37
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 GRAFIK LOADING RATE
Grafik Loading Rate Pilot Plant menunjukkan proses penurunan HRT yang dilakukan secara perlahan untuk menjaga kestabilan operasional pilot plant.
Gambar 4.1 Grafik Loading rate HRT pilot plant
Gambar 4.1 menunjukkan bahwa pilot plant mulai beroperasi dari HRT 2500 hari. Laju penurunan HRT mengalami penurunan hari demi hari, dalam hal ini
penurunan HRT dilakukan secara signifikan pada 10 hari penelitian. perlahan untuk menjaga mikroba yang terdapat di dalam fermentor stabil. Hal ini terbukti berhasil
dilakukan oleh peneliti hingga target yang diinginkan yaitu HRT 80 hari. Pada grafik terlihat bahwa pada saat proses produksi yaitu hari ke-13, HRT
mengalami kenaikan, hal ini disebabkan karena umpan dimasukkan secara manual dikarenakan batas level over flow cairan dalam bioreaktor diatas pipa pengumpan.
Sehingga cairan yang di pompakan kembali lagi kedalam tangki penampung umpan. Dan setelah dilakukan perbaikan dengan menambahkan safety valve, penelitian
melakukan start up kembali, akan tetapi tidak dimulai dari HRT 2500 hari, melainkan mulai dengan HRT 100 hari. Ini disebabkan masalah yang tersebut tidak
mengganggu kinerja mikroorganisme dalam bioreaktor.
500 1000
1500 2000
2500 3000
10 20
30 40
50 60
70 80
90 100
110
H y
d ra
u li
c R
e te
n ti
o n
T im
e H
R T
Waktu Hari
Universitas Sumatera Utara
4.2 GRAFIK PENGUJIAN SAMPEL
Pengujian sampel dilakukan dengan mengukur parameter penting dalam proses yaitu nilai pH, MLSS Mixed Liquor Suspended Solid yaitu jumlah total dari
padatan tersuspensi yang berupa material organik dan mineral, termasuk didalamnya adalah mikroorganisme, Mixed-liqour volatile suspended solids MLVSS yaitu
material organik bukan mikroba, mikroba hidup dan mati, dan hancuran sel serta penurunan kadar COD.
4.2.1 PERUBAHAN NILAI pH.
pH mempunyai arti yang sangat penting di dalam pengolahan limbah cair karena dari pH dapat diketahui kondisi mikroba yang ada di dalam limbah cair
effluent. Perubahan nilai pH selama proses pengolahan lumpur aktif secara aerobik merupakan akibat perubahan kandungan nitrogen, alkalinitas dan terutama proses
nitrifikasi [19]. Pengamatan nilai pH dilakukan dengan metode pH probe elektroda dengan
sistem digital. Hasil pengamatan nilai pH disajikan pada gambar berikut :
Gambar 4.2 Grafik perubahan nilai pH terhadap waktu
Pada Gambar 4.2 terlihat bahwa nilai pH awal 6,5 dan selama proses pengolahan berada pada rentang 6.74 – 8.00. Grafik pH mengalami peningkatan pada
awal proses pengolahan kemudian terjadi penurunan kemudian terjadi kenaikan kembali dan hamper menunjukkan pH yang stabil pada tahap akhir. Peningkatan
nilai pH selama proses pengolahan secara aerobik merupakan akibat perubahan
4.00 5.00
6.00 7.00
8.00 9.00
15 30
45 60
75 90
105
p H
-
Hari ke -
pH - Atas pH - Bawah
HRT 100 HRT 90
HRT 80
38
Universitas Sumatera Utara
kandungan nitrogen, alkalinitas pada proses nitirifikasi, sedangkan kondisi penurunan nilai pH dikarenakan kodisi pH dari effluent keluaran biogas yang
mengalami penurunan juga kondisi LCPKS yang diambil dari PKS. Pada proses nitirifikasi, nitrogen organik diubah menjadi nitrit yang
selanjutnya diubah menjadi nitrat dengan melibatkan mikroorganisme dalam kondisi aerobik, pembentukan nitrat berlangsung pada pH optimal 7,0 - 8,3 [20].
4.2.2 PERUBAHAN NILAI TS Total Solid
Gambar 4.3 Grafik Perubahan nilai TS terhadap waktu
Dari hasil percobaan yang diperoleh, dapat dilihat bahwa TS yang diperoleh pada tahap awal mengalami kenaikan dan pada pertengahan mulai mengalami
penurunan seiring dengan bertambahnya hari, meskipun tidak terjadi penurunan secara linear. TS pada kondisi tahap awal penambahan umpan lebih rendah dari pada
sesudah penambahan umpan, yang seharusnya nilai TS sebelum penambahan umpan harus lebih rendah daripada sesudah penambahan umpan dikarenakan penguraian TS
oleh bakteri. Dari teori yang didapat, diketahui bahwa kadar TS akan semakin menurun
seiring dengan bertambahnya hari, hal ini disebabkan bakteri akan mengurai padatan yang terkandung dalam LCPKS, sehingga nilai TS pada tangki akan semakin
menurun seiring dengan bertambahnya hari [21].
0.000 5.000
10.000 15.000
20.000 25.000
30.000
15 30
45 60
75 90
105
T S
- m
g L
Hari ke -
TS - Atas TS - Bawah
HRT 100 HRT 90
HRT 80
39
Universitas Sumatera Utara
4.2.3 PERUBAHAN NILAI VS Volatile Solid
Gambar 4.4 Grafik perubahan nilai VS terhadap waktu
Dari hasil percobaan yang diperoleh, dapat dilihat bahwa VS yang diperoleh cenderung menurun seiring dengan bertambahnya hari, meskipun tidak terjadi
penurunan secara linear. VS pada kondisi sebelum penambahan umpan lebih rendah daripada sesudah penambahan umpan, meskipun terjadi beberapa penyimpangan di
beberapa titik pada masing – masing HRT, dimana nilai VS sebelum penambahan umpan lebih tinggi daripada setelah penambahan umpan, yang seharusnya nilai VS
sebelum penambahan umpan harus lebih rendah daripada sesudah penambahan umpan dikarenakan penguraian VS oleh bakteri.
Dari teori yang didapat, diketahui bahwa kadar VS akan semakin menurun seiring dengan bertambahnya hari, hal ini disebabkan bakteri akan mengurai padatan
yang terkandung dalam LCPKS, sehingga nilai VS pada tangki akan semakin menurun seiring dengan bertambahnya hari [22].
4.2.4 PERUBAHAN NILAI MLSS Mixed Liquor Suspended Solid
Pada proses lumpur aktif, mikroorganisme yang tersuspensi digunakan untuk mendegradasi limbah effluent. Total padatan tersuspensi TSS dalam bioreaktor
merupakan gabungan dari padatan tersuspensi volatil VSS dan padatan tersuspensi tetap FSS. Nilai VSS Volatile Suspended Solids menunjukkan besarnya bahan
organik, sedangkan nilai FSS Fixed Suspended Solids menunjukkan besarnya bahan anorganik [19].
0.000 5.000
10.000 15.000
20.000
15 30
45 60
75 90
105
VS -
m g
L
Hari ke -
VS - Atas VS - Bawah
HRT 100 HRT 90
HRT 80
40
Universitas Sumatera Utara
Penyaringan MLSS Mixed Liquor Suspended Solid menunjukkan padatan tersuspensi yang tidak dapat melalui kertas saring Whatman no. 41 dengan ukuran
pori 0,45 μ m dengan mengunakan pompa vakum dalam menyerap air kemudian kertas saring dipanaskan dalam oven, suhu operasi 120
C selama 4 jam. Hasil pengamatan dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 4.5 Grafik perubahan nilai MLSS terhadap waktu
Gambar 4.5 menunjukkan laju MLSS meningkat dengan bertambahnya waktu pengolahan, namun pada pertengahan tiap HRT MLSS mengalami penurunan hal ini
sesuai dengan fase pertumbuhan mikroba dimana dari awal penambahan umpan terjadi adaptasi sampai pada pertengahan HRT mikroba berada pada fasa stasioner
dan kemudian perlahan mengalami penurunan. Pada HRT 100 dan HRT 90 grafik menunjukkan fase yang sesuai dengan
kurva pertumbuhan mikroba, namun pada HRT 80 terjadi penyimpangan dimana pada pertengahan HRT 80 yang seharusnya mengalami kenaikan terjadi penurunan.
Jika didasarkan pada nilai TS dan VS pada HRT 80 nilainya mengalami penurunan.Hal ini menunjukkan bahwa keadaan umpan memang berbeda sehingga
mempengaruhi aktivitas mikroba. Perbedaan karakteristik umpan karena kondisi LCPKS yang diambil dari PKS Adolina juga tidak stabil.
Pada fase logaritma mikroba membelah dengan cepat dan konstan dan pada fase ini kecepatan pertumbuhan sangat dipengaruhi oleh media tempat tumbuhnya
5.0000 7.5000
10.0000 12.5000
15.0000 17.5000
20.0000 22.5000
25.0000
15 30
45 60
75 90
105
M L
S S
- m
g L
Hari Ke -
MLSS - Atas MLSS - Bawah
HRT 100 HRT 90
HRT 80
41
Universitas Sumatera Utara
seperti pH dan kandungan nutrisi, juga kondisi lingkungan termasuk suhu dan kelembaban udara [22].
Bahan organik dalam air buangan akan diuraikan oleh mikroorganisme menjadi karbondioksida, amonia dan sel baru serta hasil lain berupa lumpu sludge.
Bakteri juga perlu respirasi dan melakukan sintesa untuk kelangsungan hidupnya [23]. Oleh karena itu perubahan nilai MLSS pembuatan pupuk cair organik sudah
sesuai dengan teori yang ada.
4.2.5 PERUBAHAN NILAI MLVSS Mixed Liquor Volatile Suspended Solid
Pengukuran nilai MLVSS merupakan suatu pendekatan untuk menyatakan jumlah populasi bakteri. Pembentukan bakteri ditandai dengan perubahan warna
suspensi dari hitam mejadi hitam pekat dan terjadi peningkatan MLSS dan MLVSS. Sehingga dapat dikatakan MLVSS merupakan komponen biomassa untuk
menyatakan konsentrasi mikroorganisme secara tidak langsung [19]. Pengamatan nilai MLVSS merupakan parameter kontrol terhadap proses
lumpur aktif. Nilai MLVSS didapat setelah proses pengukuran MLSS selesai dengan memasukkan sampel hasil MLSS ke dalam tanur furnace, suhu operasi 700
C selama 3 jam. Kurva pengamatan MLVSS dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 4.6 Grafik perubahan nilai MLVSS terhadap waktu
5.0000 7.0000
9.0000 11.0000
13.0000 15.0000
17.0000 19.0000
15 30
45 60
75 90
105
M L
VS S
- m
g L
Hari Ke -
MLVSS - Atas MLVSS - Bawah
HRT 100 HRT 90
HRT 80
42
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.6 terlihat bahwa, sampel menunjukkan terjadi peningkatan nilai MLVSS yang merupakan suatu pendekatan untuk menyatakan jumlah populasi
bakteri, peningkatan MLVSS tersebut menunjukkan bahwa bakteri berada pada fase pertumbuhan dengan bahan organik dalam limbah sebagai makanannya. Meskipun
pada beberapa titik mengalami penurunan karena kondisi LCPKS yang tidak stabil saat diambil dari PKS Adolina.
Bahan organik yang masuk kedalam pengolahan air limbah secara biologis, merupakan makanan bagi mikroorganisme. Perbandingan jumlah makanan zat
organik dengan jumlah mikroorganisme dalam air limbah dapat dilihat dari FM ratio [24].
4.2.6 PERUBAHAN NILAI COD Chemical Oxygen Demand
Nilai COD menunjukkan jumlah kebutuhan oksigen yang ekivalen dengan kandungan bahan organik pada air limbah effluent yang dapat dioksidasi oleh
oksidan kimia yang kuat. Oksidasi bahan organik menghasilkan CO
2
dan H
2
O. Nilai COD akan semakin menurun akibat proses oksidasi dan sebagian bahan organik
dikonversi menjadi sel baru [19]. Grafik perubahan nilai COD ditunjukkan pada gambar berikut :
Gambar 4.7 Grafik perubahan nilai COD terhadap waktu
500 1000
1500 2000
2500 3000
20 40
60 80
100
CO D
- m
g L
Hari Ke -
Kadar COD
43
Universitas Sumatera Utara
Gambar di atas menunjukkan perubahan kadar COD pada limbah cair effluent. Dari gambar 4.7 dapat dilihat penurunan COD pada hari ke-15
pengolahan. Laju degradasi COD awal 1.705 mgl dan dan mengalami kenaikan pada HRT operasional yang lebih stabil sehingga terjadi kenaikan menjadi 2.362 dan
setelah proses pengolahan berjalan selama 90 hari kadar COD menjadi 1.580 mgl. Perubahan nilai COD terlihat jelas menunjukkan mikroorganisme dapat
mendegradasi limbah cair effluent menggunakan proses aerobik dengan konsentrasi biomassa MLVSS yang tinggi.
4.3 UJI KANDUNGAN PUPUK ORGANIK
Pada tahap terakhir penelitian yaitu pada pada HRT 80 dilakukan pengujian kandungan pupuk organik yang di produksi untuk mengukur kandungan unsur hara
yang terdapat didalam pupuk cair yang dihasilkan. Hal ini bertujuan untuk mengetahui apakah kandungan unsur hara tersebut menyerupai pupuk organik atau
tidak, sehingga dapat dilakukan penambahan unsur hara yang kurang di tahap produksi.
Analisa unsur hara dilakukan oleh Pusat Penelitian Kelapa Sawit PPKS, dimana parameter pupuk organik yang di uji adalah kadar N Nitrogen, P
2
O
5
Pospat, C-Organik, K2O, MgO, CaO, dan Rasio CN. Dari analisa yang dilakukan di dapat kadungan pupuk seperti pada tabel berikut :
Tabel 4.1 Hasil Uji Kandungan Pupuk Parameter
Satuan Hasil Uji
Metode Uji
Nitrogen 0.14
SNI 2803.2010 P2O5
0.05 SNI 2803.2010
K2O 0.07
SNI 2803.2010 MgO
0.01 AAS
CaO mgL
≤ 0.001 AAS
C.Organik 0.12
Walkey Black pH
- 8.09
Potensiometri Ratio CN
- 0.86
-
44
Universitas Sumatera Utara
Dari hasil uji diatas maka dapat dikatakan bahwa kandungan makro pada pupuk organik yang dihasilkan sudah mencukupi untuk kriteria pupuk organik
seperti pada table 2.7 namun pada CN rasio yang di kandung pupuk organik terlalu tinggi. Hal ini disebabkan karena rendahnya kadar C-Organik serta tingginya
Nitrogen yang dikandung oleh pupuk yang disebabkan oleh tingginya degradasi nitrogen oleh bakteri pada bioreaktor.
4.4 UJICOBA PEMAKAIAN PUPUK CAIR ORGANIK