BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Salah satu penanganan pengolahan limbah cair industri saat ini dapat dilakukan dengan sistem aerob pada proses lumpur aktif konvensional. Proses ini termasuk proses biologis yang menggunakan mikroorganisme untuk mendegradasi bahan-bahan organik yang terkandung dalam limbah cair. Proses lumpur aktif terdiri dari bak aerasi dan bak sedimentasi. Sehingga kualitas effluent sangat tergantung pada kondisi bak sedimentasi dan karakteristik lumpur yang mengendap dimana mikroorganisme lebih banyak berperan didalamnya.

Proses lumpur aktif relatif sederhana namun memiliki banyak kekurangan, diantaranya memerlukan waktu yang lama dan lahan yang luas untuk memisahkan lumpur dan cairan didalam bak sedimentasi sekundernya serta pengoperasiannya dengan kondisi sangat khusus terutama terhadap beban organik dan konsentrasi mikroorganisme atau sering disebut dengan F/M ratio dan kebutuhan oksigen terlarut. Sebagai akibatnya terjadi bulking sludge, berupa fenomena dari mikroorganisme yang sulit/lambat mengendap dikarenakan F/M ratio yang tidak seimbang. Oleh karena itu di dalam bioreaktor harus diawasi dengan ketat agar tidak terjadi kondisi tersebut.

Metoda ini banyak dipakai di pengolahan air limbah industri yang kandungan organik dalam air limbahnya masih berada dalam rentang yang sesuai untuk diolah dengan menggunakan metode ini.

1.2. Tujuan Percobaan

Setelah melaksanakan praktikum ini mahasiswa mampu : menentukan konsentrasi awal kandungan organik dalam lumpur aktif dan

konsentrasi kandungan organik setelah percobaan berlangsung selama seminggu, menentukan kandungan Mixed Liquour Volatile Suspended Solid (MLVSS) yang

mewakili kandungan mikroorganisme dalam lumpur aktif, menentukan komsentrasi nutrisi bagi mikroorganisme pendegradasi air limbah

dalam lumpur aktif, menghitung efisiensi pengolahan dengan cara menentukan persen (%) kandungan

bahan organik yang didekomposisi selama seminggu oleh mikroorganisme dalam lumpur aktif terhadap kandungan bahan organik mula – mula.

BAB II

TINJAUAN PUSAKA

Pengolahan air limbah dengan metode pertumbuhan tersuspensi (suspended growth) umumnya diaplikasikan sebagai Proses Lumpur Aktif. Istilah lumpur aktif ini identik dengan mikroorganisme aktif, karena mikroorganisme yang dipergunakan dalam pengolahan air limbah jumlahnya cukup besar (pekat) dan menyerupai lumpur, maka diberi istilah lumpur aktif.

Model pengolahan air limbah dengan metode pertumbuhan tersuspensi yang dikenal dengan lumpur aktif konvensional seperti berikut :

2.1. Langkah Operasional

Langkah operasional lumpur aktif sebagai berikut :

 Pembiakan mikroorganisme, pembiakan mikroorganisme dimaksudkan untuk menumbuhkan mikroorganisme yang akan diaplikasikan pada pengolahan air limbah. Pembiakan mikroorganisme dilakukan dengan memasukan mikroorganisme kedalam tangki aerasi (aeration tank), mikroorganisme dicampur dengan air dan injeksikan oksigen/udara kedalam tangki aerasi, disamping injeksi udara pada pembiakan mikroorganisme perlu ditambahkan nutrient yang dapat dibuat dengan mempergunakan campuran gula pasir dan pupuk NPK. Nutrient harus mempunyai kandungan ion C, H, O, N dan S. Setelah terjadi pembiakan, nutrient diganti dengan mempergunakan air limbah yang akan diolah, diberikan sedikit demi sedikit hingga tangki aerasi penuh. Proses ini juga dikenal proses aklimatisasi.

Air limbah yang telah terkondisi sesuai lingkungan mikroorganisme (pH normal dan temperatur lingkungan serta kandungan logam berat kecil) dipompa dialirkan menuju tangki aerasi. Pada tangki aerasi akan terjadi perombakan bahan organic oleh mikroorganisme, laju alir air limbah yang dipompa diatur sedemikian rupa sesuai dengan waktu kontak (waktu tinggal) yang dibutuhkan.

Air limbah yang tercampur dengan mikroorganisme pada tangki aerasi akan keluar dari tangki aerasi menuju tangki clarifier. Pada tangki clarifier terjadi pemisahan antara mikroorganisme dengan air limbah yang sudah dioleh, air limbah yang sudah teroleh akan keluar (over flow) dari bagian atas clarifier, sedangkan mikroorganisme keluar dari bagian bawah.

Mikroorganisme yang keluar dari bagian bawah clarifier, sebagian besar dipompa dan dialirkan kembali ke tangki aerasi untuk proses berikutnya, dan sebagian kecil dibuang. Pembuangan mikroorganisme dimaksudkan untuk mengendalikan jumlah (konsentrasi) mikroorganisme didalam tangki aerasi.

Mikroorganisme yang terbuang dari clarifier perlu dilakukan pengelolaan lebih lanjut sehingga tidak mencemari lingkungan. Proses yang umum dipergunakan untuk pengelolaan mikroorganisme ini adalah  Dewatering (pengurangan kadar air) dan Pengeringan (Drying). Hasil pengolahan mikroorganimse berupa limbah padat yang dikenal dengan “BIOSOLID”.  

2.2. Faktor – faktor yang Harus Diperhatikan dalam Aplikasi Lumpur Aktif

Berbagai faktor yang perlu diperhatikan dalam aplikasi lumpur aktif dalam pengolahan air limbah diantaranya :

Kualitas air limbah yang akan dioleh meliputi : derajat keasaman (pH), temperatur, konsentrasi bahan organic yang dinyatakan dalam besaran chemical oxygen demand (COD) dan biological oxygen demand (BOD), dan konsentrasi logam berat. 

Laju alir air limbah, laju alir air limbah berpengaruh terhadap waktu tinggal (waktu proses) didalam tangki aerasi, semakin besar laju alir, waktu tinggal semakin kecil dan ini akan berdampak pada hasil pengolahan air limbah

Konsentrasi mikroorganisme didalam tangki aerasi, konsentrasi mikroorganisme berpengaruh terhadap hasil pengolahan air limbah, jika konsentrasi mikroorganisme terlalu kecil maka hasil pengolahan tidak maksimal, dan jika terlalu besar mikroorganisme bekerja tidak maksimal dan hasil pengolahan juga tidak maksimal. Pada umum dipergunakan perbandingan antara jumlah makanan (F) sebagai nutrient terhadap jumlah mikroorganisme yaitu (F/M) ratio yang besarnya berkisar 0,8 – 1,0. Artinya jika COD air limbah sebesar 5000 mg/L, maka konsentrasi mikroorganisme dalam tangki aerasi kurang lebih 5000 mg/L

Injeksi udara, besarnya udara yang diinjeksikan berpengaruh terhadap kelarutan oksigen dalam tangki aerasi, kelarutan oksigen berpengaruh terhadap hasil pengolahan air limbah. Jika oksigen terlarut sangat kecil, maka hasil pengolahan tidak maksimal. Kelarutan oksigen dalam air limbah diharapkan maksimal sehingga hasil pengolahan air limbah maksimal. Berdasarkan data kelarutan oksigen yang baik sekitar 2 mg/L. 

Distribusi Udara, Injeksi udara kedalam air limbah dimaksudkan untuk membantu kebutuhan oksigen mikroorganisme dan proses oksidasi. Distribusi udara yang tidak merata dapat mempengaruhi hasil pengolahan air limbah, diharapkan udara terdistribusi secara merata agar hasil pengolahan air limbah maksimal. Kekurangan oksigen berdampak pada kehidupan mikroorganisme, warna mikroorganime menjadi pucat dan sulit untuk mengendap dan dapat mengganggu proses pengendapan pada clarifier.

Laju alir (recycle) mikroorganisme, besarnya laju alir recycle mikroorganimse berpengaruh terhadap waktu tinggal dan konsentrasi mikroorganisme pada tangki aerasi. Laju alir recycle harus dilakukan pengendalian agar konsentrasi mikroorganisme pada tangki aerasi tidak berlebih maupun berkurang dan waktu tinggal terpenuhi sehingga hasil pengolahan air limbah maksimal. 

2.3. Perkembangan Model Lumpur Aktif KonvensionalPengembangan model lumpur aktif konvensional dimaksudkan untuk meningkatkan

efisiensi dan efektifitas pengolahan air limbah. Berbagai model yang dikembangkan dalam pengolahan air limbah dengan lumpur aktif pertumbuhan tersuspensi diantaranya: 

Model Kontak-Stabilisasi (Contact-Stabilization)Model ini merupakan pengolahan air limbah secara biologi AEROB.

Pengembangan model kontak-stabilisasi ini diharapkan dapat meningkatkan efisiensi dan efektivitas pengolahan air limbah secara biologi aerob, yaitu waktu proses pengolahan yang lebih pendek dan hasil pengolahan air limbahnya yang maksimal. Model Kontak-Stabilisasi seperti gambar berikut :

Model yang dikembangkan yaitu menambah sebuah tangki yang dimaksudkan untuk “mengistirahatkan sementara” mikroorganisme sebelum dipergunakan dalam proses berikutnya yaitu pada tangki kontak. Seperti diketahui pada system konvensional mikroorganisme dari tangki clarifier langsung dimasukan kedalam tangki proses, sedangkan pada model kontak-stabilisasi, mikroorganisme ditampung terlebih dahulu dalam sesuatu tangki (tangki aerasi) selanjutnya dialirkan ke tangki proses utama yaitu tangki kontak (contact tank).

Pada model kontak dan stabilisasi (aerasi) ini kedua tangki baik tangki aerasi maupun tangki kontak diinjeksikan udara, diharapkan dengan penambahan tangki penampungan sementara mikroorganisme (tangki stabilisasi/aerasi) dapat memperpendek waktu proses dan meningkatkan hasil pengolahan air limbah

   Model Kolam Oksidasi (oxidation Ditch)

Pengembangan model lain untuk pengolahan air limbah secara biologi AEROB dengan lumpur aktif pertumbuhan tersuspensi adalah kolam oksidasi (oxidation ditch). Pada model ini tangki proses dibuat berkelok-kelok, dan proses aerasi tidak dilakukan injeksi oksigen/udara secara langsung melainkan mempergunakan “ROTOR” sejenis baling-baling. Rotor ini berputar dan pada saat berputar air limbah akan berkontak dengan udara. Air limbah dipompa dialirkan kedalam kolam oksidasi, pada kolam oksidasi air limbah bercampur dengan mikroorganimse berputar, panjang lintasan putaran tergantung pada waktu kontak yang dibutuhkan.Model kolam oksidasi (oxidation ditch) seperti pada gambar berikut :

Kolam Besar Aerasi (Aerated lagoons)Pengolahan air limbah secara biologi AEROB dengan model Aerated lagoons

(basins) membutuhkan luas lahan yang cukup besar, hal ini dilakukan mengingat jumlah air limbah yang akan dilakukan pengolahansangat besar. Pada model ini dapat terjadi 2 (dua) proses yaitu AEROB dan FAKULTATIF. Proses aerob terjadi pada permukaan air limbah yang teraduk dengan motor dan berkontak dengan udara sekitar, jika kedalaman kolam tidak terlalu dalam maka akan terjadi proses pengolahan secara AEROB tetapi  jika kolam yang dipergunakan mempunyai kedalaman yang cukup dalam maka proses pengolahan berlangsung secara FAKULTATIF. Proses yang terjadi dalam kolam aerasi ini hampir sama dengan model oxidation ditch.

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1. Alat dan Bahan

3.1.1. Alat

Alat yang diperlukan :

2 buah labu erlenmeyer 250 mL 2 buah corong gelas 2 buah cawan porselin 1 buah desikator 1 buah neraca analitis 1 buah oven 1 buah furnace 1 buah Hach COD digester 2 buah tabung Hach 1 buah Buret lengkap dengan klem dan statif

3.1.2. Bahan

Bahan yang diperlukan :

Glukosa KNO3

KH2PO4

HgSO4

H2SO4

K2Cr2O7

FAS Indikator ferroin Kertas saring

3.2. Diagram Alir Percobaan

3.2.1. Penentuan COD sampel

Tabung Hach

2,5 mL sampel

3,5 mL pereaksi K2Cr2O71,5 mL perekasi H2SO4 pekat

Hach COD Digester

Panaskan t=2jam T=150oC

Keluarkan tabung dari digester

Dinginkan pada udara terbuka

Tabung telah dingin

2-3 tetes feroin

Titrasi dengan FAS 0,1N

Hingga warna hijau berubah

menjadi cokelat

3.2.2. Penentuan Kandungan Mixed Liquor Volatile Suspended Solid ( MLVSS)

Cawan pijar

Kertas saring

furnace ovenT=600oC T=105oCPanaskan

selama 1jam

Desikator (untuk menurunkan suhu)

TimbangCatat berat cawan pijar a gram dan

kertas saring b gram

40 mL sampel air limbah

saring

filtrat Kertas saring+endapan

Letakkan di cawan pijar

ovenT=105oC

T=1jam

TimbangCatat sebagai

c gram

FurnaceT=600oC

T=1jam

TimbangCatat sebagai

d gram

BAB IV

HASIL PERCOBAAN

Dissolved Oxigen

sebelum penambahan nutrisi = mgO2/L

setelah penambahan nutrisi = mgO2/L

pH

sebelum penambahan nutrisi =

setelah penambahan nutrisi =

Penentuan kandungan MLVSS

sebelum penambahan nutrisi

No Massa Satuan (gram)

1 Cawan pijar setelah dipanaskan (a)

2 Kertas saring setelah dipanaskan (b)

3 Cawan pijar berisi endapan setelah di oven (c)

4 Cawan pijar berisi endapan setelah di furnace (d)

setelah penambahan nutrisi

No Massa Satuan (gram)

1 Cawan pijar setelah dipanaskan (a)

2 Kertas saring setelah dipanaskan (b)

3 Cawan pijar berisi endapan setelah di oven (c)

4 Cawan pijar berisi endapan setelah di furnace (d)

Penentuan kandungan COD

No Sampel lumpur aktifTitrasi 1 Titrasi 2 Volume FAS

(mL)Volume FAS Volume FAS

(mL) (mL)

1 Blanko (aquadest)

2Sampel sebelum penambahan

nutrisi

3Sampel setelah penambahan

nutrisi

Penentuan effisiensi pengolahan

COD awal mgO2/LCOD akhir mgO2/Leffisiensi %

DAFTAR PUSTAKA

Budiastuti, Herawati. Jobsheet Praktikum Pengolahan Limbah Industri Modul Lumpur Aktif Konvensional. Bandung : Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung.

Herlambang, Arie. 2009. Teknologi Pengolahan Limbah Tekstil dengan Sistem Lumpur Aktif. Dalam : http://www.kelair.bppt.go.id/Sitpa/Artikel/Tekstil/tekstil.html

Sumada, Ketut. 2012. Pengolahan Air Limbah Secara Biologi Aerob. Jurusan Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional

LAPORAN PRAKTIKUM PENGOLAHAN LIMBAH INDUSTRI

LUMPUR AKTIF KONVENSIONAL

Nama Praktikan :

1. Ilman Nulhakim (101411038)

2. Ira Permatasari (101411039)

3. Khairunnisaa N H (101411040)

4. Latif Fauzi (101411041)

5. Mochamad Rizki P (101411042)

Kelas : 3B

Dosen Pembimbing :

Ir. Endang Kusumawati, MT.

Hari, Tanggal Praktikum :

Senin, 12 September 2012

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

BANDUNG

2012