BAHAN AJAR PENANGANAN LIMBAH

KONTR KONTRAK AK BELAJAR BELAJ AR Mata Kuliah

: PENANGANAN LIMBAH INDUSTRI PANGAN

Kode Mata Kuliah

: N10B.242

SKS

: 2 (2-0)

MK Prasyarat

: Mikrobiologi Pangan

Semester

: 4 (empat)

Staf Pengajar

: 1. Debby M. Sumanti, Ir., M.S. 2. Tita Rialita, S.Si., M.Si.

Silabus

: Membahas tentang definisi dan ruang lingkup limbah, peranan bota dalam penanganan limbah, prinsip-prinsip dan cara penanganan limbah (padat, cair dan gas) secara fisik, kimia dan biologis serta mendesain proses penanganan limbah industri pangan.

Tujuan Instruksional Umum : Setelah mengikuti mata kuliah ini mahasiswa mahasiswa dapat (TIU) / Kompetensi menjelaskan cara-cara dan mendesain proses Penanganan Limbah Industri Pangan. Jadwal

: Kuliah Ujian UTS Ujian UAS

: Kamis, 10.30 – 12.10 : Kamis, 03 April 2008 : Sesuai S esuai Jadwal FTIP

Kriteria Penilaian

: Tugas Individu

10 %

Tugas Makalah dan Presentasi (kelompok) 25 %

Nilai

Peraturan Umum

UTS

30 %

UAS

35 %

: A B C D E

≥ 80 68 – 79 56 – 67 45 – 55 ≤ 44

: - Kehadiran kuliah minimum 80 % - Tidak ada ujian susulan kecuali bila ada alasan yang kuat. - Tidak ada ujian perbaikan, kecuali yang mendapat nilai E dengan pertimbangan khusus dari Kordinator Mata Kuliah.

Bahan Aj ar Penanganan Penanganan Limbah – Revi si 0 – updat e 02 febr feb r uari uar i 2010

1

- Tugas makalah dibuat per kelompok dengan topik sesuai kesepakatan dengan dosen / Kordinator Mata Kuliah. - Kehadiran diskusi 100 %, bila tidak hadir tetapi ada alasan kuat dan surat bukti sah dapat diganti dengan tugas yang lain atau nilai dipotong 10 %. - Selama kuliah berlangsung HP dimatikan.

` Pustaka

:

Daftar Pustaka Wajib Betty, S.L.J dan W.P. Rahayu. 1993. Penanganan Limbah Industri Pangan. Kanisius. Bogor Daftar Pustaka yang dianjurkan 1. Birch,G.G., K.J.Parker and and J.T.Worgan. J.T.Worgan. 1976. Food Food from Waste Appied Science Publishers, Ltd. London. 2. Herzka, A and R.G.Booth. 1981. Food Industry Wastes. Applied Science Publishers, Ltd. London. 3. John H.Green, H.Green, Ph.D and Amihud Amihud Kramer, Ph.D. 1979. Foof Foof Processing Waste Management. AVI Publishing Company, Inc. Westport, Connecticut.


2

TUJUAN PEMBELAJ PEMBELA J ARAN ARA N UMU UMUM M (TPU) (TPU) Setelah mengikuti mata kuliah ini, maka mahasiswa diharapkan memiliki kompetensi dapat menjelaskan cara-cara dan mendesain proses

penanganan

Limbah

Industri

Pangan

dan

mampu

melakukan komunikasi ilmiah dan bekerja sama dalam sebuah

team work .


3

BAB I DEFINISI DAN RUANG LINGKUP LIMBAH

TUJUAN PEMBELAJARAN KHUSUS (TPK) Setelah mengikuti kuliah dengan pokok bahasan definisi, ruang lingkup limbah, mahasiswa akan dapat memahami definisi dan pengelompokkan limbah pertanian yang benar.

1.1.

Pengertian Limbah Pertanian Limbah (waste ) menurut kamus Webster adalah bahan yang terbuang.

Sementara kamus besarnya menyebutkan limbah adalah bahan yang dibuang atau kelebihan seperti abu, sampah, produk sampingan dan lain sebagainya. Limbah pertanian dengan demikian bisa diartikan sebagai “bahan yang dibuang” di sektor pertanian. Secara garis besar limbah pertanian itu dibagi ke dalam limbah pra dan saat panen serta limbah pasca panen. Limbah pasca panen juga bisa terbagi ke dalam kelompok limbah sebelum diolah dan limbah setelah diolah atau limbah industri pertanian. Penanganan limbah didasari pada asas manfaat. Manfaat supaya tidak menjadikan masalah (lingkungan, penyakit, estetika) serta manfaat limbah dijadikan sebagai bahan baku industri (dimanfaatkan tanaman, hewan ternak dan manusia). Ternyata limbah pertanian dari kuantumnya mempunyai potensi yang sangat besar, bahkan dari sudut volume limbah pertanian dapat melebihi volume bahan dasar aslinya (raw material ). Sebagai misal dari satu kilogram kedelai kering olah pada pembuatan tahu dihasilkan 1,5 – 1,8 kilogram ampas tahu basah.

Bahan Aj ar Penanganan Limbah – Revi si 0 – updat e 02 februari 2010

4

1.2.

Penggol ongan Limb ah Pertanian Limbah pertanian terbagi ke dalam empat golongan menurut waktu

ketersediannya, yaitu limbah pertanian pra panen, panen, pasca panen dan pasca pengolahan (limbah industri pertanian). Limbah Pertanian Pra Panen Limbah Pertanian Panen Limbah Pertanian Limbah Pertanian Pasca Panen Limbah Pertanian Pasca Pengolahan Limbah pra panen terdiri dari buangan sisa-sisa pemangkasan pada tanaman yang secara intensif dipelihara atau mungkin anak ayam (DOC) hasil penyeleksian kelamin (sexing), bagian-bagian yang tua dan jatuh atau diambil seperti daun-daun, ranting, buah (misalnya biji karet), kotoran ternak dan lainlain. Limbah panen relatif cukup banyak mulai dari ceceran hasil panen akibat kurang efektifnya sarana dan prasarana pertanian. Misalnya penggunaan sabit bergerigi di sawah dapat memperbaiki kehilangan padi hingga 5 – 7% sementara kehilangan padi dewasa ini bisa mencapai 15 – 20%. Demikian juga sisa panen yang ditinggalkan di lapangan seperti batang atau jerami pada tanaman setahun, sampai sisa tanaman yang terambil seperti kelobot, tongkol, cangkang atau kulit, dan lain-lain. Limbah pasca panen-pra olah demikian juga cukup banyak seperti tempurung, sabut dan air buah pada kelapa, afkiran buah atau sayuran dan hasil lainnya yang rusak atau tidak memenuhi ketentuan kualitas, kulit, darah, jeroan pada ternak potongan. Demikian pula kepala ikan dan jeroan, kulit kerang/tiram, udang dan ikan, dan banyak lagi macam dan jenisnya yang lain termasuk sampah-sampah basah baik dari rumah tangga maupun pabrik bekas-bekas pembungkus seperti daun pisang. Limbah industri pertanian adalah buangan dari pabrik/industri pengolahan hasil pertanian. Seperti industri-industri lainnya justru jenis limbah ini yang banyak menimbulkan polusi lingkungan kalau tidak ditangani secara baik. Jenis


5

industri ini juga cukup banyak. Untuk memudahkan penanganannya limbah industri pertanian ini bisa dikelompokkan berdasarkan komponen bahan bakunya, apakah limbah karbohidrat, protein atau lemak demikian juga bisa dikelompokkan berdasarkan fasanya yang terbesar apakah cairan atau padatan. Untuk penanganannya, limbah cair biasanya dikelompokkan lagi berdasarkan BOD (Biological Oxygen Demand )-nya.

1.3.

Limb ah Pertanian Pra Panen Sebelum membicarakan limbah pertanian ada baiknya kita melihat kembali

mengenai pengelompokkan hasil pertanian terlebih dahulu. Seperti kita ketahui hasil pertanian didapat dari jasad hidup baik tanaman maupun hewan. Dari tanaman kita kelompokkan menurut jenis hasilnya seperti tanaman serealia, umbi-umbian, legum atau kacang-kacangan, hortikultura yang terdiri dari kelompok tanaman sayuran, buah-buahan dan tanaman hias, kelompok tanaman penghasil nira, penghasil lateks, tanaman penghasil minyak, tanaman serat-seratan, tanaman penyegar, penghasil minyak atsiri, tanaman penghasil rempah, tanaman obat-obatan, tanaman makanan ternak, tanaman air (termasuk rumput laut) dan tanaman kehutanan. Dari hewan dua kelompok besar adalah hewan darat dan air. Hewan atau ternak darat terbagi ke dalam ternak besar (sapi, kerbau, kuda, unta), ternak sedang (domba, kambing, babi), kecil (kelinci, marmut) dan unggas (ayam, itik, mentok, angsa, puyuh). Hewan air dikelompokkan pada hewan air tawar (ikan dan udang) dan laut (ikan, udang, ketam, dan tiram). Pengelompokkan ini seperti juga pada tanaman masih terbuka karena belum semua hewan yang diusahakan masuk ke dalam kelompok mana seperti lebah madu, ulat sutera, buaya yang diternakkan, cacing tanah yang sekarang banyak dipelihara orang serta jangkerik dan lain-lain. Dari pengusahaan baik tanaman maupun hewan, limbah pra panen, pasca panen dan pasca olah mempunyai potensi yang luar biasa baik jumlahnya maupun jenis usaha yang mungkin bisa diusahakan. Yang dimaksud limbah pertanian pra panen yaitu materi-materi biologi yang terkumpul sebelum atau sementara hasil utamanya diambil. Sebagai contoh daun, ranting atau buah yang gugur sengaja atau tidak, biasa dikumpulkan sebagai sampah dan ditangani umumnya hanya dibakar saja. Kotoran ternak


6

umumnya hanya dijadikan pupuk kandang saja walaupun sebenarnya masih bisa diolah menjadi bahan bakar langsung, difermentasi menjadi gas bio, media atau campuran media jamur, campuran makanan ternak lainnya (seperti misalnya pada peternakan sistem longyam atau peternakan di atas kolam ikan). Masih berbicara tentang contoh lainnya limbah pra panen adalah biji karet. Perkebunan karet di Indonesia sebagian besar merupakan perkebunan rakyat, selebihnya milik perkebunan besar baik swasta maupun BUMN. Tujuan utama perkebunan karet tentunya mendapatkan lateksnya. Lateks disadap untuk diolah di pabrik menjadi karet. Menurut data statistik di Indonesia terdapat lebih 2,3 juta hektar perkebunan karet. Dari jumlah tadi kira-kira tujuhpuluh persennya merupakan perkebunan rakyat yang umumnya kurang diusahakan secara intensif. Diperkirakan dari sejumlah tanaman karet tersebut bisa dihasilkan biji karet lebih dari 15 ribu ton biji karet setiap tahunnya. Hanya sedikit sekali dari jumlah tersebut yang dimanfaatkan untuk pembuatan bibit atau paling tidak sebagai batang bawah. Kira-kira 40 – 50% dari berat biji karet adalah komponen lemak. Lemak yang terkandung terdiri dari asam-asam lemak jenuh seperti stearat dan oleat, sementara asam lemak tidak jenuhnya adalah linoleat. Di Sri Langka lemak biji karet dimanfaatkan di pabrik sabun dan cat. Kemungkinan sebagai minyak sayur pengganti minyak kelapa terus dilakukan, namun hasilnya belum nampak. Ampas hasil perasan minyak biji karet sebagai bahan pangan sampai sekarang sebatas dibuat untuk bahan tempe. Komponen protein pada biji karet cukup bagus.

1.4.

Limb ah Pertanian Panen Limbah pertanian saat panen cukup banyak berlimpah. Golongan tanaman

serealia misalnya yang populer di Indonesia antara lain padi, jagung, dan mungkin sorgum. Sisa potongan bawah jerami padi termasuk akar tanaman padi belum digunakan dengan baik, selain bagian ini dirasakan kurang efisien kalau diambil, juga bisa dikembalikan untuk kesuburan tanah. Sawah direndam, lalu dibajak sehingga sisa tanaman padi ini masuk ke dalam tanah dan dibiarkan membusuk. Potongan atasnya setelah diambil gagang dan bulir padinya daun dan sebagian batangnya dibakar, dibuat atap, atau dibenamkan ke dalam lumpur untuk pupuk.


7

Daun dan batang atau jerami padi dapat difermentasikan atau dibuat silase jadi makanan ternak ruminansia atau dijadikan bahan baku untuk diambil silikatnya untuk selanjutnya digunakan dalam pembuatan empelas. Batang padi atau dami sering digunakan untuk keramas setelah dibakar hingga mengarang atau disusun untuk penanaman jamur merang. Pemanfaatan dami padi dan malai padi untuk kerajinan sapu nampaknya sudah tidak terlihat lagi sekarang. Pabrik kertas masih bisa menggunakan dami padi untuk bahan pembuatan kertas. Limbah panen padi mungkin tidak bisa dikatakan limbah, tapi kalau dalam jumlah, cukup membuat kita harus mewaspadainya agar jumlah tersebut bisa dihindarkan paling tidak dikurangi. Hal itu adalah ceceran padi yang tertinggal akibat pelaksanaan dan cara kerja panenan yang kurang efisien. Ceceran padi ini diperkirakan bisa mencapai 5 hingga 15 persen dari jumlah produksi. Bila panen padi secara nasional dalam perhitungan kasar 10 juta hektar dikalikan dengan produktivitas 4 ton per hektar akan didapat 40 juta ton padi. Hingga bila kehilangan padi terendah saja di saat panen 5 persen, maka padi yang tersia-sia adalah 2 juta ton padi atau kurang lebih 1,36 juta ton beras. Suatu jumlah yang tidak sedikit. Dengan panen yang lebih baik misalnya penggunaan sabit bergerigi, alat penebah yang lebih baik, pengemasan gabah yang lebih baik ditambah pengangkutan gabah ke gudang atau ke tempat penggilingan, angka kehilangan di atas dapat ditekan. Panen jagung menyisakan batang dan daun yang mengering. Sering sisa batang dan daun ini cukup dibakar saja. Demikian juga halnya pada panenan sorgum, sisa tanaman jarang dimanfaatkan lebih optimal. Beberapa peternak dapat membuat silase yang terkadang ditambahkan tetes tebu. Hampir semua tanaman setahun masih menyisakan sisa tanaman yang sampai sejauh ini hanya dibuang atau dibakar atau dimanfaatkan sebagian untuk makanan

ternak,

kompos,

bibit

(misalnya

ubi

jalar),

dan

belum

ada

pemanfaatannya yang lebih baik misalnya diekstrak klorofilnya untuk bahan pewarna makanan dan lain sebagainya. Sisa panen pisang berupa batang, pelepah dan daun di perkebunan pisang perlu juga difikirkan cara penanganannya yang lebih baik. Serat batang pisang masih bisa dimanfaatkan untuk karung misalnya. Sama halnya di kebun nenas setelah diambil tunas batangnya untuk bibit, sisanya kebanyakan dipotong lalu dibuang walaupun peremajaannya dilakukan setelah tanaman pokok


8

berumur 3 – 4 tahun bahkan ada yang membiarkannya terus. Serta yang ada di daun-daunnya mungkin masih bisa dimanfaatkan.

1.5.

Li mbah Pasca Panen Pra Olah Limbah pertanian pasca panen pra olah umumnya merupakan kulit-kulit

yang terkadang merupakan bagian terbesar dari komoditinya. Sebagian berupa komoditas afkir sisa seleksi penentuan kualitas segarnya termasuk sisa penggolongan yang tidak termasuk kelas apa pun serta komoditas cacat. Selain kulit dalam bentuk yang berbeda-beda, juga ranting atau tandan buah, bonggol dan jerami. Pada saat akan diolah atau dikonsumsi segar, sisa selain kulit buah, biji merupakan bagian yang mempunyai potensi untuk diolah lebih lanjut karena komponennya yang masih mengandung pati, lemak, protein bahkan mungkin vitamin, mineral atau minyak atsirinya bahkan untuk keperluan farmasi atau obatobatan. Pemanfaatan kemudian bisa menjadi pangan, pakan, kompos, media tumbuh jamur, dan hasil industri lainnya. Di penggilingan padi, limbah yang bisa dikumpulkan antara lain sekam kasar, dedak, dan menir. Sekam banyak dimanfaatkan sebagai bahan pengisi untuk pembuatan bata merah, dipakai sebagai bahan bakar, media tanaman hias, diarangkan untuk media hidroponik, diekstrak untuk diambil silikanya sebagai bahan empelas dan lain-lain. Dedak halus digunakan sebagai pakan ternak ayam, bebek atau kuda, sementara menirnya dimanfaatkan sebagai campuran makanan bayi karena kandungan vitamin B 1 nya tinggi, makanan burung, dan diekstrak minyaknya menjadi minyak katul (bran oil ). Hasil panen jagung menghasilkan limbah dalam bentuk klobot jagung yang bisa dimanfaatkan sebagai bahan pengemas makanan secara tradisional (wajik, dodol), tongkolnya kurang dimanfaatkan walaupun sebenarnya mungkin masih bisa untuk media jamur atau lainnya. Hasil penggilingan jagung menjadi tepung, lembaganya bisa diekstrak menjadi minyak jagung dan tentu saja ampasnya masih bisa diberdayakan karena kandungan proteinnya dan mungkin juga lemaknya masih ada. Dari buah kelapa, sabutnya dan bubuknya diekspor. Demikian juga tempurungnya setelah dijadikan arang aktif. Air kelapa sekarang sudah relatif


9

susah didapat karena banyak digunakan untuk media dalam pembuatan nata de coco.

1.6.

Limb ah Indus tri Pertanian / Pasca Pengolahan Kelompok ini biasanya yang menjadi perhatian para ahli penanganan

limbah, karena selain banyak dalam jumlah juga seperti industri-industri bukan pertanian masalah yang ditimbulkannya terkadang menyangkut masyarakat banyak terutama masyarakat sekeliling lokasi pabrik. Oleh karena itu dalam penanganan limbah pertanian ini pun baik proses maupun hasilnya tidak menyebabkan polusi yang menyebabkan adanya masalah kesehatan maupun bau atau estetika lingkungan. Limbah industri pertanian dapat dikelompokkan menurut jenis bahan bakunya misalnya limbah sayuran dan buah-buahan, limbah pati dan karbohidrat lainnya, limbah deri atau pengolahan susu, limbah daging, limbah ikan dan hasil laut lainnya, dan sebagainya. Limbah industri pertanian biasanya dikelompokkan juga berdasarkan karakteristik

bahan

organiknya,

umumnya

digunakan

pengukuran

BOD

(Biological Oxygen Demand ). Angka BOD akhir biasanya dipakai sebagai parameter untuk merancang proses penanganan limbah industri pertanian tersebut. Selain BOD, angka COD (Chemical Oxygen Demand ) dan TOC (Total Organic Concentration ) bisa digunakan untuk melihat sifat-sifat limbah industri pertanian yang lebih baik lagi. Pengamatan parameter di atas khususnya biasa digunakan untuk menangani limbah industri pertanian cair. Limbah padat industri tapioka, tahu, minyak sayur (kelapa, kelapa sawit dan lain-lain) banyak mendapat perhatian, diteliti di lembaga-lembaga penelitian dan universitas. Hasil gilingan tebu di pabrik gula menghasilkan blotong atau bagase yang masih mengandung gula sekitar 1 persen. Blotong digunakan di pabrik gula untuk bahan bakar lori pengangkut atau mesin pemanas pabrik (pengkristalan). Sisa pengkristalan gula didapat cairan kental yang masih banyak mengandung gula yaitu tetes atau melase. Melase selain digunakan untuk pembuatan spiritus dan alkohol serta asetat, digunakan juga untuk proses-proses bioteknologi seperti pembuatan glutamat, asam-asam amino lainnya, sitrat dan lain-lain.


10

1.7.

Sampah Rumah Tangga Sampah rumah tangga sebenarnya mempunyai karakteristik tersendiri.

Tingkat kehidupan masyarakat yang membuang limbah atau sampah rumah tangga. Makin maju masyarakat, maka limbah organis atau sampah basah prosentasenya makin kecil. Sebaliknya pada masyarakat yang sedang berkembang prosentase volume sampah basah masih tinggi. Sebagai gambaran, dahulu sebelum diintroduksi pengemas-pengemas logam dan plastik untuk makanan, hampir seratus persen sampah rumah tangga adalah sampah basah yang nota bene umumnya merupakan limbah pertanian. Gambaran dari rumah-rumah tangga dan gedung kantoran beserta sampahnya, di perkotaan disebut sebagai sampah kota. Pemerintah setempat biasanya mempunyai lembaga sendiri yang memikirkan masalah ini yang kaitannya dengan kebersihan lingkungan daerahnya, sehingga peraturan dan undang-undang untuk mengatasi masalah sampah kota ini perlu diberlakukan. Wirausaha di bidang sampah sebenarnya sangat menjanjikan di Indonesia, apalagi dengan adanya apa yang disebut laskar mandiri (pemulung sampah) sumber tenaga kerja sudah tersedia. Pada dasarnya limbah pertanian dapat digunakan sebagai bahan baku industri baik pakan, pangan, obat-obatan, energi serta pertanian (pupuk dan media). Di bawah ini diuraikan mengenai penanganan limbah cair industri pertanian yang banyak menimbulkan masalah terutama lingkungan dan kesehatan. Limbah pertanian pra panen, panen dan pasca panen – pra olah umumnya berbentuk padatan, biasanya penanganannya jauh lebih mudah baik dengan jalan pembakaran, pemanfaatan menjadi pakan, pangan, atau pupuk tanaman. Baik sifat-sifat maupun penanganan limbah industri pertanian banyak mengambil dari buku Betty dan Winiati (1993) “Penanganan Limbah Industri Pangan” terbitan Kanisius, Yogyakarta.


11

1.8.

Jenis -Jenis Lim bah 1. Limbah Padat 2. Limbah Cair 3. Limbah Gas Permasalahan -

Limbah pertanian terdiri dari bahan organik ⇒ busuk → polusi udara dan polusi air

-

Limbah padat bukan merupakan sumber mikroorganisme patogen, tetapi bila menumpuk ⇒ menimbulkan keadaan tidak higienis karena menarik lalat, kecoa dan tikus, yang seringkali merupakan pembawa berbagai jenis kuman penyakit. v Contoh Limbah padat : jerami, pulp buah cokelat dan kopi, kulit ari-

ari kopi, dedak dan bekatul dan lain-lain. v Contoh Limbah cair : air buangan pabrik, air cucian kopi dan

cokelat, air kelapa dan lain-lain. v Contoh Limbah gas : gas cerobong dan uap air buangan pabrik

sawit dan gula, amoniak dari pabrik lateks pekat, karbon dioksida hasil fermentasi, dan lain-lain. Berdasarkan Lokasi v Limbah Lapangan : sisa tanaman yang ditinggalkan waktu panen,

peremajaan / pembukaan areal baru (kayu, ranting, daun, dan lainlain). v Limbah di tempat pengolahan : yaitu hasil ikutan yang terbawa

pada waktu panen hasil utama dan kemudian dipisahkan dari produk utama dalam proses pengolahan (misalnya tempurung dan sabut kelapa).

1.9.

Tujuan Penanganan Limb ah 1. Pemberian perlakuan agar limbah dapat dibuang dalam keadaan bebas bahaya pencemaran, tanpa usaha mengambil manfaat langsung daripadanya. 2. Pemberian perlakuan terhadap limbah agar limbah dapat dimanfaatkan kembali (recycling ) sebagai bahan mentah baru, produk baru, bahan bakar, makanan ternak dan pupuk.


12

Catatan : Penanganan limbah yang buruk dapat mengakibatkan : bahaya untuk kehidupan, masalah pelestarian lingkungan, bahaya kesehatan masyarakat dan merusak estetika lingkungan.

1.10. Ringkasan v Limbah (waste) adalah bahan yang dibuang di sektor pertanian. v Limbah pertanian digolongkan atas 4 kelompok yaitu : (1) Limbah pertanian

pra panen, (2) Limbah pertanian panen, (3) Limbah pertanian pasca panen dan (4) Limbah pertanian pasca pengolahan. v Berdasarkan wujud, limbah dibagi atas (1) Limbah padat, (2) Limbah cair,

dan (3) Limbah gas. v Contoh limbah padat adalah jerami, pulp buah coklat dan kopi, dedak dan

bekatul. v Contoh limbah cair adalah air buangan pabrik, air cucian bahan baku (kopi)

dan air kelapa. v Contoh limbah gas adalah gas atau uap air buangan pabrik sawit, gula dan

amoniak dari pabrik lateks pekat. v Tujuan penanganan limbah adalah :

1. Pemberian perlakuan agar limbah dapat dibuang dalam keadaan bebas bahaya pencemaran, tanpa usaha mengambil manfaat langsung daripadanya. 2. Pemberian perlakuan terhadap limbah agar limbah dapat dimanfaatkan kembali (recycling ) sebagai bahan mentah baru, produk baru, bahan bakar, makanan ternak dan pupuk.

1.11. Latihan / Tugas 1. Sebutkan dan jelaskan penggolongan limbah pertanian ! 2. Mengapa limbah pertanian harus ditangani sebelum dibuang ? 3. Sebutkan jenis-jenis limbah dan berikan contoh masing-masing ! 4. Apa tujuan penanganan limbah industri pertanian ?


13

BAB II PERAN BIOTA DALAM PENANGANAN LIMBAH TUJUAN PEMBELAJARAN KHUSUS (TPK) Setelah mengikuti mata kuliah dengan pokok bahasan peran biota dalam penanganan limbah, mahasiswa akan dapat memahami peranan biota dalam penanganan limbah industri pangan yang benar.

Dalam penanganan air limbah, mikroorganisme merupakan dasar fungsional untuk sejumlah proses penanganan. Hal utama dalam penanganan air limbah adalah pengembangan dan pemeliharaan kultur mikroba yang cocok. Dalam proses penanganan air limbah secara biologik terdiri dari campuran mikroorganisme yang mampu memetabolisme limbah organik. Mikroorganisme yang diketemukan dalam air dan air limbah antara lain : v Bakteri

v Ganggang (Algae)

v Kapang

v Rotifer

v Virus

v Crustacea

v Protozoa

2.1. Kapang -

Sifat-sifat kapang : mikroorganisme nonfotosintesis, bersel jamak, aerobik, bercabang, berfilamen fungsinya untuk memetabolisme makanan terlarut.

-

Bakteri dan kapang dapat memetabolisme bahan organik dari jenis yang sama.

-

Kapang banyak terdapat bila limbah mempunyai pH rendah, kadar air rendah, Nitrogen rendah dan bila nutrien tertentu tidak ada.

-

Rumus empiris kapang C10H17O6N.

-

Kapang tidak aktif dalam sistem anaerobik. N dalam kapang lebih sedikit daripada bakteri. Kapang tumbuh baik pada pH 4 – 5 (kondisi pH ini bakteri sulit berkompetisi).


14

-

Untuk penanganan limbah secara biologik ⇒ kapang kurang diinginkan karena ada filamen, tidak dapat mengendap dengan dengan baik.

2.2.. Bakt eri 2.2 Bakteri ⇒ mikroorganisme terpenting terpenting dalam sistem penanganan air limbah li mbah karena : 1. Beberapa jenis bakteri bakteri bersifat patogenik (penyakit). Contoh : Vibrio cholera : cholera : kolera Shigella dysenteriae : dysenteriae : disentri basiler Salmonella typhosa : typhosa : tifus 2. Kultur bakteri bakteri dapat digunakan untuk menghilangkan menghilangkan bahan bahan organik dan mineral-mineral mineral-mineral yang tidak diinginkan dari limbah air. Contoh : Streptococcus sp. Streptococcus sp. Pseudomonas sp Pseudomonas sp Bakteri bersifat kemoheterotropik yaitu menggunakan bahan organik sebagai sumber energi dan karbon. Beberapa spesies mengoksidasi senyawasenyawa anorganik tereduksi seperti NH3 untuk energi dan menggunakan CO2 sebagai sumber karbon (kemo autotrop). Ada juga bakteri bersifat fotosintetik yaitu menggunakan sinar sebagai sumber energi dan karbon dioksida sebagai sumber karbon. Bagian reaktif sel bakteri adalah membran sitoplasma. Ciri-ciri lain dari bakteri adalah : mempunyai kapsul dan lendir (untuk proses lumpur aktif), motil (bergerak dengan flagela, pergerakan dari kondisi tidak baik menjadi baik). Bakteri aerob dan fakultatif ⇒ unit penanganan aerobik, bakteri anaerob dan obligat ⇒ unit penanganan anaerobik. Bentuk dan jenis bakteri ⇒ dalam proses penanganan limbah bentuk gumpalan. Rumus empiris sel bakteri : C 5H7O2 atau C75H105O30N15P. Rumus di atas hanya menyatakan proporsi rata-rata dari komponen pengisi utama dalam sel bakteri. Komponen dasar sel bakteri secara proksimat tercantum dalam Tabel 1.


15

Tabel 1. Komponen Dasar Sel Bakteri Secara Proksimat *) Unsur

Persen berat kering Karbon 50 20 Oksigen Nitrogen 14 8 Hidrogen Fosfor 3 Sulfur 1 Kalium 1 Magnesium 0.5 Klorin 0.5 Besi 0.2 Lain-lain 0.3 Kalsium 0.5 * Schroeder (1977) dan Jenie BSL & Rahayu W.P (1990) Karakteristik yang berguna dari sebagian bakteri adalah kemampuan untuk menggumpal ⇒ berguna untuk pemisahan bakteri dalam unit pemisahan padatan dan membantu dalam menghasilkan efluen yang bermutu baik. Pertumbuhan bakteri cepat dan kemampuan untuk menggunakan bahan organik tergantung dari suhu, pH, oksigen terlarut dan makanan.

2.3. Virus -

Sifat-sifat virus : virus berada diantara benda-benda hidup dan tidak hidup, virus bukan organisme sempurna dan terbentuk dari lapisan pelindung protein yang mengelilingi serabut asam nukleat, virus adalah parasit obligat karena cara reproduksinya melibatkan sel hidup yang terinfeksi dan mengarahkan

reaksi-reaksi

sintetis

dari

sel

hidup

tersebut

untuk

memproduksi partikel virus baru. -

Perhatian utama pada virus bila terdapat dalam air adalah terhadap kesehatan masyarakat. Contoh : virus yang berasal dari air adalah infeksi polio dan hepatitis. Konsentrasi virus dalam air buangan adalah 1 – 2 / ml.

-

Proses penanganan limbah secara koagulasi, sedimentasi dan filtrasi dapat menghilangkan partikel-partikel partikel-partikel virus dalam air sebanyak sebanyak 99 persen.

-

Desinfektan yang baik untuk virus adalah khlorin dan ozon tetapi waktu kontak yang diperlukan relatif lama. Ozon lebih efektif daripada khlorin.


16

2.4. Protozoa -

Sifat-sifat : bersel tunggal, motil, tidak mempunyai dinding sel, predator (memakan bakteri).

-

Protozoa digunakan dalam sistem penanganan limbah secara aerobik. Contoh flagelata dan siliata.

-

Protozoa penting dalam penanganan limbah karena memakan bakteri ⇒ sehingga bakteri tidak b erlebihan. erlebihan.

-

Protozoa akan mengurangi bahan organik yang tidak dimetabolisme dalam sistem penanganan dan membantu menghasilkan efluen dengan mutu yang lebih tinggi dan jernih.

-

Protozoa untuk penanganan air adalah vortisela.

-

Masalah kesehatan masyarakat dengan adanya protozoa adalah disentri amuba (Entamoeba (Entamoeba histolyca ). ).

-

Lumpur aktif tanpa protozoa ⇒ efluen keruh, karena adanya sejumlah bakteri yang terdispersi sehingga BOD dan padatan tidak banyak terendapkan.

-

Kebutuhan nutrisi protozoa lebih kompleks ko mpleks daripada bakteri.

-

Protozoa ditemukan dalam penanganan limbah anaerobik padatan dan dalam sistem penanganan limbah hewan terutama rumanisasi (peranannya memetabolisme bahan partikulat dan bakteri dan penjernihan efluen akhir).

2.5. Ganggan g (Alg ae) -

Sifat : organisme autotrof fotosintetik, energi dari sinar matahari dan menggunakan bahan anorganik seperti karbon dioksida, nitrat, fosfat dalam sintetis sel-sel tambahan, proses fotosintesis : CO2 + H2O

CH2O + O2

Oksigen dilepaskan ke dalam lingkungan dan digunakan pada waktu metabolisme bahan-bahan organik. Contoh : penanganan limbah secara kolam oksidasi berusaha mensetimbangkan mensetimbangkan kedua organisme tersebut. -

Ganggang akan berkembang bila sinar matahari cukup menembus cairan dan ganggang tidak akan tumbuh baik bila cairan sangat keruh seperti pada unit lumpur aktif dan lagun teraerasi dimana sinar matahari tidak dapat masuk.

-

Ganggang ⇒ 1. Ganggang biru-hijau (Mycrocystis ( Mycrocystis ) 2. Ganggang hijau (Chlorella (Chlorella )


17

2.6. RINGKA SAN

•

Dalam penanganan air limbah, mikroorganisme merupakan dasar fungsional untuk sejumlah proses penanganan.

•

Dalam proses penanganan air limbah secara biologik terdiri dari campuran mikroorganisme yang mampu memetabolisme limbah organik.

•

Mikroorganisme yang diketemukan dalam air dan air limbah antara lain : bakteri, kapang, virus, protozoa, ganggang (Algae), Rotifer dan Crustacea.

2.7. LATIHAN SOAL 1. Sebutkan

jenis-jenis

mikroorganisme

yang

berperan

dalam

proses

penanganan limbah olahan pangan ! 2. Bagaimana sifat dari masing-masing mikroorganisme dari soal no 1 ? 3. Sebutkan contoh-contoh dari masing-masing mikroorganisme dari soal no 1 !


18

BAB III SIFAT-SIFAT LIMBAH INDUSTRI PANGAN TUJUAN PEMBELAJARAN KHUSUS (TPK) Setelah mengikuti mata kuliah dengan pokok bahasan sifat-sifat limbah industri pangan, mahasiswa akan dapat memahami sifatsifat limbah industri pangan yang benar.

Ciri-ciri limbah industri pangan : 1. Berbeban rendah 2. Volume cairan tinggi Limbah cair pengolahan pangan mempunyai kandungan : 1. Nitrogen yang rendah 2. BOD dan padatan tersuspensi tinggi 3. Proses dekomposisi cepat Sifat limbah pengolahan pangan dihasilkan dari : 1. Pencucian 2. Pemotongan 3. Blanching 4. Pasteurisasi 5. Pembersihan alat 6. Pendinginan produk

3.1. Bu ah-buahan dan Sayuran Limbah cair pengolahan sayur dan buah selain mengandung bahan organik juga mengandung polutan seperti tanah, larutan alkali panas (kalor) dan insektisida. Hal-hal yang dapat mereduksi jumlah dan tingkat polusi air limbah buah dan sayur : 1. Reduksi kebutuhan air segar dengan menggunakan sistem daur ulang. 2. Pemisahan limbah kuat dengan perlakuan separasi.


19

3. Modifikasi proses untuk meminimumkan timbulnya limbah. 4. Pendidikan personalia mengenai pengendalian polusi dan penghematan air.

3.2. Daging dan Unggas Sumber-sumber limbah daging dan unggas adalah : 1. Penyembelihan 2. Penghilangan bulu 3. Penanganan isi perut 4. Rendering 5. Pemotongan bagian yang tidak berguna 6. Pengolahan 7. Pekerjaan pembersihan

Limbah daging dan unggas mengandung darah, lemak, padatan anorganik dan organik, garam-garam serta bahan kimia yang ditambahkan selama pengolahan. Bagian bukan daging dari hewan yang memberikan beban limbah yang nyata.

3.3. Susu dan Produk-produknya Limbah susu terdiri dari susu penuh, whey dari produksi keju, dan air pencuci. Senyawa pembersih (surfaktan, deterjen asam, natrium hidroksida) yang digunakan untuk pembersihan peralatan pabrik susu akan menambah kebutuhan oksigen dari limbah.

3.4. Hasil Laut Hasil laut terdiri dari ikan, kepiting, udang dan lain-lain. Sumber limbah ikan adalah cairan yang dihasilkan dari pemotongan, pencucian, dan pengolahan produk. Cairan mengandung darah, potongan ikan kecil, kulit ikan, isi perut, kondensat dari operasi pemasakan dan air pendingin dari kondensor.


20

3.5. RINGKA SAN

•

Ciri-ciri limbah industri pangan adalah berbeban rendah dan volume cairan tinggi.

•

Sifat limbah pengolahan pangan dihasilkan dari : Pencucian, Pemotongan, Blanching, Pasteurisasi, Pembersihan alat dan Pendinginan produk.

•

Limbah cair pengolahan sayur dan buah selain mengandung bahan organik juga mengandung polutan seperti tanah, larutan alkali panas (kalor) dan insektisida.

•

Limbah daging dan unggas mengandung darah, lemak, padatan anorganik dan organik, garam-garam serta bahan kimia yang ditambahkan selama pengolahan.

•

Limbah susu terdiri dari susu penuh, whey dari produksi keju, dan air pencuci. Senyawa pembersih (surfaktan, deterjen asam, natrium hidroksida) yang digunakan untuk pembersihan peralatan pabrik susu akan menambah kebutuhan oksigen dari limbah.

•

Hasil laut terdiri dari ikan, kepiting, udang dan lain-lain. Sumber limbah ikan adalah cairan yang dihasilkan dari pemotongan, pencucian, dan pengolahan produk. Cairan mengandung darah, potongan ikan kecil, kulit ikan, isi perut, kondensat dari operasi pemasakan dan air pendingin dari kondensor.

3.6. LATIHAN SOAL 1. Sebutkan ciri-ciri dari limbah industri pangan ! 2. Bagaimana sifat dari limbah pengolahan sayur dan buah ? 3. Sebutkan sifat limbah daging dan unggas ! 4. Sebutkan limbah dari susu ! 5. Sebutkan sumber dari limbah ikan !


21

BAB IV PRINSIP-PRINSIP PENANGANAN LIMBAH TUJUAN PEMBELAJARAN KHUSUS (TPK) Setelah mengikuti mata kuliah dengan pokok bahasan prinsipprinsip penanganan limbah, mahasiswa akan dapat memahami prinsip-prinsip penanganan limbah yang benar.

4.1. Karakteristik Limbah Karakteristik limbah meliputi : 1. Volume cairan tinggi 2. Berbeban rendah 3. Memiliki kualitas dan kuantitas fisik yang spesifik (volume aliran, BOD, COD, DO, suhu, pH, konsentrasi padatan tersuspensi, toksisitas, dll.) 4. Umumnya tidak membahayakan kesehatan, karena tidak terlibat langsung dalam perpindahan penyakit. 5. Kandungan organiknya yang tinggi menyebabkan mikroorganisme dapat tumbuh subur, sehingga dapat mereduksi oksigen terlarut (DO rendah), dan seringkali menimbulkan bau busuk.

Beberapa Cara Pengelolaan Limbah adalah : 1. Pengurangan sumber (source reduction) 2. Penggunaan kembali (reuse) 3. Pemanfaatan (recycling) 4. Pengolahan (treatment) 5. Pembuangan (disposal)

4.1.1. Beberapa Cara Untuk Mengendali kan Produ ks i Li mbah Pangan

•

Reduksi kebutuhan air segar dengan menggunakan sistem daur ulang

•

Pisahkan limbah kuat/berat dengan separasi

•

Modifikasi proses untuk meminimalkan timbulnya llimbah


22

•

Beri pendidikan/pelatihan kepada karyawaan mengenai pengendalian polusi dan penghematan air.

4.1.2. Metode Penanganan Limbah Indus tri Pangan 1. Penanganan Pendahuluan (contoh : penyaringan partikel) 2. Penanganan Primer (contoh : pengendapan atau penggumpalan) 3. Penanganan Sekunder/penanganan biologi (contoh : degradasi mikrobial, bisa secara aerobik maupun anaerobik) 4. Penanganan Tersier (contoh : penyaringan pasir, multimedia, mikro, vakum) 5. Desinfeksi (contoh : menurunkan/menghilangkan mikroba patogen) 6. Penanganan Lanjutan (contoh : pembuatan pupuk, pakan ternak, dll.)

4.1.3. Teknologi AOP (Advanced Oxidation Process) Sejak awal tahun 1990-an mulai dikenalkan Teknologi Bersih Pengolahan Air limbah, yaitu Teknologi Oksidasi Lanjutan / AOP). AOP merupakan satu atau kombinasi dari beberapa proses kimia, yaitu : ozone hydrogen peroxide ultraviolet light titanium oxide

menghasilkan hidroksil radikal

photo-catalyst sonolysis, electron beam electrical discharges (plasma) Hidroksil

radikal : memiliki potensial oksidasi tinggi (2,8 V)

melebihi ozone

(potensi oksidasi 1,07 V), sehiingga hidroksil radikal mudah bereaksi dengan berbagai senyawa organik, baik yang mudah maupun yang sulit dipecahkan. Contoh aplikasi AOP di Jepang : kombinasi dari ozone dan ultraviolet. Keunggulan AOP : areal instalasi pengolahan air limbah yang tidak luas waktu pengolahan cepat penggunaan bahan kimia sedikit penguraian senyawa organik yang efektif keluaran (output) limbah lumpur (sludge) sedikit air hasil pengolahan (wastewater) dapat digunakan kembali


23

4.1.4. Dasar-Dasar Penanganan Bio logi k Degradasi limbah secara biologik merupakan proses yang berlangsung secara alamiah. Sistem biologik yang terkendali dan tak terkendali merupakan sistem utama yang digunakan untuk menangani limbah organik. Sistem ini mungkin menangani limbah cair atau padat, mungkin aerobik atau fakultatif, mungkin di dalam struktur yang terkendali atau di atas lahan. Contoh proses penanganan biologik termasuk kolam oksidasi, lagun aerasi, lagun anaerobik, pembuatan pupuk, dan penimbunan lahan (land disposal ). Oleh karena itu proses yang berlangsung adalah biologik, maka pengertian proses harus berdasarkan pada dasar-dasar mikrobiologi dan transformasi dalam unit penanganan limbah secara biologik. Rancangan dan operasi proses biologik dapat diharapkan berhasil dilaksanakan apabila pengertian ini telah dicapai.

1. Reaksi Biokimi a Dalam sistem biologik, mikroorganisme menggunakan limbah untuk mensintesis bahan selular baru dan menyediakan energi untuk sintesis. Organisme juga dapat menggunakan suplai makanan yang sebelumnya sudah terakumulasi secara internal atau endogenes untuk respirasi dan melakukannya terutama bila tidak ada sumber makanan dari luar atau eksogenes. Sintesis dan respirasi endogenes berlangsung secara simultan dalam sistem biologik dengan sintesis yang berlangsung lebih banyak bila terdapat makanan eksogenes yang berlebihan dan respirasi endogenes akan mendominasi bila suplai makanan eksogenes sedikit atau tidak ada. Secara umum reaksi yang terjadi dapat digambarkan sebagai berikut : Limbah yang dapat dimetabolisme + mikroorganisme produk akhir + dan mengandung energi lebih banyak mikroorganisme Bila pertumbuhan terhenti, mikroorganisme mati dan lisis melepaskan nutrien dari protoplasmanya untuk digunakan oleh sel-sel yang masih hidup dalam suatu proses respirasi selular autoksidatif atau endogenes. Reaksinya secara umum adalah sebagai berikut : Mikroorganisme

produk akhir + lebih sedikit mikroorganisme

Dengan adanya bahan limbah (makanan), metabolisme mikroba akan berlangsung memproduksi sel-sel baru, energi dan padatan mikroba akan lebih banyak dan akan terjadi pengurangan padatan mikroba. Massa mikroba tidak


24

akan berkurang hingga nol bahkan bila periode respirasi endogenes berlangsung lama. Residu sekitar 20 sampai 25 persen massa mikroba tertinggal. Bahkan dalam sistem penanganan biologik akan terjadi akumulasi padatan dengan laju minimum. Padatan ini harus dikeluarkan dari instalasi.

2. Proses-Proses Biol ogi Dasar Berbagai proses biologik dapat berlangsung dengan atau tanpa adanya oksigen terlarut, yaitu aerobik atau anaerobik, berdasarkan kemampuan fotosintesis atau oleh mobilitas organisme yaitu pertumbuhan tersuspensi atau melekat. Proses-proses umum yang digunakan untuk penanganan limbah dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Proses Penanganan Biologik*) Aerobik Unit lumpur aktif Filter menetes Kolam oksidasi Lagun aerasi Parit oksidasi Pertumbuhan tersuspensi Lumpur aktif Lagun aerasi Digester pencampur Parit oksidasi

Anaerobik Lagun anaerobik Digester Filter anaerobik Fotosintetik Kolam oksidasi Pertumbuhan melekat Filter menetes Kontraktor biologik berputar Filter anaerobik Kolo denitrifikasi

*) Loehr (1977)

A. Aerobik Istilah aerobik yang digunakan dalam proses penanganan biologik berarti proses dimana terdapat oksigen terlarut. Oksidasi bahan organik akhir adalah proses utama yang menghasilkan energi kimia untuk mikroorganisme dalam proses ini. Mikroba yang menggunakan oksigen sebagai aseptor elektron akhir adalah mikroorganisme aerobik.

B. Anaerobik Sebagian mikroorganisme mampu berfungsi tanpa adanya oksigen terlarut dalam sistem. Mikroorganisme anaerob tertentu tidak dapat hidup bila ada oksigen terlarut dan merupakan obligat anaerob. Contoh mikroorganisme ini


25

adalah bakteri metana yang umum ditemukan dalam digester anaerobik, dan lagun anaerobik. Anaerob memperoleh energinya dari oksidasi bahan organik kompleks tanpa menggunakan oksigen terlarut tetapi menggunakan senyawasenyawa lain sebagai pengoksidasi. Senyawa pengoksidasi selain oksigen yang dapat digunakan oleh mikroorganisme termasuk karbon dioksida, senyawasenyawa organik yang teroksidasi sebagian, sulfat dan nitrat. Proses dimana bahan organik dipecah tanpa adanya oksigen sering disebut fermentasi.

C. Fakultatif Hanya beberapa organisme adalah obligat anaerob atau aerob. Sejumlah besar mikroorganisme dapat hidup baik dengan atau tanpa oksigen. Organisme yang berfungsi di bawah kondisi baik anaerobik atau aerobik adalah mikroorganisme fakultatif. Bila tidak ada oksigen dalam lingkungannya, mereka mampu memperoleh energi dari degradasi bahan organik dengan mekanisme nonaerobik, tetapi bila terdapat oksigen terlarut, mereka akan memecah bahan organik lebih sempurna. Organisme dapat memperoleh energi lebih banyak dengan oksidasi aerobik daripada oksidasi anaerobik. Unit penanganan biologik dapat dirancang baik aerobik atau anaerobik. Kadang-kadang terjadi kondisi anaerobik dalam unit yang dirancang aerobik. Contoh kondisi ini adalah bahan organik yang mengendap di dasar kolam oksidasi, bila beban sistem aerobik berlebihan karena meningkatnya kekuatan limbah segar dan di bagian dalam dari partikel flok lumpur aktif dan pertumbuhan filter menetes. Sebagian besar mikroorganisme dalam proses penanganan limbah secara biologik adalah organisme fakultatif.

3. Fotosintesis Fotosintesis adalah penggunaan energi matahari oleh klorofil dari tanaman hijau untuk menggabungkan karbon dioksida dan senyawa anorganik molekul oksigen. Organisme fotosintetik yang penting dalam sistem penanganan biologik adalah ganggang dan tanaman akar atau terapung. Contoh sistem penanganan biologik seperti ini termasuk kolam oksidasi, sungai, tempat penampungan (reservoir ), danau dan sistem-sistem produksi ganggang dengan laju tinggi untuk memulihkan nutrien dalam limbah.


26

4. Pertumbu han Tersusp ensi Istilah ini merupakan campuran mikroorganisme dan limbah organik. Mikroorganisme mampu membentuk gumpalan menjadi massa flokulan dan mampu untuk bergerak dengan aliran cairan. Agitasi cairan akan menjaga padatan mikroba berada dalam suspensi. Proses pertumbuhan tersuspensi anaerobik dapat diagitasi dengan pengadukan secara mekanik dan difusi gas. Unit lumpur aktif, lagun aerasi, parit oksidasi dan digester anaerobik yang tercampur baik merupakan proses pertumbuhan tersuspensi.

5. Pertumbu han Melekat Pertumbuhan mikroba akan melekat bila mikroorganisme tumbuh pada medium padat sebagai pendukung dan aliran limbah kontak dengan organisme. Media pendukung dapat berupa batu-batu besar, karang, lembaran plastik bergelombang atau cakram yang berputar. Walaupun kebanyakan sistem pertumbuhan melekat yang digunakan untuk penanganan limbah adalah aerobik, beberapa bersifat anaerobik. Contoh unit pertumbuhan melekat adalah filter menetes (trickling filter ), cakram biologik berputar dan filt er anaerobik.

6. Transform asi Bioki mia Dalam unit biologik berlangsung sejumlah perubahan. Sebagian dari transformasi mempengaruhi komponen pengisi lembah yang sedang menerima penanganan, sehingga akan mempengaruhi mutu dari unit efluen. Yang lain akan mempengaruhi sifat dan jumlah padatan terlarut. Berikut ini adalah transformasi dasar yang berlangsung dalam berbagai sistem penanganan.

7. Karbon Oksidasi

senyawa-senyawa

yang

mengandung

karbon

organik

menggambarkan mekanisme dimana organisme heterotrofik memperoleh energi untuk sintesis. Proses ini disebut respirasi. Dalam sistem penanganan aerobik karbon organik ditransformasi melalui berbagai tahap, untuk mensintesis protoplasma mikrobial, C3H7O2N, dan karbon dioksida. Karbon organik + O2

C5H7O2N + CO2

Pengambilan oksigen dan pembentukan karbon dioksida menunjukkan efek respirasi.


27

Dalam sistem anaerobik, molekul oksigen tidak dapat merupakan aseptor elektron terminal dan semua karbon yang direspirasi tidak akan diubah menjadi karbon dioksida. Di bawah kondisi anaerobik, karbon organik diubah menjadi padatan mikrobial, karbon dioksida, metana dan senyawa pereduksi lain. Metaboliseme anaerobik yang menuju pembentukan metana berlangsung dalam satu seri langkah. Secara sederhana dapat diringkaskan sebagai konversi organik kompleks menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana : Karbon organik

sel mikroba + asam organik, aldehid, alkohol, dll.

Dan konversi senyawa-senyawa yang lebih sederhana menjadi produkproduk akhir berupa gas : Asam organik + karbon organik teroksidasi

sel mikroba + Metana + karbondioksida

8. Nitrog en Nitrogen adalah nutrien penting dalam sistem biologik. Nitrogen mengisi sekitar 12 persen protoplasma bakteri dan 5 hingga 6 persen protoplasma kapang. Dalam air limbah, nitrogen akan terdapat sebagai nitrogen organik dan nitrogen amonia, proporsinya tergantung degradasi bahan organik yang berlangsung.

Dalam

sistem

biologik,

senyawa

nitrogen

organik

dapat

ditransformasi menjadi nitrogen amonium dan dioksidasi menajdi nitrogen amonium dan dioksidasi menjadi nitrogen nitrat dan nitrit. N organik

N amonium

N nitrit

N nitrat

Oksidasi amonia menjadi nitrit dan nitrat disebut nitrifikasi dan berlangsung di bawah kondisi aerobik. Definisi nitrifikasi yang lebih dasar adalah konversi biologik senyawa nitrogen anorganik atau organik dari bentuk tereduksi menjadi bentuk yang lebih teroksidasi. Untuk memperoleh nitrifikasi yang optimum, diperlukan residu konsentrasi oksigen terlarut sebesar 2 mg/l. Amonia menjadi nitrat, adalah kombinasi organisme yang dapat menyelesaikan oksidasi nitrogen secara sempurna. Denitrifikasi adalah proses dimana nitrogen nitrat dan nitrit direduksi menjadi gas nitrogen dan nitrogen oksida di bawah kondisi anoksik (tanpa oksigen). Proses ini membutuhkan tersedianya donor elektron (senyawa pereduksi). Donor yang diperlukan dapat berupa bahan organik, seperti metanol,


28

penambahan limbah yang belum diberi perlakuan, bahan organik yang belum dimetabolisme, atau respirasi endogenes dari sel mikroba. Denitrifikasi memberi kemungkinan untuk mereduksi kadar nitrogen dari efluen limbah dengan menghasilkan fraksi nitrogen yang dilepaskan ke udara sebagai gas inert. Karena peranan nitrogen dalam eutrofikasi dan kebutuhan oksigen dari air permukaan, maka pengendalian nitrogen dalam sistem penanganan limbah secara biologik akan memegang peranan yang besar di masa mendatang.

9. Fosfor Sumber-sumber fosfor dalam air limbah termasuk bahan organik, fosfat yang berasal dari bahan pembersih yang digunakan untuk proses pembersihan pabrik, serta urine manusia dan hewan. Fosfor organik diubah menjadi fosfor anorganik selama penanganan biologik. Bentuk fosfat dalam air limbah penting karena teknik penghilangan fosfat umumnya

dievaluasi

berdasarkan

kemampuannya

untuk

menghilangkan

ortofosfat. Hidrolisis fosfat yang terkondensasi menjadi ortofosfat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan seperti suhu dan konsentrasi mikroba. Tripolifosfat (P2O105-) + H2O

ortofosfat (PO43-) + H+

Kecepatan hidrolisis dari fosfat terkondensasi dalam sistem berikut menurun dengan urutan : lumpur aktif, air limbah yang belum diberi perlakuan, kultur ganggang, dan air alamiah. Penanganan biologik aerobik akan mengubah fosfat terkondensasi menjadi ortofosfat. Penanganan anaerobik akan menghasilkan perubahanperubahan lain. Tahap utama dalam penanganan anaerobik adalah likufikasi (pencairan) bahan organik dan senyawa fosfor anaerobik akan dilepaskan dari senyawa fosfor terlarut dalam konsentrasi tinggi daripada influennya. Pelepasan efluen seperti ini ke bagian lain dari fasilitas penanganan limbah atau ke lingkungan dapat merumitkan dan atau menghalangi proses penghilangan fosfor pada fasilitas.

10. Sulfu r Transformasi sulfur oleh mikroba serupa dengan nitrogen. Sulfida dan amonia merupakan produk dekomposisi dari senyawa organik. Keduanya


29

dioksidasi oleh bakteri autrofik, seperti senyawa-senyawa sulfur anorganik dan nitrogen yang tidak teroksidasi sempurna. Sulfat dan nitrat direduksi oleh mikroorganisme di bawah kondisi anaerobik. Senyawa-senyawa sulfur anorganik yang tidak teroksidasi dan unsur sulfur dioksidasi oleh bakteri fotosintetik dan kemosintetik, dan oleh mikroorganisme heterotrofik tertentu. Di bawah kondisi anaerobik, sulfida adalah produk akhir yang tereduksi dan di bawah kondisi aerobik, sulfat adalah produk akhir yang teroksidasi. Asimilasi sulfur menjadi protoplasma selular merupakan reaksi utama dari organisme heterotrofik. Pada organisme lain, transformasi sulfur dapat menyediakan energi untuk metabolisme dan senyawa sulfur dapat bertindak sebagai donor atau aseptor hidrogen. Oleh karena ini, maka bakteri tertentu disebut bakteri sulfur. Bakteri ini adalah autotrofik, dapat menggunakan sulfur atau senyawa sulfur anorganik yang tidak sempurna teroksidasi seperti senyawa pereduksi, contohnya donor hidrogen langsung atau tak langsung, dan dapat mengasimilasi karbon dioksida sebagai satu-satunya sumber karbon.

11. Makanan dan Massa Tujuan utama dari penanganan limbah secara biologik adalah untuk mengoksidasi kadar organik limbah, yaitu makanan untuk mikroorganisme. Konsentrasi limbah turun dengan meningkatnya massa mikroba. Dalam sistem aerobik, kira-kira 0,7 lb massa sel disintesis untuk setiap 1,0 lb makanan, sebagai BOD, yang dioksidasi. Dilanjutkan dengan respirasi endogenes yang ekstensif, atau pencernaan aerobik dari sel, 0,7 lb sel tersebut akan direduksi hingga sekitar 0,17 lb bahan selular yang tersisa untuk dibuang. Padatan selular residu yang sebenarnya dalam sistem akan berada diantara dua nilai terakhir, tergantung bagaimana sistem aerobik dioperasikan, misalnya tingkat respirasi endogenes yang berlangsung. Perubahan yang serupa dengan ini juga terjadi dalam sistem anaerobik. Para ahli teknik umumnya menggunakan konsentrasi padatan tersuspensi yang menguap dari unit penanganan biologik sebagai perkiraan konsentrasi mikroorganisme yang aktif dalam unit. Walaupun parameter ini bukan ukuran yang tepat dari massa yang aktif, tetapi merupakan parameter untuk rancangan dan manajemen yang sangat berguna. Parameter lain telah diteliti untuk


30

digunakan sebagai ukuran yang lebih tepat baik untuk biomassa maupun bioaktivitas dalam unit. Parameter ini termasuk aktivitas enzim dehidrogenase untuk mengukur laju keseluruhan dari reaksi oksidasi selular, enzim spesifik yang terlihat dalam metabolisme intermedier, dan konsentrasi DNA. ATP merupakan ukuran spesifik aktivitas mikroba dan dapat digunakan untuk menduga konsentrasi mikroorganisme yang hidup dalam unit penanganan biologik.

12. Oksi gen Oksigen memegang peranan yang kritis dalam sistem penanganan biologik karena

bilangan

oksigen

bertindak

sebagai

aseptor

hidrogen

akhir,

mikroorganisme akan memperoleh energi maksimum. Untuk mempertahankan sistem aerobik diperlukan konsentrasi oksigen terlarut minimum antara 0,2 dan 0,6 mg/l. Konsentrasi oksigen terlarut dalam unit penanganan aerobik harus dijaga di atas 1,0 mg/l bila pembatasan oksigen ingin dihindarkan.

13. Suhu d an pH Aktivitas biologik dapat mengubah pH dari unit penanganan. Contohcontoh reaksi biologik yang dapat menyebabkan kenaikan pH adalah fotosintesis, denitrifikasi, pemecahan nitrogen organik, dan reduksi sulfat. Contoh reaksi biologik yang dapat menyebabkan penurunan pH adalah oksidasi sulfat, nitrifikasi,

oksidasi

karbon

organik.

Perubahan

relatif

dalam

pH

akan

mempengaruhi kapasitas penyangga dari cairan dan jumlah substrat yang digunakan oleh mikroorganisme. Masalah yang timbul sehubungan dengan karakteristik suhu dan pH air limbah terjadi dalam proses anaerobik yang sangat peka terhadap suhu dan pH. Banyak air limbah industri bersifat sangat asam (misalnya penyulingan anggur yang mempunyai pH 3,5 dan keasaman lebih dari 1000 mg/l CaCO 3) atau bersifat alkali (misalnya limbah pencucian yang mempunyai pH lebih dari 9,0 dan alkalinitas 250 mg/l CaCO3). Proses penanganan biologik konvensional tidak dapat bekerja dengan baik di luar daerah pH 6,5 hingga 8,5 dan sifat asam serta alkali harus dimodifikasi dengan cara tertentu. Metode modifikasi pH yang memungkinkan adalah dengan netralisasi, pengenceran dengan efluen lain, dan pengendalian proses reaksi biologik. Metode yang terakhir dapat digunakan bila penyebab pH tinggi atau rendah adalah bahan organik. Air limbah yang


31

mengandung konsentrasi asam organik yang cukup banyak sering mempunyai pH yang rendah dan dapat diatasi secara efektif dengan menyesuaikan laju penghilangan dengan laju input massa dari asam. Limbah domestik biasanya mempunyai pH mendekati netral dan suhu berkisar antara 15 hingga 25 °C. Suhu ini berada di bawah suhu optimum untuk pertumbuhan bakteri, tetapi tidak merupakan hambatan utama dalam rancangan unit atau operasinya. Sebagian air limbah industri seperti yang berasal dari penyulingan dapat mempunyai pH 65 °C atau lebih tinggi. Untuk menangani air limbah ini dapat diterapkan proses anaerobik.

4.2. Kebutuhan Nut rien Untuk mencapai penanganan limbah secara biologik yang memuaskan, limbah harus mengandung karbon, nitrogen, fosfor dan unsur kelumit yang cukup untuk mempertahankan laju sintesis mikroba yang optimum. Dalam kebanyakan limbah, kesetimbangan nutrisi bukan merupakan masalah karena biasanya terdapat kelebihan nitrogen, fosfor dan unsur kelumit dengan memperhatikan karbon yang digunakan dalam sintesis sel. Kelebihan nutrien ini dapat menyebabkan eutrofikasi dalam air permukaan bila efluen disalurkan. Metode pengendalian kelebihan nutrien ini diperlukan sebelum pengeluaran efluen. Limbah-limbah tertentu, seperti sebagian limbah pengolahan pangan, dapat kekurangan nutrien spesifik yang perlu ditambahkan dalam jumlah yang tepat untuk menyelesaikan penanganan limbah biologik yang memuaskan. Jumlah nutrien yang tidak cukup, seperti nitrogen dan fosfor, cenderung menurunkan laju pertumbuhan mikroba, menurunkan laju penghilangan BOD, dan melemahkan sifat pengendapan dari lumpur. Pendekatan umum yang dilakukan adalah dengan menambahkan nutrien untuk memperoleh suatu nisbah BOD : N : P sebesar 100 : 5 : 1. Nisbah ini memuaskan bila diinginkan tidak ada defisiensi nutrien tetapi kecil manfaatnya bila tujuannya untuk memperoleh kadar nitrogen dan fosfor yang rendah dalam efluen. Nisbah di atas rancangan untuk menjamin nutrien yang cukup dalam laju penanganan biologik yang tinggi. Studi dengan limbah yang defisien nutrien menetapkan 3-4 lb N/100 lb BOD 5 yang dihilangkan dan 0,5 – 0,7 lb/100 lb BOD yang dihilangkan akan mencegah kondisi defisien nutrien. Hal ini menghasilkan nisbah BOD : N : P sebesar 100 : 3 : 0,6. Studi lain dengan limbah pengolahan


32

pangan telah diamati bahwa nisbah BOD terhadap nitrogen sebesar 100 : 2 atau 100 : 1,5 cukup memuaskan dalam menangani limbah pengalengan tanpa penurunan efisiensi proses. Kebutuhan nutrisi yang sebenarnya akan berhubungan dengan cara proses penanganan biologik dilakukan. Proses dengan laju tinggi akan mempunyai laju sintesis mikroba yang tinggi pula dan kebutuhan nutrien yang lebih tinggi. Akan tetapi untuk sistem penanganan biologik dengan pertumbuhan yang stasioner atau menurun, seperti halnya pada kebanyakan sistem penanganan, akan terdapat laju sintesis mikroba dan kebutuhan nutrien yang lebih rendah. Dengan waktu retensi padatan yang lama, beberapa hari dalam sistem penanganan yang umum, respirasi endogenes dari sel mikroba akan melepaskan nutrien ke dalam sistem. Nutrien ini akan digunakan dalam sintesis sel-sel mikroba baru. Kira-kira 0,11 lb nitrogen akan dilepaskan dari oksidasi 1 lb mikroba. Nutrien yang dibutuhkan harus ditambahkan sesuai dengan laju sintesis sel. Secara praktis, bila limbah kekurangan nutrien, nutrien harus ditambahkan pada sistem sebanding dengan nutrien dalam padatan mikroba yang hilang dalam efluen dan atau dibuang dari sistem.

4.2.1. Karakteristik Air Limbah Semua air limbah perlu dikarakterisasi terlebih dahulu sebelum rancangan proses dimulai. Sifat air limbah yang perlu diketahui adalah volume aliran, konsentrasi organik, sifat-sifat karakteristik dan toksisitas. Laju aliran dan keragaman laju aliran merupakan faktor penting dalam rancangan proses. Sejumlah unit dalam kebanyakan sistem penanganan harus dirancang berdasarkan puncak laju aliran. Hal ini membutuhkan studi aliran dan memberikan pertimbangan untuk meminimumkan keragaman laju aliran bilamana mungkin. Untuk mengukur kadar organik dari limbah yang paling umum digunakan adalah BOD5. BOD akhir (ultimate BOD = BODL), merupakan parameter yang lebih baik untuk digunakan dalam rancangan proses penanganan. Untuk memperkirakan nilai BODL dapat digunakan COD (Chemical Oxygen Demand ), tetapi fakta ini harus selalu ditetapkan dengan percobaan. Banyak air limbah


33

yang mempunyai COD tinggi dan BOD rendah yang disebabkan karena adanya bahan organik yang tidak dapat dipecah secara biologik atau bahan beracun. Sifat-sifat fisik seperti suhu, pH, dan konsentrasi padatan tersuspensi merupakan peubah yang mempunyai pengaruh langsung terhadap proses bioksidasi. Nilai peubah ini diperkirakan akan berubah dengan laju aliran dan musim. Informasi ini akan diperlukan oleh perancang proses penanganan. Analisis BOD dalam penanganan air limbah akan membeirkan indikasi awal adanya bahan toksik. Bila air limbah mempunyai COD atau TOC (Total Organic Concentration ) yang tinggi dan BOD yang rendah, maka studi toksisitas mungkin perlu.

4.3. Penguk uran Kebut uhan Oksi gen dan Parameter lain 1. Kebutuhan Oksigen Biok imia (Biochemical Oxygen Demand = BOD) Uji BOD adalah salah satu metode analisis yang paling banyak digunakan dalam penanganan limbah dan pengendalian polusi. Uji ini mencoba menentukan kekuatan polusi dari suatu limbah dalam pengertian kebutuhan mikroba akan oksigen dan merupakan ukuran tak langsung dari bahan organik dalam limbah. Percobaan dengan sejumlah limbah menunjukkan bahwa perubahan kebutuhan oksigen dari limbah (BOD) dapat dicirikan dengan persamaan tingkat pertama : dC = −kC dt dimana C adalah konsentrasi limbah dan k adalah konstanta perbandingan dari konstanta laju BOD. Mikroorganisme dapat mengoksidasi baik senyawa-senyawa mengandung karbon dan senyawa-senyawa nitrogen. Bakteri yang mengoksidasi nitrogen adalah autotrof, secara normal tidak banyak terdapat dalam air limbah segar. Organisme ini terdapat dalam limbah yang teroksidasi seperti efluen air limbah yang diberi penanganan aerobik seperti lumpur aktif dan filter menetes. Bila konsentrasi organisme nitrifikasi yang terdapat dalam botol BOD rendah, akan terdapat periode persiapan (lag ) sebelum organisme ini terdapat dalam jumlah cukup banyak untuk memperlihatkan kebutuhan nitrogen yang nyata. Uji BOD distandarisasi pada periode 5 hari, suhu 20 °C. Sampel disimpan dalam botol yang kedap udara. Stabilisasi yang sempurna dapat membutuhkan


34

waktu lebih dari 100 hari pada suhu 20 °C. Periode inkubasi yang lama ini tidak praktis untuk penentuan rutin. Oleh karena itu prosedur yang disarankan oleh AOAC (Association of Official Analytical Chemist ) adalah periode inkubasi 5 hari dan disebut BOD5. Nilai ini hanya merupakan indeks jumlah bahan organik yang dapat dipecah secara biologik bukan ukuran sebenarnya dari limbah organik. Jumlah oksigen yang rendah dalam botol uji BOD, 2 – 3 mg, menunjukkan bahwa limbah yang berkekuatan tinggi seperti kebanyakan limbah pengolahan pangan dan limbah hewan harus diencerkan terlebih dahulu sebelum dianalisis. Sebelum analisis BOD, limbah hewan dapat membutuhkan pengenceran 1 : 100 sampai 1 : 1000 atau lebih. Kesulitan dalam pengenceran limbah baik secara fisik maupun kimia tidak seragam sehingga menurunkan ketepatan uji BOD standar yang diperkirakan mempunyai ketepatan ± 20 persen. Air buangan domestik yang tidak mengandung limbah industri mempunyai BOD kira-kira 200 ppm. Limbah pengolahan pangan umumnya lebih tinggi dan seringkali lebih dari 1000 ppm. Walaupun BOD5 merupakan pengukuran umum untuk polusi air, uji BOD memakan waktu dan reproduksibilitasnya rendah. Uji-uji seperti kebutuhan oksigen secara kimia (COD) dan karbon organik total (TOC) lebih cepat, lebih andal dan lebih reprodusibel. Kelemahan uji BOD 5. Seperti telah dijelaskan sebelumnya, fase lag yang tidak dapat diduga panjangnya terjadi sebelum pertumbuhan aktif dimulai. Panjang lag akan mempengaruhi nilai BOD 5 hari dengan menggeser kurva sepanjang sumbu waktu. Fase stasioner disebabkan oleh habisnya nutrien yang terbatas. Hal ini sesuai dengan titik akhir stoichiometri dari sistem reaksi nonbiologik dan harus merupakan nilai yang reprodusibel dari pengambilan oksigen. Dalam sistem reaksi BOD, sekali bahan organik dikonversi menjadi massa selular baru dan karbon dioksida, maka hubungan laju reaksi harus berubah. Kebutuhan oksigen di luar titik ini disebabkan karena terputusnya proses, biasanya dikenal sebagai respirasi endogenes dan karena predator (protozoa dan bentuk-bentuk yang lebih tinggi) memakan bakteri. Respirasi endogenes umumnya menggunakan bahan-bahan cadangan dan konsumsi bahan yang dilepaskan dari sel-sel mati.


35

Nitirifikasi dalam uji BOD. Pada beberapa titik waktu, oksidasi nitrogenamino akan mulai berlangsung. Oleh karena oksigen digunakan dalam proses reaksi biokimia, dugaan jumlah BOD nitrogen disajikan pada persamaan di bawah ini : BOD nitrogenes = 4,6 (N amonia + N organik) Bakteri

nitrifikasi

tumbuh

lambat,

dan

nitrifikasi

umumnya

tidak

berlangsung dalam bobot BOD pada waktu inkubasi kurang dari 9 atau 10 hari. Kebutuhan oksigen yang dihilangkan adalah penting bagi air penerima dan harus dipertimbangkan dalam proses rancangan secara keseluruhan. Umumnya, BOD nitrogenes dilaporkan terpisah dari BOD karbon. Dengan demikian, bila nilai BOD dalam pustaka diberikan sebagai BOD 5 atau BODL (Ultimate BOD atau BOD akhir), maka harus diasumsi bahwa nilai ini tidak termasuk BOD nitrogen. Sistem Stoichiometri BOD . Bila nilai BOD digunakan sebagai ukuran konsentrasi organik yang dapat dibiodegradasi maka harus digunakan BOD akhir (BODL) karena bakteri dipengaruhi oleh jumlah total organik yang dapat dibiodegradasi, bukan fraksi yang akan dioksidasi. Dengan demikian perlu dikembangkan penentuan BOD akhir. Cusch mempelajari sistem evaluasi stoichiometrik kebutuhan oksigen dari air limbah. Pertama-tama dipertimbangkan untuk menetapkan titik akhir reaksi konversi organik. Dengan mengikuti kurva penggunaan BOD untuk substrat murni dan terlarut, Busch menemukan bahwa terjadi laju penurunan pengambilan oksigen

yang

tajam

pada

suatu

nilai

yang

reprodusibel.

Indeks

reprodusibilitasnya adalah gram pengambilan oksigen tiap gram substrat yang disonofikasi, yang diduga hampir bebas dari organisme predator, nilai BOD pada titik di mana terjadi penurunan laju reaksi yang tajam, atau “plato” ternyata reprodusibel sekitar 5 %. Kurva perubahan BOD tipikal dapat dilihat pada Gambar 3 dan nilai plato BOD dari Busch (1958; 1961) dapat dilihat pada Tabel 4. Busch menduga bahwa plato dalam kurva kebutuhan oksigen disebabkan oleh pemecahan substrat, maka asumsi kemudian diperkuat oleh Schroeder (1968) dan Parisod (1974). Bila plato disebabkan oleh pemecahan substrat, maka massa sel yang diproduksi hingga mencapai plato adalah hasil bersih (neto) dari reaksi. Semua bahan organik yang mula-mula ada dapat diperhitungkan sebagai oksigen yang


36

digunakan atau bahan sel yang diproduksi. Kebutuhan oksigen total atau akhir adalah nilai BOD plato ditambah kebutuhan oksigen dari sel yang diproduksi (bila sel yang diproduksi dioksidasi secara biologik). BOD sel agak sulit ditetapkan, karena membiarkan sel didegradasi oleh proses alamiah membutuhkan waktu yang sangat lama. Oksidasi dengan proses kimia lebih cepat tetapi tidak teliti pada konsentrasi rendah. Busch dan Myrick (1961) menarik kesimpulan bahwa metode yang paling praktis untuk memperkirakan BOD total adalah dengan dengan mengukur nilai plato, menentukan produksi sel secara gravimetri, dan menggunakan rumus sel empirik berdasarkan nisbah pengisi sel seperti yang dikemukakan oleh Porges et al (1956).

Gambar 3. Kurva Perubahan BOD (Schroeder, 1977) Tabel 4. Nilai BOD Plato untuk berbagai Substrat, mg O2 /mg substrat*) Substrat Glukosa Asam glutamat Natrium asetat Fruktosa Asam alfa ketoglutamat Sorbitol *) Schroeder (1977)

BOD Plato 0,42 0,38 0,58 0,42 0,39 0,39

Dengan menggunakan rumus Porges et al (1956), C 5H7O2N, dan data untuk glukosa sebagai sumber karbon satu-satunya, Busch melaporkan berikut ini untuk sistem botol BOD :


37

24C6H12O6 + 59O2 + 17NH3

17 C5H7O2N + 59CO2 + 110H2O

Untuk hubungan ini, dibutuhkan 1,41 g oksigen per gram sel yang diproduksi. Dibuat asumsi bahwa semua bahan sel yang diproduksi akan segera dioksidasi. Prosedur ini memberikan hasil yang memuaskan, dan hasilnya tergantung pada sistem percobaan; contohnya, nilai kebutuhan oksigen total yang sama diperoleh dengan botol-botol BOD dan dengan respirometer, yang menggunakan peralatan dengan konsentrasi sel atau kultur massa yang lebih tinggi. Nilai-nilai BOD plato linier dengan konsentrasi substrat awal untuk suatu substrat tertentu, sedangkan nilai-nilai BOD5 cenderung meningkat dengan pengenceran karena pengaruh blanko pada perhitungan. Studi penentuan BOD respirometrik akhir-akhir ini oleh Flegal (1976) dan Parisod (1974) telah menguatkan teori Plato dan penggunaan metode respirometrik. Penelitian yang telah dilakukan juga membuktikan bahwa penggunaan waktu uji tanpa alasan yang kuat (misalnya 5 hari) adalah tidak benar. Flegal menetapkan bahwa stoichiometri plato konstan antara 10 dan 37 °C. Hasil ini menunjukkan bahwa inkubasi pada suhu konstan tidak diperlukan. Pengenalan

konsep

stoichiometri

ke

dalam

penentuan

BOD

mengembangkan suatu metode yang relatif cepat untuk menentukan kebutuhan oksigen akhir (BODL), perkiraan yield sel, dan oksigen yang diperlukan untuk menangani limbah tertentu. Metode ini, yaitu uji kebutuhan oksigen biologik total (TbOD), menggunakan perbedaan kebutuhan oksigen kimia (COD) yang dihasilkan dari konversi biologik sebagai parameter dasar. Uji COD mengoksidasi secara kimia sebagian besar senyawa-senyawa organik yang terdapat dalam air limbah menjadi karbon dioksida, air, dan senyawa-senyawa non organik seperti NH3. Senyawa-senyawa tertentu hanya dioksidasi sebagian atau tidak dioksidasi seluruhnya. Oleh karena itu, dalam beberapa hal, metode harus dimodifikasi, tetapi konsepnya tidak berubah.

Prosedur

Uji

T bOD

(Total

biological

Oxygen

Demand)

yang

disederhanakan : 1. Suatu suspensi sel, yang berasal dari bagian penanganan limbah, diambil dan dicuci. 2. Dibuat penentuan COD sel dan konsentrasi massa pada suspensi sel.


38

3. COD dari air limbah ditentukan. 4. Suspensi sel dan air limbah dicampur dalam perbandingan yang telah ditentukan dalam suatu gelas ukur satu atau dua liter. 5. Campuran diaerasi dengan batu pendifusi. 6. Contoh diambil dan dianalisis terhadap COD total (campuran), COD filtrat (0,45 µm) dan padatan tersuspensi pada interval waktu tertentu. 7. Air ditambahkan sesuai yang dibutuhkan untuk mengganti penguapan. Hasil penentuan T b BOD untuk air limbah terlarut (melewati filter 0,45 µm) diplotkan dan akan menghasilkan kurva seperti terlihat pada Gambar 4.

Gambar 4. Hasil Tipikal Uji T bOD (Schroeder, 1977) Konversi kebutuhan oksigen adalah jumlah oksigen yang diperlukan untuk mengubah bahan organik dalam air limbah menjadi sel dan O 2. Nilai ini sesuai secara

konsepsi dengan BOD plato tetapi akan mempunyai nilai yang lebih

tinggi karena dengan konsentrasi sel yang lebih tinggi yang digunakan dalam Uji TbOD, sel yang dihasilkan lebih rendah dan stoichiometri akan sedikit berbeda. Perubahan dalam COD filtrat adalah kebutuhan oksigen total yang dihilangkan sebagai hasil aktivitas biologik atau bila didefinisikan adalah BOD akhir (BODL). Biasanya terdapat nilai COD sisa yang tertinggal yang tidak masuk dalam perhitungan TbOD. Sebagian fraksi dari COD air limbah tidak dapat didegradasi secara biologik atau diubah menjadi produk-produk nonbiodegradasi. Uji T bOD


39

memberikan suatu indikasi konsentrasi organik yang dapat didegradasi secara biologik dan yang tidak dapat didegradasi secara biologik (nonbiodegradasi). Ada tiga parameter yang diperoleh dari uji T bOD. Parameter yang pertama adalah perkiraan kebutuhan oksigen akhir secara biologik. Nilai ini dapat ditentukan dengan uji plato. Walaupun metode plato lebih teliti, tetapi juga lebih sulit. Parameter kedua adalah perkiraan kebutuhan oksigen yang harus dipenuhi dalam unit penanganan yang sebenarnya. Keabsahan perkiraan ini tergantung pada hubungan kultur yang digunakan dalam uji dengan yang terdapat dalam unit penanganan. Parameter ketiga adalah yield sel, juga mempunyai keterbatasan seperti pada perkiraan kebutuhan oksigen. Stoichiometri (yield sel dan konsumsi oksigen) sangat tergantung pada cara operasi proses, tetapi perkiraan awal yang diperoleh dari percobaan batch yang sederhana, tidak mahal dan akan berada dalam kisaran rancangan umum.

2. Kebutuh an Oksi gen Secara Kimi a (Chemical Oxy gen Demand = COD ) Uji COD adalah suatu pembakaran kimia secara basah dari bahan organik dalam sampel. Larutan asam dikromat (K 2Cr2O7) Digunakan untuk mengoksidasi bahan organik pada suhu tinggi. Berbagai prosedur COD yang menggunakan waktu reaksi dari 5 menit sampai 2 jam dapat digunakan. Metode ini dapat dilakukan lebih cepat dari uji BOD. Oleh karena uji COD merupakan analisis kimia, uji ini juga mengukur senyawa-senyawa organik yang tidak dapat dipecah seperti pelarut pembersih dan bahan yang dapat dipecah secara biologik seperti yang diukur dalam uji BOD. Penggunaan dua katalis perak sulfat dan merkuri sulfat diperlukan masingmasing untuk mengatasi gangguan klorida dan untuk menjamin oksidasi senyawa-senyawa organik kuat menjadi teroksidasi. Limbah hewan dan limbah pengolahan pangan seperti pengolahan sauerkraut, pikel dan zaitun dapat mengandung konsentrasi klorida yang tinggi dan akan membutuhkan merkuri sulfat dalam analisis COD atau faktor koreksi klorida. Senyawa-senyawa benzena dan amonia tidak diukur oleh uji ini. Prosedur COD tidak mengoksidasi amonia walaupun mengoksidasi nitrit. Analisis BOD dan COD dari suatu limbah akan menghasilkan nilai-nilai yang berbeda karena kedua uji mengukur bahan yang berbeda. Nilai-nilai COD yang selalu lebih tinggi dari nilai BOD. Perbedaan diantara kedua nilai


40

disebabkan oleh banyak faktor seperti bahan kimia yang tahan terhadap oksidasi biokimia tetapi tidak terhadap oksidasi kimia, seperti lignin; bahan kimia yang dapat dioksidasi secara kimia dan peka terhadap oksidasi biokimia tetapi tidak dalam uji BOD 5 hari seperti selulosa, lemak berantai panjang, atau sel-sel mikroba; dan adanya bahan toksik dalam limbah yang akan mengganggu uji BOD tetapi tidak uji COD. Walaupun metode COD tidak mampu mengukur limbah yang dioksidasi secara biologik, metode COD mempunyai nilai praktis. Untuk limbah spesifik dan pada fasilitas penanganan limbah spesifik, adalah mungkin untuk memperoleh korelasi yang baik antara nilai-nilai COD dan BOD. Metode COD cepat, lebih teliti (± 8%), dan umumnya memberikan perkiraan-perkiraan kebutuhan oksigen total dari suatu limbah yang berguna. Perubahan nilai-nilai BOD dan COD suatu limbah akan terjadi selama penanganan. Bahan yang teroksidasi secara biologik akan turun selama penanganan, sedangkan bahan yang tidak teroksidasi secara biologik tetapi teroksidasi secara kimia tidak turun. Bahan yang tidak teroksidasi secara biologik akan terdapat dalam limbah yang belum diberi penanganan dan akan meningkat karena residu massa sel dari respirasi endogenes. Nisbah COD dan BOD akan meningkat dengan menjadi stabilnya bahan yang teroksidasi secara biologik. Nisbah COD dan BOD dapat digunakan untuk menduga pemecahan atau teroksidasinya limbah secara relatif. Nisbah COD dan BOD yang rendah menunjukkan fraksi nonbiodegradasi kecil. Limbah dengan nisbah COD dan BOD tinggi seperti pada limbah hewan mempunyai fraksi nonbiodegradasi yang besar yang akan tertinggal untuk pembuangan akhir setelah penanganan. Limbah yang telah diberi penanganan. Seperti dengan sistem lumpur aktif atau air limbah yang diaduk dari parit oksidasi, mempunyai nisbah COD dan BOD tinggi yang menunjukkan bahwa sebagian besar bahan organik telah dimetabolisme dan bahwa penanganan lebih lanjut mungkin tidak ekonomis.

3. Karbon Organik Total (Total Organic Carbon = TOC ) Karbon organik total (TOC) mengukur semua bahan yang bersifat organik. TOC diukur dengan konversi karbon organik dalam air limbah secara oksidasi katalitik pada suhu 900 °C menjadi karbon dioksida. Metode pengukuran polusi ini cepat (5-10 menit) dan dapat diulang, memberikan perkiraan kadar karbon


41

organik dari air limbah secara cepat. Nilai TOC sangat berkorelasi dengan uji-uji BOD5 standar dan COD, bila limbah relatif seragam. Uji BOD dan COD menggunakan pendekatan oksigen, TOC menggunakan pendekatan karbon. Nilai TOC tidak menunjukkan laju degradasi senyawa karbon. Senyawa-senyawa yang dianalisis dalam uji TOC, seperti selulosa, hanya memecah secara lambat dalam lingkungan alamiah. Nilai TOC akan berubah bila limbah diberi penanganan dengan berbagai metode. Hambatan

dalam

teknik

evaluasi

ini

adalah

sulit

dilakukan

dan

membutuhkan peralatan laboratorium yang canggih. Uji ini dapat dilakukan secara efektif dimana bahan padatan total sebagian besar adalah organik dan bila operasinya melibatkan volume yang besar.

4. Kebutu han Oksigen Total (Total Oxygen Demand = TOD) Kebutuhan oksigen total (TOD) dari suatu bahan didefinisikan sebagai jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk pembakaran semua bahan pada suhu 900°C menggunakan katalis platinum. Proses mengoksidasi semua bahan organik dan bahan anorganik yang tidak teroksidasi sempurna. Kebutuhan oksigen dari karbon, hidrogen, nitrogen dan sulfur dalam suatu contoh air limbah diukur dengan metode ini. Interpretasi nilai TOD terhadap efisiensi unit penanganan atau terhadap mutu efluen membutuhkan penyelidikan lebih lanjut tetapi umumnya dapat dihubungkan dengan nilai-nilai : BOD dan COD. Sebagian dari

nilai-nilai

TOC

dan

TOD

akan

menggambarkan

bahan

yang

nonbiodegradasi. Metode-metode TOD dan TOC cepat dan dapat dimasukkan dalam sistem pengendalian air limbah dan penanganan pabrik. Uji ini lebih berharga untuk industri-industri dimana limbahnya tidak mengandung sejumlah besar bahan yang dapat dioksidasi secara kimia atau bahan organik biodegradasi.

4.4. Perlakuan Primer Tahapan-tahapan perlakuan primer adalah : 1. Penyaringan Ñ Bahan-bahan

buangan

yang

mengapung

dan

berukuran

besar

dihilangkan dari air buangan dengan cara mengalirkan air tersebut melalui saringan.


42

Ñ Menggunakan komunitor, yaitu suatu alat yang dapat menyaring sambil

menghancurkan limbah padatan. Bahan yang telah terpotong-potong dan hancur dipisahkan pada tangki pengendapan. 2. Pengendapan dan pemisahan benda-benda kecil Ñ Pasir dan air hancuran padatan dari tahap I dibiarkan mengendap pada

dasar suatu tabung/tangki. Ñ Endapan yang dihasilkan dipisahkan dan digunakan sebagai : -

penutup tanah

-

tanah pertanian

3. Pemisahan endapan Ñ Setelah dipisahkan dari benda-benda kecil, air buangan masih mengandung

padatan tersuspensi. Ñ Padatan ini mengendap jika aliran air buangan diperlambat dan proses ini

dilakukan dalam tangki sedimentasi. Ñ Padatan tersuspensi yang mengendap disebut lumpur mentah dan

dikumpulkan untuk dibuang. 4. Efluen (Air hasil proses penanganan primer, padatan dan padatan tersuspensi telah dihilangkan) Ñ Diberi perlakuan dengan gas khlorin sebelum dibuang ke sungai/saluran

air. Ñ Tujuan pemberian klorin adalah untuk membunuh bakteri penyebab

penyakit yang dapat membahayakan lingkungan.

Kesimpulan Proses Penanganan Primer : Ñ Menghilangkan ± sepertiga BOD. Ñ Padatan tersuspensi. Ñ Beberapa persen komponen organik dan nutrien tanaman.


43

4.5. RINGKA SAN

•

Beberapa Cara Untuk Mengendalikan Produksi Limbah Pangan adalah : Reduksi kebutuhan air segar dengan menggunakan sistem daur ulang, Pisahkan limbah kuat/berat dengan separasi, Modifikasi meminimalkan

timbulnya

llimbah,

Beri

proses untuk

pendidikan/pelatihan

kepada

karyawaan mengenai pengendalian polusi dan penghematan air.

•

Metode Penanganan Limbah Industri Pangan adalah : Penanganan Pendahuluan (contoh : penyaringan partikel), Penanganan Primer (contoh : pengendapan atau

penggumpalan), Penanganan Sekunder/penanganan

biologi (contoh : degradasi mikrobial, bisa secara aerobik maupun anaerobik), Penanganan Tersier (contoh : penyaringan pasir, multimedia, mikro, vakum), Desinfeksi

(contoh

:

menurunkan/menghilangkan

mikroba

patogen),

Penanganan Lanjutan (contoh : pembuatan pupuk, pakan ternak, dll.).

• Untuk mencapai penanganan limbah secara biologik yang memuaskan, limbah harus mengandung karbon, nitrogen, fosfor dan unsur kelumit yang cukup untuk mempertahankan laju sintesis mikroba yang optimum.

•

Pengukuran

oksigen

dan

parameter

lain

menggunakan

pengukuran

Kebutuhan oksigen secara biokimia dan kimia, Karbon organik total, dan Kebutuhan oksigen total.

•

Tahapan-tahapan perlakuan pendahuluan adalah penyaringan, pengendapan dan pemisahan benda-benda kecil, pemisahan endapan dan efluen.

•

Kesimpulan dari penanganan primer adalah menghilangkan sepertiga BOD, padatan tersuspensi dan beberapa persen komponen organik dan nutrien tanaman.

4.6. LATIHAN SOAL 1. Sebutkan karakteristik dari limbah pangan ! 2. Sebutkan cara-cara untuk menangani limbah pangan ! 3. Apa saja metode dari penanganan limbah industri pangan ? Sebutkan dan jelaskan ! 4. Jelaskan tahapan-tahapan perlakuan pendahuluan dari penanganan limbah pangan !


44

BAB V PENANGANAN LIMBAH CAIR, PADAT DAN GAS TUJUAN PEMBELAJARAN KHUSUS (TPK) Setelah mengikuti mata kuliah dengan pokok penanganan limbah cair, padat dan gas, mahasiswa akan dapat memahami tentang penanganan limbah cair, padat dan gas yang benar.

5.1. LIMBAH CAIR Residu dalam Limbah Cair Padatan

Terendap. Ini adalah padatan dalam limbah cair yang

mengendap pada dasar dalam waktu 1 jam. Padatan ini biasanya diukur dalam kerucut Imhoff berskala dan dilaporkan sebagai ml padatan terendap per liter. Padatan terendap merupakan indikator jumlah padatan limbah yang akan mengendap dalam alat penjernih dan kolam pengendapan. Teknik penetapan endapan ini mudah dilakukan dan berguna bila akan merancang sistem penanganan. Padatan Tersuspensi Total. Pengukuran ini, yang kadang-kadang disebut residu yang tidak dapat disaring, ditetapkan dengan cara menyaring sejumlah volume air limbah melalui filter membran (atau tikar glas fiber ) dalam cawan Gouch. Berat kering dari padatan tersuspensi total diperoleh setelah satu jam pada suhu 103° - 105°C. Padatan Terlarut Total. Padatan terlarut total, atau residu yang dapat disaring, ditetapkan dengan berat contoh yang telah disaring dan dievaporasi atau sebagai perbedaan antara berat residu setelah evaporasi dan berat padatan tersuspensi total. Oleh karena polutan ini sulit dihilangkan dari air limbah, maka pengetahuan mengenai padatan terlarut total adalah penting bila menangani air limbah. Penanganan padatan terlarut total membutuhkan mikroorganisme yang umumnya terdapat, untuk konversi bahan partikulat. Lemak, Minyak dan Gemuk . Lemak, minyak dan gemuk (FOG) berbahaya untuk biota dan tidak diinginkan karena sifat-sifatnya yang tidak


45

estetik. Ikatan antara udara dan air dikurangi oleh lapisan tipis yang dibentuk oleh FOG, yang berbahaya untuk ikan dan mahluk air lainnya. Senyawasenyawa ini akan meningkatkan kebutuhan oksigen untuk oksidasi sempurna. Metode analisis air limbah untuk senyawa-senyawa ini relatif cepat dan sederhana. Kekeruhan. Walaupun kekeruhan itu sendiri bukan polutan, sifat ini disebabkan oleh adanya bahan tersuspensi (bahan organik, mikroorganisme dan partikel-partikel cemaran lain). Kekeruhan merupakan sifat optik dari contoh yang menyebabkan sinar tersebar dan atau diserap. Sifat ini diukur dengan turbidimeter lilin. Pengukuran ini bukan indikasi bahan tersuspensi yang tepat yang biasanya ditetapkan secara Gravimetri, karena metode yang terakhir berdasarkan berat partikel sedangkan kekeruhan berdasarkan sifat-sifat optik. Nitrogen. Dalam bahan limbah, nitrogen dapat berada dalam bentukbentuk amonia tereduksi sampai senyawa nitrat teroksidasi. Konsentrasi tinggi dari berbagai bentuk nitrogen beracun terhadap fauna dan flora tertentu. Bentuk yang paling umum dari nitrogen yang ditmukan dalam air limbah adalah amonia, protein, nitrit dan nitrat. Fosfat. Polutan ini dapat diukur dan terdapat sebagai senyawa mineral dan senyawa organik. Walaupun sejumlah kecil fosfat terlarut terdapat dalam air alamiah, bila jumlahnya meningkat akan berbahaya terhadap kehidupan air. Analisis rutin hanya mengukur ortofosfat terlarut. Analisis untuk fosfat total, ortopolifosfat dan fosfat terendap, diselesaikan dengan mengubah polifosfat dan fosfat terendap menjadi ortofodfat oleh hidrolisis asam dengan pengujian ortofosfat secukupnya menggunakan metode kolorimetrik yang direkomendasi oleh EPA (Enviromental Protection Agency , 1974). Sulfur. Penggunaan sulfur dioksida dalam pra penanganan buah-buahan atau natrium bisulfida dalam pengolahan dapat menyebabkan kadar sulfur dari air limbah menjadi cukup tinggi untuk menyebabkan polusi. Polutan ini terutama terdapat sebagai ion-ion sulfit dan sulfat atau presipitat. Sulfida juga membutuhkan lebih banyak oksigen bila terdapat dalam air. Ion sulfida berikatan dengan berbagai ion-ion logam multivalen untuk membentuk presipitat yang tidak larut, yang dapat mengendap, dan dibuang bersama lumpur. Penentuan sulfat dan sulfida mungkin dilakukan dengan teknisi yang terlatih dan peralatan minima. Oleh karena sulfida menyebabkan bau dan rasa yang tidak diinginkan dalam air


46

minum, maka senyawa-senyawa ini perlu diuji bila air limbah disalurkan ke sungai yang mensuplai air minum.

5.1.1. Sistem K olam dan L agun -

Sistem penanganan limbah yang sederhana

-

Pengggunaannya untuk limbah kota dan pertanian

-

Jenis kolam dan lagun ⇒ 1. Fakultatif (umum digunakan) 2. Anaerobik 3. Aerobik

-

Jenis kolam dan lagun fakultatif ⇒ kolam yang mempunyai kondisi aerobik pada lapisan atas dan proses anaerobik terjadi pada lapisan bawah, terutama dalam padatan yang terendap.

-

Kolam ⇒ kolam oksidasi atau lagun stabilisasi limbah

-

Kolam oksidasi ⇒ digunakan untuk penanganan limbah pengalengan dan bir, efluen yang dihasilkan cukup stabil, cenderung penanganan aerobik. Masalah ⇒ butuh lahan yang luas, adanya bau yang timbul (pencegahan ditambah oksidator), butuh waktu beberapa minggu/bulan.

-

Reaksi biokimia yang terjadi : v Bakteri dan ganggang merupakan mikroorganisme kunci dalam kolam

oksidasi. v Bakteri heterotropik bertanggung jawab untuk stabilitas bahan organik

dalam kolam. v Limbah (BOD) ⇒ sebagian yang masuk akan mengendap dan

melangsungkan fermentasi anaerobik dalam lumpur di bagian dasar. Fermentasi ini akan mengurangi volume lumpur bila suhu cukup dan produk fermentasi dilepaskan ke lapisan cairan. v Limbah organik yang memasuki kolam dan dilepaskan dari dasar

kolam lumpur yang dimetabolisme oleh bakteri dan produk akhir seperti karbon dioksida, ion amonium, nitrat dan ion fosfat yang dapat digunakan

untuk

pertumbuhan

ganggang.

Ganggang

⇒

menghasilkan protoplasma baru, dihasilkan oksigen yang dapat digunakan oleh bakteri heterotropik.


47

v Pelepasan oksigen akan sebanding dengan karbon yang dikonversi

menjadi protoplasma ganggang. v Peranan bakteri ⇒ untuk proses-proses oksidasi dan reduksi yang

berlangsung dalam kolam. Peranan ganggang ⇒ menggunakan kelebihan karbon dioksida dan menghasilkan O2. Skema interaksi biologik dalam kolam oksidasi dapat dilihat dalam Gambar 5.

-

Penampilan

kolam

oksidasi

yang

memuaskan

tergantung

pada

kesetimbangan antara bakteri dan ganggang. v Bila aktivitas bakteri melebihi aktivitas ganggang (misalnya : muatan

limbah yang tinggi atau hambatan oleh metabolisme ganggang) menyebabkan pemecahan oksigen (berat O 2

± 2/berat ganggang),

bau yang mengganggu dan mutu efluen yang buruk. v Bila aktivitas ganggang meningkat daripada bakteri (misalnya :

kelebihan nutrien ganggang, kondisi baik untuk pertumbuhan ganggang) menyebabkan kelebihan sel-sel ganggang dalam efluen. v Bila terjadi bau dapat diatasi dengan : q

Penambahan nitrat (nitrat akan bertindak sebagai aseptor Hidrogen, bila O2 tidak ada untuk mencegah terbentuknya senyawa-senyawa yang mengandung sulfur tereduksi).


48

q -

Aerasi mekanik untuk mengubah kolam oksidasi ⇒ lagun aerasi.

Kolam oksidasi ⇒ jarang digunakan sebagai satu-satunya proses penanganan untuk memenuhi persyaratan efluen (biasanya bagian dari sistem penanganan keseluruhan).

-

Lagun anaerob v Tujuan : destruksi dan stabilisasi bahan organik dan bukan pemurnian

air. v Penggunaan : perlakuan primer atau sekunder, sistem pengolahan

sludge (padatan yang dipisahkan dari limbah cair). Biasanya setelah perlakuan ini harus diikuti oleh perlakuan limbah dalam lagun aerob atau dengan metode filter/saringan tetes. v Prinsip : oksidasi biologis dan sedimentasi bahan padat.

Bahan padat terlarut

Gas : O2, CO2, N2, NH4

tersuspensi

Air

endapan

Biomassa : mikoflora

v Kondisi laguna anaerobik : q

Ukuran dalam lagun : 2,5 – 3 m

q

Volume : kecil

q

Suhu operasi : 22°C

q

Waktu pengolahan : 4 – 20 hari

q

Efisiensi penurunan BOD : 60 – 80%

v Catatan : keadaan aerob diperoleh dari memasukkan banyak bahan

organik ke dalam laguna. Keadaan anaerob dinyatakan dalam BOD 5, COD dan SS per satuan volume lagun (Bakteri jenis anaerob).

-

Lagun aerob v Prinsip : sama dengan lagun anaerob + pemasukan O 2 sebanyak 1 –

3

mg/l

dengan

menggunakan

alat

aerator

mekanis

untuk

memungkinkan terjadinya oksidasi aerob. v Tipe : 1. Lagun aerob sempurna

2. Lagun aerob fakultatif (sebagian dari logam anaerob diberi aerasi)


49

v Kondisi lagun aerob : q

Kapasitas pengolahan : 450 kg/ha/hari BOD5 efisiensi

20% dari BOD limbah q

padatan “sludge”

70 – 90% Umumnya perlakuan ini masih harus diikuti oleh suatu perlakuan tertier pada efluen sekunder.

5.1.2. Penyaring Menetes (Trickling Filter ) -

Prinsip : air limbah diteteskan melalui suatu media stasioner, biasanya tersusun dari batu/karang yang dihancurkan (2 – 4 inchi) atau media plastik

dengan

berbagai

ragam

konfigurasi

ke

dalam

suatu

penampungan. Aerasi terjadi karena permukaan air limbah diperluas waktu dilakukan penetesan. -

Penyaring menetes dirancang untuk menangani limbah cair yang encer. Konsentrasi

padatan

organik

dan

anorganik

yang

tinggi

akan

menyebabkan penyumbatan, mengurangi efisiensi, dan meningkatkan masalah pemeliharaan. Jika limbah yang mengandung padatan seperti ini diterapkan pada penyaring menetes (penanganan pendahuluan perlu untuk mengurangi / menghilangkan padatan. -

Penyaring menetes bukan filter tetapi unit-unit oksidasi aerobik yang menyerap dan mengoksidasi bahan organik dalam limbah yang melalui media filter.

-

Media merupakan tubuh penyaring dan tinggi ± 4 – 7 ft untuk batu/karang, 10 – 40 ft untuk plastik.

-

Mikroorganisme yang berperan : bakteri fakultatif heterotropik (paling besar) dan protozoa.

-

Sifat-sifat fisik media filter umum disajikan pada Tabel 5.

-

Limbah yang akan didistribusikan melalui bagian atas media dan mengalir melalui media. Sistem distribusi ⇒ 1. Distribusi berputar (umum digunakan) 2. Distribusi dengan katup (nozzle) yang tetap. Katup pendistribusian dipasang secara permanen. masalah : penyumbatan dalam distribusi cairan yang buruk (jarang digunakan)


50

Tabel 5. Sifat-sifat Fisik Media Filter Umum Media Granit Granit Slag Plastik -

Ukuran nominal (in) 1-3 4 3 21 x 38

Berat (lb/ft3) 90 90 68 6

Luas permukaan (ft2 /ft3) 19 13 20 27

Ruang kosong (%) 46 60 49 94

Air limbah dikeluarkan di atas penyaring menetes oleh suatu distributor menetes sehingga aerasi cairan berlangsung sebelum kontak dengan media. Aerasi lebih lanjut berlangsung ketika cairan mengalir di atas media.

-

Permukaan media bertindak sebagai pendukung mikroorganisme yang memetabolisme bahan organik dalam limbah. Lapisan lendir mikroba dan air yang mengalir melalui media akan meningkatkan berat bahan dalam penyaring (untuk media plastik; gabungan berat lendir, air dan media dapat 4 – 5 kali lebih besar dari berat media sendiri).

-

Media penyaring terletak dalam suatu sistem di bawah peniris yang mengumpulkan cairan dari penyaring dan mengangkutnya ke dalam bak sedimentasi akhir. Padatan dihilangkan secara kontinyu dari sistem yaitu dari unit sedimentasi akhir dan padatan yang terendap tidak dikembalikan lagi ke dalam penyaring menetes.

-

Bakteri fakultatif heterotropik merupakan populasi mikroorganisme terbesar dalam penyaring menetes. Protozoa dan yang lainnya lebih sedikit. Ganggang tumbuh di permukaan penyaring.

-

Bahan organik dalam air limbah akan merangsang pertumbuhan biologik pada permukaan media. Pertumbuhan mula-mula terbentuk di daerahdaerah dimana aliran tidak mencucinya dari media dan akan menyebar ke seluruh media (waktu sekitar 4 – 6 minggu).

-

Setelah lapisan mikroorganisme dalam media sudah tumbuh baik, cairan mengalir di atas dan bukan melalui lapisan. Limbah cair mengalir turun ke bawah media sebagai gelombang yang menghasilkan turbulen diantara limbah dan lapisan cairan dalam permukaan mikroorganisme (seperti Gambar 6). Bahan organik dalam limbah dipindahkan ke dalam lapisan


51

cairan dan produk hasil metabolisme limbah dipindahkan dari lapisan cairan ke dalam limbah (hal terjadi secara kontinyu).

-

Lapisan luar mikroorganisme terkena lapisan cairan yang terikat dan memecah sebagian besar limbah. Metabolik aerobik dipertahankan dengan perpindahan oksigen secara kontinyu dari ruang kosong dalam penyaring

menuju

lapisan

cairan

yang

terikat.

Perpindahannya

berhubungan dengan perbedaan oksigen diantara udara dan lapisan cairan terikat. Ketebalan mikroorganisme aerobik sekitar 0,005 cm, sedang

ketebalan

mikroorganisme

sebenarnya

jauh

lebih

besar

sehingga : v

Hanya permukaan lapisan mikroorganisme yang mendapat sebagian besar makanan dan oksigen.

v

Mikroorganisme yang terikat pertumbuhan mikroba pada media mati dan diangkut dari media oleh aliran air limbah.

v

Pertumbuhan mikroba menjadi baik lagi dalam daerah dimana pertumbuhan yang lebih tua telah dihilangkan. Daur ini berlangsung secara kontinyu dalam penyaring menetes.

-

Efluen

dari

penyaring

mengandung

bahan

organik

yang

tidak

dimetabolisme dalam air limbah yang diterapkan, padatan biologik yang dipisahkan dari media dan produk akhir metabolik.


52

-

Padatan biologik harus dipisahkan dari efluen penyaring menetes sebelum cairan dikeluarkan dari tangki penanganan, bila diinginkan efluen bermutu tinggi. Hal ini dilakukan dalam tangki sedimentasi akhir yang merupakan bagian integral dari sistem penyaring tetes. Diagram alir proses penanganan penyaring menetes dapat dilihat pada Gambar 7.

5.2. LIMBAH PADAT A. Prot ein Sel Tunggal (PST) PST atau Single Cell Protein (SCP) adalah istilah yang digunakan untuk protein yang berasal dari sel mikroorganisme. Mikroba yang umum digunakan sebagai penghasil protein adalah : bakteri, kapang, khamir, algae/ganggang. Kandungan protein dalam mikroba tersebut berdasarkan berat keringnya adalah : 60 – 70% dalam bakteri 45 – 65% dalam khamir 35 – 40% dalam kapang 20 – 80% dalam algae/ganggang PST dapat digunakan sebagai makanan manusia dan ternak. PST yang digunakan untuk makanan ternak, tujuannya adalah : 1. Sebagai protein pengganti pada campuran makanan ternak. Sumber protein pada makanan ternak yaitu kedele dan tepung ikan ternyata sudah tidak mencukupi lagi.


53

2. Dapat mengatasi persoalan limbah karena protein sel tunggal (PST) dapat diperoleh dari limbah (sebagai bahan bakunya). Produksi PST untuk bahan pangan manusia sudah dimulai pada tahun 1910. Pada waktu itu PST dari khamir diberikan pada para prajurit selama PD I dan PD II. Di Indonesia, produksi PST sedang diusahakan pengembangannya, terutama untuk makanan ternak karena kandungan asam aminonya lebih baik daripada kandungan asam amino protein nabati. Produksi PST mempunyai beberapa keuntungan : 1. Produksi protein lebih cepat dan efisien dibandingkan dengan produksi protein nabati dan hewani. 2. Nilai gizi PST lebih tinggi daripada nilai gizi protein nabati (komposisi asam amino PST lebih lengkap). 3. Tidak memerlukan tanah atau tempat yang luas seperti dalam produksi protein nabati dan hewani. 4. Produksi PST tidak dipengaruhi oleh cuaca. 5. Prosesnya fleksibel karena dapat digunakan berbagai substrat dan mikroorganisme. Selain

menguntungkan,

produksi

PST

juga

mempunyai

beberapa

kelemahan yaitu : 1. Kandungan asam nukleat PST tinggi, dimana di dalam tubuh manusia akan diubah menjadi asam urat sebagai produk akhir. Kandungan asam urat yang terlalu tinggi di dalam tubuh manusia dapat merangsang timbulnya gejala penyakit tulang (encok). 2. Dinding sel mikroorganisme kadang-kadang mengandung komponen yang tidak dapat dicerna dan bersifat racun. 3. Fluktuasi harga dan persediaan substrat yang tidak tetap. Biaya penyediaan substrat meliputi 40 – 50% dari total biaya produksi PST. Kandungan asam nukleat pada PST (berdasarkan bobot kering) : v Ganggang : 4.0 – 6.0% v Kapang : 2.5 – 6.0% v Khamir : 6.0 – 11.0% v Bakteri : > 16.0%

Substrat yang dapat digunakan untuk memproduksi PST, dapat dibagi dalam 3 golongan besar, yaitu :


54

1. Senyawa hidrokarbon dan turunannya, seperti : v Gas alam v Minyak bumi v Alkana v Metanol v Metana

2. Bahan-bahan yang merupakan limbah : v Molase dari pabrik gula v Cairan sulfit dari pabrik kertas v Whey dari pabrik susu dan tahu v Ampas tapioka dan tebu v Ampas dari pabrik pengolahan buah-buahan

3. Bahan-bahan hasil pertanian yang mengandung gula, pati dan selulosa. Sekarang ini banyak digunakan limbah pertanian sebagai substrat PST karena memiliki beberapa keuntungan : a. Mengurangi pencemaran lingkungan b. Dapat meningkatkan nilai guna limbah tersebut c. Harganya murah dan cukup tersedia d. Kandungan karbohidrat / selulosa cukup tinggi.

Mikroorganisme untuk produk si PST Menurut Ganjar (1978), mikroorganisme yang digunakan untuk produksi PST harus memenuhi persyaratan : 1. Mikroorganisme tidak boleh menghasilkan senyawa yang bersifat racun. 2. Mikroorganisme tersebut harus dapat menggunakan bahan mentah sebagai sumber energinya. 3. Mikoorganisme tersebut harus tumbuh cepat. 4. Pemeliharaan mikroorganisme harus mudah dan tidak mahal. Sampai sekarang mikroorganisme yang sudah digunakan untuk produksi PST adalah khamir, bakteri, algae dan kapang yang masing-masing mempunyai keunggulan dan kelemahannya.


55

Khamir Khamir adalah mikroba yang paling banyak digunakan dalam produksi PST. Penggunaan khamir untuk produksi PST secara umum mempunyai keuntungan dibandingkan dengan mikroba lainnya, karena : a. Penerimaan oleh konsumen lebih baik b. Kandungan asam nukleatnya rendah c. Lebih mudah dipanen karena ukuran selnya lebih besar d. Dapat tumbuh pada substrat dengan pH rendah (4 – 5). Khamir yang banyak digunakan untuk produksi PST adalah : 1) Saccharomyces cerevisiae Banyak digunakan dalam : produksi bir, minuman beralkohol, sebagai ragi untuk roti. Mikroba ini tidak mampu menggunakan laktosa, pentosa dan hidrokarbon untuk pertumbuhannya, disamping itu ke dalam substrat perlu penambahan N organik dan vitamin B. 2) Candida utilis Mikroba ini dapat tumbuh dalam limbah larutan sulfit dari proses pengolahan pulp kertas yang banyak mengandung gula pentosa dan heksosa. C. lypolytica C. intermedia C. tropicalis

Mampu menggunakan fraksi minyak bumi dan hidrokarbon untuk pertumbuhannya. Di daerah tropis, species ini cocok untuk tumbuh dalam hidrokarbon sebagai substratnya.

3) Kluyveromyces fragilis Mikroba ini tumbuh secara anaerobik dengan memanfaatkan laktosa sehingga whey keju dapat dimanfaatkan oleh mikroba ini untuk menghasilkan massa sel.

Bakteri Penggunaan bakteri untuk produksi PST masih sangat terbatas karena mempunyai beberapa kelemahan yaitu : a. Penerimaan bakteri sebagai makanan oleh konsumen sangat rendah (beberapa jenis bakteri mempunyai bau yang tidak menyenangkan). b. Ukuran sel bakteri sangat kecil, sehingga pemanenannya sulit dilakukan. c. Kandungan asam nukleatnya tinggi (> 16%) berdasarkan berat kering.


56

Selain kelemahan di atas, penggunaan bakteri untuk produksi PST mempunyai beberapa keuntungan karena : a. Mempunyai waktu generasi (membelah diri) yang cepat. Laju pertumbuhan bakteri ± 20 – 30 menit khamir

16 jam

ganggang > 16 jam b. Kandungan proteinnya tinggi c. Dapat tumbuh pada berbagai substrat Beberapa species bakteri yang mampu berkembang pada media hidrokarbon (CH2)

:

Methanomonas methanica ,

M.

methanooxidans ,

Methylococcus

cereficans , Pseudomonas sp., P. methanica . Hydrogenomonas eutropa : bakteri ini mampu memanfaatkan hidrokarbon yang berbentuk gas sebagai sumber energi dan CO 2 sebagai sumber karbon. Methylophilus methylotropus : tumbuh pada substrat metanol sebagai sumber karbon dan energi. Lactobacillus pentosis : hidup dalam substrat cairan limbah sulfit menghasilkan asam laktat.

Algae / Ganggan g Mikroba ini mampu melakukan fotosintesa sehingga dihasilkan PST. Jenis ganggang untuk PST adalah : -

Ganggang hijau : Chlorella vulgaris , Scenedesmus acustus

-

Ganggang biru : Spirulina maxima

Dalam proses ini algae dipelihara dalam kolam-kolam terbuka yang cukup mendapat sinar matahari. Biomass yang diperoleh berwarna hijau muda. Dinding sel algae umumnya rusak pada waktu pengeringan sehingga isi sel dapat langsung dimanfaatkan. Untuk pertumbuhannya, algae menggunakan sumber energi dari cahaya, baik dari cahaya matahari maupun dari iluminasi (penerangan) tambahan. Cahaya dapat mempertinggi mekanisme fotosintesa dari sel. Faktor yang penting dalam kulturisasi algae adalah agitasi. Jika kultur tidak diagitasi, kebanyakan sel algae akan mengendap di dasar wadah atau akan terdapat di permukaan dimana hal ini akan dapat mengakibatkan algae akan tersinari sebagian (overheated ).


57

Produksi PST dari algae sangat terbatas, karena : 1. Untuk pertumbuhannya memerlukan kolam kultur yang bersuhu hangat dan banyak sinar matahari. 2. Dinding selnya sukar untuk dicerna.

Kapang Kapang umumnya lebih banyak digunakan untuk mendapatkan flavor atau aroma pada makanan sehingga produk akhir dari kapang lebih disukai daripada protein langsung dari mikrobanya. Contoh : tempe, oncom, kecap. Jenis kapang sebagai sumber protein adalah : Oidium lactis : cocok tumbuh dalam substrat whey dan cairan sulfit. Jenis kapang lainnya : Fusarium, Rhizopus, Penicillium, Aspergillus.

Kapang kurang mendapat perhatian untuk diproduksi sebagai PST karena : e. laju pertumbuhannya rendah f.

untuk pertumbuhannya memerlukan medium yang steril karena seringkali terkontaminasi oleh bakteri dan khamir.

Nilai Gizi PST Nilai gizi PST bervariasi tergantung dari mikroorganisme yang digunakan. Daya cerna berkisar antara 65 – 96%, sedangkan PER (Protein Efficiency Ratio ) berkisar antara 0,6 – 2,6. Cara-cara pemanenan, pengeringan dan pengolahan berpengaruh terhadap nilai gizi PST. PST dan khamir mempunyai kandungan yang tinggi dalam protein dan vitamin B kompleks, tetapi kekurangan dalam methionin dan mungkin cystein. Komponen penting yang terdapat di dalam PST khamir, misalnya : thiamin, riboflavin, biotin, niasin, asam pantotenat, piridoksin, kholin, streptogenin, glutathion, asam folat dan asam p-aminobenzoat. Beberapa hal yang penting diperhatikan dalam penggunaan PST untuk konsumsi manusia adalah : 1. Konsentrasi asam nukleat yang tinggi (6 – 11%) sehingga dapat meningkatkan jumlah asam urat di dalam serum yang dapat mengakibatkan terbentuknya batu ginjal dan penyakit tulang.


58

2. Kemungkinan timbulnya alergi karena mengkonsumsi protein dari sumber yang tidak biasa digunakan. 3. Kemungkinan adanya komponen karsinogenik dari substrat yang berupa limbah. 4. Kemungkinan timbulnya reaksi gastrointestinal yang menyebabkan mual dan muntah.

Ragi Roti Ragi roti adalah salah satu bentuk PST yang menggunakan khamir Saccharomyces . Medium yang digunakan dalam pembuatan roti harus merupakan substrat yang baik untuk pertumbuhan khamir.

Bahan yang digunakan biasanya berupa campuran molase, mineral dan garam yang terdiri dari : 1. Molase 2. Nitrogen dalam bentuk garam amonium, urea, kecambah malt, dan sebagainya. 3. Garam anorganik seperti : fosfat dan garam mineral lainnya. 4. Faktor pertumbuhan dalam bentuk ekstrak sayuran, serealia dan vitamin. pH medium diatur sampai pH 4,3 – 4,5; suhu sekitar 30 °C. Selama pertumbuhan khamir dilakukan aerasi dengan kecepatan tinggi. Molase ditambahkan secara bertahap sehingga konsentrasi gula tetap 0,5 – 1,5%. Pada waktu pemanenan, khamir disentrifus dalam bentuk krim dan dipres di dalam penyaring untuk menghilangkan cairannya. Kumpulan khamir lalu dibentuk menjadi butiran setelah terlebih dulu ditambah minyak nabati, dan dikeringkan pada suhu rendah sampai kadar airnya kurang dari 8%. Ragi roti yang kering tersebut tahan disimpan dan masih aktif pada suhu kamar selama beberapa bulan. Ragi roti juga dapat dibuat menggunakan bahan dasar serealia yang dihancurkan, limbah sulfit dari buangan pabrik kertas dan bahan buangan lainnya. Ragi roti yang baik harus mepunyai sifat-sifat sebagai berikut : 1. Bersifat stabil


59

2. Sel-sel khamir tetap hidup dan masih aktif dalam bentuk kering untuk jangka waktu penyimpanan yang cukup lama pada suhu kamar. 3. Dapat memproduksi CO2 secara cepat jika digunakan dalam pembuatan roti. B. Kompos -

Kompos adalah bahan organik yang telah menjadi lapuk seperti : daundaunan, jerami, rumput-rumputan, dedak padi, batang jagung dan kotoran hewan.

-

Kompos dapat terjadi ⇒ 1) Proses alam (daun-daunan, rumput + kotoran hewan + sampah ⇒ membusuk, karena adanya mikroorganisme dan cuaca) 2) Proses alam + perlakuan manusia ⇒ kompos berkualitas baik, waktu 1 bulan.

-

Faktor-faktor yang penting dalam pengomposan adalah perbandingan C : N (C/N ratio). C/N kompos harus mendekati C/N tanah (10-12). Contoh : jerami padi C/N = 50 – 70 ; batang jagung = 100

-

Peranan mikroorganisme dalam pembuatan kompos : v Menguraikan karbohidrat (selulosa, hemiselulosa, dan lain-lain)

⇒ CO2 + air (H2O) v Menguraikan protein, melalui amida-amida dan asam-asam amino

menjadi amoniak, CO2 + H2O v Mengikat beberapa jenis unsur hara di dalam tubuh mikroorganisme,

terutama N, P dan K. v Membebaskan unsur-unsur hara dari senyawa-senyawa organik menjadi

senyawa-senyawa anorganik yang tersedia bagi tumbuh-tumbuhan. -

Akibat perubahan di atas, maka : v Berat dan isi kompos berkurang dari bahan awalnya (karbohidrat

menguap ke udara). v Kadar N yang larut (amoniak) meningkat, sehingga perbandingan C/N

semakin kecil mendekati C/N tanah. -

Syarat-syarat keberhasilan pembuatan kompos : 1. Susunan Bahan Mentah Proses pembusukan dipercepat, bila daun-daunan, ranting-ranting dan lain-lain. Diperkecil ukurannya karena semakin kecil ukuran potongan


60

bahan mentahnya ⇒ waktu pembusukannya lebih cepat, hal ini karena semakin banyak permukaan yang tersedia bagi bakteri pembusuk untuk menyerang atau menghancurkan bahan-bahan tersebut. 2. Suhu dan Ketinggian Timbunan Kompos Tinggi timbunan yang memenuhi syarat adalah 1.25 – 2 meter. Suhu optimal : 2 kali suhu udara di sekitarnya (± 60°C), bila : v Timbunan dangkal ⇒ kehilangan panas dengan cepat v Suhu tinggi (panas) ⇒ bakteri-bakteri yang diinginkan mati

3. Kelembaban Timbunan kompos harus selalu lembab ⇒ 40 – 60%, timbunan akan mulai berasap pada waktu panas mulai timbul ⇒ bagian tengah menjadi kering

(menyebabkan

pembusukan),

sehingga

harus

dilakukan

pengadukan. 4. Pengadukan Tujuan ⇒ memberikan udara yang diperlukan mencegah timbunan yang mampat 5. Bak Penampung v Bambu v Bahan kayu

Disatukan

v Anyaman kawat untuk ventilasi -

Cara pembuatan kompos : 1. Pilih tempat dari halaman yang baik drainasenya. 2. Ukuran bak untuk membuat bedengan kompos adalah : lebar ± 1 ½ m; panjang ± 3 m dan tinggi ± 1,2 m. 3. Buatlah atap penutup dari rumbia untuk mencegah bedengan tersebut dari hujan. 4. Buatlah mula-mula tumpukan dari limbah pertanian seperti : v Jerami v Tongkol dan batang jagung v Sebari dengan rumput-rumputan setebal 15 cm, kemudian dilapisi

kotoran. Kandang + tanah, tiap-tiap lapisan disiram dengan air (diciprat-ciprat)


61

v Demikian, buatlah lapisan-lapisan tersebut sampai kira-kira setinggi

1,2 m. v Jagalah agar bedengan tersebut lembab dan tidak becek.

5. Kompos yang baik akan menampakkan kenaikan temperatur (2 x suhu luar) sampai 3 – 4 minggu. Setelah itu temperatur mulai menurun (karena dibolak-balik). 6. Setelah satu bulan proses penurunan suhu tersebut, maka kompos sudah siap digunakan. 7. Kompos sangat baik untuk pupuk tanaman baik untuk sayur-sayuran, buah-buahan, bunga-bungaan dan lain-lain. Ukurannya : 5 kg tiap m 2 tanah. Untuk lebih jelasnya, pembuatan kompos dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Pembuatan Kompos


62

5.3. LIMBAH GAS Biogas -

Biogas adalah gas yang dihasilkan dengan proses biologik.

-

Gas tersebut terdiri ⇒ 1. Metan (CH4) : 65 – 70% 2. Karbon dioksida (CO2) : 30% 3. Lain-lain (H2S dan NH3) : 1%

-

Mikroorganisme yang berperan adalah jenis-jenis bakteri metan, seperti : Methanobacillus omelianski Methanobacterium fermicum Methanosarcina methanica Methanococcus mazeki

-

Proses perombakan melalui 2 tahap yaitu : 1. Perombakan polimer kompleks menjadi senyawa sederhana (terutama asam-asam organik) oleh bakteri penghasil asam. 2. Perombakan asam-asam organik ⇒ biogas oleh bakteri metan.

-

Reaksi : 1. (CNOSH)

Bakteri anaerob Penghasil asam

bhn. Organik 2. RCOOH

Bakteri anaerob Penghasil metan

as. Organik -

RCOOH + CO2 + H2O + H2S + (NH3) + energi + sisa ⇒ bisa untuk pupuk CH4 + CO2 + energi metan

Waktu yang diperlukan dalam fermentasi metan secara sempurna adalah 25 hari.

-

Hasil ⇒ tiap kg bahan organik ⇒ 0,8 – 1 m3 biogas. Catatan : tiap ft3 biogas mempunyai nilai bakar = 600 – 700 BTU atau 1000 ft3 ekivalen dengan 5,2 gallon bensin. Untuk keperluan memasak / penerangan untuk 4 orang diperlukan 130 ft 3 / hari.

-

Fermentasi metan dapat menggunakan baik limbah padat (dibuat “slurry”) maupun cair (air b uangan).

-

Skema proses fermentasi metan dalam dilihat dalam Gambar 2.


63

Gas metan

Tangki fermentasi

Limbah

Ke alat

Penampung gas

Tangki penjernih

Sludge yang

Air bersih

Sludge sisa

diresirkulasi Gambar 2. Skema Proses Fermentasi Metan -

Biomass mikroba Limbah non protein v Biomass mikroba ⇒ bila sel mikroba setelah dipisahkan ternyata masih

bersama sisa substrat (limbahnya) sedangkan bila terpisah dari substrat disebut Protein Sel Tunggal = SCP. v Biomass mikroba ⇒ cocok digunakan sebagai makanan ternak, SCP ⇒

ternak dan manusia

5.4. RINGKA SAN

•

Residu yang terdapat dalam limbah cair adalah : padatan terendap, padatan tersuspensi total, lemak, minyak dan gemuk, kekeruhan, nitrogen, fosfat dan sulfur.

•

Sistem penanganan limbah cair menggunakan sistem kolan dan lagun, serta penyaring menetes.

•

Limbah padat diantaranya adalah pst (protein sel tunggal) dan kompos.

•

Limbah gas diantaranya adalah biogas dan biomass mikroba.

5.5. LATIHAN SOAL 1. Apa yang dimaksud dengan limbah cair, sebutkan residu yang terdapat di dalamnya dan jelaskan ! 2. Bagaimana penanganan limbah cair, sebutkan dan jelaskan masing-masing ! 3. Apa yang dimaksud dengan limbah padat, sebutkan jenis-jenisnya ! 4. Apa yang dimaksud dengan limbah gas, sebutkan jenis-jenisnya !


64

BAB VI PENANGANAN LIMBAH INDUSTRI SECARA KIMIA DAN FISIK TUJUAN PEMBELAJARAN KHUSUS (TPK) Setelah

mengikuti

mata

kuliah

dengan

pokok

bahasan

penanganan limbah industri secara kimia dan fisik, mahasiswa akan dapat memahami penanganan limbah industri secara kimia dan fisik yang benar.

Prinsip-prinsip dalam Penanganan Limbah adalah sebagai berikut : 1. Penanganan Pendahuluan (contoh : penyaringan partikel) 2. Penanganan Primer (contoh : pengendapan atau penggumpalan) 3. Penanganan Sekunder (contoh : degradasi mikrobial) 4. Penanganan Tersier (contoh : penyaringan pasir, multimedia, mikro, vakum) 5. Desinfeksi (contoh : menurunkan/menghilangkan mikroba patogen) 6. Penanganan Lanjutan (contoh : pupuk tanaman, dll.) 6.1. CARA KIMIA A. DESINFEKSI

•

Tujuan : - Mereduksi konsentrasi bakteri air minum - Menghilangkan bakteri patogen

•

Faktor-faktor yang mempengaruhi ketahanan bakteri patogen : pH, suhu, gizi, kompetisi, spora, senyawa penghambat

•

Faktor-faktor yang menyebabkan penyakit (patogenitas) : Konsentrasi, virulensi, resistensi


65

•

Efisiensi desinfeksi dapat diukur dengan kehadiran koliform (AS : koliform dalam air < 1/100 mL

•

Metode desinfeksi : pemberian klorin, yodium, ozon, senyawa amonium kuarterner, lampu UV

Klorin

•

Oksidator, bereaksi dengan komponen-komponen limbah

•

Proses : inaktivasi enzim dalam sel mikroba

•

Faktor-faktor ~ efisiensi desinfeksi : jumlah dan jenis klorin, waktu kontak, suhu, dan jenis serta konsentrasi mikroba

•

•

Kebutuhan klorin : -

pada air jernih/suspensi padatan rendah : <

-

pada air kotor sebagian besar bereaksi, fungsi desinfektan : <

Berfungsi desinfektan : klorin bebas atau klorin terikat, di dalam larutan berbentuk asam atau ion hipoklorit, dipengaruhi pH dan suhu larutan

•

Bentuk klorin bebas pada : pH < 6,5 ….. HOCl pH > 8,5 ….. ion hipoklorit

•

Turunan klorin : monokloramin (NH 2Cl), dikloramin (NHCl2), nitrogen triklorida (NCl 3)

•

Penggunaan mono dan dikloramin : butuh jumlah 25 x lipat, dan waktu kontak lebih lama daripada klorin bebas

•

Komponen klorin bebas terbentuk saat semua amonia

teroksidasi di titik

belok (break point) (larutan + 9,5 mg/L Cl 2 untuk setiap mg/L amonia) contoh limbah rumah tangga = amonia 20-30 mg/L klorinasi tb 190-280 mg/L


66

•

Klorinasi

: - digunakan untuk air minum, air industri - inefisien untuk limbah umum - kadar BOD menurun, dapat mengoksidasi komponen tereduksi dalam air - dalam limbah peternakan unggas terdapat klorin sebesar 0,5 mg/L, 15’

B. PENGENDAPAN KIMIA Pengendapan partikel koloidal secara kimiawi Dapat mereduksi kebutuhan oksigen dalam li mbah Tidak cocok untuk bahan organik yang larut, cocok untuk anorganik yang larut (contoh : fosfat) 90 % padatan hilang, mengurangi 50-70 % BOD Rumah Tangga Treatment intermediet, Umum untuk industri

Faktor-faktor yang mempengaruhi : bahan, jenis bahan kimia, pH, jenis komponen limbah

Jenis-jenis koagulan : alum (alumunium sulfat/Al2 (SO4)3), feri sulfat (Fe2(SO4)3), feri klorida (FeCl 3), kapur - alum + bahan (basa) → - kapur + bikarbonat - garam feri

Al(OH)2 (tidak larut, koagulasi partikel)

→ CaCO3 (mengendap)

: meningkatkan daya endap Fe(OH2), meningkatkan sedimentasi

Sedimentasi : proses pemisahan partikel mengendap dari pelarut / cairan

Jenis koagulan dari bahan kimia organik : anionik, kationik, nonionik polielektrolit

Faktor penentu jumlah bahan kimia yang digunakan : pH, alkalinitas, kadar padatan, konsentrasi fosfat, dan lain-lain.


67

Contoh : untuk limbah air peternakan dibutuhkan 500 mg/L

alum diikuti

sedimentasi 1 jam. BOD dan padatan tersuspensi tereduksi sebesar 30 dan 70%

Limbah fosfat : Diendapkan dengan kapur, alum dan garam feri kapur + ortofosfat → hidroksilapatida (kristal Ca5(OH)(PO4)3) … pH >9,0 alum + ortofosfat →

kompleks Al(PO4) ….. pH > 6,3

ion feri + fosfat → feri fosfat …… pH > 7 6.2. CARA FISIK A. SEDIMENTASI

•

Definisi : sedimentasi adalah proses untuk memisahkan padatan terendapkan dari limbah industri atau buangan rumah tangga

•

Limbah air mengandung padatan yang sangat bervariasi dalam densitas dan karakteristik pengendapannya.

•

Secara teoritis sedimentasi pada suatu bak dengan luas tertentu dapat diperkirakan, dengan rumus : V s

=

Q LW

Vs = kecepatan vertikal Q = jumlah aliran limbah L

= panjang

W = Lebar


68

Skema Pengendapan dalam Bak Pengendap

L VH Q

VS D VH’ VS’

d

Keterangan : Partikel dengan kecepatan pengendapan < Vs akan mengendap sebagian, partikel dengan kecepatan Vs’ akan mencapai dasar bila ada pada posisi d. Partikel dengan kecepatan < Vs’ yang berada pada ketinggian > d tidak akan mengendap

Faktor-faktor yang mempengaruhi laju sedimentasi :

- Banyaknya lumpur - Luas bak pengendapan - Kedalaman bak pengendapan

Padatan

terendapkan

dapat

dipindahkan

secara

mekanis

atau

menggunakan pompa hidrolik. Bentuk bak sedimentasi : empat persegi panjang, kotak, bulat Sedimentasi dapat dilakukan sebelum penanganan lanjut (kolam lumpur aktif, trickling filter) atau pada penanganan akhir/sekunder yaitu setelah proses biologis. Sedimentasi biasa dilakukan pada proses pengolahan limbah dari pengolahan buah-buahan, sayur-sayuran, pengemas daging dan limbah cair peternakan


69

B. FLOTASI Flotasi atau pengapungan menggunakan udara dilakukan pada proses penanganan limbah untuk meningkatkan laju perpindahan bahan-bahan tersuspensi dari limbah cair.

Skema proses flotasi (tekanan udara masuk 30-50 lb/in3 gauge (psig)) :

Tipe A

Tipe B eflue

limbah

flotasi

tangki udara

eflue

limbah

flotasi

pompa

pompa

tangki udara

n Besar gelembung udara untuk proses flotasi : 30-120 mikron

n Faktor-faktor yang mempengaruhi flotasi :

- suhu : efektivitas kelarutan udara terjadi pada suhu rendah - ukuran partikel udara : dapat diperbesar dengan penambahan koagulan (alum, feri klorida, tanah liat)

n Efektivitas koagulan dapat diuji dengan evaluasi Bench scale :

- dosis dan jenis koagulan - waktu detensi - tekanan - nisbah padatan dengan udara n Efektivitas

flotasi

dilihat

dari

kecenderungan

gumpalan

untuk

mengapung/mengendap


70

n Aplikasi proses flotasi :

- industri pertambangan - pemurnian minyak - pengentalan lumpur aktif - limbah pertanian (pengolahan daging, ikan, pemurnian minyak).

n Kelebihan proses flotasi :

- reduksi padatan tersuspensi : 50-90 % - reduksi minyak dan lemak : 60-90 % - reduksi COD : 30-80 %

C. PEMBAKARAN

•

Tujuan : mengurangi volume dan sterilisasi produk akhir proses penanganan limbah (20-30 % limbah menjadi abu)

•

Faktor-faktor : kadar air, volatilitas, bahan-bahan inert, nilai kalori spesifik

•

Sebelum proses pembakaran sebaiknya dilakukan proses dehidrasi dengan pengentalan dan pengeringan

•

Rancang bangun alat dan proses pembakaran tergantung pada : proses pembakaran limbah dan perhitungan panas.

•

Sumber panas untuk oksidasi limbah : karbon dan hidrogen

•

Panas yang dikeluarkan : 14.100 BTU/lb karbon teroksidasi, dan 51.000 BTU/lb hidrogen teroksidasi berdasarkan berat kering.

•

Faktor-faktor penting pada rancang bangun alat pembakar : - suhu : > 1000oF (normal sekitar 1.200-1.300 oF). Suhu di bawah 1000oF akan menghasilkan bahan volatil berbau (polusi) - waktu: tergantung karakteristik limbah


71

- aliran udara : penting untuk mengatasi polusi udara akibat pembakaran. Alat harus dilengkapi sistem penyemprot saringan udara atau pengendapan elektrostatik.

•

Proses pembakaran tergolong mahal untuk limbah pertanian

6.3. RINGKASAN

•

Prinsip penanganan limbah : pendahuluan, primer, sekunder, tersier, desinfeksi, lanjutan.

•

Desinfeksi : proses mereduksi konsentrasi bakteri dan menghilangkan bakteri patogen

•

Metode desinfeksi : pemberian klorin (klorinasi), yodium, ozon, senyawa amonium kuarterner, lampu UV

•

Pengendapan kimia (koagulasi ) : pengendapan partikel koloidal secara kimiawi

•

Jenis-jenis koagulan : alum (alumunium sulfat/Al2 (SO4)3), feri sulfat (Fe2(SO4)3), feri klorida (FeCl3), kapur

•

Koagulasi merupakan intermediet treatment yang umum untuk industri; tidak cocok untuk bahan organik yang larut, cocok untuk anorganik yang larut

•

Sedimentasi : proses pemisahan partikel mengendap dari pelarut / cairan

•

Faktor-faktor yang mempengaruhi laju sedimentasi : banyaknya lumpur, luas bak pengendapan, kedalaman bak pengendapan

•

Sedimentasi

biasa

dilakukan

pada

proses

pengolahan

limbah

dari

pengolahan buah-buahan, sayur-sayuran, pengemas daging dan limbah cair peternakan

•

Flotasi : pengapungan menggunakan udara yang dilakukan pada proses penanganan limbah untuk meningkatkan laju perpindahan bahan-bahan tersuspensi dari limbah cair.

•

Faktor-faktor yang mempengaruhi flotasi : suhu, ukuran partikel udara

•

Pembakaran : proses pengurangan volume dan sterilisasi produk akhir proses penanganan limbah (20-30 % limbah menjadi abu)

•

Faktor-faktor yang mempengaruhi pembakaran : kadar air, volatilitas, bahanbahan inert, nilai kalori spesifik


72

6.4. LATIHAN / TUGAS 1. Jelaskan arti dari : a. Desinfeksi b. Pengendapan kimia (koagulasi) c. Sedimentasi d. Flotasi e. Pembakaran 2. Jelaskan pengertian dan tujuan klorinasi air ! 3. Jelaskan prinsip koagulasi limbah ! 4. Jelaskan spesifikasi limbah yang dapat diolah melalui cara sedimentasi, flotasi dan pembakaran !


73

BAB VII METODE REDUKSI KANDUNGAN NITROGEN AIR LIMBAH TUJUAN PEMBELAJARAN KHUSUS (TPK) Setelah mengikuti mata kuliah dengan pokok bahasan metode reduksi kandungan nitrogen air limbah, mahasiswa akan dapat memahami metode reduksi kandungan nitrogen air limbah yang benar.

n Fungsi sistem penanganan limbah :

1. Menurunkan kadar BOD dan padatan tersuspensi 2. Mematikan mikroba 3. Menghilangkan nitrogen (bentuk amonia) (4,5 bagian O2) amonia

nitrat

kadar DO turun

n IPAL

(unit/instalasi

penanganan

mahluk biologis mati

limbah)

dirancang

untuk

dapat

mengoksidasi komponen C dan N dalam limbah n Nitrogen dalam limbah mempengaruhi :

1. Kadar DO → mempengaruhi proses nitrifikasi oleh bakteri 2. Kebutuhan klorin untuk proses klorinasi (untuk keperluan air bersih) n Kebutuhan oksigen dari komponen tereduksi pada air bersih sangat ke cil,

bandingkan dengan : - Kadar N pada air limbah perkotaan = 15-20 mg/L - Kadar N pada limbah pertanian/peternakan = 100-1000 mg/L


74

n Komponen Nitrogen pada limbah yang belum diolah :

Aktivitas mikroba 1. N organik 2. Komponen amonium :

ion amonium bakteri

NH4+ + 1,5 O2 NO2-

bakteri + 0,5 O2

2H+ + NO2- + H2O … (a) NO3- ………………… (b)

reaksi (a) membutuhkan 3,43 g O2 per gram amonia (b) membutuhkan 1,14 g O2 per gram nitrit

•

Dibutuhkan 4,57 g O2 untuk mengoksidasi 1 g NH4 menjadi NO3- : - 0,8 % N dikonversi ke dalam sel mikroba

•

pH air berpengaruh terhadap toksisitas amonia terlarut : - pada pH rendah, amonia akan beracun jika jumlahnya banyak - pada pH tinggi, amonia akan beracun pada jumlah yang rendah

•

Toksisitas amonia tergantung juga dari jumlah (NH3) yang masuk sel

•

Membran sel ~ impermeabel terhadap ion amonia (NH 4+), tetapi permeabel terhadap (NH 3) tidak terionisasi (toksisitas tinggi pada DO ↓ )

•

Bentuk amonia cairan : - amonia bebas/tidak terionisasi (NH3) - ion amonia (NH4+) dipengaruhi oleh pH dan suhu : (contoh : pH 9, sekitar 50 % dari total amonia bentuk tidak terionisasi)

v Standar Kualitas Air = batas maksimal amonia dalam air bersih 2 mg/L

pada pH sama atau lebih besar dari 8 ( = kons. amonia tidak terionisasi pada air sungai bersuhu 20 oC adalah 0,074 mg/L) n Batas NO3 di AS = 45 mg/L untuk air minum


75

n Konsentrasi nitrat (NO3) tinggi :

menghambat

- menyebabkan methemoglobinema pada bayi

transport O2

- mempengaruhi kesehatan hewan

dalam darah

bakteri pereduksi NO3 dalam usus manusia/hewan akan mengubah NO3- → NO2-

Hb (darah)

methemoglobin (tidak dapat mengikat O2)

Metode Reduksi Kandungan Nitrogen : Metode Metode Fisikokimia : Land application Elektrokimia Amonia striping Pertukaran Ion Elektrodialisis Osmosis Klorinasi Metode Biologis : Penggunaan ganggang Denitrifikasi mikroba Land aplication

Komponen Nitrogen Yang Diubah NH3, NH4+, N organik NH4+ NH3 NO3-, NH4+ NO3-, NH4+ NH4+, N organik

Semua bentuk NO3, NO2 Semua bentuk

Sumber : Jenie dan Rahayu, 1993

7.1. NITRIFIKASI

•

Konversi biologis dari Nitrogen (dari komponen organik atau anorganik) bentuk tereduksi ke bentuk teroksidasi

•

Proses biologis yang mengoksidasi ion amonium (NH 4) menjadi bentuk nitrit (NO2-) dan nitrat (NO3-)

Bakteri Nitrifikasi : - Nitrosomonas, mengoksidasi NH4 → NO2- Nitrobacter, mengoksidasi NO2- → NO3-


76

Bakteri Lain : •

Nitrospira

•

Nitrosococcus

•

Nitrosocystis

•

Nitrosogloea mengoksidasi

•

Nitrocystis

mengoksidasi NH4 → NO2-

NO2- → NO3-

Mikroba nitrifikasi → Autotrofik (umumnya bakteri) Heterotrof (Actinomycetes & kapang) Kelompok Actinomycetes : Mycobacterium, Nocardia, Streptomyces, Agrobacterium, Bacillus, Psudomonas

Kelompok Kapang : Aspergillus flavus

Amonia

nitrat : untuk setiap 2 mg NH4 membutuhkan 4,57 mg O2 untuk proses biooksidasi

Faktor-faktor yang berpengaruh pada proses nitrifikasi : a. Waktu retensi b. Oksigen terlarut c. Suhu, d. pH e. Konsentrasi amonia dan nitrit

7.2. DENITRIFIKASI Denitrifikasi adalah proses reduksi nitrat dan nitrit (nitrat sebagai terminal hidrogen saat potensial O2 dalam limbah rendah) Produk akhir yang dihasilkan berupa gas Nitrogen (N 2) atau Nitrogen Oksida (N2O). Faktor-faktor yang mempengaruhi :

-

Laju kecepatan respirasi mikroba


77

-

Kadar oksigen terlarut yang dibutuhkan oleh mikroba

-

Ketersediaan nitrit dan nitrat dalam substrat

Contoh bakteri heterotrof fakultatif pengguna nitrat atau nitrit : Micrococcus, Pseudomonas, Denitro-bacillus, Spirillum, Vacilles, Achromobacter

Proses peruraian nitrit dan nitrat : NO3- + Organik →

sel + N2 + CO2

a. Bahan Organik l Bahan organik merupakan sumber karbon; selain juga dibutuhkan ion

sulfat, fosfat, Mg, Ca, dan unsur mikro seperti Mn, Cu, Fe dan Mo untuk membantu aktivitas enzim l Harus ditambahkan dari luar karena bahan organik dalam limbah sudah

digunakan untuk proses nitrifikasi l Jika bahan organik berupa metanol, maka reaksi yang terjadi :

5CH3OH + 6NO3 - → 5CO2 + 7H2O + 6OH- + 3N2 (dibutuhkan 1,9 mg metanol untuk setiap mg nitrat)

Rumus kebutuhan metanol : Cm = 2,47No + 1,53N1 + 0,87DO dimana :

Cm = kebutuhan metanol (mg/l) No = konsentrasi nitrat (mg/l) N1

= konsentrasi nitrit (mg/l)

DO = oksigen terlarut (mg/l)

Jika gula sebagai sumber karbon, maka reaksi denitrifikasi yang terjadi: 5C6H12O6 + 24NO3- → 30CO2 + 12N2 + 18H2O + 24OH(dibutuhkan 2,6 mg glukosa untuk mereduksi tiap mg nitrat)


78

b. Oksigen terlarut l Denitrifikasi terjadi pada kondisi anaerob (obligat) l Mikroba yang terhambat contohnya Pseudomonas denitrificans

c. Nilai pH l Proses denitirikasi berlangsung pada pH 7-8 l Mikroba pada proses denitrifikasi dapat beradaptasi pada pH 5-9,5

d. Wakt u Retensi l Waktu retensi minimum untuk denitrifikasi : 12 jam pada suhu 20 dan

30oC, serta selama 2 hari pada suhu 10 oC l Untuk aplikasi praktis waktu retensi yang disarankan : minimal

3-4 hari pada suhu 20 dan 30 oC, serta 8 hari pada suhu 10oC

•

Energi yang dihasilkan m.o. nitrifikasi (66 kkal/g glukosa) < m.o. heterotrof (660 kkal/g glukosa) pada kondisi aerobik


79

•

Proses nitrifikasi memerlukan mikroba nitrifikasi < daripada sistem heterotrofik (1 : 10)

•

Proses nitrifikasi tergantung pada metabolisme mikroba aerobik (waktu generasi sampai 10 jam atau lebih)

•

Waktu retensi minimum harus > dari pada laju pertumbuhan mikroba, dan tergantung dari suhu proses dan konsentrasi bahan-bahan penghambat waktu retensi minimum penting untuk penanganan biologis, karena ada kemungkinan laju pertumbuhan mikroba < laju kematiannya

Oksigen Terlarut

•

Mikroba nitrifikasi

→ mikroba aerobik

•

Batas kritis mikroba terhadap oksigen terlarut : + 0,5 mg/liter

•

Penanganan nitrifikasi : konsentrasi O2 terlarut dijaga tetap + 1 mg/liter

•

Kemampuan mikroba nitrifikasi untuk pulih menyesuaikan

•

terhadap kondisi anaerobik cukup baik :

•

Pada penanganan limbah secara anaerobik selama 4 jam lalu

•

dilakukan aerasi, maka kemampuan bakteri nitrifikasi untuk

•

berkembang biak hingga jumlah semula hanya butuh waktu

•

sekitar 20 menit.

Suhu

•

Nitrifikasi berjalan baik pada suhu 30 o – 36oC (mesofilik)

•

Pada suhu 6o – 25oC → Nilai Q10 relatif konstan

•

Nitrifikasi pada suhu < suhu optimum, laju pertumbuhan mikroba lambat sehingga waktu retensi meningkat


80

pH Pada umumnya mikroba nitrifikasi mempunyai pH pertumbuhan optimum pada rentangan basa Ion hidrogen yang dihasilkan akan terjadi penurunan pH

Penurunan 7,1 gram mol alkalinitas (contoh CaCO3) menyebabkan terbentuknya 1 gram Nitrat pH optimum nitrifikasi : 7,5 – 8,5 Pada pH 5,0 – 5,5 : alkalinitas turun dari 700 menjadi 100 mg/liter Pada pH 5,5 – 6,0 : Bakteri nitrifikasi mampu beradaptasi dan laju oksidasi amonia akan mencapai kondisi normal (pH 7)

Disosiasi Nitrit NO2- + H3O+

HNO2 + H2O

dipengaruhi oleh keasaman

Kons. Asam nitrit akan meningkat bila dibandingkan dengan keadaan netral Kons. Amonia bebas dapat meningkat seiring dengan : peningkatan pH, dan pengaruh penghambatannya pada bakteri Nitrobacter lebih tinggi dibanding Nitrosomonas

Pengaruh penghambatan asam nitrit dapat dikurangi dengan cara :

• • •

Dilakukan pengenceran Pengaturan pH Penggunaan proses denitrifikasi


81

Amonia bebas : Menghambat Nitrosomonas pada kons. 10 – 150 mg/liter. Menghambat Nitrobacter dengan kons. 0,1 – 1,0 mg/liter.

Asam nitrit : Menghambat Nitrobacter pada kons. 0,2 – 2,8 mg/liter.

Beberapa jenis bakteri mampu menggunakan Nitrat yang terbentuk sebagai penerima elektron seperti halnya oksigen Reduksi nitrat dapat melalui proses peruraian :

•

Asimilasi

: NO3 →NH4 → molekul organik

•

Desimilasi

: menghasilkan molekul N sebagai produk akhir

Metode Denitrifikasi l Metode penanganan nitrogen pada limbah yang paling sering digunakan

adalah dengan proses nitrifikasi-denitrifikasi secara biologis

Beberapa metode denitrifikasi : 1. Kolom oksidasi 2. Saringan anaerobik 3. Lagun anaerobik 4. Pengendalian pertumbuhan, dll.

Denitrifikasi secara biologis yaitu dengan menggunakan sistem dasar statis dan dasar yang mengembang (sistem dasar non statis)

7.3. PENGGUNAAN GANGGANG

Prinsip : nutrisi yang masih terdapat dalam limbah dapat dimanfaatkan sebagai pembentuk sel ganggang yang dapat dipanen dari limbah, sehingga kandungan N berkurang.


82

Sistem ganggang terdiri dari : Pertumbuhan, Pemanenan dan Pembuangan ganggang pada limbah

l Sistem berlangsung baik bila ada tambahan bahan organik dan

CO2 l Dengan metode ini sebanyak 70-90 % limbah dengan kadar N 20

mg/L akan diubah menjadi sel ganggang l Waktu retensi : 5-16 hari l Metode panen : flokulasi dan sedimentasi, diikuti penyaringan

padatan terendapkan l Kadar padatan ganggang yang telah dijemur sekitar 90 %

7.4. PENYERAPAN AMMONIA (AMMONIA STRIPPING) l Prinsip :

Perubahan nitrogen dari bentuk cair ke bentuk gas (bukan proses akhir dari penghilangan N dari limbah). Gas amonia yang terbentuk diharapkan jatuh pada areal pertanian, dan akan digunakan tanaman untuk pertumbuhannya (penyerapan amonia mencapai 20 kg/ha). l Amonia bersifat larut dalam air, amonia dalam bentuk larutan tidak dapat

didesorbsi. Yang dapat didesorbsi hanya dalam bentuk gas tidak terionisasi (NH3). l Desorbsi amonia dari limbah dapat dilakukan dengan mencampur bentuk cair

dan

gas seperti pada penggunaan semprotan, tangki aerasi dan sistem

difusi udara. l Sistem perubahan bentuk amonia dari

bentuk cair ke bentuk gas melalui

fase peralihan (interface), serta lapisan gas dan cairan. Faktor-faktor yang mempengaruhi : jumlah dan konsentrasi amonia bentuk cair, besar/luas fase peralihan yang harus dilalui, waktu desorbsi, suhu dan tekanan udara.


83

7.5. RINGKASAN

•

Fungsi sistem penanganan limbah : menurunkan kadar BOD dan padatan tersuspensi, mematikan mikroba, menghilangkan nitrogen (bentuk amonia)

•

Metode reduksi kandungan nitrogen : metode fisikokimia, land application , elektrokimia, ammonia

striping , pertukaran ion, elektrodialisis, osmosis,

klorinasi.

•

Definisi Nitrifikasi : -

Konversi biologis dari Nitrogen (dari komponen organik atau anorganik) bentuk tereduksi ke bentuk teroksidasi

-

Proses biologis yang mengoksidasi ion amonium (NH 4) menjadi bentuk nitrit (NO2-) dan nitrat (NO3-)

•

Bakteri Nitrifikasi : Nitrosomonas, (mengoksidasi NH4 menjadi NO2-); dan Nitrobacter (mengoksidasi NO2- menjadi NO3-). Bakteri nitrifikasi lainnya : Nitrospira, Nitrosococcus, Nitrosocystis,

•

Nitrosogloea, Nitrocystis

Faktor-faktor yang mempengaruhi nitrifikasi : waktu retensi, oksigen terlarut, suhu, pH, konsentrasi amonia dan nit rit

•

Denitrifikasi : proses reduksi nitrat dan nitrit (nitrat sebagai terminal hidrogen saat potensial O2 dalam limbah rendah); produk akhir yang dihasilkan berupa gas Nitrogen (N2) atau Nitrogen Oksida (N2O)

•

Faktor-faktor yang mempengaruhi denitifikasi : laju kecepatan respirasi mikroba; kadar oksigen terlarut yang dibutuhkan oleh mikroba, ketersediaan nitrit dan nitrat dalam substrat

•

Bakteri pengguna nitrat atau nitrit : Micrococcus, Pseudomonas, Denitro- bacillus, Spirillum, Vacilles, Achromobacter

•

Prinsip Sistem ganggang : pertumbuhan, pemanenan dan pembuangan ganggang pada limbah

•

Prinsip penyerapan ammonia (ammonia striping ) : perubahan nitrogen dari bentuk cair ke bentuk gas (bukan proses akhir dari penghilangan N dari limbah).

7.6. PERTANYAAN 1. Mengapa harus dilakukan reduksi kandungan nitrogen pada limbah ? 2. Jelaskan mekanisme keracunan komponen NO3- pada manusia !


84

3. Jelaskan proses denitrifikasi limbah ! 4. Jelaskan prinsip reduksi reduksi kandungan nitrogen nitrogen pada limbah melalui melalui sisem ganggang dan ammonia striping ! striping !


85

BAB VIII PENANGANAN BEBERAPA LIMBAH LIMBA H INDUSTR INDUSTRII BERDASARKAN JENIS BAHAN BA HAN TUJUAN PEMBELAJARAN KHUSUS (TPK) Setelah

mengikuti

mata

kuliah

dengan

pokok

bahasan

penanganan beberapa limbah industri berdasarkan jenis bahan, mahasiswa akan dapat memahami penanganan beberapa limbah industri berdasarkan jenis bahan yang benar.

8.1.

LIMBA H INDU INDUSTRI STRI KARB OHIDRAT OHIDRAT

8.1.1. 8.1 .1. Jenis limbah Limbah padat : kulit buah, bagian-bagian buah (hasil sortasi dan trimming ), ), padatan karbohidrat karbohidrat terlarut terlarut (pati, amilum, selulosa), bahan terlarut lainnya (protein, asam-asam amino, gula, dll.) Limbah cair : efluen berupa air bekas proses pencucian, perendaman, blanching , pasteurisasi, pembersihan, pembersihan, dan pendinginan pendinginan produk produk akhir.

8.1.2. 8.1 .2. Ciri karakteris tik limbah adalah :

•

Mengandung Mengandun g kadar karbohidrat (C - H - O) tinggi

•

pH relatif rendah (< pH 7)

•

Mengandung polutan seperti tanah, larutan alkali panas, insektisida, pestisida, dll.

8.1.3. 8.1 .3. Penanganan Limb ah Berdasarkan Berdasarkan Jenis dan Karakteristi k Limbah Limbah padat

•

Pembakaran dan penimbunan limbah padat kering

•

Pegolahan limbah menjadi : pakan (melalui pengecilan pengecilan ukuran, diolah menjadi silase, silase, dll.), pupuk pupuk (kompos).

Limbah Cair

•

Secara fisik : penyaringan/filtrasi, penyaringan/filtrasi, sedimentasi, pengapungan/flotasi


86

•

Secara kimia : penggumpalan, penggumpalan, desinfeksi

•

Secara biologi : kolam oksidasi, lagun aerasi, lagun anaerobik, digester anaerobik, dll.

•

Pengolahan lanjut limbah cair menghasilkan : gas methan (CH4) dan karbondioksida (CO2) -

Simba-yeast (menggunakan kultur simbiosis 2 jenis khamir yaitu Endomycopsis dan Endomycopsis dan Candida utilis )

-

Single Cell Protein/SCP Protein/SCP (untuk (untuk suplemen pakan ternak, menggunakan menggunakan khamir Candida dan Candida dan Saccharomyces )

-

Sebagai bahan baku produk fermentasi (asam asetat / cuka)

Contoh Produksi SCP dari Limbah Kentang : Limbah penggilingan pati kentang (fruitwater) dipanaskan dengan cara injeksi uap air dan penyaringan penyaringan ultra. Produk akhir mengandung kadar air (8 %), protein (75-80 %) dalam bentuk padatan kering.

8.2.

LIMBA H INDU INDUSTRI STRI SAYURAN DAN BUAH-BUAHAN

8.2.1. 8.2 .1. Jenis Limb ah

•

Limbah padat : tangkai, pangkal dan ujung buah, daun, kulit buh, biji, sisik, pelepah, bagasse (ampas tebu), dan lain-lain.

•

Limbah cair : efluen berupa air bekas proses pencucian, perendaman, blanching , pasteurisasi, pembersihan dan pendinginan pendinginan produk produk akhir, serta ampas tebu (molase).

8.2.2. 8.2 .2. Ciri Karakteris Karakteris tik Limbah

•

pH tinggi ± pH 12-13 (dari la rutan alkali saat pengupasan/perendama pengupasan/perendaman) n)

•

Mengandung bahan organik (karbohidrat, protein, lemak), garam-garam, dan mineral tersuspensi tinggi

•

Mengandung polutan seperti tanah, larutan alkali panas, insektisida, pestisida, dll.


87

8.2.3. Penanganan Limbah Berdasarkan Jenis dan Karakteris tik Limbah 1. Limbah padat Pengecilan ukuran/penepungan,

pembuatan

pelet,

dan lain-lain

untuk

menghasilkan :

•

pupuk (kompos)

•

pakan ternak (bentuk SCP, menggunakan kultur Aspergillus niger )

•

bahan baku kertas (pulp, particle board)

•

bahan bakar

Pembakaran limbah padat kering, atau untuk penimbuhan lahan.

2. Limbah cair :

•

Secara fisik : penyaringan/filtrasi, sedimentasi, pengapupangan /flotasi

•

Secara kimia : penggumpalan, desinfeksi

•

Secara biologi : kolam oksidasi, lagun aerasi, lagun anaerobik, digester anaerobic.

•

Pengolahan lanjut limbah sebagai bahan baku pembuatan : alkohol asam-asam organik MSG bahan tambahan makanan (BTM), dan lain-lain.

Contoh tahapan pembuatan kompos dari limbah batang dan tongkol jagung :

•

Pengecilan ukuran

•

Penyusunan tumpukan

•

Pembalikan : untuk membuang panas berlebih, sirkulasi udara, meratakan

proses

fermentasi,

meratakan

air,

dan

membantu

penghancuran bahan menjadi partikel kecil.

•

Penyiraman

•

Pematangan : 6-8 minggu

•

Penyaringan : memperoleh ukuran partikel kompos yang seragam

•

Pengemasan dan penyimpanan


88

8.3.

LIMB AH INDUSTRI DAGING DAN IKA N

8.3.1. Jenis Limb ah

•

Limbah padat : kulit, kuku, ekor, bulu

•

Limbah cair : efluen dari kandang (kotoran dan urine), tempat penyembelihan (darah), proses pengolahan (air pencucian).

8.3.2. Ciri Karakteris tik Limbah

•

Mengandung kadar protein dan lemak tinggi

•

Komponen lemak berupa padatan dan lemak tersuspensi

•

Mengandung kadar BOD dan COD tinggi

8.3.3. Penanganan Limbah Berdasarkan Jenis dan Karakteris tik Limbah Limbah Padat Pemanfaatan untuk industri rumah tangga Rekoveri (pengambilan) protein Pembakaran limbah padat kering Limbah Cair

•

Secara fisik : sedimentasi, flotasi

•

Secara kimiawi : koagulasi dan disinfeksi

•

Secara biologi : kolam oksidasi, lagun (aerasi atau anaerobik), dll.

Contoh Tahapan Rekoveri Protein dari Limbah Daging dan Ikan : 1. Flotasi udara (untuk memisahkan lemak dari efluen) 2. Sedimentasi 3. Ion Exchange Resin

untuk memisahkan antara protein kering dan efluen tanpa lemak-protein

8.4. RINGKASAN

•

Karakteristik limbah industri pangan : volume cairan tinggi, berbeban rendah, memiliki kualitas dan kuantitas fisik yang spesifik (volume aliran, BOD, COD, DO, suhu, pH, konsentrasi padatan tersuspensi, toksisitas, dll.), umumnya tidak membahayakan kesehatan


89

•

Beberapa cara pengelolaan limbah pangan : pengurangan sumber (source reduction),

penggunaan

kembali

(reuse),

p emanfaatan

(recycling),

pengolahan (treatment), p embuangan (disposal)

•

Penanganan limbah industri karbohidrat : 1) pembakaran dan penimbunan limbah padat kering; 2) pegolahan limbah menjadi pakan, pupuk (kompos), dll;

3)

penyaringan/filtrasi,

sedimentasi,

pengapungan/flotasi;

4)

penggumpalan, desinfeksi; 5) kolam oksidasi, lagun aerasi, lagun anaerobik, digester anaerobik, dll.; 6) pengolahan lanjut limbah cair menghasilkan gas methan (CH4) dan karbondioksida (CO2)

•

Penanganan limbah industri sayuran dan buah-buahan : 1) pengecilan ukuran/penepungan, pembuatan

pelet, dll ; 2) pembakaran limbah padat

kering, atau untuk penimbunan lahan; 3) penyaringan/filtrasi, sedimentasi, pengapungan/flotasi; 4) penggumpalan, desinfeksi; 5) kolam oksidasi, lagun aerasi, lagun anaerobik, digester anaerobik; 6) pengolahan lanjut (untuk bahan bahku pembuatan alkohol, asam-asam organik, MSG, BTM)

•

Penanganan limbah industri daging dan ikan : 1) Pemanfaatan untuk industri rumah tangga; 2) Rekoveri (pengambilan) protein, 3) Pembakaran limbah padat kering, 4) sedimentasi, flotasi, 5) koagulasi dan disinfeksi, 6) kolam oksidasi, lagun (aerasi atau anaerobik)

8.5. PERTANYAAN 1. Jelaskan pengertian pengendalian produksi limbah dan pengelolaan limbah ! 2. Jelaskan Teknologi AOP dalam penanganan limbah ! 3. Jelaskan pengolahan limbah industri sayur buah yang menguntungkan ! 4. Bagaimana prinsip ion exchage resin dalam rekoveri protein limbah industri daging dan ikan ?


90

BAB IX PERATURAN PERUNDANG-UNDANGAN TUJUAN PEMBELAJARAN KHUSUS (TPK) Setelah mengikuti mata kuliah dengan pokok bahasan peraturan perundang-undangan mahasiswa

akan

mengenai

dapat

limbah

memahami

industri

peraturan

pangan,

perundang-

undangan mengenai limbah industri pangan yang benar.

9.1. ISO 14000 ISO

14001

merupakan

pelatihan

kepedulian

sistem

manajemen

lingkungan. Tujuan pelatihan ini adalah : 1. Meningkatkan kepedulian terhadap sistem manajemen lingkungan. 2. Memberi

pengertian

dasar

tentang

Standar

Sistem

Manajemen

Lingkungan ISO 14001. Lingkungan merupakan keadaan sekeliling tempat beroperasi, termasuk udara, air, tanah, sumber daya alam, flora, fauna, manusia dan keterkaitannya (SNI 19-14001-1997).

Pencemaran Lingkungan Penyebabnya adalah pembangunan, industrialisasi, dan pertambahan penduduk. Terjadinya pencemaran disebabkan oleh daya dukung lingkungan terlampaui, gangguan pada kemampuan alam memperbaiki diri sendiri ( self purification ). Dampak lingkungan adalah : 1. Pengurangan Sumber Daya Alam 2. Pencemaran Air 3. Pencemaran Udara 4. Pencemaran Tanah 5. Pemanasan Global 6. Perusakan Lapisan Ozon


91

7. Hujan Asam 8. Desertifikasi (proses penggurunan) 9. Kehilangan keanekaragaman hayati (Biodiversity)

Pengurangan sumber daya alam, yaitu : v Konsumsi air (tanah dan permukaan); bahan bakar fosil (minyak bumi,

gas alam, dan batubara); kertas, dan lahan. v Penurunan kuantitas sumber daya alam. v Penipisan sumber daya alam dan kerusakan lingkungan. v Pemanfaatan secara efisien atau pemanfaatan sumber energi baru.

Pencemaran Air Sumber pencemarannya adalah domestik (rumah tangga) dan industri. Parameter pencemaran yang diukur adalah : BOD, COD, senyawa anorganik, pestisida, Nitrat, Fosfat, minyak dan lemak, logam berat, dan lain-lain. Pencemaran air akan mengakibatkan sungai tidak berfungsi, makhluk hidup mati, dan lain-lain.

Pencemaran Udara Sumber pencemarannya adalah bergerak dan tidak bergerak. Parameter pencemaran NOx, SOx, CO2, CH4, NH3, dan lain-lain. Pencemaran udara mengakibatkan kesehatan terganggu, kerusakan bangunan dan pemanasan global, dan lain-lain.

Pencemaran Tanah Sumber pencemarannya adalah pertanian, pembuangan bahan kimia dan lain-lain. Pencemaran tanah mengakibatkan perubahan komposisi kimia tanah, hilangnya topsoil, akumulasi polutan, dan air tanah tercemar.

Pemanasan Global Sumber pencemarannya adalah pembakaran bahan bakar, pertanian, hutan. Parameter yang diukur dari pemanasan global adalah gas-gas CO 2, No dan NH4. Pemanasan global akan menyebabkan kenaikan temperatur, kenaikan air laut dan perubahan iklim.


92

Perusakan Lapisan Ozon Sumber perusakan lapisan ozon adalah alat pendingin, aerosol pada alat pemadam kebakaran. Parameter yang diukur dari perusakan lapisan ozon adalah konsentrasi bahan kimia yang mengandung klorin (CFC, Halon). Perusakan lapisan ozon akan menyebabkan kanker, dan daya imunologi kulit berkurang.

Penggurunan Sumber penggurunan adalah penebangan hutan, pembukaan lahan untuk pertanian dan lain-lain. Parameter yang diukur dari penggurunan adalah bertambahnya lahan terbuka. Dampak dari penggurunan adalah berkurangnya keanekaragaman hayati, pengaruh terhadap iklim, dan pengurangan sumber daya alam.

Hujan Asam Sumber dari hujan asam adalah pembakaran, parameter yang diukur adalah gas-gas SOx, NO x dan NH3. hujan asam akan menyebabkan sungai tidak berfungsi, kerusakan material dan kesuburan tanah.

Dari pencemaran-pencemaran di atas diharapkan agar kita melakukan pembangunan berkelanjutan dimana pembangunan yang dapat memenuhi kebutuhan hari ini tanpa membahayakan cadangan di masa depan. 9.2. AMDAL (Analis is Mengenai Dampak Lingku ngan) 9.2.1. LATAR BELAK ANG Seiring dengan semakin pesatnya perkembangan abad modern

yang

ditandai dengan meningkatnya pembangunan sarana fisik non-fisik di berbagai bidang, secara hidup.

global telah menyebabkan penurunan kualitas lingkungan

Komponen

lingkungan yang menurun diantaranya meliputi komponen

llingkungan fisik/kimia, hayati, sosek dan sosbud. Dilandasi oleh

Deklarasi Stockholm tahun 1972 oleh

WHO (melalui

badan UNEP), maka setiap negara berupaya seoptimal mungkin meningkatkan kepedulian dalam pengelolaan lingkungan hidup di negara masing-masing. Di


93

Indonesia sendiri dikeluarkan UU no. 4 ketentuan Pokok

tahun

1982

tentang “Ketentuan-

Pengelolaan Lingkungan Hidup”, yang diperbaharui dengan

UU no. 23 tahun 1997 tentang “Pengelolaan Lingkungan Hidup”. Berlandaskan beberapa UU tersebut akhirnya ditetapkan Peraturan Pemerintah no. 29 tahun 1986

tentang “Analisis Mengenai

Dampak Lingkungan”, yang diperbaharui

dengan PP no. 51 tahun 1993. Mengacu pada PP tersebut maka semua kegiatan baik di sector industri, pariwiisata, perhubungan, pertambangan, perdangan dan usaha-usaha lainnya serta pembangungan yang diperkirakan akan menimbulkan dampak penting terhadap komponen lingkungan, diharuskan melengkapi dengan dokumen Amdal (Analisis Mengenai Dampak Lingkungan).

9.2.2. PENGERTIAN AMDAL Amdal (Analisis Mengenai Dampak Lingkungan) merupakan bentuk studi yang komprehensif tentang

pengaruh sebab dan akibat dari suatu rencana

kegiatan, atau usaha yang dapat menimbulkan dampak kepada komponenkomponen lingkungan hidup sekitar lokasi rencana kegiatan/usaha, dilengkapi dengan rencana pengelolaan dan pemantauannya, yang sangat mudah dan membantu

bagi para pengambil keputusan untuk menetapkan

bisa atau

tidaknya suatu rencana kegiatan atau usaha dimulai.

9.2.3. METODE-METODE AMDAL 1. Metode Pelingkupan (Scoping) Definisi : Proses pemusatan studi pada hal-hal penting yang berkaitan dengan dampak penting Jenis pelingkupan : Pelingkupan Dampak Penting, meliputi : -

Identifikasi dampak penting

-

Evaluasi dampak potensial

-

Pemusatan (focusing) dampak penting

Pelingkupang Wilayah Studi, meliputi : -

Batas proyek

-

Batas ekologi

-

Batas sosial


94

-

Batas administratif

2. Metode Penentuan Adanya Dampak

3. Metode Penentuan Dampak Pentin g Beberapa komponen yang harus diperhatikan dalam menentukan dampak penting :

•

Jumlah manusia terkena dampak

•

Luas wilayah persebaran dampak

•

Lamanya dampak berlangsung

•

Intensitas dampak

•

Banyaknya komponen lingkungan yang akan terkena dampak

•

Sifat kumulatif dampak tersebut

•

Berbalik (reversible) atau tidak berbaliknya (irreversible) dampak

4. Metode Pengump ulan Data Bi o-Geo-Fisik Komponen lingkungan secara garis besar dalam komponen :

•

Fisik dan Kimia

•

Hayati

•

Sosekbud

5. Metode Analisis Mengenai Dampak Lingkungan

6. Metode Identifikasi, Prediksi dan Evaluasi Dampak Lingkungan.

9.3. RINGKASAN

•

Amdal (Analisis Mengenai Dampak Lingkungan) merupakan bentuk studi yang komprehensif tentang pengaruh sebab dan akibat dari suatu rencana kegiatan, atau usaha yang dapat menimbulkan dampak kepada komponenkomponen

lingkungan

hidup

sekitar

lokasi

rencana

kegiatan/usaha,

dilengkapi dengan rencana pengelolaan dan pemantauannya, yang sangat mudah dan membantu bagi para pengambil keputusan untuk menetapkan bisa atau tidaknya suatu rencana kegiatan atau usaha dimulai.


95

•

Metode-metode Amdal : 1) Metode Pelingkupan (Scoping) ; 2) Metode Penentuan Adanya Dampak; 3) Metode Penentuan Dampak Penting; 4) Metode Pengumpulan Data Bio-Geo-Fisik; 5) Metode Analisis Mengenai Dampak Lingkungan; 6) Metode Identifikasi, Prediksi dan Evaluasi Dampak Lingkungan.

•

Dampak pencemaran lingkungan : pengurangan sumberdaya alam, pencemaran air, pencemaran udara, pencemaran tanah, perusakan lapisan ozon,

hujan

asam,

desertifikasi

(proses

penggurunan),

kehilangan

keanekaragaman hayati (biodiversity)

•

ISO 14000 : Standar sistem pengelolaan/manajemen lingkungan

9.4. PERTANYAAN 1. Mengapa AMDAL penting dalam pengelolaan lingkungan ? 2. Sebutkan beberapa dampak penting pada pembuatan dokumen AMDAL ! 3. Jelaskan kegunaan ISO-14000 bagi industri pangan !


96

DAFTAR PUSTAKA

Andarwulan, N. 1986. Aktivitas Enzim Alfa-Galaktosidase dari Kapang Oncom. Pada Substrat Limbah Padat Pertanian. Skripsi. FATETA, IPB. Bogor. Anonim. 1988. Laporan Penelitian Pemanfaatan Limbah Industri Pertanian. Balai Penelitian dan P engembangan Industri. Semarang. __________. 1992. Enzym Nomenclaure 1992. Recommendations of the Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology on Nomenclature and Classification on Enzymes. Academic Press. Inc. San Diego. Bajpai, P. dan Bajpai, P.K. 1993. Eicosapentaenoic Acid (EPA) Production from Microorganisme : a review. Journal of Biotechnology, 30 (1993) : 161 – 183. Birch. G.G., Porker, K.J. and Worga, J.T. 1976. Food From Waste. Applied Science Pubs. Ltd London. Betty D. Sofiah, Abdul Rivai da Debby M. Sumanti. 1998. Diktat Penuntun Praktikum Mikrobiologi Pengolahan Pangan. Jurusan Teknologi Pertanian Faperta UNPAD. Jatinangor. Boulton, C.A. 1985. The Biotechnology of Microbial Oil and Fats. Biotechnology. Vol. 40 No. 5. Brogsstrom, B dan Brockman, H.L. 1984. York.

The Lipases.

Bull, M.J. 1983. Progress in Industrial Microbiology. Amsterdam Oxford. New York.

Industrial

Plenum Press New

Elsevier Sci. Publ. Co.

Chalal, D.S. 1985. Solid State Fermentation with Trichoderma reesei. Application Environt. Microbiol. 49(I) : 205 – 210. Ciptadi, W. 1982. Telaah Pembuatan Sirup Glukosa dan Sifat Limbah Cairnya Dengan Bahan Ubi Kayu Secara Hidrolisa Asam Dalam Rangka Meningkatkan Teknik Pengolahannya. Thesis IPB. Bogor. Cochrane, V.W. 1965. York.

Phsyiology of Fungi.

John Wiley and Sons Inc. New

Deanne. 1994. Produksi Pigmen Angkak oleh Monascus purpureus Pada Campuran Limbah Cair Tahu dan Dedak. Skripsi FATETA, IPB. Bogor.


97

Departemen Kesehatan Republik Indonesia. 1981. Makanan Bharata. Jakarta.

Daftar Komposisi Bahan

Desnulle, P. 1972. The Lipases. Di dalam “The Enzymes” . Academic Press. New York. Djuhana Wati. 1995. Seleksi Kapang Rhizopus dan Optimasi pH Serta Suhu Untuk Produksi Minyak. Skripsi FATETA, IPB. Bogor. Evans, C.A. and Ratledge, C. 1985. A. Comparation of The Oleoginous Yeast, Candada curvata, Grown on Different Carbon Sources a Continous and Batch Culture . Lipids Vol. 18, No. 9. Evi Kuswiyanti. 1996. Penggunaan Limbah Industri Pertanian Sebagai Sumber C dan Pengaruh Mineral Serta Waktu Inkubasi Terhadap Produksi Asam Gamma Linolenat dari Kapang Mucor inaequisporus M0511/4. Skripsi. FATETA. IPB. Bogor. Fardiaz, S. 1988. Fisiologi Fermentasi. PAU-IPB. Bogor. ___________. 1992. Mikrobiologi Pangan I . PAU Pangan dan Gizi IPB. Bogor bekerja sama dengan P.T. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta. Frazier, W.C. 1958. Food Microbiology. McGraw-Hill Book Company, Inc. New York Toronto London. Frost, G.M. and D.A. Moss. 1987. Production of Enzym by Fermentation. Biotechnology Vol. 79 VHC. Germany. Gatut Kristianto. 1998. Pengaruh Jenis Inokulum dan Suhu Fermentasi Terhadap Aktivitas Enzim - Glukosidase Pada Tempe. Skripsi. Jurusan Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian, UNPAD. Jatinangor. Hansson, L., . Dostalek dan B. Sorenby. 1989. Production of GLA by The Fungus Mucor rouxii in Fed-Batch and Continuous Culture. Appl. Microbiol. Biotechnol 31 : 223 – 227. Helianti. 1994. Pemanfaatan Ampas Tahu, Onggok dan Dedak Untuk Produksi Pigmen Angkak oleh Monascus purpureus BC 88202 dengan Sistem fermentasi Padat . Skripsi. FATETA, IPB. Bogor. Jenie, B.S.L. dan F. Fachda. 1991. Pemanfaatan Onggok dan Dedak Padi Untuk Produksi Pigmen Angkak oleh Monascus purpureus. Pertemuan Ilmiah Tahunan, Perhimpunan Mikrobiologi Indonesia. Bogor. Ketaren, S. 1986. Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan . Penerbit Universitas Indonesia. Jakarta. Kyle, D.J. dan Ratladge, C. 1992. Industrial Aplication of Single Cell Oils. P.G.I. American Oil Chemists Society Champaign, Illinois.


98

Liang, O.B., Buchanan dan D. Fardiaz. 1992. Development of Food Science and Technology.Proceeding of Asean Food Conference. Jakarta. Linberg, A.M. dan L. Hansson. 1991. Production of Gamma Linolenic Acid by Fungus Mucor rouxii on Cheap Nitrogen and Carbon Sources. Appl. Microbiol Biotech. 36 : 26 – 28. Macrae, A.R. 1983. Lipase Catalyced Interesterification of Oil and Fats. J. Am. Oil. Soc. 60 (2) : 243 – 246. Nagai S. 1979. Control of Solid State Cultivation, Proc. GIAM-V Bangkok. Nawangsari, R.T. 1996. Penggunaan Berbagai Sumber Karbon dan Produksi Minyak Sel Tunggal Oleh Kapang Mucor inaequisporus M05II/4. Skripsi. Fakultas Teknologi Hasil Pertanian UGM. Yogyakarta. Nuraida, L., N.L. Puspitasari-Nienaber, Winarno, G.A. Swandoko dan F. Kusnandar. 1995. Produksi Asam Gamma Linolenat oleh Kapang Mucor. Buletin Teknologi Industri Pangan. 6 (3) : 66 – 73. Nuraida, L., S.P. Sukarto dan N. Andarwulan. 1996. Produksi Minyak Mengandung Asam Gamma Linolenat Oleh Kapang M. inaequisporus M05II/4 Dengan Berbagai Sumber Nitrogen. Jurnal Ilmu dan Teknologi Pangan I (1) : 17 - 25. Nuraida, L. 1997. Pemanfaatan Limbah Industri Pertanian Sebagai Media Untuk Menghasilkan Asam Gamma Linolenat. Laporan Riset Unggulan Terpadu II 1996/1996. FATETA, IPB. Bogor. Paoletti, A. dan Kritchevsky, D. 1977. Advanced in Lipid Research Vol. 15. Academic Press. New York. Pape, H dan Rehm, H.J. 1986. Microbial Products II. Biotechnologgy. Vol. 4 No.6. Pardede, H.T. 1994. Pemanfaatan Ampas Tapioka, Ampas Tahu dan Dedak Padi Untuk Memproduksi Pigmen Karotenoid dari Neurospora sitophyla dengan Sistem Fermentasi Padat. Skripsi. FATETA, IPB. Bogor. Prabowo, A.D., Samain dan Rangkuti, M. 1985. Pemanfaatan Ampas Tahu Sebagai Makanan Tambahan dalam Usaha Penggemukan Daging Potong. Buletin Limbah Pangan : 172 – 174. Rahman, A. 1989. Pengantar Teknologi Fermentasi. Mikrobiologi Pangan dan Gizi PAU. Bogor. ___________. 1992. Teknologi Fermentasi. Arcan. Jakarta.


99

___________. 1992. Teknologi Fermentasi Industrial II. Arcan. Jakarta. Ratledge, C. 1983. Microbial Oil and Fats : Assesment of Their Commercial Potential. Industrial Microbiology No. 16. Ratledge, C. Dan Wilkinson, S.G. 1988. Microbial Lipid. Press. London.

Vol. 2. Academic

Ridawati. 1993. Produksi Pigmen oleh Monascus purpureus BC 88202 pada Media Campuran Limbah Cair Tapioka, Ampas Tapioka dan Ampas Tahu. Skripsi. FATETA, IPB. Bogor. Rita Utari. 1997. Seleksi Kapang Mucor Untuk Produksi Minyak Mengandung Asam Gamma Linolenat dengan Sistem Fermentasi Padat pada Media Onggok-Ampas Tahu dan Onggok-Dedak Padi. Skripsi. FATETA, IPB. Bogor. Saputro, L. 1987. Produksi Alfa-amilase Pada Fermentasi Aspergillus nige dan A. oryzae dengan Suplementasi Limbah Tapioka dan Dedak Padi. Skripsi. FATETA, IPB. BOgor. Setiawiharja, B. 1982. Production of Fungal Pectinases by Solid State Fermentation Using Tapioka Waste. UN/FAO International Food Technological Training Center Food Technology Research Institute, Mysore 570013, India. Shaw, R. 1965. The Occurrence of Gamma Linolenic Acid in Fungi. Biochem. Biophys. Acta. 98 : 230. Sinthia Prideaka Soekarto. 1996. Produksi Minyak Mengandung Asam Gamma Linolenat Tinggi dari Kapang Mucor inaequisporus M0511/4 dengan Berbagai Sumber N dari Limbah Industri Pertanian. Skripsi. FATETA, IPB. Bogor. Sudarmadji, Bambang Haryono dan Suhardi. 1984. Penuntun Praktikum Analisis Bahan Makanan. Penerbit Universitas Indonesia. Jakarta. Suhartono, M.T. 1989. enzim dan Bioteknologi. PAU Bioteknologi, IPB. Bogor. Suliantari, L. Nuraida, N. Andarwulan, Djuahanawati dan Nugrahaningrum, 1996. Produksi Asam Gamma Linolenat Menggunakan Rhizopus. Jurnal Ilmu dan Teknologi Pangan, Vol. I (2) : 45 – 49. Sundhagul, M. 1972. Feasibility Study on Tapioca Waste Recovery. Ministry of Education Malaysia, Kuala Lumpur.

The

Svedsen, A. 1994. Action of Esterases in Presence of Organik Solvents. Biochem. J. 30 : 609 – 617.


100

BAHAN AJAR PENANGANAN LIMBAH

Recommend Documents