Pengaruh Laju Aliran Udara Terhadap Efisiensi Penyisihan ...

Jurnal Teknologi Lingkungan Vol 22 No 1 Januari 2021 009-017 9

Pengaruh Laju Aliran Udara Terhadap Efisiensi Penyisihan Organik didalam Air Lindi dengan Menggunakan Teknik Oksidasi Lanjut

(O3H2O2)

Effect of Air Flow Rate on the Efficiency of Organic Removal inLeachate Using Advanced Oxidation Process (O3H2O2)

MOHAMAD RANGGA SURURI MAYANG AFI FADIYAH SITI AINUN SALEH MILA DIRGAWATIProgram Studi Teknik Lingkungan Institut Teknologi Nasional Bandung JL PHH Mustofa No23 Bandung 40124 Telepon +62 22

7272215 Fax +62 22 7202892Email ranggaitenasacid

ABSTRACTLeachate has complex characteristics and it is commonly processed biologically in the LeachateTreatment Plant (IPL) in Indonesia However as the landfill ages the leachate becomes lessbiodegradable An appropriate technique is needed to treat leachate at IPL and one of the promisingmethods is advanced oxidation with O3H2O2 This study examined the effect of air flow rate on theconcentration of residual ozone (KSO) and its efficiency to remove organic compounds using the O3H2O2process Leachate samples were collected as grab samples from TPA Sarimukti Bandung As much as 1L of leachate samples were placed in an ozone contactor equipped with a filter disc with a pore size of100-160 microm The dose of H2O2 was continuously added to 1197 gL Compressor was used to provideairflow with variations of 2 3 and 4 Lmin Dissolved Oxygen (DO) was measured to determine theconcentration of residual ozone (KSO) and validated by examining KSO measurements with the Indigocolorimetric method A strong relationship between KSO and DO (R2 = 099) was observed at an airflowrate of 4 Lmin The highest ozone mass transfer coefficient (KLaO3) was recorded at a 4 Lminute flowrate with 00022 min-1 at 27 degC The best removal efficiency has occurred at the fastest air flow rate (4Lmin) with COD and UV254 removal was 8889 and 1487 respectively

Keywords DO flow variation KSO leachate O3H2O2 organic mass transfer

ABSTRAKKarakteristik lindi sangatlah kompleks dan di Indonesia Instalasi Pengolahan Lindi (IPL) pada umumnyamenggunakan sistem pengolahan biologis Namun demikian seiring dengan pertambahan umur urugansampah lindi semakin tidak biodegradable Teknik pengolahan tepat diperlukan untuk mengolah lindi diIPL Salah satu teknik yang sering digunakan adalah oksidasi lanjut dengan O3H2O2 denganmentransferkan gas ozon ke dalam air lindi yang diukur sebagai Konsentrasi Sisa Ozon (KSO) danmenambahkan H2O2 untuk meningkatkan pembentukan OH di dalam air Penelitian ini bertujuan untukmengetahui pengaruh laju aliran udara terhadap KSO serta pengaruhnya terhadap efisiensi penyisihansenyawa organik pada proses O3H2O2 Sampel lindi diambil secara grab sampling dari TPA SarimuktiBandung Sebanyak 1 L sampel ditempatkan pada kontaktor ozon yang dilengkapi filter disc dengan poriberukuran 100-160microm Dosis H2O2 yang diberikan tetap sebesar 1197 gL Udara dialirkan dengan aircompressor dengan variasi debit udara 2 3 dan 4 Lmenit Pada penelitian ini pengukuran DissolvedOxygen (DO) digunakan sebagai pendekatan untuk mengukur KSO Validasi dilakukan dengan menelitihubungan antara KSO dan DO dan pengukuran KSO dilakukan dengan metode indigo colorimetricmethod Hasil penelitian menunjukkan KSO dan DO memiliki hubungan yang kuat (R2 = 099) padavariasi aliran udara 4 Lmenit Laju aliran udara tercepat terjadi ketika nilai koefisien transfer masa ozon(KLaO3) mencapai nilai tertinggi (00022 menit-1) pada suhu 27 oC Hasil penelitian membuktikan efisiensipenyisihan COD (8889) dan UV254 (1487) tertinggi terjadi pada laju aliran udara tercepat selama 180menit

Kata kunci DO aliran udara KSO lindi O3H2O2 organik transfer masa

1 PENDAHULUANTeknik pengurugan (landfilling) merupakan

teknik yang paling banyak digunakan untukproses pengolahan akhir sampah kota(1-3)terutama di negara berkembang(4) karena biaya

penerapan teknik ini yang dinilai lebihekonomis(5) Salah satu produk samping padapengolahan sampah dengan teknik pengurugan(landfill) adalah timbulnya cairan yang disebutlindi(12) Cairan ini dihasilkan dari prosesdekomposisi materi sampah atau karena

10 Pengaruh Laju Aliran Udara Terhadap Efisiensi hellip (Sururi M R et al)

masuknya air eksternal ke dalam timbunansampah yang dikenal dengan sebutan lindi(6)Pengolahan lindi di Indonesia pada umumnyadilakukan secara biologi seperti denganmenggunakan kolam stabilisasi atau teknikpengolahan secara anaerobik atau aerobiklainnya Waktu proses yang dibutuhkan padateknik ini cukup lama menyebabkan lahan yangdibutuhkan untuk Instalasi Pengolahan Lindi(IPL) menjadi cukup luas Selain itu harusdiperhatikan bahwa kualitas lindi mengalamiperubahan seiring dengan waktu Semakin tuaumur timbulan maka bagian bahan organik yangbiodegradable akan lebih kecil dari bagianbahan organik yang non-biodegradable(1)

Kenyataan menunjukkan bahwa semakinlama umur tumpukan sampah pada seltimbunan maka semakin sulit lindi diolah secarabiologi(6) Salah satu alternatif pengolahan yangmenarik untuk mengolah lindi adalah prosesAdvance Oxidation Process (AOP) denganmenggunakan O3H2O2(7) Pada proses O3H2O2dekomposisi ozon dipercepat menjadi OH

(radikal OH) entity dengan potensi oksidasiyang paling besar dalam air sehingga dapatmengoksidasi senyawa organik kompleks padaair lindi yang sukar didegradasi secara biologi(78)Selain itu penggunaan Teknik AOP berbasiskanozon dapat meningkatkan biodegradibilitas lindimelalui kenaikan rasio BODCOD(910) sehinggalindi tersebut siap diolah secara biologi

Lindi dari TPA di Indonesia tentu memilikiciri khas dibandingkan lindi dari TPA di luarnegeri ciri khas lindi sampah Indonesiamemiliki karakter pH tidak asam(2) Selain itusalah satu kekurangan teknik O3H2O2 adalahadanya kebutuhan H2O2 yang dapat membebanibiaya pengolahan Peneliti terdahulu telahmenunjukkan bahwa penambahan H2O2 secaraterus menerus tidak akan meningkatkan efisiensipenyisihan proses O3H2O2(10) Sehingga salahsatu cara yang dapat dilakukan untukmenghemat biaya operasional aplikasi teknikO3H2O2 adalah dengan memberikan aliranudara yang dapat maksimal melarutkan ozondan OH (radikal OH) Sehingga sebelum teknikO3H2O2 diterapkan seyogyanya pengaruhaliran udara terhadap koefisien kelarutan ozon(KLaO3) dalam lindi dipahami Namunpengukuran konsentrasi sisa ozon tidaklahmudah dan murah sehingga untuk kepentinganpraktis beberapa peneliti menghubungkannyadengan kelarutan oksigen Penelitian ini akanmengevaluasi pengaruh kecepatan udara danhubungannya dengan kelarutan udara dankelarutan oksigen Penelitian ini juga mengamatipengaruh laju udara pada teknik O3H2O2terhadap penyisihan COD dan UV254 yang

merupakan parameter kunci pada prosespengolahan lindi Hasil dari penelitian ini dapatmenjadi masukan penerapan Teknik O3H2O2sehingga bisa lebih efektif dari sisi teknis danekonomis ketika diaplikasikan

2 BAHAN DAN METODE2 1 Lokasi Penelitian dan Pengambilan

SampelSampel yang digunakan pada penelitian ini

adalah lindi yang berasal dari TempatPemrosesan Akhir (TPA) Sarimukti yang terletakdi Desa Sarimukti Kecamatan CipatatKabupaten Bandung Barat TPA Sarimuktiberoperasi sejak Mei 2006 dan dikelola olehPemerintah Provinsi Jawa Barat Saat ini TPAini telah beroperasi lebih dari 12 tahun(termasuk TPA tua) dan dioperasikan secaracontrolled landfill Pada tahun 2019 TPA inimenampung 698906690 ton sampah dari KotaBandung Kabupaten Bandung Kota Cimahi danKabupaten Bandung Barat(11) Pengambilansampel dilakukan secara grab sampling Titikpengambilan sampel merupakan inlet dari IPLTPA Sarimukti dan sampel lindi diambilsebanyak 20 L dalam satu kali pengambilan

2 2 Alat Bahan dan Rancangan PenelitianSkema rangkaian alat yang digunakan pada

penelitian ini antara lain air compressor flowmeter generator ozon dengan tabung coronastainless dengan daya 120 watt dan kontaktoryang dapat dilihat pada Gambar 1 Aircompressor mengalirkan udara yang kemudiandialirkan menuju flow meter sebagai pengaturdebit udara Variasi debit udara pada penelitianini sebesar 2 3 dan 4 Lmenit sementarapengaruh debit udara hanya akan ditinjauterhadap Konsentrasi Sisa Ozon (KSO) terlarutpada lindi (dapat dilihat pada bagian 25)Setelah melewati flow meter udara masuk keozon generator di mana oksigen dalam udarayang masuk akan dikonversikan menjadi ozonGas Ozon sebesar 3 grjam yang dihasilkan darigenerator kemudian dialirkan ke kontaktor melaluifilter disc dengan pori berukuran 100-160microm Didalam kontaktor lindi sebanyak 1 literditempatkan dengan penambahan H2O2 yangkonstan sebesar 1197 gL pada setiap variasiKonsentrasi H2O2 yang diberikan sebesar 1197gL karena pada penelitian sebelumnyamemberikan hasil penyisihan terbaik pada TeknikO3H2O2 dengan sampel dari TPA Sarimukti(12)Pengukuran KSO serta pengujian efektifitasproses ozonisasi dan AOP dilakukan pada waktukontak 180 menit dengan interval waktupengambilan sampel per 30 menit


Gambar 1 Skema rangkaian alat yang digunakan pada proses AOP (O3H2O2)

2 3 Pemeriksaan Karakteristik LindiParameter yang diukur pada sampel lindi

sebelum diolah adalah parameter pH alkalinitas(karbonat dan bikarbonat) COD dan UV254Pengukuran sampel lindi terolah dilakukan padaseluruh parameter kecuali alkalinitas pH diukurberdasarkan SNI 06-6989-11-2004 Alkalinitasdiukur sebagai karbonat dan bikarbonatmenggunakan metode potensiometri menurutSNI 06-2422-1991 Parameter organik diwakilioleh COD dan UV254 COD diukur menggunakanmetode refluks tertutup berdasarkan StandardMethods 5220-C(13) dan UV254 diukurberdasarkan Standard Methods 5910

2 4 Perhitungan Nilai Koefisien TransferMasa Ozon (KLaO3)Pengukuran ozon terlarut di dalam air diukur

sebagai KSO(14) karena ozon sangat cepatterdekomposisi di dalam air(8) PerhitunganKLaO3 dilakukan secara tidak langsung melaluipengukuran DO hal ini dilakukan karena prosespengukuran KSO yang mahal Data DO diukurpada setiap variasi debit udara dan diolahmenggunakan rumus pada persamaan dibawah(15)

ln minus = ln minus minus helliphelliphelliphelliphellip(1)Keterangan KLa = Koefisien transfer totalCo = konsentrasi awal oksigen (mgL)Ct = konsentrasi oksigen pada waktu kontak setiap variasi(mgL)Cs = konsentrasi jenuh oksigen (mgL)

Persamaan 1 di atas kemudian dilinearkanuntuk mendapatkan nilai KLa O2 Nilai koefisientersebut kemudian dikonversi menjadi nilaiKLaO3 melalui persamaan(16)

KLa O3 = 0622 KLa O2 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(2)

Persamaan 2 valid pada suhu 20 oCsehingga dibutuhkan persamaan yang dapatmengubah perhitungan berdasarkan temperaturyang diinginkan Persamaan yang dapatmengubah sesuai temperatur 20 oC dapat dilihatpada persamaan 3(16)

= 2020minus

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(3)

Keterangan KLa t= KLa pada temperatur suhu tertentu (oC)KLa 20 = KLa pada suhu 20 oCθ = faktor koreksi temperatur yang bernilai 1024t = suhu yang dikondisikan

2 5 Validasi PengukuranHasil pengukuran KSO berdasarkan teknik

pengukuran O2 kemudian divalidasi melaluipengukuran KSO pada menit ke 120 150 dan180 Pengukuran KSO dilakukan pada menittersebut setelah kekeruhan dari ozon menurunsehingga tidak menganggu pemeriksaan KSOyang menggunakan spektrofotometer Hasilpengukuran KSO akan dihubungkan denganhasil pengukuran DO melalui regresi linierPengukuran KSO berdasarkan standardmethods 4500-O3 (indigo colorimetric)Perhitungan konsentrasi sisa ozon dapat dilihatpada persamaan berikut ini(13)

3 =

100

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(4)

Keterangan Δ A = selisih absorban antara sampel dan blankob = panjang kuvet yang digunakan (cm)V = volume sampel (ml)f = 042

Pada penelitian ini diperlukan identifikasihubungan besaran nilai KLa O3 dengan KSOHal tersebut dapat ditentukan denganmenentukan regresi linier hubungan antara DOdengan KSO

3 HASIL DAN PEMBAHASAN3 1 Karakteristik Awal Lindi TPA Sarimukti

Seperti terlihat pada Tabel 1 suhu lindiberkisar antara 25-29 oC sementara pH awalpada lindi cenderung basa (86-87) Hasil inimenunjukkan bahwa kekhasan lindi sampahIndonesia memiliki karakter pH yang tidakasam(2) Nilai pH yang cenderung basamembantu proses oksidasi lanjut karena dapatmempercepat proses dekomposisi ozon(8)


Nilai karbonat dan bikarbonat menunjukkankapasitas buffer sampel untuk mempertahankanpH Karbonat dan bikarbonat bereaksi denganOH (radikal OH) atau akan bertindak sebagaichain carriers pada reaksi radikal yangberuntun(17) namun demikian beberapa penelitilain(818) menyatakan keduanya merupakaninhibitor reaksi berantai pada air limbah Tabel 1memperlihatkan nilai karbonat dan bikarbonatsampel secara berurutan berada pada rentang2460-2800 mgL dan 732-1037 mgLKandungan senyawa organik diwakili oleh CODdan UV254 COD mengukur senyawa organicyang dapat didegradasi secara kimia(19)sementara UV254 mengukur secara semikuantitatif senyawa humus dan aromatik dalamair(1320) Hubungan antara COD dengan UV254diteliti dan hubungan antara keduanya tidakselalu kuat(21) Konsentrasi sampel COD sebesar7920 mgL sementara UV254 menunjukkan nilaiantara 33675-37625 Abs

Tabel 1 Karakteristik awal lindi

No Parameter Satuan Nilai

1 Suhu oC 25-292 pH - 86-873 Alkalinitas

Karbonat (CO32-)Bikarbonat (HCO3-)

mgLmgL

2460-2800732-1037

4 COD mgL 79205 UV254 Abs 33675-37625Sumber Hasil pengukuran 2015

3 2 Pengukuran Koefisien Transfer MasaOksigen (KLa O2) dan Ozon (KLaO3)Proses penelitian didahului dengan

perhitungan KLaO2 melalui pengukuran DOTabel 2 menginformasikan data konsentrasi DOdi setiap variasi debit udara yaitu 2 Lmenit 3Lmenit dan 4 Lmenit

Seperti ditunjukkan Tabel 2 secara umumkonsentrasi DO pada seluruh variasi debit udaramengalami kenaikan di setiap waktu kontaknyaAkan tetapi terdapat perbedaan kandunganoksigen yang cukup signifikan antara variasi 2dan 3 Lmenit terhadap aliran 4 Lmenit di manakonsentrasi DO tertinggi pada setiap waktu

kontak terjadi pada debit udara 4 Lmenit (Tabel2) Semakin tinggi debit udara maka konsentrasiDO yang dihasilkan semakin tinggiPengendalian transfer massa ozon adalahtahanan film-gas(22) sehingga peningkatanaliran udara menyebabkan turbulensi akansemakin meningkat

Gambar 2 menunjukkan bahwa nilai KLaO2pada aliran 4 Lmenit paling tinggi yaitu 0003menit-1 sementara pada 3 Lmenit sebesar0002 menit-1 dan pada 2 Lmenit sedikit dibawahnya yaitu 0001 menit-1 Pada variasikecepatan udara tercepat (4 Lmenit) turbulensilebih meningkatkan nilai koefisien perpindahangas (KLa)(23) akibatnya semakin besarkecepatan udara maka derajat tahanan liquid ndashfilm menurun dan laju perpindahan gas ozondari fase cair ke gas meningkat(22) Gambar 2juga menunjukkan semakin tinggi laju aliranudara akan memperkuat hubungan antara waktukontak dengan konsentrasi oksigen terlarut didalam sampel hal ini terlihat dari nilai R2 yangsemakin mendekati 1 pada variasi aliran 4Lmenit

Nilai KLaO2 tersebut dikonversi menjadi nilaiKLaO3 menggunakan persamaan 3 (Tabel 3)Bahkan temperatur lindi diperhitungkan denganmenggunakan Persamaan 4 hasil perhitungantersebut dapat dilihat pada Tabel 3Sepertihalnya pada laju oksigen semakin tinggidebit udara maka nilai KLaO3 20 oC dan KLa O327 oC semakin tinggi Nilai KLaO3 pada suhu 27oC terendah terdapat pada debit 2 Lmenit yaitusebesar 00007 menit-1 Nilai KLaO3 27 oC yangtertinggi terdapat pada debit 4 Lmenit yaitusebesar 00022 menit-1 Fenomena inimenguatkan pendapat peneliti terdahulu yangmenyatakan semakin besar debit oksigen makakelarutan ozon akan semakin tinggi(24) Namundemikian hasil perhitungan KLa pada 4 Lmenitlebih kecil dari penelitian sebelumnya dengannilai 0148 menit-1 hal ini terjadi karena prosespenelitian terdahulu menggunakan peralatanseperti air stone dan magnetic stirer yangmampu menghasilkan micro bubble(24)sedangkan pada penelitian ini hanyamenggunakan udara bebas yang disebarkandengan filter disc tanpa menggunakan alatpendukung lainnya

Tabel 2 Konsentrasi DO

Variasi Debit Udara Suhu (oC)Konsentrasi DO (mgL) dan Waktu (menit)

0 30 60 90 120 150 180

2 Lmenit3 Lmenit4 Lmenit

27 oC27 oC27 oC

364242

435364

475465

485766

495969

51672

526376

Sumber Hasil Pengukuran 2015


Gambar 2 Linierisasi nilai KLa O2

Tabel 3 Data hasil perhitungan KLa pada setiap variasi debit udara

Variasi Debit Udara Persamaan KLa O2 KLa O3 20 oC KLa O3 27 oC


y = 0001x + 0053y = 0002x + 0077y = 0003x + 0078

000100020003

000060001200019

000070001500022

Sumber Hasil Perhitungan 2015

3 3 Validasi Hasil Pengukuran OksigenTerhadap KSOGambar 3(a) memperlihatkan hasil

pengukuran KSO dengan tren yang samadengan hasil pengukuran DO Pada seluruhvariasi debit udara KSO mengalami kenaikanpada setiap waktu kontaknya dan tercatat KSOtertinggi pada variasi 4 Lmenit Hubunganantara hasil pemeriksaan KSO dan DOditunjukkan oleh Gambar 3 (b) - (d) Hasilnyamenunjukkan hubungan yang kuat antara KSOdan DO dengan nilai R2 melebihi 095 dantercatat hubungan antara keduanya meningkatseiring dengan penambahan laju udaraHubungan DO dengan KSO paling kuat tercatatpada variasi laju udara 4 Lmenit dengan nilai R2

mencapai 099 Fakta ini memperkuatpernyataan yang menyatakan 1 mol O3 akanmenghasilkan 1 mol O2 seperti ditunjukkanpersamaan 5(25)

OH + O3rarr HO2 + O2rarr HO4 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(5)

3 4 Pengaruh Variasi Debit Udara PadaO3H2O2 Terhadap Penyisihan SenyawaOrganikBahan organik sangat heterogen dan bisa

terukur pada parameter COD(19) dan UV254(13)COD mengukur bahan organik yang labil dapat

teroksidasi secara kimia oleh oksidator kuat(bikromat)(19) sementara UV254 menunjukkanhumus dan senyawa aromatik(13) bahkan dapatmenunjukkan bahan refractory organicsubstances dalam air(26) Efisiensi penyisihanCOD dan UV254 pada setiap waktu kontak dapatdilihat pada Gambar 4 dan 5 secara berurutanPenyisihan parameter organik menunjukkantrend yang serupa yaitu (i) efisiensi penyisihanparameter organik tersebut mengalami kenaikanseiring penambahan waktu kontak dan (ii)kenaikan debit udara menyebabkan adanyakenaikan efisiensi penyisihan senyawa organikFakta ini memperkuat hasil penelitian terdahuluyang menunjukkan bahwa proses ozonisasi sajadan AOP dapat menurunkan kadar CODsehingga rasio BODCOD dapat meningkatsehingga kualitas lindi lebih baik dan siap diolahpada proses selanjutnya(9)

Pada Gambar 4 dan 5 di bawah terlihatefisiensi penyisihan tertinggi dicapai pada variasidebit 4 Lmenit dengan penyisihan senyawaorganik di menit ke-180 mencapai 90 untukCOD dan 1487 untuk penyisihan UV254 Jikadibandingkan dengan penelitian sebelumnyadengan sampel dari TPA yang sama sertamenggunakan proses O3H2O2 (laju udara 3Lmenit) namun ditambahkan katalis berupazeolite tercatat angka penyisihan penyisihan


COD tidak berbeda jauh dengan hasil penelitianini(27) namun penyisihan UV254 pada penelitianterdahulu tersebut tercatat dua kali lebih baik(2868) dibandingkan penelitian ini(27) Hasil inijuga menunjukkan aromatik organik yangterkandung pada lindi lebih sukar disisihkanpada proses O3H2O2 dibandingkan senyawaorganik yang labil dan terukur sebagai CODSelain itu lebih baiknya penyisihan UV254 pada

proses yang menggunakan katalis dikarenakankatalis yang digunakan juga dapat berfungsisebagai adsorben Lebih lanjut rendahnyaefisiensi penurunan UV254 menunjukkan organikaromatik yang ada dapat merupakan materiyang sulit terdegradasi oleh ozon yang selektifsehingga masih banyak materi organik aromatikyang terakumulasi tidak dapat disisihkan secarasempurna oleh teknik O3H2O2(28)

(a) (b)

(c) (d)Gambar 3 (a) Hasil pengukuran KSO dan hubungan antara DO dan KSO pada (b) 2 Lmenit (c) 3

Lmenit dan (d) 4 Lmenit

Gambar 4 Efisiensi penyisihan parameter COD selama proses AOP (O3H2O2) pada setiap variasi debitudara


Gambar 5 Efisiensi penyisihan parameter UV254 selama proses AOP (O3H2O2) pada setiap variasi debitudara

Tabel 4 pH sampel lindi pada setiap variasi debit dan waktu kontak

Pada penelitian ini lebih efektifnyapenyisihan senyawa organik pada variasi 4Lmenit karena nilai konsentrasi sisa ozon (KSO)dan kelarutan ozon (KLaO3) pada debit udara 4Lmenit tercatat paling tinggi dibandingkandengan variasi debit udara lainnya (Tabel 2)Selain itu seperti terlihat pada Tabel 4 jikadibandingkan variasi lainnya pada variasikecepatan 4 Lmenit pH tercatat lebih basa danpH yang basa akan meningkatkan efisiensiproses pengolahan(6) hal ini disebabkankeberadaan oksidator yang ada terdiri dari ozondan produk dekomposisinya yaitu OH(29)Kondisi ini menggambarkan lebih simulatannyareaksi antara ozon dan OH dalam sampel lindipada variasi 4 Lmenit sehingga proses oksidasisenyawa organik dapat terjadi lebih baikPersamaan reaksi yang dapat menggambarkankondisi tersebut adalah(8)

O3 + OH- HO2- + O2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip (6)

O3 + HO2- OH+ O2 -+ O2helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(7)

OH+ RH RH +H2O atau RH +OH-helliphelliphellip (8)

RH + O2 RH- O2RH++ O2helliphelliphelliphelliphellip (9)

Penambahan H2O2 akan menginisiasipembentukan superoksida radikal yang akanmembentuk OH seperti pada reaksi 6-7 ReaksiOH dengan bahan organik (RH) akanmenghasilkan carbon center radical (reaksi 8)yang akan bereaksi dengan oksigen untukmembentuk superoksida radikal yang kembaliakan bereaksi dengan ozon membentuk OH(8)Kenaikan pH pada proses O3H2O2 dapat terjadipada reaksi antara ozon secara langsungataupun dengan OH karena ion hidroperoksidamenginisiasi dekomposisi ozon (persamaan 6-7)Namun demikian perlu dikaji penggunaan energialternatif untuk operasional proses O3H2O2sehingga tidak diperlukan biaya operasionalyang tinggi

4 KESIMPULANPada proses O3H2O2 dengan dosis H2O2

yang tetap laju aliran udara bebasmempengaruhi transfer gas pada lindi Semakintinggi laju aliran udara maka semakin besarkonsentrasi oksigen dan ozon dalam larutan lindiPenelitian ini juga membuktikan pengukuranKSO dapat didekati dengan pengukuran DOEfisiensi penyisihan senyawa organik yang

No Variasi debitWaktu Kontak

30 60 90 120 150 1801 2 Lmenit 852 855 856 856 856 8582 3 Lmenit 853 864 882 899 911 9213 4 Lmenit 905 921 930 940 944 946


diukur sebagai COD dan UV254 juga membaikseiring dengan peningkatan laju aliran udara

PERSANTUNANPenghargaan yang tinggi penulis sampaikan

kepada Bapak Arief Perdana UPTD PengelolaanSampah TPATPST Regional DLH Jawa Baratatas bantuan izin dan diskusi selama prosespenelitian

DAFTAR PUSTAKA1 Renou S Givaudan J Poulain S

Dirassouyan F amp Moulin P (2008) Landfillleachate treatment Review and opportunityJournal of hazardous materials 150(3) 468-493

2 Damanhuri E amp Padmi T (2010)Pengelolaan Sampah Diktat Kuliah TL 31045-10

3 Labiadh L Fernandes A Ciriacuteaco LPacheco M J Gadri A Ammar S amp LopesA (2016) Electrochemical treatment ofconcentrate from reverse osmosis of sanitarylandfill leachate Journal of EnvironmentalManagement 181 515-521

4 Hereher M E Al-Awadhi T amp Mansour SA (2019) Assessment of the optimizedsanitary landfill sites in Muscat Oman TheEgyptian Journal of Remote Sensing andSpace Science

5 Bilgili M S Demir A amp Oumlzkaya B (2007)Influence of leachate recirculation on aerobicand anaerobic decomposition of solid wastesJournal of hazardous materials 143(1-2) 177-183

6 Cortez S Teixeira P Oliveira R amp Mota M(2011) Evaluation of Fenton and ozone-basedadvanced oxidation processes as maturelandfill leachate pre-treatments Journal ofEnvironmental Management 92(3) 749-755

7 Gliniak M Lis A Polek D amp Wołosiewicz-Głąb M (2019) Advanced OxidationTreatment of Composting Leachate of FoodSolid Waste by Ozone-Hydrogen PeroxideJournal of Ecological Engineering 20(5)

8 Von Gunten U (2003) Ozonation of drinkingwater Part I Oxidation kinetics and productformation Water research 37(7) 1443-1467

9 Wu J J Wu C-C Ma H-W amp Chang C-C (2004) Treatment of landfill leachate byozone-based advanced oxidation processesChemosphere 54(7) 997-1003

10Tizaoui C Bouselmi L Mansouri L ampGhrabi A (2007) Landfill leachate treatmentwith ozone and ozonehydrogen peroxide

systems Journal of hazardous materials140(1-2) 316-324

11DLH (2020) Status Lingkungan HidupProvinsi Jawa Barat Bandung DinasLingkungan Hidup Provinsi Jawa Barat

12Gelardiansyah S (2015) Kelarutan Ozonpada Proses Ozonisasi Konvensional danAdvanced Oxidation Process (O3H2O2) padaLindi Effluent Pengolahan REKALINGKUNGAN 3(2)

13APHA (2005) Standard methods for theexamination of water and wastewaterAmerican Public Health Association (APHA)Washington DC USA

14USEPA J (1999) Alternative disinfectantsand oxidants guidance manual United StatesEnvironmental Protection Agency (USEPA)

15Zhou H amp Smith D W (2000) Ozone masstransfer in water and wastewater treatmentexperimental observations using a 2D laserparticle dynamics analyzer Water research34(3) 909-921

16Karamah E F Bismo S Annasari L ampPurwanto W W (2010) Mass transfer studyon micro-bubbles ozonation in a bubblecolumn International Journal of ChemicalEngineering Research 2 243-252

17Acero J L amp Gunten U v (2000) Influenceof carbonate on the ozonehydrogen peroxidebased advanced oxidation process for drinkingwater treatment

18Beltran F J (2003) Ozone reaction kineticsfor water and wastewater systems CRC Press

19Sawyer C N amp McCarty P L (1978)Chemistry for environmental engineers NewYork Mc Graw-Hill Book Company

20Sururi M R Roosmini D amp Notodarmojo S(2018) Chromophoric and liabilityquantification of organic matters in the pollutedrivers of Bandung watershed IndonesiaPaper presented at the MATEC Web ofConferences

21Zhang Y Yin Y Feng L Zhu G Shi ZLiu X amp Zhang Y (2011) Characterizingchromophoric dissolved organic matter in LakeTianmuhu and its catchment basin usingexcitation-emission matrix fluorescence andparallel factor analysis Water research45(16) 5110-5122

22Sotelo J Beltran F Benitez F amp Beltran-Heredia J (1989) Henrys law constant forthe ozone-water system Water research23(10) 1239-1246


23Reynolds T D amp Richards P A C (1995)Unit operations and processes inenvironmental engineering PWS PublishingCompany

24Rezagama A (2012) Studi OzonisasiSenyawa Organik Air Lindi TempatPemrosesan Akhir Sarimukti Teknik 34(2)82-87

25Staehelin J Buehler R amp Hoigneacute J (1984)Ozone decomposition in water studied bypulse radiolysis 2 Hydroxyl and hydrogentetroxide (HO4) as chain intermediates TheJournal of Physical Chemistry 88(24) 5999-6004

26Frimmel FH (2005) Aquatic humicsubstances Biopolymers Online Willey OnlineLibrary

27Sururi M R Siti S A amp Safria O P (2016)Leachate Treatment Using AdvancedOxidation Process with Zeolite as a CatalystIPCB 2016 139

28Chen W Luo Y Ran G amp Li Q (2019)An investigation of refractory organics inmembrane bioreactor effluent following thetreatment of landfill leachate by the O3H2O2and MWPS processes Waste Management97 1-9

29Glaze W H Kang J-W amp Chapin D H(1987) The chemistry of water treatmentprocesses involving ozone hydrogen peroxideand ultraviolet radiation


masuknya air eksternal ke dalam timbunansampah yang dikenal dengan sebutan lindi(6)Pengolahan lindi di Indonesia pada umumnyadilakukan secara biologi seperti denganmenggunakan kolam stabilisasi atau teknikpengolahan secara anaerobik atau aerobiklainnya Waktu proses yang dibutuhkan padateknik ini cukup lama menyebabkan lahan yangdibutuhkan untuk Instalasi Pengolahan Lindi(IPL) menjadi cukup luas Selain itu harusdiperhatikan bahwa kualitas lindi mengalamiperubahan seiring dengan waktu Semakin tuaumur timbulan maka bagian bahan organik yangbiodegradable akan lebih kecil dari bagianbahan organik yang non-biodegradable(1)

Kenyataan menunjukkan bahwa semakinlama umur tumpukan sampah pada seltimbunan maka semakin sulit lindi diolah secarabiologi(6) Salah satu alternatif pengolahan yangmenarik untuk mengolah lindi adalah prosesAdvance Oxidation Process (AOP) denganmenggunakan O3H2O2(7) Pada proses O3H2O2dekomposisi ozon dipercepat menjadi OH

(radikal OH) entity dengan potensi oksidasiyang paling besar dalam air sehingga dapatmengoksidasi senyawa organik kompleks padaair lindi yang sukar didegradasi secara biologi(78)Selain itu penggunaan Teknik AOP berbasiskanozon dapat meningkatkan biodegradibilitas lindimelalui kenaikan rasio BODCOD(910) sehinggalindi tersebut siap diolah secara biologi

Lindi dari TPA di Indonesia tentu memilikiciri khas dibandingkan lindi dari TPA di luarnegeri ciri khas lindi sampah Indonesiamemiliki karakter pH tidak asam(2) Selain itusalah satu kekurangan teknik O3H2O2 adalahadanya kebutuhan H2O2 yang dapat membebanibiaya pengolahan Peneliti terdahulu telahmenunjukkan bahwa penambahan H2O2 secaraterus menerus tidak akan meningkatkan efisiensipenyisihan proses O3H2O2(10) Sehingga salahsatu cara yang dapat dilakukan untukmenghemat biaya operasional aplikasi teknikO3H2O2 adalah dengan memberikan aliranudara yang dapat maksimal melarutkan ozondan OH (radikal OH) Sehingga sebelum teknikO3H2O2 diterapkan seyogyanya pengaruhaliran udara terhadap koefisien kelarutan ozon(KLaO3) dalam lindi dipahami Namunpengukuran konsentrasi sisa ozon tidaklahmudah dan murah sehingga untuk kepentinganpraktis beberapa peneliti menghubungkannyadengan kelarutan oksigen Penelitian ini akanmengevaluasi pengaruh kecepatan udara danhubungannya dengan kelarutan udara dankelarutan oksigen Penelitian ini juga mengamatipengaruh laju udara pada teknik O3H2O2terhadap penyisihan COD dan UV254 yang

merupakan parameter kunci pada prosespengolahan lindi Hasil dari penelitian ini dapatmenjadi masukan penerapan Teknik O3H2O2sehingga bisa lebih efektif dari sisi teknis danekonomis ketika diaplikasikan

2 BAHAN DAN METODE2 1 Lokasi Penelitian dan Pengambilan

SampelSampel yang digunakan pada penelitian ini

adalah lindi yang berasal dari TempatPemrosesan Akhir (TPA) Sarimukti yang terletakdi Desa Sarimukti Kecamatan CipatatKabupaten Bandung Barat TPA Sarimuktiberoperasi sejak Mei 2006 dan dikelola olehPemerintah Provinsi Jawa Barat Saat ini TPAini telah beroperasi lebih dari 12 tahun(termasuk TPA tua) dan dioperasikan secaracontrolled landfill Pada tahun 2019 TPA inimenampung 698906690 ton sampah dari KotaBandung Kabupaten Bandung Kota Cimahi danKabupaten Bandung Barat(11) Pengambilansampel dilakukan secara grab sampling Titikpengambilan sampel merupakan inlet dari IPLTPA Sarimukti dan sampel lindi diambilsebanyak 20 L dalam satu kali pengambilan

2 2 Alat Bahan dan Rancangan PenelitianSkema rangkaian alat yang digunakan pada

penelitian ini antara lain air compressor flowmeter generator ozon dengan tabung coronastainless dengan daya 120 watt dan kontaktoryang dapat dilihat pada Gambar 1 Aircompressor mengalirkan udara yang kemudiandialirkan menuju flow meter sebagai pengaturdebit udara Variasi debit udara pada penelitianini sebesar 2 3 dan 4 Lmenit sementarapengaruh debit udara hanya akan ditinjauterhadap Konsentrasi Sisa Ozon (KSO) terlarutpada lindi (dapat dilihat pada bagian 25)Setelah melewati flow meter udara masuk keozon generator di mana oksigen dalam udarayang masuk akan dikonversikan menjadi ozonGas Ozon sebesar 3 grjam yang dihasilkan darigenerator kemudian dialirkan ke kontaktor melaluifilter disc dengan pori berukuran 100-160microm Didalam kontaktor lindi sebanyak 1 literditempatkan dengan penambahan H2O2 yangkonstan sebesar 1197 gL pada setiap variasiKonsentrasi H2O2 yang diberikan sebesar 1197gL karena pada penelitian sebelumnyamemberikan hasil penyisihan terbaik pada TeknikO3H2O2 dengan sampel dari TPA Sarimukti(12)Pengukuran KSO serta pengujian efektifitasproses ozonisasi dan AOP dilakukan pada waktukontak 180 menit dengan interval waktupengambilan sampel per 30 menit











= 2020minus





3 =

100












mgLmgL

2460-2800732-1037










0 30 60 90 120 150 180


27 oC27 oC27 oC

364242

435364

475465

485766

495969

51672

526376







y = 0001x + 0053y = 0002x + 0077y = 0003x + 0078

000100020003

000060001200019

000070001500022













(a) (b)































































= 2020minus





3 =

100












mgLmgL

2460-2800732-1037










0 30 60 90 120 150 180


27 oC27 oC27 oC

364242

435364

475465

485766

495969

51672

526376







y = 0001x + 0053y = 0002x + 0077y = 0003x + 0078

000100020003

000060001200019

000070001500022













(a) (b)



























































mgLmgL

2460-2800732-1037










0 30 60 90 120 150 180


27 oC27 oC27 oC

364242

435364

475465

485766

495969

51672

526376







y = 0001x + 0053y = 0002x + 0077y = 0003x + 0078

000100020003

000060001200019

000070001500022













(a) (b)


























































y = 0001x + 0053y = 0002x + 0077y = 0003x + 0078

000100020003

000060001200019

000070001500022













(a) (b)
























































(a) (b)





















































Pengaruh Laju Aliran Udara Terhadap Efisiensi Penyisihan ...

Documents

Transcript of Pengaruh Laju Aliran Udara Terhadap Efisiensi Penyisihan ...