Perancangan dan pembangunan Bioreaktor

104

3.1. Perancangan dan pembangunan Bioreaktor

Bioreaktor dibangun pada kolam I.1 menggunakan sistem anaerobic digester closed lagoon ADCL. Kolam I-1 adalah salah satu dari lima kolam I.1-I.5 yang semula berfungsi sebagai kolam pendinginan dan pengutipan residu minyak. Bioreaktor ADCL pada kolam I.1 berukuran panjang 30 meter lebar 30 meter dan kedalaman 5 meter dengan kemiringan tebing bagian dalam kolam ± 45 o C. Gambar 5.1 menunjukkan kondisi bioreaktor pada saat konstruksi rangka atap. Gambar 5.1. Kerangka bioreaktor ADCL kolam I.1 dimodifikasi Gambar 50. Konstruksi kerangka atap bioreaktor modifikasi ADCL kolam I.1 Kolam I.1 modifikasi bioreaktor yang digunakan untuk proses fermentasi, dibedakan menurut sistem pengumpanan feeding, penggunaan suhu, dan proses fermentasi satu tangki. Penelitian skala pilot digunakan sistem pengumpanan kontinyu, suhu LCPMKS segar berkisar antara 60-65 o C masuk kedalam reaktor terdistribusi homogen menjadikan kondisi substrat thermofilik antara 40 – 55 o C. Kondisi suhu yang memungkinkan berfungsi untuk penghancuran bahan organik dengan cepat dan produksi gas tinggi m 3 gasm 3 LCPMKS per hari serta waktu retensi pendek Bitton 1999, Reith et al. 2003. Perencanaan alat dan fungsi masing-masing alat serta komponen sistem biogas dapat dilihat pada sketsa tampak atas Gambar 51, dan tampak samping Gambar 52. 105 Keterangan: 1. pipa inlet 2. pipa resirkulasi 3. inlet dasar reaktor 4. outlet LCPMKS digestat 5. outlet biogas 6. blower 3” Gambar 51. Rancangan distribusi LCPMKS pada dasar kolami perombakan anaerob tertutup tampak atas Inovasi teknologi yang digunakan dalam percobaan ini merupakan hasil modifikasi teknologi pengelolaan LCPMKS sebelumnya. Prinsip modifikasi alat tersebut adanya laju pengumpanan yang dilakukan menggunakan pompa LCPMKS bekerja sentripetal kekuatan 5 PK yang ditunjuk dalam Gambar 5.2 no.1 berfungsi untuk mendistribusi substrat merata dalam reaktor, sedang pompa sentrifugal berkekuatan 5 PK untuk resirkulasi no.2, berfungsi meningkatkan intensitas agitasi substrat LCPMKS. 1.5 1.4 1.3 1.1 1.2 2 1 1 3 4 5 6 106 Keterangan: 1. pipa inlet distribusi LCPMKS 2. air limbah diresirkulasi 3. ujung pipa paralon distribusi 4. outlet LCPMKS digestat 5. pipa outlet biogas 6. blower 3” 7. inokulum lumpur LCPMKS Gambar 52. Rancangan kolam digester anaerob tertutup tampak samping Gambar penampakan penampang samping, di bagian dasar kolam terdapat ujung pipa inlet distribusi LCPMKS yang berfungsi sebagai pengaduk, dan inokulum lumpur LCPMKS berada didasar bioreaktor no.3. Agar inokulum tercampur homogen dengan substrat, dan di atasnya terdapat air limbah pabrik sebagai subsrat yang akan diproses. Hasil proses fermentasi anaerob laju tinggi akan terbentuk biogas, terlihat paling atas no. 5 dalam ruang penampung bagian bireaktor dengan pembatas terpal plastik. Pipa outlet biogas dan pompa distribusi gas digunakan blower 3” no. 6 yang berfungsi untuk pengaliran gas terbentuk. Selain itu tampak pompa pengumpanan dan pompa resirkulasi pada gambar “A” tampak samping Gambar 52. Setelah mengalami proses aklimatisasi biogas terkumpul dalam ruang pengumpul, yang dihubungkan dengan blower untuk memudahkan pemanfaatan dan penyimpanan biogas. Tampak tutup plastik mengembang, salah satu indikator terbentuknya biogas. Pengambilan, penyimpanan dan penyaluran produksi biogas dilakukan menggunakan blower 3” Gambar 53. Gas Out Blower Pump Over Flow Pipe to Waste Pond Recirculation Pipe 2 7 3 4 1 5 2 107 Gambar 53. Kolam I.1 sebagai biogas plant modifikasi. A. penutup plastik pengembang, menunjukkan terbentuknya biogas Perancangan bioreaktor sebagai biogas plant modifikasi dilakukan pada kolam 1.1. Kolam I.1 merupakan bagian kolam pendinginan dan atau pengutipan minyak pada areal pengelolaan limbah PMKS Gambar 50, percobaan 2. Berbagai aspek pertimbangan yaitu, kolam I.1 sudah lama tidak diaktifkan dan situasi maupun kondisi serta letak kolam yang strategis, memungkinkan peralatan besar mendekati kolam tersebut, sehingga dapat mendukung penyelesaian pembangunan bioreaktor modifikasi, dengan mudah dan cepat. Oleh karenanya kolam 1.1 selanjutnya ditetapkan sebagai kolam digestor anaerob tertutup. Rancangan kolam anaerob laju tinggi modifikasi untuk pembangkit biogas dan pengurangan bahan organik. Prinsip penggunaan teknologi perombakan anaerob tertutup laju tinggi adalah, adanya agitasi, pengaturan pH netral dan suhu thermofilik. Kolam pembuangan limbah yang ditentukan untuk modifikasi bioreaktor, ditutup dengan plastik impermiabel kedap udara tebal 0,3 cm 3 mm. Di dalam bioreaktor tertutup, saluran pengumpanan dirancang 7 buah pipa pvc Ф 1 inc, berfungsi untuk mengalirkan umpan ke atas up flow, diharapkan umpan substrat dapat mengalir merata ke semua bagian badan bioreaktor. Kondisi umpan yang merata dan homogen, seragam debit alirannya ke atas up-flow merupakan upaya mempercepat proses penyampuran substrat baru dan mencegah terjadi selimut lumpur organik, yang dapat mengganggu aktifitas mikroba dalam proses perombakan. Pembangunan biogas plant demikian selain dihasilkan biogas sebagai energi terbarukan juga upaya A A 108 pengendalian pencemaran limbah organik terhadap lingkungan air maupun udara lebih efisien dan lebih berdaya gunaMetcalf dan Eddy 2003. Hasil sketsa rancangan kolam modifikasi pembangkit biogas dapat dilihat dalam Gambar 5.2 dan 5.3. Pengelolaan kolam dengan perombakan anaerob laju tinggi hasil penelitian sebelumnya, menunjukkan bahwa teknologi tersebut terbaik untuk pengelolaan LCPMKS. Dikatakan juga bahwa bioreaktor anaerob laju tinggi dapat menyimpan biomasa, dan mempunyai kapasitas tinggi Reith et al. 2003. Anaerob buffled reaktor limbah laju tinggi efisiensi perombakan COD LCPMKS lebih dari 85 Faisal dan Umno 2003, dan tipe lain yaitu Single up flow anaerobic sludge blanket reactor UASB FAO. 1997, system UASB 2 tahap dan membran anaerobik system MAS Lettinga et al. 1999, reaktor anaerob filter dan anaerob fluidized bed Borja dan Banks 1995, anaerob upflow thermofilik Mustapha et al. 2003 dan Kontaktor Rotasi Biologik Najafpour et al. 2005 dapat meningkatkan efisiensi pengurangan bahan pencemar dan meningkatkan produksi biogas. Secara keseluruhan reaktor anaerobik laju tinggi berhasil dengan baik untuk mengolah LCPMKS dengan waktu penahanan hidrolitik HRT pendek Yacob et al. 2005. Selanjutnya dinyatakan bahwa hasil percobaan yang telah dilakukan untuk pengelolaan LCPMKS dengan sistem anaerob laju tinggi, lebih baik dibanding dengan kegiatan praktis sebelumnya, khususnya yang dilakukan oleh PT Pinago Utama dan umumnya sistem pengelolaan LCPMKS secara konvensional. LCPMKS hasil samping proses ekstraksi minyak mempunyai dampak besar bagi industri. Sifat kimiawi yang bervariasi luas sepanjang tahun disebabkan oleh kegiatan pabrik dan musim panenan Yacob et al. 2006. Salah satu kendala nyata dari perombakan anaerob LCPMKS biasanya adalah prosedur awal yang memakan waktu dan kekhawatiran tidak menghasilkan biogas karena kendala utama ketidak konsistensinya limbah maupun kemantapan populasi mikroba yang untuk pengolahan limbah. Pemberian inokulum bioreaktor merupakan titik kritis, karena laju pertumbuhan mikroorganisme anaerob cenderung menurun, terutama metanogen. Beberapa laporan menyarankan untuk aplikasi bioreaktor, ditingkatkan juga desain proses perlakuan LCPMKS. Aklimatisasi diperlukan untuk percepatan perlakuan percobaan, dengan 109 perbandingan 20 inokulum, 80 substrat hasil percobaan 1 berisi 4.000 m 3 . Untuk memperoleh substrat yang kondusif untuk produksi gas dalam waktu yang cepat diperlukan aklimatisasi kualitas limbah kolam II-B kolam uji yang telah berhasil memproduksi biogas sistem konvensional hasil percobaan 2. Aklimatisasi dilihat dari parameter pH, COD, BOD, TS dan SS. Hasil dan persiapan awal operasi ditunjukkan pada Gambar 5.5. Hasil aklimatisasi kolam I.1 yang akan digunakan untuk uji coba pengembangan teknologi perombakan anaerob laju tinggi menunjukkan bahwa, kualitas parameter pH, COD, BOD, TS dan SS relatif sama dengan kondisi kolam II-B, dengan kata lain telah diperoleh persiapan awal kondisi kolam I.1 untuk produksi biogas Gambar 54. Kondisi kualitas parameter yang relatif sama dapat mempercepat proses perombakan dalam substrat, dengan demikian diharapkan percobaan segera mendapatkan hasil tanpa menunggu waktu retensi lama, dan respon penerapan teknologi anaerob laju tinggi pada skala pilot dapat segera diketahui. Selanjutnya perlakuan laju pengumpanan dilakukan dengan ulangan 3 hari dimulai dari 25 m 3 – 300 m 3 dan interval pengumpanan 25 m 3 . Yacob et al. 2006 menyatakan bahwa pengumpanan bertahap dengan laju beban LCPMKS segar per hari, akan menurunkan waktu penahanan Gambar 54. Kualitas pH, COD, BOD, TS dan SS substrat bioreaktor persiapan awal operasi 6.9 7.3 4.2 4.6 2.8 2.5 15.415.7 8.9 8.9 2 4 6 8 10 12 14 16 COD, B OD, T S ,S S g L , pH pH COD BOD TS SS Parameter terukur kolam 2B kolam I.1 110 hidrolitik dan kisaran optimum parameter kritis adalah pH 6,8-7,2, dengan efisiensi pengurangan COD 90. Pertimbangan besar volume digester dan laju pengumpanan identik untuk mencegah pengasaman digester, sehingga aklimatisasi penting dalam percobaan,

3.2. Optimasi laju pengumpanan LCPMKS untuk produksi biogas, suhu,