling Ponds 39.117 21.960 875 4,6

Data yang terdapat dalam Tabel 1 merupakan hasil analisis yang dilakukan

terhadap limbah segar. Dari Tabel terlihat bahwa limbah deoiling ponds kadar

kontaminannya masih sangat tinggi, hal ini disebabkan karena limbah deoiling ponds

merupakan limbah cair yang belum diolah hanya kadar minyaknya sudah berkisar 1

% serta penurunan suhu dari 65 0C menjadi 30 0C. Daya saing suatu industri tidak

hanya ditentukan oleh jumlah, kualitas, dan harga produk yang dihasilkan, tetapi

juga ditentukan oleh proses produksi yang digunakan terutama untuk produk

berorientasi ekspor. Beranjak dari permasalahan yang dijumpai di lapangan, solusi

terpadu program zero waste effluent dan integrasi kebun-ternak dalam PKS

merupakan alternatif yang sangat atraktif untuk menyelesaikan persoalan limbah

industri tersebut. Program zero waste effluent diterapkan PKS dengan memanfaatkan


semua hasil samping dan limbah yang dihasilkan agar dapat meningkatkan nilai

ekonomis dan menjaga kelestarian lingkungan. Sedangkan integrasi kebun-ternak

dapat diterapkan dengan mengolah limbah PKS berupa serat buah sawit, padatan

terlarut/tersuspensi, dan bungkil inti sawit menjadi pakan ternak.

Tabel 2. Komposisi Zat Nutrien Serat Buah, Padatan Terlarut/Tersuspensi, Daun Pelepah, Bungkil Inti Sawit, dan Dedak Padi

Zat nutrien

(%)

Serat buah

sawit

padatan

terlarut

Bungkil inti

sawit

Daun

pelepah

sawit

Dedak

padi

Bahan kering 91,69 94,00 91,11 86,2 87,70

Protein 5,90 13,25 15,40 5,8 13,00

Lemak 5,20 13,00 7,71 5,8 8,64

Serat 40,80 16,00 10,50 48,6 13,90

Calcium 0,54 0,30 0,30 0,32 0,09

Phosphor 0,13 0,19 0,19 0,27 1,39

Energi

(kkal/kg)

1776 2840 2810 2412 2670

Sumber : Laboratorium Nutrisi dan Makanan Ternak Jurusan Peternakan Fakultas

Pertanian USU (2000)


Padatan terlarut/tersuspensi adalah larutan terbuang yang dihasilkan selama

proses pemerasan dan ekstraksi minyak. Bahan ini merupakan emulsi yang

mengandung sekitar 4-5% padatan, 0,5-1% sisa minyak, dan sekitar 94% air. Di PKS

larutan ini langsung dialirkan ke kolam pengumpul (fatfit) untuk diproses lebih lanjut.

Padatan terlarut/tersuspensi dapat digunakan sebagai pengganti dedak padi sampai

100% pada sapi perah. Pemberiannya dalam bentuk kering. Pengeringannya

dilakukan menggunakan sludge dryer yang juga terdapat di pabrik pengolahan kelapa

sawit (Hasnudi, 2005).

2.2. Proses Pemisahan Dengan Membran

Teknologi membran telah tumbuh dan berkembang secara dinamis sejak

pertama kali dikomersilkan oleh Sartorius-Werke di Jerman pada tahun 1927,

khususnya untuk membran mikrofiltrasi. Pengembangan dan aplikasi teknologi ini

semakin beragam dan penemuan-penemuan baru pun semakin banyak dipublikasikan.

Teknologi membran pada akhirnya menjadi salah satu teknologi alternatif yang

paling kompetitif saat ini akibat adanya permintaan yang sangat besar terutama untuk

aplikasi proses desalinasi.

Saat ini teknologi pemisahan menggunakan membran sedang menjadi topik

menarik baik kalangan industri maupun di lembaga riset dan pengembangan.

Teknologi ini berkembang sejalan dengan perkembangan ilmu polimer dan penemuan

Scanning electron microscope (SEM). Perkembangan teknologi membran


berlangsung cepat dimulai ketika beberapa ilmuwan dan insinyur kimia menemukan

kemungkinan penggunaan reverse osmosis (RO) untuk proses desalinasi air laut dan

air payau dengan tujuan hemat energi. Program ini meraih sukses dan diikuti sukses

lain ketika proses ini juga berhasil diaplikasikan untuk proses pemisahan dengan

skala yang lebih besar yaitu untuk pengolahan limbah cair industri (Cheryan, 1986).

Teknologi pemisahan menggunakan membran memiliki beberapa keunggulan

dibandingkan dengan proses pemisahan konvensional lain seperti distilasi dan

evaporasi. Keunggulan yang dimilikinya antara lain :

1. Pemisahan berdasarkan ukuran molekul, sehingga pemisahan dapat beroperasi

pada temperatur rendah (temperatur ambient). Hal ini dapat menghindari

kerusakan zat pelarut maupun partikel terlarut yang sensitif terhadap panas.

2. Pemakaian energi yang relatif lebih rendah, karena biasanya pemisahan

menggunakan membran tidak melibatkan perubahan fasa. Meskipun terjadi

perubahan fasa seperti pada distilasi membran, namun temperatur yang

dibutuhkan jauh lebih rendah daipada titik didih larutan yang akan dipisahkan.

3. Tidak menggunakan zat bantu kimia dan tidak ada tambahan produk buangan.

4. Bersifat modular, artinya di scale-up dengan memperbanyak unitnya.

5. Dapat digabungkan dengan jenis operasi lainnya (Wenten, 2001).

2.2.1. Proses Perpindahan Pada Membran


Mulder (1996) mendefinisikan membran sebagai penghalang atau pembatas

selektif yang diletakkan diantara dua fasa. Membran memiliki kemampuan untuk

melewatkan suatu komponen dengan mudah dan cepat daripada komponen lain. Hal

ini disebabkan oleh adanya perbedaan sifat fisik atau kimia diantara komponen yang

tertahan (retentat) dengan komponen yang berpermeasi (permeat). Perpindahan

melalui membran dapat berlangsung apabila ada gaya dorong (driving force) yang

bekerja pada komponen yang berada di fasa 1. Driving force bisa dalam bentuk beda

tekanan (∆P), beda konsentrasi (∆C), beda temperatur (∆T), ataupun beda potensial

listrik (∆E). Menurut Nakao (1994) adanya gaya dorong yang menyebabkan suatu

komponen berpindah dari fasa 1 ke fasa 2. Pada fasa 1 masih banyak terdapat

partikel-partikel yang kemudian padanya diberikan gaya dorong sehingga partikel

yang memiliki ukuran molekul yang lebih kecil dari ukuran pori membran akan

masuk dan melewati pori membran, sedangkan partikel dengan ukuran molekul yang

lebih besar akan tertahan dan menempel di permukaan pori membran.

Skematik proses pemisahan dengan membran terlihat pada Gambar 1 di

bawah ini :


Gambar 1. Skema Proses Pemisahan Dengan Membran

Proses pemisahan dengan membran berdasarkan gaya dorongnya dibagi

dalam tiga kelas utama, yaitu : kelas pertama terdiri dari mikrofiltrasi (MF) ,

ultrafiltrasi (UF), dan reverse osmosis (RO) dengan beda tekanan (∆P) atau yang

lebih dikenal dengan TMP (trans membrane pressure) sebagai gaya dorongnya. Kelas

kedua adalah dialisis dengan beda konsentrasi (∆C )sebagai gaya dorong. Kelas

terakhir adalah elektrodialisis dengan gaya dorong adalah beda potensial listrik (∆E).

Mulder (1996) menambahkan perbedaan temperatur sebagai kelas keempat.

Klasifikasi proses pemisahan dengan membran berdasarkan gaya dorongnya dapat

dilihat pada Tabel 3 berikut ini :

Tabel 3. Klasifikasi Proses Pemisahan Dengan Membran Berdasarkan Gaya Dorongnya

Beda Tekanan Beda Konsentrasi Beda Potensial

Listrik

Beda

Temperatur

Fasa 1 Fasa 2


Mikrofiltrasi Pervaporasi Elektrodialisis Termo-osmosis

Ultrafiltrasi Pemisahan Gas Elektro-osmosis Distilasi

Membran

Nanofiltrasi Difusi Dialisis Membran

Elektrolisis

--

Reversa

Osmosis

Perpindahan melalui

media pembawa

-- --

Piezodialisis -- -- --

Sumber : Mulder (1996)

Proses membran dengan driving force berdasarkan beda tekanan dapat

digunakan untuk memekatkan atau memurnikan suatu larutan. Ukuran partikel dan

besaran kimia dari zat yang terlarut menentukan struktur (ukuran pori dan distribusi

pori) dari membran yang digunakan. Perbandingan dari beberapa proses dengan

driving force berdasarkan beda tekanan adalah sebagai berikut :

1. Mikrofiltrasi : digunakan untuk pemisahan partikel (bakteri, jamur), tekanan

osmotik dapat diabaikan, tekanan rendah (< 2 bar), membran yang digunakan

mempunyai struktur simetrik, ketebalan lapisan pemisah 10 – 150 μm, proses

pemisahan berdasarkan ukuran partikel.

2. Ultrafiltrasi : digunakan untuk pemisahan makromolekul (protein), tekanan

osmotik dapat diabaikan, tekanan operasi rendah ( 1-10 bar), membran yang


digunakan berstruktur asimetrik, ketebalan lapisan membran 0,1 – 10 μm, proses

pemisahan didasarkan pada perbedaan solubilitas dan difusifitas.

3. Nanofiltrasi : digunakan untuk pemisahan zat terlarut dengan berat molekul

rendah (garam, glukosa, laktosa), tekanan osmotik tinggi (5-25 bar), tekanan

operasi tinggi (10-60 bar), membran yang digunakan berstruktur asimetrik,

ketebalan lapisan pemisah 0,1 – 1,0 μm, proses pemisahan didasarkan perbedaan

solubilitas dan difusifitas.

2.2.2. Proses Pembuatan Membran

Membran dapat dibuat dari sejumlah besar material yang berbeda-beda dan

dengan bermacam-macam teknik pembuatan antara lain sintering, track etching,

stretching, dan inversi fasa. Membran mikrofiltrasi dapat dibuat dari berbagai macam

material baik organik maupun anorganik Hal ini memungkinkan untuk membuat

membran dengan konfigurasi dan ukuran seperti yang diinginkan. Membran

mikrofiltrasi yang digunakan pada penelitian ini dibuat dengan cara sintering. Pada

proses sintering ini material ditekan dan dipanaskan hingga melewati titik didihnya.

Tabel 4 berikut ini akan menyajikan pengaruh metoda preparasi terhadap

porositas dan distribusi ukuran pori.

Tabel 4. Porositas dan distribusi ukuran pori membran


Proses Porositas Distribusi ukuran

pori

Sintering Rendah/sedang Sempit/luas

Streatching Sedang/tinggi Sempit/luas

Track etching Rendah Sempit

Inversi fasa tinggi Sempit/luas

Sumber : Wenten (2001)

Saat ini terdapat sejumlah rancangan modul yang semuanya didasarkan oleh

dua tipe konfigurasi membran, yaitu konfigurasi datar (flat) dan tubular. Membran

datar merupakan konfigurasi pertama yang ada dipasaran umumnya digunakan pada

modul plate and frame dan modul spiral wound, sedangkan membran tubular

digunakan pada modul shell and tube.. Berdasarkan ukuran diameter tubular

membran yang dipakai, modul shell and tube digolongkan atas tiga modul yaitu

modul tubular dengan ukuran tubular lebih besar dari 10 mm, modul kapiler yang

berukuran antara 0,5 hingga 10 mm, dan modul hollow fiber yang berukuran lebih

kecil dari 0,5 mm (Mulder 1996).

Konfigurasi spiral wound merupakan salah satu rancangan yang menghasilkan

modul yang kompak. Modul ini terdiri atas dua lembaran membran datar yang

dipisahkan oleh penyangga berpori yang direkatkan diantara kedua lembaran tersebut.

Salah satu dari tepi ketiga lembaran yang telah menjadi satu itu ditautkan dengan


perekat yang tahan terhadap tekanan tinggi ke dinding pipa berlekuk yang berfungsi

untuk mengumpulkan permeat. Kemudian pipa ini dibungkus dengan gabungan

ketiga lembaran tersebut sehingga berada tepat di tengah-tengah bungkusan

membran. Umpan mengalir secara aksial (paralel sepanjang pipa tengah) melalui

modul, sedangkan permeat mengalir secara radial menuju pipa tengah. Modul spiral

wound biasanya diterapkan pada proses desalinasi air payau dan air laut untuk

dijadikan sebagai air minum dan air industri. Dibandingkan dengan bentuk modul

lainnya, membran hollow fiber merupakan rancangan modul membran yang relatif

lebih baru. Membran ini mempunyai kisaran diameter tubular 0,19-1,25 mm dan

ketebalan sekitar 200 mikron. Setiap modul biasanya berisi 50-3.000 buah hollow

fiber, tergantung pada diameter hollow fiber dan shell. Sedangkan pada penelitian ini

digunakan membran modul tubular, karena menghasilkan fluks permeat yang tinggi

dan sangat baik untuk menahan padatan. Membran mikrofiltrasi keramik secara

umum dipabrikasi dalam bentuk tubular.

Gambar 2 berikut ini menampilkan beberapa modul membran yang sering

digunakan untuk berbagai aplikasi industri:

a. Modul plate and frame b. Modul hollow fiber

c. Modul spiral wound

Sumber : http://www. Proses perpindahan pada membran, I Gede Wenten, 2007)

Gambar 2. Beberapa Jenis Modul Membran

Pemilihan konfigurasi membran dan penyusunan modul di dalam sistem

biasanya didasarkan pada pertimbangan ekonomi agar biaya yang dikeluarkan sekecil

mungkin. Untuk mendukung hal tersebut, beberapa aspek mestinya turut juga

dipertimbangkan, seperti tipe pemisahan yang akan dilakukan, kemudahan

operasional, kekompakan sistem, kemungkinan scale-up, penggantian membran,

kemudahan pembersihan serta pemeliharaan membran. Rincian karakteristik

beberapa modul membran diperlihatkan pada Tabel 5 di bawah ini :

Tabel 5. Karakteristik Beberapa Modul Membran

Karakteristik Plat and

Frame

Spiral

Wound

Tubular Kapiler Hollow Fiber

http://www/�


Densitas Packing

(m2/m3)

Sedang

(200-400)

Sedang

(300-900)

Rendah

(<300)

Agak Tinggi

(600-1200)

Tinggi

(9000-30.000)

Kemampuan

menahan padatan

tersuspensi

Sedang Jelek Baik Baik Baik

Pembersihan Mudah Mudah Mudah Sedang Sukar

Instalasi Sedang Sedang Tinggi Sedang Rendah

Scale up Agak sukar Mudah Sukar Sukar Mudah

Fluks Permeat Tinggi Sedang Tinggi Tinggi Rendah


Adapun membran yang digunakan pada penelitian ini memiliki modul tubular.

Modul tubular ini memiliki beberapa keunggulan yang antara lain : mudah dalam

pembersihan atau backwash, bekerja efektif dalam penahanan padatan, dan memiliki

fluks permeat yang tinggi.

2.2.3. Aplikasi Industri Dari Membran

Aplikasi industri dari membran terus berkembang dengan pesat. Namun yang

masih menjadi primadona adalah pengolahan air minum dengan reverse osmosis.

Teknologi membran banyak dipilih karena tidak menggunakan proses kimia sehingga

tidak merusak struktur molekul dari larutan yang dipisahkan, disamping pemakaian


energi yang relatif lebih rendah jika dibandingkan teknik pemisahan lainnya, serta

biaya maintenance peralatan lebih murah.

Tabel 6 menampilkan berbagai aplikasi industri dari proses membran.

Tabel 6. Aplikasi Industri Dari Membran

1.Reverse Osmosis

- Desalinasi air laut

- Pengolahan air permukaan dan air tanah

- Pemisahan alkohol dari bir dan anggur

2. Dialisis - Pemisahan nikel sulfat dari asam sulfat

3. Elektrodialisis - Produksi garam meja dari air laut

- Pengolahan air buangan dari proses elektroplating

-Produksi air ultra-murni untuk industri semikonduktor

4. MF - Sterilisasi obat-obatan

- Pemurnian antibiotik


- Pengolahan Limbah Cair

5. UF -Pemisahan warna dari lindi hitam (kraft) pada pembuatan

kertas

-Pemulihan vaksin dari antibiotik dari kaldu fermentasi

6. Gas permeation -Pemisahan CO2 atau H2 dari metana dan hidrokarbon

- Pemilihan metan dari biogas

7. Pervaporation - Dehidrasi sistem azeotrop ethanol-air

- Pemisahan zat-zat organik dari air

8.Distilasi

Membran

-Desalinasi air payau dan air laut

-Pemekatan larutan elektrolit (NaCl) dan larutan non

elektrolit (glukosa)

-Pemekatan darah manusia

-Pemekatan sari buah

Sumber : Mulder (1996)

2.3. Proses Mikrofiltrasi

Proses mikrofiltrasi merupakan salah satu proses berbasis membran yang

berkembang sangat pesat di awal perkembangan teknologi membran. Pertumbuhan

dan perkembangannya pada tahun-tahun terakhir hanya mampu disaingi oleh reverse

osmosis, akibat adanya permintaan yang sangat besar terutama untuk aplikasi proses

desalinasi. Secara umum, mikrofiltrasi diaplikasikan dalam proses pemisahan unsur-

unsur partikulat dari larutannya. Membran ini dapat menahan koloid,


mikroorganisme, dan padatan tersuspensi. Beberapa aplikasi industri membran

mikrofiltrasi dapat dilihat pada Tabel 7 di bawah ini :

Tabel 7. Aplikasi Industri Membran Mikrofiltrasi

No. Kegunaan membran mikrofiltrasi 1 Industri sterilisasi dan klarifikasi

2 industri makanan dan obat-obatan

3 klarifikasi juice

4 recovery logam dalam bentuk kolid

5 pengolahan limbah cair

6 fermentasi kontinue

7 pemisahan emulsi minyak-air

8 memisahkan partikel selama proses pembuatan air ultramurni pada

industri semi konduktor

9 pengambilan sel dan bioreaktor membran, serta teknologi biomedik

yaitu pemisahan plasma dari sel darah


Membran mikrofiltrasi memiliki ukuran pori antara 0,02 sampai 10 µm dan

tebal antara 10 sampai 150 µm. Dalam aplikasinya membran digunakan dalam betuk

modul-modul yang ditempatkan dalam suatu housing. Satu modul membran keramik

untuk aplikasi industri biasanya terdiri dari 19 saluran. Dimensi dan konfigurasi

housing sangat bervariasi. Untuk aplikasi skala industrial, satu buah housing dapat

menampung sampai dengan 19 buah modul membran keramik dengan dimensi


diameter 30 mm dan panjang 1 meter. Jumlah ini setara dengan luasan membran

sekitar 4,5m2.

Konfigurasi modul membran keramik dan housing yang digunakan untuk

pengutipan solid dari heavy phase dilihat pada Gambar 3 berikut ini :


Sumber : GDP Filter (2006)

Gambar 3. Modul Membran Mikrofiltrasi Keramik dan Housingnya

Membran mikrofiltrasi memiliki dua struktur geometri pori, yaitu : simetrik

dan asimetrik. Namun umumnya membran mikrofiltrasi berstruktur pori asimetrik.

Pada membran asimetrik terdapat lapisan atas yang sangat tipis (skin) dengan tebal


0,1-1 µm. Untuk memberikan kekuatan mekanik, lapisan skin ini ditunjang oleh

lapisan berikutnya yang dikenal sebagai support. Lapisan support memiliki ketebalan

antara 50-150 µm dan sangat berpori.

Bentuk geometri pori tersebut dapat dilihat pada Gambar 4 berikut ini

(Mulder 1996) :

Gambar 4. Bentuk Geometri Pori Membran Mikrofiltrasi

Membran mikrofiltrasi dapat dibedakan dari membran reverse osmosis dan

ultrafiltrasi berdasarkan ukuran partikel yang dipisahkan, seperti tersaji pada Gambar

5 berikut ini:


0,0001µm 0,001µm 0,01µm 0,1 μm

←Reverse Osmosis →← Ultrafiltrasi→← Mikrofiltrasi

1A 10A 1000A 100,000A

Gambar 5. Ukuran Pori Membran Mikrofiltrasi, Ultrafiltrasi, dan Reverse Osmosis

2.4. Pola Aliran dalam Membran

Pola aliran dalam membran biasanya dibedakan atas 2 pola yaitu dead-

end filtration dan cross flow filtration. Namun pola aliran cross-flow lebih banyak

dan lebih baik diaplikasikan pada membran mikrofiltrasi skala industri karena pada

pola aliran cross-flow umpan dialirkan dengan arah sejajar dengan permukaan

membran. Konsentrat disirkulasikan pada kecepatan yang lebih tinggi dengan tujuan

menciptakan turbulensi di permukaan membran. Dengan perlakuan seperti ini,

pembentukan lapisan cake terjadi sangat lambat karena tersapu oleh gaya geser yang

diakibatkan oleh aliran cross-flow umpan. Pada setiap operasi cross-flow kecepatan

aliran umpan sangat menentukan besarnya perpindahan massa dalam modul.

Kelebihan sistem ini adalah tendensi fouling dapat dikurangi karena laju cross-flow

yang tinggi sehingga akan meminimalisasi ketebalan lapisan cake. Fluks permeat


akan menurun di awal proses dan akan menuju pada kondisi stabil dalam kurun

waktu tertentu ketika ketebalan lapisan foulant dipermukaan membran tidak

meningkat lagi. Membran yang baik adalah jika jalannya proses dapat berlangsung

lama untuk mendapatkan fluks yang stabil, dengan arti lain proses pembentukan

lapisan foulant berlangsung lama. Pola aliran dalam membran ditunjukkan pada

Gambar 6 berikut ini (Wenten, 1998) :

Gambar 6. Pola Aliran Dalam Membran

Sedangkan model hubungan fluks terhadap waktu pada kedua pola aliran

dalam membran ditunjukkan pada Gambar 7 berikut ini :


Gambar 7. Model Hubungan Fluks Terhadap Waktu

Permasalahan utama yang terjadi pada proses membran adalah adanya

penurunan fluks karena polarisasi konsentrasi dan fouling. Polarisasi konsentrasi

disebabkan karena zat terlarut tertahan oleh membran yang akan terakumulasi dan

membentuk suatu lapisan di dekat permukaan membran. Polarisasi konsentrasi pada

membran menyebabkan penurunan fluks secara terus menerus dan penurunan fluks

ini merupakan fungsi waktu. Fouling yaitu perubahan yang bersifat irreversibel yang

disebabkan oleh interaksi secara fisik dan kimiawi antara membran dengan partikel

yang terdapat dalam proses pemisahan. Membran fouling diidentikkan dengan

penurunan fluks permeat dan perubahan selektifitas membran. Perubahan ini dapat

berlangsung selama proses dan membutuhkan penanganan yang mahal termasuk


penggantian membran. Polarisasi konsentrasi dan fouling ini merupakan salah satu

faktor yang menyebabkan keterbatasan penggunaan membran berpori. Oleh karena

itu pada penelitian ini dipilih pola aliran cross-flow yang bertujuan untuk mengurangi

fouling sehingga fluks membran dapat dikurangi laju penurunannya (Geankoplis,

1983).

Untuk menghilangkan fouling pada membran dilakukan back washing, yaitu

pencucian membran dengan metoda aliran balik. Metode regenerasi membran dengan

pencucian balik (back washing) menggunakan air untuk mengangkat zat pengotor

(fouling) yang terakumulasi dipermukaan membran (Wenten, 2001). Dengan

perlakuan seperti disebut di atas diharapkan membran mikrofiltrasi yang digunakan

untuk pengolahan limbah cair pabrik kelapa sawit dapat dipertahankan kinerjanya

untuk proses pengoperasian yang relatif lama. Perlakuan penanganan fouling

dilakukan dengan pengaturan tekanan, pencucian balik (back washing) dengan air

maupun pencucian dengan larutan asam jika produktivitas membran tidak dapat

kembali seperti semula dengan pencucian balik. Bahan kimia yang digunakan adalah

asam klorida (HCl) untuk mengatasi fouling akibat garam mineral dan logam-logam

(GDP Filter, 2006).

2.5. Penyusunan Model


2.5.1. Model Untuk Memperkirakan Fluks Permeat

Penyusunan model ini bertujuan untuk memperkirakan harga fluks permeat

pada tekanan rendah untuk proses mikrofiltrasi berbahan keramik. Model disusun

untuk menggambarkan mekanisme perpindahan zat cair melalui membran yang

dibentuk berdasarkan data-data yang dilakukan pada penelitian. Hubungan antara

fluks permeat terhadap beda tekanan akan menghasilkan persamaan linier untuk air

murni, dimana menurut Hagen-Poisseuille fluks merupakan perkalian dari konstanta

permeabilitas (k) dengan beda tekanan (∆P).

J = k ∆P (2.1)

Sedangkan nilai k = ε r2 (2.2) 8 η τ ∆X

Pada keadaan ideal membran yang dilewati oleh fluida dengan konsentrasi zat

terlarut tertentu mempunyai sifat-sifat antara lain :

1. Distribusi pori yang seragam pada permukaan membran

2. Tidak ada fouling

3. Polarisasi konsentrasi diabaikan

Dari perbandingan literatur diperoleh model yang paling baik untuk

menggambarkan aliran fluida melewati membran berpori untuk mikrofiltrasi dengan


struktur membran asimetrik dan modul tubular didasarkan oleh Hukum Hagen-

poiseuille. Model ini digunakan untuk karakterisitik membran tertentu, antara lain :

1. Pori-pori membran berbentuk silinder

2. Memiliki jari-jari yang sama

3. Panjang pori sama dengan tebal membran

Model ini menghubungkan penurunan tekanan (Pressure Drop), viskositas,

densitas, dan ukuran saluran terhadap laju alir.

Model tersebut dituliskan :

ε r2 ∆P J = (2.3) 8 η τ ∆X

Dimana : J = fluks fluida yang melalui membran (LMH)

r = jari-jari saluran atau pori (m)

∆P = Beda tekanan, Trans Membrane Pressure (bar)

η = viskositas cairan (pa,S)

τ = tortuosity

∆X = tebal membran (m)

ε = porositas permukaan membran

Dalam penelitian ini didapatkan J = k ∆P yang tidak linier, karena parameter

pembentuk k dalam penelitian ini tidak tetap seperti halnya pada air murni. Parameter


pembentuk k yang berubah adalah porositas dan jari-jari pori membran. Perubahan ini

disebabkan oleh polarisasi konsentrasi dan fouling pada membran yang akan

bergantung pada beda tekanan. Perubahan ini terutama disebabkan karena selama

waktu operasi cake atau lumpur yang terdapat pada umpan deoiling ponds menempel

pada permukaan pori-pori membran sehingga akan mengurangi ukuran porositas dan

jari-jari pori membran tersebut.

Untuk memperkirakan hubungan fluks permeat terhadap beda tekanan (TMP)

dapat digunakan model yang diberikan oleh Marcel Mulder dalam buku Basic

Principles of Membrane Technology dan Munir Cheryan dalam buku Ultrafiltration

Handbook. Keduanya memberikan model yang sama untuk hubungan fluks permeat

terhadap beda tekanan (TMP) pada proses mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi.

Model tersebut ditunjukkan pada Gambar 8 berikut ini :

Gambar 8. Hubungan Antara Fluks Dengan ∆P Pada Mikrofiltrasi dan Ultrafiltrasi

Gambar 8 menerangkan bahwa fluks permeat yang dihasilkan tidak akan sama

dengan perkalian antara konstanta permeabilitas (k) yang merupakan besaran intrinsik


membran dengan ∆P untuk daerah tekanan tinggi. Hal itu terjadi karena adanya

polarisasi konsentrasi dan fouling yang disebabkan molekul-molekul padatan yang

besar ditahan dan terakumulasi pada permukaan membran. Pada keadaan steady state

(tunak) aliran padatan dari larutan ke permukaan membran akan sama dengan aliran

difusi balik dari membran ke larutan. Kenaikan selanjutnya dari tekanan tidak akan

menaikkan fluks karena tahanan dari lapisan aktif telah mencapai nilai yang

memberikan fluks yang konstan. Dari model di atas diperkirakan pada rentang beda

tekanan 5 – 10 bar akan tercapai nilai fluks konstan, dimana sebelumnya terlebih

dahulu akan terjadi penurunan percepatan fluks.

UMPAN Pf πf

Kulit ∆X

2 r

Membran membran

PERMEAT Pp πp

Gambar 9. Skema Proses Aliran Fluida Melalui Pori Membran

Keterangan gambar :

Pf = gradien tekanan umpan


πf = tekanan osmosis umpan

Pp = gradien tekanan permeat

πp = tekanan osmosis permeat

Net driving force untuk sebuah proses membran yang ideal (P dalam

persamaan 2.3) seharusnya ∆PT - ∆π, dimana ∆PT adalah (PF – PP) dan ∆π adalah (πF -

π P) seperti yang terlihat dari gambar diatas. Pada prakteknya untuk hampir seluruh

aplikasi proses mikrofiltrasi, tekanan osmotik dari larutan yang tertahan diabaikan

karena mempunyai berat molekul yang besar, sehingga menggunakan ∆PT saja sudah

cukup seperti pada Persamaan 2.3.

2.5.2. Model Untuk Memperkirakan Rejeksi COD Limbah

COD (chemical oxygen demand) adalah nilai oksien yang dibutuhkan untuk

oksidasi seluruh materi baik organic maupun anorganik. COD ini merupakan

parameter yang sangat penting untuk menentukan tingkat pencemaran atau mutu air.

Jika kandungan senyawa organic dan anorganik cukup besar, maka oksigen terlarut

dalam air mencapai nol sehingga tidak memungkinkan hidupnya biota air. Untuk itu

perlu dibuat suatu model untuk memprediksi hubungan COD terhadap waktu. Model

tersebut diperoleh dengan cara memplotkan grafik hubungan fluks terhadap COD

yang diperoleh dari data hasil penelitian. Secara teori menjelaskan bahwa rejeksi


COD akan meningkat seiring dengan meningkatnya waktu operasi. Dengan kata lain

rejeksi COD merupakan fungsi waktu.

III. METODOLOGI PENELITIAN


3.1. Lokasi dan Waktu

Penelitian dilakukan di Laboratorium Bioproses Engineering Pusat Penelitian

Kelapa Sawit (PPKS) Medan. Jalan Brigjend Katamso No. 51 Kp, Baru Medan.

Waktu penelitian selama 9 bulan mulai November 2007 sampai Agustus 2008.

3.2. Bahan dan Metoda

3.2.1. Bahan dan Alat

A. Bahan

Bahan baku yang digunakan sebagai umpan adalah limbah cair dari deoiling

ponds pabrik kelapa sawit Adolina Perbaungan, Medan. Sedangkan untuk

keperluan analisis digunakan bahan-bahan sebagai berikut :

1. Larutan K2Cr2O7

2. Larutan asam sulfat-perak sulfat

3.Indikator feroin

4. Larutan FeSO4

5. kain kassa ukuran 75 -100 μm

B. Alat


1 set pilot plant membran mikrofiltrasi keramik

Keterangan gambar : RV = Regulator valve

P = Pressure gauge

Gambar 10. Rangkaian Peralatan Membran Mikrofiltrasi Keramik


Gambar 11. Membran Mikrofiltrasi Keramik

3.2.2. Metoda


A. Kerja Teoritik

Kerja teoritik meliputi penyusunan model yang diperoleh dari data

yang dilakukan di laboratorium Bioproses Engineering Pusat Penelitian Kelapa Sawit

(PPKS) Medan. Jalan Brigjend Katamso No. 51 Kp, Baru Medan. Penyusunan model

pada penelitian ini, yaitu :

1. Model Untuk Memperkirakan Fluks Permeat

Model tersebut dijelaskan pada bab II pada persamaan 2.3 yang ditulis :

ε r2 ∆P J = 8 η τ ∆X

Dimana : J = fluks fluida yang melalui membran (LMH)

r = jari-jari saluran atau pori (m)

∆P = Beda tekanan, Trans Membrane Pressure (bar)

η = viskositas cairan (pa,S)

τ = tortuosity

∆X = tebal membran (m)

ε = porositas permukaan membran

Bebapa asumsi digunakan untuk menurunkan model pada Persamaan 2.3. tersebut,

yaitu :


a) Aliran yang melalui pori adalah Laminar yang mempunyai Bilangan

Reynolds kurang dari 1800

b) Densitas (ρ) konstan atau cairan bersifat incompressible

c) Aliran tidak bergantung pada waktu (dalam keadaan tunak)

d) Fluida termasuk fluida Newtonian yang tidak tergantung pada waktu

2. Model Untuk Memperkirakan Rejeksi COD Limbah

Model ini diperoleh dari persamaan yang diperoleh langsung dari grafik

hubungan COD terhadap waktu operasi. Persamaan tersebut dapat digunakan untuk

memprediksi nilai COD pada berbagai waktu.

Disamping itu ada 2 perhitungan yang dilakukan dalam penelitian ini, yaitu :

1. Menghitung Konstanta Pembentukan Cake

Konstanta pembentukan cake merupakan parameter untuk memperkirakan

fenomena fouling pada membran. Fouling adalah terjadinya deposisi partikel akibat

pengoperasian membran. Fouling meliputi penyumbatan pori, presipitasi

(pengendapan), dan pembentukan cake. Fouling merupakan faktor utama yang

menyebabkan keterbatasan penggunaan membran berpori. Fouling merupakan

perubahan yang bersifat irreversibel yang disebabkan oleh interaksi secara fisik dan

kimia antara berbagai padatan terlarut dengan membran. Membran fouling

diidentikkan dengan penurunan fluks permeat dan perubahan selektifitas pada


membran. Perubahan ini dapat berlangsung selama proses dan membutuhkan

penanganan yang serius dan mahal termasuk penggantian membran (Geankoplis,

1983).

Pendekatan fouling yang digunakan pada penelitian ini yaitu model sederhana

dari model pembentukan cake, dimana tahanan cake mengendalikan fluks permeat.

Persamaan tersebut dirumuskan (Malleviele, 1996) :

J0 2

J 2 = (3.1) 1 + J0

2 k’ t

Dimana :

J = Fluks akhir (L/m2/jam atau LMH)

J0 = Fluks awal (L/m2/jam atau LMH)

k’ = Konstanta pembentukan cake

t = Waktu (jam)

Linierisasi persamaan (1) di atas dapat digunakan untuk mencari nilai

konstanta pembentukan cake, ditulis :

1 1 = + k’ t (3.2) J2 J0

2


Harga k’ diperoleh dari kemiringan garis (slope) pada pemetaan linier (1/J2)

terhadap waktu (t). Semakin besar nilai k’ menunjukkan semakin cepat laju

pembentukan cake pada permukaan membran. Nilai ini dapat dijadikan sebagai acuan

dalam menilai terjadinya fouling karena pembentukan cake merupakan kendali bagi

terjadinya fouling pada membran (Suprihanto notodarmojo, 2004).

Untuk menghilangkan fouling pada membran dilakukan back washing, yaitu

pencucian membran dengan metoda aliran balik. Metode regenerasi membran dengan

pencucian balik (back washing) menggunakan air untuk mengangkat zat pengotor

(fouling) yang terakumulasi dipermukaan membran (Wenten, 2001). Dengan

perlakuan seperti disebut di atas diharapkan membran mikrofiltrasi yang digunakan

untuk pengolahan limbah cair pabrik kelapa sawit dapat dipertahankan kinerjanya

untuk proses pengoperasian yang relatif lama. Perlakuan penanganan fouling

dilakukan dengan pengaturan tekanan, pencucian balik (back washing) dengan air

maupun pencucian dengan larutan asam jika produktivitas membran tidak dapat

kembali seperti semula dengan pencucian balik. Bahan kimia yang digunakan adalah

asam klorida (HCl) untuk mengatasi fouling akibat garam mineral dan logam-logam

(GDP Filter, 2006).

2. Menghitung Selektifitas Membran

Selektifitas suatu membran merupakan ukuran kemampuan suatu membran

menahan suatu spesi atau melewatkan suatu spesi tertentu lainnya. Selektivitas


membran tergantung pada interaksi antar muka dengan spesi yang akan melewatinya,

ukuran spesi dan ukuran pori permukaan membran.Parameter yang digunakan untuk

menggambarkan selektivitas membran adalah koefisien rejeksi (R). Koefisien rejeksi

adalah fraksi konsentrasi zat terlarut yang tidak menembus membran dan dirumuskan

sebagai berikut (Mulder,1996) :

Cp R = 1 - x 100 % (3.3) Cf

Dimana : R = koefisien rejeksi

Cp = konsentrasi zat terlarut dalam permeat (mg/l)

Cf = konsentrasi zat terlarut dalam umpan (mg/l)

Dengan nilai R berkisar antara 0 sampai 1. Jika harga R = 0 berarti membran

tidak mampu menahan zat kontaminan yang melewatinya, sedangkan jika harga R =1

berarti zat kontaminan ditahan sempurna oleh membran (Suprihanto notodarmojo,

2004).

B. Pelaksanaan Percobaan

Pelaksanaan percobaan adalah untuk mendapatkan data penguji keabsahan

model yang telah disusun. Data tersebut meliputi data hubungan fluks dengan beda


tekanan (TMP), penentuan fluks optimum dengan berbagai parameter analisa, dan

profil penentuan VCR.

Sistem operasi yang diterapkan pada penelitian adalah sistem operasi dengan

mode looping. Pada mode ini retentat dan permeat yang telah dihasilkan dialirkan

kembali ke tangki umpan dengan tujuan untuk mempertahankan konsentrasi umpan

agar proses berjalan dengan steady state.

Bahan baku yang telah disaring sebelumnya dengan menggunakan saringan

kasar (mesh 200 atau 75-100 μm) dimasukkan ke dalam tangki umpan. Umpan

dipompakan menggunakan pompa sentrifugal ke dalam modul membran mikrofiltrasi

keramik. Umpan masuk dari sisi lumen membran dengan tekanan operasi yang

cukup. Permeat akan keluar dari permukaan luar membran (sisi shell), sedangkan

konsentrat (retentat) yang direjeksi oleh membran dikeluarkan melalui sisi lumen

bagian akhir (atas). Konsentrat (retentat) dalam bentuk yang lebih pekat selanjutnya

dikembalikan ke dalam tangki umpan untuk diproses lebih lanjut. Sirkulasi umpan

dapat dilakukan berulang kali sampai tingkat kepekatan atau kekentalan material di

dalam tangki sesuai dengan yang diharapkan. Dengan konfigurasi dan kondisi operasi

yang telah ditentukan diharapkan dapat dihasilkan produk permeat dan retentat

dengan kualitas yang memenuhi standar yang telah ditentukan.

Dalam kurun waktu tertentu, proses filtrasi mengakibatkan terjadinya deposisi

partikel di atas permukaan membran yang mengakibatkan menurunnya produktifitas

membran. Apabila hal ini terjadi, maka membran mikrofiltrasi keramik perlu di-back


wash. Proses backwash dilakukan dengan cara mengalirkan air demin panas pada

tangki backwash ke dalam unit membran dari sisi permeat (shell side). Hal ini akan

mengakibatkan terjadinya aliran balik pada struktur pori-pori membran. Aliran balik

ini diharapkan mampu menyeret partikel yang terdeposisi di permukaan dan dalam

pori membran sehingga produktifitas membran kembali seperti semula.

1. Variasi Percobaan

Pada penelitian ini dilakukan beberapa variasi percobaan untuk mendapatkan data

karakteristik operasi. Beberapa variasu percobaan yang dilakukan antara lain

variasi beda tekanan (TMP), variasi VCR (volume concentration ratio). Variasi

TMP didapatkan dengan mengatur nilai pressure gauge pada umpan masuk dan

permeat sesuai dengan yang diinginkan, sedangkan variasi VCR dilakukan

dengan membandingkan nilai volume umpan awal dengan penurunan volume

tangki umpan selama proses pemekatan berlangsung.

2. Pengujian Model

Pengujian model dilakukan dengan membuat grafik antara model dengan data

hasil percobaan. Kalau grafiknya berbeda maka dicari suatu nilai faktor koreksi

(α). Untuk mengetahui sampai dimana kesesuaian dari faktor koreksi α, maka

langkah selanjutnya adalah menggunakan faktor koreksi tersebut untuk


menghitung fluks. Kemudian dilakukan uji verifikasi dengan menghitung nilai

residu terkecil dari model yang disusun.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Sistem operasi yang diterapkan pada percobaan adalah sistem operasi dengan

mode looping yaitu permeat dan retentat yang telah dihasilkan dialirkan kembali ke

tangki umpan dengan tujuan mempertahankan konsentrasi umpan agar proses

berjalan dengan steady state. Larutan umpan berupa limbah PKS dari unit Deoiling

ponds yang disaring (pre-filter) dengan kain kassa yang berukuran 15-20 µm yang

bertujuan agar molekul yang berukuran lebih dari 20 µm tertahan dan tidak ikut

masuk ke membran. Perlakuan ini perlu dilakukan untuk mengurangi dan

memperlambat terjadinya fouling pada membran mikrofiltrasi yang berukuran mesh

200 atau 75-100 µm.

4.1. Karakterisasi Membran

Material membran yang digunakan dalam kajian eksperimental ini adalah

keramik yang dibuat dari oksida logam alumina (Al2O3). Membran keramik dibuat

melalui beberapa proses yaitu pemilihan bahan mentah, pengadonana, pembentukan

(pencetakan), pengeringan, dan pembakaran (sintering). Setiap tahap pemrosesan


sangat mempengaruhi porositas membran keramik. Ukuran partikel dan pori

cenderung meningkat dengan meningkatnya temperatur sintering dan lamanya waktu

sintering. Sedangkan fluks membran keramik secara langsung berhubungan dengan

porositas. Membran keramik yang baik adalah membran dengan porositas tinggi

tetapi tidak menurunkan kekuatan mekanik membran tersebut. Karakteristik membran

pada penelitian ini diperlihatkan dalam tabel 8 berikut ini :

Tabel 8. Karakteristik Membran yang Digunakan

Material

membran

Keramik

Bahan Modul Al2O3

Konfigurasi Tubular ceramic, multy channel

Diameter Pori 250 A

Ukuran Pori 0,2 μm

Ketebalan 10 μm

Luas Permukaan 0,24 m2

Sumber : GDP Filter

Berdasarkan tabel karakterisasi tersebut diperlihatkan bahwa membran yang

digunakan dalam penelitian ini termasuk membran mikroporous atau mikrofiltrasi

karena ukuran pori berada dalam rentang 0,05 – 10 μm. Begitu juga dengan ketebalan

membran masih dalam rentang yang disarankan untuk mikrofiltrasi yaitu 10 – 200

μm.


4.2. Pengolahan Limbah Dari Unit Deoiling Ponds

4.2.1. Hubungan Antara Fluks Permeat Dengan Beda Tekanan (TMP)

Fluks permeat adalah laju alir bagian umpan yang menembus membran per satuan

luas membran. Fluks permeat merupakan salah satu parameter yang menentukan

kehandalan atau efisiensi membran. Fluks akan meningkat seiring dengan naiknya

TMP. Adapun variasi beda tekanan atau TMP yang dilakukan adalah 0,2 ; 0,4; 0,6 ;

dan 0,8 Bar. Secara teori proses mikrofiltrasi dapat dilakukan pada beda tekanan

dibawah 2 bar, dan karena keterbatasan alat yang digunakan pada penelitian ini maka

beda tekanan hanya dapat dilakukan sampai 0,8 bar. Membran yang baik adalah

apabila mempunyai waktu yang relatif lama mencapai nilai fluks yang konstan.

Artinya membutuhkan waktu yang relatif lama untuk terjadinya fouling. Fouling

biasanya disebakan oleh polarisasi konsentrasi yang merupakan permasalahan utama

pada membran mikrofiltrasi. Hal ini dapat menghambat unjuk kerja membran.

Fouling dapat diperlambat dengan melakukan pretreatment atau prefilter pada umpan

masuk membran dan dengan pemilihan pola lairan cross-flow pada umpan membran.

Pada penelitian ini dilakukan prefilter umpan masuk membran dengan menggunakan

kain kassa berukuran mesh 200 atau 75-100 μm.


Berikut ini akan ditampilkan grafik hubungan antara fluks permeat terhadap beda

tekanan.


Gambar 12. Hubungan Antara Fluks Permeat Dengan Beda Tekanan

Pemilihan TMP optimum didasarkan dua syarat yaitu pertama penurunan

fluks harus stabil (tidak naik turun), kedua fluks konstan dicapai pada waktu yang

relative lebih lama, artinya proses fouling yang lebih lama (Mulder, 1996). Dari

Gambar 12. di atas terlihat bahwa pada TMP 0,2 bar dan 0,6 bar diperoleh penurunan

fluks yang lebih stabil dari TMP lainnya, namun hanya TMP 0,6 bar yang memiliki

fluks yang lebih lama mencapai waktu konstan yaitu pada menit ke-60, sedangkan

pada TMP 0,2 bar pada menit ke-40 telah mencapai titik konstan. Oleh karena itu

TMP 0,2 bar tidak dapat memenuhi syarat kedua, sehingga TMP optimum adalah 0,6

bar. Penurunan fluks merupakan fungsi waktu. Penurunan fluks ini disebabkan

adanya fouling pada membran sehingga proses harus dihentikan. Setelah itu membran

harus dibackwash untuk mengembalikan kondisi seperti semula.

4.2.2. Rejeksi COD Terhadap Waktu Operasi Pada TMP 0,6 Bar

Penurunan nilai COD terhadap waktu terlihat menurun secara signifikan. Hal

ini terjadi karena pada umpan tersebut kandungan padatan tersuspensi dan padatan

terlarut masih tinggi sehingga terjadi penahanan makromolekul pada membran yang

menyebabkan deposisi partikel pada membran lebih mudah terbentuk. Deposisi

partikel pada permukaan membran akan membentuk lapisan gel dan terbentuknya


lapisan cake dan secara tidak langsung memberikan efek penyaringan bagi umpan

berikutnya yang akan melewati membran, sehingga sejalan bertambahnya waktu

maka kualitas permeat yang dihasilkan semakin baik. Namun pada jangka waktu

tertentu penurunannya mencapai titik konstan pada kisaran waktu 220 menit.

Grafik penurunan COD terhadap waktu pada TMP optimum ditunjukkan oleh

gambar di bawah ini :

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

35,000

40,000

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

Waktu (menit)

COD

(mg/

l)

Gambar 13. Rejeksi COD Terhadap Waktu Operasi Pada TMP 0,6 Bar

Dari Gambar 13 di atas terlihat bahwa pada awal proses COD terukur sebesar

39.117 mg/l dan pada akhir proses (menit ke 240) kandungan COD sebesar 12.540

mg/l, Persentase penurunan COD adalah 67,94 %. Penurunan COD ini sudah baik

untuk membran mikrofiltrasi karena secara teori membran mikrofiltrasi kurang efektif


untuk menahan soluble COD sehingga persentase penyisihan COD berkisar 60–70 %

saja (Wenten, 2001). Hal ini disebabkan karena ukuran pori membran mikrofiltrasi

masih relatif lebih besar jika dibandingkan membran lainnya, terutama membran

ultrafiltrasi dan nanofiltrasi.

4.2.3.Rejeksi Total Solid (TS) Terhadap Waktu Operasi Pada TMP 0,6 Bar

Total solid (TS) adalah jumlah total padatan yang terkandung dalam suatu

sampel, baik berupa padatan tersuspensi, padatan koloidal, maupun padatan terlarut.

Padatan tersuspensi (TSS) merupakan padatan dengan ukuran lebih besar dari 1 μm

yang mampu mengendap sendiri tanpa bantuan zat tambahan (koagulan), meskipun

dalam jangka waktu yang agak lama. Padatan koloidal merupakan padatan dengan

ukuran 1 milimikron sampai 1 μm yang tidak dapat mengendap sendiri tanpa bantuan

zat tambahan (koagulan). Sedangkan padatan terlarut merupakan padatan dengan

ukuran yang lebih kecil dari 1 milimikron yang terjadi dari senyawa organik atau

anorganik, dalam larutan berupa ion-ion. TS juga mengalami penurunan seiring

dengan pertambahan waktu.


Grafik penurunan TS terhadap waktu disajikan pada Gambar 14 di bawah ini :

10,000

12,000

14,000

16,000

18,000

20,000

22,000

24,000

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

Waktu (menit)

TS (m

g/l)

Gambar 14. Rejeksi Total Solid (TS) Terhadap Waktu Operasi Pada TMP 0,6 Bar

Dari Gambar 14 di atas terlihat bahwa pada tahap awal proses total solid

terukur sebesar 21.960 mg/l dan pada akhir proses yaitu pada menit ke 240 sebesar

11.800 mg/l. Persentase penurunannya dari menit pertama sampai akhir proses


berkisar 46,26 %. Pada menit ke 200 penurunan TS sudah mencapai titik konstan, hal

ini disebabkan karena permukaan membran seluruhnya sudah hampir tertutupi oleh

cake atau padatan terlarut yang terdapat dalam umpan. Membran umumnya lebih

mampu menahan padatan tersuspensi (TSS) yang terdapat dalam limbah daripada

padatan koloidal dan padatan terlarut. Hal ini disebabkan karena ukuran TSS yang

jauh lebih besar daripada ukuran pori membran mikrofiltrasi yang digunakan.

4.2.4. Rejeksi Total Suspended Solid (TSS) Terhadap Waktu Operasi Pada TMP 0,6

Bar

Total suspended solid (TSS) mengalami penurunan yang sangat signifikan

terhadap waktu. Grafik penurunan TSS terhadap waktu disajikan pada gambar di

bawah ini :

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240Waktu (menit)

TSS

(mg/

l)

Gambar 15. Rejeksi Total Suspended Solid (TSS) Terhadap Waktu Operasi Pada TMP 0,6 Bar


Pada Gambar 15 di atas terlihat bahwa penurunan TSS sangat tajam dari

menit pertama ke menit ke 20 yaitu dari 875 mg/l menjadi 35 mg/l. Pada waktu

berikutnya penurunannya sangat kecil hingga pada menit ke-240 sebesar 10 mg/l.

Persentasi penurunan TSS mencapai 96 %. Penurunan ini terjadi sangat cepat karena

pada menit pertama sampai menit ke-20 hampir seluruh padatan melayang dalam

umpan tertahan oleh membran. Hal ini sesuai dengan teori yang menerangkan bahwa

membran dengan modul tubular dapat bekerja sangat efisien dalam menyisihkan

padatan dibandingkan dengan membran modul lainnya (Wenten, 2001). Hal ini

disebabkan karena ukuran TSS yang lebih besar dari ukuran pori membran sehingga

hampir keseluruhan partikelnya tertahan pada permukaan membran bahkan pada

menit ke-0 nilai peyisihan padatan tersuspensi (TSS) sudah mencapai 89,71 %.

Namun pada jangka waktu tertentu nilai ini akan mencapai titik konstan yang dalam

penelitian ini yaitu pada menit ke-200. Hal ini juga disebabkan karena banyaknya

cake atau padatan yang sudah menutupi hampir seluruh permukaan membran

sehingga membran tidak mampu lagi memisahkan permeat dan retentatnya.


4.2.5. Kenaikan pH

Hasil pengukuran pH yang dilakukan terhadap sampel awal dan permeat

ditampilkan pada gambar di bawah ini :

Gambar 16. Kenaikan pH Permeat Pada Berbagai Waktu


Dari Gambar 16 diatas terlihat bahwa nilai pH tidak menunjukkan perbedaan

yang signifikan, nilainya hanya berkisar antara 4,6 – 5,9. Hal ini disebabkan pori-pori

membran mikrofiltrasi yang berukuran 0,2 µm tidak begitu baik dalam menyaring

ion-ion yang terdapat dalam limbah. Hal ini disebabkan karena ukuran molekul dari

ion-ion yang terdapat dalam limbah umunya lebih kecil dari ukuran pori membran

sehingga molekul tersebut akan terbawa bersama aliran permeat.

4.2.6. Profil Penentuan VCR (Volume Concentration Ratio)

VCR atau rasio perbandingan volume ini merupakan nilai perbandingan

volume tangki umpan dengan retentat yang dihasilkan dari proses membran.

Percobaan penentuan VCR ini bertujuan untuk memekatkan retentat dari membran

mikrofiltrasi untuk pakan ternak. VCR yang dapat dilakukan pada penelitian ini

hanya VCR 2-6. Hal ini disebabkan karena Membran Mikrofiltrasi sudah mencapai

fouling sehingga jika VCR dilanjutkan tidak akan memberikan hasil yang lebih baik

karena fluks permeat semakin kecil dan akan membutuhkan waktu operasi yang

sangat lama untuk memekatkan limbah sehingga tidak efisien bila ditinjau dari waktu

dan energi yang dibutuhkan. Nilai VCR ini dapat dihubungkan dengan kandungan

total solid karena pada pemekatan kandungan padatannya akan bertambah dan

jumlahnya dapat ditentukan dengan menghitung TS.


Hubungan antara VCR dengan TS dapat dilihat pada Gambar 17 berikut ini :

0369

121518212427

0 1 2 3 4 5 6VCR

TS (m

g/l)

Permeat

Retentat

Gambar 17. Hubungan VCR Dengan TS

Dari Gambar 17 di atas terlihat bahwa nilai TS pada permeat semakin

menurun terhadap waktu, sedangkan pada retentat nilai TS akan semakin meningkat

dan pada VCR 6 nilai TS pada retentat mencapai 22,92 mg/l. Hal ini disebabkan


karena tujuan penentuan VCR adalah untuk pemekatan limbah sehingga dengan

pertambahan VCR maka akan dihasilkan retentat yang lebih pekat dan kandungan TS

yang semakin besar, sebaliknya pada permeat kandungan TS akan semakin rendah.

Perolehan akhir pada VCR 6 mempunyai volume retentat 33,3 liter dari volume

tangki umpan awal 200 liter. Retentat ini dapat langsung dikeringkan dengan rotary

dryer untuk dijadikan pakan ternak.

4.3. Penyusunan Model Untuk Proses Mikrofiltrasi

4.3.1. Model untuk memperkirakan fluks permeat

Untuk pemodelan fluks permeat menggunakan Persamaan 3.3. yang telah

diuraikan pada bab III kerja teoritik. Persamaan tersebut adalah :

ε r2 ∆P J = 8 η τ ∆X

Sedangkan untuk menurunkan persamaan di atas digunakan data-data

penelitian pengolahan limbah cair PKS dengan proses mikrofiltrasi bermaterial

keramik dengan konfigurasi tubular ceramic multy Channel dan data-data dari

literatur, yaitu :

a) Porositas (ε) diperoleh dari persamaan sebagai berikut :

ε = N π/4dp2

Dimana :

N = pori/cm2

dp = Diameter pori rata-rata


Dari literatur diperoleh N = 2x108 pori/cm2 (Nuclepore, 1978). dan dp adalah

250 A atau setara dengan 250x10-8 cm, sehingga porositas dapat dihitung

sebagai berikut :

ε = 2x108 pori/cm2 x3,14/4x (250.10-8 cm)2

= 9,8125x10-4

b) Jari-jari pori (r), dari data diameter pori rata-rata di atas, maka diperoleh jari-jari

pori

adalah sama dengan 125 A atau 125x10-8 cm.

c) Turtoisitas (τ) adalah 1 untuk membran tubular (Mulder, 1996)

d) Tebal lapisan membran (∆X) dari literatur untuk konfigurasi tubular ceramic

multy

Channel adalah 10 µm atau 1x10-7 m atau 1x10-5 cm

e) Viskositas (η) permeat diukur dengan alat Brookfield Digital Viscometer adalah

0,9.10-2

g/cm.sec.

Dari data-data tersebut, maka berdasarkan persamaan (3.1) dapat disusun

sebuah model untuk menyatakan hubungan fluks terhadap beda tekanan (TMP).

Nilai ε r2

= k (konstanta permeabilitas) 8 η τ ∆X


Nilai ini jika dihitung berdasarkan data karakteristik membran yang digunakan,

diperoleh :

9,8125x10-4 (125.10-8 cm)2 k =

8( 0,9x10-2 g/cm.sec)( 1)(10-5 cm)

k = 2,129x10-9 cm2sec/gr atau

k = 76,64 Liter/(m2jam.Bar)

Maka model yang dapat digunakan untuk menyatakan fluks permeat pada

proses proses Pengolahan limbah cair PKS dengan mikrofiltrasi adalah :

J = 76,64 ∆P (4.1)

Dimana ∆P dalam Bar dan J dalam L/(m2jam) atau LMH.

Model tersebut menerangkan bahwa dengan meningkatnya tekanan maka

fluks permeat akan meningkat pula. Pernyataan ini dapat dibuktikan dari data hasil

penelitian yang dilakukan. Namun pernyataan ini hanya berlaku untuk proses

membran yang bekerja pada tekanan rendah (< 2 Bar). Jika tekanan sudah lebih besar

dari 2 Bar maka fluks sudah tidak akan bergantung lagi pada beda tekanan (Sigit

purwanto dan Hengky djojo santoso, 1996).

Setelah dilakukan perhitungan dan pengujian kesesuaian data penelitiam

dengan model pada persamaan 4.1 diperoleh nilai residu terkecil pada waktu operasi

30 menit (lampiran C). Perhitungan tersebut ditampilkan pada Tabel 9 berikut ini :

Tabel 9. Perbandingan Data Hasil Percobaan Dengan Model 1


TMP (Bar) Fluks Data Model 1 Residu (e) e2

0,2 32,0183 15,328 16,6903 278,5661

0,4 33,0253 30,656 2,3693 5,613582

0,6 39,0249 45,984 -6,9591 48,42907

0,8 48,1693 61,312 -13,1427 172,7306

Jumlah 505,3393

Sedangkan Grafik perbandingan data hasil percobaan pada menit ke-30 dapat

dilihat pada Gambar di bawah ini :

J model = 76.64dP + 4E-14R2 = 1

J poli orde 3 = -38.496(dP)3 + 108.6(dP)2 - 49.348dP+ 37.852R2 = 1

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

0 0.2 0.4 0.6 0.8

TMP (Bar)

Fluk

s (L

MH

)

Fluks

Model

Linear (Model)


Gambar 18. Perbandingan Data Hasil Penelitian Dengan Model 1

Dari Gambar 18 tersebut terlihat bahwa perbandingan data hasil penelitian

dengan model yang disusun pada persamaan 4.1. perbedaaannya masih sangat besar.

Oleh karena itu perlu dicari suatu faktor koreksi untuk pendekatan kedua grafik

tersebut.

Persamaan 4.1. dituliskan menjadi :

J = 76,64 α ∆P (4.2)

Selanjutnya Persamaan 4.1. disebut sebagai Model 1, sedangkan Persamaan

4.2. sebagai Model 2. Setelah dihitung menghasilkan suatu nilai faktor koreksi

sebesar 0,9. Untuk mengetahui sampai dimana kesesuaian dari faktor koreksi (α),

maka langkah selanjutnya adalah menggunakan faktor tersebut untuk menghitung

fluks permeat dengan menvariasikan beda tekanan (TMP). Parameter ini dipilih

karena TMP merupakan faktor yang paling berpengaruh dalam meningkatkan fluks

membran mikrofiltrasi. Hasil perhitungan fluks menggunakan faktor koreksi (α)

dengan variasi TMP diperlihatkan pada Tabel 10 berikut ini :

Tabel 10. Perbandingan Data Hasil Percobaan Dengan Model 2 (menggunakan faktor koreksi 0,9)

TMP Fluks Data Model 2 Residu (e) e2

0,2 32,0183 28,81647 3,20183 10,25172


0,4 33,0253 29,72277 3,30253 10,9067

0,6 39,0249 35,12241 3,90249 15,22943

0,8 48,1693 43,35237 4,81693 23,20281

Jumlah 59,59066

Setelah dibandingkan antara tabel 10 dengan tabel 11 maka diketahui bahwa

Model 2 yang menggunakan faktor koreksi 0,9 akan menghasilkan nilai yang lebih

mendekati data percobaan. Hal ini dapat dibuktikan dengan adanya nilai residu yang

jauh lebih kecil dari Model 1 yang tidak menggunakan faktor koreksi. Model yang

diperoleh dengan menggunakan statistik grafik dari data hasil percobaan akan

menghasilkan persamaan :

J = -38,496(∆P)3 +108,6 (∆P)2 – 49,348 ∆P + 37,852 (4.3)

Model ini dapat mewakili keseluruhan data percobaan yang dilakukan.

Sedangkan perhitungan nilai residu terhadap Persamaan 4.3. yang selanjutnya disebut

Model 3 ditampilkan pada Tabel 11. berikut ini :

Tabel 11. Perbandingan Data Hasil Percobaan Dengan Model 3

TMP Fluks Data Model 3 Residu (e) e2

0,2 32,0183 32,0184 -0,0001 1,74E-08

0,4 33,0253 33,0250 0,0002 5,95E-08

0,6 39,0249 39,0240 0,0008 6,99E-07


0,8 48,1693 48,1676 0,0016 2,73E-06

Jumlah 3,5E-06

Grafik perbandingan Model 1 tanpa faktor koreksi dan Model 2 yang

menggunakan faktor koreksi serta Model 3 yang diperoleh dari statistik grafik data

hasil percobaan dapat dilihat pada Gambar 19 di bawah ini :

121416182022242628303234363840424446485052545658606264

0 0.2 0.4 0.6 0.8TMP (bar)

Fluk

s (L

MH

)

Fluks data

Model 1

Model 2

Model 3

Gambar 19. Perbandingan Model 1 dan 2 Dengan Variasi TMP


Dari Gambar 19 tersebut dapat dinyatakan bahwa prediksi fluks permeat

menggunakan faktor koreksi (model 2) lebih baik daripada yang diperoleh dari

perhitungan sebelumnya tanpa menggunakan faktor koreksi (model 1). Namun

model ini hanya berlaku untuk range TMP 0,2 sampai 0,8 bar. Untuk melihat

penggunaan model yang lebih luas lagi harus dilakukan penelitian lanjutan dengan

variasi TMP yang lebih banyak lagi sampai di bawah 2 bar. Dari pemodelan di atas

dapat dinyatakan bahwa model 2 merupakan model yang dapat digunakan karena

kesesuaiannya dengan data hasil percobaan. Model ini dapat digunakan untuk

karakteristik membran mikrofiltrasi yang sama, akan tetapi nilai viskositasnya

berbeda tergantung pada viskositas limbah cair yang digunakan.

4.3.2. Model Untuk Memperkirakan Rejeksi COD Limbah

Model ini disusun untuk memprediksi nilai COD pada rentang waktu 20

sampai 240 menit. Model ini perlu disusun mengingat pada pengolahan limbah COD

merupakan parameter yang penting selain BOD. Model tersebut adalah :

Gambar 20. Model Untuk Memperkirakan Rejeksi COD Limbah

Dari Gambar 20 di atas terlihat bahwa model yang dihasilkan merupakan

persamaan polynomial orde tiga. Model yang dihasilkan adalah COD= -

0,006t3+2,788t2-392,3t+35847. Dimana COD dalam satuan mg/l dan t atau waktu

dalam satuan menit. Model tersebut sudah dapat mewakili data percobaan mengingat

nilai residu yang mencapai 0,922.


4.4. Menghitung Konstanta Pembentukan Cake

Fenomena fouling pada membran biasanya dihitung dengan menentukan

konstanta pembentukan cake. Persamaan yang digunakan adalah persamaan 3.5. yang

ditulis :

1 1 = + k’t J0

2 J2

Konstanta pembentukan cake yang dihitung dengan memplotkan 1/J2 (1/(fluks)2 )

terhadap t (waktu operasi) yang disajikan pada Gambar 21 berikut ini.

y = 6 E - 0 6 x + 0 .0 0 0 8R 2 = 0 .9 2 7 4

0

0 . 0 0 0 5

0 . 0 0 1

0 . 0 0 1 5

0 . 0 0 2

0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 0 1 4 0 1 6 0 1 8 0 2 0 0 2 2 0 2 4 0W a k t u ( m e n i t )

1/J2

Gambar 21. Penentuan Konstanta Pembentukan Cake Membran Mikrofiltrasi


Konstanta pembentukan cake dihitung dari gradien yang terbentuk pada grafik.

Nilai ini dapat disajikan sebagai acuan dalam menilai terjadinya fouling karena

pembentukan cake merupakan kendali bagi terjadinya fouling pada membran.

Dari Grarfik 21 di atas terlihat bahwa konstanta pembentukan cake dengan TMP

0.6 bar adalah 6.10-6 atau 0,0000006. Belum diperoleh data nilai k’ dari literatur untuk

limbah yang sama sebagai pembanding. Umpan membran merupakan limbah yang

masih mengandung banyak padatan terlarut dan 1 % minyak. Ketika zat terlarut tertahan

oleh membran zat tersebut akan terakumulasi dan membentuk suatu lapisan di dekat

permukaan membran yang disebut polarisasi konsentrasi. Polarisasi konsentrasi pada

membran dapat menyebabkan penurunan fluks membran secara terus menerus dan

penurunan fluks ini merupakan fungsi dari waktu.

4.5. Menghitung Selektifitas Membran

Parameter yang digunakan untuk menggambarkan selektifitas membran adalah

koefisien rejeksi (R). Data koefisien rejeksi dari percobaan dapat dilihat pada Tabel

berikut ini :

Tabel 12. Data Koefisien Rejeksi Membran

Cp Cf R % R

17,960 17,960 -- --

13,120 20,600 0,3631 36,3106

11,880 21,080 0,4364 43,6432


11,680 22,040 0,4700 47,0054

10,720 22,880 0,5314 53,1468

10,120 22,920 0,5584 55,8464

R rata2 0,4719 47,1905

Dari Tabel 12 di atas terlihat bahwa koefisien rejeksi rata-rata adalah 0,47190

dan persentase rejeksi membran adalah 47,19 %. Dari literatur untuk membran

mikrofiltrasi rentang koefisien rejeksi adalah 0,3-0,7 (Mulder, 1996). Nilai koefisien

rejeksi ini sangat dipengaruhi oleh ukuran pori-pori suatu membran, semakin kecil

ukuran pori maka membran dapat lebih banyak menahan spesi yang melewatinya.

Dari seluruh data yang diambil dapat ditabulasi dengan baku mutu limbah cair

PKS yang berlaku di Indonesia berdasarkan Lampiran A Kep-51/MENLH/10/2005

berikut :

Tabel 13. Hasil penelitian dibandingkan dengan baku mutu limbah cair PKS

Parameter Limbah Awal Permeat % Rejeksi Baku mutu

COD (mg/l) 39.117 12.540,50 67,94 350

TS (mg/l) 21.960 11.800 46,26 100

TSS (mg/l) 875 35 96 300

pH 4,6 5,9 22,03 6,0 – 9,0


V. PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Ada beberapa hal yang dapat disimpulkan pada penelitian ini yaitu:

1. Kandungan COD permeat limbah unit deoiling ponds masih sangat tinggi

sehingga tidak dapat langsung dilanjutkan ke proses water treatment untuk

pengolahan air proses, karena kandungan COD limbah awal masih sangat tinggi

dan membran mikrofiltrasi hanya dapat menurunkan kadar COD sampai 67,94

% saja.

2. Rejeksi TS mencapai 46,26 %, sedangkan rejeksi TSS pada permeat sangat baik

yaitu 98,66 % .Kandungan TSS pada permeat sudah memenuhi baku mutu

limbah cair PKS.

3. Nilai pH pada permeat hanya mengalami penurunan sedikit dari limbah awal,

karena membran mikrofiltrasi tidak dapat menahan ion-ion pada limbah tersebut.

4. Model yang dihasilkan untuk memperkirakan fluks permeat dari limbah deoiling

ponds adalah J=76,64.α.∆P, sedangkan model untuk memperkirakan rejeksi

COD limbah menghasilkan persamaan COD= -0,006t3+2,788t2-392,3t+35847.

Setelah diuji kedua model tersebut dapat digunakan pada penelitian ini karena

kesesuaiannya dengan data penelitian.


5. Pada perhitungan untuk memperkirakan fenomena fouling diperoleh nilai

konstanta pembentukan cake 6,10 -6 dan dari selektivitas membran diperoleh

nilai rejeksi 47,19 %.

6. Pengolahan limbah cair PKS dengan membran mikrofiltrasi ini layak dilakukan

sebagai alternatif pengolahan limbah cair PKS karena dapat mengurangi waktu

pengolahan limbah dari 65 hari menjadi 2 hari dan mengurangi kebutuhan lahan

untuk kolam aerobik dan anaerobik, serta tidak menimbulkan gas rumah kaca

bagi lingkungan sekitarnya. Selain itu produk utama (permeat) dapat diproses

lebih lanjut untuk air proses dan produk samping (retentat) dapat diolah menjadi

pakan ternak


5.2. Saran

Ada beberapa saran yang dapat diambil dari penelitian ini yaitu :

1. Membran mikrofiltrasi tidak dapat menurunkan kadar COD dan TS pada limbah

deoiling ponds secara maksimal, sehingga perlu dilakukan perlakuan

pendahuluan (pre-treatment) pada limbah deoiling ponds untuk menurunkan

kadar kontaminannya, yaitu dengan mengolah limbah tersebut dengan RANUT

terlebih dahulu dan keluaran RANUT inilah yang kemudian dilanjutkan kepada

proses membran mikrofiltrasi agar menghasilkan permeat dengan kualitas yang

lebih baik dan memenuhi baku mutu limbah cair PKS. Secara skematis ketiga

proses tersebut dapat digambarkan:

2. Agar peralatan membran mikrofiltrasi yang digunakan pada penelitian ini

dirancang kembali sehingga dapat dioperasikan untuk variasi beda tekanan

(TMP) yang lebih besar hingga 2 Bar.

3. Agar tidak terjadi fouling maka membran harus selalu di backwash sebelum dan

sesudah digunakan dan jika perlu dilakukan Backwash dengan air panas atau

larutan HCl.


DAFTAR PUSTAKA

Anonim., (1998). Buku Panduan Teknologi Pengendalian Dampak Lingkungan Industri Minyak Kelapa Sawit di Indonesia

Anonim., (2006). Panduan Pelaksanaan Laboratorium Instruksional I/II. Modul

Pemisahan Dengan Membran. Departemen Teknik Kimia ITB Anonim., (2000). Laboratorium Nutrisi dan Makanan Ternak. Jurusan Peternakan

Fakultas Pertanian USU Cheryan, M., (1986) . Ultrafiltration Handbook. Lancaster. Technomic Publishing Co,

Inc. Cristie J, Geankoplis., (1993). Transport Process and Unit Operation. 3th edition.

Prentice Hall Direktorat Jenderal Perkebunan ., (2006). Statistik Kelapa Sawit 2005. Departemen

Pertanian Departemen Pertanian., (2006). Pedoman Pengelolaan Limbah Industri Kelapa Sawit.

Jakarta Fane, A G,Professor., ITB-UNESCO International Workshop On Membranes 2nd. GDP Filter., (10 Juli 2006) Handoko, D.K., (2003). Upaya Penanganan Membran Fouling Yang Terjadi Pada

Proses Membran Sellulosa Asetat Pada Pengolahan Limbah Tekstil. Jurnal Penelitian Medika Eksakta Vol. 4 No. 2, Hal 120-128

Hasnudi., (2005). Peranan Limbah Kelapa Sawit dan Hasil Samping Industri Kelapa

Sawit Terhadap Pengembangan Ternak Ruminansia di Sumatera Utara. Pidato pengukuhan jabatan guru besar tetap pada Fakultas Pertanian USU

http: //www.Ipar.com/ Penelitian kelapa sawit. (15 Desember 2005) http: //www.IOPRI.com/ DDarnoko, (2007). Penelitian Kelapa Sawit

http://www.ipar.com/�

http://www.iopri.com/�


Huifeng Shan, Ronald D, Neufeld., (2007). Irreversible Fouling During Multicycle Microfiltration of Wastewater Effluent. Water Environment Research. Proquest Agriculture Journals I Gede Wenten., (2001). Teknologi Membran Industrial. Institut Teknologi Bandung Konieczny, J. Rafa, J., (2000). Modeling Of The Membrane Filtration Process Of

Natural Waters.Polish Journal of Environmental Studies Vol. 9 No.I, hal 57-63 Lee, Yonghun., (1998). A Numerical Model For Flux Decline During The Crossflow

Ultrafiltration Of Coloidal Suspensions. Thesis Doctor of Philosophy in Environmental Engineering in Civil Engineering. University of Illinois at Urbana-Champaign

Mulder, M., (1996). Basic Principles Of Membrane Technology. Nederland. Kluwer

Aca Publisher Malleviele, J., (1996). Water Treatment Membrane Process. McGraw-Hill Nakao, Shin-ichi., (1994). Determination Of Pore and Pore Size Distribution. J.

Membr.Sci. Page 165 Nuclepore., (1978). Transport Phenomena : A Unified Approach. McGraw-Hill Book

Company Rifaid M. Nur., (2000). Sebuah Studi Tentang Fenomena Fouling Pada Membran

Hollow Fiber Sigit Purwanto., Hengki Djojo Santoso., (1996). Pengambilan Kembali Air Dari Limbah

Cair Unit Water Jet Loom Dengan Proses Ultrafiltrasi Suprihanto Notodarmojo., T. Zulkarnain., Dini Mayasanthy & M. Irsyad., (2004). Efek

Pretreatment Terhadap Pembentukan Lapisan Cake dan Struktur Membrane Pada Membran Ultrafiltrasi Aliran Cross-flow Dalam Pengolahan Limbah Cair Emulsi Minyak. Prosiding ITB Sains & Teknology Vol 36 A No. 1, hal 45-62

Suprihanto Notodarmojo., T. Zulkarnain., Dini Mayasanthy., (2004). Pengolahan

Limbah Cair Emulsi Minyak Dengan Proses Membran Ultrafiltrasi Dua-tahap Aliran Cross-flow. Prosiding ITB Sains & Teknology Vol 36 A No. 2, hal 127-144

Yonghun Lee, Ph,D., (1998). A Numerical Model For Flux Decline During The Crossflow Ultrafiltration Of Colloidal Suspensions. Thesis Draft for the degree


of Doctor of Philosophy in Environmental Engineering in Civil Engineering in the Graduate College of the University of Illinois at Urbana-Champaign

Yu Zhao., James S. Taylor., (2004). Modeling Membrane Performance Over Time.

American Water Works Association Journal


LAMPIRAN 1 Spesifikasi Peralatan Membran Mikrofiltrasi Keramik (GDP Filter)

1. Tangki Umpan

Type = Storage Tank

Material = Stainless stell

Volume = 200 liter

Design = Vertical tank

Including = Valves and all necessary pipes

Quantity = 1 unit

2. Filter Pump

Type = Centrifugal Pump, LOWARA CEA 370/3

Total capacity = 200 – 300 liter/min

Total head = 22,9 – 13 m

Material housing = Stainless steel

Material shaft = Stainless steel

Motor = 1,85 kW, 380 Volt, 3 phase, 50 Hz, 2900 rpm

Quantity = 1 unit

3. Ceramic Membrane Module

Confoguration = Tubular Ceramic, Multy Channel


Material = Al2O3

Number of pore = 2,108 pori/cm2

Diameter of pore = 250 A

Number of channel = 19

Dimension

Outside diameter = 30 mm

Channel diameter = 4 mm

Thickness = 10 µm

Specific area = 0,24 m2/m/unit

Porrosity of support = > 33

Average pore size = 0,1 µm

Working temperature = 90 0C

Quantity = 7 units

4. Ceramic Membrane Housing

Type = KTM 19

Configuration = Longitudinal

Material = Stainless steel 304

Number of channel = 7

Quantity = 1 unit


5. Valve dan Pressure Indicator

Regulator valve

Type = Ball Valve

Material

Frame = Stainless steel

Seal = Teflon

Plate = Stainless steel

Pressure Indicator

Pressure range = 0 – 2,5 kg/cm2

Tube = Copper alloy

Socket = Stainlees steel

Casing = SS 304

Connects = ¼ ‘ NPT

Diameter = 2 ½ ‘

6. Piping, Tubing, dan Connection

Piping

Material = Stainless steel

Connection (elbow, watermur, double nipple, nipple, dan lainnya)



7. Control Panel

Standard = Indoor

Starter = Telemecanique

Relay = Omron

Including =Indicator lamp, selector switch, danaccessories

Dimension = 35 cm x 25 cm x 12,5 cm

Quantity = 1 set

8. Frame



LAMPIRAN 2 Data Hasil Penelitian

L2-1. Tabel Penentuan TMP Optimum

Waktu

(menit)

Fluks TMP 0,2

Bar (LMH)

Fluks TMP 0,4

Bar (LMH)

Fluks TMP 0,6

Bar (LMH)

Fluks TMP 0,8

Bar (LMH)

5 36,7709921 38,41780127 46,38227529 49,96622283

10 36,3633719 35,46869037 45,38448831 49,73095553

15 33,29909077 34,71523096 40,63692694 48,74501095

20 32,63547803 34,11832782 39,59110309 48,65697031

25 32,44167393 33,73186406 39,27563167 48,4289644

30 32,01834011 33,02531721 39,02499941 48,16937122

35 31,83192742 32,85722608 38,65702406 48,02935554

40 31,55470007 32,65306978 38,41142632 47,81486086

45 31,42435608 32,50435907 35,71066363 47,55428321

50 31,29420306 31,94327692 35,26759641 47,40396904

55 31,21337306 31,98878419 34,80265502 47,10235719

60 31,15628773 31,94184097 34,367757 46,9408639


65 31,10661793 31,90055077 34,11232233 46,12180214

70 31,15973415 31,94915831 33,9785636 45,50849371

75 31,15012491 31,93241261 33,78629493 46,68917708

80 30,98867829 31,85359796 33,7284964 46,78362573

85 30,95328376 31,7872239 33,60300868 46,62656782

90 30,91902154 31,79666754 33,52464732 46,782225

95 30,88111543 31,05111093 33,4688599 46,65092975

100 30,83702478 31,27789048 33,32697899 46,72216013

105 30,75489426 31,11529339 33,3935734 46,57592435

110 30,68223483 31,13217176 33,31911718 46,40474591

115 30,69282923 31,13966847 33,3759721 46,53119265

120 30,66548707 31,13396463 33,30260613 46,25552291

L2-2. Tabel Rejeksi COD terhadap waktu pada TMP Optimum

Waktu

(menit)

COD (mg/l)

0 39,117

20 25.075

40 22.980

60 20.480

80 19.558,50


100 19.140,50

120 18.835

140 18.23

460 17.552,50

180 16.048

200 13.540,50

220 12.145,50

240 12.540,50

L2-3. Tabel Rejeksi Total Solid (TS) terhadap waktu pada TMP Optimum

Waktu (menit) TS (mg/l)

0 21.960

20 18.800

40 17.680

60 17.9200

80 17.480

100 15.680

120 15.160

140 13.960


160 12.640

180 12.400

200 12.160

220 12.080

240 11.800

L2-4. Tabel Rejeksi Total Suspended Solid (TSS) terhadap waktu pada TMP Optimum

Waktu

(menit)

TSS (mg/l)

0 875

20 90

40 85

60 85

80 80

100 75

120 70

140 70

160 65

180 55

200 50

220 40

240 35


L2-5. Tabel Kenaikan pH

Waktu

(menit) pH

0 4,6

20 5,1

40 4,9

60 5

80 5,2

100 5,1

120 5,3

140 5,5

160 5,7

180 5,9

200 5,8

220 5,9

240 5,9


L2-6. Tabel Hubungan TS Dengan VCR

VCR

TS Permeat

(mg/l)

TS Retentat

(mg/l)

1 17.960 17.960

2 13.120 20.600

3 11.880 21.080

4 11.680 22.040

5 10.720 22.880

6 10.120 22.920


LAMPIRAN 3 Perhitungan Nilai Residu

Model 1 Terhadap Data Hasil Percobaan

Waktu operasi 5 menit

TMP (bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model

(LMH)

Residu

(e) e2

0,2 36,7709 15,328 21,4429 459,798

0,4 38,4178 30,656 7,7618 60,24554

0,6 46,3822 45,984 0,3982 0,158563

0,8 49,9662 61,312 -11,3458 128,7272

Jumlah 648,9292


TMP (bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model

(LMH)

Residu

(e) e2

0,2 36,3633 15,328 21,0353 442,4838

0,4 35,4686 30,656 4,8126 23,16112


0,6 45,3844 45,984 -0,5996 0,35952

0,8 49,73095 61,312 -11,5811 134,1207

Jumlah 600,1252


TMP (bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model

(LMH)

Residu

(e) e2

0,2 33,299 15,328 17,971 322,9568

0,4 34,7152 30,656 4,0592 16,4771

0,6 40,6369 45,984 -5,3471 28,59148

0,8 48,745 61,312 -12,567 157,9295

Jumlah 525,9549


TMP (bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model

(LMH)

Residu

(e) e2

0,2 32,6354 15,328 17,3074 299,5461

0,4 34,1183 30,656 3,4623 11,98752

0,6 39,5911 45,984 -6,3929 40,86917


0,8 48,6569 61,312 -12,6551 160,1516

Jumlah 512,5543


TMP (bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model

(LMH)

Residu

(e) e2

0,2 32,4416 15,328 17,1136 292,8753

0,4 33,7318 30,656 3,0758 9,460546

0,6 39,2756 45,984 -6,7084 45,00263

0,8 48,4289 61,312 -12,8831 165,9743

Jumlah 513,3127


TMP (bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model

(LMH)

Residu

(e) e2

0,2 32,0183 15,328 16,6903 278,5661

0,4 33,0253 30,656 2,3693 5,613582

0,6 39,0249 45,984 -6,9591 48,42907


0,8 48,1693 61,312 -13,1427 172,7306

Jumlah 505,3393


TMP (bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model

(LMH)

Residu

(e) e2

0,2 31,8319 15,328 16,5039 272,3787

0,4 32,8572 30,656 2,2012 4,845281

0,6 38,657 45,984 -7,327 53,68493

0,8 48,0293 61,312 -13,2827 176,4301

Jumlah 507,339


TMP (bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model

(LMH)

Residu

(e) e2

0,2 31,5547 15,328 16,2267 263,3058

0,4 32,653 30,656 1,997 3,988009

0,6 38,4114 45,984 -7,5726 57,34427


0,8 47,8148 61,312 -13,4972 182,1744

Jumlah 506,8125


TMP (bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model

(LMH)

Residu

(e) e2

0,2 31,4243 15,328 16,0963 259,0909

0,4 32,5043 30,656 1,8483 3,416213

0,6 35,7016 45,984 -10,2824 105,7277

0,8 47,5542 61,312 -13,7578 189,2771

Jumlah 557,5119


TMP (bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model

(LMH)

Residu

(e) e2

0,2 31,2942 15,328 15,9662 254,9195

0,4 31,9432 30,656 1,2872 1,656884

0,6 35,2675 45,984 -10,7165 114,8434


0,8 47,4039 61,312 -13,9081 193,4352

Jumlah 564,855


TMP (bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model

(LMH)

Residu

(e) e2

0,2 31,2133 15,328 15,8853 252,3428

0,4 31,9887 30,656 1,3327 1,776089

0,6 34,8026 45,984 -11,1814 125,0237

0,8 47,1023 61,312 -14,2097 201,9156

Jumlah 581,0581


TMP (bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model

(LMH)

Residu

(e) e2

0,2 31,1562 15,328 15,8282 250,5319

0,4 31,9418 30,656 1,2858 1,653282

0,6 34,3677 45,984 -11,6163 134,9384


0,8 46,9408 61,312 -14,3712 206,5314

Jumlah 593,655


TMP (bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model

(LMH)

Residu

(e) e2

0,2 31,1066 15,328 15,7786 248,9642

0,4 31,9005 30,656 1,2445 1,54878

0,6 34,1123 45,984 -11,8717 140,9373

0,8 46,1218 61,312 -15,1902 230,7422

Jumlah 622,1924


TMP (bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model

(LMH)

Residu

(e) e2

0,2 31,1597 15,328 15,8317 250,6427

0,4 31,9491 30,656 1,2931 1,672108

0,6 33,9785 45,984 -12,0055 144,132


0,8 45,5084 61,312 -15,8036 249,7538

Jumlah 646,2006

Waktu operasi 75menit

TMP (bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model

(LMH)

Residu

(e) e2

0,2 31,1501 15,328 15,8221 250,3388

0,4 31,9324 30,656 1,2764 1,629197

0,6 33,7862 45,984 -12,1978 148,7863

0,8 46,6891 61,312 -14,6229 213,8292

Jumlah 614,5836


TMP (bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model

(LMH)

Residu

(e) e2

0,2 30,9886 15,328 15,6606 245,2544

0,4 31,8535 30,656 1,1975 1,434006

0,6 33,7284 45,984 -12,2556 150,1997


0,8 46,7836 61,312 -14,5284 211,0744

Jumlah 607,9625


TMP (bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model

(LMH)

Residu

(e) e2

0,2 30,9532 15,328 15,6252 244,1469

0,4 31,7872 30,656 1,1312 1,279613

0,6 33,603 45,984 -12,381 153,2892

0,8 46,6265 61,312 -14,6855 215,6639

Jumlah 614,3796


TMP (bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model

(LMH)

Residu

(e) e2

0,2 30,919 15,328 15,591 243,0793

0,4 31,7966 30,656 1,1406 1,300968

0,6 33,5246 45,984 -12,4594 155,2366


0,8 46,7822 61,312 -14,5298 211,1151

Jumlah 610,732


TMP (bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model

(LMH)

Residu

(e) e2

0,2 30,8811 15,328 15,5531 241,8989

0,4 31,0511 30,656 0,3951 0,156104

0,6 33,4688 45,984 -12,5152 156,6302

0,8 46,6509 61,312 -14,6611 214,9479

Jumlah 613,6331


TMP (bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model

(LMH)

Residu

(e) e2

0,2 30,837 15,328 15,509 240,5291

0,4 31,2778 30,656 0,6218 0,386635

0,6 33,3269 45,984 -12,6571 160,2022


0,8 46,7221 61,312 -14,5899 212,8652

Jumlah 613,9831


TMP (bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model

(LMH)

Residu

(e) e2

0,2 30,7548 15,328 15,4268 237,9862

0,4 31,1152 30,656 0,4592 0,210865

0,6 33,3935 45,984 -12,5905 158,5207

0,8 46,5759 61,312 -14,7361 217,1526

Jumlah 613,8704


TMP (bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model

(LMH)

Residu

(e) e2

0,2 30,6822 15,328 15,3542 235,7515

0,4 31,1321 30,656 0,4761 0,226671

0,6 33,3191 45,984 -12,6649 160,3997


0,8 46,4047 61,312 -14,9073 222,2276

Jumlah 618,6054


TMP (bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model

(LMH)

Residu

(e) e2

0,2 30,6928 15,328 15,3648 236,0771

0,4 31,1396 30,656 0,4836 0,233869

0,6 33,3759 45,984 -12,6081 158,9642

0,8 46,5311 61,312 -14,7809 218,475

Jumlah 613,7501


TMP (bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model

(LMH)

Residu

(e) e2

0,2 30,6654 15,328 15,3374 235,2358

0,4 31,1339 30,656 0,4779 0,228388

0,6 33,3026 45,984 -12,6814 160,8179


0,8 46,2555 61,312 -15,0565 226,6982

Jumlah 622,9803

Perhitungan Nilai Residu Model 2 (dengan nilai koreksi) Terhadap Data Hasil

Percobaan


TMP

(bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model 1

(LMH)

Fluks Model 2

(LMH) Residu (e) e2

0,2 36,7709 15,328 13,7952 22,9757 527,8828

0,4 38,4178 30,656 27,5904 10,8274 117,2326

0,6 46,3822 45,984 41,3856 4,9966 24,96601

0,8 49,9662 61,312 55,1808 -5,2146 27,19205

Jumlah 697,2734


TMP

(bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model 1

(LMH)

Fluks Model 2

(LMH) Residu (e) e2

0,2 36,3633 15,328 13,7952 22,5681 509,3191

0,4 35,4686 30,656 27,5904 7,8782 62,06604


0,6 45,3844 45,984 41,3856 3,9988 15,9904

0,8 49,73095 61,312 55,1808 -5,44985 29,70087

Jumlah 617,0764


TMP

(bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model 1

(LMH)

Fluks Model 2

(LMH) Residu (e) e2

0,2 33,299 15,328 13,7952 19,5038 380,3982

0,4 34,7152 30,656 27,5904 7,1248 50,76278

0,6 40,6369 45,984 41,3856 -0,7487 0,560552

0,8 48,745 61,312 55,1808 -6,4358 41,41952

Jumlah 473,1411


TMP

(bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model 1

(LMH)

Fluks Model 2

(LMH) Residu (e) e2

0,2 32,6354 15,328 13,7952 18,8402 354,9531

0,4 34,1183 30,656 27,5904 6,5279 42,61348

0,6 39,5911 45,984 41,3856 -1,7945 3,22023


0,8 48,6569 61,312 55,1808 -6,5239 42,56127

Jumlah 443,3481


TMP

(bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model 1

(LMH)

Fluks Model 2

(LMH) Residu (e) e2

0,2 32,4416 15,328 13,7952 18,6464 347,6882

0,4 33,7318 30,656 27,5904 6,1414 37,71679

0,6 39,2756 45,984 41,3856 -2,11 4,4521

0,8 48,4289 61,312 55,1808 -6,7519 45,58815

Jumlah 435,4453


TMP

(bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model 1

(LMH)

Fluks Model 2

(LMH) Residu (e) e2

0,2 32,0183 15,328 13,7952 18,2231 332,0814

0,4 33,0253 30,656 27,5904 5,4349 29,53814

0,6 39,0249 45,984 41,3856 -2,3607 5,572904


0,8 48,1693 61,312 55,1808 -7,0115 49,16113

Jumlah 416,3535


TMP

(bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model 1

(LMH)

Fluks Model 2

(LMH) Residu (e) e2

0,2 31,8319 15,328 13,7952 18,0367 325,3225

0,4 32,8572 30,656 27,5904 5,2668 27,73918

0,6 38,657 45,984 41,3856 -2,7286 7,445258

0,8 48,0293 61,312 55,1808 -7,1515 51,14395

Jumlah 411,6509


TMP

(bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model 1

(LMH)

Fluks Model 2

(LMH) Residu (e) e2

0,2 31,5547 15,328 13,7952 17,7595 315,3998

0,4 32,653 30,656 27,5904 5,0626 25,62992

0,6 38,4114 45,984 41,3856 -2,9742 8,845866


0,8 47,8148 61,312 55,1808 -7,366 54,25796

Jumlah 404,1336


TMP

(bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model 1

(LMH)

Fluks Model 2

(LMH) Residu (e) e2

0,2 31,4243 15,328 13,7952 17,6291 310,7852

0,4 32,5043 30,656 27,5904 4,9139 24,14641

0,6 35,7016 45,984 41,3856 -5,684 32,30786

0,8 47,5542 61,312 55,1808 -7,6266 58,16503

Jumlah 425.4045


TMP

(bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model 1

(LMH)

Fluks Model 2

(LMH) Residu (e) e2

0,2 31,2942 15,328 13,7952 17,499 306,215

0,4 31,9432 30,656 27,5904 4,3528 18,94687

0,6 35,2675 45,984 41,3856 -6,1181 37,43115


0,8 47,4039 61,312 55,1808 -7,7769 60,48017

Jumlah 423,0732


TMP

(bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model 1

(LMH)

Fluks Model 2

(LMH) Residu (e) e2

0,2 31,2133 15,328 13,7952 17,4181 303,3902

0,4 31,9887 30,656 27,5904 4,3983 19,34504

0,6 34,8026 45,984 41,3856 -6,583 43,33589

0,8 47,1023 61,312 55,1808 -8,0785 65,26216

Jumlah 431,3333


TMP

(bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model 1

(LMH)

Fluks Model 2

(LMH) Residu (e) e2

0,2 31,1562 15,328 13,7952 17,361 301,4043

0,4 31.9418 30.656 27.5904 4.3514 18.93468

0.6 34.3677 45.984 41.3856 -7.0179 49.25092


0.8 46.9408 61.312 55.1808 -8.24 67.8976

Jumlah 437.4875


TMP

(bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model 1

(LMH)

Fluks Model 2

(LMH) Residu (e) e2

0,2 31,1066 15,328 13,7952 17,3114 299,6846

0,4 31,9005 30,656 27,5904 4,3101 18,57696

0,6 34,1123 45,984 41,3856 -7,2733 52,90089

0,8 46,1218 61,312 55,1808 -9,059 82,06548

Jumlah 453,2279


TMP

(bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model 1

(LMH)

Fluks Model 2

(LMH) Residu (e) e2

0,2 31,1597 15,328 13,7952 17,3645 301,5259

0,4 31,9491 30,656 27,5904 4,3587 18,99827

0,6 33,9785 45,984 41,3856 -7,4071 54,86513


0,8 45,5084 61,312 55,1808 -9,6724 93,55532

Jumlah 468,9446


TMP

(bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model 1

(LMH)

Fluks Model 2

(LMH) Residu (e) e2

0,2 31,1501 15,328 13,7952 17,3549 301,1926

0,4 31,9324 30,656 27,5904 4,342 18,85296

0,6 33,7862 45,984 41,3856 -7,5994 57,75088

0,8 46,6891 61,312 55,1808 -8,4917 72,10897

Jumlah 449,9054


TMP

(bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model 1

(LMH)

Fluks Model 2

(LMH) Residu (e) e2

0,2 30,9886 15,328 13,7952 17,1934 295,613

0,4 31,8535 30,656 27,5904 4,2631 18,17402

0,6 33,7284 45,984 41,3856 -7,6572 58,63271


0,8 46,7836 61,312 55,1808 -8,3972 70,51297

Jumlah 442,9327


TMP

(bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model 1

(LMH)

Fluks Model 2

(LMH) Residu (e) e2

0,2 30,9532 15,328 13,7952 17,158 294,397

0,4 31,7872 30,656 27,5904 4,1968 17,61313

0,6 33,603 45,984 41,3856 -7,7826 60,56886

0,8 46,6265 61,312 55,1808 -8,5543 73,17605

Jumlah 445,755


TMP

(bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model 1

(LMH)

Fluks Model 2

(LMH) Residu (e) e2

0,2 30,919 15,328 13,7952 17,1238 293,2245

0,4 31,7966 30,656 27,5904 4,2062 17,69212

0,6 33,5246 45,984 41,3856 -7,861 61,79532


0,8 46,7822 61,312 55,1808 -8,3986 70,53648

Jumlah 443,2484


TMP

(bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model 1

(LMH)

Fluks Model 2

(LMH) Residu (e) e2

0,2 30,8811 15,328 13,7952 17,0859 291,928

0,4 31,0511 30,656 27,5904 3,4607 11,97644

0,6 33,4688 45,984 41,3856 -7,9168 62,67572

0,8 46,6509 61,312 55,1808 -8,5299 72,75919

Jumlah 439,3393


TMP

(bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model 1

(LMH)

Fluks Model 2

(LMH) Residu (e) e2

0,2 30,837 15,328 13,7952 17,0418 290,4229

0,4 31,2778 30,656 27,5904 3,6874 13,59692

0,6 33,3269 45,984 41,3856 -8,0587 64,94265


0,8 46,7221 61,312 55,1808 -8,4587 71,54961

Jumlah 440,5121


TMP

(bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model 1

(LMH)

Fluks Model 2

(LMH) Residu (e) e2

0,2 30,7548 15,328 13,7952 16,9596 287,628

0,4 31,1152 30,656 27,5904 3,5248 12,42422

0,6 33,3935 45,984 41,3856 -7,9921 63,87366

0,8 46,5759 61,312 55,1808 -8,6049 74,0443

Jumlah 437,9702


TMP

(bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model 1

(LMH)

Fluks Model 2

(LMH) Residu (e) e2

0,2 30,6822 15,328 13,7952 16,887 285,1708

0,4 31,1321 30,656 27,5904 3,5417 12,54364

0,6 33,3191 45,984 41,3856 -8,0665 65,06842


0,8 46,4047 61,312 55,1808 -8,7761 77,01993

Jumlah 439,8028


TMP

(bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model 1

(LMH)

Fluks Model 2

(LMH) Residu (e) e2

0,2 30,6928 15,328 13,7952 16,8976 285,5289

0,4 31,1396 30,656 27,5904 3,5492 12,59682

0,6 33,3759 45,984 41,3856 -8,0097 64,15529

0,8 46,5311 61,312 55,1808 -8,6497 74,81731

Jumlah 437,0983


TMP

(bar)

Fluks Data

(LMH)

Fluks Model 1

(LMH)

Fluks Model 2

(LMH) Residu (e) e2

0,2 30,6654 15,328 13,7952 16,8702 284,6036

0,4 31,1339 30,656 27,5904 3,5435 12,55639

0,6 33,3026 45,984 41,3856 -8,083 65,33489


0,8 46,2555 61,312 55,1808 -8,9253 79,66098

Jumlah 442,1559

LAMPIRAN 4 Prosedur Percobaan

A. Penentuan TMP (Trans Membrane Pressure ) optimum

1. Limbah deoiling ponds disaring dengan kain yang berukuran mesh 200 atau 75-

100 µm (Pre-filter)

2. Dimasukkan ke tangki umpan hingga volume 200 liter

3. Dihidupkan peralatan membran keramik dan diatur TMP sesuai dengan variasi

percobaan

4. Setelah Pressure Gauge menunjukkan angka TMP yang stabil lalu diambil

permeatnya dan dihitung laju alirnya untuk menghitung fluks yang dihasilkan

pada berbagai waktu

5. Proses dihentikan sampai diperoleh fluks maksimum dan relatif konstan pada

waktu tertentu

6. Dibuat grafik fluks-vs-waktu untuk berbagai TMP (Laboratorium Instruksional,

Teknik Kimia ITB, 2006).


Gambar L4-1. Diagram Alir Penentuan TMP optimum

B. Penentuan fluks optimum terhadap penurunan COD dan parameter analisis lainnya

1. Limbah deoiling ponds disaring dengan kain kassa mesh 200 atau 75-100 µm

2. Kemudian dianalisa terlebih dahulu COD, TS, TSS, dan pH


4. Dihidupkan peralatan membran keramik dan diatur TMP sesuai dengan TMP

optimum yang diperoleh dari percobaan pertama

5. Setelah Pressure Gauge menunjukkan angka yang konstan baru diambil

sampel permeatnya setiap variasi waktu percobaan dan dihitung fluks yang

dihasilkan

6. Proses dihentikan sampai diperoleh penurunan COD yang relatif konstan

pada kurun waktu 240 menit

7. Sampel permeat akhir diambil dan dianalisis penurunan kadar COD, TS,

TSS, dan pH

8. Dibuat grafik fluks-vs-waktu untuk TMP tertentu dengan berbagai parameter

analisa

9. Setelah diperoleh fluks optimum lalu dibuat model untuk fluks (J) dan laju

pembentukan fouling (k’) (GDP Filter, 2006)


Gambar L4-2. Diagram Alir Penentuan Fluks Optimum Terhadap Penurunan COD dan

Parameter Analisis lainnya


C.Penentuan VCR (Volume Concentration Ratio)

1. Limbah deoiling ponds disaring dengan kain yang berukuran mesh 200 atau 75-

100 µm (Pre-filter)

2. Kemudian dianalisa terlebih dahulu COD, TS, TSS, dan Ph


4. Dihidupkan peralatan membran keramik dan diatur TMP 0,6 Bar

5. Setelah Pressure Gauge menunjukkan angka yang konstan baru diambil sampel

permeatnya unttk variasi volume permeatnya yaitu 25 liter untuk VCR 2 dan

dilanjutkan dengan VCR 3 dan seterusnya sampai VCR 6

6. Sampel permeat dan retentan diambil dan dianalisa kadar COD, TS, TSS, dan Ph

yang dihasilkan

7. Dibuat grafik hubungan antara TS-vs- VCR

8. Dihitung koefisien rejeksi (R) (GDP Filter, 2006)


Gambar L4-3. Diagram Alir Penentuan VCR (Volume Concentration Ratio)


3. Backwash Membran

1. Posisi regulator valve sebagai berikut :

RV 1 = tutup penuh

RV 2 = buka penuh

RV 3 = buka penuh

RV 4 = buka penuh

RV 5 = tutup penuh

RV 6 = buka penuh

RV 7 = tutup penuh

RV 8 = buka penuh

2. Pompa dihidupkan agar sebagian air bersirkulasi ke dalam tangki backwash

3. RV 3 diputar agar tekanan backwash tidak lebih dari 1,5 bar

4. Tekanan pada sisi permeat akan mendorong air masuk ke sisi umpan sehingga

pengotor-pengotor yang menyumbat pori membran diharapkan lepas terbawa air

dan keluar pada bagian RV 8

5. Proses dilakukan selama kurang lebih 15 menit


4. Prosedur Analisis

E.1. Analisis COD (chemical oxygen demand)

Acuan = Merck (1978) P 78

1. 1 ml contoh dimasukkan ke dalam tabung destruksi yang berisi 1,5 ml K2Cr2O7

dan 3,5 ml larutan asam sulfat-perak sulfat. Contoh didestruksi selama 2 jam,

suhu 150 0C. Diangkat dan didinginkan.Dibuat juga blanko.

2. Larutan cintoh dimasukkan ke erlenmeyer sambil dobilas dengan air destilasi.

3. Ditambahkan indikator feroin dan dititrasi dengan larutan FeSO4 sampai larutan

coklat kemerahan.

Perhitungan :

(B-C) x N FeSO4 x 8 x 1000 COD (mg/l) = Volume contoh (ml)

Dimana :

B = volume FeSO4 yang digunakan untuk titrasi blanko

C = volume FeSO4 yang digunakan untuk titrasi contoh


E.2. Penentuan Total Padatan (Total Solid, TS)

1. 25 ml contoh dimasukkan ke dalam cawan porselen yang sudah dikeringkan dan

diketahui beratnya (A), kemudian dipanaskan di atas penangas air sampai kering.

2. Dimasukkan ke oven 2 jam, suhu 105 0C.

3. Didinginkan kurang lebih 30 menit dan ditimbang (B).

Perhitungan :

(B-A) x 1.000.000 TS (mg/l) = Volume contoh (ml)

E.3. Penentuan Total Padatan Melayang Dalam Air Limbah (Total Suspended Solid,

TSS)

1. 25 ml disaring dengan pompa vacum yang sudah dipasang kertas saring, Kertas

saring yang digunakan harus diketahui dahulu beratnya (A).

2. Kertas saring yang berisi padatannya dikeringkan di dalam oven selama 2 jam pada

suhu 105 0C. Didinginkan selama kurang lebih 30 menit, kemudian ditimbang (B).

Perhitungan :

(B-A) x 1.000.000 x pengenceran TSS (mg/l) = Volume contoh (ml)


E.4. Penentuan pH

1. Tiap sampel dimasukkan ke baker glass

2. Dicelupkan pH meter ke dalam sampel tersebut dan dicatat perolehan pHnya


LAMPIRAN 5 Gambar Limbah Deoiling Ponds

Gambar limbah deoiling ponds sebelum dan sesudah diolah dengan membran

mikrofiltrasi

PENGOLAHAN LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT DARI UNIT ... · Komposisi Zat Nutrien Serat Buah,...

Documents

Transcript of PENGOLAHAN LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT DARI UNIT ... · Komposisi Zat Nutrien Serat Buah,...