Proposal KP PT. Energi Agro Nusantara.pdf

Bentuk – 2

Proposal Kerja Praktek

PERANCANGAN SISTEM PENGOLAHAN LIMBAH CAIR DENGAN METODE ELEKTROKOAGULASI DI PT. ENERGI AGRO NUSANTARA

ARIF TRI MARDIANTO NRP. 2412.100.061

IBNU TAUFAN NRP. 2413.100.113

PROGRAM STUDI S1 – TEKNIK FISIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2016

Proposal Kerja Praktek Teknik Fisika ITS Surabaya

Perancangan Sistem Pengolahan Limbah Cair dengan Metode Elektrokoagulasi di PT Energi Agro Nusantara

2



3


PROPOSAL KERJA PRAKTEK “PERANCANGAN SISTEM PENGOLAHAN LIMBAH CAIR DENGAN METODE ELEKTROKOAGULASI DI PT. ENERGI AGRO NUSANTARA”

Latar Belakang dan Permasalahan Masalah limbah dalam dunia industri merupakan masalah utama yang dari tahun ke tahun selalu mencari penyelesaian yang efektif.. Salah satu jenis limbah industri yang sering kali menimbulkan masalah pencemaran lingkungan adalah limbah cair yang tersusun atas partikel-partikel koloid yang tidak mudah untuk dihilangkan dengan cara filtrasi atau sedimentasi.[1] Dibutuhkan proses pengolahan yang cukup kompleks sebelum limbah cair dibuang ke lingkungan, karena terdapat standar yang mengatur kualitas limbah cair yang akan dibuang ke lingkungan yang telah ditetapkan oleh pemerintah, agar limbah cair tersebut tidak mengakibatkan pencemaran terhadap lingkungan.[2] Salah satu metode pengolahan limbah cair di dunia industri adalah dengan menggunakan metode elektrokoagulasi. Metode Pengolahan limbah cair dengan menggunakan prinsip elektrolisis ini merupakan salah satu metode yang dikenal efektif untuk mengikat partikel-partikel koloid yang merupakan kontaminan berbahaya yang tekandung dalam limbah cair.[3] Prinsip kerja metode elektrokoagulasi dalam melakukan Pengolahan yaitu dengan mengalirkan arus listrik kepada elektroda yang terendam di dalam limbah cair, dimana hal ini akan menghasilkan ion-ion elektroda

yang larut ke dalam limbah cair dan gas

hidrogen. Ion-ion elektroda tersebut akan mengikat partikel-partikel koloid yang merupakan kontaminan di dalam limbah cair menjadi flok, dimana flok yang terbentuk akan diangkat oleh gas hidrogen ke permukaan limbah cair.[4] Beberapa penelitian yang telah dilakukan tentang perancangan sistem pengolahan limbah cair di industri proses diantaranya, dalam pengolahan effluent biodigester vinase sebagai hasil samping produksi bioethanol, menghilangkan COD dan minyak sebagai limbah cair pada produksi susu, mereduksi COD yang


4


terkandung dalm bio-digester effluent menggunakan elektroda besi atau menggunakan aluminium.[5-8] Penelitian yang dilakukan, tidak hanya berhenti pada perancangan sistem, namun juga pada tahap optimasi dengan menganalisis sistem yang telah dirancang dengan pendekatan statistik. Optimasi yang dilakukan bertujuan untuk meminimalkan konsumsi energi dan konsumsi elektroda yang dikorbankan, dimana hal ini akan berimplikasi dengan biaya operasional yang harus dikeluarkan selama proses, namun dengan hasil pengolahan yang optimal. Beberapa

penelitian

yang

peranah

dilakukan

terkait

optimasi

sistem

elektrokoagulasi antara lain, optimasi proses elektrokoagulasi untuk pengolahan limbah cair pada produksi biodiesel menggunakan metode response surface methodology, optimasi pada pengolahan pharmaceutical wastewater dengan menggunakan analisis pemodelan isotermal dan analisis biaya, melakukan efisiensi pada proses elektrokoagulasi serta meminimalkan konsumsi energi dengan

pendekatan

artificial

intelligent,

biologically pretreated bagasse effluent

optimasi

terhadap

pengolahan

menggunakan respose surface

methodology (RSM) yang dipadukan dengan four-factor three-level box-behnken experimental design (BBD), optimasi terhadap proses elektrokoagulasi pada pengolahan limbah cair yang mengandung logam beracun, serta berbagai penelitian lainnya. [ 9-13] Banyak penelitian yang telah dilakukan untuk melakukan perancangan sistem elektrokoagulasi serta melakukan optimasi terhadap sistem tersebut, namun optimasi yang dilakukan selama ini masih menggunakan pendekatan statistik untuk mendapatkan hasil yang optimal. Pendekatan statistik yang digunakan dalam optimasi dengan menggunakan data experimen, hal ini menandakan tidak adanya model ketika sistem elektrokoagulasi mulai dirancang, akibatnya sistem tidak dapat dioptimasi diawal proses perancangan, dan pada akhirnya ketika dilakukan maintenance metode yang dilakukan merupakan metode intuitif dan optimasi yang dilakukan adalah dengan metode coba-coba. Oleh karena itu untuk mendapatkan kondisi optimal, diperlukan pemodelan terhadap sistem agar sistem dapat dilakukan optimasi kondisi proses. Salah satu optimizer yang sering digunakan adalah genetic algorithm yang menjanjikan global optimum serta


5


karena mampu menyelesaikan permasalahan-permasalahan yang memiliki banyak variabel, serta untuk selanjutnya dapat ditentukan kapan melakukan maintenance pada sistem.


6


Landasan Teori Elektrolkoagulasi Elektrokoagulasi merupakan metode pengolahan limbah cari dengan mengalirkan arus listrik pada elektroda yang berkontak langsung dengan limbah cair. dengan pengorbanan pada elektroda akibat proses elektrolisis akan menghasilkan ion-ion elektroda pada anoda serta menghasilkan ion hidrogen disekitar katoda. Ion-ion elektroda merupakan ion yang bersifat aktif, dimana ketika ion tersebut larut di dalam limmbah cair, maka kontaminan-kontaminan yang berupa koloid akan tertarik oleh ion elektroda tersebut yang nantinya akan membentuk flok, gelembung-gelembung gas hIdrogen yang dihasilkan disekitar katoda, akan mengangkat flok ke permukaan limbah cair yang secara langsung dapat dipisahkan dari limbah cair. Ada beberapa jenis elektroda yang dapat digunakan dalam proses elektrokoagulasi, anatara lain adalah aluminium (Al) dan besi (Fe). Persamaan kimia serat proses eklektrokoagulasi pada pengolahan limbah cair di industry adalah sebagai berikut.

Gambar 1. Proses Elektrokoagulasi


7


Reaksi kimia yang terjadi pada anoda dan katoda pada proses elektrokoagulasi dengan aluminium (Al) dan besi (Fe) sebagai elektroda. Pada aluminium (Al) Anoda : Al (s)  Al3+ (aq) +3e2H2O (l)  O2 (g) + 4H+ (g) + 4eKatoda : 2H2O (l) + 2e  H2 (g) + 2OH- (aq) Total : 2Al (s) + 6H2O (l)  3H2 (g) + 6OH- (aq) + 2Al3+ (aq)

Pada besi (Fe) Anoda : Fe  Fe+2 (aq) + 2eKatoda : 2H2O (l) + 2e  H2 (g) + 2OH- (aq) Total : Fe+2 (aq) + 2OH- (aq)  Fe(OH)2 (aq)

Dalam proses elektrokoagulasi limbah cair hasil samping dari proses produksi, akan dialirkan ke tangki penampungan dimana proses pengolahan akan dilakukan.

Terdapat elektroda sebagai anoda serta katoda yang akan

mengelektrolisis limbah cair tersebut, besarnya arus (I), lamanya waktu elektrolisis (t), serta luas penampang elektroda (A), akan mempengaruhi kualitas dari hasil proses pengolahan limbah cair, dan juga mempengaruhi besarnya energi yang diperlukan selama proses berlangsung, dimana besarnya energi (E) akan berimplikasi dengan besarnya biaya yang akan dikeluarkan. Banyaknya massa elektroda (m) yang akan mengalami ionisasi dalam proses elektrokoagulasi dapat ditentukan dengan persamaan berikut ini. (1)

Dimana I merupakan arus listrik yang dialirkan pada elektroda (A), t waktu selama proses elektrosisi (s), Mr massa atom relatif dari elektroda (Al/Fe) (gr/mol), z banyaknya electron yang ikut serta dalam reaksi, F konstanda Faraday (96.485,34 As/mol). Efisiensi proses pengolahan limbah didapatkan dari perbandingan konsentrasi kontaminan yang terkandung di dalam limbah cair sebelum (Co) dan sesudah (Co) proses pengolahan.


8


(2) Sedangkan untuk menentukan besarnya energi E (KWh/m3) yang diperlukan selama proses elektrokoagulasi dapat dihitung dengan persamaan berikut. (3) Dimana U merupakan besarnya tegangan listrik yang dibutuhkan dalam proses (V), t waktu selama proses elektrokoagulasi (h), I arus yang diperlukan untuk mengelektrolisis elektroda (A), serta V merupakan volume limbah cair yang akan diolah (m3). Besarnya energi yang dikonsumsi selama proses pengolahan limbah cair akan dikonversi menjadi biaya operasi. Semakin besar konsumsi energi selama proses, maka semakin besar juga biaya yang akan dikeluarkan. Besarnya biaya proses dapat didapatkan dari persamaan (4) berikut.

(4) Dimana : OC

: Biaya Operasi

X

: Biaya Energi Listrik (Rp/kwh)

Ec

: Energi yang Dikonsumsi Selama Operasi (kwh)

Y

: Biaya Elektroda yang Digunakan (Rp/Kg)

Eel

: Massa yang Dihabiskan Selama Operasi (kg)

Genetic Algorithm Genetic algorithm (GA) merupakan salah metode optimasi yang digunakan dalam memecahkan suatu permasalahan, dengan mencari solusi-solusi penyelesaian yang didasarkan pada ide-ide evolusi genetik dan seleksi alam. Dengan pencarian yang efektif dan efisien, (GA) dapat digunakan untuk memecahkan permasalahan dengan satu atau banyak variabel. Sistem kerja (GA) dimulai dengan pembangkitan solusi-solusi secara random yang disebut sebagai tahap initial population. Setiap solusi-solusi yang dibangkitkan akan mewakili inidividu-individu yang memiliki nilai fitness masing-masing. Tahap kedua, merupakan tahap seleksi dari individu-individu


9


yang nantinya sebagai calon induk. Ada beberapa metode seleksi yang bisa digunakan dalam GA, salah satunya adalah metode seleksi roulette wheel yaitu dengan didasarkan pada besarnya nilai fitness dari setiap individu, Semakin besar nilai fitness dari satu individu, maka peluang terpilihnya akan semakin besar. Metode seleksi roulette wheel dapat dilihat pada gambar 2 berikut.

Gambar 2 Roulette Wheel Setelah mendapatkan induk baru, maka tahap selanjutnya adalah crossover. Persilangan-persilangan antar induk-induk yang memiliki nilai fitness tarbaik akan menghasilkan keturunan yang lebih baik, penyilangan yang terjadi adalah penyilangan gen antar induk. Semakin baik fitness yang dimiliki oleh induk, maka hasil dari persilangan adalah individu yang semakin baik.[14] Banyaknya individu yang mengalami crossover ditentukan dengan probabilitas crossover yang ditentukan diawal proses optimasi.

Gambar 3 Proses crossover Tahap terakhir pada proses optimasi menggunakan GA adalah tahap mutation, dengan mengubah gen yang berinteger 1 menjadi 0 atau sebaliknya. Jumlah

individu-individu

yang mengalami

mutation

ditentukan

dengan

probabilitas mutation yang ditentukan diawal proses optimasi sebagaimana pada tahap crossover.


10


Gambar 4 Proses Mutation

Tujuan dan Materi Kegiatan kerja praktek merupakan salah satu kegiatan mahasiswa khususnya mahasiswa teknik untuk meningkatkan kualitas dan kemampuan hard skill dan soft skill-nya dalam dunia industri. Berdasarkan hal tersebut, maka secara garis besar tujuan dari kegiatan kerja praktek di PT. Energi Agro Nusantara adalah sebagai berikut: 1.

Mendapatkan pengalaman kerja dan peluang untuk berlatih menangani permasalahan dalam indutri, serta

melaksanakan

studi perbandingan

antara teori yang didapat di kuliah dengan penerapannya di industri. 2. Untuk menerapkan model elektrokoagulasi pada pengolahan limbah cair yang telah dilakukan optimasi pada tahap mendesain sistem di PT. Energi Agro Nusantara. Materi pada kerja praktek ini didasarkan pada kurikulum yang ada pada Jurusan Teknik Fisika ITS, dan yang diharapkan mampu dikuasai oleh peserta didik dari adanya kerja praktek ini adalah:

Materi I : Materi I ini merupakan materi untuk menjalankan tujuan pertama, yaitu untuk meningkatkan kemampuan berkomunikasi dalam mengenal lingkungan kerja yang ada di PT. Energi Agro Nusantara. Materi yang dipelajari adalah sebagai berikut: 1. Profil Perusahaan Pemahaman tentang sejarah dan manajemen PT. Energi Agro Nusantara. 2. Struktur Organisasi Pemahaman mengenai struktur organisasi pengurus dan karyawan PT. Energi Agro Nusantara


11


3. Divisi Terkait Pemahaman mengenai segala macam pengetahuan di divisi yang terkait di PT. Energi Agro Nusantara. Materi II : Materi II ini merupakan materi utama untuk menyelesaikan tujuan kedua, yaitu melakukan penerapan metode elektrokoagulasi pada pengolahan limbah cair di PT. Energi Agro Nusantara. Adapun materi dari kerja praktek ini lebih ditekankan pada kemampuan mahasiswa dalam analisis masalah dan penyelesaian permasalahan yang ada, yaitu: 1. Analisis Kondisi Pemahaman bagaiman prosedur sistem pengolahan limbah cair hasil produksi di PT. Energi Agro Nusantara, serta bagaimana kondisi dari limbah cair tersebut. 2. Pengambilan Data Pengambilan data-data yang dibutuhkan terkait kondisi limbah cair, terutama adalah komposisi yang terkandung, temperatur, serta data-data lainnya sebelum dilakukan pengolahan limbah cair yang sudah ada. 3. Perancangan Sistem Dari data-data dan permasalahan yang telah diketahui, maka selanjutnya adalah

penyelesaian

permasalahan,

dengan

perancangan

sistem

pengolahan dengan metode treatment elektrokoagulasi. 4. Pengujian dan Evaluasi Rancangan Sistem Setelah sistem pengolahan telah dirancang serta telah diperhitungkan, maka selanjutnya adalah pengujian dan evaluasi rancangan dengan mengambil sample limbah cair di PT. Energi Agro Nusantara.

Peserta didik diharapkan mampu meningkatkan kemampuan komunikasi dan penalaran pada dunia industri melalui materi I dan materi II tersebut, serta siap dalam menghadapi, menyelesaikan, dan mengantisipasi masalah yang mungkin terjadi di lapangan.


12


Perencanaan Kegiatan Program Pengajuan proposal permohonan pelaksanaan kerja praktek di PT. Energi Agro Nusantara ini diharapkan dapat dilakukan selama 4 Pekan tertanggal mulai 18 Juli 2016 sampai dengan 18 Agustus 2016. Adapun gambaran umum mengenai jadwal kegiatan kerja praktek yang akan dilakukan di PT. Energi Agro Nusantara sesuai dengan pertimbangan akademik yang ada di Jurusan Teknik Fisika FTI-ITS yaitu sebagai berikut:

Tabel 1. Jadwal Kegiatan No.

Bentuk kegiatan

1.

Penyesuaian program Materi I: 1. Profil Perusahaan 2. Struktur Organisasi 3. Divisi Terkait Materi II : 1. Analisis Kondisi 2. Pengambilan Data 3. Perancangan Sistem 4. Pengujian dan Evaluasi Rancangan Sistem

2.

3.

4. 5.

I

Minggu ke II III

IV

Penyusunan laporan kerja praktek Penyerahan laporan kerja praktek Tabel rencana kegiatan di atas merupakan gambaran secara garis besar

dari tahap-tahap kagiatan kerja praktek yang nantinya menjadi acuan dalam pelaksanaan kerja praktek di PT. Energi Agro Nusantara.

Penutup Proposal ini disusun sebagai pertimbangan dalam pelaksanaan kerja praktek di PT. Energi Agro Nusantara. Dengan adanya kegiatan kerja praktek ini, calon peserta didik kerja praktek mengharapkan kerjasama antara dunia perguruan tinggi dengan industri akan terus terjalin, sehingga proses transfer teknologi dari industri ke perguruan tinggi dan sebaliknya dapat berjalan dengan baik dan


13


bermanfaat bagi masyarakat, sehingga akan tercapai masyarakat berteknologi. Demikian proposal ini, atas perhatian, bantuan dan kerja sama Bapak/Ibu kami ucapkan terima kasih.

Daftar Pustaka [1]

E. Ali, Z. Yaakob, Electrocoagulation for treatment of industrial effluents and

hIdrogen production:Intech, 2012. [2]

Menteri Negara Lingkungan Hidup.2010. Peraturan Menteri Negara lingkungan Hidup. Jakarta : MENLH. No. 3 TH 2010.

[3]

E. Butler, Yung-Tse Hung, R. Yu-Li Yeh, M. S. Al Ahmad,

Review

Electrocoagulation in wastewater treatment: Water, vol. 3, pp. 495-525, 2011. [4]

Alena Tetreault, Electrocoagulation process for wastewater treatment: Meat & Livestock Australia Limited, 2003.

[5]

Gilang. R. Pratama, Pengolahan Effluent Biodigester Vinase (Hasil Samping Produksi Bioetanol) Dengan Menggunakan Metode Elektroflokulasi, Teknik Pertanian Universitas Brawijaya, 2016.

[6]

D. Sharma, Treatment of dairy waste water by electro coagulation using aluminium electrodes and settling, filtration studies: international journal of ChemTech Reassearch, 2014.

[7]

M. kumar, F. Infant A. P., J. Ram M., V. Chandra S., I. Deo M., Treatment of bio-digester effluent by electrocoagulation using iron electrode: journal of hazardous materials, vol 165, pp. 345-352, 2009.

[8]

F. indant A. P., M. Kumar, J. Ram M., V. Chandra S., I. Deo M., electrocoagulation studies on treatment of biodigester effluent using aluminum electrodes: springer science, vol.199, pp. 371-379, 2009.

[9]

O. Chavalparit, M. Ongwandee, optimizing electrocoagulation process for treatment of biodiesel wastewater using response surface methodology: journal of environmenta sciences, vol 21, pp. 1491-1496, 2009.


14


[10] H. Kermet-Said, N. Moulai-Mostefa, optimization of turbidity and COD Removal from pharmaceutical wastewater by electrocoagulation. Isotherm modeling and cost analysis: polish journal of environmental studies, vol. 24 no. 3, pp. 1049-1061, 2015. [11] H. Daraei, A. Maleki, B. Shahmoradi, S. Razee, N. Ghobadi, electrocoagulation efficiency and energy consumption probing by artificial intelligent approaches: proceeding of 13th international conference of environmental science and technology, 2013. [12] K. Thirugnanasambandham, V. Sivakumar, J. Prakash M., optimization of electrocoagulation process to treat biologically pretreated bagasse effluent: journal of Serbian chemical society, vol. 78 no. 5, pp. 613-626, 2013. [13] E.

Gatsios.,

j.

N.

Hahladakis,

E.

Gidarakos,

optimization

of

electrocoagulation (EC) process for purification of real industrial wastewater from toxic metals: journal of environmental management, vol. 154, pp.117-127, 2015. [14] S. Sivanandam and S. Deepa, Introduction to genetic algorithms: Springer Science & Business Media, 2007.

.


15


LAMPIRAN Alamat Institut / Jurusan Pengaju Proposal: Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Gedung E Teknik Fisika Kampus ITS Sukolilo, Surabaya, 60111 Telp. (031) 5947188 Fax. (031) 5923626

Alamat dan CP Pemohon :

Arif Tri Mrdianto Jalan Keputih Makam E2 no. 15, Sukolilo Surabaya [email protected] 081914523065


16

Proposal kerja praktek Teknik Fisika ITS Surabaya

CURRICULUM V ITAE Personal Details Name

: Arif Tri Mardianto

Address

: Dempet 02/03 Demak Jawa Tengah

Phone

: 01914523065

E-mail

: [email protected] [email protected]

Place/Date of Birth

: Demak / March 29th, 1994

Sex

: Male

Marital Status

: Single

Religion

: Islam

Nationality

: Indonesia

Height / Weight

: 165/50

Educational Background 2000-2006, SD Negeri Dempet 1, 2006-2009, SMP Negeri 2 Demak 2009-2012, SMA Negeri 1 Demak, science program August 2012 – Present Engineering Physics Department,

Faculty of Industry, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, Indonesia. GPA 3,3 (scale of 4)

Skills Languange: English, Level: Intermediate Administration: Microsoft Office, Level: Advance Electronic Design: Proteus, Level: Beginner | Experience: 4 months or less | Last Used: 2 months or less Programming: Matlab,


17

Proposal kerja praktek Teknik Fisika ITS Surabaya Level: Beginner | Experience: 2 years or less | Last Used: 4 months or less Visual Basic, Level: Beginner | Experience: 1 year or less | Last Used: 6 months or less Mathcad, Level: Beginner | Experience: 6 months or less | Last Used: 3 months or less

Design : Corel draw Level : intermediate | Experience 2 years or less | Last Used : 1 months or less Simulation: DIAlux, Level: Beginner | Experience: 6 Mounths or less | Last Used: 4 months or less

TrainIng ESQ Leadership Training, This course provides an upgrading about emotional, spiritual and intellectual of human side and also learning the management of become a leader

2012

Latihan Keterampilan Manajemen Mahasiswa Pra Tingkat Dasar, LKMM Pra-TD, This course provides a learning about self-management that can be useful for students

2012

Workshop for Roboholic, This Course Provides An Understanding And Learning About The Concepts Of Line Tracer Robot.

2012

Basic Coures of Basic Otomotif, This Course Provide An Understanding And Learning about Basic Otomotif

2014

Activities In College Position Member

Workplace / Institution Transportation Committee Engineering Physics Week 2012


Year 2012

18

Proposal kerja praktek Teknik Fisika ITS Surabaya

Seminars Seminar Traffic: “The Role and Effort of Engineer toward AEC 2015”, held by HMTF ITS

2013

“A Short Lecture of PETROPHYSICS Well Log Intrepetation”, held by SPE ITS

2013

General Lecture “Young Engineering and Scientists Summit 2013”, held by BEM ITS

2013

“Seminar Pengolahan Migas Menuju Kedaulatan Energi Dan Kesejahteraan Rakyat”, Held by LKEMP ITS

2013

Personality hard worker, responsible, high commitment, Discipline, curiocity , able to work by individual or team

Hobby and Interests Reading, touring, swimming.


19

Proposal KP PT. Energi Agro Nusantara.pdf

Recommend Documents