PENGARUH HYDRAULIC RETENTION TIME (HRT) DAN LAJU PENGADUKAN PADA PROSES ASIDOGENESIS LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT (LCPKS) PADA KEADAAN AMBIENT SKRIPSI

  PENGARUH HYDRAULIC RETENTION TIME (HRT) DAN LAJU PENGADUKAN PADA PROSES ASIDOGENESIS LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT (LCPKS) PADA KEADAAN AMBIENT SKRIPSI Oleh MUHAMMAD DARUL NAFIS 110405087 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN SEPTEMBER 2015

  PENGARUH HYDRAULIC RETENTION TIME (HRT) DAN LAJU PENGADUKAN PADA PROSES ASIDOGENESIS LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT (LCPKS) PADA KEADAAN AMBIENT SKRIPSI Oleh MUHAMMAD DARUL NAFIS 110405087 SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN SEPTEMBER 2015

  

PRAKATA

  Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul

  “Pengaruh Hydraulic Retention Time (HRT) dan Laju Pengadukan pada Proses Asidogenesis Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) pada Keadaan Ambient

  ”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

  Hasil penelitian ini: 1.

  Penelitian ini memberikan informasi mengenai proses loading up dan variasi laju pengadukan dalam proses digestasi anaerobik tahapan asidogenesis.

  2. Penelitian ini memanfaatkan limbah cair pabrik kelapa sawit dengan menggunakan keadaan ambient sehingga dapat lebih menghemat energi yang digunakan untuk pemanas pada fermentor.

  Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terimakasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada: 1.

  Ir. Bambang Trisakti MT selaku Pembimbing 2. Ir. Seri Maulina, MSChe, PhD selaku Penguji 3. Dr. Ir. Fatimah, MT selaku Penguji 4. Ir. Renita Manurung, MT selaku Koordinator Skripsi 5. Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia

  Penulis menyadari bahwa laporan hasil penelitian ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

  Medan, 11 September 2015 Penulis Muhammad Darul Nafis

  

DEDIKASI

  Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada: 1.

  Orang tua penulis, Ayahanda Ridwan Sinaga dan Ibunda Sukafti yang sangat banyak memberikan dukungan moril maupun materil bagi penulis dalam segala hal.

  2. Saudara penulis Wadi Fatmah, Rahmaida S, Uswatun Hasanah dan Hajarul Aswad S serta keluarga penulis yang telah memberikan saran dan semangat dalam menyelesaikan studi.

  3. Rekan penelitian Aidil Saputra dan rekan-rekan LPPM yaitu Bg Zoeliadi, Bg Basril Amirza Harahap, Bg Dedy Anwar, Bg Rahman, Bg Chamsa, Bg Rio, Bg Gandi, Intan Afrilia, Yola Melida, Ramlan, Rio Agung Prakoso, Ekuino Simanungkalit, Tri Putra Pasaribu, Khairul Fahmi, Endah V Hutabarat, Christianto Sitio dan Muksalmina.

  4. Teman-teman sejawat terutama Laila ulfa, Anugerah PP, Bismoyo, Idris, Feri, Inok, adik dan abang/kakak senior serta teman-teman stambuk 2011 yang telah banyak memberikan banyak dukungan, semangat, doa, pembelajaran hidup dan kenangan tak terlupakan kepada penulis.

  5. Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan banyak ilmu yang berharga dan bantuan kepada penulis selama menjalankan perkuliahan.

RIWAYAT HIDUP PENULIS

  Nama : Muhammad Darul Nafis NIM : 110405087 Tempat, tanggal lahir : Tanjungbalai / 16 April 1993 Nama Orang Tua : Ridwan Sinaga dan Sukafti Alamat Orang Tua: Jalan Jend. Sudriman km 2,5 No. 10, Kecamatan Datuk Bandar Tanjungbalai

  Asal Sekolah:  TK Al-Washliah 1998-1999  SD Negeri 132408 tahun 1999–2005  SMP Negeri 1 Tanjungbalai tahun 2005–2008  SMA Negeri 1 Tanjungbalai tahun 2008–2011 Beasiswa yang pernah diperoleh: 1.

  Peningkatan Prestasi Akademik (PPA) tahun 2012–2014 2. Bantuan Belajar Mahasiswa (BBM) tahun 2013-2014

  Pengalaman Organisasi/Kerja: 1.

  Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2014/2015 sebagai sekretaris Bidang Hubungan Masyarakat 2. Covalen Study Group (CSG) periode 2013/2014 sebagai anggota

  Hubungan Masyarakat 3. Anggota SGC (Smart Generation Community) tahun 2011-2012 4.

  Sekretaris Umum English Club FT USU tahun 2012-2013 5. Kerja praktek di PTPN III PKS Rambutan tahun 2014

ABSTRAK

  Proses asidogenesis merupakan salah satu tahapan dalam digestasi anaerob yang akan menghasilkan prooduk intermediet berupa VFA yang terdiri dari asam asetat, asam propionat dan asam butirat. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji konversi LCPKS menjadi VFA dengan variasi laju pengadukan dan variasi HRT dan pada keadaan ambient. Fermentor yang digunakan yaitu CSTR. Proses loading up dilakukan dengan variasi HRT yang dimulai dari HRT 20, 15, 10, 5 dan 4 dengan pH 6 dan laju pengadukan 250 rpm kemudian dilanjutkan dangan variasi laju pengadukan yaitu pada 150, 200, 250 dan 300 rpm dengan pH 6 dan HRT 4. Analisis yang dilakukan yaitu analisis TS, VS, TSS, VSS, COD dan VFA. Pembentukan VFA yang tertinggi diperoleh pada laju pengadukan 200 rpm sebesar 6019,657 mg/L dengan konsentrasi asam asetat, asam propionat dan asam butirat masing-masing 2907,338 mg/L; 727,051 mg/L; 2385 mg/L dengan reduksi COD sebesar 22,22 %.

  Kata kunci : Asidogenesis, VFA, CSTR, Ambient

ABSTRACT

  Acidogenesis is one of the step in anaerobic digestion which produce the

intermediet product VFA. VFA is consist of acetic acid, propionic acid and butiric

acid. This research was done to obtain the information the of POME conversion to

  

VFA by varying the HRT and mixing rate in ambient temperature. The CSTR

fermentor was used in this research. Loading up process was done by varying the

HRT, starting by HRT 20, 15, 10, 5 and 4 days with mixing rate 250 rpm and pH 6.

And the next step was done by varying the mixing rate starting by 150, 200, 250 and

300 rpm with pH 6 and HRT 4 days. The analysis in this research were TS, VS, TSS,

  

VSS, COD and VFA. The result of this study indicate that the highest total VFA was

obtained by varying the mixing rate in 200 rpm which produced 6019,657 mg/L total

  

VFA and consist of 2907,338 mg/L acetic acid, 727,051 mg/L propionic acid and

2385 mg/L butiric acid with the COD reduction 22,22 %.

  Keywords : Acidogenesis, VFA, CSTR, Ambient

DAFTAR ISI

  PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ..................................................................... i PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI .............................................................. ii PRAKATA ................................................................................................................ iii DEDIKASI ................................................................................................................. v RIWAYAT HIDUP PENULIS ................................................................................. vi ABSTRAK ............................................................................................................... vii ABSTRACT ............................................................................................................ viii DAFTAR ISI ............................................................................................................. ix DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... xii DAFTAR TABEL ................................................................................................... xiv DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................ xv DAFTAR SINGKATAN ........................................................................................ xvi BAB I PENDAHULUAN ..........................................................................................

  1 1.1 LATAR BELAKANG ....................................................................................

  1 1.2 PERUMUSAN MASALAH ..........................................................................

  4 1.3 TUJUAN PENELITIAN ................................................................................

  4 1.4 MANFAAT PENELITIAN ............................................................................

  5 1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN ...............................................................

  5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................

  7 2.1 PERKEMBANGAN KELAPA SAWIT DI INDONESIA ............................

  7 2.2 LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT (LCPKS) ...............................

  7 2.3 POTENSI PRODUKSI BIOGAS DARI LCPKS ..........................................

  9 2.4 PROSES DIGESTASI ANAEROB .............................................................

  10 2.4.1 Hidrolisis .............................................................................................

  11 2.4.2 Asidogenesis .......................................................................................

  11 2.4.3 Asetogenesis .......................................................................................

  12 2.4.4 Metanogenesis ....................................................................................

  12

  2.5 FAKTOR-FAKTOR YANG MEMEPNGARUHI DIGESTASI ANAEROB ...................................................................................................

  13 2.5.1 Temperatur Operasi ............................................................................

  14 ix

  2.5.2 pH ........................................................................................................

  14 2.5.3 Ukuran Partikel ...................................................................................

  15 2.5.4 Pengadukan .........................................................................................

  15 2.5.5 Organic Loading Rate (OLR) .............................................................

  15 2.5.6 Retention Time ....................................................................................

  16 2.6 ANALISA EKONOMI ................................................................................

  16 BAB III METODOLOGI PENELITIAN .................................................................

  17 3.1 LOKASI PENELITIAN ...............................................................................

  17 3.2 BAHAN DAN PERALATAN .....................................................................

  17 3.2.1 Bahan-Bahan .......................................................................................

  17 3.2.2 Peralatan ..............................................................................................

  17 3.2.2.1 peralatan utama .......................................................................

  17 3.2.2.2 peralatan analisa ......................................................................

  18 3.3 TAHAPAN PENELITIAN ..........................................................................

  19 3.3.1 Analisis Bahan Baku Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) ...

  19 3.3.1.1 Analisis pH .............................................................................

  19 3.3.1.2 Analisis M-Alkalinity ..............................................................

  19 3.3.1.3 Analisis Total Solid ................................................................

  19 3.3.1.4 Analisis Volatile Solid ............................................................

  20 3.3.1.5 Analisis Total Suspended Solid ...............................................

  20 3.3.1.6 Analisis Volatile Suspended Solid ..........................................

  21 3.3.1.7 Analisis Chemical Oxygen Demand (COD) ...........................

  22 3.3.2 Loading Up dan Operasi Target ..........................................................

  24 3.3.3 Pengujian Sampel (Sampling) .............................................................

  24 3.4 FLOWCHART PENELITIAN .....................................................................

  25

  3.4.1 Flowchart Prosedur Analisis Bahan baku limbah cair pabrik kelapa Sawit (LCPKS) dan pengujian sampel (sampling) .............................

  24 3.4.1.1 Flowchart Prosedur Analisis pH .............................................

  24 3.4.1.2 Flowchart Prosedur Analisis M-Alkalinity .............................

  25 3.4.1.3 Flowchart Prosedur Analisis Total Solid (TS) ......................

  26 3.4.1.4 Flowchart Prosedur Analisis Volatile Solid (VS) ...................

  27 x

  3.4.1.5 Flowchart Prosedur Analisis Total Suspended Solid (TSS) ...

  27

  3.4.1.6 Flowchart Prosedur Analisis Volatile Suspended Solid (VSS)28 3.4.2 Flowchart Prosedur Loading up dan operasi target .............................

  29 3.5 Jadwal Penelitian ..........................................................................................

  30 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...............................................................

  31 4.1 Karakterisasi Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) .....................

  31 4.2 Hasil Penelitian Proses Loading Up (Variasi HRT) ................................

  32 4.2.1 Pengaruh HRT terhadap pH dan Alkalinitas ................................

  32 4.2.2 Pengaruh HRT terhadap Pertumbuhan Mikroba ...........................

  33

  4.2.3 Pengaruh HRT terhadap Reduksi Chemical Oxygen Demand (COD) pada Proses Loading Up ....................................................

  35

  4.2.4 Pengaruh HRT terhadap Pembentukan Volatile Fatty Acid (VFA)36 4.2.5 Pengaruh HRT terhadap Rasio VFA/Alkalinitas ...........................

  37 4.3 Hasil Penelitian Variasi Laju Pengadukan ...............................................

  38 4.3.1 Pengaruh Laju Pengadukan terhadap Alkalinitas Target ..............

  38

  4.3.2 Pengaruh Laju Pengadukan terhadap Profil Pertumbuhan Mikroba ..........................................................................................

  40

  4.3.3 Pengaruh Laju Pengadukan terhadap Reduksi Vollatile Solid (VS) .......................................................................................

  42

  4.3.4 Pengaruh Laju Pengadukan terhadap Reduksi Chemical Oxygen Demand (COD) ..............................................................................

  44

  4.3.5 Pengaruh Laju Pengadukan terhadap Pembentukkan Volatile Fatty Acid (VFA) ). .........................................................................

  46 4.3.6 Pengaruh Laju Pengadukan terhadap Rasio VFA/Alkalinitas .......

  47 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................

  48 5.1 Kesimpulan ..............................................................................................

  48 5.2 Saran .........................................................................................................

  48 DAFTAR PUSTAKA ..............................................................................................

  49 xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Empat Fase Pembuatan Biogas Secara Garis Besar

  7 Gambar 2.2 Konversi Total VFA menjadi Biogas

  16 Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan

  18 Gambar 3.2 Flowchart Prosedur Analisis pH

  24 Gambar 3.3 Flowchart Prosedur Analisis M-Alkalinity

  25 Gambar 3.4 Flowchart Prosedur Analisis Total Solids (TS)

  26 Gambar 3.5 Flowchart Prosedur Analisis Volatile Solid (VS)

  27 Gambar 3.6 Flowchart Prosedur Analisis Total Suspended Solid (TSS)

  28 Gambar 3.7 Flowchart Prosedur Analisis Volatile Suspended Solid (VSS)

  28 Gambar 3.8 Flowchart Prosedur Loading Up dan Operasi Target

  29 Gambar 4.1 Pengaruh HRT terhadap pH dan Alkalinitas

  33 Gambar 4.2 Pengaruh HRT terhadap Pertumbuhan Mikroba

  34 Gambar 4.3 Pengaruh HRTterhadap Reduksi Chemical Oxygen Demand (COD)

  35 Gambar 4.4 Pengaruh HRT Terhadap Volatile Fatty Acid (VFA)

  36 Gambar 4.5 Pengaruh HRT terhadap Rasio VFA/Alkalinitas

  37 Gambar 4.6 Pengaruh Laju Pengadukan terhadap Alkalinitas

  39 Gambar 4.7 Pengaruh Laju Pengadukan terhadap rata-rata Alkalinitas (Error Bar Menyatakan Standar Deviasi)

  39 Gambar 4.8 Pengaruh Laju Pengadukan terhadap Profil Pertumbuhan Mikroba

  41 Gambar 4.9 Pengaruh Laju Pengadukan terhadap Rata-rata VSS (Error Bar Menyatakan Standar Deviasi)

  41 Gambar 4.9 Pengaruh Laju Pengadukan terhadap Reduksi VS pada Operasi Target

  41 Gambar 4.10 Pengaruh Laju Pengadukan terhadap Volatile Solid (VS)

  43 Gambar 4.11 Pengaruh Laju Pengadukan terhadap rata-rata Volatile Solid (VS) (Error Bar Menyatakan Standar Deviasi)

  43 Gambar 4.12 Pengaruh Laju Pengadukan terhadap Reduksi Chemical Oxygen

  Demand (COD)

  45 Gambar 4.13 Pengaruh Laju Pengadukan terhadap pembentukan Volatile Fatty Acid (VFA)

  46 Gambar 4.14 Pengaruh Laju Pengadukan terhadap Rasio VFA/Alkalinitas

  48 xiii Gambar C.1 Tangki Umpan

  LC-1 Gambar C.2 Fermentor

  LC-1 Gambar C.3 Gas Meter

  LC-2 Gambar C.4 Botol Keluaran Fermentor (discharge) LC-2 Gambar C.5 Botol Biogas (Gas Collector) LC-2 Gambar C.6 Rangkaian Peralatan

  LC-3 Gambar C.7 Peralatan Analisa M-Alkalinity LC-3 Gambar C.8 Detecting Tube Hasil Analisa Gas H

  2 S dan CO

  2 LC-3

  Gambar C.9 Peralatan Analisa Padatan Tersuspensi (Vacuum Pump) LC-4 Gambar C.10 Peralatan Analisis Chemical Oxygen Demand (COD) LC-4 Gambar C.11 Timbangan Analitik

  LC-4 Gambar C.12 Desikator

  LC-5 Gambar C.13 Oven

  LC-5 Gambar C.14 Furnace

  LC-5

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Beberapa Penelitian proses Asidogenesis yang Telah Dilakukan

  3 Tabel 2.1 Produksi Minyak Kelapa Sawit di Indonesia

  7 Tabel 2.2 Karakteristik LCPKS sebelum dilakukan Pengolahan

  8 Tabel 2.3 Baku Mutu Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Menurut Keputusan Menteri Negara Lingkugan Hidup

  8 Tabel 2.4 Karakteristik Umum Mikroorganisme Metanogenik

  11 Tabel 2.5 Volume Pembentukan Biogas dari Jumlah VFA yang Terbentuk

  16 Tabel 3.1 Jadwal Analisis Influent dan Effluent

  30 Tabel 3.2 Jenis Kegiatan dan Jadwal Pelaksanaan Penelitian

  38 Tabel 4.1 Hasil Analisis Karakteristik LCPKS dari PTPN IV PKS Adolina

  38 Tabel A.1 Hasil Analisis Karakteristik LCPKS dari PTPN IV PKS Adolina LA-1 Tabel A.2 Data Hasil Analisis pH, Alkalinitas, TS, VS, TSS dan VSS pada Variasi

  Hydraulic Retention Time (HRT) ) LA-1

  Tabel A.3 Data Hasil Analisis Chemical Oxygen Demand (COD) pada Variasi

  Hydraulic Retention Time (HRT) LA-3

  Tabel A.4 Data Hasil Analisis Pembentukan Volatile Fatty Acid (VFA) pada Variasi

  Hydraulic Retention Time (HRT) LA-3

  Tabel A.5 Data Hasil Analisis pH, Alkalinitas, TS, VS, TSS dan VSS pada Variasi Laju Pengadukan

  ......... LA-4

  Tabel A.6 Data Hasil Analisis Chemical Oxygen Demand (COD) pada Variasi Laju Pengadukan)

  LA-5 Tabel A.7 Data Hasil Analisis Pembentukan Volatile Fatty Acid (VFA) pada Variasi

  Laju Pengadukan

  .......... LA-5

  Tabel A.8 Data Rasio VFA/Alkalinitas pada Variasi laju pengadukan ................... LA-5