Pengolahan Limbah Cair Rumah Potong Hewan (RPH) Menggunakan Reaktor Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB)

PENGOLAHAN LIMBAH CAIR RUMAH POTONG HEWAN (RPH)
MENGGUNAKAN REAKTOR UPFLOW ANAEROBIC SLUDGE
BLANKET (UASB)

TUGAS AKHIR
Oleh

NUR AFIFAH RITONGA
120407006
Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Muhammad Turmuzi, MS

PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2017

Universitas Sumatera Utara

PENGOLAHAN LIMBAH CAIR RUMAH POTONG HEWAN (RPH)
MENGGUNAKAN REAKTOR UPFLOW ANAEROBIC SLUDGE

BLANKET (UASB)

TUGAS AKHIR
Oleh

NUR AFIFAH RITONGA
120407006
Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Muhammad Turmuzi, MS

TUGAS AKHIR INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2017

Universitas Sumatera Utara


Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir dengan judul:

PENGOLAHAN LIMBAH CAIR RUMAH POTONGA HEWAN (RPH)
MENGGUNAKAN REAKTOR UPFLOW ANAEROBIC SLUDGE BLANKET
(UASB)
Dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Program Studi
Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Tugas akhir ini adalah hasil
karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.
Demikian pernyataan ini dibuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan
karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan
aturan yang berlaku.

Medan, Mei 2017

NUR AFIFAH RITONGA
NIM. 120407006

Universitas Sumatera Utara

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas akhir dengan judul:

PENGOLAHAN LIMBAH CAIR RUMAH POTONG HEWAN (RPH)
MENGGUNAKAN REAKTOR UPFLOW ANAEROBIC SLUDGE
BLANKET (UASB)
Dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik
Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Tugas Akhir ini telah diujikan pada
Sidang Akhir pada 31 Mei 2017 dan dinyatakan telah memenuhi syarat/sah sebagai Tugas
Akhir pada Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Dosen Pembimbing

Medan, Mei 2017
Dosen Penguji I

Prof. Dr. Ir. Muhammad Turmuzi, MS
NIP. 19611225198903 1 003

Dr. Maya Sarah, S.T., M.T
NIP.


Dosen Penguji II

Ir. Netti Herlina, M.T
NIP. 19680425 199903 2 004
Mengetahui

Menyetujui

Ketua Prog. Studi Teknik Lingkungan

Koordinator Tugas Akhir

Ir. Netti Herlina, M.T
NIP. 19680425 199903 2 004

Isra’ Suryati, S.T., M.Si
NIP. 19790622201404200

Universitas Sumatera Utara


KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, puji syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT karena hanya dengan
rahmat dan ridho dari Nya lah maka Tugas Akhir yang berjudul Pengolahan Limbah
Cair Rumah Potong Hewan (RPH) Menggunakan Reaktor Upflow Anaerobic Sludge
Blanket (UASB) ini dapat penulis selesaikan.
Penulis mengucapkan terimakasih kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Muhammad Turmuzi, MS
selaku dosen pembimbing dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis juga
mengucapkan terimakasih kepada:
1.

Pihak Badan Teknik Kesehatan Lingkungan dan Pengendalian Penyakit Kelas I
Kota Medan yang telah membantu penulis dalam pelaksanaan penelitian.

2.

Ibu Ir. Netti Herlina, MT., selaku ketua Program Studi Teknik Lingkungan
Univesitas Sumatera Utara.

3.


Ibu Dr. Maya Sarah, ST, MT dan Ibu Ir. Netti Herlina, MT., selaku penguji yang
telah memberikan saran dan masukan demi kesempurnaan Tugas Akhir ini.

4.

Kak Yani dan Bu Gesti selaku staf TU di Teknik Lingkungan USU yang telah
banyak membantu dalam urusan surat-menyurat untuk keperluan Tugas Akhir
ini.

5.

Hazra Ristia , Cut Nindita Putri, Ria Annisa Dalimunte, Addurrun Nafisa Luhty
Hasibuan, Dyah Wulandari, Eva Tiorillys Mashaly Ritonga, Nurul Mawaddah,
Gia Karina Putri, Nidya Yuliani Putri dan Chandra Iramawati yang telah
membantu penulis selama pelaksanaan penelitian.

i

Universitas Sumatera Utara


Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh
karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun guna perbaikan
untuk masa yang akan datang. Semoga laporan ini dapat memberikan sumbangan yang
berarti dan bermanfaat.

Medan,

Mei 2017

Penulis

ii

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Limbah cair Rumah Potong Hewan (RPH) tergolong limbah organik dengan kandungan bahan
pencemar yang tinggi. Rata-rata COD pada limbah cair RPH mencapai 4221 mg/L. Kandungan
bahan pencemar yang tinggi akan menyebabkan gangguan dan pencemaran bila dibuang

langsung ke lingkungan. Hal ini menjadi dasar bahwa limbah cair RPH harus mendapatkan
pengolahan sebelum dibuang ke lingkungan. Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB)
merupakan reaktor yang mengolah limbah cair secara anaerob dengan memanfaatkan
mikroorganisme untuk mendegradasi bahan pencemar. Proses pada reaktor UASB dibagi
menjadi 2 fase, yaitu start-up dan steady state. Penelitian ini bertujuan untuk mengamati proses
pendegradasian bahan pencemar yang terdapat didalam limbah cair RPH dengan menggunakan
reaktor UASB pada fase start-up selama 33 hari operasional reaktor. Reaktor UASB skala
laboratorium dibuat dari pipa PVC dengan volume efektif 5.8 L dan dilengkapi dengan 4
sampling ports. Inokulum lumpur dan limbah yang digunakan berasal dari kolam anaerob
Perusahaan Daerah Rumah Potong Hewan (PD RPH) Kota Medan. Reaktor dioperasikan
dengan HRT 9 jam dan konsentrasi limbah cair yang ditingkatkan secara bertahap mulai dari
50%, 75% dan 100%. Nilai pH pada inlet berkisar antara 6,6-6,9 sedangkan outlet 7-7,5.
Efisiensi penyisihan COD dan TSS maksimum mencapai 58,4% dan 85,5% didapatkan saat
konsentrasi limbah cair 75%. Sedangkan jumlah penyisihan COD dan TSS maksimum
mencapai 442 mg/L dan 405 mg/L pada saat konsentrasi limbah cair 100%. Jumlah produksi
biogas maksimum mencapai 270 ml/hari pada konsentrasi limbah cair 100%.

Kata Kunci : Inokulum, HRT, Rumah potong hewan, Start-up, UASB

iii


Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT
Slaughterhouse wastewater is classified as an organic waste with high pollutants. The average
COD value in slaughterhouse wastewater reached 4221 mg/L. High pollutants in wastewater
will cause disruption and contamination when dispose directly into the environment. This
become the basis that the slaughterhouse wastewater must be treated before discharge into the
environment. Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) is a reactor that treats wastewater
anaerobically by utilizing microorganisms to degrade pollutants. The process of UASB reactor
is divided into 2 phases, i.e. start-up and stedy state. The main objective of this study was to
observe the degradation process of slaughterhouse wastewater pollutants by using UASB
reactor in start-up phase during 33 days of reactor operation. Laboratory scale UASB reactor
with an effective volume of 5,8 L made from PVC pipe and equipped with 4 sampling ports.
The inoculum and wastewater was derived from the anaerobic pond of the Regional Animal
Cutting Company (PD RPH) Medan. Reactor was operated with HRT 9 hours and wastewater
concentration was increased gradually from 50%, 75% and 100%. The inlet pH value ranged
from 6,6-6,9 while the outlets were 7-7,5. Maximum COD and TSS removal efficiency
achieved 58,4% and 85,5% was obtained when the wastewater concentration was 75%. While
the maximum COD and TSS removal amounts was 442 mg/L and 405 mg/L at the wastewater

concentration of 100%. Maximum biogas production achieved 270 ml/d at wastewater
concentration of 100%.

Keywords: Inoculum, HRT, Slaughterhouse wastewater, Start-up, UASB.

iv

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR

i

ABSTRAK

iii

ABSTRACT


iv

DAFTAR ISI

v

DAFTAR GAMBAR

viii

DAFTAR TABEL

ix

DAFTAR PERSAMAAN

x

DAFTAR LAMPIRAN

xi

BAB I

PENDAHULUAN

I-1

1.1 Latar Belakang

I-1

1.2 Rumusan Masalah

I-3

1.3 Tujuan Penelitian

I-3

1.4 Ruang Lingkup

I-3

1.5 Manfaat Penelitian

I-4

TINJAUAN PUSTAKA

II-1

2.1 Limbah Cair

II-1

BAB II

2.1.1 Karakteristik Limbah Cair

II-1

2.1.2 Dampak Negatif Limbah Cair

II-3

2.2 Limbah Cair Rumah Potong Hewan (RPH)

II-3

2.3 Pengolahan Anaerob

II-4

2.4 Reaktor UASB

II-7

2.4.1 Proses Granulasi

II-8

2.4.2 Organic Loading Rate (OLR)

II-9

2.4.3 Hydraulic Retention Time (HRT)

II-10

2.4.4 Kecepatan Upflow (OLR)

II-10

2.4.2 Produksi Gas dan Gas-Liquid-Solid Separator (GLSS)

II-11

2.4.2 Faktor Lingkungan yang Mempengaruhi Reaktor UASB

II-12

2.5 Kelebihan dan Kekurangan Reaktor UASB

II-13

2.6 Regresi Linear

II-15

v

Universitas Sumatera Utara

2.7 Perusahaan Daerah Rumah Potong Hewan (PD RPH) Medan

II-15

2.7.1 Gambaran Umum

II-15

2.7.2 Sistem Pengolahan Limbah Cair

II-16
III-1

BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Jenis Penelitian

III-1

3.2 Lokasi Penelitian

III-3

3.3 Waktu Penelitian

III-3

3.4 Variabel Penelitian

III-3

3.5 Pengumpulan Data

III-4

3.6 Alat dan Bahan

III-5

3.7 Langkah Penelitian

III-5

3.7.1 Tahap Persiapan

III-5

3.7.2 Pengambilan Lumpur dan Proses Seeding

III-6

3.7.3 Pengambilan Limbah Cair RPH

III-8

3.7.4 Pengukuran Volume Biogas

III-9

3.7.5 Pengambilan Sampel

III-9

3.7.6 Pengujian Sampel

III-9

3.7.7 Analisa Data

III-12
IV-1

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Sumber dan Karakteristik Limbah Cair PD RPH Medan

IV-1

4.2 Reaktor Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB)

BAB V

Skala Laboratorium

IV-2

4.2.1 Desain Reaktor

IV-2

4.2.2 Proses Seeding

IV-2

4.2.3 Konsentrasi pH

IV-3

4.2.4 Konsentrasi COD

IV-5

4.2.5 Konsentrasi TSS

IV-8

4.2.5 Korelasi antara Konsentrasi TSS dan COD

IV-11

4.2.5 Produksi Biogas

IV-15

KESIMPULAN DAN SARAN

V-1

5.1 Kesimpulan

V-1

5.2Saran

V-1

vi

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DOKUMENTASI
BIOGRAFI PENULIS

vii

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1

Proses Konversi Senyawa Organik Menjadi Metan

II-5

Gambar 2.2

Skema Proses Reaktor UASB

II-7

Gambar 2.3

Skema Jaringan Pengolahan Limbah Cair PD RPH Medan

II-17

Gambar 3.1

Diagram Alir Penelitian

III-2

Gambar 3.2

Rancangan Reaktor UASB

III-7

Gambar 3.3

Spektrofotometer NOVA 60

III-10

Gambar 3.4

pH Meter

III-12

Gambar 4.1

Grafik pH pada Inlet dan Outlet

IV-4

Gambar 4.2

Jumlah Penyisihan COD pada Tahap Konsentrasi Limbah
75 % dan 100%

IV-6

Gambar 4.3

Grafik Efisiensi Penyisihan COD

IV-7

Gambar 4.4

Jumlah Penyisihan TSS pada Tahap Konsentrasi Limbah
75 % dan 100%

IV-9

Gambar 4.5

Grafik Efisiensi Penyisihan TSS

IV-10

Gambar 4.6

Perbandingan antara Jumlah COD dengan TSS Terdegradasi

IV-11

Gambar 4.7

Kurva Regresi Konsentrasi TSS dan COD

IV-14

Gambar 4.8

Grafik Produksi Biogas

IV-15

Gambar 4.9

Perbandingan Jumlah COD Terdegradasi
dengan Produksi Biogas

IV-16

Gambar 4.10 Kurva Regresi Konsentrasi COD Terdegradasi
dan Produksi Biogas

IV-19

Gambar 4.11 Grafik Konsentrasi pH, Jumlah Penyisihan COD, Jumlah
Penyisihan TSS serta Produksi Biogas pada Tahap:
(a) 50% (b) 75% dan (c) 100%

IV-20

viii

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Tabel 2.1

Nilai BOD5 Beberapa jenis Industri

II-2

Tabel 2.2

Karakteristik Umum Limbah Cair RPH

II-4

Tabel 3.1

Alat dan Bahan

III-4

Tabel 3.2

Desain Reaktor

III-6

Tabel 3.3

Pedoman untuk Memberikan Interpretasi terhadap
Koefisien Korelasi

III-14

Tabel 4.1

Karakteristik Limbah Cair PD RPH Medan

IV-1

Tabel 4.2

Perhitungan Nilai OLR

IV-3

Tabel 4.3

Data Konsentrasi TSS dan COD

IV-12

Tabel 4.4

Hasil Korelasi antara Konsentrasi TSS dan COD

IV-13

Tabel 4.5

Hasil Uji Regresi Linear antara Konsentrasi TSS dan COD

IV-13

Tabel 4.6

Data Konsentrasi COD Terdengradasi dan Produksi Biogas

IV-17

Tabel 4.7

Hasil Korelasi antara Konsentrasi COD Terdegradasi dan
Produksi Biogas

Tabel 4.8

IV-17

Hasil Uji Regresi Linear Konsentrasi COD Terdegradasi dan
Produksi Biogas

IV-18

ix

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR PERSAMAAN
Persamaan 2.1

Persamaan Proses Anaerob

II-4

Persamaan 2.2

Persamaan OLR

II-9

Persamaan 2.3

Persamaan Kecepatan Upflow

II-11

Persamaan 3.1

Persamaan Efisiensi

III-12

Persamaan 3.2

Persamaan Regresi Sederhana

III-13

Persamaan 3.3

Persamaan Koefisien Regresi a

III-13

Persamaan 3.4

Persamaan Koefisien Regresi b

III-13

Persamaan 3.5

Persamaan Koefisien Korelasi

III-14

x

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran I

Rangkuman Data Hasil Uji Konsentrasi pH, COD dan TSS
serta Produksi Biogas

Lampiran II

Hasil Uji Laboratorium BTKLPP Medan

Lampiran III

Lembar Kegiatan Asistensi Tugas Akhir

xi

Universitas Sumatera Utara