Metode Lumpur Aktif
-
Upload
okie-arda-ferdinata -
Category
Documents
-
view
1.177 -
download
1
Transcript of Metode Lumpur Aktif
5/11/2018 Metode Lumpur Aktif - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-lumpur-aktif 1/7
Kinerja Sistem Lumpur Aktif
Pada Pengo.laban Limbab Cair Industri Tabu
Oleh
Nyoman Semadi Antara
Bagian Teknologi Pangan
Program Studi Teknologi Pertanian, UNUO
ABSTRACT----------
Sludge taken from Code river from Yogyakarta was
acclimated in the laboratory to develop activated sludge
system. Acclimated sludge was then treated tofu industry
wastewater. The experiment showed that BOD removal
efficiency reached more than 90% if sludge age was
11.1 days or over and BOD loading was less than 1.32 g
BODIL.day. This system generated sludge growth yieldof 0.18 mg MLSS/mg BOD, sludge decay coefficient of
0.002 hr-l, saturation constant of286.7 mg BODIL and
maximum specific rate of BOD removal of 0.093 hr-I.
PENDAHULUAN
Industritahu rnerupakan industri yang ba-
nyak menggunakan air sebagai bahan pencuci,
pendingin maupun bahan produksi dalam sis-tern pengolahannya. Akibatnya, limbah cair
yang dihasilkan industri tahu cukup tinggi dan
perlu penanganan yang rnemadai. Penanganan
limbah cair dapat dilakukan dengan cara kirnia,
fisis, biologis maupun gabungannya. Salah sa-
tu cara untuk menurunkan kadar cernaran
lirnbah cair industri adalah dengan sistem
lumpur aktif (activated sludge). Istilah lumpur
aktif digunakan untuk suspensi biologis atau
massa rnikroba yang sangat aktif menghi-langkan bahan-bahan organik yang terlarut.
Dengan kondisi yang mernadai, cara ini dapat
menurunkan nilai BOD (Biochemical Oxygen
Demand) limbah 70 - 95 persen (Hammer,
1986).
M A JA LA H IL MIA H T EK N OL OG I P ER T AN IA N V ol. 2, No .1 , 1996·33
Penanganan limbah secara biologis
menjadi pilihan untuk mengolah limbah
tangga maupun limbah industri. Hal i
babkan oleh kemampuan rnikroba unt
adaptasi dengan substrat yang beragam
mendegradasinya, dan biaya operasi re
bih rendah dibandingkan dengan cara pe
an yang lain (Chian dan Klein, 1982).Maeda (1992) menyatakan bahwa
oksigen sangat penting dalam sistem
aktif. Oksigen terlarut yang diharapkan
proses adalah di atas 0,5 mgIL. Kon
dapat dilakukan dengan mengatur ke
aerasi berkisar 0.1-0,2 vvrn ke dalam
aerasi. Menurut Hawkes (1983a) ke
oksigen dalam sistern tergantung pada k
an oksigen (oxygen demand) dari limba
ditangani. Lirnbah organik "sangat kuatbutuhkan oksigen yang tinggi, seperti
cair dari pengolahan rnakanan. Limb
yang mempunyai BOO tinggi, melebih
mg/L, akan sangat baik apabila ditang
lebih dahulu dengan proses anaerobi
diikuti dengan proses aerobik. Nisbah
dan fosfor terhadap BOD mernegang
yang penting dalam sistem penanganan
secara aerobik. Nisbah ini mempengaruh
mikrooa yang tumbuh dan efisiensiNisbah BOD:N:P = 100:6:1,5 dapat dig
sebagai dasar dalam percobaan pena
lirnbah secara aerobik (Hawkes,
sedangkan Hammer (1986) mengernu
nisbah BOD:N:P = 100:5:1 sudah m
apabila limbah cair tersebut ditangani
5/11/2018 Metode Lumpur Aktif - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-lumpur-aktif 2/7
sistem lumpur aktif Untuk limbah yang me-
ngandung nitrogen atau fosfor yang tinggi, sis-
tern lumpur aktif menjadi tidak efisien untuk
menurunkan kandungan nitrogen maupun fos-
for. Wu dan Okrutny (1982) dalam peneIi-
tianya menghasilkan bahwa kecepatan spesifik
pertumbuhan lumpur aktif maksimum terjadipada konsentrasi fosfor 0,756 mg/L, konsen-
trasi yang lebih tinggi tidak mempengaruhi per-
tumbuhannya.
Untuk memantau kemampuan mengendap
sistem umumnya digunakan SVI (Sludge
Volume Index), yaitu volume dalam mililiter
yang dimiliki oleh satu gram SS yang dapat
diendapkan. Kisaran SVI antara 50-150 mllg
TAIIIGKr AERASITANG'·!
PENGENIlAPAN
Q( 1."1,o
RD. x I "' " ~ S I ! I o, 0"". '(..--' 6,.
Gambar I. Skema alir sistern lumpur aktif
SimboI-simbol pada Gambar Iartinya adalah :
Q "" laju aliran influen limbah, L hr-]
Qw laju lumpur yang dibuang, L hr-I
Q-Qw laju aliran efluen, L hr-l
R nisbah resirkulasi (RQIQ)RQ laju lumpur yang diresirkulasi, L hr-l
Q( l+R) = laju aliran dari tangki aerasi, L hr-)
V volume tangki aerasi, L
X "" konsentrasi biomassa dalam
tangki aerasi, mg L-1MLSS
X, konsentrasi biomassa yang
diresirkulasi, mg L-t SS
X e = konsentrasi biornassa efluen,mg L-l SS
So konsentrasi substrat influen, mg
L-l BOD atau COD
Se konsentrasi substrat efluen, lumpur
resirkulasi, dan dalarn tangki aerasi.
M AJA LA H ILM IA H TE KN OL OG I P ER TA NIA N V ol. 2 , N o .1, 1996 - 34
menunjukkan daya mengendap lumpur
baik (Hammer, 1986). Apabila SVI lebih b
dari 200 mllg menunjukkan terjadinya bul
pada sistem (Hawkes, 1983a).
Secara prinsip kinetika biologis
didefinisikan oleh Monod telah diterapkan
lam pengembangan model matematika usistem lumpur aktif. Untuk menurunkan p
maan-persamaan matematika pada proses p
nganan limbah dengan lumpur aktif diguna
skema umum seperti Gambar 1. Model
banyak digunakan dalam penelitian-penelit
sebelumnya (Aggarwal dan Tare, 1
Mayabhate dkk., 1988; Eckhoff dan Camp
1990~Hollingsworth dkk., 1991).
Pada sistem lumpur aktif proses per
buhan lumpur berlangsung pada fase egenous, sehingga pad a sistem terjadi kornp
untuk memperoleh nutrisi yang tinggal sed
Pada fase ini terjadi penurunan jumlah
massa akibat adanya sel-sel yang lisis.
penurunan biomassa proporsional dengan
massa yang ada, sehingga:
dXldt =- kd·X (1)
kd = koefisien kerusakan biornassa, hari-1
Dengan demikian laju spesifik pertumbu
bersih selama fase endogenous adalah:
(uS J
' = Ksr: S - kd (2
maka
u' +ky= d
q
atau u' = Y.q - k < f (3)
Pada sistem lumpur aktif laju spe
pertumbuhan bersih adalah kebalikan
MCRT (Sc),
5/11/2018 Metode Lumpur Aktif - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-lumpur-aktif 3/7
u' = liSe " " (4)
maka apabila digabung dengan persamaan (3)
diperoleh:
liSe =Y.q - kd (5)
Dari hubungan linear antara liSe dan q dapat
ditentukan nilai Y dan kd.
Hubungan rnaternatika antara laju peng-
gunaan substrat dan konsentrasi substrat sama
dengan hubungan matematika yang diperlihat-
kan persamaan Monod :
kSq = K + ; (6)
s e
Untuk mendapatkan hubungan linear, maka
persamaan (6) dibalik rnenjadi :
1 K 1 I_=_s_ +- (7)q k Se k
Dari hubungan linear ini dapat ditentukan nilai
k dan Ks.
BAHAN DAN METODE
Aklimasi Lumpur Aktif
Sumber mikrobe yang digunakan untuk di-
kembangkan menjadi lumpur aktif adalah sedi-men sungai. Sedimen ini, yang diharapkan me-
ngandung mikroba yang dibutuhkan, dikem-
bangkan di laboratorium dengan eara fill and
draw. Selama pengembangan ini mikroba yang
ada akan teraklirnasi dengan limbah yang akan
diolah.
Karakterisasi limbah cair tahu.
Karakterisasi limbah tahu meliputi anal isis
COD, BOD, pH, total nitrogen, total fosfor, dantotal padatan tersuspensi (TSS).
M A JA LA H IL MIA H T EK N OL OG I P ER T AN IA N V ol. 2. No .1 , 1996 - 35
Pengolahan Limbah dengan Sistem
kontinyu.
Model pengolah limbah yang d
seperti Gambar 2.
Keterangan:
I. Tangki reservoar limbah
2. Pompa peristaltik3. Aerator
4. Flow meter
5. Tangki aerasi
6.Tangkipengendapan
7, Propeler
8. Difuser
Gambar 2. Model pengolah Iimbah deng
lumpur aktif
Tangki aerasi dan tangki peng
menjadi satu, dengan volume tang
8,76 liter dan volume tangki peng
sekitar 4,44 liter. Laju influen diatu
menggunakan pompa peristaltik.
dilakukan dengan aerator dengan k
aerasi rata-rata 1,6 liter/menit atau 0
Untuk memperoleh gelernbung uda
kecil digunakan stone difuser da
rnencampur seeara merata antara lum
limbah yang diolah dila-kukan agitasi
kecepatan putar propeler (pj. 8 em daem) rata-rata 160 rpm. Limbah eair ta
digunakan dalam pereobaan in i dience
kali, sehingga diperoleh COD limbah
900 mgIL. Pereobaan dilakukan
memvanasi laju aliran influen,
5/11/2018 Metode Lumpur Aktif - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-lumpur-aktif 4/7
diperoleb waktu retensi limbah (HRT): 5,8;
8,1; 10,4; 12,2; dan 14,6 jam.
Oengan memvariasi laju influen, maka
loading limbah juga akan bervariasi. Masing-
masing waktu retensi limbah tersebut dilakukan
pengambilan lumpur (sludge removal) 0,6
Llhari, yaitu dengan mengambil MLSS daritangki aerasi dua kali sehari masing-masing
300 ml pada pagi hari (jam 08.00) dan sore had
Gam 17.00). Parameter yang diamati adalah
SVI, COO influen dan efluen, BOD influen dan
efluen, pH influen dan efluen, kekeruhan
influen dan efluen.
Cara Pengamatan
Total nitrogen, total fosfor dan COD
dengan metode standar dari EPA (1974) ; BODdengan metode rnanometrik; padatan tersuspen-
si dengan metode sentrifugasi, yaitu 3500 rpm
selama 20 menit; kekeruhan dengan turbi
meter (Hach); pH dengan pH meter.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kinerja sistem lumpur aktif dala
pengolahan limbah cair tahu dapat dilihat paTabe1 1. Oari data tersebut nampak bah
waktu retensi limbah (HRT) berpengar
terhadap umur lwnpur (MCRT) dan beb
limbah, yaitu semakin lama HRT maka MCR
juga sernakin lama. Selain dipengaruhi o
HRT, MCRT juga dipengaruhi oleh jwnl
lumpur yang diambil dan yang terbuang m
lalui efluen. Beban limbah adalah banyakn
senyawa cemaran (BOD atauCOD) yang dip
ses setiap hari, Semakin cepat laju aliran libah ke dalam tangki aerasi berarti semak
tinggi beban limbah,
Tabel 1. Kinerja sistern lumpur aktif dalam pengolahan limbah cair industri tahu
PARAMETER HRT(jam)
5,8 8,1 10,4 12,2 14,6
MLSS (mg/L) 2830 4440 3870 3850 389
MCRT (hari) 6,5 11,1 11,9 12,2 13,
Influen :BOD (mg/L) 518 447 493 532 45
COD (rng/L) 880 871 988 958 97
pH 7,29 7,05 7,11 6,88 6,9
Kekeruhan (NTU) 47,3 41,5 41,9 36,8 44,
SVI (ml/mg) 141 112 110 67 10
Beban Limbah :
g BOD/L.hari 2,14 1,32 1,14 1,05 0,7
g COO/L.hari 3,64 2,58 2,28 1,88 1,5
Nisbah F /M :
OasarBOO 0,76 0,30 0,29 0,27 0,1Oasar COD 1,29 0,58 0,58 0,49 0,4
Efisiensi (%) :
94,erombakan BOD 81,7 90,8 92,5 93,8
Perombakan COD 82,3 91,7 93,5 94,9 96,
Penurunan Kekeruhan 53,5 62,2 72,8 74,7 82,
M AJA LAH ILM JAH TE KN OLO GI PE RTA NIAN V ol. 2, No .1 , 1996 - 36
5/11/2018 Metode Lumpur Aktif - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-lumpur-aktif 5/7
Dalarn sistem lumpur aktif, MCRT me-
megang peranan penting karena MCRT me-
rupakan kebalikan dari kecepatan spesifik per-
tumbuhan lumpur. Gambar 3 memperlihat-kan
pengaruh MCR T terhadap efisiensi perom-
bakan BOD, COD dan penurunan kekeruhan
serta SVI. Dari gambar tersebut nampak bahwa
MCRT yang semakin lama akan meningkatkan
efisiensi proses dan SVI semakin kecil. Serna-
kin lama MCRT berarti waktu kontak lumpur
dengan limbah semakin lama sehingga proses
perombakan berlangsung dalam waktu lama
dan senyawa cemaran yang dapat dirombak
juga semakin banyak, Semakin lama MCRT
juga menyebabkan lumpur berada dalam fase
endogenous. Lwnpur yang berada dalam fase
endogenous mempunyai sifat flokulasi yang
baik sehingga SVI semakin kecil. Lamanya
MCRT dapat diatur dengan merubah kecepatan
resirkulasi lumpur ke tangki aerasi, atau dengan
mengatur jumlah lwnpur yang dibuang. Pada
umur lumpur lebih besar dari II,I hari
memperlihatkan efisiensi perombakan BOD
atau COD di atas 90%.
Beban limbah dapat mempengaruhi per-
tumbuhan lumpur, diperlihatkan dengan sema-
kin tinggi beban limbah akan meningkatkan
jumlah lumpur (MLSS), namun pada beban
limbah yang terlalu tinggi MLSS akan me-
nurun. Hal ini nampak pada Gambar 4, yaitu
beban limbah dari 0.75 sampai 1,32 g BODI
L.hari MLSS meningkat dari 3890 menjadi
4440 mglL, sedangkan beban limbah lebih
besar dari 1,32 g BOD/L.hari (2.14 g BODI
L.hari) MLSS menurun (2830 mg/L), Hal ini
dapat dijelaskan bahwa, apabila beban limbah
terlalu tinggi terjadi dispersi lumpur yang tidak
dapat terendapkan sehiungga banyak massa sel
yang terbuang bersama-sarna dengan efluen.
Kondisi in i diperlihatkan dengan tingginya
padatan tersuspensi di dalam efluen. Dari
Gambar 4 juga nampak bahwa walaupun pada
beban limbah yang tinggi kecepatan spesifik
M A JA LA H IL M IA H T EK N O L O G I P E R T A N IA N V o l , 2, N o . 1 , 1996 - 3 7
10 0 r
I
].'!!
W 2S
75
1 1 I 0
5,
, 0I-ICilT (hari)
Gambar 3. Pengaruh umur lumpur (MCR
dap efisiensi perornbakan BO
dan penurunan kekeruhan, dan
BOD =..()oo ; ECOD = . ; EKe6. ; dan SVI = . . . .
'I:C IS
- ,0 , 1 1. . .
E ..t,
:5 J0.4 ig
""}l: 1
o.~.0,
02
8.0an l.imbah lIOIBODIL h wi I
Gambar 4. Pola hubungan beban limbah denga
kecepatan spesifik perornbakan
BOD efluen (BODe) dan padata
pensi efluen (SSe). MLSS =-.-BODe =-0- ; SSe =~ .
perombakan BOD juga tinggi namun
MLSS yang rendah tidak mampu m
secara sempurna bahan organik yang
ini diperlihatkan dengan tingginya kad
efluen. Pada beban limbah 2,14 g BOD
5/11/2018 Metode Lumpur Aktif - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-lumpur-aktif 6/7
kecepatan spesifik perombakan BOD 0,62 per
had dan kadar BOD efluen 95 rng/L.
Dari perhitungan diperoleh parameter kine-
tika seperti terlihat pada Tabel 2. Nilai para-
meter kinetika ini diperoleh dengan kondisi
proses CFSTR (continous-flow stirred-tank
reactor) dengan suhu mixed liquor berkisar 26-
30oC, laju aerasi rata-rata 0,18 vvm dan
kecepatan agitasi 160 rpm dengan propeler
berukuran pj 8 ern dan lb 1,8 ern. Parameter
kinetika ini dapat digunakan sebagai dasar un-
tuk merancang sistem pengolah limbah cair
tahu. Namun dalam merancang sistem peng-
olah limbah perlu diperhatikan variabel yang
dapat mempengaruhi parameter kinetika. Me-
nurut Harbold (1980) parameter kinetika dapat
berubah dengan adanya perubahan suhu dan
kornposisi limbah cairo Dikatakan pula bahwa
umumnya untuk penanganan limbah cair de-
ngan sistem lumpur aktif, nilai parameter
kinetika seperti Ks dan k dapat meningkat dua
kaIi lipat bila suhu meningkat lOoC.
Tabel 2. Parameter kinetika sistem lumpur aktif daJam
pengolahan lim bah cair industri tahu
Parameter Kinetika BesarnyaGrowth Yield (Y) 0,18
Koefisien kerusakan lumpur 0,0017 jam-l
(kd)
Kecepatan spesifik maksimum 0,093 jam-I
perombakan BOD (k)
Tetapan saturasi (Ks) 268,7mg
BOD/L
KESIMPULAN
Dalam pengolahan limbah cair industri
tahu dengan menggunakan sistem lumpur aktif,
efisiensi penghilangan bahan cemaran lebih
besar dari 90% diperoleh apabila beban limbah
tidak lebih besar dari 1,32 g BODIL.hari dan
umur lumpur lebih lama atau sama dengan 11,1
M A JA LA H IL MIA H T EK NO LO G I P ER TA N IA N V ol. 2 , No .1 , 1 9 9 6 - 3 8
hari. Dalam penelitian ini diperoleh pula .pa
rameter kinetika yang dapat digunakan sebaga
dasar dalam merancang sistem pengolahan lim
bah skala industri,
UCAPAN TERlMA KASIH
PenuJ is mengucapkan terima kasih kepad
Dr. Ir. R.B. Kasmidjo, MS. dan Dr. Ir. Djok
Wibowo atas masukan yang diberikan sehingg
penelitian ini dapat terselesaikan.
DAFTAR PUSTAKA
Aggarwal, A. dan V. Tare. 1988. Optimal design o
single and multiple stage activa-ted sludge pro
cesses. Water, Air and Soil Pollution (42): 67·85.
Carawan, R.E. 1979. Spinoff on Wastewater Treatmen
of Food Processing Effluents. Extension Specia
Report No. AM-18I. January, 1979.
Chian, E.S.K. dan I.A. Klein. 1982. Environmental
Control and Waste Utilization. Biotechnology an
Bioengineering Symp. No.12:301. lohn Wiley
Sons, Inc. New York.
Eckhoff, T.H., E.L. Stover, dan C.K Campana. 1990
Performance reliability activated sludge assist:
case study. Proceedings of the 1990 Food Industry
Environmental Conference. Atlanta.
EPA-625/6-74-003. 1974. Methods for Chemica
Analysis of Water and Wastes. U.S. Environ
mental Protection Agency.
Hammer, M.J. 1986. Water and Wastewater Technology
(2nd ed.). John Wiley & Sons. New York.
Harbold, H.S. 1980. Sanitary Engineering Problems an
Calculation for the Profesional Engineer. An
Arbor Science Publishers Inc. Michigan.
Hawkes, HA 1983. Activated Sludge. Di do/am: C.R
Curds dan H.A. Hawkes (Eds.), Ecological Aspect
of Used-water Treatment (YoU): 77-162
Academic Press, London.
Hollingsworth, J.C., S. Rana, D,W. Graham, dan RGArnold. 1991. Determination of kinetic coefficients
for BOD removal at soft drink bottling facility
Proceeding of the . 1991 Food Industr
Environmental Conference. Atlanta.
Maeda, Y. 1992. Microbiological Waste Treatment
Kursus Singkat Manajemen Lirnbah lndustr
Pangan. PAU Pangan dan Gizi, UGM. Yogyakarta.
5/11/2018 Metode Lumpur Aktif - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-lumpur-aktif 7/7
Mayabhate, S.P., S.K. Gupta, dan S.G. Joshi. 1988.
Biological treatment of pharmaceutical wastewater.
Water, Air and Soil Pollution (38); l89-l97.
Wu, Y.c. dan M.S. Okrutny, 1982. Role of phosphorus
in activated sludge. Biotechnology and
Bioengineering, Vo1.24: 1813-1826.
M A JA LA H II.M J AH T E KNO lO G I P E RT A NIA N Vol .2 , No.1 , 1996·39