Pengolahan Limbah Cair Rumah Potong Hewan (RPH) Menggunakan Reaktor Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB)
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Rumah Potong Hewan (RPH) merupakan suatu bangunan atau kompleks bangunan
dengan desain dan konstruksi khusus yang memenuhi persyaratan teknis dan higienis
tertentu serta digunakan sebagai tempat pemotongan hewan yang meliputi pemotongan,
pembersihan lantai tempat pemotongan, pembersihan kandang penampungan,
pembersihan kandang isolasi, dan/atau pembersihan isi perut dan air sisa perendaman
(PermenLH No.5 Tahun 2014). Limbah cair RPH tergolong limbah organik yang
mengandung darah, lemak tinja, isi rumen dan usus (Manendar, 2010).
Kota Medan memiliki Perusahaan Daerah Rumah Potong Hewan (PD RPH) dengan
kapasitas pemotongan sapi/kerbau sebanyak 15 ekor/hari. Kegiatan proses pemotongan
mulai beroperasi pukul 23.00 WIB sampai pukul 05.00 WIB. Besarnya kapasitas
pemotongan hewan per hari mengakibatkan produksi limbah cair menjadi besar pula.
Lecompte dan Mehrvar (2015) mengemukakan bahwa rata-rata kandungan bahan
pencemar yang dinyatakan dalam COD pada limbah cair RPH mencapai 4221 mg/L.
Kandungan bahan pencemar yang tinggi didalam limbah cair RPH 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.
Salah satu metode pengolahan air limbah yang sudah banyak dikenal adalah pengolahan
secara anaerob. Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) merupakan sebuah reaktor
yang mengolah limbah secara anaerob dengan memanfaatkan mikroorganisme untuk
mendegradasi bahan pencemar didalam air limbah. Proses pada reaktor UASB dibagi
menjadi 2 fase, yaitu start-up dan steady state. Rizvi. et al (2013) mengemukakan
bahwa fase start-up merupakan proses yang rumit dengan sejumlah faktor yang
mempengaruhinya, diantaranya adalah karakteristik limbah cair, pH, nutrient,
aklimatisasi benih lumpur, kandungan bahan toksik, loading rate, upflow velocity (Vup)
dan hydraulic retention time (HRT). Selain dapat menyisihkan bahan pencemar didalam
Universitas Sumatera Utara
limbah, reaktor UASB juga menghasilkan biogas yang merupakan salah satu ciri khusus
proses anaerob dan dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi.
Venkatesh. et al (2013) meneliti tentang proses start-up reaktor UASB dalam mengolah
limbah cair sintetis yang mengandung COD sekitar 700-1000 mg/l dengan
menggunakan inokulum lumpur yang berasal dari digester. Reaktor dioperasikan pada
suhu ambien (24-35°C). Pada akhir masa start-up yang berlangsung selama 84 hari
penyisihan COD mencapai 90.8% dan produksi biogas mencapai 4.72 L/hari (457 L/kg
CODremoved) dengan nilai OLR 1.293 kg COD/m³.hari serta rasio VFA/alkalinitas
mencapai 0.184, hal ini menunjukkan stabilitas reaktor.
Bhatti. et al (2013) menggunakan reaktor UASB untuk mengolah limbah cair kota.
Penelitian dilakukan selama masa start-up reaktor dengan menggunakan dua nutrien
yang berbeda untuk mempersingkat HRT dari 48 menjadi 12 jam kemudian menjadi 6
jam pada suhu rata-rata 25-34°C. Pada tahap pertama, proses start-up menggunakan
glukosa selama 14 hari, kemudian pada tahap kedua reaktor diumpankan makro dan
mikronutien sebagai synthetic nutrient influent (SNI) dari hari ke 15 sampai 45. Sebagai
kontrol reaktor kedua tetap menggunakan glukosa sebagai umpan dari hari 1 sampai 45.
Efisiensi penyisihan COD mencapai 80% pada hari ke 6 (tahap pertama) dan 98% pada
hari ke 32 (tahap kedua). Pada hari ke 8 dengan menggunakan glukosa dan hari ke 40
menggunakan SNI laju penyisihan substrat maksimum mencapai 0.08 mg COD/mg
VSS/hari. Ketika reaktor mencapai efisiensi penyisihan COD maksimum, umpan
diganti dengan campuran limbah cair kota dan limbah cair industri. HRT berkurang
secara bertahap dengan jeda satu minggu ketika mengolah limbah cair kota.
Torkian. et al (2003) menggunakan reaktor UASB berukuran 1000 l untuk mengolah
limbah cair RPH yang dialirkan langsung dari rumah potong hewan tradisional, granul
lumpur didalam reaktor sudah dibentuk terlebih dahulu dengan menggunakan benih
lumpur yang berasal dari digester lumpur anaerob kota. Operasional reaktor dilakukan
dengan nilai Organic Loading Rate (OLR) 5 kg sCOD/m³.hari dan ditingkatkan secara
bertahap
menjadi 10 kg sCOD/m³.hari. Efisiensi penyisihan bahan organik yang
didapat adalah 75-90%.
I-2
Universitas Sumatera Utara
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah pada penilitian ini adalah sebagai berikut:
1. Seberapa besar kandungan bahan pencemar yang terdapat dalam limbah cair PD
RPH Medan yang ditinjau dari parameter COD, TSS serta pH.
2. Seberapa besar efisiensi pengolahan yang diperoleh dengan menggunakan reaktor
UASB pada tahap konsentrasi limbah cair 50%, 75% dan 100% dengan HRT 9 jam
dalam menurunkan kandungan bahan pencemar yang ditinjau dari parameter COD,
TSS serta pH.
3. Seberapa besar produksi biogas yang diperoleh pada tahap konsentrasi limbah cair
50%, 75% dan 100% .
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Mengetahui besar kandungan bahan pencemar yang terdapat dalam limbah cair PD
RPH Medan yang ditinjau dari parameter COD, TSS serta pH.
2. Mengetahui efisiensi pengolahan yang diperoleh dengan menggunakan reaktor
UASB pada tahap konsentrasi limbah cair 50%, 75% dan 100% dengan HRT 9 jam
dalam menurunkan kandungan bahan pencemar yang ditinjau dari parameter COD,
TSS serta pH.
3. Seberapa besar produksi biogas yang diperoleh pada tahap konsentrasi limbah cair
50%, 75% dan 100% .
1.4 Ruang Lingkup
Berdasarkan rumusan masalah yang telah disebutkan, maka ruang lingkup penelitian ini
adalah :
1. Sumber limbah cair yang diukur adalah limbah cair rumah potong hewan yang
berasal dari PD RPH Medan. Pengukuran dilakukan terhadap kualitas limbah cair.
2. Parameter kualitas limbah cair yang diukur adalah pH, COD dan TSS.
3. Metode pengolahan limbah cair RPH yang digunakan adalah dengan reaktor UASB
skala laboratorium pada fase start-up.
I-3
Universitas Sumatera Utara
4. Reaktor UASB dioperasikan dengan konsentrasi limbah cair 50%, 75% dan 100%.
5. Reaktor UASB dioperasikan dengan HRT 9 jam.
1.5 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat praktis dan teoritis bagi sejumlah
pihak. Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Manfaat Praktis
-
Hasil penelitian ini diharapkan dapat menambah saran dan informasi bagi
pemerintah dan pihak pengelola Rumah Potong Hewan dalam menanggulangi
limbah yang dihasilkan.
-
Aspek praktis yang mungkin diharapkan dari penelitian ini adalah refleksi dalam
peningkatan kualitas pengolahan limbah di sektor industri khususnya industri
Rumah Potong Hewan.
-
Sebagai pengembangan wawasan keilmuan peneliti mengenai pengolahan
limbah berbasis anaerob.
2. Manfaat Teoritis
Hasil dari penelitian ini dapat dijadikan referensi untuk penelitian selanjutnya.
I-4
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Rumah Potong Hewan (RPH) merupakan suatu bangunan atau kompleks bangunan
dengan desain dan konstruksi khusus yang memenuhi persyaratan teknis dan higienis
tertentu serta digunakan sebagai tempat pemotongan hewan yang meliputi pemotongan,
pembersihan lantai tempat pemotongan, pembersihan kandang penampungan,
pembersihan kandang isolasi, dan/atau pembersihan isi perut dan air sisa perendaman
(PermenLH No.5 Tahun 2014). Limbah cair RPH tergolong limbah organik yang
mengandung darah, lemak tinja, isi rumen dan usus (Manendar, 2010).
Kota Medan memiliki Perusahaan Daerah Rumah Potong Hewan (PD RPH) dengan
kapasitas pemotongan sapi/kerbau sebanyak 15 ekor/hari. Kegiatan proses pemotongan
mulai beroperasi pukul 23.00 WIB sampai pukul 05.00 WIB. Besarnya kapasitas
pemotongan hewan per hari mengakibatkan produksi limbah cair menjadi besar pula.
Lecompte dan Mehrvar (2015) mengemukakan bahwa rata-rata kandungan bahan
pencemar yang dinyatakan dalam COD pada limbah cair RPH mencapai 4221 mg/L.
Kandungan bahan pencemar yang tinggi didalam limbah cair RPH 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.
Salah satu metode pengolahan air limbah yang sudah banyak dikenal adalah pengolahan
secara anaerob. Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) merupakan sebuah reaktor
yang mengolah limbah secara anaerob dengan memanfaatkan mikroorganisme untuk
mendegradasi bahan pencemar didalam air limbah. Proses pada reaktor UASB dibagi
menjadi 2 fase, yaitu start-up dan steady state. Rizvi. et al (2013) mengemukakan
bahwa fase start-up merupakan proses yang rumit dengan sejumlah faktor yang
mempengaruhinya, diantaranya adalah karakteristik limbah cair, pH, nutrient,
aklimatisasi benih lumpur, kandungan bahan toksik, loading rate, upflow velocity (Vup)
dan hydraulic retention time (HRT). Selain dapat menyisihkan bahan pencemar didalam
Universitas Sumatera Utara
limbah, reaktor UASB juga menghasilkan biogas yang merupakan salah satu ciri khusus
proses anaerob dan dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi.
Venkatesh. et al (2013) meneliti tentang proses start-up reaktor UASB dalam mengolah
limbah cair sintetis yang mengandung COD sekitar 700-1000 mg/l dengan
menggunakan inokulum lumpur yang berasal dari digester. Reaktor dioperasikan pada
suhu ambien (24-35°C). Pada akhir masa start-up yang berlangsung selama 84 hari
penyisihan COD mencapai 90.8% dan produksi biogas mencapai 4.72 L/hari (457 L/kg
CODremoved) dengan nilai OLR 1.293 kg COD/m³.hari serta rasio VFA/alkalinitas
mencapai 0.184, hal ini menunjukkan stabilitas reaktor.
Bhatti. et al (2013) menggunakan reaktor UASB untuk mengolah limbah cair kota.
Penelitian dilakukan selama masa start-up reaktor dengan menggunakan dua nutrien
yang berbeda untuk mempersingkat HRT dari 48 menjadi 12 jam kemudian menjadi 6
jam pada suhu rata-rata 25-34°C. Pada tahap pertama, proses start-up menggunakan
glukosa selama 14 hari, kemudian pada tahap kedua reaktor diumpankan makro dan
mikronutien sebagai synthetic nutrient influent (SNI) dari hari ke 15 sampai 45. Sebagai
kontrol reaktor kedua tetap menggunakan glukosa sebagai umpan dari hari 1 sampai 45.
Efisiensi penyisihan COD mencapai 80% pada hari ke 6 (tahap pertama) dan 98% pada
hari ke 32 (tahap kedua). Pada hari ke 8 dengan menggunakan glukosa dan hari ke 40
menggunakan SNI laju penyisihan substrat maksimum mencapai 0.08 mg COD/mg
VSS/hari. Ketika reaktor mencapai efisiensi penyisihan COD maksimum, umpan
diganti dengan campuran limbah cair kota dan limbah cair industri. HRT berkurang
secara bertahap dengan jeda satu minggu ketika mengolah limbah cair kota.
Torkian. et al (2003) menggunakan reaktor UASB berukuran 1000 l untuk mengolah
limbah cair RPH yang dialirkan langsung dari rumah potong hewan tradisional, granul
lumpur didalam reaktor sudah dibentuk terlebih dahulu dengan menggunakan benih
lumpur yang berasal dari digester lumpur anaerob kota. Operasional reaktor dilakukan
dengan nilai Organic Loading Rate (OLR) 5 kg sCOD/m³.hari dan ditingkatkan secara
bertahap
menjadi 10 kg sCOD/m³.hari. Efisiensi penyisihan bahan organik yang
didapat adalah 75-90%.
I-2
Universitas Sumatera Utara
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah pada penilitian ini adalah sebagai berikut:
1. Seberapa besar kandungan bahan pencemar yang terdapat dalam limbah cair PD
RPH Medan yang ditinjau dari parameter COD, TSS serta pH.
2. Seberapa besar efisiensi pengolahan yang diperoleh dengan menggunakan reaktor
UASB pada tahap konsentrasi limbah cair 50%, 75% dan 100% dengan HRT 9 jam
dalam menurunkan kandungan bahan pencemar yang ditinjau dari parameter COD,
TSS serta pH.
3. Seberapa besar produksi biogas yang diperoleh pada tahap konsentrasi limbah cair
50%, 75% dan 100% .
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Mengetahui besar kandungan bahan pencemar yang terdapat dalam limbah cair PD
RPH Medan yang ditinjau dari parameter COD, TSS serta pH.
2. Mengetahui efisiensi pengolahan yang diperoleh dengan menggunakan reaktor
UASB pada tahap konsentrasi limbah cair 50%, 75% dan 100% dengan HRT 9 jam
dalam menurunkan kandungan bahan pencemar yang ditinjau dari parameter COD,
TSS serta pH.
3. Seberapa besar produksi biogas yang diperoleh pada tahap konsentrasi limbah cair
50%, 75% dan 100% .
1.4 Ruang Lingkup
Berdasarkan rumusan masalah yang telah disebutkan, maka ruang lingkup penelitian ini
adalah :
1. Sumber limbah cair yang diukur adalah limbah cair rumah potong hewan yang
berasal dari PD RPH Medan. Pengukuran dilakukan terhadap kualitas limbah cair.
2. Parameter kualitas limbah cair yang diukur adalah pH, COD dan TSS.
3. Metode pengolahan limbah cair RPH yang digunakan adalah dengan reaktor UASB
skala laboratorium pada fase start-up.
I-3
Universitas Sumatera Utara
4. Reaktor UASB dioperasikan dengan konsentrasi limbah cair 50%, 75% dan 100%.
5. Reaktor UASB dioperasikan dengan HRT 9 jam.
1.5 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat praktis dan teoritis bagi sejumlah
pihak. Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Manfaat Praktis
-
Hasil penelitian ini diharapkan dapat menambah saran dan informasi bagi
pemerintah dan pihak pengelola Rumah Potong Hewan dalam menanggulangi
limbah yang dihasilkan.
-
Aspek praktis yang mungkin diharapkan dari penelitian ini adalah refleksi dalam
peningkatan kualitas pengolahan limbah di sektor industri khususnya industri
Rumah Potong Hewan.
-
Sebagai pengembangan wawasan keilmuan peneliti mengenai pengolahan
limbah berbasis anaerob.
2. Manfaat Teoritis
Hasil dari penelitian ini dapat dijadikan referensi untuk penelitian selanjutnya.
I-4
Universitas Sumatera Utara