Kajian proses degradasi bahan organik limbah cair pada kondisi anaerobik dengan konsentrasi garam tinggi

P

KAJIAN PROSES DEGRADASI BAAAN ORGANIC LlMBAX
CAIR PADA KONDISI ANAEROBIK DENGAN
KONSENTRASI GARAM TINGGI

Oleh
MEGA AYU W S U F
F34104051

2008
FAKCTLTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR

Mega Ayu Yusuf. F34104051. Kajian Proses Degradasi Bahan Organik Limbah
Cair Pada Kondisi Anaerobik dengan Konsentrasi Garam Tiggi. Di bawah
bimbingan Suprihatin dan M. Romli.

Hasil samping (limbah) berkadar garam tinggi biasanya sulit didegradasi oleh
mikroorganisme. Hal ini d i i e n a k a n oleh konsentrasi garam tinggi pada

lingkungan atau limbah dapat menghambat mikroorganisme mereduksi bahanbahan organik di dalamnya. Garam tinggi dapat menghambat fungsi bakteri
metanogen dalam mereduksi bahan organik dan asam asetat menjadi gas atau
metan. Reduksi sulfat dan metabolisme HZjuga dapat terhambat pada konsentrasi
garam tinggi. Dalam ekosistem, fermentasi anaerobik dapat memproduksi C02,
CH4 dan H2S. Tapi hal ini sulit dilakukan pada limbah berkadar garam tinggi
dimana terdapat akumulasi VFA dan HZ.
Ekosistem dengan kandungan garam yang tinggi pada umunya dapat
menghambat dan membatasi perkembangbiakan bakteri ataupun mikroorganisme.
Batas maksimal konsentrasi garam untuk vertabrata (Tilapia spp.) adalah sekitar
10 persen. Di atas level ini,hanya jenis ivertabrata seperti brine shrimp (Artemia
salina) atau brine flies, kelompok alga (Dunaliella salina), bakteri (yang termasuk
golongan Halobacteriaceae dan Haloanaerobiaceae, methanogen, dan lain-lain),
dan cyanobacteria (Oscillatoria spp.) yang telah dietahui.
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari proses degradasi bahan organik
pada kondisi anaerobii dengan konsentrasi garam tinggi dan menentukan nilai
parameter kinetika untuk limbah cair dengan konsentrasi garam tinggi. Penelitian
utama dilakukan dengan tiga kondisi operasi dengan lurnpur aktif sebanyak 15 %
dari total volume sampel kemudian diberikan berbagai perlakuan penambahan
garam diiulai dari 0 mgkg (reaktor I), 32 mgkg (reaktor 2), dan 52 mgkg
(reaktor 3). Penelitian dilakukan dengan liibah cair sintetik (lmtan molases

encer) dengan inoMum berasal dari lokasi pembuatan garam. Kadar COD awal
molases yang diencerkan adalah rata-rata dari dua kali pengujian adalah 400.000
mgA. Kadar COD yang diperlukan untuk penelitian ini adalah 4.000 mgA. Analisa
yang dilakukan adalah analisa COD, MLSS, MLVSS dan produksi gas. Pada
penelitian ini juga dianalisa pengaruh penambahan irace element pada laju
degradasi bahan organik dan nilai parameter kinetika.
Sebelum dilakukan penambahan nutrien dan trace element, didapatkan
koefisien Yg = 0.05 mg MLVSSImg COD untuk liibah pada reaktor pertama, Yg
= 0.03 mg MLVSSImg COD untuk limbah pada reaktor k e d q dan Yg = 0.01 mg
MLVSSImg COD untuk liibah pada reaktor ketiga. Nilai koefisien p = 0.03 harC
untuk limbah pada reaktor pertama, p = 0.02 hari-' untuk limbah pada reaktor
kedua, dan p = 0.03 hari-' untuk limbah pada reaktor ketiga. NiIai koefisien Ks =
30220 mgA untuk liibah pada reaktor pertama, Ks = 1621 mgll untuk limbah
pada reaktor k e d q Ks = 2335 mgll untuk limbah pada reaktor ketiga. Nilai
koefisien b = 0.11 hari-' untuk liibah pada reaktor pertama dan b = 0.20 hari-'
untuk limbah pada reaktor kedua. Sedangkan setelah dilakukan penmbahan
nutrien dan trace element dalam liibah pada masing-masing reaktor
menghasilkan koefisien Yg = 0.09 mg MLVSSImg COD untuk liibah pada

'


reaktor pertama, Yg = 0.1 mg MLVSSImg COD untuk limbah pada reaktor kedua,
dan Yg = 0.28 mg MLVSSImg COD untuk l i b a h pada reaktor ketiga. Nilai
koefisien p = 0.05 hari-' untuk limbah pada reaktor pertama, p = 0.04 ha~Y'untuk
limbah pada reaktor kedua, dan p = 0.06 hari-' untuk liibah pada reaktor ketiga.
Nilai koefisien Ks = 21849 mgll untuk limbah pada reaktor pertama, Ks = 11530
mgll untuk limbah pada reaktor kedua, Ks = 131646 mgll untuk limbah pada
reaktor ketiga. Setelah itu dilakukan penambahan garam hingga pada reaktor
pertama kadar garam yang dimiliki sebesar 1000 mgkg, reaktor kedua 2000
mgkg, dan reaktor ketiga 3000 mgkg. Dari hasil perhitungan pada reaktor 1
dengan kadar garam 1000 m a g didapatkan koefisien Yg = 0.05 mg ML.VSS/mg
COD, koefisien p = 0.01 hari", dan Ks = 11966 mgll. Pada reaktor 2 dengan kadar
garam 2000 mgkg dida atkan koefisien Yg = 0.03 mg MLVSSImg COD,
koefisien p = 0.003 hari' , dan Ks = 6363 mgll. Pada reaktor 3 dengan kadar
garam 3000 mgkg didapatkan koefisien Yg = 0.03 mg MLVSSImg COD,
koefisien p = 0.003 harihari',
dan Ks = 7875 mgll.
Bahan organik terdegradasi sebelum penambahan nutrien dan trace element
(mililiter biogaslg COD eliminasi) untuk reaktor I = 14.96, reaktor 2 = 5.81, dan
reaktor 3 = 3.77. Sedangkan setelah penambahan nutrien dan trace element

(mililiter biogaslg COD eliminasi) untuk reaktor 1 = 16.91, reaktor 2 = 18.73, dan
reaktor 3 = 23.5. Bahan organik terdegradasi setelah penambahan garam sampai
sebesar 1000 mgkg (rnililiter biogaslg COD eliminasi) pada reaktor 1 = 4.54,
kadar garam 2000 mgkg pada reaktor 2 = 3.65, dan kadar garam 3000 mgkg
pada reaktor 3 = 3.85.

P

Mega Ayu Yusuf. F34104051. Study of Degradation Process of Organic Liquid
Waste Material in Anaerobic Condition with a High Level of Salinity Concentration.
Supervised by Suprihatin and M. Romli.

SUMMARY
Waste with high level of salinity is usually difficult for microorganism to degrade
because the high level of saliity concentration in the environment or waste can
hamper microorganism to reduce organic materials in it. High level of salinity can
hamper the function of bacteria metanogen in reducing organic material and asetat
acid to become gas or metan. Reduction of sulfate and metabolism H2 may also be
hampered in high level of salinity concentration. In ecosystem, anaerobic
fermentation can produce CO2, C& and H2S. However, this is hard to do in waste

with high level of saliity where there is an acummulation of VFA and H2.
Generally, ecosystem with high level of salidity can hamper and limit the growth
of bacteria and microorganism. The optimum limit of salinity concentration for
vertebrate (Tilapia spp.) is around 10 percent. Above this level, only invertabrate
species such as brine shrimp (Artemia salina) or brine tlies, alga genus (Dunaliella
salina), bacteria (wich belong to Halobacteriaceae and Haloanaerobiaceae,
methanogen, etc.), and cyanobacteria (Oscillatoria spp.) which have been identified.
This research was aimed at studying degradation process of organic materials in
anaerobic condition with high level of salinity concentration and determining kinetic
parameter value for liquid waste with high level of salinity concentration. The main
research was conducted with three operation conditions with inoculum as much as 15
% out of total sample volume in which a number treatments in terms of adding salt
fiom 0 mgkg (reactor l), 32 mgkg (reactor 2), to 52 mgkg (reactor 3). This research
was used some synthetic liquid waste (molases) with inoculum came fiom salt made
location. The initial COD content in molases which has been made into liquid is
averagely out of two test was 400000 mg/l. The COD content required for this
reserach was 4000 mg/l. The analyses conducted were those of COD, MLSS,
MLVSS, and gas production. It also analysed caused of addition of trace element and
the calculation of kinetic parameter.
Before the addition of nutrient and trace element, the coefficient of Yg was 0.05

mg MLVSSImg COD for waste in the first reactor, the Yg was 0.03 mg MLVSSImg
COD for waste in the second reactor, and the Yg was 0.01 mg MLVSSImg COD for
waste in the third reactor. The coefficient value of p was 0.03 day-' for waste in the
first reactor, the p was 0.02 day-' for waste in the second reactor, and the p was 0.03
day-' for waste in the third reactor. The coefficient value of Ks was 30220 mgA for
waste in the first reactor, the Ks was 1621 mg/l for waste in the second reactor, and
the Ks was 2335 mgll for waste in the third reactor. The coefficient value of b was
0.1 1 day-' for waste in the first reactor, the b was 0.20 day" for waste in the second
reactor. After the addition of nutrient and trace element in waste in each reactor, the
coefficient of Yg was 0.09 mg MLVSSImg COD for waste in the fust reactor, the Yg
was 0.1 mg MLVSSImg COD for waste in the second reactor, and the Yg was 0.28

mg MLVSSlmg COD for waste in the third reactor. The coefficient value of p was
0.05 day-' for waste in the first reactor, the p was 0.04 day-' for waste in the second
reactor, and the p was 0.06 day-' for waste in the third reactor. The coefficient value
of Ks was 21849 mg/l for waste is the fust reactor, the Ks was 11530 mg/l for waste
in the second reactor, and the Ks was 131646 mg/l for waste in the third reactor. After
the addition of salt until the salinity level in reactor 1 was 1000 mgkg, reactor 2 was
2000 mgkg and reactor 3 was 3000 mgkg. In reactor 1 with salinity level 1000
mgkg, the Yg coefficient was 0.05 mg MLVSSlmg COD,u

, coefficient was 0.01 day1
,and Ks coefficient was 11966 mgll. In reactor 2 with salinity level 2000 mgkg, the
Yg coefficient was 0.03 mg MLVSSImg COD,p coefficient was 0.003 day", and Ks
coefficient was 6363 mg/l. In reactor 3 with salinity level 3000 mglkg, the Yg
coefficient was 0.03 mg MLVSSImg COD,,u coefficient was 0.003 day-', and Ks
coefficient was 7875 mg/l.
For organic degradated material, before the addition of nutrient and trace element
(mililiter biogaslg COD elimination)for reactor 1 was 14.96, reactor 2 was 5.81, and
reactor 3 was 3.77. In the meantime, after the addition of nutrient and trace element
(mililiter biogaslg COD elimination) for reactor 1 was 16.91, reactor 2 was 18.73 and
reactor 3 was 23.5. For organic degradated material after additon of salt until 1000
mgkg in reactor 1 was 4.54, salt level 2000 mgkg in reactor 2 was 3.65 and salt level
3000 mgkg in reactor 3 was 3.85.

SURAT PERNYATAAN
Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul :

KAJIAN PROSES DEGRADASI BAE4N ORGANIK LIMBAH CAIR PADA
KONDISI ANAEROBIK DENGAN KONSENTRASI GARAM TINGGI
adalah asli karya saya sendiri, dengan arahan dosen pembimbing akademik, kecuali

yang dengan jelas ditunjukkan rujukamya.

Bogor, 16 Agusutus 2008
Yang Membuat Pemyataan

Nama

:Mega Ayu Yusuf

NRP

: F34104051

KAJIAN PROSES DEGRADASI BAHAN ORGANIK LIMBAEC
CAIR PADA KONDISI ANAEROBIK DENGAN
KONSENTRASI GARAM TINGGI

SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANLAN

Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor

Oleh
Mega Ayu Yusuf
F34104051

2008
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR