WW 1 DEGRADASI SENYAWA ORGANIK LIMBAH CA
DEGRADASI SENYAWA ORGANIK LIMBAH CAIR TAHU
DALAM ANAEROBIC BAFFLED REACTOR
Puteri Myrasandri1 dan Mindriany Syafila2
Program Studi Teknik Lingkungan
Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung,
Jl. Ganesha 10 Bandung 40132
1
puteri_myra@students.itb.ac.id dan 2syafila.mindriany@gmail.com
PENDAHULUAN
Proses produksi tahu menghasilkan limbah
cair dalam kuantitas yang besar dengan rata-rata
jumlah limbah cair industri tahu per kilogram kedelai
yang diolah adalah 17±3 L (Romli, 2009).
Karakteristik limbah cair tahu sebagian besar terdiri
dari polutan organik dengan nilai yang cukup tinggi
sehingga dibutuhkan pengolahan limbah yang efisien
dan relatif murah. Pada penelitian ini, akan digunakan
reaktor Anaerobic Baffled Reactor skala laboratorium
dan diamati degradasi senyawa organik. Penelitian ini
diharapkan dapat mendorong pengolahan limbah cair
tahu di kawasan industri, sehingga masalah limbah cair
tahu akan teratasi.
METODOLOGI
Penelitian
dilakukan
dalam
skala
laboratorium dengan menggunakan limbah cair yang
berasal dari industri Tahu yang berlokasi di Dago
Bengkok, Bandung. Seluruh percobaan dilaksanakan di
Laboratorium Penelitian Kualitas Air Program Studi
Teknik Lingkungan ITB. Kerangka kerja disajikan
dalam diagram alir berikut (Gambar 1).
Tahap
Persiapan
Tahap
Aklimatisasi
Tahap
Pengoperasia
n Reaktor
Analisis
Penulisan
Laporan
Gambar 1 Diagram alir metodologi
Gambar 2 Anaerobic Baffled Reactor dengan lima
kompartemen
HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Limbah
Limbah cair tahu yang digunakan merupakan
limbah whey yang berasal dari proses pengepresan
tanpa pengolahan sebelumnya. Karakteristik limbah
industri limbah cair tahu dapat dilihat pada Tabel 1
berikut.
WW-1
Tabel 1 Uji karakteristik awal limbah cair tahu
Parameter
Satuan
Nilai
Baku
Mutu (*)
pH
5,435
5 -- 9
Zat Organik
mg/L KMnO4
9.449
BOD
mg/L
6.586
500
COD terlarut
mg/L
8.640
100
NTK
mg NH3-N / L 297,5
20
Ammonium
mg NH3-N / L
11,2
Nitrat
mg/L
25,355
20
Nitrit
mg/L
0,0313
Total Phospat
mg PO43 -- P/L 2,0232
5
Alkalinitas
mg/L CaCO3
860
Total
Asiditas Total
mg/L CaCO3
1270
VSS
mg/L
150
TSS
mg/L
2350
400
Sumber: (*) Baku Mutu PP No. 82 Tahun 2001
golongan IV
Seeding dan Aklimatisasi
Sebelum
tahap
running,
mikroorganisme dimasukkan ke dalam ABR
agar terjamin keberadaan bakteri. Seeding
bertujuan untuk memperbanyak populasi
bakteri.
Aklimatisasi
merupakan
tahap
penyesuaian diri mikroorganisme dengan
kondisi air limbah tahu yang akan diolah.
Pengoperasian Reaktor
Reaktor ABR dioperasikan dengan
waktu detensi selama 96 jam secara kontinu
tanpa resirkulasi. Reaktor dioperasikan pada
suhu ruangan dan dalam kondisi anaerob. Waktu
detensi ditentukan dengan pengaturan debit
aliran limbah yang masuk ke dalam reaktor pada
pompa peristaltik. Sampel air limbah diambil
dengan metode grab sampling pada bagian
influen, masing-masing kompartemen dan
effluen pada reaktor. Parameter yang dianalisis
setiap hari adalah; pH, COD terlarut, Total Asam
Volatil (TAV), dan etanol. Sedangkan gas yang
terbentuk diukur saat kondisi reaktor sudah
tunak.
Perbandingan Kinerja Tiap Kompartemen
Konsentrasi COD pada influen, setiap
kompartemen (K1, K2, K3, K4, K5) dan efluen
reaktor disajikan pada Gambar 3. Hasil
(Gambar 4). Hasil analisis gas menunjukkan
bahwa komposisi biogas terbesar didominasi
oleh gas CO2 yakni sebesar 73,4867% dan
71,7508% diikuti dengan produksi gas metan
sebesar 14,6128% dan 13,978%.
Komposisi (%v/v)
pengukuran parameter COD terlarut menunjukkan
bahwa kondisi steady state dicapai saat hari ke-17.
Secara umum terjadi penurunan COD dari influen
yang
berlangsung
sepanjang
kompartemenkompartemen pada reaktor.
Secara keseluruhan, terjadi penurunan nilai
COD terlarut walaupun relatif tidak terlalu besar. Hal
ini dapat terjadi karena pada proses fermentasi tidak
terjadi penyisihan COD. Senyawa organik terkonversi
menjadi bentuk senyawa organik lainnya yang lebih
sederhana (Gaudy, 1980). Pada setiap kompartemen,
proses yang berlangsung masih berupa proses
asidogenesis.
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
17
18
CH4
14.6128
13.978
N2
11.8037
14.1826
H2
0.0966
0.0888
CO2
73.4867
71.7508
Hari ke-
Gambar 4 Produksi biogas
Gambar 3 Perbandingan kinerja tiap kompartemen
Hasil pengukuran TAV menunjukkan
pembentukan TAV pada kompartemen yang semakin
meningkat, terutama pada kompartemen tiga (K3) dan
kompartemen empat (K4), menunjukkan pembentukan
asam-asam lemak hasil proses asidogenesis.
Konsentrasi
TAV
perlahan
menurun
pada
kompartemen lima (K5) dan efluen limbah karena
produk metabolisme asidogenesis yang diubah
menjadi gas metan pada tahap metanogenesis.
Kandungan TAV pada efluen menunjukkan bahwa
tidak semua hasil asidogenesis diubah melalui tahap
metanogenesis. Hal ini menunjukkan keterbatasan
sistem dalam menjalankan proses metanogenesis.
Koefisien Hasil
Koefisien hasil adalah suatu nilai yang
menyatakan jumlah penggunaan suatu materi.
Akumulasi
asam-asam
volatil
pada
reaktor
menghambat keberlangsungan proses metanogenesis.
Secara stoikiometri, 1 mg COD akan menghasilkan
5,82 mg asetat (Syafila, 2003). Pada penelitian ini,
koefisien hasil sebesar 3,09 mg TAV/mg COD belum
mennunjukkan hasil yang tinggi.
Hasil
perhitungan
koefisien
hasil
pembentukan gas metan adalah sebesar 1,62 L
CH4/gram COD. Proses metanogenesis berkaitan erat
dengan proses pembentukan asam volatil. Semakin
banyak asam volatil di dalam reaktor, waktu yang
dibutuhkan untuk proses metanogenesis lebih lama.
Produksi Biogas
Analisis gas CO2, H2, N2 dan CH4 dengan
menggunakan gas chromatograph dilakukan pada saat
kondisi tunak sudah tercapai selama dua hari
WW-2
Reaktor yang didominasi oleh gas CO2
ini menunjukkan bahwa tahapan reaksi proses
anaerob yang terjadi adalah tahap fermentasi
atau asidogenesis. Tahap metanogenesis sangat
tergantung oleh pH, pH optimum untuk reaksi
anaerob tahap metanogenesis berada pada
rentang 6,8-7,2 berdasarkan Eckenfelder
(2002), sedangkan pH dalam reaktor berada
pada rentang 5,21-6,31.
KESIMPULAN
Pada penelitian ini, proses yang
berlangsung di dalam reaktor didominasi
dengan
proses
asidogenesis.
Proses
asidogenesis paling besar terjadi pada
kompartemen tiga (K3) dengan produksi TAV
dan etanol paling besar pada kompartemen
tersebut. Proses metanogenesis sudah terjadi
dengan adanya pembentukan gas metan
(14,0%-14,6%), namun masih terbatas dengan
pengoperasian HRT 96 jam. Keterbatasan ini
dapat disebabkan oleh pH di dalam reaktor yang
belum sesuai dengan pH optimal pertumbuhan
bakteri metanogen.
DAFTAR PUSTAKA
Eckenfelder, Wesley W. (2000). Industrial
Water Pollution Control. McGraw-Hill:
United States of America.
Gaudy, A & Gaudy, E. (1980). Microbiology
for
Environmetal
Scientists
and
Engineers, McGraw-Hill: New York.
Romli, Muhammad & Suprihatin. (2009).
Beban Pencemaran Limbah Cair
Industri Tahu dan Analisis Alternatif
Strategi
Pengelolaannya.
Jurnal
Purifikasi, 10: 2, 141–154.
DALAM ANAEROBIC BAFFLED REACTOR
Puteri Myrasandri1 dan Mindriany Syafila2
Program Studi Teknik Lingkungan
Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung,
Jl. Ganesha 10 Bandung 40132
1
puteri_myra@students.itb.ac.id dan 2syafila.mindriany@gmail.com
PENDAHULUAN
Proses produksi tahu menghasilkan limbah
cair dalam kuantitas yang besar dengan rata-rata
jumlah limbah cair industri tahu per kilogram kedelai
yang diolah adalah 17±3 L (Romli, 2009).
Karakteristik limbah cair tahu sebagian besar terdiri
dari polutan organik dengan nilai yang cukup tinggi
sehingga dibutuhkan pengolahan limbah yang efisien
dan relatif murah. Pada penelitian ini, akan digunakan
reaktor Anaerobic Baffled Reactor skala laboratorium
dan diamati degradasi senyawa organik. Penelitian ini
diharapkan dapat mendorong pengolahan limbah cair
tahu di kawasan industri, sehingga masalah limbah cair
tahu akan teratasi.
METODOLOGI
Penelitian
dilakukan
dalam
skala
laboratorium dengan menggunakan limbah cair yang
berasal dari industri Tahu yang berlokasi di Dago
Bengkok, Bandung. Seluruh percobaan dilaksanakan di
Laboratorium Penelitian Kualitas Air Program Studi
Teknik Lingkungan ITB. Kerangka kerja disajikan
dalam diagram alir berikut (Gambar 1).
Tahap
Persiapan
Tahap
Aklimatisasi
Tahap
Pengoperasia
n Reaktor
Analisis
Penulisan
Laporan
Gambar 1 Diagram alir metodologi
Gambar 2 Anaerobic Baffled Reactor dengan lima
kompartemen
HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Limbah
Limbah cair tahu yang digunakan merupakan
limbah whey yang berasal dari proses pengepresan
tanpa pengolahan sebelumnya. Karakteristik limbah
industri limbah cair tahu dapat dilihat pada Tabel 1
berikut.
WW-1
Tabel 1 Uji karakteristik awal limbah cair tahu
Parameter
Satuan
Nilai
Baku
Mutu (*)
pH
5,435
5 -- 9
Zat Organik
mg/L KMnO4
9.449
BOD
mg/L
6.586
500
COD terlarut
mg/L
8.640
100
NTK
mg NH3-N / L 297,5
20
Ammonium
mg NH3-N / L
11,2
Nitrat
mg/L
25,355
20
Nitrit
mg/L
0,0313
Total Phospat
mg PO43 -- P/L 2,0232
5
Alkalinitas
mg/L CaCO3
860
Total
Asiditas Total
mg/L CaCO3
1270
VSS
mg/L
150
TSS
mg/L
2350
400
Sumber: (*) Baku Mutu PP No. 82 Tahun 2001
golongan IV
Seeding dan Aklimatisasi
Sebelum
tahap
running,
mikroorganisme dimasukkan ke dalam ABR
agar terjamin keberadaan bakteri. Seeding
bertujuan untuk memperbanyak populasi
bakteri.
Aklimatisasi
merupakan
tahap
penyesuaian diri mikroorganisme dengan
kondisi air limbah tahu yang akan diolah.
Pengoperasian Reaktor
Reaktor ABR dioperasikan dengan
waktu detensi selama 96 jam secara kontinu
tanpa resirkulasi. Reaktor dioperasikan pada
suhu ruangan dan dalam kondisi anaerob. Waktu
detensi ditentukan dengan pengaturan debit
aliran limbah yang masuk ke dalam reaktor pada
pompa peristaltik. Sampel air limbah diambil
dengan metode grab sampling pada bagian
influen, masing-masing kompartemen dan
effluen pada reaktor. Parameter yang dianalisis
setiap hari adalah; pH, COD terlarut, Total Asam
Volatil (TAV), dan etanol. Sedangkan gas yang
terbentuk diukur saat kondisi reaktor sudah
tunak.
Perbandingan Kinerja Tiap Kompartemen
Konsentrasi COD pada influen, setiap
kompartemen (K1, K2, K3, K4, K5) dan efluen
reaktor disajikan pada Gambar 3. Hasil
(Gambar 4). Hasil analisis gas menunjukkan
bahwa komposisi biogas terbesar didominasi
oleh gas CO2 yakni sebesar 73,4867% dan
71,7508% diikuti dengan produksi gas metan
sebesar 14,6128% dan 13,978%.
Komposisi (%v/v)
pengukuran parameter COD terlarut menunjukkan
bahwa kondisi steady state dicapai saat hari ke-17.
Secara umum terjadi penurunan COD dari influen
yang
berlangsung
sepanjang
kompartemenkompartemen pada reaktor.
Secara keseluruhan, terjadi penurunan nilai
COD terlarut walaupun relatif tidak terlalu besar. Hal
ini dapat terjadi karena pada proses fermentasi tidak
terjadi penyisihan COD. Senyawa organik terkonversi
menjadi bentuk senyawa organik lainnya yang lebih
sederhana (Gaudy, 1980). Pada setiap kompartemen,
proses yang berlangsung masih berupa proses
asidogenesis.
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
17
18
CH4
14.6128
13.978
N2
11.8037
14.1826
H2
0.0966
0.0888
CO2
73.4867
71.7508
Hari ke-
Gambar 4 Produksi biogas
Gambar 3 Perbandingan kinerja tiap kompartemen
Hasil pengukuran TAV menunjukkan
pembentukan TAV pada kompartemen yang semakin
meningkat, terutama pada kompartemen tiga (K3) dan
kompartemen empat (K4), menunjukkan pembentukan
asam-asam lemak hasil proses asidogenesis.
Konsentrasi
TAV
perlahan
menurun
pada
kompartemen lima (K5) dan efluen limbah karena
produk metabolisme asidogenesis yang diubah
menjadi gas metan pada tahap metanogenesis.
Kandungan TAV pada efluen menunjukkan bahwa
tidak semua hasil asidogenesis diubah melalui tahap
metanogenesis. Hal ini menunjukkan keterbatasan
sistem dalam menjalankan proses metanogenesis.
Koefisien Hasil
Koefisien hasil adalah suatu nilai yang
menyatakan jumlah penggunaan suatu materi.
Akumulasi
asam-asam
volatil
pada
reaktor
menghambat keberlangsungan proses metanogenesis.
Secara stoikiometri, 1 mg COD akan menghasilkan
5,82 mg asetat (Syafila, 2003). Pada penelitian ini,
koefisien hasil sebesar 3,09 mg TAV/mg COD belum
mennunjukkan hasil yang tinggi.
Hasil
perhitungan
koefisien
hasil
pembentukan gas metan adalah sebesar 1,62 L
CH4/gram COD. Proses metanogenesis berkaitan erat
dengan proses pembentukan asam volatil. Semakin
banyak asam volatil di dalam reaktor, waktu yang
dibutuhkan untuk proses metanogenesis lebih lama.
Produksi Biogas
Analisis gas CO2, H2, N2 dan CH4 dengan
menggunakan gas chromatograph dilakukan pada saat
kondisi tunak sudah tercapai selama dua hari
WW-2
Reaktor yang didominasi oleh gas CO2
ini menunjukkan bahwa tahapan reaksi proses
anaerob yang terjadi adalah tahap fermentasi
atau asidogenesis. Tahap metanogenesis sangat
tergantung oleh pH, pH optimum untuk reaksi
anaerob tahap metanogenesis berada pada
rentang 6,8-7,2 berdasarkan Eckenfelder
(2002), sedangkan pH dalam reaktor berada
pada rentang 5,21-6,31.
KESIMPULAN
Pada penelitian ini, proses yang
berlangsung di dalam reaktor didominasi
dengan
proses
asidogenesis.
Proses
asidogenesis paling besar terjadi pada
kompartemen tiga (K3) dengan produksi TAV
dan etanol paling besar pada kompartemen
tersebut. Proses metanogenesis sudah terjadi
dengan adanya pembentukan gas metan
(14,0%-14,6%), namun masih terbatas dengan
pengoperasian HRT 96 jam. Keterbatasan ini
dapat disebabkan oleh pH di dalam reaktor yang
belum sesuai dengan pH optimal pertumbuhan
bakteri metanogen.
DAFTAR PUSTAKA
Eckenfelder, Wesley W. (2000). Industrial
Water Pollution Control. McGraw-Hill:
United States of America.
Gaudy, A & Gaudy, E. (1980). Microbiology
for
Environmetal
Scientists
and
Engineers, McGraw-Hill: New York.
Romli, Muhammad & Suprihatin. (2009).
Beban Pencemaran Limbah Cair
Industri Tahu dan Analisis Alternatif
Strategi
Pengelolaannya.
Jurnal
Purifikasi, 10: 2, 141–154.