PENGOLAHAN LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT …kelair.bppt.go.id/Jtl/2008/khusus/08anaerob.pdf · dengan bertumbuh-kembangnya Pabrik Kelapa Sawit (PKS), sudah tentu jumlah ... umpan

48 Rahardjo, P. N. 2008

PENGOLAHAN LIMBAH CAIR PABRIK KELAPASAWIT DENGAN BIOREAKTOR ANAEROBIK BIAKAN

MELEKAT DALAM SKALA LABORATORIUMPENGAMATAN PENGURANGAN BOD, COD DAN TSS

DENGAN VARIABEL WAKTU TINGGAL

Petrus Nugro RahardjoPeneliti di Pusat Teknologi Lingkungan

Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi

AbstractNowadays as CPO producer Indonesia has become the secondly biggest country inthe world. Enormous CPO factories are spread out in Sumatra, Java, Kalimantanand Sulawesi, but the amount of the wastewater produced become a very difficultproblem. In coping with this case, a research on anaerobic treatment process byusing biofilter attached culture was done in laboratorium scale. Acidity of the processwas maintained on pH 6.8 to 7.4. The detention time was varried from 4 to 6 days.The results show that BOD can be reduced until 83.5%, COD 86.83% and TSS9.35% for 6 day-detention time. Many experiments have been done by the moreinstitutions in Indonesia, but the conclusion says that the complete treatment systemsuitable for handling the wastewater produced by CPO factories should use acombination of anaerobic and aerobic process.

Key Words: Anaerobic wastewater treatment, Crude Palm Oil Factory

1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam sepuluh tahun terakhir ini diIndonesia telah terjadi perkembangan jumlahindustri kelapa sawit yang cukup besar. Saatini komoditi minyak mentah kelapa sawit(Crude Palm Oil/CPO) merupakan hasilindustri andalan Pemerintah Indonesia.Sekarang Indonesia sudah menjadipenghasil CPO terbesar kedua setelahnegara tetangga, Malaysia. Namun sejalandengan bertumbuh-kembangnya PabrikKelapa Sawit (PKS), sudah tentu jumlahlimbah yang dihasilkannya juga meningkattajam. Diketahui bahwa secara kualitaskarakteristik limbah cair PKS memilikikandungan beban bahan-bahan pencemaryang sangat tinggi. Hal itu ditunjukkan dari

beban BOD (Biochemical Oxygen Demand)yang rata-rata berkisar antara 20.000 mg/lsampai 40.000 mg/l, sementara beban COD(Chemical Oxygen Demand) rata-rata antara25.000 mg/l sampai dengan 50.000 mg/l.Kandungan TSS (Total Suspended Solid)berkisar antara 2.000 mg/l sampai 5.000 mg/l. Secara kuantitas jumlah limbah cair yangdihasilkan oleh satu PKS rata-rata sebesar60% dari kapasitas pengolahannya. Sebagaicontoh ialah PKS PT. Kertajaya di PTPerkebunan Nasional VIII, Pandeglang,yang mempunyai kapasitas pengolahansebesar 30 ton TBS (Tandan Buah Segar)per jamnya, ternyata memproduksi limbahcair sebesar 18 m3/jam. Pada

J. Tek. Ling Edisi Khusus Hal. 49-57 Jakarta Juli 2008 ISSN 1441-318X

49Pengolahan Limbah Cair... J. Tek. Ling. Edisi Khusus. 48 - 57

pengoperasian puncak, yaitu PKSberoperasi selama 24 jam penuh, makajumlah limbah cair yang dihasilkan sebesar432 m3/jam. Jumlah limbah tersebut sudahtergolong cukup besar.

Dalam mengelola limbah cair,umumnya PKS yang berada di Indonesiamenggunakan cara ekstensifikasi, yaitusetelah pemisahan lemak dalam unit Fatpit,kemudian air limbah dialirkan ke kolam-kolam anaerobik dengan ukuran luas yangsangat besar. Dari kolam anaerobik laludilanjutkan dalam kolam-kolam aerobik.Ukuran luas kolam-kolam ini minimalsebesar 20 m x 40 m. Kolam-kolamAnaerobik (Anaerob ponds) biasanyamempunyai waktu tinggal sekitar 30 harilebih, sementara untuk kolam Aerobik waktutinggalnya bahkan ada yang sampai 60 hari.Alasan yang ada adalah karena arealperkebunan mempunyai lahan yang sangatluas, misalnya minimum 5.000 Ha. Dengandemikian kebutuhan lahan yang luas untukpengelolaan dan pengolahan limbah cairsuatu PKS bukan menjadi masalah yangberarti. Namun masalah yang timbul adalahpada pengoperasian proses pengolahanlimbah cair dan perawatan unit-unitprosesnya yang ternyata tidak dijalankandengan benar, sehingga hasilpengolahannya pun menjadi tidak optimal.

Karena masalah tersebut, makabanyak intitusi atau badan litbangmelakukan risetnya masing-masing untukmencari dan memperoleh suatu sistempengolahan limbah cair PKS yangberdasarkan pada cara intensifikasi.Berbagai paduan jenis proses pengolahan,bahkan sampai ke perancangan unit-unitteknis perangkat pemrosesnya telah banyakdilakukan, namun baru pada skala-skalayang terbatas, misalnya skala laboratoriumatau Bench Scale atau sampai Pilot Plant.

1.2 Tujuan

Tujuan penelitian ini adalah mencarisuatu kondisi proses yang optimal dengansistem anaerobikmenggunakan mediabiofilter biakan melekat parameter, yaitu BOD,COD dan TSS.

2. METODOLOGI

2.1. Ruang Lingkup

Ruang lingkup penelitian ini adalah :

• Proses pengolahan anaerobikdengan menggunakan media biofilterbiakan melekat dan dilaksanakandalam unit berskala laboratorium.

• Pengamatan hanya ditujukan untukmemperoleh kondisi optimum untukTd (Detention Time) dengan dasarpresentasi penyisihan terhadap 3parameter, yaitu BOD, COD danTSS.

• Limbah cair PKS diambil dari PTPNasional VIII, PKS PT. Kertajaya diKabupaten Pandeglang, PropinsiBanten. Demikian pula untuk prosespembenihan mikrobanya yangmenggunakan lumpur aktif dari PKStersebut.

2.2. Tahap-tahap Pengolahan

2.2.1 Tahap Persiapan

Pada tahapan ini dilakukanperancangan sistem pemroses dengandasar studi literatur. Setelah itu dilakukanpembuatan perangkat pemroses dengandasar desain tersebut dan dilanjutkandengan melakukan proses seeding danaklimatisasi. Hasil pelaksanaan tahapanpersiapan ini dapat dilihat pada tabel berikut.

2.2.2 Tahap Running

Setelah tahapan aklimatisasi berjalandengan baik yang ditandai oleh stabilnyaproses pengolahan dengan prosentasipenyisihan BOD dan COD mencapai 80%lebih, maka tahap pengoperasian sistemperangkat pemroses secara kontinyu dapatdilaksanakan. Running atau pengoperasianseluruh proses anaerobik dilakukan selamadua bulan penuh dengan memvariasikan 3waktu tinggal, yaitu 4, 5 dan 6 hari. Setiapdua hari sekali dilakukan pengambilansampel dari 4 titik pengamatan, yaitu pada


Tabel 1. Spesifikasi unit-unit sistem pemroses

Tabel 2. Spesifikasi media biofilter

Tabel 3. Perangkat pendukung. anaerobik.

umpan limbah cair awal (Bak SedimentasiI), influent unit anaerobik, effluent unitanaerobik dan effluent bak sedimentasi II(lihat Gambar 1). Apabila dirasa perlufrekuensi pengambilan sampel dapat

ditambah. Pelaksanaan ujicoba prosespengolahan dengan skala laboratorium inidilakukan di laboratorium proses pada BalaiTeknologi Lingkungan, Serpong.


Gambar 1 : Sistem pengolahan dengan reaktor anaerobik media biofilter biakan melekat

Gambar 2 : Photo sistem pengolahan anaerobik di laboratorium

2.2.3 Analisa Laboratorium

Sampel air limbah selama prosespengolahan langsung dianalisa untukparameter COD dan TSS, sedangkananalisa contoh limbah cair untuk parameterBOD harus dilakukan pengeraman selama5 hari.

2.3. Waktu dan tujuan

Percobaan dilakukan pada tahunanggaran 2005/2006 di laboratorium prosesBalai Teknologi Lingkungan Serpong.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1. Hasil

3.1.1 Pengoprasian Proses Pengolahan

Dalam pengoperasian seluruh prosespengolahan sistem anaerobik secarakontinyu, kondisi proses harus terus dijagaagar stabil dan tidak terlalu berfluktuasi.Limbah cair segar yang berasal dari PKSPT. Kertajaya rata-rata mengandung BODmaksimal 20.000 mg/l, COD maksimal26.000 mg/l dan TSS maksimal 2.500 mg/


l, serta kondisi keasaman yang sangatrendah, yaitu pH 3,8. Limbah cair yangditempatkan dalam drum-drum bervolume20 liter disimpan dalam lemari pendingin,dengan maksud agar tidak terjadi prosespengolahan atau degradasi oleh mikroba.Temperatur lemari pendingin dikontrol dibawah 5°C 3). Dengan temperatur serendahitu dan kondisi keasaman yang sangatrendah, maka dianggap tidak terjadi prosesdegradasi oleh mikroba.

Limbah cair segar dari tempatpenyimpanan terlebih dahulu dinaikkan ketemperatur ruangan secara cepat, kemudiandialirkan secara gravitasi sedikit demi sedikitke bak sedimentasi I. Dalam baksedimentasi pertama ini diambil sampelpertama. Dari bak Sedimentasi kemudiandipompa ke bak Netralisasi dan dibubuhkanlarutan NaOH 2M untuk menaikkan pHsampai sekitar 7. Pembubuhan NaOHberjalan secara automatis, yaitu denganmenggunakan pH kontrol. Diinginkan pHoperasi berkisar dari 6,8 sampai 7,4. Jadibila pH telah mencapai 7,4, maka pompadosing NaOH akan berhenti dan sebaliknyabila pH turun sampai lebih rendah dari 6,8,maka pompa dosing NaOH akan automatishidup bekerja kembali dan seterusnya. Lajualir pemompaan umpan ke dalam bakNetralisasi diatur agar mempunyai waktutinggal selama 4 hari berada di dalamReaktor Anaerobik. Dalam bak Netralisasidilakukan pengadukan denganmenggunakan pengaduk magnet.

Pengadukan dilakukan dengan maksud agarumpan yang masuk ke dalam reaktoranaerobik betul-betul homogen. Dari bakNetralisasi, limbah cair yang sudah netraltersebut mengalir secara gravitasi ke dalamReaktor Anaerobik. Pengambilan sampelkedua dilakukan tepat pada saluran inletReaktor Anaerobik. Dalam Reaktor ini waktutinggal limbah cair selama 4 hari. Effluentyang keluar dari unit Reaktor Anaerobik jugalangsung diambil sampelnya sebagaisampel ketiga. Kemudian effluent dariReaktor mengalir ke unit Sedimentasi II.Effluent dari bak Sedimentasi II ini jugadiambil sedikit sebagai sampel terakhir(keempat), sementara lumpur yangmengendap pada bagian dasar bakSedimentasi II disirkulasikan ke dalamReaktor Anaerobik kembali. Pengoperasianini terus dijalankan sampai diperoleh datayang cukup. Setelah pengoperasian denganwaktu tinggal 4 hari selesai, kemudian lajualir pompa diperlambat lagi hingga sesuaidengan waktu tinggal 5 hari untuk unitReaktor Anaerobik. Demikian seterusnyapengoperasian proses pengolahan dilakukansecara kontinyu dan untuk rangkaian prosesterakhir waktu tinggalnya adalah 6 hari.

3.1.2 Pengurangan parameter BOD

Hasil analisa laboratorium untukparameter BOD ditunjukkan pada Tabelberikut. Penghitungan efisiensi penguranganbeban BOD dilihat dari selisih nilai BODpada sampel ke 2 dan sampel ke 3.

Tabel 4 : Hasil analisa BOD untuk Waktu Tinggal 4 hari di Unit Anaerobik


Tabel 5. Hasil analisa BOD untuk Waktu Tinggal 5 hari di Unit Anaerobik.

Tabel 6. Hasil analisa BOD untuk Waktu Tinggal 6 hari di Unit Anaerobik.

3.1.3. Pengurangan Parameter COD

Hasil analisa laboratorium untukparameter COD ditunjukkan pada Tabelberikut:

Tabel 7. Hasil analisa COD untuk Waktu Tinggal 4 hari di Unit Anaerobik




3.1.4 Pengurangan TSS

Hasil analisa laboratorium untukparameter TSS ditunjukkan pada tabelberikut.

Tabel 10. Hasil analisa TSS untuk Waktu Tinggal 4 hari di Unit Anaerobik

Tabel 11. Hasil analisa TSS untuk Waktu Tinggal 5 hari di Unit Anaerobik.

Tabel 12. Hasil analisa TSS untuk Waktu Tinggal 6 hari di Unit Anaerobik

Gambar 3. Hubungan Efisiensi Pengurangan Beban Pencemar dengan Waktu Tinggal.


3.2. Pembahasan

Dari hasil analisa laboratorium untukketiga parameter (BOD, COD dan TSS)dapat dilihat korelasinya dengan perubahanWaktu Tinggal, yaitu bahwa hasilpengolahan limbah cair PKS denganmenggunakan sistem anaerobik dan denganmedia biofilter biakan melekat menunjukkanefisiensi pengurangan terbaik untuk ketigaparameter tersebut diperoleh pada WaktuTinggal 6 hari. Dengan menghubungkan nilairata-rata efisiensi pengurangan beban bahanpencemar dengan Waktu Tinggal dapatdiperoleh kurva seperti berikut ini.

3.2.1 Perubahan Kualitas Limbah Cair Baku

Diketahui bahwa kualitas limbah cairPKS PT. Kertajaya mengandung BOD rata-rata maksimum sebesar 20.000 mg/l, COD26.000 mg/l dan TSS 2.500 mg/l. Namunpada saat percobaan dimulai ternyatalimbah cair baku segar yang berada di bakSedimentasi pertama mempunyaikandungan BOD 18.000 s/d 19.000 mg/l,COD 20.000 s/d 22.000 mg/l dan TSS antara1.400 sampai 1.500 mg/l. Terjadinyaperubahan kualitas limbah cair segartersebut diperkirakan karena adanya prosespengolahan biologis selama perjalananpengangkutan dari lokasi PKS diPandeglang sampai ke laboratorium BalaiTeknologi Lingkungan di Serpong yangmembutuhkan waktu tempuh selama 4 jam.Limbah cair segar yang baru diambillangsung dari pabrik tersebut dikemas dalamjerigen plastik yang bervolume 20 literan dandalam kondisi tertutup rapat, sehinggaproses pengolahan biologis yang terjadiberlangsung secara anaerobik. Hal iniditandai pula oleh menggelembungnyajerigen-jerigen limbah cair PKS tersebut.Adanya proses pengolahan biologis itu,menyebabkan terjadi degradasi bahan-bahan pencemar yang terkandung dalamlimbah cair segar tersebut. Dengandemikian, maka kandungan bahanpencemar baik BOD maupun COD telahberkurang secara berarti (pengurangan

>80%). Namun untuk parameter TSS nilaipengurangannya hanya 9,35%.

3.2.2 Waktu Tinggal Optimal

Berdasarkan Tomo dkk.1), prosespengolahan limbah cair PKS yang palingbaik adalah proses yang berlangsunganaerobik dan dalam kondisi thermopilik,yaitu proses yang berlangsung padatemperatur tinggi 35 - 75°C dan optimalpada temperatur 55 – 65°C . Namun variabelWaktu Tinggal (Detention Time) masih dapatditeliti lebih lanjut, walaupun menurut Tomodkk. Waktu Tinggal optimal adalah 4 hari.Dari hasil penelitian yang telah dilakukan(lihat Gambar 3), memang denganmeningkatnya Waktu Tinggal, makameningkat pula Efisiensi Penguranganbahan pencemar (BOD, COD & TSS). Tentusaja bila Waktu Tinggal terus ditingkatkan,maka hasil pengolahannya pun pasti makinbaik. Namun yang dicari adalah hasilpengolahan yang telah memenuhi bakumutu lingkungan sesuai dengan peraturanyang berlaku (misalnya BOD < 100 mg/l).

3.2. 3 Kondisi Yang Tidak Ideal Dalam Penelitian

Pada pelaksanaan operasi diLaboratorium banyak dijumpai kondisisistem yang tidak ideal. Ketidak-idealantersebut antara lain:

• Seperti yang telah diuraikan tentangadanya perubahan kualitas limbahcair segar yang digunakan,kandungan BOD dalam limbah cairbaku yang masuk ke dalam unitSedimentasi I ternyata jauh di bawah25.000 ppm. Dengan nilai BOD yangrata-rata di bawah 20.000 ppmmenyebabkan beban pengolahanmenjadi lebih ringan dari yangsebenarnya di lapangan.

• Terbentuknya scum atau gumpalan-gumpalan kecil yang terflotasi padapermukaan unit anaerobik,menyebabkan saluran outlet seringtersumbat, sehingga alirannya


menjadi kecil dan terhambat. Untukmengatasi masalah tersebutterpaksa dilakukan penghisapanscum pada bagian permukaan unitanaerobik. Dengan adanyapenghilangan skum yang terflotasi,maka telah terjadi penguranganbahan pencemar dalam limbah cairyang sedang diolah2).

• Bila pembentukan biofilm padapermukaan biofilter anaerobik sudahmulai menyumbat saluran-saluranyang tersedia, maka akan terjadichanelling sehingga jalannya airlimbah yang sedang diolahkemungkinan tidak mengalir dalamperioda waktu yang cukup sesuaiwaktu tinggal yang diharapkan.Disamping itu dengan bertambahnyavolume biofilm, maka volume airlimbah yang mengalir di dalam unitanaerobik juga akan berkurang,sehingga perioda waktu tinggalnyajuga relatif lebih singkat. Untukmengantisipasi masalah ini perludilakukan modifikasi jalannya kondisioperasi, yaitu dengan memperlambatlaju alir masuk umpan air limbahbaku.

3.2.4 Produksi Gas Methan Dalam Proses Anaerobik

Dalam pengoperasian proses anaerobikdipastikan akan terbentuk gas Methansebagai hasil reaksi dari proses degradasibahan-bahan pencemar tersebut.Berdasarkan pengamatan selama prosespercobaan di laboratorium, ternyata laju alirproduksi gas Methan cukup berarti, yaitusekitar 0,1 sampai 0,3 ml per 24 menit. Jaditernyata potensi gas Methan cukup besarbila akan dimanfaatkan untuk keperluanpembangkitan energi.

4. KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan

a. Waktu tinggal optimum berdasarkanpenelitian pengolahan limbah cair PKSmelalui proses anaerobik denganbiofilter biakan melekat ini adalah 6 hari.Dengan waktu tinggal selama 6 haritersebut BOD dapat diturunkan hinggarata-rata 83,50%, COD 86,83% danTSS hanya 9,35%.

b. Produk gas Methan dalampengoperasian proses pengolahanlimbah cair PKS secara anaerobikdengan biofilter biakan melekatmerupakan potensi yang sangat baikuntuk dimanfaatkan nilai kandunganenerginya.

c. Dalam pelaksanaan pengoperasiansistem pengolahan limbah cair PKSpada skala laboratorium ini masihbanyak dijumpai ketidak-idealan yangterjadi, misalnya adanya penyumbatan-penyumbatan pada saluran atau selangaliran limbah cair. Karena itu untukmenjaga kontinuitas pengoperasiandibutuhkan modifikasi cara pelaksanaanpenelitian ini, misalnya denganmengurangi secara perlahan laju alirlimbah cair baku.

4.2 Saran

a. Untuk lebih meningkatkan efisiensiproses pengolahan limbah cair PKSdengan sistem anaerobik ini, patutdilakukan percobaan dengan kondisithermopilik.

b. Gas Methan sebagai hasil sampingdalam pengoperasian prosespengolahan limbah cair PKS secaraanaerobik sebaiknya dioptimalkan dandimanfaatkan untuk keperluankebutuhan energi dalam pengoperasianjalannya proses pengolahan limbah itusendiri.


c. Untuk mengatasi permasalahan ketidak-idealan sistem pemroses yang adapada skala laboratorium hendaknyadilakukan scale up, yang berartimenambah besar ukuran unit-unitsistem pemroses, sampai pada besarukuran perpipaan yang digunakan.

DAFTAR PUSTAKA

1. Tomo HS. dkk., “Pengolahan LimbahCair Minyak Kelapa Sawit DenganSistem Anaerobik – Aerobik, BPPT,Jakarta, 1997.

2. Zuhra Syaifulah, “Pengolah LimbahCair Minyak Kelapa Sawit Dengan

Metode Pengapungan (Flotasi)”, Fak.Teknik – Universitas Syiah Kuala,Banda Aceh, 2000.

3. Wisnuprapto dan Nurwandi,“Pengaruh Waktu Stabilisasi TerhadapPenyisihan COD Dengan ReaktorKontak Stabilisasi Dalam PengolahanAir Buangan Minyak Kelapa Sawit”,ITB, Bandung, 1995.

Documents

PENGOLAHAN LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT …kelair.bppt.go.id/Jtl/2008/khusus/08anaerob.pdf · dengan bertumbuh-kembangnya Pabrik Kelapa Sawit (PKS), sudah tentu jumlah ... umpan