Upload
tito-aldila-putra
View
361
Download
9
Embed Size (px)
Citation preview
LAPORAN PRAKTIKUM
PENGOLAHAN LIMBAH INDUSTRI
MODUL : Lumpur Aktif
PEMBIMBING : Ir. Endang Kusumawati, MT.
Praktikum : 02 Oktober 2013
Laporan Praktikum : 08 Oktober 2013
Oleh :
Kelompok : VIII
Nama : Tito AldilaPutra (111411057)
Yayan Maulana (111411058)
Yudha Fitriansyah (111411059)
Kelas : 3B
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA
JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2013
LUMPUR AKTIF
I. Tujuan Percobaan
1. Menentukan konsentrasi awal kandungan organik dalam lumpur aktif dan konsentrasi
kandungan organik setelah percobaan berlangsung selama seminggu.
2. Menentukan kandungan Mixed Liquor Volatile Suspended Solid (MLVSS) yang
mewakili kandungan mikroorganisme dalam lumpur aktif.
3. Menentukan konsentrasi nutrisi bagai mikroorganisme pendegradsi air limbah dalam
lumpur aktif.
4. Menghitung efidiensi pengolahan dengan cara menentukan persen (%) kandungan
bahan organik yang dikdekomposisi selama seminggu oleh mikroorganisme dalam
lumpur aktif terhadap kandungan bahan organaik mula-mula.
II. Dasar Teori
Pengolahan air limbah pada umumnya dilakukan dengan menggunakan metode
Biologi. Metode ini merupakan metode yang paling efektif dibandingkan dengan metode
Kimia dan Fisika. 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. Metode pengolahan lumpur aktif (activated sludge) adalah merupakan proses
pengolahan air limbah yang memanfaatkan proses mikroorganisme tersebut.Metode lumpur
aktif banyak dikembangkan da lam 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 CO2 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
(Wu et al., 1987). Oleh karena itu lumpur aktif cukup baik dan cocok untuk material bibit
bagi pengoperasian awal reaktor anaerobik.
III. Pelaksanaan
3.1. Alat dan Bahan
3.1.1. Alat yang digunakan
1. Peralatan Lumpur Aktif Konvensional
2. Labu Erlenmeyer 250 ml 2 buah
3. Corong Gelas 2 buah
4. Cawan Porselin 2 buah
5. Desikator 1 buah
6. Neraca Analitis 1 buah
7. Oven 1 buah
8. Furnace 1 buah
9. Hach COD Digester 1 buah
10. Tabung Hach 3 buah
11. Buret Lengkap dengan Klep dan Statip 1 buah
3.1.2. Bahan yang digunakan
1. Glukosa
2. KNO3
3. KH2PO4
4. HgSO4
5. H2SO4
6. K2Cr2O7
7. FAS
8. Indikator ferroin
9. Kertas Saring
3.2. Cara Kerja
3.2.1. Penentuan Kandungan Organik (Chemical Oxygen Demand/COD)
dari sampel
Standarisasi Larutan FAS
Pemipetan 25 mL K2Cr2O7
kedalam erlenmeyer
Penitrasian dengan larutan
FAS dari hijau menjadi
coklat
Penambahan indikator
feroin 3 tetes
Penambahan 10 mL H2SO4
kedalam erlenmeyer
Penentuan COD
Sampel limbah
pengambilan sampel 2,5 mL kedalam tabung
hach dan penambahan 3,5 mL K2Cr2O7
Pengenceran sampel 100x (pencampuran
1 mL sampel dengan 99 mL aquadest)
Penambahan 1,5 mL H2SO4 pekat
penambahan indikator feroin 3 tetes dan
penitrasian dengan larutan FAS dari hijau
menjadi coklat
Pengeluaran tabung hach dari digester
hingga larutan sama dengan suhu ruang
Pemindahan tabung Hach pada Hach
COD digester serta pemanasan 150oC
selama 2 jam
3.2.2. Penentuan Kandungan Mixed Liquor Volatile SuspendedSolid
(MLVSS)
Pemanasan cawan pijar selama 1 jam dalam
furnace 600oC dan kertas saring pada oven 105oC
Penyaringan 40 mL air limbah dengan
kertas saring yang diketahui beratnya
Pemindahan kertas saring kedalam cawan
pijar dan pemanasan pada oven 105oC 1 jam
Penimbangan cawan pijar yang berisi
kertas saring dan endapan hingga konstan
Pemindahan cawan pijar yang berisi kertas
saring dan endapan kedalam furnace dengan
pemanasan 600oC 2 jam
Penimbangan cawan pijar yang berisi
kertas saring dan endapan hingga konstan
Penimbangan kertas saring dan cawan
pijar hingga konstan
3.2.3. Penentuan Konsentrasi Nutrisi bagi Mikroorganisme
IV. Data Pengamatan
4.1. Standarisasi FAS
Normalitas FAS =
=
= 0,204 N
4.2. Penentuan Kandungan Organik (Chemical Oxygen Demand/COD) Sampel
Sampel Titrasi dengan FAS (mL)
Blanko (aquadest) 1,284
Sampel Limbah Tahu dengan pengenceran 100x (1) 1,142
Sampel Limbah Tahu dengan pengenceran 100x (2) 1,138
Parameter Limbah Nilai
Temperature 26 oC
pH 6,7
Dissolved Oksigen 7,2 mg/L
Penambahan nutrisi yaitu glukosa
sebanyak 7,0384 gram, KNO3 sebanyak
2,5368 gram dan KH2PO4 sebanyak
0,3088 gram kedalam sampel limbah
yang telah di aerasi
Pendiaman sampel hingga 5 hari
4.3. Penentuan Kandungan Mixed Liquor Volatile Suspended Solid (MLVSS)
Massa Satuan (gram)
Cawan pijar setelah dipanaskan (a) 17,4960
Kertas saring setelah dipanaskan (b) 1,1185
Cawan pijar + endapan - kertas saring setelah di
oven (c)
17,5271
Cawan pijar berisi endapan setelah di furnace (d) 17,4967
4.4. Penentuan Konsentrasi Nutrisi bagi Mikroorganisme
Basis air limbah = 15 Liter
Nilai BOD lumpur = 500 mg/L
Perbandingan BOD : N : P = 100 : 5 : 1
BM Glukosa = 180 gram/mol
BM KNO3 = 101 gram/mol
BM KH2PO4 = 136 gram/mol
Reaksi yang terjadi : C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O
Perbandingan mol : 1 mmol glukosa ≈ 6 mmol O2
180 mg glukosa ≈ 192 mg O2
1 mg O2 ≈
≈ 0,9375
Kebutuhan Karbon (C)
Massa kebutuhan C6H12O6 = 15 L x BOD x 0,9375
= 15 L x 500 mg/L x 0,9375
= 7031,25 mg
= 7,031 gram
Kebutuhan Nitrogen (N)
Massa kebutuhan KNO3 =
x 7,031 gr x
= 2,530 gram
Kebutuhan Pospor (P)
Massa kebutuhan KH2PO4 =
x 7,031 gr x
= 0,308 gram
V. Pengolahan Data
Reaksi yang terjadi:
Zat organik + O2 + nutrisi → CO2 + NH3 + m.o baru + produk akhir lain
Mikroba + 5O2 → 5CO2 + 2 H2O + NH3 + energy
5.1. Penentuan Kandungan Organik Sampel(COD Awal)
Sampel Lumpur Aktif dengan Pengenceran 100x (duplo)
COD (mg O2/L) = ( )
= ( )
= 9400,32 mg O2/Liter
5.2. PenentuanKandungan Mixed Liquor Volatile Suspended Solid (MLVSS)
TSS (mg/L) = ( )
x 10
6
= ( – )
x 10
6
= 777,5 mg/mL = 777,5 g/L
VSS (mg/L) = ( )
x 10
6
= ( – )
x 10
6
= 760 mg/mL = 760 g/L
FSS (mg/L) = TSS – VSS
= 777,5 mg/mL – 760 mg/mL
= 17,5 mg/mL
MLVSS = VSS = 760 g/L
5.3. Penentuan Kandungan Organik Sampel Setelah 7 hari (COD Akhir)
COD akhir = 1230 mg/L
5.4. Penentuan Efisiensi Pengolahan
Pada penenan efisiensi pengolahan didapatkan dari rumus:
Efisiensi =
=
= 86,91%
5.5. Tabel Hasil Percobaan
No. Data Percobaan Satuan Hasil Percobaan 1 MLVSS g/L 760
2 COD awal Pengenceran 100x mg O2/L 9400,32 3 Efisiensi % 86,91
VI. Pembahasan
Tito Aldila Putra (111411057)
Lumpur aktif merupakan proses pertumbuhan mikroba tersuspensi yang
pengolahannya secara aerobik dan mengoksidasi material organik menjadi CO2 dan H2O,
NH4 dan sel biomassa baru. Selain itu, proses ini juga menggunakan proses aerasi atau udara
yang disalurkan melalui pompa blower (diffused).
Pada praktikum kali ini, praktikan melakukan percobaan untuk membuktikan
manfaat Lumpur Aktif terhadap pengolahan Limbah Industri tahu yang selama ini seringkali
kurang mendapatkan perhatian baik dari masyarakat maupn pemerintah setempat.
Pada prinsipnya, dalam pengolahan ini praktikan memanfaatkan mikrobiologi untuk
mendegradasi bahan organik yang terkandung di dalam cairan limbah yang dihasilkan oleh
industry tahu. Adapun kendala yang terjadi yaitu larutan FAS ( Ferro Ammonia Sulfate )
yang belum diketahui konsentrasinya, sehingga praktikan harus men-standarisasi ulang
larutan tersebut. Akan tetapi hal ini juga justru menjadi keuntungan tersendiri bagi praktikan,
karena ketelitian data yang didapatkan bisa dipertanggung jawabkan. Adapun konsentrasi
larutan FAS hasil perhitungan standarisasi ialah sebesar 0,204 N.
Larutan FAS ini digunakan sebagai titran dalam proses titrasi sampel dan blanko
guna dimasukkan ke dalam perhitungan dalam menghitung COD dari limbah tersebut. Hasil
titrasi awal sampel limbah tahu dengan pengenceran 100 kali pada titrasi yang pertama di
dapat sebesar 1,142 mL dan titrasi kedua didapatkan nilai yang tidak beda jauh yakni sebesar
1,138 mL sehingga rata-rata titrasi didapatkan sebesar 1,140 mL dengan hasil titrasi blanko
sebesar 1,284 mL. Setelah itu praktikan memasukkan data tersebut ke dalam perhitungan
menggunakan rumus.
COD (mg O2/L) = ( )
Sehingga didapatkan nilai COD awal sebesar 9400,32 mg O2 / L. Dengan cara yang sama,
setelah 7 hari didapatkan nilai COD akhir sebesar 1230 mg O2 / L.
Selanjutnya praktikan menghitung berapa nilai MLVSS (Mixed Liquor Volatile
Suspended Solid) secara gravimetri sehingga diperoleh nilai sebesar 760 g/L. Adapun
perhitungan konsentrasi nutrisi memiliki perbandingan 100:5:1 = BOD:N:P. Berdasarkan
data hasil perhitungan stokiometri, didapatkan kebutuhan Karbon yang didapat dari glukosa
sebesar 7,031 g, kebutuhan Nitrogen yang berasal dari KNO3 sebesar 2,530 g dan kebutuhan
Posfor dari senyawa KH2PO4 di dapatkan sebesar 0,308 g.
Terakhir, praktikan melakukan perhitungan efisiensi, didapatkan nilai efisiensi
sebesar 86,91%. Hal ini berarti penurunan COD menggunakan lumpur aktif ini sudah cukup
optimum karena sudah berada diatas 85%.
VII. Kesimpulan
Dari hasilpercobaan yang dilakukanmakadapatdisimpulkan
a. COD awal (rata-rata) sampel Limbah Tahu dengan pengenceran 100x sebesar
9400,32 mg O2/L
b. COD akhir sampel Limbah Cair setelah 7 hari sebesar 1230 mg O2/L. >> ???
c. Kandungan MLVSS sebesar 760 mg/L.
d. Kebutuhan C6H12O6 sebesar 7,031 gram, kebutuhan KNO3 sebesar 2,632 gram,
dan kebutuhan KH2PO4 sebesar 0,267 gram.
e. Pengukuran efisiensi pengolahan lumpur aktif diperoleh sebesar 86,91%
VIII. Daftar Pustaka
Metcalf & Eddy, 1991, “ Wastewater Engineering, Treatment, Disposal, and Reuse “,
3rd
ed., pp 378 – 429, Mc Graw Hill Book Co., Singapore.
Sawyer, CN, McCarty, PL, and Parkin, GF, 1994, “ Chemistry for Environental
Engineering ”, 4th
ed., Mc Graw Hill Book Co., Singapore.
JEMAI, 1999, “ Pengetahuan Dasar pada Penanggulangan Pencemaran Lingkungan Air
“, 2nd
ed., pp 188 – 206, JETRO.