PERENCANAAN BIODIGESTER TINJA MANUSIA DAN KOTORAN TERNAK

8/19/2019 PERENCANAAN BIODIGESTER TINJA MANUSIA DAN KOTORAN TERNAK

1/9

1

PEMANFAATAN LUMPUR ENDAPAN UNTUK MENURUNKAN KEKERUHAN

DENGAN SISTEM BATCH

Nurmansah, Halifrian.1)

Karnaningroem, Nieke.2)

1) Mahasiswa Jurusan Teknik Lingkungan, FTSP-ITS Surabaya, email:

[email protected]

Abstrak - Metode alternatif yang dilakukan untuk meningkatkan efisiensi proses koagulasi dan flokulasiadalah dengan memanfaatkan kembali lumpur yang telah mengendap. Pemanfaatan lumpur ini jugadilakukan untuk mengurangi pembungan lumpur endapan ke lingkungan. Sampel yang digunakan adalah

sampel buatan. Sampel tersebut di variasikan kekeruhannya yaitu dengan nilai kekeruhan 40 NTU, 60 NTU, dan 80 NTU. Koagulan yang digunakan dalam penelitian ini adalah alumunium sulfat (Al2(SO4)3.

Parameter yang diuji dalam penelitian ini adalah kekeruhan dan pH. Dosis optimum pada masing-masingvariasi kekeruhan adalah 30 mg/l. Kekeruhan 40 NTU dengan melakukan resirkulasi flok sebesar 60%dapat meningkatkan efisiensi removal untuk kekeruhan sebesar 97,5%. Kekeruhan 60 NTU dengan

melakukan resirkulasi flok sebesar 60% dapat meningkatkan efisiensi removal unuk kekeruhan sebesar98,33%. Kekeruhan 80 NTU dengan melakukan resirkulasi flok sebesar 60% dapat meningkatkan

efisiensi removal untuk kekeruhan sebesar 98,75%.Kata Kunci: Dosis Optimum, Koagulan, Resirkulasi Flok.

I. PENDAHULUAN

Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) Ngagel II merupakan salah satu perusahaan daerah yangmelayani dan bertanggung jawab dalam penyediaan air bersih di Surabaya. Salah satu proses pengolahanyang ada di PDAM Ngagel II adalah proses koagulasi dan flokulasi.Proses koagulasi dan flokulasi belum berjalan dengan optimum seiring dengan semakin meningkatnya

beban pengolahan akibat dari perubahan kualitas dari sumber air baku. Salah satu upaya yang dilakukan

adalah dengan meningkatkan efisiensi dalam proses koagulasi-flokulasi. Dengan asumsi lumpur tersebutmasih memiliki kemampuan untuk mengikat flok-flok yang terbentuk setelah pemberian koagulan atau

dengan kata lain Recycle lumpur. Recycle lumpur secara langsung dapat menguntungkan dalam pengontrolan dan optimasi proses flokuasi-pengendapan (Masschelein, 1992). PDAM Ngagel II belummemanfaatkan kembali lumpur yang telah mengendap. Pada bak sedimentasi lumpur yang terendap

tersebut langsung dibuang ke badan air. Penelitian ini dilakukan dalam dua tahap yaitu penentuan dosisoptimum koagulan dan upaya memanfaatkan kembali lumpur dengan menggunakan jar test. Dari

penelitian ini diharapkan pemanfaatan lumpur tersebut dapat mengurangi pembuangan limbah lumpur ke badan air.Koagulasi dan flokulasi merupakan suatu proses penambahan koagulan yang bertujuan untuk

pembentukan flok. Selanjutnya flok yang terbentuk akan diendapkan dengan cara sedimentasi. Koagulasimerupakan proses penambahan koagulan dengan pengadukan cepat yang hasil dari proses koagulasitersebut adalah destabilisasi partikel/ koloid dan partikel-partikel halus lainnya yang terdapat dalam air.Sedangkan flokulasi adalah proses pengadukan lambat tarhadap partikel yang terdestabilisasi dan

membentuk flok yang dapat mengendap dengan cepat. Keberlangsungan proses flokulasi diukur daridistribusi ukuran flok dan struktur flok (Gurses, 2003).Koagulan yang umum digunakan adalah koagulan yang berupa garam logam, seperti alumunium sulfat,ferri klorida, dan ferri sulfat. Adapun koagulan yang digunakan dalam penelitian ini adalah alumuniumsulfate (Al2(SO4)3). Efisensi proses koagulasi dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti pH, temperature,alkalinitas, jenis koagulan, dan intensitas pengadukan (Lee dkk , 2008). Berdasarkan uraian diatasdiharapkan dapat dijadikan dasar dalam optimasi proses koagulasi-flokulasi dengan cara pemanfaatanflok sehingga dapat mengurangi pembuangan lumpur flok ke badan air.

mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]


2/9

2

II. METODEMetodologi penelitian adalah langkah-langkah teknis yang akan dilakukan selama penelitian. Dalammetodologi penelitian ini akan dibahas tentang alat, bahan, dan metode yang akan dilakukan selama

penelitian. Langkah-langkah penelitian dimulai dari munculnya ide penelitian, studi literatur, persiapan penelitian, penentuan variabel, analisa dan pembahasan, hingga kesimpulan.

Sampel Air BakuPada penelitian ini sampel yang digunakan adalah air keran yang ditambahkan bentonit sehinggaterbentuk kekeruhan yang diinginkan yaitu 40, 60, dan 80 NTU (berdasarkan karakteristik kekeruhan

PDAM Ngagel II pada inlet Predicantir).

Persiapan KoagulanJenis koagulan yang digunakan dalam bentuk bubuk adalah aluminum sulfate (Al

2(SO

4)

3. Masing-masing

larutan koagulan dibuat konsentrasi 1% dengan mengencerkan 10 gram koagulan dengan larutan aquades

hingga volume air menjadi 1 liter.

Penentuan Dosis OptimumPenentuan dosis optimum bertujuan untuk mengetahui dosis koagulan optimum yang nantinya akan

digunakan untuk proses penelitian lumpur dan resirkulasi lumpur. Penelitian ini dilakukan denganmenggunakan koagulan alumunium sulfat (Al2(SO4)3). Penelitian dosis optimum tiap koagulan dilakukan

dengan dosis koagulan yaitu 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, dan 80 mg/l. Pembubuhan dosis koagulandilakukan sebelum proses pengadukan cepat.

Resirkulasi FlokPada pemanfaatan lumpur ini dilakukan menggunakan lumpur yang dihasilkan dari proses koagulasiflokulasi. Lumpur yang akan dimanfaatkan berasal dari uji penentuan dosis optimum koagulan

menggunakan jartest yang dilakukan pada penelitian sebelumnya dengan menggunakan koagulanalumunium sulfat (Al2(SO4)3) dan variasi kekeruhan buatan. Lumpur yang diresirkulasi berasal dariendapan lumpur basah dengan menggunakan dosis koagulan optimum dengan prosentase dosis lumpur20%, 40%, 60%, dan 80%. Pembubuhan prosentase dosis lumpur dilakukan bersamaan dengan dosisoptimum koagulan sebelum pengadukan cepat.

Dalam menyiapkan prosentase volume lumpur yang akan diresirkulasi. Lumpur tersebut diendapkanterlebih dahulu selama 30 menit. Setelah 30 menit barulah lumpur diambil menggunakan pipet volumetrik

sesuai dengan prosentase volume lumpur yang divariasikan. Dalam waktu 30 menit tersebut dianggaplumpur yang telah mengendap memiliki konsistensi yang sama pada masing-masing variasi prosentase.

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Penentuan Dosis OptimumJartest pertama ini menggunakan variabel kekeruhan yaitu 40, 60, 80 NTU. Tiap-tiap sampel pada nilaikekeruhan tersebut diperlakukan sama meliputi variasi dosis penambahan alum, dan perlakuan jartest.Hasil dari perlakuan tersebut kemudian dilakukan analisis parameter untuk kekeruhan dan pH sehinggandiperoleh dosis optimum alum. Dosis optimum alum merupakan nilai penurunan kekeruhan terkecil darisetiap dosis penambahan alum dan penambahan alum yang paling kecil sehingga dapat menghemat

penggunaan alum. Berikut ini adalah hasil analisis kekeruhan dengan menggunakan koagulan aluminumsulfate (Al2(SO4)3) pada masing-masing variasi kekeruhan.


3/9

3

Gambar 1 Dosis Alum terhadap Kekeruhan Akhir 40 NTU

Gambar 2 Dosis Alum Terhadap Kekeruhan Akhir 60 NTU

Gambar 3 Dosis Alum Terhadap Kekeruhan Akhir 80 NTU


4/9

4

Dari Gambar 1 sampai dengan Gambar 3 di atas dapat dilihat bahwa penambahan alum pada sampel

kekeruhan 40 NTU, 60 NTU, dan 80 NTU dapat menurunkan kekeruhan. Hal ini disebabkan penambahanalum pada air akan membentuk ion Al3+ yang dilepaskan oleh alum menempel pada partikel koloid,

menetralisir muatan koloid, mereduksi gaya tolak-menolak antar partikel dan sebagian lagi akanmengendap membentuk Alumunium hidroksida yang mudah mengendap. Ikatan antara koagulan dan

partikel koloid membentuk flok yang semakin lama ukurannya semakin bertambah besar dan bermuatanstabil yang akan mengendap sehingga kualitas air mengalami peningkatan. Kualitas sampel menjadisemakin baik karena terjadi penurunan kekeruhan yang semakin lama semakin bertambah besar seiring

dengan penambahan dosis alum sampai mencapai dosis optimum.Penurunan kekeruhan di atas, terjadi secara konstan sampai mencapai titik optimum pada sampel dengandosis alum sebesar 30 mg/L. Pada kekeruhan 40 NTU dan 80 NTU mencapai nilai kekeruhan 2 NTU, dan

pada kekeruhhan 80 NTU mencapai nilai kekeruhan 1,5 NTU. Selanjutnya kualitas sampel mengalami penurunan dan semakin lama makin menurun seiring dengan penambahan dosis alum lebih dari 30 mg/L.

Ini terjadi diakibatkan oleh tercapainya kondisi jenuh sehingga proses pengendapan berjalan kurang baik.Penambahan koagulan justru menciptakan kondisi restabilisasi dan meningkatkan kekeruhan sehingga

kualitas sampel mengalami penurunan kembali. Sehingga setelah mencapai dosis optimum penambahankoagulan lebih dari 30 mg/L justru meningkatkan kekeruhan. Dari analisis diatas dapat disimpulkan

bahwa dari jartest I (penentuan dosis optimum) ini, pada kekeruhan 40 NTU, 60 NTU, dan 80 NTU dosisoptimum pembubuhan alum adalah sama sebesar 30 mg/l ini diakibatkan karena range kekeruhan dalam

penelitian ini berada pada range kekeruhan rendah yaitu


5/9

5

Al3+

+ 3H2O → Al(OH)3 + 3H+

HCO3- + H+ → H2CO3

Reaksi di atas menunjukkan bahwa jika alkalinitas air menjadi rendah dan tidak adanya penambahan buffer akan membuat ion H

+ dari reaksi hidrolisis bebas. Ion H

+ tersebut yang menyebabkan terjadinya

penurunan pH setelah penambahan dosis koagulan. Alkalinitas yang rendah membutuhkan basa,

sedangkan alkalinitas tinggi membutuhkan asam untuk mencapai range pH netral.

Resirkulasi LumpurDalam koagulasi dan flokulasi penambahan kekeruhan biasanya digunakan untuk mendapatkan efisiensi

yang lebih tinggi dan untuk membentuk flok yang lebih kuat. Untuk mengurangi penggunaan zat kimiayang tinggi dan biaya untuk pembuangan lumpur yang terendap maka diperlukan metode alternatif baru

dengan meningkatkan efisiensi dengan menambahkan penggunaan bahan kimia serta dapat mengurangi biaya pengolahan lumpur yang dihasilkan. Oleh karena itu penambahan kekeruhan sebelum pengadukan

cepat juga akan membantu meningkatkan pertumbuhan flok.\Dalam penelitian tugas akhir ini metode yang digunakan adalah dengan memanfaatkan kembali lumpur

endapan dengan cara diresirkulasi. Upaya resirkulasi ini menggunakan flok yang dihasilkan dari proseskoagulasi, flokulasi, dan sedimentasi dalam skala laboratorium. Dosis koagulan yang digunakan adalahdosis optimum yang telah diperoleh pada jartest I yaitu pada variasi kekeruhan 40 NTU, 60 NTU, dan 80

NTU sebesar 30 mg/L.

Gambar 5 Prosentase Resirkulasi Lumpur Terhadap Kekeruhan Akhir Dari Kekeruhan 40 NTU


6/9

6



Gambar 5 sampai dengan Gambar 7 di atas dapat dilihat bahwa resirkulasi lumpur pada sampel kekeruhanawal 40 NTU, 60 NTU, dan 80 NTU dapat menurunkan kekeruhan kembali menjadi 1 NTU. Hal ini

disebabkan karena adanya kandungan bahan kimia yaitu alum yang terdapat pada lumpur yangdiresirkulasi sebagaimana diketahui bahwa penambahan alum pada air akan membentuk ion Al3+

menempel pada partikel koloid, menetralisir muatan koloid, mereduksi gaya tolak-menolak antar partikeldan sebagian lagi akan mengendap membentuk Alumunium hidroksida yang mudah mengendap. Ikatanantara koagulan dan partikel koloid membentuk flok yang semakin lama ukurannya semakin bertambah

besar dan bermuatan stabil yang akan mengendap sehingga kualitas air mengalami peningkatan. Kualitassampel menjadi semakin baik karena terjadi penurunan kekeruhan yang bertambah besar seiring dengan

penambahan prosentase resirkulasi flok yang tepat.Penurunan kekeruhan di atas, terjadi secara konstan sampai mencapai titik optimum pada sampel dengan

prosentase resirkulasi flok 60%, yaitu mencapai nilai kekeruhan 1 NTU. Selanjutnya kualitas sampel


7/9

7

mengalami penurunan dan semakin lama makin menurun seiring dengan penambahan dosis alum lebihdari 60%. Ini terjadi diakibatkan tercapainya kondisi jenuh sehingga proses pengendapan berjalan kurang

baik. Penambahan prosentase resirkulasi flok justru menciptakan kondisi restabilisasi dan meningkatkankekeruhan sehingga kualitas sampel mengalami penurunan kembali. Dari analisis diatas dapat

disimpulkan bahwa dari jartest II ini, dosis optimum resirkulasi lumpur untuk setiap variasi kekeruhanadalah 60%.

Resirkulasi dengan prosentase dosis lumpur yang berbeda-beda memberikan perubahan pada parameter pH air sampel setelah dilakukan proses koagulasi-flokulasi-sedimentasi skala laboratorium. Resirkulasiini berfungsi untuk menambahkan kekeruhan pada air sebelum proses koagulasi, flokulasi, dan

sedimentasi. Hasil analisis pH akhir setelah proses resirkulasi lumpur dengan menggunakan dosisoptimum alumunium sulfat (Al2(SO4)3) yaitu 30 mg/L dengan variasi kekeruhan awal yang berbeda-bedadapat dilihat pada Tabel 4.8.

Gambar 8 Grafik Analisis pH Terhadap Resirkulasi LumpurPada Gambar 8 di atas dapat dilihat penurunan pH pada masing-masing kekeruhan tidak mengalami

penurunan yang signifikan. Pada kekeruhan 40 NTU tejadi penurunan dari 8,36 semakin menurun hingga8,29, sedangkan pada kekeruhan 60 NTU terjadi penurunan dari 8,63 semakin menurun hingga 8,5 dan

pada kekeruhan 80 NTU terjadi penurunan dari 8,65 semakin menurun hingga 8,54. Penurunan ini terjadi

diakibatkan adanya penambahan dosis koagulan optimum alum dan adanya penambahan lumpur yangmasih mengandung koagulan alum hasil dari jartes I.

Efisiensi Removal Resirkulasi LumpurUpaya resirkulasi untuk menambahkan kekeruhan dengan prosentase dosis lumpur yang berbedanampaknya memberikan perubahan pada parameter kekeruhan air sampel. Dari gambar 7 di bawah ini

menunjukkan hasil analisis dan efisiensi removal kekeruhan setelah resirkulasi lumpur denganmenggunakan koagulan alumunium sulfat (Al2(SO4)3).


8/9

8

Gambar 9 Analisis Setiap Kekeruhan

Gambar 9 diatas menunjukkan analisis kekeruhan akhir setelah terjadi resirkulasi lumpur denganmenggunakan koagulan alumunium sulfat (Al2(SO4)3). Pada gambar terlihat bahwa terjadi penurunankekeruhan setelah resirkulasi. Penurunan kekeruhan setelah resirkulasi disebabkan oleh adanyakandungan silika yang cukup besar yang ada di lumpur. Selain kandungan silika, lumpur jugamengandung bahan kimia yang membantu mengikat koloid penyebab kekeruhan.

IV.KESIMPULANDari hasil analisis dan pembahasan dari penelitian ini, dapat ditarik kesimpulan yaitu dosis optimumkoagulan alumunium sulfat (Al2(SO4)3) pada masing-masing variasi kekeruhan adalah 30 mg/l.Prosentase volume flok tiap koagulan yang diresirkulasi dengan dosis optimum koagulan yang sudah di

dapat untuk memperoleh efisiensi terbesar pada masing-masing variasi kekeruhan buatan adalah 60 %yaitu dengan rentang efisiensi removal 97,5% sampai dengan 98,75%.

DAFTAR PUSTAKAAlaerts, G., dan Santika, S.S. 1984. Metode Penelitian Air . Usaha Nasional. Surabaya.Ayguna, A., dan Yilmazb, T. 2010. Improvement of Coagulation-Floculation Process for Treatment of

Detergent Wastewaters Using Coagulant Aids. International Journal of Chemical andEnvironmental Engineering, Volume 1, No.2..

Benefield, L.D., Judkins, J.E., and Weand, B.L. 1996. Process Chemistry For Water and WastewaterTreatment . Prentice-Hall. New Jersey.

Camp T.R and Stein P.C. 1990. Velocity Gradients and Internal Works in Fluid Motion. J. Boston Soc,Civil Engineering.

Cox.C.R. 1994. Operation and Control of Water Treatment Processes. World Health Organization.

Geneva.Degremont. 1978. Water Treatment Plant Hand Book . Fifth Edition. John Willey and Sons. New York.

Edzwald , J.K., and Benschoten, J.E.V. 1990. Water Research 24, 1519.Gurses, Ahmet. 2003. Removal of Remazol Red RB by Using Al(III) As Coagulant-Flocculant Effect of

Some Variables on Settling Velocity. Turkey: Ataturk University. Water, Air, and Soil Pollution

Volume 146: 297-318.Hadi, W. 2001. Perencanaan Bangunan Pengolahan Air Minum. Jurusan Teknik Lingkungan, Fakultas

Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Surabaya.Hendricks, D.W. 2005. Water Treatment Unit Processes: Physical and Chemical. Taylor and Francis

Groups. USA.


9/9

9

Herlambang, Dandy Kurnia. 2011. Evaluasi Kinerja Pengolahan Air Minum PDAM Surabaya (StudiKasus PDAM Ngagel II Surabaya. Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan

Perencanaan, Institut Teknilogi Sepuluh November. Surabaya.Jangkorn, S., Kuhakaew, S., dan Theantanoo, S. 2011. Evaluation of Reusing Alum Sludge For The

Coagulation of Industrial Wastewater Containing Mixed Anionic Surfactant . Journal ofEnvironmental Sciences 2011, 23(4) 587-594.

Larasati, Putranti Niken. 2005. Pengaruh Resirkulasi Flok Terhadap Efisiensi Penurunan Kekeruhan Buatan Pada Air Baku. Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan,Institut Teknilogi Sepuluh November. Surabaya.

Lee, dkk. 2008. Improvement in the Coagulation by Combining Al and Fe Coagulants in WaterPurification. Korea. Korean J.Chem.Eng Volume 25, Number 3: 505-512.

Masschelein, W.J. 1992. Unit Processes in Drinking Water Treatment . Marcel Dekker, Inc. New York.Matilainen, A., Vepsalainen, M., dan Sillanpaa, M. 2010. Natural Organic Matter Removal by

Coagulation During Drinking Water Treatment: A review. Advance in Colloid and Interface

Science 159 (2010) 189-197.McLane, J.C. 2004. Water Quality Improves by Recycling Settled Sludge. 2003@American Waste Work

Association 15-18.Metcalf and Eddy. 2003. Wastewater Enggineering Treatment Disposal Reuse. McGraw-Hill. New York.

Peavy, 1985. Environmental Engineering, Singapore: McGraw-Hill, Inc.Reynold, T.D. 1996. Unit Operation and Processes in Environmental Engineering. Brooks/Cole

Engineering Division. Monterey. California.Sank, R.L. 1979. Water Treatment Plant Design. Ann Arbor Science. Michigan.Schulz.C.R and Okun.D.A. Surface Water Treatment for Communities in Developing Countries. John

Wiley and Sons. New York.

Shaw, D.J. 1992. Colloid and Surface Chemistry. Fourth Edition. Butterworth- Heinemann, England.Sutjahno, Gandhi. 1996. Uji Keefektifan Sodium Aluminat Sebagai Koagulan Untuk Menurunkan Warna

dan Kekeruhan Effluen Pengolahan Limbah PT. Multi Bintang Indonesia Surabaya. JurusanTeknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknilogi Sepuluh November.Surabaya.

Tan, K.H. 1982. Principles of Soil Chemistry. Marcel Dekker. New York.

Welasih, Tjatoer, 2008. Penurunan BOD dan BOD Limbah Industri Kertas dengan Air Laut SebagaiKoagulan. UPN. Surabaya.

Widyaningsih, Hesti Ayu. 2011. Resirkulasi Flok Untuk Kekeruhan Rendah Pada Air Baku KaliPelayaran Sidoarjo Dengan Sistem Batch. Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan

Perencanaan, Institut Teknilogi Sepuluh November. Surabaya.Williams, B.R. 1990. Handbook of Public Water System. Van Nostrand Reinhold. New York.Zonoozi, M.H., Moghaddam , M.RA., dan Arami, M. Removal of Acid Red 398 Dye from Aqueous

Solutions by Coagulation/ Floculation Process. November/ Desember 2008, Vol.7, No.6, 695-699.

Documents

PERENCANAAN BIODIGESTER TINJA MANUSIA DAN KOTORAN TERNAK