Optimasi Proses Koagulasi Elektrik

berpengaruh nyata terhadap respon. Kesalahan pemodelan lack of fit bersifat tidak nyata karena nilainya lebih dari 0.1 yaitu 0,1634. Standar deviasi untuk model adalah 1.74 dengan nilai R 2 = 79.31 dan rasio 5.38. Respon fosfat memiliki model kuadratik dengan nilai probF yaitu 0.0052, hal ini menunjukkan bahwa model berpengaruh nyata terhadap respon. Kesalahan pemodelan lack of fit bersifat nyata karena nilainya kurang dari 0.1 yaitu 0.0001. Standar deviasi untuk model adalah 0.42 dengan nilai R 2 = 93.63 dan rasio 9.007. Hasil uji analisis ragam untuk respon pH menunjukkan bahwa model yang terpilih adalah kuadratik. Nilai probF yaitu 0.3105 yang menunjukkan bahwa model tidak berpengaruh nyata terhadap respon. Kesalahan pemodelan lack of fit bersifat tidak nyata karena nilainya lebih besar dari 0.1 yaitu 0.6997, hal ini menunjukkan bahwa model sudah sesuai dengan trend atau plot dari model kuadratik. Standar deviasi untuk model adalah 0.098 dengan nilai R 2 = 61.46 dan rasio 3.585. Hasil analisis ragam dapat dilihat lebih lengkap pada Lampiran 49, 50, 51, 52, 53 dan 54. Hasil optimasi pada media kultur RPH yang telah ditumbuhi mikroalga yaitu dengan faktor input energi listrik 20 volt selama 30 menit didapatkan nilai respon TSS = 183.8 mgL, kekeruhan = 190.7 FTU, warna = 56.5 PtCo, COD = 64.3 mgL, konsentrasi fosfat = 3.7324 mgl dan pH = 7,6. Masing-masing respon memiliki model persamaan untuk mendapatkan nilai dari respon berdasarkan faktor dosis dan pH optimal. Data lebih lengkap dapat dilihat pada Lampiran 2E. Nilai dari faktor input energi listrik dan waktu optimal 15 volt dan 40 menit akan dibandingkan dengan hasil eksperimen untuk memperoleh selisih antara hasil respon optimal dengan hasil eksperimen dapat dilihat pada Lampiran 13- 18. Berdasarkan optimasi dengan menerapkan proses koagulasi elektrik pada media kultur RPH yang telah ditumbuhi mikroalga, nilai faktor yang optimal tidak merupakan titik central sehingga hanya terdapat satu hasil eksperimen berdasarkan rancangan satuan percobaan menurut metode respon permukaan yaitu pada input energi listrik 20 volt dengan waktu selama 30 menit. Hasil eksperimen untuk nilai TSS yaitu 186 mgL, apabila dibandingkan dengan nilai hasil perhitungan pada respon model yaitu 183.8 mgL maka terdapat perbedaan sebesar 1. Pada parameter kekeruhan diperoleh hasil eksperimen sebesar 198 FTU, dimana hasil ini memiliki perbedaan sebesar 4, jika dibandingkan dengan respon model yang memiliki nilai sebesar 190.7 FTU. Hasil eksperimen warna juga menunjukkan perbedaan yang tidak terlalu besar jika dibandingkan dengan hasil respon model yaitu sebesar 3, dimana hasil eksperimen untuk parameter warna adalah sebesar 580 PtCo, sedangkan hasil respon model adalah 561.5 PtCo. Pada parameter COD, hasil eksperimen adalah sebesar 66.4 mgL. Nilai yang didapatkan ini tidak berbeda jauh dengan hasil yang didapatkan dari hasil perhitungan menggunakan model persamaan yang terbentuk yaitu sebesar 64.3 mgL, sehingga terdapat perbedaan sebesar 3. Hasil eksperimen konsentrasi fosfat yaitu sebesar 3.58 mgL, sedangkan hasil perhitungan berdasarkan model persamaan adalah 3.7324 mgL. Terdapat perbedaan sebesar 4 antara hasil eksperimen dengan hasil perhitungan respon model. Pada parameter pH, hasil eksperimen menunjukkan nilai pH yaitu 7.6. Apabila dibandingkan dengan hasil perhitungan pada respon model yaitu 7.6 maka tidak ada perbedaan nilai pH. Hasil optimasi faktor input energi listrik dan waktu pada media kultur RPH ini berbeda dengan hasil pada media kultur peternakan. Titik optimal tercapai pada input energi listrik yang lebih besar yaitu 20 volt, namun waktu yang diperlukan lebih pendek yaitu 30 menit. Proses koagulasi elektrik mengacu pada pemisahan mikroalga dengan medan listrik tanpa menggunakan kogulanflokulan. Menurut Rohman 2009, prinsip dasar dari elektrokoagulasi adalah reaksi reduksi dan oksidasi redoks. Dalam suatu sel koagulasi elektrik, peristiwa oksidasi terjadi di elektroda yaitu anoda +, sedangkan reduksi terjadi di elektroda yaitu katoda -. Yang terlibat dalam reaksi koagulasi elektrik selain elektroda yaitu air yang diolah, yang berfungsi sebagai larutan elektrolit. Apabila dalam suatu elektrolit ditempatkan dua elektroda dan dialiri arus listrik searah, maka akan terjadi peristiwa elektrokimia yaitu gejala dekomposisi elektrolit, dimana ion positif kation bergerak ke katoda dan menerima elektron yang direduksi dan ion negatif anion bergerak ke anoda dan menyerahkan elektron yang dioksidasi. Reaksi yang terjadi yaitu:  Reaksi di Anoda Positif Fe Fe 3+ aq + 3e - Fe 3+ aq + 3 H 2 O FeOH 3 + 3H + aq nFeOH 3 FenOH3n  Reaksi di Katoda Negatif 2H 2 O + 2e - H 2 g+ 2 OH - Reaksi reduksi-oksidasi mengganggu kestabilan larutan limbah sehingga zat yang tersuspensi pada larutan tersebut juga mengalami destabilitas. Ketidakstabilan muatan pada media kultur dan mikroalga menyebabkan mikroalga dengan muatan yang sejenis membentuk flok untuk mencapai kestabilannya kembali dengan melakukan koagulasi. Mikroalga yang membentuk flok atau terkoagulasi jika sudah mencapai bobot yang cukup akan mengendap. Sedangkan mikroalga yang masih ringan akan terbawa gas H 2 dan mengalami flotasi. Hubungan input energi listrik X 1 dan waktu X 2 pada media kultur peternakan terhadap masing-masing respon ditunjukkan pada Gambar 17. Berdasarkan gambar tersebut dapat dilihat bahwa kurva yang bersifat kuadratik hanyalah kurva hubungan input energi listrik X 1 dan waktu X 2 terhadap respon konsentrasi fosfat. Konsentrasi fosfat terus mengalami penurunan hingga mencapai titik optimum pada input energi listrik 15 volt selama 40 menit, pada input energi listrik diatas 15 volt konsentrasi fosfat mengalami peningkatan lagi. Penurunan konsentrasi fosfat terjadi karena ion positif yang dihasilkan oleh anoda melalui reaksi oksidasi akan berikatan dengan ion negatif PO 4 3- sebagai fosfat dan membentuk koloid yang dapat berfungsi sebagai koagulan. 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 50 100 150 200 250 T S S m g L X1: Input volt X2: Waktu menit 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 100 120 140 160 180 200 220 240 K e k e r u h a n F T U T u r b id it X1: Input volt X2: Waktu menit 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 300 400 500 600 700 W a r n a U n it P t C o X1: Input volt X2: Waktu menit 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 68 70 72 74 76 78 80 C O D m g L X1: Input volt X2: Waktu menit 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 2 4 6 8 10 F o s f a t m g L X1: Input volt X2: Waktu menit 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 p H X1: Input volt X2: Waktu menit a d b e c f Gambar 17 Kurva permukaan respon 3 dimensi hubungan antara input energi listrik dan waktu dengan respon a TSS, b kekeruhan, c warna, d COD, e fosfat dan f pH pada media kultur peternakan dengan koagulasi elektrik. Hubungan input energi listrik X 1 dan waktu X 2 pada media kultur RPH terhadap masing-masing respon ditunjukkan pada Gambar 18. Berdasarkan gambar tersebut dapat dilihat bahwa keenam kurva bersifat kuadratik pada daerah percobaan sesuai dengan model persamaan yang terbentuk, dimana pada awalnya terjadi penurunan masing-masing respon hingga mencapai titik optimal pada input energi listrik 20 volt dan waktu selama 30 menit dan kemudian terjadi peningkatan kembali nilai dari masing-masing respon. Kurva respon TSS, kekeruhan dan warna memiliki pola yang sama, karena nilai kekeruhan dan warna akan mengikuti nilai TSS sehingga apabila nilai TSS meningkat maka nilai kekeruhan dan warna akan meningkat pula dan begitu pula sebaliknya. Koagulasi elektrik dapat menurunkan kekeruhan sebagai fungsi dari waktu, hal ini berarti semakin besar waktu yang diberikan maka pengurangan kekeruhan pada cairan akan semakin besar pula. Hal ini disebabkan oleh agen penghilang kestabilan yang diproduksi pada anoda selama reaksi berlangsung Afriyanti 2011. 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 60 80 100 120 140 160 180 200 T S S m g L X1: Input volt X2: Waktu menit 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 120 140 160 180 200 220 K e k e r u h a n F T U T u r b id it X1: Input volt X2: Waktu menit 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 300 400 500 600 700 W a r n a U n it P t C o X1: Input volt X2: Waktu menit 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 56 58 60 62 64 66 68 C O D m g L X1: Input volt X2: Waktu menit 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 1 2 3 4 F o s f a t m g L X1: Input volt X2: Waktu menit 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 7.5 7.55 7.6 7.65 7.7 7.75 7.8 p H X1: Input volt X2: Waktu menit a d b e c f Gambar 18 Kurva permukaan respon 3 dimensi hubungan antara input energi listrik dan waktu dengan respon a TSS, b kekeruhan, c warna, d COD, e fosfat dan f pH pada media kultur RPH dengan koagulasi elektrik.

4.3.10 Kebutuhan Energi, Bahan Kimia dan Biaya

Energi yang dibutuhkan untuk penerapan proses koagulasi kimia dan koagulasi elektrik dihitung berdasarkan bahan koagulan yang digunakan, daya dan waktu penerapannya. Energi yang dibutuhkan untuk memisahkan 1 liter mikroalga pada proses koagulasi kimia adalah sebesar 0.1 kWh, sedangkan untuk proses koagulasi elektrik adalah antara 5 kWh - 16.67 kWh. Perhitungan biaya yang diperlukan untuk proses koagulasi kimia sangat dipengaruhi oleh banyaknya koagulan yang ditambahkan, sedangkan untuk proses koagulasi elektrik sangat dipengaruhi oleh daya dan waktu penerapan pemisahan. Hasil perhitungan dapat dilihat pada Lampiran 11. Pada Tabel 6 disajikan ringkasan hasil perhitungan biaya. Tabel 6 Biaya yang diperlukan untuk proses koagulasi Perlakuan X 1 X 2 Efisiensi penyisihan TSS Biaya pemisahan per liter media kultur per kg penyisihan TSS Media kultur RPH dengan koagulan PAC pH :7 Dosis: 100 mgL 98 Rp81.00 Rp224860.00 Media kultur peternakan dengan koagulan PAC pH : 7.25 Dosis: 200 mgL 98 Rp82.00 Rp256289.00 Media kultur RPH dengan koagulan ferro sulfat pH : 6.5 Dosis : 65 mgL 99 Rp89.00 Rp245868.00 Media kultur peternakan dengan koagulan ferro sulfat pH : 6.75 Dosis: 120 mgL 80 Rp81.00 Rp255994.00 Media kultur RPH dengan koagulasi elektrik 15 volt 40 menit 79 Rp21.00 Rp114754.00 Media kultur peternakan dengan koagulasi elektrik 15 volt 40 menit 49 Rp21.00 Rp132075.00 Berdasarkan hasil perhitungan biaya, maka diperoleh biaya terkecil yaitu Rp114754.00kg penyisihan TSS dengan menerapkan proses koagulasi elektrik energi 10 kWhm 3 pada media kultur RPH, namun efisiensi pemisahan yang dihasilkan tidak terlalu tinggi 79. Pada media kultur peternakan biaya yang diperlukan adalah Rp132075.00kg penyisihan TSS, biaya ini lebih tinggi namun efisiensi penyisihan TSS masih lebih rendah yaitu 49. Poelman et al. 1997 telah melakukan penelitian menggunakan teknik flokulasi elektrik menggunakan elektroda aluminium, hasil yang didapatkan lebih baik yaitu dengan energi 0.3 kWhm 3 diperoleh efisiensi pemisahan sebesar 95. Hasil penyisihan TSS pada proses koagulasi kimia secara umum sangat baik namun biaya yang diperlukan cukup tinggi yaitu dengan menggunakan koagulan PAC pada media kultur RPH adalah Rp224860.00kg penyisihan TSS dan pada media kultur peternakan adalah Rp256289.00kg penyisihan TSS dengan efisiensi yang sama yaitu sebesar 98. Biaya yang diperlukan dengan menggunakan koagulan ferro sulfat pada media kultur RPH yaitu Rp245868.00kg penyisihan TSS efisiensi 99, sedangkan pada media kultur peternakan yaitu Rp255993.00kg penyisihan TSS efisiensi 80. 5 SIMPULAN DAN SARAN

5.1 Simpulan

Proses koagulasi kimia dan elektrik sebagai perlakuan pendahuluan dapat diterapkan pada teknik pemisahan mikroalga dengan sedimentasi. Selain memisahkan partikel mikroalga, proses koagulasi ini juga memberikan pengaruh terhadap penurunan beberapa parameter pencemar pada limbah cair yaitu kekeruhan, warna, COD dan fosfat. Efisiensi optimal penurunan beberapa parameter untuk kedua media kultur dengan berbagai perlakuan secara berturut- turut RPH dengan PAC, PET dengan PAC, RPH dengan ferro sulfat, PET dengan ferro sulfat, RPH dengan koagulasi elektrik, PET dengan koagulasi elektrik yaitu kekeruhan 99, 95, 97, 52, 64, 55, warna 98, 87, 93, 65, 54, 41, konsentrasi COD 18, 25, 18, 3, 23, 14, dan konsentrasi fosfat 99, 100, 100, 91, 77, 78. Nilai optimal TSS supernatan yang diperoleh untuk kedua media kultur pada berbagai perlakuan secara berturut-turut RPH dengan PAC, PET dengan PAC, RPH dengan ferro sulfat, PET dengan ferro sulfat, RPH dengan koagulasi elektrik, PET dengan koagulasi elektrik yaitu 9 mgL, 6 mgL, 4 mgL, 7 mgL, 184 mgL, 165 mgL dengan kombinasi faktor pH 7 dan PAC 100 mgL, pH 7 dan PAC 225 mgL, pH 6.5 dan ferro sulfat 65 mgL, pH 6.5 dan ferro sulfat 110 mgL, input 20 volt selama 30 menit, input 15 volt selama 40 menit. Efisiensi pemisahan mikroalga dapat dilihat dari efisiensi penyisihan TSS yaitu pada media kultur RPH dan peternakan dengan koagulan PAC: 98, pada media kultur RPH dan peternakan dengan koagulan ferro sulfat: 99 dan 80, pada media kultur RPH dan peternakan dengan koagulasi elektrik: 79 dan 49. Biaya untuk memisahkan mikroalga dengan proses koagulasi elektrik lebih murah yaitu Rp114754.00kg penyisihan TSS RPH dan Rp132075.00kg penyisihan TSS peternakan, namun efisiensi pemisahan yang dihasilkan tidak terlalu tinggi. Biaya untuk memisahkan mikroalga dengan proses koagulasi kimia lebih mahal yaitu Rp224860.00kg penyisihan TSS RPH dengan PAC, Rp256289.00kg penyisihan TSS peternakan dengan PAC, Rp245868.00kg penyisihan TSS RPH dengan ferro sulfat dan Rp255994.00kg penyisihan TSS peternakan dengan ferro sulfat, namun dengan efisiensi yang lebih tinggi.

5.2 Saran

Meskipun teknik koagulasi elektrik lebih efisien untuk memisahkan mikroalga dan menurunkan nilai beberapa parameter lain kekeruhan, warna, COD dan fosfat, tetapi biaya pemisahan mikroalga masih terlalu tinggi karena penelitian ini dilakukan pada skala kecil 1 L. Oleh karena itu, disarankan untuk dilakukan penelitian pada skala yang lebih besar untuk meningkatkan efektivitasnya.