LAPORAN PRAKTIKUM PENGOLAHAN AIR INDUSTRI LUMPUR AKTIF Dosen Pembimbing:
Kelompok / Kelas
: 2 / 3C - D3 Teknik Kimia
Nama
: 1. Arief Arisyarvi
NIM. 151411069 151411069
2. Arisya Julviana
NIM. 151411070
3. Dhiya Tsuraya Salsabil
NIM. 151411072
Tanggal Praktikum
: 12 Oktober 2017
Tanggal Pengumpulan Laporan
: 19 Oktober 2017
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG TAHUN 2017
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pengolahan limbah cair di industri dapat dilakukan dengan beberapa cara, diantaranya dengan cara aerob dan anaerob. Pada proses aerob, lumpur aktif merupakan metode konvensional yang dilakukan di industri. Proses ini termasuk proses biologis yang menggunakan mikroorganisme untuk mendegradasi bahan-bahan organik yang terkandung dalam limbah cair. Metode lumpur aktif ini banyak digunakan karena memiliki nilai efisiensi pengolahan cukup tinggi (penyisihan BOD ± 85%). Proses lumpur aktif terdiri dari bak a erasi dan bak sedimentasi. Sehingga kualitas effluent sangat tergantung pada kondisi bak sedimentasi dan karakteristik lumpur yang mengendap dimana mikroorganisme lebih banyak berperan didalamnya. Metoda ini banyak dipakai di pengolahan air limbah industri yang kandungan organik dalam air limbahnya masih berada dalam rentang yang sesuai untuk diolah dengan menggunakan metode ini. 1.2 Tujuan
Menentukan konsentrasi awal kandungan organik dalam lumpur aktif dan konsentrasi kandungan organik setelah percobaan berlangsung selama seminggu,
Menentukan kandungan Mixed Liquour Volatile Suspended Solid (MLVSS) yang mewakili kandungan mikroorganisme dalam lumpur aktif,
Menentukan komsentrasi nutrisi bagi mikroorganisme pendegradasi air limbah dalam lumpur aktif,
Menghitung efisiensi pengolahan dengan cara menentukan persen (%) kandungan bahan organik yang didekomposisi selama seminggu oleh mikroorganisme dalam lumpur aktif terhadap kandungan bahan organik mula – mula.
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Pengolahan Biologi
Pengolahan limbah dapat dilakukan secara aerobik maupun anaerobik. Pengolahan aerobik merupakan pengolahan yang membutuhkan oksigen pada saat pengolahannya. Oksigen disuplai oleh aerasi dengan bantuan enzim dalam mikroorganisme. Pengolahan secara aerobik dapat dibagi lagi dalam beberapa jenis, yaitu pengolahan secara biologi, fisika dan kimia. Pengolahan secara biologi merupakan pengolahan yang lebih efektif untuk mendegradasi limbah. Proses pengolahan limbah dengan metode Biologi adalah metode yang memanfaatkan mikroorganisme sebagai katalis untuk menguraikan material yang terkandung di dalam air limbah. Mikroorganisme sendiri selain menguraikan dan menghilangkan kandungan material, juga menjadikan material yang terurai tadi sebagai tempat berkembang biaknya. Berdasarkan pertumbuhan mikroba dalam peralatan pengolahan air limbah terdapat dua macam pertumbuhan mikroorganisme yakni pertumbuhan secara tersuspensi dan pertumbuhan secara terlekat. Pertumbuhan mikroba secara tersuspensi adalah tipe pertumbuhan mikroba, dimana mikroba pendegradasi bahan-bahan organik bercampur secara merata dengan air limbah dalam peralatan pengolah air limbah. Sedangkan pertumbuhan mikroba secara terlekat adalah jenis pertumbuhan mikroba yang melekat pada bahan pengisi yang terdapat pada peralatan pengolah air limbah. Reaksi dekomposisi/degradasi bahan organik secara aerobik dan reaksi pertumbuhan mikroorganisme yang terjadi dalam sistem pengolahan air limbah ditunjukan sebagai berikut : [bahan organik ] + O2 + nutrisi
−−−→
CO2 + NH3 + mikroba baru + produk akhir ........(1)
[mikroba] + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH3 + energi ........(2) Proses degradasi bahan-bahan organik dan proses pertumbuhan mikroba dapat berlangsung dengan baik jika terjadi kondisi lingkungan yang mendukung. Derajat keasaman (pH) yang relatif netral, yaitu 6,5-8,0; suhu normal, yaitu dalam rentang 25-35 0C, dan tidak terdapat senyawa toksik yang merugikan. Kondisi tersebut merupakan persyaratan yang harus dipenuhi untuk berlangsungnya proses pengolahan secara efektif (Herawati, tt).
2.2 Lumpur Aktif
Metode pengolahan lumpur aktif (activated sludge) adalah merupakan proses pengolahan air limbah yang memanfaatkan proses mikroorganisme tersebut.Metode lumpur aktif banyak dikembangkan dalam pengolahan limbah cair dengan kandungan bahan organik yang tinggi. Telah diteliti bahwa penggunaan metode lumpur aktif dalam pengolahan limbah dapat menurunkan BOD dan COD. Lumpur aktif (activated sludge) adalah proses pertumbuhan mikroba tersuspensi. Proses ini pada dasarnya merupakan pengolahan aerobik yang mengoksidasi material organik menjadi CO 2 dan H2O, NH4 dan sel biomassa baru. Proses ini menggunakan udara yang disalurkan melalui pompa blower (diffused) atau melalui aerasi mekanik. Sel mikroba membentuk flok yang akan mengendap di tangki penjernihan. Kemampuan bakteri dalam membentuk flok menentukan keberhasilan pengolahan limbah secara biologi, karena akan memudahkan pemisahan partikel dan air limbah. Metode lumpur aktif memanfaatkan mikroorganisme (terdiri ± 95% bakteri, sisanya protozoa, rotifer, dan jamur) sebagai katalis untuk menguraikan material yang terkandung di dalam air limbah. Proses lumpur aktif merupakan proses aerasi (membutuhkan oksigen). Pada proses ini mikroba tumbuh dalam flok (lumpur) yang terdispersi sehingga terjadi proses degradasi. Proses ini berlangsung dalam reactor yang dilengkapi recycle/umpan balik lumpur dan cairannya. Oksigen yang dibutuhkan untuk reaksi mikroorganisme tersebut diberikan dengan cara memasukkan udara ke dalam tangki aerasi dengan blower.Aerasi ini juga berfungsi untuk mencampur limbah cair dengan lumpur aktif, hingga terjadi kontak yang intensif.Sesudah tangki aerasi, campuran limbah cair yang sudah diolah dan lumpur aktif dimasukkan ke tangki sedimentasi di mana lumpur aktif diendapkan, sedangkan supernatant dikeluarkan sebagai effluen dari proses. Bakteri merupakan unsur utama dalam flok lumpur aktif. Lebih dari 300 jenis bakteri yang dapat ditemukan dalam lumpur aktif. Bakteri tersebut bertanggung jawab terhadap oksidasi material organik dan tranformasi nutrien, dan bakteri menghasilkan polisakarida dan material polimer yang membantu flokulasi biomassa mikrobiologi. Genus yang umum dijumpai adalah : Zooglea, Pseudomonas, Flavobacterium, Alcaligenes, Bacillus, Achromobacter,
Corynebacterium,
Comomonas,
Brevibacterium,
dan
Acinetobacter,
disamping itu ada pula mikroorganisme berfilamen, yaitu Sphaerotilus dan Beggiatoa, Vitreoscilla yang dapat menyebabkan sludge bulking . Dikarenakan tingkat oksigen dalam difusi terbatas, jumlah bakteri aktif aerobik menurun karena ukuran flok meningkat (Hanel, 1988).
Bagian dalam flok yang relatif besar membuat kondisi berkembangnya bakteri anaerobik seperti metanogen. Kehadiran metanogen dapat dijelaskan dengan pembentukan beberapa kantong anaerobik didalam flok atau dengan metanogen tertentu terhdap oksigen. Oleh karena itu lumpur aktif cukup baik dan cocok untuk material bibit bagi pengoperasian awal reaktor anaerobik (Tito dkk, 2013).
2.3 Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Proses
Menurut Ilman, dkk (2012) terdapat berbagai faktor yang perlu diperhatikan dalam aplikasi lumpur aktif dalam pengolahan air limbah diantaranya :
Kualitas air limbah yang akan dioleh meliputi : derajat keasaman (pH), temperatur, konsentrasi bahan organic yang dinyatakan dalam besaran chemical oxygen demand (COD) dan biological oxygen demand (BOD), dan konsentrasi logam berat.
Laju alir air limbah, laju alir air limbah berpengaruh terhadap waktu tinggal (waktu proses) didalam tangki aerasi, semakin besar laju alir, waktu tinggal semakin kecil dan ini akan berdampak pada hasil pengolahan air limbah
Konsentrasi mikroorganisme didalam tangki aerasi, konsentrasi mikroorganisme berpengaruh terhadap hasil pengolahan air limbah, jika konsentrasi mikroorganisme terlalu kecil maka hasil pengolahan tidak maksimal, dan jika terlalu besar mikroorganisme bekerja tidak maksimal dan hasil pengolahan juga tidak maksimal. Pada umum dipergunakan perbandingan antara jumlah makanan (F) sebagai nutrient terhadap jumlah mikroorganisme yaitu (F/M) ratio yang besarnya berkisar 0,8 – 1,0. Artinya jika COD air limbah sebesar 5000 mg/L, maka konsentrasi mikroorganisme dalam tangki aerasi kurang lebih 5000 mg/L
Injeksi udara, besarnya udara yang diinjeksikan berpengaruh terhadap kelarutan oksigen dalam tangki aerasi, kelarutan oksigen berpengaruh terhadap hasil pengolahan air limbah. Jika oksigen terlarut sangat kecil, maka hasil pengolahan tidak maksimal. Kelarutan oksigen dalam air limbah diharapkan maksimal sehingga hasil pengolahan air limbah maksimal. Berdasarkan data kelarutan oksigen yang baik sekitar 2 mg/L.
Distribusi Udara, Injeksi udara kedalam air limbah dimaksudkan untuk membantu kebutuhan oksigen mikroorganisme dan proses oksidasi. Distribusi udara yang tidak merata dapat mempengaruhi hasil pengolahan air limbah, diharapkan udara ter distribusi secara merata agar hasil pengolahan air limbah maksimal. Kekurangan oksigen
berdampak pada kehidupan mikroorganisme, warna mikroorganime menjadi pucat dan sulit untuk mengendap dan dapat mengganggu proses pengendapan pada clarifier.
Laju alir (recycle) mikroorganisme, besarnya laju alir recycle mikroorganimse berpengaruh terhadap waktu tinggal dan konsentrasi mikroorganisme pada tangki aerasi. Laju alir recycle harus dilakukan pengendalian agar konsentrasi mikroorganisme pada tangki aerasi tidak berlebih maupun berkurang dan waktu tinggal terpenuhi sehingga hasil pengolahan air limbah maksimal.
2.4 Perkembangan Lumpur Aktif
Pengembangan model lumpur aktif konvensional dimaksudkan untuk meningkatkan efisiensi dan efektifitas pengolahan air limbah. Menurut Ilman dkk (2012), terdapat berbagai model yang dikembangkan dalam pengolahan air limbah dengan lumpur aktif pertumbuhan tersuspensi diantaranya: 2.4.1 Model Kontak-Stabilisasi (Contact-Stabilization)
Model ini merupakan pengolahan air limbah secara biologi aerob. Pengembangan model kontak-stabilisasi ini diharapkan dapat meningkatkan efisiensi dan efektivitas pengolahan air limbah secara biologi aerob, yaitu waktu proses pengolahan yang lebih pendek dan hasil pengolahan air limbahnya yang maksimal. Model Kontak-Stabilisasi seperti gambar berikut :
Gambar 2.4.1.1 Skema kontak-stabilisasi
Model yang dikembangkan yaitu menambah sebuah tangki yang dimaksudkan untuk “mengistirahatkan sementara” mikroorganisme sebelum dipergunakan dalam proses berikutnya yaitu pada tangki kontak. Seperti diketahui pada system konvensional mikroorganisme dari tangki clarifier langsung dimasukan kedalam tangki proses, sedangkan
pada model kontak-stabilisasi, mikroorganisme ditampung terlebih dahulu dalam sesuatu tangki (tangki aerasi) selanjutnya dialirkan ke tangki proses utama yaitu tangki kontak (contact tank).
Pada model kontak dan stabilisasi (aerasi) ini kedua tangki baik tangki aerasi maupun tangki kontak diinjeksikan udara, diharapkan dengan penambahan tangki penampungan sementara mikroorganisme (tangki stabilisasi/aerasi) dapat memperpendek waktu proses dan meningkatkan hasil pengolahan air limbah
2.4.2 Model Kolam Oksidasi (oxidation Ditch)
Pengembangan model lain untuk pengolahan air limbah secara biologi aerob dengan lumpur aktif pertumbuhan tersuspensi adalah kolam oksidasi (oxidation ditch). Pada model ini tangki proses dibuat berkelok-kelok, dan proses aerasi tidak dilakukan injeksi oksigen/udara secara langsung melainkan mempergunakan “ROTOR” sejenis baling-baling. Rotor ini berputar dan pada saat berputar air limbah akan berkontak dengan udara. Air limbah dipompa dialirkan kedalam kolam oksidasi, pada kolam oksidasi air limbah bercampur dengan mikroorganimse berputar, panjang lintasan putaran tergantung pada waktu kontak yang dibutuhkan. Model kolam oksidasi (oxidation ditch) seperti pada gambar berikut :
Gambar 2.4.2.1 Skema kolam oksidasi
2.4.3 Kolam Besar Aerasi (Aerated lagoons)
Pengolahan air limbah secara biologi aerob dengan model Aerated lagoons (basins) membutuhkan luas lahan yang cukup besar, hal ini dilakukan mengingat jumlah air limbah yang akan dilakukan pengolahansangat besar. Pada model ini dapat te rjadi 2 (dua) proses yaitu aerob dan fakultatif. Proses aerob terjadi pada permukaan air limbah yang teraduk dengan motor dan berkontak dengan udara sekitar, jika kedalaman kolam tidak terlalu dalam maka
akan terjadi proses pengolahan secara aerob tetapi jika kolam yang dipergunakan mempunyai kedalaman yang cukup dalam maka proses pengolahan berlangsung secara fakultatif. Proses yang terjadi dalam kolam aerasi ini hampir sama dengan model oxidation ditch.
Gambar 2.4.3.1 Skema kolam aerasi
Daftar Pustaka Budiastuti, Herawati. Jobsheet Praktikum Pengolahan Limbah Industri Modul Lumpur Aktif Konvensional . Bandung : Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung. Hanel. 1988. Dikutip dari Laporan Praktikum Lumpur Aktif ( Ilman dkk) Tito, dkk. 2013. Laporan Praktikum Lumpur Aktif. Bandung : Politeknik Negeri Bandung Ilman, dkk. 2012. Laporan Praktikum Lumpur Aktif Konvensional. Bandung : Politeknik Negeri Bandung
