Proposal Ta (Fix)

30
PROPOSAL TUGAS AKHIR BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Koagulan digunakan secara luas dalam pengolahan air minum dan air limbah. Koagulan dapat diklasifikasikan menjadi koagulan inorganik (contohnya alumunium sulfat, ferri klorida), polimer organik sintetis, dan koagulan alami (contohnya kitosan, ekstrak tanaman). Beberapa jenis koagulan tersebut digunakan untuk beberapa tujuan tergantung pada kandungan kimia masing-masing limbah. Dewasa ini, beberapa studi melaporkan bahwa beberapa koagulan inorganik contohnya alum ((Al 2 (SO 4 ). 14H 2 O) yang ditemukan masih terdapat pada air kran yang dapat menyebabkan penyakit Alzheimer pada manusia dan polimer organik sintetis contohnya akrilamida (C 3 H 5 NO) memiliki neurotoksisitas (racun yang menyerang sel saraf) dan karsinogenik (penyebab kanker) yang kuat (Scriban, 2006). Oleh karena itu diharapkan koagulan kimia dapat diganti dengan koagulan alami berbasis tanaman. Keuntungan koagulan alami adalah biaya efektif dan ramah lingkungan. Selain itu, polimer koagulan alami dapat membentuk flok yang lebih kuat terhadap gesekan pada saat aliran turbulen dibandingkan dengan koagulan non-polimer contohnya alum (Yin, 2010). Banyak penelitian yang mengindikasikan bahwa koagulan alami dapat menunjukkan kemampuannya yang terbaik saat digunakan untuk pengolahan air limbah dengan beberapa macam kontaminan. Penggunaan koagulan alami untuk menjernihkan air sudah tercatat sepanjang peradaban manusia. India melaporkan bahwa biji dari pohon nirmali (Strychnos potatorum) telah digunakan untuk menjernihkan air sungai pada masa 4000 tahun sialm. Di beberapa negara di Afrika (Chad, Nigeria, Sudan, dan Tunisia) tanaman asli berasal dari Afrika ditambahkan pada air minum untuk menghilangkan kekeruhan dan rasa atau bau yang tidak enak (Schulz dan Okun, 1984). Beberapa koagulan alami yang dewasa ini telah dilakukan penelitian juga adalah lelehan getah pohon contohnya pohon trembesi (Samanea saman) dan ekstrak biji 1 Siti Dewi Ratna Utami 3307100078

Transcript of Proposal Ta (Fix)

Page 1: Proposal Ta (Fix)

PROPOSAL TUGAS AKHIR

BAB IPENDAHULUAN

1.1. Latar BelakangKoagulan digunakan secara luas dalam pengolahan air minum dan air limbah.

Koagulan dapat diklasifikasikan menjadi koagulan inorganik (contohnya alumunium sulfat, ferri klorida), polimer organik sintetis, dan koagulan alami (contohnya kitosan, ekstrak tanaman). Beberapa jenis koagulan tersebut digunakan untuk beberapa tujuan tergantung pada kandungan kimia masing-masing limbah.

Dewasa ini, beberapa studi melaporkan bahwa beberapa koagulan inorganik contohnya alum ((Al2(SO4). 14H2O) yang ditemukan masih terdapat pada air kran yang dapat menyebabkan penyakit Alzheimer pada manusia dan polimer organik sintetis contohnya akrilamida (C3H5NO) memiliki neurotoksisitas (racun yang menyerang sel saraf) dan karsinogenik (penyebab kanker) yang kuat (Scriban, 2006). Oleh karena itu diharapkan koagulan kimia dapat diganti dengan koagulan alami berbasis tanaman. Keuntungan koagulan alami adalah biaya efektif dan ramah lingkungan. Selain itu, polimer koagulan alami dapat membentuk flok yang lebih kuat terhadap gesekan pada saat aliran turbulen dibandingkan dengan koagulan non-polimer contohnya alum (Yin, 2010). Banyak penelitian yang mengindikasikan bahwa koagulan alami dapat menunjukkan kemampuannya yang terbaik saat digunakan untuk pengolahan air limbah dengan beberapa macam kontaminan.

Penggunaan koagulan alami untuk menjernihkan air sudah tercatat sepanjang peradaban manusia. India melaporkan bahwa biji dari pohon nirmali (Strychnos potatorum) telah digunakan untuk menjernihkan air sungai pada masa 4000 tahun sialm. Di beberapa negara di Afrika (Chad, Nigeria, Sudan, dan Tunisia) tanaman asli berasal dari Afrika ditambahkan pada air minum untuk menghilangkan kekeruhan dan rasa atau bau yang tidak enak (Schulz dan Okun, 1984). Beberapa koagulan alami yang dewasa ini telah dilakukan penelitian juga adalah lelehan getah pohon contohnya pohon trembesi (Samanea saman) dan ekstrak biji mentah, yaitu biji kelor (Moringa oleifera) dan biji kacang merah (Phaseoulus vulgaris). Lelehan getah pohon trembesi (Samanea saman) digunakan sebagai koagulan untuk menurunkan kekeruhan pada pengolahan air minum dengan metode jar test sehingga didapatkan hasil dosis optimum yaitu 10 – 25 mg/l dengan kekeruhan akhir 1 NTU dari kekeruhan awal 10-100 NTU (Gonzales et al, 2006). Sedangkan koagulasi menggunakan koagulan biji kelor (Moringa oleifera) dapat menurunkan kekeruhan hingga 75%-77% pada limbah cair industri tekstil (Rambe, 2009) dan menurunkan konsentrasi fosfat hingga 52%-56,70% pada limbah cair rumah sakit (Khasanah, 2008). Begitu pula biji kacang merah (Phaseolus vulgaris) mampu menurunkan kekeruhan hingga 72,3 % (Antov et al, 2010). Mengacu pada hasil penelitian tersebut, maka dapat dikatakan bahwa koagulan dari bahan alami pun mampu bekerja efektif dalam meningkatkan kualitas buangan limbah dari kegiatan industri.

Dengan dilakukannya penelitian ini maka diharapkan dapat diperoleh inovasi baru lingkungan yaitu koagulan alami sebagai alternatif yang berkualitas, mudah didapat, relatif murah, aman bagi manusia, dan ramah lingkungan sehingga bisa menjadi motivasi masyarakat untuk memanfaatkan dan mengembangkan fungsi sumber daya alam secara baik.

1

Siti Dewi Ratna Utami 3307100078

Page 2: Proposal Ta (Fix)

PROPOSAL TUGAS AKHIR

1.2. Perumusan MasalahPerumusan masalah penelitian ini adalah:1. Bagaimana pengaruh dosis terhadap kemampuan ekstrak dari biji trembesi

(Samanea saman), biji kacang merah (Phaseolus vulgaris), dan biji kelor (Moringa oleifera) dalam menurunkan kadar fosfat dalam mengolah limbah cair industri pupuk.

2. Bagaimana pengaruh pH terhadap kemampuan ekstrak dari biji trembesi (Samanea saman), biji kacang merah (Phaseolus vulgaris), dan biji kelor (Moringa oleifera) dalam menurunkan kekeruhan dan kadar fosfat limbah cair industri pupuk.

3. Bagaimana besar % removal kadar fosfat oleh ekstrak biji trembesi (Samanea saman), biji kacang merah (Phaseolus vulgaris), dan biji kelor (Moringa oleifera) dengan dosis optimum pada limbah cair industri pupuk.

1.3. Ruang LingkupRuang lingkup atau batasan dalam penelitian ini adalah:1. Analisis Kondisi

Sampel limbah cair yang akan dianalisis dalam penelitian adalah limbah cair industri pupuk yang diolah PT Petrokimia Gresik pada unit effluent treatment di inlet sebelum pembubuhan kapur.

2. Penelitian:a. Parameter yang dianalisis adalah berupa : kekeruhan, fosfat, dan pHb. Variabel penelitian yang digunakan :

Konsentrasi limbah cair : 100%, 75%, dan 50% pH : 4, 6, 7, 8 dan 10 Dosis awal koagulan yang digunakan (ekstrak biji trembesi, kacang merah, biji

kelor) : 5, 50, 500, dan 5000 (mg/l)c. Penelitian dilakukan pada skala laboratorium dengan pengkondisian berdasarkan

kondisi yang sebenarnya di Laboratorium Teknik Lingkungan selama 2 bulan.

1.4. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini, yaitu:1. Mendapatkan dosis optimum koagulan alami yaitu ekstrak biji trembesi (Samanea

saman), kacang merah (Phaseolus vulgaris), dan biji kelor (Moringa oleifera) terhadap penurunan kadar fosfat dalam mengolah limbah cair industri pupuk.

2. Mendapatkan pH optimum koagulan ekstrak biji trembesi (Samanea saman), biji kelor (Moringa oleifera), dan kacang merah (Phaseolus vulgaris) dalam menurunkan kadar fosfat limbah cair pupuk.

3. Mendapatkan % removal kadar fosfat dari ekstrak biji trembesi (Samanea saman), kacang merah (Phaseolus vulgaris), dan biji kelor (Moringa oleifera) dalam dosis optimum untuk menurunkan kadar fosfat limbah cair industri pupuk.

1.5. Manfaat Hasil PenelitianManfaat dari penelitian ini adalah:1. Memberikan masukan kepada industri pupuk tentang inovasi teknologi alternatif

pengolahan air limbah menggunakan koagulan alami seperti biji trembesi (Samanea saman), biji kacang merah (Phaseolus vulgaris), dan biji kelor (Moringa oleifera) untuk menurunkan limbah fosfat sehingga tidak menyebabkan eutrofikasi.

2. Mengurangi beban pencemaran lingkungan akibat pembuangan limbah cair industri pupuk ke lingkungan.

2

Siti Dewi Ratna Utami 3307100078

Page 3: Proposal Ta (Fix)

PROPOSAL TUGAS AKHIR

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pengadukan (Mixing)Pengadukan adalah hal yang penting dalam pengolahan air. Dalam praktek,

pengadukan cepat membuat bahan kimia menyebar secara beraturan dan menyeluruh sehingga menghasilkan hasil yang homogen. Lalu diikuti dengan pengadukan lambat untuk flokulasi (penggumpalan partikel). Waktu yang diperlukan untuk pengadukan cepat biasanya adalah 10 hingga 20 detik. Namun, beberapa penelitian menunjukkan bahwa waktu optimum untuk pengadukan cepat adalah beberapa menit (Lee, 1999).

2.2. KoagulasiProses koagulasi dapat menghilangkan kekeruhan dan warna yang dihasilkan zat

yang sebagian besar dalam bentuk partikel koloid (1-200 µm) seperti bakteri alga, bahan organic dan inorganic dan partikel lempung (Lee, 1999). Partikel koloid tidak dapat diendapkan secara gravitasi atau langsung karena dimensinya yang kecil dan muatan listriknya yang sama sehingga stabilitas suspensi koloid sangat stabil (Masduqi dan Slamet, 2002). Sebagian besar partikel koloid pada air limbah bermuatan negatif. Mekanisme koagulasi secara kimia melibatkan penurunan potensi zeta (tegangan permukaan) melalui proses netralisasi oleh muatan berlawanan, presipitasi koagulan dan pertemuan antarpartikel. Destabilisasi partikel koloid disebabkan oleh gaya tarik Van Der Waals dan gerak Brownian (difusi) (Lee, 1999).

Ada dua faktor penting dalam penambahan koagulan yaitu pH dan dosis. pH yang digunakan saat koagulasi diatur dalam range optimal sehingga dibutuhkan bahan penolong untuk menyesuaikan kondisi pH. Asam yang biasa digunakan untuk menurunkan pH adalah asam sulfat dan untuk menaikkan pH adalah lime (kapur), abu soda, atau NaOH (Davis dan Cornwell, 1991).

2.3. FlokulasiDalam rangka menggumpalkan partikel-partikel koloid, maka gaya tolak menolak

elektrostatik antar partikel harus dikurangi sehingga menghasilkan kontak antar partikel yang mengalami destabilisasi. Kontak antar partikel ini dihasilkan dari proses flokulasi atau pengadukan lambat. Flokulasi dilakukan guna membantu partikel koloid membentuk gumpalan yang besar atau biasanya disebut flok. Tujuan flokulasi adalah membawa partikel-partikel koloid melakukan interaksi (kontak) sehingga mereka bertubrukan, bersatu dan tumbuh menjadi satu ukuran partikel yang siap mengendap (Davis dan Cornwell, 1991).

Dalam proses flokulasi, kecepatan penggumpalan flok ditentukan oleh banyaknya tubrukan antar partikel yag terjadi serta keefektifan benturan tersebut. Dalam hal ini, tubrukan antar partikel terjadi melalui tiga cara, yakni :a. Kontak yang diakibatkan oleh adanya gerak termal (panas) yang dikenal sebagai gerak

Brownian. Flokulasi yang terjadi oleh adanya gerak Brownian ini disebut flokulasi perikinetik.

b. Kontak yang diakibatkan oleh adanya gerakan fluida karena proses pengadukan lambat ini disebut flokulasi ortokinetik

3

Siti Dewi Ratna Utami 3307100078

Page 4: Proposal Ta (Fix)

PROPOSAL TUGAS AKHIR

c. Kontak yang terjadi akibat perbedaan laju pengendapan dari masing-masing partikel (Lee, 1999).

2.4. OrtofosfatOrtofosfat (salah satu bentuknya adalah PO4

3-) adalah bentuk fosfor yang sering dijumpai pada air bersih atau air limbah. Ortofosfat memiliki peran penting dalam pertumbuhan alga dan organisme lainnya. Salah satu masalah lingkungan yang berbahaya adalah algal bloom yang terjadi pada air permukaan sehingga diperlukan pengendalian jumlah fosfat yang masuk ke air permukaan. Fosfat bisa diukur dengan metode kolorimetri. Metode ini melibatkan filtrasi dan pencampuran beberapa macam reagent untuk menghasilkan warna yaitu ammonium molybdate yang akan membentuk warna kuning dengan fosfat. Apabila warna biru terjadi itu karena ion Fe3+ masuk ke dalam larutan tersebut, tetapi hal itu tidak mengganggu proses pembacaan fosfat pada kolorimeter (Sawyer et al, 1994).

2.5. KekeruhanKekeruhan dalam air disebabkan oleh adanya zat tersuspensi dan koloid seperti

lempung, lumpur zat organik, plankton, dan zat-zat halus lainnya. Kekeruhan merupakan sifat optis pada larutan yaitu hamburan dan adsorbsi cahaya yang melaluinya. Tidak dapat dihubungkan langsung antara kekeruhan dengan kadar suatu zat suspensi karena setiap zat memiliki ukuran dan bentuk butir yang berbeda-beda (APHA AWWA, 1998).

2.6. Jar testPada metode jar test, koagulan dibubuhkan ke sampel air limbah untuk

pengadukan di laboratorium yang gunanya adalah mensimulasi kondisi pengadukan sebenarnya. Jar test memberikan keefektifitasan pada intensitas pengadukan dan waktu pengadukan sehingga mempengaruhi ukuran flok dan densitas. Jar Test juga dapat digunakan untuk mengevaluasi selang waktu pemberian koagulan dan rasio pengenceran untuk koagulan. Hal yang biasa dilakukan pada jar test adalah menguji beberapa variasi dosis koagulan kemudian ditambahkan koagulan dengan dosis yang sesuai sebelum dilakukan pengadukan cepat dengan kecepatan tertentu dan waktu tertentu (Lee, 1999). Pengaduk yang biasa digunakan pada jartest adalah pengaduk dengan jenis paddle impeller dengan dua atau empat blade dengan lebar blade antara 1/6 hingga 1/10 dari diameter.

Gambar 2.1 Single Paddle Two Blades

(Sumber : Reynold and Richards, 1995)

Secara umum pengadukan cepat kemudian pengadukan lambat yang dilakukan pada gradien kecepatan berkisar antara 100 hingga 1000 per detik selama 5 hingga 60 detik. Sedangkan pengadukan lambat secara umum dilakukan pada gradien kecepatan kurang dari

4

Siti Dewi Ratna Utami 3307100078

Page 5: Proposal Ta (Fix)

PROPOSAL TUGAS AKHIR

100 per detik selama 10 hingga 60 menit (Masduqi dan Slamet, 2002). Rumus yang digunakan untuk mendapatkan nilai G :

Keterangan untuk persamaan di atas:G = Gradien kecepatan (detik-1)µ = Kekentalan absolute cairan (N-det/m2)V = Volume air yang diaduk, m3

P = Tenaga, N-m/detikKT = Konstanta pengaduk untuk aliran turbulenn = Kecepatan putaran , rpsDi = Diameter pengaduk, mρ = Massa jenis air, kg/m3

Nilai konstanta pengaduk KT pada tiap masing-masing tipe pengaduk dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 2.1 Nilai Konstanta KL dan KT

(Sumber : Reynold and Richards, 1995)

2.7. Koagulan Biji Trembesi (Samanea saman)Pohon trembesi atau biasanya disebut Ki Hujan (Samanea saman) yang sering

banyak dijumpai di daerah tropis di dunia, salah satunya Indonesia, jarang dimanfaatkan untuk mengolah limbah cair padahal setiap bagian pohon trembesi bermanfaat dalam berbagai bidang. Pada tahun 2006, peneliti Venezuela menguji beberapa koagulan alami salah satunya adalah lelehan getah dari pohon trembesi untuk menurunkan kekeruhan pada pengolahan air minum dengan menentukan dosis optimum dengan metode jartest yaitu didapatkan pada dosis 10 – 25 mg/l dan parameter yang diuji antara lain kekeruhan akhir menjadi 1 NTU dari kekeruhan awal 10-100 NTU dan penurunan pH yang tidak signifikan (Gonzales et al, 2006).

Biji trembesi berbentuk ellipsoid, gemuk, pipih di sisi kanan kiri membentuk huruf U berwarnah kekuningan, halus, berwarna coklat tua mengkilat dengan panjang 8-11,5 mm dan lebar 5-7,5 mm. Terdapat 15-20 biji per polong (seringkali hanya terdapat 5-10 biji per polong karena sisanya dimakan oleh serangga). Satu kilogram biji trembesi rata-

5

Siti Dewi Ratna Utami 3307100078

Page 6: Proposal Ta (Fix)

PROPOSAL TUGAS AKHIR

rata mencapai 4000-6000 biji (Staples dan Elevitch, 2006). Kadar air biji trembesi segar bervariasi antara 12-18 %. Biji trembesi dapat disimpan pada suhu 4°C dengan kandungan kelembaban 6-8% atau bisa disimpan pada suhu 5°C untuk menjaga kelangsungan hidup setahun kemudian (Quiroz dan Chavarria dalam Flores, 1990).

Gambar 2.2 Biji Trembesi

Biji trembesi ini memiliki kandungan protein yang tinggi dan zat-zat fitokimia yaitu salah satunya adalah tannin yang dapat membantu mengurangi kekeruhan karena mampu mengadsorbsi air limbah (Beltran-Heredia et al, 2010).

2.8. Koagulan Biji Kelor (Moringa oleifera)Kelor (Moringa oleifera) termasuk family Moringaceace, merupakan suatu genus

tunggal dari famili pohon semak belukar yang dibudidayakan di seluruh daerah tropis dan dimanfaatkan untuk berbagai kepentingan.

Gambar 2.3 Biji Kelor

Biji kelor yang sudah tua mengandung sekitar 40% minyak yang dapat digunakan sebagai koagulan alamiah untuk menjernihkan air. Percobaan di Malawi menunjukan bahwa koagulan serbuk biji kelor dapat menurunkan kekeruhan air sungai dari kekeruhan 270-280 NTU menjadi di bawah 4 NTU (Slutherland et al, 1994).

Hasil penelitian Husin dan Pandia (2003) menunjukkan bahwa penggunaan kelor sebagai koagulan mampu menyisihkan kandungan TSS dan kekeruhan dengan waktu pengendapan efektif 2 jam pada dasar tangki sedimentasi. Biji kelor memiliki kandungan zat aktif yaitu 4α-4r-rhamnosyloxy-benzyl-isothiocyanate sebagai protein kationik. Zat tersebut dapat menurunkan gaya tolak menolak antar partikel koloid dan mampu mengadsorbsi dan

6

Siti Dewi Ratna Utami 3307100078

Page 7: Proposal Ta (Fix)

PROPOSAL TUGAS AKHIR

netralisasi partikel yang tidak stabil sehingga baik untuk digunakan sebagai koagulan (Ndabigengesere dalam Rambe, 2009).

2.9. Koagulan Biji Kacang Merah (Phaseolus vulgaris)Kacang merah termasuk dari genus Phaseolus dan famili Leguminosae. Salah satu

sumber protein penting di dunia. Kacang merah mudah untuk dibudidayakan di mana saja karena dapat hidup pada iklim tropis, subtropis atau zona sedang. (Solis et al, 2002). Di beberapa negara, kacang merah ini tumbuh dan digunakan manusia untuk kepentingan pangan dan sebagai obat-obatan karena mengandung protein yang tinggi dan harga yang relatif terjangkau.

Gambar 2.4 Kacang Merah

Pada penelitian skala laboratorium terdahulu, ekstrak mentah dari biji kacang dapat menunjukkan kemampuannya sebagai koagulan alami. Biji kacang memiliki kadar protein yaitu 20-25% dan beberapa peneliti menganggap bahwa protein adalah agen koagulan aktif dari ekstrak tanaman (Sciban, 2010). Biji kacang memiliki keuntungan lebih daripada biji kelor karena tidak dihasilkan minyak sehingga tidak diperlukan ekstrasi dengan pelarut organik sehingga sesuai dengan keadaan ekonomi dan lingkungan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa biji kacang dapat efektif mengadsorbsi fosfat pada pH 7,5 dan menurunkan kekeruhan hingga 72,3 % (Antov et al, 2010).

7

Siti Dewi Ratna Utami 3307100078

Page 8: Proposal Ta (Fix)

PROPOSAL TUGAS AKHIR

BAB IIIMETODOLOGI PENELITIAN

Penelitian ini akan menganalisis kemampuan biji trembesi (Samanea saman), biji kelor (Moringa oleifera) dan kacang merah (Phaseolus vulgaris) sebagai koagulan alami pada pengolahan air limbah cair industri pupuk untuk menghilangkan kadar fosfat. Penelitian ini terdapat 3 macam variasi penelitian, yaitu perbedaan konsentrasi limbah: 100%, 75%, dan 50% , pH awal : 4, 6, 7, 8 dan 10 dan dosis koagulan awal : 5, 50, 500, dan 5000 (mg/l limbah).

3.1. Kerangka PenelitianKerangka penelitian adalah acuan dalam melaksanakan sebagai gambaran awal

mengenai langkah-langkah penelitian yag harus dilakukan secara sistematis agar pelaksanaan penelitian dan penyusunan laporan bisa berlangsung teratur. Kerangka penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.1 halaman 12.

3.2. Langkah Kerja PenelitianLangkah kerja penelitian merupakan acuan dalam melaksanakan penelitian, yang

disusun berdasarkan pada pemikiran dengan adanya permasalahan dalam ide hingga mencapai tujuan penelitian. Skema kerja penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.2

Gambar 3.2 Skema Kerja Penelitian

8

Siti Dewi Ratna Utami 3307100078

Page 9: Proposal Ta (Fix)

PROPOSAL TUGAS AKHIR

3.2.1. Persiapan Alat dan BahanPeralatan dan reagen yang perlu dipersiapkan meliputi peralatan yang

diperlukan dalam analisis parameter utama dan parameter tambahan. 1. Sampel limbah diambil pada unit effluent treatment PT Petrokimia Gresik

sebelum pembubuhan kapur dan polimer2. Bahan koagulan yaitu biji trembesi , biji kelor, dan biji kacang merah3. Peralatan gelas4. Analisa pH dan Kekeruhan5. Jar test6. Analisa fosfat dengan metode Spektofotometri

3.2.2. Persiapan Ekstraksi BijiBiji yang dipakai menjadi koagulan ini adalah biji yang sudah tua dan

matang. Haluskan masing-masing biji trembesi, biji kelor, dan kacang merah hingga menjadi bubuk hingga 10 gram dengan menggunakan blender atau ditumbuk. Kemudian dilarutkan dengan 1000 ml aquades dan diaduk selama 10 menit untuk mengekstraksi komponen koagulan aktif. Kemudian ambil sampel untuk diteliti kandungan senyawa-senyawa logam maupun non-logam yang terdapat di dalamnya dengan alat ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) sehingga didapatkan konsentrasi dalam mol. Kemudian untuk mendapatkan massa ekstrak dengan konsentrasi koagulan yang telah ditentukan yaitu 5 mg/l, 50 mg/l, 500 mg/l, dan 5000 mg/l, maka dilakukan perhitungan dengan rumus :

Keterangan : XY : senyawa logam dominan yang terkandung pada ekstrakX : ion logam pengikat fosfat

Setelah diketahui massa senyawa dalam mg maka larutan ekstrak ditimbang dengan neraca analitik dan siap digunakan sebagai koagulan. Kemudian koagulan tersebut dimasukkan ke dalam 1 liter air limbah.

3.2.3. Persiapan Sampel Air LimbahSampel air limbah yang digunakan yaitu dari influent Unit Effluent

Treatment pengolahan air limbah pada PT. Petrokimia Gresik. Sampel air limbah dikondisikan berdasarkan variabel konsentrasi yang ditentukan yaitu pada konsentrasi 100%, 75% dan 50% diencerkan dengan aquadest mencapai 1 liter sehingga didapatkan volume limbah 100% sama dengan 1000 ml air limbah, 75% sama dengan 750 ml air limbah dan 50% sama dengan 500 ml air limbah.

3.2.4. Analisa Penelitian PendahuluanPenelitian pendahuluan dilakukan untuk mendapatkan range dosis

koagulan dan pH yang sesuai sehingga dapat dihasilkan pH optimum dan dosis optimum dengan tepat. Variasi awal pH yang dianalisa adalah pH 4, 6, 7, 8, dan 10. Sedangkan variasi dosis koagulan awal adalah 5 mg/l, 50 mg/l, 500 mg/l, dan 5000 mg/l. Setelah dilakukan jar test dengan variasi pH, dosis koagulan dan konsentrasi limbah yang telah ditentukan maka didapatkan range pH dan dosis koagulan mana yang tepat digunakan untuk mengolah limbah tersebut. Setelah didapatkan maka pH dan dosis koagulan digunakan untuk penelitian lanjutan sehingga bisa didapatkan pH optimum dan dosis optimum yang sesuai.

9

Siti Dewi Ratna Utami 3307100078

Page 10: Proposal Ta (Fix)

PROPOSAL TUGAS AKHIR

3.2.5. Analisis Kekeruhan dan pHAnalisa kekeruhan dilakukan dengan alat turbidimeter. Sedangkan analisa

pH dengan menggunakan alat pHmeter. pH disesuaikan menurut variabel yang telah ditentukan. Pada penelitian lanjutan digunakan pH yang telah dilakukan range finding test dengan penelitian pendahuluan. Untuk menaikkan alkalinitas digunakan baking soda (NaHCO3) atau Na(OH) dan untuk menurunkan keasaman digunakan asam asetat (CH3COOH).

3.2.6. Analisis FosfatAnalisa ini dilakukan untuk mengetahui tingkat penurunan kadar fosfat

dalam air limbah. Sampel berasal dari inlet unit effluent treatment yang telah disesuaikan pHnya. Analisa dilakukan sesuai dengan Standard Method yaitu Metode Vanadomolybdophosphoric Acid Colometric (APHA AWWA, 1998).

3.2.7. Jar TestJar test dilakukan untuk masing-masing pH dan konsentrasi air limbah

dengan dosis koagulan tawas, biji trembesi, biji kelor, dan kacang merah yang sudah ditentukan untuk setiap jenis koagulan dalam 1000 ml air sampel limbah. Dilakukan perhitungan G untuk kecepatan koagulasi 230 rpm selama 2 menit dan flokulasi 30 rpm selama 15 menit, dengan rumus pada 2.6. sehingga hasil perhitungan sebagai berikut :

P = KT. n3. Di5. ρUntuk pengadukan cepat :

P = 2,25 . 3,833 rps. 0,075m. 999,7 kg/m3

P = 0,21Untuk pengadukan lambat :

v = (rps).(π).(D).0,75 = (0,5)(π)(0,07).0,75 = 0,1 m/s

P = ½.1,2. (0,07×0,02).999,7. (0,1)3 = 0,0009 N-m/detikKemudian dicari n putaran yang seharusnya dipakai dengan perhitungan sebagai berikut :

Untuk pengadukan cepat :

G = = 500 detik-1

10

Siti Dewi Ratna Utami 3307100078

Page 11: Proposal Ta (Fix)

PROPOSAL TUGAS AKHIR

GT = 500 detik-1 × 2 menit ( × 60 detik/menit) = 60.000Untuk pengadukan lambat :

GT = 32 detik-1 × 15 menit (× 60 detik/menit) = 29.000Dari perhitungan G di atas maka didapatkan nilai G untuk koagulasi

pada kecepatan 230 rpm selama 2 menit dengan G sama dengan 500 detik-1 dan flokulasi pada kecepatan 30 rpm selama 15 menit dengan G sama dengan 32 detik-

1. Kemudian diendapkan selama 1 jam.3.2.7.1. Prosedur Pengaruh pH terhadap Penurunan Konsentrasi Fosfat

Beaker glass diisi air sampel sebanyak 1000 ml dan pH dan dosis diatur sesuai variasi yang didapatkan dari range finding test pada penelitian pendahuluan. Sampel dilakukan jartest sesuai keterangan pada 3.2.7. Setelah itu supernatan diukur konsentrasi fosfatnya. Hasil diplotkan pada tabel dan grafik kemudian ditentukan pH optimumnya.

3.2.7.2. Prosedur Pengaruh Dosis terhadap Penurunan Konsentrasi FosfatBeaker glass diisi air sampel sebanyak 1000 ml dan pHnya diatur

sesuai dengan pH optimum yang sudah didapatkan dari langkah 3.2.7.1. Kemudian koagulan ditambahkan masing-masing sebanyak dosis dalam mg/l yang telah diketahui range dosis yang sesuai dari penelitian pendahuluan. Sampel dilakukan jartest sesuai keterangan pada 3.2.7. Setelah itu supernatan diukur konsentrasi fosfatnya. Hasil diplotkan pada tabel dan grafik kemudian ditentukan dosis optimumnya.

3.2.8. Analisa AkhirAnalisa akhir dilakukan dalam skala laboratorium. Penelitian dilakukan

secara intermitten dengan parameter-parameter yang diuji (Kekeruhan, pH, Fosfat) pada setiap sampel setelah dilakukan metode Jar Test.

3.2.9. Pengumpulan DataPengumpulan data dilakukan dengan pencatatan secara sistematis hasil

data dari penelitian laboratorium dengan parameter-parameter uji pada analisa awal dan akhir dan dikelompokkan secara time series.

3.2.10. Analisis DataAnalisis data dilakukan setelah proses pengumpulan data. Analisis data

meliputi analisis konsentrasi kekeruhan, pH, dan fosfat dalam angka penurunannya serta bahasan kondisi selama penelitian berlangsung. Analisis data tersebut diharapkan dapat menghasilkan data berupa kemampuan biji trembesi untuk penurunan fosfat dalam outlet unit effluent treatment, yaitu dilakukan dengan cara:

a. Editing dataHasil data primer dari penelitian diolah lebih lanjut untuk mengetahui hubungan antara variabel-variabel uji.

b. Tabulasi dan GrafikDilakukan tabulasi dan grafik untuk mengetahui pola penurunan fosfat yang terjadi pada unit effluent treatment.

3.2.11. Penarikan KesimpulanPenarikan kesimpulan didasarkan data yang telah diperoleh dari hasil

penelitian dan analisa data yang dilakukan sehingga didapatkan kondisi efektif pH

11

Page 12: Proposal Ta (Fix)

PROPOSAL TUGAS AKHIR

optimum dan dosis koagulan optimum alternatif dalam menurunkan kadar fosfat pada limbah cair industri pupuk.

12

Page 13: Proposal Ta (Fix)

PROPOSAL TUGAS AKHIR

Gambar 3.2 Kerangka Penelitian

13

Page 14: Proposal Ta (Fix)

PROPOSAL TUGAS AKHIR

BAB IVJADWAL KEGIATAN DAN RENCANA ANGGARAN BIAYA (RAB)

4.1. Jadwal KegiatanPelaksanaan kegiatan penelitian ini diperkirakan membutuhkan waktu ±4

bulan dan dilakukan di laboratorium Teknik Lingkungan. Rencana jadwal pelaksanaan TA adalah sebagai berikut :

Tabel 4.1 Jadwal Kegiatan

I II III IV I II III IV I II III IV I II III IV I II III IV1 Studi Literatur2 Pegajuan proposal

3 Persiapan alat dan bahan

4Pelaksanaan analisa kualitas limbah

5Pengumpulan dan analisa data

6

Evaluasi pembahasan hasil analisa data dan penarikan kesimpulan

7Penyusunan laporan Tugas Akhir

JuniBulan

MeiAprilMaretFebruariNo Kegiatan

4.2. Rencana Anggaran BiayaPerkiraan anggaran biaya yang dibutuhkan untuk seluruh rangkaian penelitian

ini direncanakan sebagai berikut :Tabel 4.2 Rencana Anggaran Biaya

No KegiatanKebutuhan Harga Satuan

Biaya Total (Rp)Jumlah Satuan

Biaya (Rp)

Satuan

1Bahan Pustaka (buku, jurnal, internet)        

150.000

2 Bahan Pembuatan Laporan        

  Kertas A4 3 rim 35.000 /rim 105.000

  Refill tinta 1 buah 35.000 /buah 35.000

  CD 3 keping 3.500 /keping 10.500

3 Bahan Percobaan

  Biji-Biji Koagulan 3 kg 10.000 /kg 30.000

4Biaya Peralatan & Bahan Analisa Laboratorium

1.500.000

5 Dokumentasi

 Penggandaan progres penelitian 5 jilid 25.000 /jilid

125.000

 Penggandaan laporan akhir penelitian 5 jilid 35.000 /jilid

175.000

7 Transportasi 25 liter 4.500 /liter

Total Biaya 2.258.000

DAFTAR PUSTAKA14

Page 15: Proposal Ta (Fix)

PROPOSAL TUGAS AKHIR

Antov, Mirjana., Sciban, Marina B. dan Nada J. Petrovic. 2009. Proteins from Common Bean (Phaseolus Vulgaris) Seed as a Natural Coagulant for Potential Application in Water Turbidity. http://www.sciencedirect.com/science?_ob=MImg&_imagekey=B6V24-4XTP2ND-6-3&_cdi=5692&_user=10&_pii=S0960852409015247&_origin=search&_coverDate=04/30/2010&_sk=998989992&view=c&wchp=dGLzVlb-zSkzS&md5=a197a5f58231f0a5e6bafd75f03dbed8&ie=/sdarticle.pdf

APHA AWWA. 1998. Standard Methods for Examination of Water and Wastewater 20 th

Edition. Washington : American Public Health Assosiation.Beltran-Heredia, J.,Sanchez-Martin, J. dan MC. Comez-Mufloz. 2010. New Coagulant Agents

from Tannin Extract : Preliminary Optimisation Studies. http://www.sciencedirect.com/science?_ob=MImg&_imagekey=B6TFJ-50GWNF7-2-J&_cdi=5228&_user=8945190&_pii=S138589471000611X&_origin=search&_zone=rslt_list_item&_coverDate=09/01/2010&_sk=998379996&wchp=dGLzVzb-zSkWA&md5=4510f4e0ec6e55eec7f7909070de28df&ie=/sdarticle.pdf-new coag\

Benefield, L.D., Joseph F.J dan Barron L.W.1982. Proccess Proses Chemistry for Water and Wastewater. New Jersey : Prentice-Hall., Inc.

Davis, M.L. and D.A Cornwell. 1991. Introduction to Environmental Engineering 2 nd ed . Mc Graw-Hill. New York.

Flores, EM. 2002. Samanea Saman (Jacq.) Merr . http://www.rngr.net/publications/ttsm/species/PDF.2004-03-16.2148/at_download/file

Gonzales, Griselda., et al. 2006. Use of Exudated Gum Produced by Samanea Saman in The Potabilization of The Water. http://revistas.luz.edu.ve/index.php/rtz/article/viewFile/1497/1454

Khasanah, Uswatun. 2008. Efektifitas Biji Kelor ( Moringa oleifera ) sebagai Koagulan Fosfat dalam Limbah Cair Rumah Sakit (Studi Kasus di Dr. Saiful Anwar Malang) http://lib.uin-malang.ac.id/abstract/03530023.pdf

Lee, C.C. 1999. Handbook of Environmental Engineering Calculations. USA : McGraw-Hill.Masduqi, Ali. Dan Agus Slamet. 2002. Satuan Operasi. Surabaya : Jurusan teknik

Lingkungan FTSP ITS. Rambe, Ahmad Mulia. 2009. Pemanfaatan Biji Kelor ( Moringa oleifera ) Sebagai Koagulan

Alternatif Dalam Proses Penjernihan Limbah Cair Industri Tekstil. http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/4415/1/09E00720.pdf

Reynold, D.Tom dan Paul A. Richards. 1995. Unit Operations and Proccess in environmental Engineering Second Edition. Boston : PWS Publishing.

Sawyer, Clair N., McCaroty , Perry L dan Gene F. Parkin. 1994. Chemistry for Environmental Engineering Fourth Edition. USA : McGraw Hill Book., Co.

Schulz, Christoper dan Daniel Okin A. 1984. Surface Water Treatment for Communities in Developing Countries. New York : John Wileys & Sons.

Sciban, Marina.B., Klasnja, Mile T. dan Jelena Lj. Stojimirovic. 2005. Investigation Of Coagulation Activity Of Natural Coagulants From Seeds Of Different Leguminose Species. http://www.doiserbia.nb.rs/img/doi/1450-7188/2010/1450-71881041141S.pdf

Solis, E. Gaitan, et al. 2001. Microsatellite Repeats In Common Bean (Phaseolus vulgaris ) Isolation, Characterization, And Cross-Species Amplification In Phaseolus Sp. https://www.crops.org/publications/cs/articles/42/6/2128

Staples, George. 2006. Samanea Saman. http://www.agroforestry.net/tti/Samanea-raintree.pdf

15

Page 16: Proposal Ta (Fix)

PROPOSAL TUGAS AKHIR

Sutherland, et al. 1994. Moringa Oleifera as a Natural Coagulant. http://www.terramarebeheer.nl/tudelft/Moringa%20oleifera%20as%20a%20natural%20coagulant.pdf

16

Page 17: Proposal Ta (Fix)

PROPOSAL TUGAS AKHIR

UJI KEMAMPUAN KOAGULAN ALAMI DARI EKSTRAK BIJI TREMBESI (SAMANEA SAMAN), BIJI KELOR (MORINGA OLEIFERA), DAN KACANG MERAH (PHASEOLUS VULGARIS) DALAM PROSES PENURUNAN KADAR FOSFAT PADA LIMBAH CAIR INDUSTRI PUPUK

“Ability Test of Natural Coagulant from Crude Extract of Rain (Samanea Saman) Seed, Kelor (Moringa Oleifera) Seed, and Red Bean (Phaseolus Vulgaris) Seed on the Process of Removing  Phosphate Value in Wastewater Fertilizer Industry”

Oleh:Siti Dewi Ratna UtamiNRP. 3307 100 078

Dosen Pembimbing:Arie Dipareza Syafei, ST., MEPM.NIP. 198201192005011001

JURUSAN TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAANINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA2011

Page 18: Proposal Ta (Fix)

PROPOSAL TUGAS AKHIR

DAFTAR ISI

DAFTAR ISIABSTRAKBAB I PENDAHULUAN1.1. Latar Belakang 11.2. Perumusan Masalah 21.3. Ruang Lingkup 21.4. Tujuan Penelitian 21.5. Manfaat Hasil Penelitian 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA2.1. Pengadukan (Mixing) 32.2. Koagulasi 32.3. Flokulasi 32.4. Ortofosfat 42.5. Padatan Tersuspensi 42.6. Kekeruhan 42.7. Jar Test 42.8. Koagulan Biji Trembesi (Samanea Saman) 52.9. Koagulan Biji Kelor (Moringa Oleifera) 62.10. Koagulan Biji Kacang Merah (Phaseolus vulgaris) 7

BAB III METODOLOGI PENELITIAN3.1. Kerangka Penelitian 83.2. Langkah Kerja Penelitian 8

3.2.1. Persiapan Alat dan Bahan 93.2.2. Persiapan Ekstraksi Biji 93.2.3. Analisa Awal 93.2.4. Analisis Kekeruhan dan pH 103.2.5. Analisis Fosfat 103.2.6. Jar Test 10

3.2.6.1. Prosedur pH terhadap Penurunan Konsentrasi Fosfat 113.2.6.2. Prosedur Dosis terhadap Penurunan Konsentrasi Fosfat 11

3.2.7. Analisa Akhir 113.2.8. Pengumpulan Data 113.2.9. Analisis Data 113.2.10. Penarikan Kesimpulan 11

BAB IV JADWAL KEGIATAN DAN RENCANA ANGGARAN BIAYA (RAB)4.1 Jadwal Kegiatan 134.2 Rencana Anggaran Biaya 13

DAFTAR PUSTAKA 14

i

Page 19: Proposal Ta (Fix)

PROPOSAL TUGAS AKHIR

URAIAN SINGKAT

Proses koagulasi dan flokulasi pada unit pengolahan air limbah pada umumnya menggunakan bahan inorganik yaitu, tawas dan polimer sintetis sebagai bahan koagulan untuk menghilangkan koloid dan kandungan organik. Padahal bahan inorganik telah diteliti mengandung zat yang berpotensi menyebabkan penyakit Alzheimer, memiliki neurotoksisitas, dan zat karsinogenik. Perlu ditemukan alternatif lain dari bahan yang aman dan ramah lingkungan untuk menggantikan koagulan dari bahan kimia yang mengandung zat berbahays tersebut. Pemanfaatan koagulan dari bahan alami perlu dikembangkan lebih lanjut dikarenakan bahan lebih ekonomis, mudah didapat, dan ramah lingkungan. Koagulan alami dari ekstrak tanaman mampu menjernihkan air karena kandungan protein yang tinggi dapat mengikat anion dari partikel koloid dengan rapat sehingga mempercepat proses koagulasi flokulasi.

Konsentrasi fosfat dalam limbah cair yang tidak sesuai baku mutu akan menyebabkan masalah lingkungan yaitu eutrofikasi, yaitu keadaan di mana muncul nutrien berlebihan ke dalam ekosistem air, sehingga terjadi ketidakseimbangan ekosistem perairan. Perlu adanya pengendalian konsentrasi fosfat pada buangan limbah cair dengan memperhitungkan koagulan alami dapat menghilangkan kadar fosfat dengan kemampuan yang berbeda-beda karena terdapat zat aktif yang mampu mengikat fosfat.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan bahan-bahan alami yaitu ekstrak biji trembesi, ekstrak biji kelor, dan ekstrak biji kacang merah sebagai koagulan dengan variasi konsentrasi limbah cair 100 %, 75 %, dan 50 %, variasi awal pH 4, 6, 7, 8, 10 dan variasi awal dosis koagulan 5, 50, 500, dan 5000 mg/l kemudian diperkecil lagi pH optimum dan dosis optimum yang ditemukan sehingga dapat diketahui pH optimum dan dosis optimum yang sesuai digunakan dalam rangka menurunkan konsentrasi fosfat, kekeruhan, dan pH limbah cair industri pupuk.

Penelitian ini dimulai dengan mengekstraksi biji trembesi, biji kelor dan biji kacang merah kemudian didinginkan lalu dilakukan metode jar test untuk proses koagulasi dengan kecepatan 230 rpm selama 2 menit dan flokulasi dengan kecepatan 30 rpm selama 15 menit menit dengan waktu pengendapan hingga 1 jam. Kemudian dianalisa penurunan konsentrasi fosfat, kekeruhan, dan pH dengan metode analisa sesuai Standard Method. Penelitian ini diharapkan bisa digunakan sebagai alternatif untuk menggantikan koagulan kimia dengan koagulan alami yang lebih ramah lingkungan dan aman bagi makhluk hidup.

.

Kata kunci : koagulan, ekstrak biji trembesi, biji kelor, biji kacang merah, fosfat.

ii