Pengaruh Hydraulic Retention Time (HRT) dan pH pada Proses Asidogenesis Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) Menggunakan Temperatur Termofilik

LAMPIRAN A

METODOLOGI PENELITIAN

A.1 LOKASI PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Ekologi, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara (USU), Medan.

A.2 BAHAN DAN PERALATAN A.2.1 Bahan-Bahan

1. Starter dari penelitian sebelumnya

Fungsi: sebagai sumber mikroba untuk proses digestasi anaerobik 2. POME dari fat pit PTPN IV PKS Adolina

Fungsi: Bahan baku atau umpan dalam penelitian 3. Asam klorida (HCl) 0,1 N

Fungsi: Zat pentiter untuk analisis alkalinitas 4. Aquadest (H2O)

Fungsi: Pelarut dalam analisis alkalinitas dan sebagai pencuci dalam analisis TSS dan VSS

5. Natrium Bikarbonat (NaHCO3)

Fungsi: Pengontrolan pH untuk variasi pH yang telah ditentukan

A.2.2 Peralatan

A. Peralatan Utama

1. Fermentor tangki berpengaduk/jar fermentor (EYELA model No.: MBF 300ME)

Fungsi: Tempat berlangsungnya proses digestasi aanerobik asidogenesis 2. Pompa sludge/slurry pump (HEISHIN, model No.:3NY06F)

Fungsi: memompa umpan (influent) masuk ke dalam fermentor dan effluent keluar dari fermentor

3. Gas meter (SHINAGAWA, model No.:W-NK-0.5B)

4. Tangki umpan (service tank)

Fungsi: wadah penampungan umpan POME sebelum diumpankan ke dalam fermentor

5. Pengaduk

Fungsi: menghomogenkan umpan POME di dalam tangki umpan 6. pH elektroda

Fungsi: mengukur pH

7. Timer (OMRON, model No.:H5F)

Fungsi: mengatur waktu dan lama pemompaan umpan masuk dan keluaran (effluent) dari fermentor

8. Botol penampungan keluaran fermentor

Fungsi: Menampung keluaran (effluent) dari fermentor 9. Gas collector

Fungsi: menampung gas-gas yang mungkin terbentuk selama proses asidogenesis

B. Peralatan Analisis 1. Buret 25 ml

Fungsi: mengukur volume zat pentiter HCl melalui titrasi dalam analisis alkalinitas

2. Timbangan analitik

Fungsi: mengukur massa zat/sampel 3. Oven

Fungsi: memanaskan sampel dalam analisis TS dan TSS sampel 4. Desikator

Fungsi: mendinginkan sampel keluaran oven dan furnace sebelum penimbangan

5. Karet penghisap

Fungsi: digunakan pada pipet ukur untuk menghisap zat pentiter HCl 6. Pengaduk magnetic

Fungsi: mengaduk dan menghomogenkan campuran dalam analisis alkalinitas

7. Furnace

Fungsi: memanaskan sampel dalam analisis VS dan VSS sampel

A.3 FLOWCHART PROSEDUR PENELITIAN A.3.1 Flowchart Prosedur Analisis pH

A.3.2 Flowchart Prosedur Analisis M-Alkalinity

A.3.3 Flowchart Prosedur Analisis Total Solids (TS)

A.3.4 Flowchart Prosedur Analisis Volatile Solids (VS)

Mulai

Dimasukkan cawan hasil analisis TS ke dalam furnace

Selesai

Dipanaskan pada suhu 550 oC selama 1 jam

Didinginkan cawan penguap di dalam desikator hingga suhunya mencapai suhu kamar

Ditimbang berat cawan

Gambar A.5 Flowchart Prosedur Analisis Volatile Solids (VS)

A.3.5 Flowchart Prosedur Analisis Total Suspended Solids (TSS)

Mulai

Ditimbang kertas saring kering yang digunakan

Dibasahi kertas saring dengan sedikit air suling

Diaduk sampel dengan mannetic stirrer

hingga homogen

Dipipetkan sampel ke penyaringan

Dicuci kertas saring atau saringan dengan 3 x 10 mL aquadest

Gambar A.6 Flowchart Prosedur Analisis Total Suspended Solids (TSS)

A.3.7 Flowchart Prosedur Analisis Chemical Oxygen Demand (COD)

A.3.8 Flowchart Prosedur Loading Up dan Operasi Target

LAMPIRAN B

DATA HASIL ANALISIS

B.1 KARAKTERISTIK LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT

Tabel B.1 Hasil Analisis Karakteristik LCPKS dari PTPN IV PKS Adolina

No. Parameter Satuan Hasil Uji Metode Uji

1. pH - 3,5–4,8 APHA 4500-H

2. Chemical Oxygen Demand (COD)

mg/L 41.818 SNI 06–6989.15–2004

3. Total Solid (TS) mg/L 16.040–61.000 APHA 2540B 4. Volatile Solid (VS) mg/L 16.060–52.360 APHA 2540E 5. Total Suspended

Solid (TSS)

mg/L 2.920–24.700 APHA 2540D

6. Volatile Suspended Solid (VSS)

mg/L 9.100–22.680 APHA 2540E

7. Oil and Grease* mg/L 0 SNI 06–6989.10–2004

8. Protein* % 0 Kjeldahl

9. Karbohidrat* % 0 Lane Eynon

10. Volatile fatty acids* -Asam asetat -Asam propionat -Asam butirat

mg/L

1.508,987 560,030 1.088,613 * Laporan hasil uji laboratorium terlampir

B.2 DATA HASIL PENELITIAN

B.2.1 Data Hasil Penelitian pada Variasi Hydraulic Retention Time (HRT)

Tabel B.2 Data Hasil Analisis pH, Alkalinitas, TS, VS, TSS dan VSS padaVariasi

Hydraulic Retention Time (HRT)

HRT Hari ke pH Alkalinitas TS VS TSS VSS

20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 6,2 6,2 6,2 6,2 6,1 6,2 6,2 6,0 6,2 5,8 5,8 5,8 2.400 2.600 2.400 2.000 2.100 2.300 2.000 1.900 1.500 1.100 1.500 1.900 16.440 16.300 18.680 11.360 18.000 13.480 17.140 30.740 27.920 32.600 26.080 23.900 9.620 10.600 12.860 7.960 12.860 8.860 13.980 21.240 21.200 23.280 19.100 17.080

HRT Hari ke pH Alkalinitas TS VS TSS VSS 20 13 14 15 6,1 6,2 6,1 2.000 2.650 2.250 23.440 20.080 16.460 18.240 13.260 13.820 11.080 9.300 10.380 8.760 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 6,0 6,2 6,2 6,1 6,1 6,1 6,1 6,1 6,1 6,0 6,1 6,1 6,1 6,0 6,2 2.000 2.650 2.250 2.100 1.900 1.950 1.900 2.500 2.000 2.000 1.850 1.900 1.900 1.900 1.950 17.440 20.360 25.820 25.840 29.440 29.140 28.540 16.420 27.760 26.340 24.600 23.900 23.060 23.820 24.240 13.040 15.500 18.440 19.420 17.020 15.560 16.340 13.100 20.220 20.080 17.620 17.160 16.280 17.560 17.680 5.760 6.360 3.800 5.540 5.760 3.360 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 6,1 6,0 6,1 6,0 5,9 6,0 6,2 5,9 6,0 6,2 6,2 6,1 6,0 5,9 6,0 1.700 1.850 1.700 1.730 1.600 1.750 2.050 1.600 2.000 2.200 2.500 2.300 2.200 1.900 1.950 23.220 18.480 26.520 25.000 20.480 17.760 18.120 23.260 24.080 22.680 24.220 18.180 20.300 18.680 18.060 17.300 11.440 18.740 11.180 14.440 11.740 13.780 17.780 18.380 16.720 17.480 13.300 17.060 13.380 16.320 4.860 6.720 5.100 2.920 6.560 4.720 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 5,9 6,0 5,9 5,9 6,0 6,0 6,1 6,1 6,1 6,1 6,1 6,0 6,2 6,0 2.100 1.950 950 2.450 1.450 1.700 1.600 2.000 3.050 1.900 2.650 1.950 1.450 1.150 22.760 27.860 30.020 29.000 28.020 28.340 36.520 33.280 29.100 31.020 27.860 22.740 22.740 23.040 21.740 22.020 24.280 21.680 20.680 20.600 28.440 26.700 21.780 26.360 20.680 16.260 17.300 16.620 4.780 5.100 3.840 5.180

HRT Hari ke pH Alkalinitas TS VS TSS VSS

4 15 5,9 1.000 23.980 19.860 5.680 5.700

(Alkalinitas, TS, VS, TSS dan VSS dalam satuan mg/L)

Tabel B.3 Data Hasil Analisis Chemical Oxygen Demand (COD) pada Variasi

Hydraulic Retention Time (HRT)

HRT Hari ke

COD

Influent (mg/L) Effluent (mg/L) Reduksi (%) Rata-Rata (%)

20 10 13 15 28.780 23.415 21.463 20.976 18,64 25,42 27,12 23,73 15 10 13 15 37.561 23.902 26.341 21.463 36,36 29,87 42,86 36,36 10 10 13 15 30.732 16.097 18.049 24.878 47,62 41,27 19,05 35,98 4 10 13 15 36.585 18.049 12.683 20.976 50,67 65,33 42,67 52,89

Tabel B.4 Data Hasil Analisis Pembentukan Volatile Fatty Acid (VFA) pada Variasi Hydraulic Retention Time (HRT)

HRT Hari ke VFA (mg/L)

Asetat Propionat Butirat Total

20 10 13 15 2.054 400 5.228 1.254 1.600 1.690 2.867 2.818 3.067 6.176 4.817 9.986 15 10 13 15 3.220 320 921 1.277 1.336 1.135 1.761 1.652 2.186 6.258 3.308 4.242 10 10 13 15 1.246 884 754 1.881 645 1.455 3.687 961 3486 6.815 2.490 5.695 4 10 13 15 1.276 772 1.538 598 1.301 1.723 715 3.252 3.942 2.590 5.325 7.204

Tabel B.5 Data Perhitungan Rasio VFA/Alkalinitas pada Variasi Hydraulic

Retention Time (HRT)

HRT

Rata-Rata Total VFA

(mg/L)

Rata-Rata

Alkalinitas (mg/L) VFA/Alkalinitas

20 6.993 2.040 3,42

HRT

Rata-Rata Total VFA

(mg/L)

Rata-Rata

Alkalinitas (mg/L) VFA/Alkalinitas

10 5.000 1.935 2,58

4 5.039 1.823 2,76

B.2.2 Data Hasil Penelitian pada Variasi pH

Tabel B.6 Data Hasil Analisis pH, Alkalinitas, TS, VS, TSS dan VSS pada Variasi pH

pH Hari

ke pH Alkalinitas TS VS TSS VSS

6,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 5,9 6,0 5,9 5,9 6,0 6,0 6,1 6,1 6,1 6,1 6,1 6,0 6,2 6,0 5,9 2.100 1.950 950 2.450 1.450 1.700 1.600 2.000 3.050 1.900 2.650 1.950 1.450 1.150 1000 22.760 27.860 30.020 29.000 28.020 28.340 36.520 33.280 29.100 31.020 27.860 22.740 22.740 23.040 23.980 21.740 22.020 24.280 21.680 20.680 20.600 28.440 26.700 21.780 26.360 20.680 16.260 17.300 16.620 19.860 4.780 5.100 5.680 3.840 5.060 5.700 5,5

1 5,7 2.000 22.940 18.340

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 5,3 5,3 5,4 5,6 5,6 5,6 5,7 5,7 5,7 5,6 5,7 5,3 5,3 5,4 1.950 700 1.050 1.900 1.600 1.450 1.700 1.350 1.200 950 900 1.000 1.150 950 21.920 21.500 33.140 24.280 25.120 26.300 26.460 28.540 20.800 22.620 23.480 22.160 21.220 20.420 17.900 14.940 26.100 16.420 19.620 20.500 19.160 21.100 17.880 16.140 19.460 18.460 15.360 15.280 7.400 6.640 5.500 6.940 5.940 4.960 5,0 1 2 3 4 5 6 5,2 5,1 5,1 4,8 5,0 5,0 1.050 900 800 650 800 1.400 19.560 37.100 39.480 39.480 41.280 38.020 14.140 29.020 31.640 31.900 32.840 25.800

pH Hari

ke pH Alkalinitas TS VS TSS VSS

5,0 7 8 9 10 11 12 13 14 15 4,9 4,8 4,9 4,8 4,8 4,9 5,0 5,0 5,0 950 750 350 400 450 800 900 900 450 35.840 34.460 20.340 27.100 23.400 25.740 26.600 27.040 25.120 28.580 24.860 15.060 21.100 17.740 19.700 21.360 21.320 24.040 7.560 6.260 7.600 5.640 5.620 5.480 4,5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 4,7 4,7 4,6 4,6 4,5 4,6 4,6 4,6 4,5 4,5 4,4 4,5 4,4 4,5 4,4 – – – – – – – – – – – – – – – 29.500 29.160 26.940 27.380 31.500 31.440 32.440 29.420 30.040 27.120 31.200 29.700 33.460 33.220 35.220 21.260 20.860 19.220 20.500 25.440 23.920 25.120 22.060 23.800 21.000 23.960 24.140 28.620 27.120 28.560 12.880 14.840 13.120 10.880 13.320 11.760 (Alkalinitas, TS, VS, TSS dan VSS dalam satuan mg/L)

Tabel B.7 Data Hasil Analisis Chemical Oxygen Demand (COD) pada Variasi pH pH Hari

ke

COD

Influent (mg/L) Effluent (mg/L) Reduksi (%) Rata-Rata (%)

6,0 10 13 15 36.585 18.049 12.683 20.976 50,67 65,33 42,67 52,89 5,5 10 13 15 37.073 21.463 16.097 14.634 42,10 56,58 60,53 53,07 5,0 10 13 15 29.699 20.976 15.123 14.146 29,37 49,08 52,37 43,61 4,5 10 13 15 27.317 22.927 19.024 21.463 16,07 30,36 21,43 22,62

Tabel B.8 Data Hasil Analisis Pembentukan Volatile Fatty Acid (VFA) pada Variasi pH

pH Hari ke VFA (mg/L)

Asetat Propionat Butirat Total

6,0 10 13 15 1.276 772 1.538 598 1.301 1.723 715 3.252 3.942 2.590 5.325 7.204 5,5 10 13 15 1.217 2.194 2.920 1.299 1.720 1.641 3.075 4.401 3.906 5.592 8.316 8.467 5,0 10 13 15 3.240 5.389 4.737 1.212 1.836 1.584 2.891 4.256 4.024 7.344 11.482 10.345 4,5 10 13 15 4.753 4.522 3.966 1.467 1.393 1.218 5.326 5.346 4.817 11.548 11.261 10.002

Tabel B.9 Data Perhitungan Rasio VFA/Alkalinitas pada Variasi pH

pH

Rata-Rata Total VFA

(mg/L)

Rata-Rata

Alkalinitas (mg/L) VFA/Alkalinitas

6,0 10.937 1.823 2,76

5,5 9.724 1.323 5,63

5,0 7.458 770 12,63

LAMPIRAN C

CONTOH PERHITUNGAN

C.1 PERHITUNGAN REDUKSI COD

Dari Tabel B.3 diperoleh: Pada HRT 20

COD influent = 28.780 mg/L COD effluent = 23.415 mg/L

Degradasi COD (%) = 100%

COD

COD

COD − _×

influent

effluent influent

= 100%

780 . 28 415 . 23 780 .

28 − _×

= 23,73 %

C.2 PERHITUNGAN STANDAR DEVIASI

Contoh perhitungan standar deviasi pada VSS untuk variasi pH 6 adalah sebagai berikut dan Tabel C.1 menunjukkan data VSS pada variasi pH 6.

Tabel C.1 Data VSS untuk variasi pH 6

No. Hari ke VSS (mg/L) VSS (mg/L)

1. 2. 3. 10 13 15 3.840 5.060 5.700 14.746 25.604 32.490

n=3 ∑X = 14.600 ∑X2 _{= 72.839}

Standar deviasi =

(

)

(

1

)

2 2 − −

∑

∑

n n X X

n _{i i}

=

(

)

( )

3 1 3

14.600

-(72.839)

3 2

LAMPIRAN D

DOKUMENTASI

Gambar D.1 Tangki Umpan

Gambra D.3 Botol Keluaran Fermentor (Discharge)

Gambar D.4 Botol Penampung Biogas (Gas Collector)

Gambar D.6 Rangkaian Peralatan

Gambar D.7 Peralatan Analisis M-Alkalinity

Gambar D.9 Peralatan Analisis Padatan Tersuspensi

Gambar D.10 Peralatan Analisis Chemical Oxygen Demand (COD)

Gambar D.12 Desikator

Gambar D.13 Oven

LAMPIRAN E

HASIL UJI LABORATORIUM

E.1 HASIL UJI LABORATORIUM UNTUK ANALISIS LEMAK DALAM LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT (LCPKS)

E.2 HASIL UJI LABORATORIUM UNTUK ANALISIS PROTEIN DALAM LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT (LCPKS)

E.3 HASIL UJI LABORATORIUM UNTUK ANALISIS KARBOHIDRAT DALAM LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT (LCPKS)

E.4 HASIL UJI LABORATORIUM UNTUK ANALISIS VOLATILE FATTY ACID (VFA)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Ismail, Mohd Nasir. 2015. “Crude Palm Oil Update Indonesia: Outlook

CPO Export Not too Great”. MPOB Palm News, 2 Februari 2015.

[2] Ahmed, Yunus, Zahira Yaakob, Parul Akhtar, Kamaruzzaman Sopian. 2014.

Production of Biogas and Performance Evaluation of Existing Treatment Processes in Palm Oil Mill Effluent (POME). Renewable and Sustainable Energy Reviews 42 1260–1278.

[3] Baharuddin, Azhari Samsu, Lim Siong Hock, Mohd Zulkhairi Md Yusof, Nor’ Aini Abdul Rahman, Umi kalsom Md Shah, Mohd Ali Hassan, Minato Wakisaka, Kenji Sakai dan Yoshihito Shirai. 2010. Effects of Palm Oil Mill Effluent

(POME) Anaerobic Sludge From 500 m3 of Closed Anaerobic Methane Digested Tank on Pressed-Shredded Empty Fruit Bunch (EFB) Composting Process. African

Journal of Biotechnology Vol. 9(1 6), hal. 2427-2436.

[4] Lam, M. & Lee, K. 2011. Renewable and Sustainable Bio-Energies

Production From Palm Oil Mill Effluent (POME): Win-Win Strategies Toward Better Environmental Protection. Biotechnol. Adv., 29(1), 124-141.

[5] Soleimaninanadegani M, Manshad S. 2014. Enhancement of Biodegradation

of Palm Oil Mill Effluents by Local Isolated Microorganisms. International Scholarly

Research Notices 1–8.

[6] Basri, M.F., Yacob, S., Hassan, M.A., Shirai, Y., Wakisaka, M., Zakaria, M.R., Phang, L.Y. 2010. Improved Biogas Production Palm Oil Mill Effluent by a

Scaled-down Anaerobic Treatment Process. Journal Microbiol Biotechnol.

26:505-506.

[7] Hassan, Osman Hassan, Tang Pei Ling, Mohammad Yusof Maskat, Rosli Md. Illias, Khairiah Badri, Jamaliah Jahim, Nor Muhammad Mahadi. 2013.

Optimization of Pretreatments for The Hydrolysis of Oil Palm Empty Fruit Bunch Fiber (EFBF) Using Enzyme Mixtures. Biomass and Bioenergy. Volume 56,

September 2013, Hal 137–146.

[8] Wijekoon, Kaushalya C, Chettiyappan Visvanathan, Amila Abeynayaka. 2011. Effect Of Organic Loading Rate on VFA Production, Organic Matter Removal

and Microbial Activity of A Two-Stage Thermophilic Anaerobic Membrane Bioreactor. Bioresource Technology 102 hal 5353–5360.

[9] Yang Li, Yaobin Zhang, , Zibin Xu, Xie Quan, Shuo Chen. 2015.

Enhancement of Sludge Granulation in Anaerobic Acetogenesis by Addition of Nitrate and Microbial Community Analysis. Biochemical Engineering Journal

Volume 95, 104–111.

[10] Dahiya, Shikha, Omprakash Sarkar, Y.V. Swamy dan S. Venkata Moha. 2015. Acidogenic Fermentation of Food Waste for Volatile Fatty Acid Production

with Co-Generation of Biohydrogen. Bioresource Technology, Vol 182, 103–113.

[11] Mujdalipah, Siti, Salundik Dohong, Ani Suryani, Amalia Fitria. 2014.

Pengaruh Waktu Fermentasi terhadap Produksi Biogas Menggunakan Digester Dua Tahap pada Berbagai Konsentrasi Palm Oil-Mill Effluent dan Lumpur Aktif.

Agritech, Vol. 34, No.1.

[12] Pervin, Hasina M, Paul G. Dennis, Hui J. Lim, Gene W. Tyson, Damien J. Batstone, Philip L. Bond. 2013. Drivers of Microbial Community Composition in

Mesophilic and Thermophilic Temperature-Phased Anaerobic Digestion Pre-treatment Reactors. Water Research XXX 1-11.

[13] Nabarlatz, Debora-Alcida, Ligia-Patricia Arenas-Beltrán, Diana-Milena Herrera-Soracá, _{Diana-Andrea Niño-Bonilla. 2013}

. Biogas Production by Anaerobic Digestion of Wastewater from Palm Oil Mill Industry. C.T.F Cience Tecnol.

Futuro Vol. 5 No. 2 Bucaramanga. ISSN 0122-5383.

[14] Vanegas, Carlos, John Bartlett. 2013. Anaerobic Digestion of Laminaria

digitata: The Effect of Temperature on Biogas Production and Composition. Waste

and Biomass Valorization, Vol 4, Issue 3, hal 509-515.

[15] Li, Qian, Wei Qiao, Xiaochang Wang, Kazuyuki Takayanagi, Mohammad Shofie, Yu-You Li. 2014. Kinetic Characterization of Thermophilic and Mesophilic

Anaerobic Digestion for Coffee Grounds and Waste Activated Sludge. Waste

Management 36 (2015).

[16] Lee, Wee Shen, Adeline Seak May Chua, Hak Koon Yeoh, Gek Cheng Ngoh. 2013. Influence of Temperature of The Bioconversion of Palm Oil Mill Effluent Into

Volatile Fatty Acids As Precursor to The Production of Polyhydroxyalkanoates. J

[17] Trisakti, Bambang, Veronica Manalu, Irvan, Taslim, Muhammad Turmuzi. 2015. Acidogenesis of Palm Oil Mill Effluent to Produce Biogas: Effect of Hydraulic

Retention Time and pH. Procedia Social and Behavioral Sciences 195 (2015)

2466-2474.

[18] Woong Kim, Seung Gu Shin, Juntaek Lim, Seokhwan Hwang. Effect of

Temperature and Hydraulic Retention Time on Volatile Fatty Acid Production Based on Bacterial Community Structure in Anaerobic Acidogenesis Using Swine Wastewater. Bioprocess and Biosystems Engineering . June 2013, Volume 36, Issue

6, hal 791-798.

[19] Woong Kim, Seung Gu Shin, Juntaek Lim, Seokhwan Hwang. Effect of

Temperature and Hydraulic Retention Time on Volatile Fatty Acid Production Based on Bacterial Community Structure in Anaerobic Acidogenesis Using Swine Wastewater. Bioprocess and Biosystems Engineering . June 2013, Volume 36, Issue

6, hal 791-798.

[20] Ditjenbun Pertanian. 2014. http://ditjenbun.pertanian.go.id. Pertumbuhan Areal Kelapa Sawit Meningkat. Diakses 28 Februari 2015.

[21] Zahrim A.Y., A. Nasimah, N. Hilal. 2014. Pollutants Analysis During

Conventional Palm Oil Mill Effluent (POME) Ponding System and Decolourisation of Anaerobically Treated POME Via Calcium Lactate-Polyacrylamide. Journal of

Water Process Engineering 4 (2014) 159–165.

[22] Puah, Chiew Wei, Yuen May Choo, Soon Hock Ong. 2013. Production Of Palm Oil With Methane Avoidance At Palm Oil Mill: A Case Study Of Cradle-To-Gate Life Cycle Assessment. American Journal of Applied Sciences 10 (11): 1351-1355, 2013

[23] Ohimain, Elijah Ige, Sylvester Chibueze Izah. 2014. Estimation Of Potential

Electrical Energy and Currency Equivalent From Un-Tapped Palm Oil Mill Effluents in Nigeria. International Journal of Farming and Allied Science. Vol., 3 (8):

855-862, 2014.

[24] Junga, P., P. Trávníč_{ek. 2014. Analyses of The Thermal Characteristics of} Construction Details at The Biogas Station Plant. Res. Agr. Eng., 60: 121–126.

[25] Eriksson, Ola. 2010. Environmental Technology Assessment of Natural Gas

[26] Omer, Abdeen Mustafa. 2014. Applications of Biogas: State of the Art and

Future Prospective. Journal of Chemistry and Materials Research Vol. 1 (3), 2014,

79−107.

[27] Hosseini, Seyed Ehsan, Mazlan Abdul Wahid. 2013. Feasibility Study of

Biogas Production and Utilization as A Source of Renewable Energy in Malaysia.

Renewable and Sustainable Energy Reviews 19 (2013) 454–462.

[28] Victor, Reena, S.Shajin, R.M.Roshni, S.R.Asha. 2014. Augmentative

Invention of Biogas from the Agronomic Wastes Using Facultative Anaerobic Bacterial Strain. International Journal of Current Microbiology Applied and Science

(2014) 3(4): 556-564.

[29] Molino, A, F. Nanna, Y. Ding , B. Bikson, G. Braccio. 2013. Biomethane

Production by Anaerobic Digestion of Organic Waste. Fuel. Volume 103, January

2013, Hal 1003–1009.

[30] Lim, JW, JY Wang. 2013. Enhanced Hydrolysis and Methane Yield by

Applying Microaeration Pretreatment to The Anaerobic Co-Digestion of Brown Water and Food Waste. Waste Management Volume 33, Issue 4, April 2013, hal

813–819

[31] Demirel, B., dan Scherer, P. 2008. The Roles of Acetotrophic and

Hydrogenotrophic Methanogens During Anaerobic Conversion of Biomass to Methane. Rev Environmental Science Biotechnology 7:175. Ken Anderson, Paul

Sallis, Sinan Uyanik. 2003. Anaerobic Treatment Processes The Handbook of Water

and Wastewater Microbiology, hal. 391-426, ISBN 0-12-470100-0.

[32] Denise Cysneiros, Charles J.Banks, Sonia Heaven, Kimon-Andreas G.Karatzas. 2012. The Role of Phase Separation and feed Sysle Length in Leach Beds Coupled to

Methanogenic Reactors for Digestion of a Solid Substrate (part 1): Optimisation of Reactor Performance. Jurnal Bioresource Technology, 103: hal. 56-63.

[33] A. Schievano, A. Tenca, S. Lonati, E. Manzini dan F. Adani. 2014. Can

Two-Stage Instead of One-Two-Stage Anaerobic Digestion Really Increase Energy Recovery From Biomass? Applied Energy 124 hal. 335–342.

[34] Ventura, Jey-R Sabado , Jehoon Lee dan Deokjin Jahng. 2014. A Comparative

Study on The Alternating Mesophilic and Thermophilic Two-Stage Anaerobic Digestion of Food Waste. Journal of Environmental Sciences. hal. 1274–1283.

[35] Kongjan, Prawit, Sompong O-Thong, Irini Angelidaki. 2013. Hydrogen and

Methane Production from Desugared Molasses Using A Two-Stage Thermophilic Anaerobic Process. Eng. Life Sci. 2013, 1 3, No. 2, 118–125.

[36] Kavitha, S., Jayashree, C., Adish Kumar, S., Yeom, Ick Tae, Rajesh Banu, J. 2014. The Enhancement of Anaerobic Biodegradability of Waste Activated Sludge by

Surfactant Mediated Biological Pretreatment. Bioresource Technology xxx (2014)

xxx–xxx.

[37] Shana, A., Ouki, S., Asaadi, M., Pearce, P., Mancini, G. 2013. The Impact of

Intermediate Thermal Hydrolysis on The Degradation Kinetics of Carbohydrates in Sewage Sludge. Bioresource Technology 137 (2013) 239–244.

[38] Teodorita Al Seadi, et al. Biogas Handbook. (Biogas for Eastern Europe, 2008). ISBN 978-87-992962-0-0

[39] Anna Schurer, Asa Jarvis. Microbiological Handbook for Biogas Plants. (Svenskt Gastekniskt Center AB: Victoria, British Columbia, Canada, 2009).

[40] Gerhard Agrinz GmbH. 2010. Biogas Purificion and Assessment of The Nural

Gas Grid. Austria : Leitbnitz hal 10.

[41] DS, El Monayeri , Atta N. N., El Mokadem S.M, dan Aboulfotoh A. M. 2013.

Improvement of Anaerobic Digesters Using Pre-Selected Micro-Organisms.

International Water Technology Journal, IWTJ. Vol. 3 –No. 1.

[42] Intanoo, Patcharee, Erdogen Gulari dan Sumaeth Chavadej. Simultaneous

Production of Hydrogen and Methane from Cassava Wastewater Using a Two Stage Upflow Anaerobic Sludge Blanket System under Thermophilic Operation. 2013. The

Italian Association of Chemical Engineering. ISBN 978-88-95608-30-3; ISSN 2283-9216.

[43] Pap, Bernadett, Ádám Györkei, Iulian Zoltan Boboescu, Ildikó K. Nagy, Tibor Bíró, Éva Kondoros, Gergely Maróti. 2014. Temperature-Dependent

Transformation of Biogas-Producing Microbial Communities Points to The Increased Importance of Hydrogenotrophic Methanogenesis Under Thermophilic Operation. Bioresource Technology.

[44] Liu, Xin Yan, Li Wei, Fang Ma, Xiao Chen Huang, Zhen Zhao. 2013. Research

Progress of Methanogens Methanogenic Metabolic Pathway and its Ecological Factors. Journal Applied Mechanics and Materials. Vol 291-294.

[45] Barik, Debabrata, S. Murugan. 2015. Assessment Of Sustainable Biogas

Production from De-Oiled Seed Cake of Karanja - An Organic Industrial Waste From Biodiesel Industries. Fuel 148 (2015) 25–31.

[46] Veeken, A., Kalyuzhnyi, S., Scharff, H., Hamelars, B. 2000. Effect of pH and

VFA on Hydrolysis of Organic Solid Waste. Journal of Environmental Engineering,

Vol. 126, No.12, hal 1076 – 1081Ruter, John M. 2012. Importance of Water Quality

in Container Plant Production. National Proceedings: Forest and Conservation

Nursery Associations.

[47] Baldrian, Petr, Jaroslav Šnajdr, Vě_{ra Merhautová, Petra Dobiášová, Tomáš}

Cajthaml, Vendula Valášková. 2013. Responses of The Extracellular Enzyme

Activities in Hardwood Forest to Soil Temperature and Seasonality and The Potential Effects of Climate Change. Soil Biology and Biochemistry Volume 56,

January 2013, hal. 60–68.

[48] Subramanyam, Revanuru dan Indra Mani Mishra. 2013. Characteristics Of

Methanogenic Granules Grown on Glucose in An Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor. Biosystem Engineering 114 hal 113-123.

[49] Moset Veronica, Morten Poulsen, Radziah Wahid, Ole Højberg dan Henrik Bjarne Mølle. 2015. Mesophilic Versus Thermophilic Anaerobic Digestion of Cattle

Manure: Methane Productivity and Microbial Ecology. Microbial Biotechnology

Journal.

[50] XJ Zhang. 2014. Anaerobic Process; Comprehensive Water Quality and

Purification, Volume 3 Subbab 3.7 : hal. 108-122.

[51] Rene Moletta. 2011. Anaerobic Digestion Monitoring and Control. Laboratoire de Biotechnologie de l’Environment.

[52] R. Borja. 2011. Biogas Production; Downstream Processing and Product

Recovery. Subbab 2.55 hal. 785-798.

[53] Ken Anderson, Paul Sallis, Sinan Uyanik. 2003. Anaerobic Treatment Processes” The Handbook of Water and Wastewater Microbiology. hal. 391-426, ISBN 0-12-470100-0.

[54] Abdurahman, N.H., N.H. Azhari dan Y.M. Rosli. 2013. Ultrasonic Membrane

International Perspectives on Water Quality Management and Pollutant Control. ISBN 978-953-51-0999-0.

[55] Henry Loekito. 2002. Teknologi Pengelolaan Limbah Industri Kelapa Sawit. Jurnal Teknologi Lingkungan, 3(3) 2002: hal. 242-250.

[56] Yee-Shian Wong, Tjoon Tow Teng, Soon-An Ong, M. Norhashimah, M. Rafatullah, Hong-Chen Lee, “Anaerobic Acidogenesis Biodegradation of Palm Oil Mill Effluent Using Suspended Closed Anaerobic Bioreactor SCABR) at Mesophilic Temperature”, Procedia Environmental Sciences, 18 (2013), hal: 433–441.

[57] Yee-Shian Wong, Tjoon Tow Teng, Soon-An Ong, M. Norhashimah, M. Rafatullah, Hong-Chen Lee, “Methane gas Production from Palm Oil Wastewater An Anaerobic Methanogenic Degradation Process in Continuous Stirrer Suspended Closed Anaerobic Reactor”, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 2013.

[58] Piyarat Boonsawang, Athirat rerngnarong, Chakrit Tongurai, Sumate Chaiprapat, ”Effect of pH, OLR and HRT on Performance of Acidogenic and Methanogenic Reactors for Treatment of Biodiesel Wastewater”, Desalination and

Water Treatment, 2014, hal: 1–11.

[59] A.K. Kivaisi dan M. Mtila, ”Production of Biogas from Water Hyacinth (Eichhornia crassipes) (Mart) (Solms) in a Two-Stage Bioreactor”, World Journal of

Microbiology and Biotechnology, 14 (1998), hal: 125–131.

[60] APHA. 1999. Standard Methods for the Examination of Water and Waste

Water. Edisi 20. Washington DC : APHA, AWWA, WEF.

[61] Yoshimassa, Tomiuchi. 2009. Current Strategy of Metawater on Methane

Fermentation of Palm Oil Plant Wastewater. Metawater Co.,Ltd.

[62] Standar Nasional Indonesia. Air dan Air Limbah – Bagian 15: Cara uji

Kebutuhan Oksigen Kimiawi (KOK) Refluks Terbuka dengan Refluks Terbuka secara Titrimetri. SNI 06-6989.15-2004.

[63] Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup, 1995, Nomor: KEP-51/MENLH/10/1995.

[64] Dareioti, Margarita Andreas, Aikaterini Ioannis Vavouraki, Michaael Kornaros. 2014. Effect of pH on the Anaerobic Acidogenesis of Agroindustrial Wastewater for

Maximization of Bio-Hydrogen Production: A Lab-Scalae Evaluation Using Batch Tests. Bioresource Technology 162 (2014) hal. 218-227.

[65] Dr. C. Yans Guardia Puebla, Dr.C. Suyén Rodríguez Pérez Ing. Yennys Cuscó Varona, M.C. Janet Jiménez Hernández Dr.C. Víctor Sánchez Girón. 2014.

Two-Phase Anaerobic Digestion Of Coffee Wet Wastewater: Effect Of Recycle On Anaerobic Process Performance. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias,

ISSN-1010-2760, Vol. 23, No. 1 hal. 25-31.

[66] Zhang, Jingxin, Yaobin Zhang, Xie Quan, Shuo Chen. 2015. Enhancement Of

Anaerobic Acidogenesis By Integrating An Electrochemical System Into An Acidogenic Reactor: Effect Of Hydraulic Retention Times (HRT) And Role Of Bacteria And Acidophilic Methanogenic Archaea. Bioresource Technology 179, hal.

43-49

[67] Medina-Herrera, M. Rodríguez-García, A, Montoya-Herrera, L., Cárdenas-Mijangos, J., Godínez-Mora-Tovar, L.A., Bustos-Bustos E., Rodríguez-Valadez, F.J. Dan Manríquez-Rocha J. 2014. Anaerobic Digestion Of Slaughterhouse Solid Waste

For The Optimization Of Biogas Production. International Journal Of Environment.

Res., 8(2):483-492.

[68] Wong, Yee-Shian, Tjoon Tow Teng, Soon-An Ong, M. Norhashimah M. Rafatullahb And Hong-Chen Lee. 2013. Anaerobic Acidogenesis Biodegradation Of

Palm Oil Mill Effluent Using Suspended Closed Anaerobic Bioreactor (SCABR) at Mesophilic Temperature. International Symposium On Environmental Science And

Technology.

[69] Ewelina Jankowska, Joanna Chwiałkowska, Mikołaj Stodolny, Piotr Oleskowicz-Popiel. 2015. Effect of pH and Retention Time on Volatile Fatty Acids Production During

Mixed Culture Fermentation. Bioresource Technology Volume 190 hal.274-280.

[70] Kaushalya C. Wijekoon, Chettiyappan Visvanathan, Amila Abeynayaka,. 2011.

Effect of Organic Loading Rate on VFA Production, Organic Matter Removal and Microbial Activity of a Two-Stage Thermophilic Anaerobic Membrane Bioreactor.

Bioresouce Technology, 102 : 5353–5360.

[71] R. Borja. 2011. Biogas Production. Downstream Processing and Product Recovery, Subbab 2.55 : hal. 785-798.

[72] Xiaoying Dong, Lijie Shao, Yan Wang, Wei Kou, Yanxin Cao, Dalei Zhang. 2015. Biogas by Two-Stage Microbial Anaerobic and Semi- Continuous Digestion of

Chinese Cabbage Waste. Energy, Resource and Environmental Technology Vol 23

hal. 847-852.

[73] Maa, Huijun, Xingchun Chen, He Liu, Hongbo Liu, Bo Fu. 2016. Improved

Volatile Fatty Acids Anaerobic Production From Waste Activated Sludge By pH Regulation: Alkaline or Neutral pH? Waste Management Vol 48 hal. 397-403.

[74] Zhao, Xu, Lijuan Wang, Xuebin Lu, Shuting Zhang. 2014. Pretreatment of

Corn Stover With Diluted Acetic Acid for Enhancement of Acidogenic Fermentation.

Bioresource Technology Vol 158 hal. 12-18.

[75] Afrilia, Intan. 2015. Pengaruh Hydraulic Retention Time (HRT) dan pH pada Proses Asidogenesis Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) pada Keadaan

Ambient. Medan: Universitas Sumatera Utara.

[76] Lintang, Ramlan. 2015. Pengaruh Hydraulic Retention Time (HRT) dan pH pada Proses Asidogenesis Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) Menggunakan Temperatur 45 o_{C. Medan: Universitas Sumatera Utara.}

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 LOKASI PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Ekologi, Departemen Teknik

Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara (USU), Medan.

3.2 BAHAN DAN PERALATAN 3.2.1 Bahan-Bahan

1. Starter dari hasil olahan penelitian asidogenesis sebelumnya

2. Sampel LCPKS dari fat pit PKS Adolina 3. Asam klorida (HCl) 0,1 N

4. Aquadest (H2O)

5. Natrium Bikarbonat (NaHCO3)

3.2.2 Peralatan 3.2.2.1 Peralatan Utama

1. Fermentor tangki berpengaduk/jar fermentor (EYELA model No: MBF 300ME)

2. Pompa sludge/slurry pump (HEISHIN, model No.:3NY06F) 3. Gas meter (SHINAGAWA, model No.:W-NK-0.5B)

4. Tangki umpan (service tank) 5. Pengaduk

6. Sensor temperatur 7. pH elektroda

8. Timer (OMRON, model No.:H5F) 9. Botol penampungan keluaran fermentor 10. Gas collector

3.2.2.2 Peralatan Analisa

1. Buret 25 ml

2. Timbangan analitik 3. Oven

4. Desikator

5. Pipet volumetrik 6. Karet penghisap 7. Pengaduk magnetic 8. Furnace

3.3 TAHAPAN PENELITIAN

3.3.1 Analisis Bahan Baku Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) 3.3.1.1Analisis pH

Adapun prosedur analisis pH adalah [60]:

1) Kalibrasi pH meter dilakukan ke dalam pH 4, pH 7, dan pH 10. 2) Bagian elektroda dari pH meter dicuci dengan aquadest.

3) Elektoda dimasukkan ke dalam sampel yang akan diukur pH-nya.

4) Nilai bacaan pH meter ditunggu sampai konstan lalu dicatat nilai bacaannya.

3.3.1.2Analisis M-Alkalinity

Adapun prosedur analisis M-alkalinity adalah [61]:

1) Sampel dimasukkan sebanyak 5 ml ke dalam beaker glass lalu ditambahkan dengan aquadest hingga volume larutan 80 ml.

2) Beaker glass diletakkan di atas magnetic stirrer, dan diletakkan pH elektroda di dalam beaker gelas, kemudian stirrer dihidupkan dan kecepatan diatur sedemikian rupa hingga sampel tercampur sempurna dengan aquadest.

3) Campuran dititrasi dengan larutan HCl 0,1 N hingga pH mencapai 4,8 ± 0,02.

4) Analisis M-Alkalinity dilakukan untuk Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) dan limbah fermentasi pada Jar fermentor.

5) M-Alkalinity dapat dihitung berdasarkan rumus sebagai berikut:

M-Alkalinity =

Sampel Vol

5 x 1000 x M x terpakai yang

Vol.HCl _HCl

3.3.1.3Analisis Total Solids (TS)

Adapun prosedur analisis Total Solids (TS) adalah [60]:

1) Cawan penguap kosong yang telah dibersihkan, dipanaskan pada 105oC di dalam oven selama 1 jam. Apabila akan dilanjutkan untuk analisis zat tersuspensi organik, cawan dipanaskan pada 550oC, selama 1 jam.

2) Cawan didinginkan selama 15 menit di dalam desikator, lalu ditimbang. (3.1)

3) Sampel dikocok merata, lalu dituangkan ke dalam cawan. Volume sampel diatur sehingga berat residu antara 25-250 mg.

4) Cawan berisi sampel dimasukkan ke dalam oven, suhu 98oC untuk mencegah percikan akibat didihan air di dalam cawan. Namun bila volum sampel kecil dan dinding cawan cukup tinggi maka langkah ini tidak perlu. 5) Pengeringan diteruskan di dalam oven dengan suhu 103-105oC selama 1

jam.

6) Cawan yang berisi residu zat padat tersebut didinginkan di dalam desikator sebelum ditimbang.

7) Langkah 5 dan 6 diulang sampai didapat berat yang konstan atau berkurang berat lebih kecil 4% berat semula atau 0,5 mg, biasanya pemanasan 1-2 jam sudah cukup. Penimbangan harus dikerjakan dengan cepat untuk mengurangi galat.

8) Kandungan TS dapat dihitung berdasarkan rumus sebagai berikut:

mL sampel, volume

1000 B) -(A tal/L

padatan to

mg = ×

Keterangan: A = berat residu kering + cawan porselen, mg B = berat cawan porselen, mg

3.3.1.4Analisis Volatile Solids (VS)

Adapun prosedur analisis Volatile solids (VS) adalah [60, 61]:

1) Cawan penguap setelah dari TS dipanaskan dengan menggunakan muffle furnace pada suhu 550o_{C selama 1 jam.}

2) Setelah itu cawan penguap didinginkan di dalam desikator hingga mencapai suhu kamar.

3) Berat cawan penguap ditimbang.

4) Kandungan VS dapat dihitung berdasarkan rumus sebagai berikut:

mL sampel, volume

1000 B) -(A latil/L

padatan vo

mg = ×

Keterangan: A = berat residu+cawan porselen sebelum pembakaran, mg B = berat residu + cawan porselen setelah pembakaran, mg

(3.2)

3.3.1.5Analisis Total Suspended Solids (TSS)

Adapun prosedur analisis Total Suspended Solids (TSS) adalah [60]: 1) Berat kertas saring kering yang digunakan ditimbang.

2) Kertas saring dibasahi dengan sedikit air suling.

3) Sampel diaduk dengan magnetic stirrer untuk memperoleh sampel yang lebih homogen.

4) Sampel dipipetkan ke penyaringan dengan volume tertentu pada waktu contoh diaduk dengan magnetic stirer.

5) Kertas saring dicuci atau disaring dengan 3 x 10 ml aquadest.

6) Kertas saring dipindahkan secara hati-hati dari peralatan penyaring ke wadah timbang dengan aluminium sebagai penyangga.

7) Dikeringkan di dalam oven setidaknya selama 1 jam pada suhu 103ºC sampai dengan 105ºC, didinginkan dalam desikator untuk menyeimbangkan suhu dan massanya.

8) Tahapan pengeringan, pendinginan dalam desikator, dan penimbangan diulangi sampai diperoleh berat konstan atau sampai perubahan berat lebih kecil dari 4% terhadap penimbangan sebelumnya atau 0,5 mg.

9) Kandungan TSS dapat dihitung berdasarkan rumus sebagai berikut:

mL sampel, volume

1000 B) -(A total/L

rsuspensi padatan te

mg = ×

Keterangan: A = berat kertas saring + berat residu, mg B = berat kertas saring, mg

3.3.1.6Analisis Volatile Suspended Solids (VSS)

Adapun prosedur analisis Volatile Solids (VSS) adalah [60]:

1) Sampel residu hasil analisa TSS dibakar mengunakan api bunsen di dalam cawan porselen yang telah dikering dan diketahui beratnya.

2) Setelah terbakar sempurna atau bebas asap, selanjutnya sampel diabukan di dalam furnace pada suhu 550oC selama 1 jam.

3) Setelah 1 jam, furnace dimatikan dan sampel diambil setelah suhu furnace sekitar 100oC dan disimpan di dalam desikator selama 15 menit lalu ditimbang.

mL sampel, volume

1000 B) -(A volatil/L

rsuspensi padatan te

mg = ×

Keterangan: A = berat residu + cawan porselen sebelum pembakaran, mg B = berat residu + cawan porselen setelah pembakaran, mg

3.3.1.7Analisis Chemical Oxygen Demand (COD)

Adapun prosedur analisis Chemical Oxygen Demand (COD) adalah [62]: 1) Dimasukkan 10 ml contoh uji ke dalam erlenmeyer 250 ml.

2) Ditambahkan 0,2 g serbuk raksa (II) sulfat (HgSO4) dan beberapa batu didih.

3) Ditambahkan 5 ml larutan kalium dikromat, (K2Cr2O7) 0,25 N.

4) Ditambahkan 15 ml pereaksi asam sulfat (H2SO4) – perak sulfat (Ag2SO4)

perlahan-lahan sambil didinginkan dalam air pendingin.

5) Dihubungkan dengan pendingin Liebig dan dididihkan di atas hot plate selama 2 jam.

6) Didinginkan dan dicuci bagian dalam dari pendingin dengan air suling hingga volume contoh uji menjadi lebih kurang 70 ml.

7) Didinginkan sampai temperatur kamar, ditambahkan indikator ferroin 2 sampai dengan 3 tetes, dititrasi dengan larutan ferro ammonium sulfat atau FAS 0,1 N sampai warna merah kecoklatan, dicatat kebutuhan larutan FAS. 8) Langkah 1 sampai dengan 7 dilakukan terhadap air suling sebagai blanko.

Kebutuhan larutan FAS dicatat. Analisis blanko ini sekaligus melakukan pembakuan larutan FAS dan dilakukan setiap penentuan COD.

9) Kandungan COD dapat dihitung berdasarkan rumus sebagai berikut:

sampel ml

N)8000 )(

B A ( O

mg/l ₂ = −

Keterangan: A = ml FAS untuk titrasi blanko B = ml FAS untuk titrasi sampel N = Normalitas FAS

8000 = berat miliekivalen oksigen ×1000 ml/l

(3.5)

3.3.2 Loading Up dan Operasi Target

Adapun prosedur loading up dan operasi target adalah:

1) Starter asidogenesis sebanyak 2 L dimasukkan ke dalam fermentor. 2) Bahan baku LCPKS dimasukkan ke dalam tangki umpan.

3) Kecepatan di dalam tangki umpan LCPKS segar diatur hingga kecepatan 300 rpm agar larutan LCPKS akan tercampur dengan baik.

4) Bahan baku LCPKS dialirkan dari tangki umpan ke dalam fermentor. 5) Suhu di dalam fermentor selama proses loading up dan operasi target

dijaga pada suhu kamar dengan kecepatan pengadukan pada 200 rpm. 6) HRT awal dimulai dengan HRT 20 hari untuk adaptasi hidrolitik bakteri

dengan umpan, dimasukkan secara bertahap yaitu 2 kali sehari.

7) Setelah 15 hari, percobaan dilanjutkan untuk HRT 15, 10, dan 4 hari. Dilakukan analisis untuk tiap HRT.

8) pH di dalam fermentor di atur 6 untuk loading up dan 5,5; 5 dan 4,5 pada operasi target dengan penambahan NaHCO3 hingga pH yang dinginkan

tercapai. Dilakukan analisis untuk setiap run.

3.3.3 Pengujian Sampel (Sampling)

Adapun prosedur yang dilakukan untuk pengujian sampel adalah sama seperti prosedur yang dilakukan untuk analisis bahan baku, ditambah dengan analisis VFA, sedangkan analisis gas dilakukan jika pada penelitian ada terbentuk gas yaitu gas CO2 dan H2S.

Tabel 3.1 Jadwal Analisis Influent dan Effluent Hari ke

Analisis 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 pH M-Alkalinity TS VS TSS VSS COD VFA Gas Keterangan: = Analisis influent

3.4 JADWAL PENELITIAN

Pelaksanaan penelitian direncanakan selama 7 (tujuh) bulan. Jenis kegiatan dan jadwal pelaksanaannya dapat dilihat pada Tabel 3.2. Tabel 3.2 Jenis Kegiatan dan Jadwal Pelaksanaan Penelitian

No .

Kegiatan Bulan ke 1 Bulan ke-2 Bulan ke-3 Bulan ke-4 Bulan ke-5 Bulan ke-6 Bulan ke-7 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1. Persiapan penelitian

2. Survei dan pembelian bahan

3. Pelaksanaan penelitian dan pengumpulan data 4. Kompilasi data dan

penarikan kesimpulan 5. Penulisan karya

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 KARAKTERISTIK LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT (LCPKS)

Bahan baku berupa LCPKS yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari PTPN IV PKS Adolina. Berikut hasil analisis karakteristik LCPKS yang digunakan pada Tabel 4.1 dibawah ini

Tabel 4.1 Hasil Analisis Karakteristik LCPKS dari PTPN IV PKS Adolina

No. Parameter Satuan Hasil Uji Metode Uji

1. pH - 3,50-4,70 APHA 4500-H

2. Chemical Oxygen Demand (COD)

mg/L 48.300 SNI 06–6989.15–2004

3. Total Solid (TS) mg/L 16.040-61.000 APHA 2540B 4. Volatile Solid (VS) mg/L 16.060-52.360 APHA 2540E 5. Total Suspended

Solid (TSS)

mg/L 2.920-24.700 APHA 2540D

6. Volatile Suspended Solid (VSS)

mg/L 9.100-22.680 APHA 2540E

7. Lemak* % 31,8 Ekstraksi Sokletasi

8. Protein* % 0,14 Kjeldahl

9. Karbohidrat* % 1,99 Lane Eynon

10. Volatile fatty acids*

-Asam asetat -Asam propionat -Asam butirat

mg/L

1.508,987 560,030 1.088,613 * Laporan hasil uji laboratorium terlampir

Tabel 4.1 menunjukkan hasil analisis LCPKS dari PKS Adolina. Berdasarkan tabel, nilai COD dan TSS yang diperoleh sebesar 41.818 mg/L dan 2.920–24.700 mg/L. Nilai ini berada di atas ambang baku mutu limbah buangan industri, dimana parameter COD dan TSS maksimum yang diperbolehkan masing-masing sebesar 500 mg/L dan 300 mg/L [63], Selain itu, nilai pH yang berkisar antara 3,70-4,70 menunjukkan LCPKS bersifat korosif dan berpotensi mencemari lingkungan jika langsung dibuang tanpa penanganan terlebih dahulu.

Walaupun berpotensi menjadi polutan, LCPKS dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan biogas melalui proses digestasi anaerob karena mengandung senyawa organik yang tinggi [23]. Dari hasil analisis LCPKS, diperoleh kandungan

organik tertinggi berupa lemak, kemudian protein dan yang terendah adalah karbohidrat. Pemanfaatan LCPKS menjadi biogas dapat mengurangi dampak pencemaran lingkungan dan meningkatkan sumber energi terbarukan.

4.2 HASIL PENELITIAN PROSES LOADING UP

Proses loading up pada penelitian ini dilakukan agar mikroorganisme yang berperan dalam proses asidogenesis dapat tumbuh dan beradaptasi dengan baik pada

starter yang berasal dari kolam pengasaman PTPN III PKS Torgamba, sehingga

proses asidogenesis dapat berlangsung pada HRT operasi target. Selama proses

loading up, fermentor dioperasikan dengan penurunan HRT dari 20, 15, 10 dan 4

hari pada temperatur termofilik (55oC) dengan laju pengadukan 200 rpm. Selama proses loading up, pH dikontrol konstan 6 (± 0,2) dengan penambahan natrium bikarbonat (NaHCO3). Pertumbuhan mikroba pada saat proses loading up dapat

dilihat dari analisis pH, alkalinitas, TS, VS, TSS, VSS, COD, dan VFA.

4.2.1 Pengaruh HRT terhadap pH dan Alkalinitas

Digestasi anaerob sangat dipengaruhi oleh perubahan pH. Untuk menghindari terbentuknya asam propionat berlebih dan menghambat aktivitas mikroba metanogenesis, pH pada proses asidogenesis sebaiknya berkisar antara 6,0 sampai 6,5 [64]. Berdasarkan hal ini, pH fermentor pada proses loading up dipertahankan 6 (± 0,2) dengan penambahan NaHCO3 pada LCPKS yang diumpankan. Tujuannya

agar tidak terjadi perbedaan pH yang signifikan antara LCPKS yang diumpankan dengan LCPKS di dalam fermentor dan proses asidogenesis yang diharapkan dapat tercapai. Pengaruh HRT terhadap pH dan alkalinitas ditunjukkan pada Gambar 4.1 berikut ini.

Gambar 4.1 Pengaruh HRT terhadap pH dan Alkalinitas

Nilai alkalinitas berfluktuasi seiring dengan perubahan pH dalam fermentor. Nilai alkalinitas yang diperoleh pada HRT 20 berfluktuasi antara 1.100 – 2.600 mg/L, pada HRT 15 alkalinitas berfluktuasi antara 1.850 – 2.650 mg/L, pada HRT 10 alkalinitas berfluktuasi antara 1.600 – 2.200 mg/L, dan pada HRT 4 alkalinitas berfluktuasi antara 950 – 2.650 mg/L. Meski demikian, nilai alkalinitas yang diperoleh pada penelitian ini termasuk kedalam rentang yang masih wajar yaitu 830 -7.000 mg/L [65].

Oleh sebab itu, pada proses loading up tahapan asidogenesis LCPKS pada keadaan termofilik, penurunan HRT tidak memberikan dampak yang signifikan terhadap nilai pH dan alkalinitas. Grafik alkalinitas berfluktuasi pada kisaran pH dan alkalinitas proses asidogenesis.

4.2.2 Pengaruh HRT terhadap Profil Pertumbuhan Mikroba

Hydraulic Retention Time (HRT) menyatakan lamanya umpan berada dalam

bioreaktor. HRT yang pendek menguntungkan dari segi ukuran reaktor, terutama di tempat-tempat dengan ruang lahan yang terbatas atau kapasitas operasional reaktor anaerobik yang kecil [18]. HRT pendek biasa digunakan dalam tahap asidogenesis untuk mempertahankan pH rendah agar pertumbuhan bakteri hidrolisis-asidogenesis dapat meningkat. Namun HRT yang terlalu rendah dapat menyebabkan proses hidrolisis zat organik tidak sempurna, dan hal ini akan menurunkan efisiensi proses

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

p H A lk a li n it a s (m g /L ) Waktu (hari) Alkalinitas pH HRT 4 HRT 15 HRT 10

asidogenesis [66]. Pertumbuhan mikroba dapat diukur secara tidak langsung dengan analisa VSS [67]. Konsentrasi VSS dapat menjadi indikator pertumbuhan mikroba aktif dalam reaktor. Adapun pengaruh HRT terhadap pertumbuhan mikroba ditunjukkan pada gambar 4.2.

Gambar 4.2 Pengaruh HRT terhadap Profil Pertumbuhan Mikroba

Gambar 4.2 menunjukkan konsentrasi VSS yang berfluktuasi seiring dengan perubahan pH dan alkalinitas. Pada HRT 20 terjadi penurunan konsentrasi VSS dengan rentang nilai antara 8.760–12.140 mg/L. Hal ini disebabkan oleh pertumbuhan mikroba dalam proses digestasi anaerobik yang membutuhkan waktu untuk beradaptasi dalam mengkonsumsi substrat yang diumpankan ke dalam fermentor [31]. Pada HRT 15 dan 10 konsentrasi VSS mengalami fluktuasi dengan rentang nilai masing-masing antara 3.360–5.540 mg/L dan 2.940–6.560 mg/L, namun perbedaan nilai VSS tidak terlalu jauh, sehingga pada HRT ini pertumbuhan mikroba mulai stabil. Konsentrasi VSS mengalami peningkatan pada HRT 4 dengan rentang nilai antara 3.840–5.700 mg/L, hal menandakan bahwa pertumbuhan mikroba pada fermentor cukup stabil, mikroba mampu beradaptasi dan efektif dalam mengkonsumsi substrat yang diumpankan ke dalam fermentor. Pertumbuhan mikroorganisme pada HRT 4 menunjukkan hasil yang lebih baik walaupun pertumbuhan mikroba yang lebih tinggi diperoleh pada HRT 10. Hal tersebut

0 1 2 3 4 5 6 7

0 5.000 10.000 15.000 20.000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

p

H

V

S

S

(

m

g

/L

)

Waktu (hari)

VSS Alkalinity pH

HRT 10

dikarenakan karena lebih banyaknya bahan baku LCPKS yang dapat diolah menjadi VFA.

Oleh sebab itu, pada proses loading up tahapan asidogenesis LCPKS pada keadaan termofilik, penurunan HRT memberikan dampak yang signifikan terhadap konsentrasi VSS, dimana seiring dengan menurunnya HRT diperoleh konsentrasi VSS yang stabil.

4.2.3 Pengaruh HRT terhadap Reduksi Chemical Oxygen Demand (COD)

Chemical Oxygen Demand (COD) merupakan parameter yang menunjukkan banyaknya senyawa organik yang terdapat dalam bahan baku LCPKS sebagai influent dan keluaran dari fermentor sebagai effluent. Pada proses asidogenesis LCPKS ini diharapkan penurunan nilai COD yang tidak terlalu besar dikarenakan hasil yang didapat merupakan produk intermediet berupa VFA yang nantinya akan dilanjutkan pada proses metanogenesis. Pengaruh HRT terhadap Reduksi COD di tunjukkan pada Gambar 4.3 dibawah ini.

Gambar 4.3 Pengaruh HRT terhadap Reduksi Chemical Oxygen Demand (COD)

Gambar 4.3 menunjukkan bahwa pada perubahan HRT mulai dari HRT 20, 15, 10 dan 4 profil reduksi COD terhadap perubahan HRT cenderung meningkat meskipun terjadi penurunan COD pada HRT 10. Reduksi COD yang diperoleh pada HRT 20 sebesar 23,73%, pada HRT 15 sebesar 36,36%, pada HRT 10 sebesar 35,98%, dan pada HRT 5 sebesar 52,89%.

23,73%

36,36% 35,98%

52,89%

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60

0 15 30 45 60

R

ed

u

k

si

C

O

D

HRT (hari)

Peningkatan HRT dapat menyebabkan penurunan efisiensi reduksi COD [68]. Reduksi COD tertinggi diperoleh pada HRT 4. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh meningkatnya OLR (Organic Loading Rate) [38]. Dengan kata lain, substrat yang masuk kedalam fermentor semakin banyak, sehingga pertumbuhan mikroba lebih tinggi dibanding HRT sebelumnya.

4.2.4 Pengaruh HRT terhadap Pembentukan Volatile Fatty Acid (VFA)

Pada proses digestasi anaerobik, asidogenesis merupakan tahapan pertama yang mengkonversikan senyawa organik menjadi VFA berantai pendek yaitu berupa asam asetat, asam propionat dan asam butirat [16]. Pengaruh HRT terhadap pembentukan VFA ditunjukkan pada Gambar 4.4 dibawah ini.

Gambar 4.4 Pengaruh HRT Terhadap Pembentukan Volatile Fatty Acid (VFA)

Gambar 4.4 menunjukkan profil pembentukan total VFA yang berfluktuasi pada HRT 20, 15, 10 dan 4. Pada HRT 20 diperoleh konsentrasi asam asetat, asam propionat, asam butirat dan total VFA masing-masing sebesar 2560,657 mg/L; 1514,895 mg/L; 2917,388 mg/L dan 6992,24 mg/L, pada HRT 15 diperoleh konsentrasi masing-masing sebesar 1487,088 mg/L; 1249,301 mg/; 1866,454 mg/L dan 4602,842 mg/L, pada HRT 10 diperoleh konsentrasi masing-masing sebesar 961,4325 mg/L; 1327,206 mg/L; 2711,254 mg/L dan 4999,892 mg/L, serta pada HRT 4 diperoleh konsentrasi masing-masing sebesar 1195,355 mg/L; 1207,817 mg/L; 2636,277 mg/L dan 5039,449 mg/L. Total VFA tertinggi diperoleh pada HRT

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

20 15 10 4

V

F

A

(

m

g

/L

)

HRT (hari)

Asam Asetat Asam Propionat Asam Butirat Total

20, hal ini kemungkinan disebabkan oleh protein dan karbohidrat terurai yang lebih banyak tersedia pada HRT yang panjang [69].

Asam propionat, asam butirat dan asam organik lain yang terbentuk pada proses asidogenesis akan dikonversi oleh mikroba menjadi asam asetat [38], tetapi menurut Kaushalya C, et al, 2011 [70], asam propionat merupakan senyawa yang paling sulit untuk dikonversi menjadi asetat akibatnya dapat menjadi inhibitor dalam proses asidogenesis apabila konsentrasi asam propionat yang terbentuk lebih besar dari 1.000–2.000 mg/L sedangkan konsentrasi asam butirat dapat ditolerir hingga 10.000 mg/L.

Hasil penelitian menunjukkan adanya konsentrasi asam propionat dan butirat dengan rentang masing-masing sebesar 598-1.881 mg/L dan 715–3.941 mg/L. Karena masih dalam batas yang ditolerir, pada proses loading up tahapan asidogenesis LCPKS pada keadaan termofilik, penurunan HRT tidak menyebabkan dampak inhibitor pada reaktor asidogenesis.

4.2.5 Pengaruh HRT terhadap Rasio VFA/Alkalinitas

Konsentrasi VFA ditunjukkan oleh konsentrasi asam asetat, asam propionat dan asam butirat. Kestabilan sistem pada digestasi anaerob dapat ditunjukan oleh rasio VFA/Alkalinitas. Pengaruh HRT terhadap Rasio VFA/Alkalinitas ditunjukkan pada Gambar 4.5 dibawah ini.

Gambar 4.5 Pengaruh HRT Terhadap Rasio VFA/Alkalinitas

3,43

2,25

2,58

2,76

0 1 2 3 4

0 5 10 15 20 25

V

F

A

/A

lk

a

li

n

it

a

s

HRT (hari)

Gambar 4.5 menunjukkan bahwa rasio VFA/alkalinitas yang diperoleh pada perubahan HRT dari 20, 15, 10, dan 4 mengalami fluktuasi. Pada HRT 20 diperoleh rasio VFA/alkalinitas sebesar 3,43, pada HRT 15 sebesar 2,24, pada HRT 10 sebesar 2,58, dan pada HRT 4 sebesar 2,76. Menurut Bambang Trisakti et al [17] proses asidogenesis diasumsikan stabil pada nilai rasio VFA/alkalinitas > 1. Hasil yang diperoleh pada proses loading up pada penelitian ini adalah rasio VFA/alkalinitas > 1. Hal tersebut membuktikan bahwa proses asidogenesis berjalan dengan baik sehingga diperoleh nilai VFA yang lebih besar dibandingkan nilai alkalinitas. Dan dapat disimpulkan bahwa proses asidogenesis layak dilakukan pada setiap HRT yang yang telah dilaksanakan.

4.3 HASIL PENELITIAN VARIASI pH

Pada penelitian ini, proses digestasi anaerobik yang dilakukan dibatasi hingga tahapan asidogenesis dengan VFA sebagai produk intermediet, dimana terdapat rentang pH yang optimal untuk pertumbuhan mikroorganisme asidogenik sehingga perlu dilakukan variasi pH pada penelitian ini untuk mendapatkan rentang pH terbaik yang dapat menghasilkan konsentrasi VFA tertinggi selama proses asidogenesis dengan bahan baku LCPKS.

Pada operasi target (variasi pH) digunakan HRT 4 yang dilangsungkan pada keadaan termofilik dengan pengadukan 200 rpm. Pada operasi target, pengaruh pH fermentor pada proses asidogenesis ditinjau dari perubahan pH fermentor dengan variasi 4,5; 5; 5,5 dan 6 (±0,2). Pengaturan pH dilakukan dengan penambahan natrium bikarbonat (NaHCO3). Metabolisme dan pertumbuhan mikroba di dalam

fermentor pada saat variasi pH dilangsungkan dapat dilihat dari hasil analisis pH, alkalinitas, TS, VS, TSS, VSS, COD dan VFA.

4.3.1 Pengaruh Variasi pH Terhadap Alkalinitas

Mikroorganisme yang berperan dalam proses asidogenesis umumnya dapat tumbuh dan optimal menghasilkan asam pada pH rendah (5-6), akan tetapi memungkinkan hingga pH 4 [45]. Pada proses asidogenesis, pH yang terlalu tinggi dapat menyebabkan mikroorganisme penghasil metana berkembangbiak melebihi mikroorganisme penghasil asam sedangkan penggunaan pH yang lebih rendah juga

dapat menghambat aktivitas mikroorganisme asam [71]. Alkalinitas menggambarkan kemampuan dari proses di dalam reaktor untuk menetralisir asam organik yang berlebihan dan menjaga pH agar tetap konstan [47]. Gambar 4.6 menunjukkan pengaruh variasi pH terhadap alkalinitas.

Gambar 4.6 Pengaruh Variasi pH terhadap Alkalinitas

Gambar 4.6 menunjukkan bahwa pada variasi pH 6; 5,5 dan 5 diperoleh profil alkalinitas yang mengalami fluktuasi terhadap penurunan pH. Adapun nilai alkalinitas pada pH 6 memiliki rentang nilai antara 1.300–3.000 mg/L, pada pH 5,5 memiliki rentang nilai antara 700–2.000 mg/L dan pada pH 5 memiliki rentang nilai antara 450–1.400 mg/L. Sedangkan pada pH 4,5 nilai alkalinitas tidak dapat diukur dengan metode analisis yang digunakan. Meskipun diperoleh nilai alkalinitas yang berfluktuasi, namun alkalinitas cenderung menurun terhadap penurunan pH .

Oleh sebab itu, pada variasi pH tahapan asidogenesis LCPKS pada keadaan termofilik, penurunan pH memberikan dampak yang signifikan terhadap alkalinitas, dimana dengan menurunnya pH diperoleh nilai rata-rata alkalinitas yang menurun.

4.3.2 Pengaruh Variasi pH terhadap Profil Pertumbuhan Mikroba

Pertumbuhan mikroba asidogenesis selama di dalam fermentor dengan menggunakan variasi pH, dapat digambarkan dari adanya perubahan konsentrasi VSS seperti yang telah dijelaskan pada pembahasan di subbab 4.2.2 dimana mikroba

0 1 2 3 4 5 6 7 500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500

45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105

p H A lk a li n it a s (m g /L ) Waktu (hari) Alkalinitas pH

pH 5,5 pH 5

yang berperan dalam proses asidogenesis LCPKS ini tumbuh dengan cara tersuspensi. Gambar 4.7 menunjukkan pengaruh variasi pH terhadap profil pertumbuhan mikroba melalui perubahan konsentrasi VSS.

Gambar 4.7 Pengaruh Variasi pH terhadap Profil Pertumbuhan Mikroba

Gambar 4.7 menunjukkan bahwa profil konsentrasi VSS cenderung meningkat yang menandakan bahwa terdapat pertumbuhan mikroba. Konsentrasi VSS meningkat pada pH 6 dengan rentang nilai antara 3.840–5700 mg/L dan terus meningkat pada pH 5,5 dengan rentang nilai antara 4.960-6.940 mg/L; pada pH 5 konsentrasi VSS tidak terlalu jauh berbeda dengan rentang nilai antara 6.260-76.00 mg/L, dan meningkat kembali pada pH 4,5 dengan rentang nilai antara 6.580-7.540 mg/L. Kecenderungan profil pengaruh variasi pH terhadap rata-rata VSS dapat dilihat dari Gambar 4.8 berikut.

0 1 2 3 4 5 6 7

0 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000

45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105

p

H

V

S

S

(

m

g

/L

)

Waktu (hari)

VSS pH

pH 5,5 pH 5

Gambar 4.8 Pengaruh Variasi pH terhadap Rata-Rata VSS (Error Bar Menyatakan Standar Deviasi)

Gambar 4.8 menunjukkan rata-rata VSS terhadap penurunan pH. Rata-rata VSS pada pH 6 bernilai 4.907±960, kemudian meningkat pada pH 5,5 dengan nilai 5.947±990 mg/L, menurun pada pH 5 dengan nilai 5.580±87 mg/L, kemudian meningkat pada pH 5 dengan nilai 7.160±510 mg/L yang merupakan nilai rata-rata VSS tertinggi. Penurunan konsentrasi mikroba pada pH 5 menunjukkan proses adaptasi mikroba terhadap lingkungannya.

Fluktuasi pada nilai VSS kemungkinan disebabkan oleh perubahan pH. Perubahan pH dapat menyebabkan perubahan drastis pada jumlah mikroba yang terdapat dalam reaktor asidogenik, karena perubahan pH mempengaruhi metabolisme dari mikroba seperti efisiensi degradasi substrat dan pelepasan produk metabolisme dari sel mikroba [72].

Oleh sebab itu, pada variasi pH tahapan asidogenesis LCPKS pada keadaan termofilik, penurunan pH memberikan dampak yang signifikan terhadap konsentrasi VSS, dimana seiring dengan menurunnya pH diperoleh konsentrasi VSS yang meningkat.

4.3.3 Pengaruh Variasi pH terhadap Volatile Solids (VS)

Pada proses asidogenesis, senyawa organik padat akan dikonversi oleh mikroba menjadi VFA yang merupakan senyawa terlarut [38]. Nilai reduksi Volatile

Solid (VS) menunjukkan banyaknya bahan organik padat dalam umpan yang mampu

0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000

45 60 75 90 105

V

S

S

m

g

/L

5 4,5

pH

direduksi oleh mikroba. Gambar 4.9 menunjukkan pengaruh variasi pH terhadap perubahan VS effluent.

Gambar 4.9 Pengaruh Variasi pH terhadap Volatile Solid (VS)

Gambar 4.9 menunjukkan bahwa pada pH 6, 5,5, 5 dan 4,5 profil VS menunjukkan nilai yang fluktuatif. Pada pH 6 diperoleh VS dengan nilai 16.180 – 31.820 mg/L, pada pH 5,5 diperoleh VS dengan nilai 14.940 – 26.100 mg/L, pada pH 5 diperoleh VS dengan nilai 14.140 – 31.900 mg/L dan pH 4,5 diperoleh VS dengan nilai 17.560 – 31.740 mg/L Kecenderungan profil pH terhadap nilai rata-rata VS ditunjukkan pada Gambar 4.10 berikut ini.

Gambar 4.10 Pengaruh Variasi pH terhadap Rata-Rata Volatile Solid (VS) (Error Bar Menyatakan Standar Deviasi)

0 1 2 3 4 5 6 7 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 40.000 45.000

45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105

p H V S ( m g /L ) Waktu (hari)

VS effluent pH

pH 5,5 pH 5

pH 6 pH 4,5

0 10000 20000 30000 40000 50000

0 15 30 45 60

VS Influent VS Effluent

6 5,5 5 4,5 V S m g /L pH

Gambar 4.10 menunjukkan profil rata-rata VS effluent yang berfluktuasi terhadap penurunan pH. Rata-rata VS effluent untuk variasi 6; 5,5; 5 dan 4,5 masing-masing bernilai 24.117±3.725 mg/L, 18.441±2.866 mg/L, 23.940±6.014 mg/L dan 21.424±3.467 mg/L, dengan persen reduksi VS masing-masing sebesar 11,9 %, 10,2 %, 15,1 % dan 14 %. Semakin tinggi nilai reduksi VS maka semakin banyak senyawa organik padat yang berhasil direduksi oleh mikroba asidogenesis. pH netral atau tanpa penambahan alkali, merupakan kondisi terbaik bagi berlangsungnya proses penguraian senyawa organik menjadi VFA karena menyediakan lingkungan yang cocok bagi mikroba asidogenesis [73]. Oleh sebab itu, pada penelitian ini, pH 5 merupakan pH terbaik bagi mikroba untuk dapat mereduksi LCPKS.

4.3.4 Pengaruh Variasi pH terhadap Reduksi Chemical Oxygen Demand (COD)

Reduksi Chemical Oxygen Demand (COD) sebagaimana telah dijelaskan pada subbab 4.2.3 menunjukkan rasio COD influent dan COD effluent yang dapat didegradasi oleh mikroba. Reduksi COD dapat menjadi parameter keberhasilan sistem pengolahan yang dilakukan. Gambar 4.11 menunjukkan pengaruh variasi pH terhadap reduksi COD.

Gambar 4.11 Pengaruh Variasi pH terhadap Reduksi Chemical Oxygen Demand (COD)

53%

53%

44%

23%

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60

45 60 75 90 105

R

ed

u

k

si

C

O

D

pH

Gambar 4.11 menunjukkan bahwa dengan penurunan pH diperoleh reduksi COD yang cenderung menurun. Reduksi COD pada pH 6 bernilai 52,87%, sedikit meningkat pada pH 5,5 menjadi 53%, kemudian menurun pada pH 5 menjadi 44% dan reduksi COD terendah terjadi pada pH 4,5 dengan nilai 23%. Reduksi COD tertinggi diperoleh pada pH 6. Pada proses digestasi anaerobik tahap asidognesis reduksi COD yang tinggi harus dihindari. Reduksi COD yang tinggi memungkinkan terbentuknya biogas atau terjadinya proses metanogenesis [68].

4.3.5 Pengaruh Variasi pH terhadap Pembentukan Volatile Fatty Acid (VFA)

VFA merupakan senyawa intermediet yang dihasilkan selama tahapan asidogenesis dengan rantai karbon hingga enam atom. Dalam proses asidogenesis, produksi VFA secara terus-menerus akibat kinerja mikroba dapat menurunkan pH fermentor. Namun, akumulasi VFA tidak selalu dinyatakan dengan penurunan nilai pH, karena terdapat kapasitas buffer pada fermentor [38]. Pada penelitian ini, VFA ditunjukkan oleh konsentrasi asam asetat, asam propionat dan asam butirat. Gambar 4.12 menunjukkan pengaruh variasi pH terhadap pembentukan VFA.

Gambar 4.12 Pengaruh variasi pH terhadap Pembentukan Volatile Fatty Acid (VFA)

Gambar 4.12 menunjukkan profil pembentukan total VFA yang meningkat dengan penurunan pH. Total VFA dari masing-masing variasi pH bernilai lebih besar dari total VFA LCPKS segar sebesar 3.157,63 mg/L yang menandakan bahwa pada setiap variasi pH terjadi pembentukan VFA.

0 5000 10000 15000

6 5,5 5 4,5

V

F

A

(

m

g

/L

)

pH

Asam Asetat Asam Propionat Asam Butirat Total

Total VFA lebih banyak terbentuk pada pH 4,5 yaitu 10.937 mg/L. Tetapi pada HRT ini terbentuk asam butirat yang lebih tinggi dibanding asam asetat yaitu 5.163 mg/L. Total produksi VFA yang diperoleh pada pH 5 yaitu 9.724 mg/L merupakan yang tertinggi setelah pH 4,5. Asam asetat yang dihasilkan sebesar 4.456 mg/L, merupakan yang tertinggi dibandingkan semua variasi pH, dan asam butirat yang dihasilkan sebesar 3.724 mg/L, lebih rendah dibandingkan pada pH 4,5. Sehingga pada proses loading up ini pH 5 memberikan hasil VFA yang lebih baik. Nilai pH optimum ini lebih rendah dibanding yang diperoleh pada penelitian Bambang Trisakti, et al, 2015 [17] yang dicapai pada pH 6. Hal ini tentu lebih menguntungkan karena dengan pH yang lebih rendah maka jumlah NaHCO3 yang

diperlukan untuk menstabilkan pH dalam proses asidogenesis menjadi berkurang. Standar maksimum konsentrasi asam-asam organik yang terbentuk pada proses asidogenesis telah dijelaskan pada subbab 4.2.4 dengan konsentrasi asam propionat yang diharapkan < 2.000 mg/L dan konsentrasi asam butirat yang diharapkan < 10.000 mg/L agar tidak menjadi inhibitor [70]. Akumulasi asam propionat yang tinggi dalam proses anaerobik akan menghasilkan efisiensi yang rendah pada tahap metanogesis karena laju penguraian asam propionat oleh mikroba asetogenesis yang rendah. [74]. Adapun rentang nilai konsentrasi asam propionat dan asam butirat yang diperoleh dari penelitian ini masing-masing dengan nilai sebesar 598–1.723 mg/L dan 715–5.346 mg/L yang bernilai lebih rendah dari standar maksimum yang diperbolehkan. Oleh sebab itu, pada variasi pH tahapan asidogenesis LCPKS pada keadaan termofilik, penurunan pH tidak menyebabkan dampak inhibitor pada reaktor asidogenesis.

4.3.6 Pengaruh Variasi pH terhadap Rasio VFA/Alkalinitas

Rasio VFA/alkalinitas sebagaimana telah dijelaskan pada subbab 4.2.5 dapat dijadikan sebagai parameter kestabilan proses digestasi anaerobik. Gambar 4.13 menunjukkan pengaruh variasi pH terhadap alkalinitas.

Gambar 4.13 Pengaruh Variasi pH terhadap Rasio VFA/Alkalinitas

Gambar 4.13 menunjukkan profil pengaruh variasi pH terhadap rasio VFA/alkalinitas yang meningkat. Pada pH 6; 5,5 dan 5 diperoleh nilai rasio VFA/alkalinitas masing-masing sebesar 2,8; 5,6 dan 12,6 sedangkan pada pH 4,5 tidak dapat diperoleh nilai rasio VFA/alkalinitas. Hal ini dapat disebabkan oleh metode yang digunakan dalam menganalisis alkalinitas pada penelitian ini tidak dapat mengukur perubahan alkalinitas pada pH 4,5.

Menurut Bambang Trisakti et al [17] proses asidogenesis diasumsikan stabil pada nilai rasio VFA/alkalinitas bernilai > 1 yang menunjukkan bahwa nilai VFA lebih tinggi dari alkalinitas. Hal ini menunjukkan bahwa dengan melakukan variasi pH 6; 5,5; 5 dan 4,5 pada fermentor, proses asidogenesis masih dapat berlangsung.

Dari grafik terlihat bahwa rasio tertinggi dicapai pada pH 5 yaitu 12,6. Hasil ini menunjukkan proses asidogenesis pada suhu 55 oC stabil pada pH 5 dan memberikan produksi VFA yang lebih tinggi pada pH tersebut.

4.4 PERBANDINGAN HASIL PENELITIAN VARIASI pH PADA TEMPERATUR AMBIENT, MESOFILIK DAN TERMOFILIK

Proses asidogenesis merupakan proses akhir dari digestasi anaerob tahap pertama yang menghasilkan Volatile Fatty Acid (VFA) sebagai produk intermediet untuk dikonversi menjadi biogas pada tahap selanjutnya. pH merupakan parameter penting dalam pemantauan dan pengendalian digestasi anaerob [6]. Nilai pH substrat

2,8

5,6

12,6

0,0 10,0 20,0

45 60 75 90

V

F

A

/A

lk

a

li

n

it

a

s

pH

penting dalam proses digestasi anaerob [34]. Terdapat tiga kondisi temperatur yang memungkinkan mikroorganisme anaerobik berkembang, yaitu psikropilik dengan temperatur optimum pada 15-20°C (ambient), mesofilik dengan temperatur optimum pada 30-37°C, dan termofilik dengan temperatur optimum 55-60°C [46]. Beberapa penelitian telah dilakukan pada temperatur ambient, mesofilik dan termofilik untuk mendapatkan kondisi pH terbaik dalam proses asidogenesis menggunakan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS). Pada penelitian dengan menggunakan temperatur ambient, kecepatan pengadukan fermentor diatur sebesar 250 rpm. Sementara itu, pada penelitian dengan menggunakan temperatur mesofilik (45 oC), kecepatan pengadukan fermentor sebesar 150 rpm. Sedangkan pada temperatur termofilik (55 oC), kecepatan pengadukan fermentor diatur sebesar 200 rpm. Tabel 4.2 berikut merangkumkan hasil penelitian variasi pH pada temperatur ambient, mesofilik dan termofilik [75, 76].

Tabel 4.2 Hasil Penelitian Variasi pH pada Proses Asidogenesis LCPKS No.

Parameter Temperatur

Ambient Mesofilik Termofilik

1. pH optimum 5,5 5,5 5

2. VFA yang terbentuk -Asam Asetat (mg/L) -Asam Propionat (mg/L) -Asam Butirat (mg/L) -Total VFA (mg/L)

3.823,7 1.767,9 2.695 8.287

2.834,6 780,5 3.151,2

6.766

4.455,6 1.544,5 3.723,8 9.723,9

3. Reduksi VS (%) 12,19 28 15,12

4. Reduksi COD (%) 20,54 39 44

5. Rasio VFA/alkalinitas 9,10 4,3 12,6

Dari hasil penelitian, nilai pH optimum yaitu 5, yang diperoleh pada temperatur termofilik lebih rendah dibanding yang diperoleh pada temperatur

ambient dan mesofilik yang dicapai pada pH 5,5. Hal ini tentu lebih menguntungkan

karena dengan pH yang lebih rendah maka jumlah NaHCO3 yang diperlukan untuk

menstabilkan pH dalam proses asidogenesis menjadi berkurang.

Umumnya, digestasi anaerob berlangsung lebih cepat pada temperatur termofilik. Hal ini dikarenakan mikroorganisme lebih aktif pada temperatur yang lebih tinggi. Selain itu temperatur yang lebih tinggi juga dapat meningkatkan ketersediaan senyawa organik tertentu karena kelarutan umumnya meningkat dengan

meningkatnya suhu. Sebagai akibat dari peningkatan kelarutan, viskositas bahan tertentu mungkin lebih rendah dalam kondisi termofilik [39], hal ini menjelaskan hasil reduksi COD yang lebih tinggi pada temperatur termofilik dibanding pada temperatur ambient dan mesofilik, seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.14.

Gambar 4.14 Pengaruh Temperatur terhadap Reduksi COD pada pH Optimum

Pada proses asidogenesis, VFA merupakan produk utama yang ingin dihasilkan. Penggunaan temperatur termofilik pada proses asidogenesis LCPKS menghasilkan total VFA yang lebih tinggi dibanding dengan menggunakan temperatur ambient dan mesofilik. Meskipun begitu, komposisi dari VFA mempengaruhi keberlangsungan proses digestasi anaerob. Temperatur termofilik umumnya menyebabkan tingginya asam propionat yang terbentuk [19]. Terbentuknya asam propionat melebihi 2000 mg/L dapat menghambat proses digestasi anaerob [66]. Dari hasil penelitian pada temperatur termofilik, konsentrasi asam propionat dan butirat yang dihasilkan cukup tinggi, walaupun masih berada dalam rentang yang diperbolehkan dan belum menjadi inhibitor. Gambar 4.15 berikut menunjukkan pengaruh temperatur terhadap pembentukan VFA pada pH optimum.

20,54

39

44

0 10 20 30 40 50

0 5 10 15

R

ed

u

k

si

C

O

D

(

%)

Temperatur

Gambar 4.15 Pengaruh Temperatur terhadap Pembentukan Volatile Fatty Acid (VFA) pada pH Optimum

Rasio VFA/Alkalinitas dapat dijadikan parameter kestabilan sistem pada digestasi anaerob. Gambar 4.16 menunjukkan rasio VFA/Alkalinitas masing-masing temperatur. Menurut Bambang Trisakti et al [17] proses asidogenesis diasumsikan stabil pada nilai rasio VFA/alkalinitas bernilai > 1 yang menunjukkan bahwa nilai VFA lebih tinggi dari alkalinitas. Hasil yang diperoleh membuktikan bahwa proses asidogenesis berjalan dengan baik pada masing-masing temperatur.

Gambar 4.16 Pengaruh Temperatur terhadap Rasio VFA/Alkalinitas pada pH Optimum 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

4,5 5 5,5

V F A ( m g /L ) Temperatur Asam Asetat Asam Propionat Asam Butirat Total 9,1 4,3 12,6 0 5 10 15

0 5 10 15

V F A /A lk a li n it a s Temperatur

mesofilik termofilik

ambient

termofilik

Pada akhirnya, temperatur operasi dipilih dengan mempertimbangkan beberapa faktor, seperti bahan baku yang digunakan dan temperatur yang dapat disediakan oleh sistem. Kondisi termofilik memiliki beberapa keuntungan diantaranya proses berlangsung lebih cepat dan menyediakan sanitasi alami dengan memusnahkan mikroorganisme pathogen. Namun temperatur termofilik juga dapat membuat proses lebih sensitif terhadap gangguan. Hal ini sebagian disebabkan oleh suhu optimal mikroorganisme yang yang dekat dengan suhu maksimum sehingga kemungkinan banyak mikroorganisme mati atau menjadi tidak aktif [39]. Hal ini menjelaskan reduksi VS yang lebih rendah pada temperatur termofilik dibanding temperatur mesofilik.

Gambar 4.17 Pengaruh Temperatur terhadap Reduksi VS pada pH Optimum

Temperatur dibawah termofilik umumnya lebih sering digunakan untuk menghindari kematian mikroorganisme sehingga menjaga kestabilan proses. Selain itu, temperatur yang lebih rendah menggunakan energi yang lebih sedikit dibanding temperatur termofilik.

12,19

28

15.12

0 10 20 30

0 5 10 15

R

ed

u

k

si

V

S

(

%)

Temperatur

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

Adapun kesimpulan yang diperoleh dari penelitian pengaruh HRT dan pH pada proses asidogenesis LCPKS pada keadaan termofilik adalah:

1. Pada proses loading-up (variasi HRT) untuk mencapai kondisi operasi target, profil pH dan alkalinitas tidak dipengaruhi oleh penurunan HRT, pertumbuhan mikroba menjadi stabil dan reduksi COD cenderung meningkat dengan penurunan HRT.

2. Total VFA tertinggi pada proses loading up (variasi HRT) dicapai pada HRT 20 sebesar 6.993 mg/L kemudian diikuti oleh HRT 4, 5, dan 15.

3. Rasio VFA/alkalinitas menunjukkan bahwa penurunan HRT dan penurunan pH tidak menganggu kestabilan proses asidogenesis.

4. Kondisi terbaik pada variasi pH dengan HRT terendah dicapai pada pH 5 dengan reduksi VS sebesar 15,12% dan reduksi COD sebesar 44% serta pembentukan total VFA sebesar 9.724 mg/L.

5. Penggunaan temperatur termofilik pada proses asidogenesis LCPKS menghasilkan total VFA yang lebih tinggi dibandingkan temperatur ambient dan mesofilik.

6. Berdasarkan hasil analisa ekonomi sederhana, pemanfaatan LCPKS sebagai bahan baku pembuatan biogas dua tahap pada temperatur termofilik memberikan keuntungan sebesar Rp 30.183,5/m3 LCPKS.

5.2 SARAN

Adapun saran yang dapat diberikan untuk peneliti berikutnya adalah:

1. Melakukan proses loading up pada pH 5 berdasarkan hasil terbaik pada penelitian ini.

2. Melakukan pengukuran mikroba dengan microbial count untuk mengklarifikasi data pertumbuhan mikroba yang diperoleh dari konsentrasi VSS.

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 1.1 Kapasitas Produksi dan Ekspor Minyak Kelapa Sawit di

Indonesia

Tabel 1.2 Rangkuman Hasil Penelitian terdahulu untuk Menghasilkan VFA dari Proses Asidogenesis

Tabel 2.1 Luas Areal Perkebunan Kelapa Sawit di Indonesia Tabel 2.2 Kesetaraan Biogas dengan Sumber Energi Lain

Tabel 2.3 Kandungan VFA yang Umum Terdapat pada Proses Digestasi Anaerobik

Tabel 2.4 Volume Pembentukan Biogas dari Jumlah VFA yang Terbentuk

Tabel 3.1 Jadwal Analisis Influent dan Effluent

Tabel 3.2 Jenis Kegiatan dan Jadwal Pelaksanaan Penelitian

Tabel 4.1 Hasil Analisis Karakteristik LCPKS dari PTPN IV PKS Adolina

Tabel 4.2 Hasil Penelitian Variasi pH pada Proses Asidogenesis LCPKS

Tabel B.1 Hasil Analisis Karakteristik LCPKS dari PTPN IV PKS Adolina

Tabel B.2 Data Hasil Analisa pH, Alkalinitas, TS, VS, TSS dan VSS pada Variasi Hydraulic Retention Time (HRT)

Tabel B.3 Data Hasil Analisis Chemical Oxygen Demand (COD) pada Variasi Hydraulic Retention Time (HRT)

Tabel B.4 Data Hasil Analisis Pembentukan Volatile Fatty Acid (VFA) pada Variasi Hydraulic Retention Time (HRT) Tabel B.5 Data Perhitungan Rasio VFA/Alkalinitas pada Variasi

Hydraulic Retention Time (HRT)

Tabel B.6 Data Hasil Analisa pH, Alkalinitas, TS, VS, TSS dan VSS pada Variasi pH

1 4 8 9 18 20 28 29 30 46 70 70 72 72 72 73

Tabel B.7 Data Hasil Analisis Chemical Oxygen Demand (COD) pada Variasi pH

Tabel B.8 Data Hasil Analisis Pembentukan Volatile Fatty Acid (VFA) pada Variasi pH

Tabel B.9 Data Perhitungan Rasio VFA/Alkalinitas pada Variasi pH

74

75 75

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman LAMPIRAN A METODOLOGI PENELITIAN

A.1 LOKASI PENELITIAN A.2 BAHAN DAN PERALATAN

A.2.1 Bahan-Bahan A.2.2 Peralatan

A.3 FLOWCHART PROSEDUR PENELITIAN A.3.1 Flowchart Prosedur Analisis pH

A.3.2 Flowchart Prosedur Analisis M-Alkalinity A.3.3 Flowchart Prosedur Analisis Total Solids (TS) A.3.4 Flowchart Prosedur Analisis Volatile Solids (VS)

A.3.5 Flowchart Prosedur Analisis Total Suspended Solids (TSS)

A.3.6 Flowchart Prosedur Analisis Volaite Suspended Solids (VSS)

A.3.7 Flowchart Prosedur Analisis Chemical Oxygen Demand (COD)

A.3.8 Flowchart Prosedur Analisis Loading Up dan Operasi Target 60 60 60 60 60 63 63 64 65 66 66 67 68 69 LAMPIRAN B DATA HASIL ANALISIS

B.1 KARAKTERISTIK LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT

B.2 DATA HASIL PENELITIAN

B.2.1 Data Hasil Penelitian pada Variasi Hydraulic Retention

Time (HRT)

B.2.2 Data Hasil Penelitian pada Variasi pH

70

70 70

70 73 LAMPIRAN C CONTOH PERHITUNGAN

C.1 PERHITUNGAN REDUKSI COD C.2 PERHITUNGAN STANDAR DEVIASI

76 76 76

LAMPIRAN D DOKUMENTASI 77 LAMPIRAN E HASIL UJI LABORATORIUM

E.1 HASIL UJI LABORATORIUM UNTUK ANALISIS LEMAK DALAM LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT (LCPKS) E.2 HASIL UJI LABORATORIUM UNTUK ANALISIS PROTEIN DALAM LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT (LCPKS) E.3 HASIL UJI LABORATORIUM UNTUK ANALISIS KARBOHIDRAT DALAM LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT (LCPKS)

E.4 HASIL UJI LABORATORIUM UNTUK ANALISIS

VOLATILE FATTY ACID (VFA)

82

82

83

83

DAFTAR SINGKATAN

BOD COD CSTR HRT LCPKS PKS POME SCABR TS TSS VFA VS VSS

Biological Oxygen Demand Chemical Oxygen Demand Continous Stirred Tank Reactor Hydraulic Retention Time

Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Pabrik Kelapa Sawit

Palm Oil Mill Effluent

Suspended Closed Anaerobic Bioreactor Total Solids

Total Suspended Solids Volatile Fatty Acid Volatile Solids

Volatile Suspended Solids

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi

BR c m HRT V VR

Beban organik

Massa substrat umpan per satuan waktu Konsentrasi bahan organik

Waktu tinggal

Volume substrat umpan per satuan waktu Volume digester

kg/hari.m3 % kg/hari

hari m3/hari