Parancangan dan Evaluasi Kinerja Reaktor Hidrolisis-Acidogenesis pada Pembuatan Biogas dari Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit

LAMPIRAN A
PERHITUNGAN BIOREAKTOR
(ANAEROBIC BAFFLE REACTOR)

Perancangan anaerobic baffle reactor disesuaikan dengan karakteristik limbah cair
kelapa sawit adalah diperlihatkan oleh Tabel A.1 sebagai berikut:
Tabel A.1 Karakteristik LCPKS Adolina milik PTPN IV (Laboratorium Baristand,
2011)
Konsentrasi
(mg/liter)
Parameter
45.000
COD
40.000
BOD
18.000
Suspended solid (SS)
41.000
Total Solid (TS)
35.000
Volatil Solid (VS)

0,4
Ratio SS / COD
Perhitungan desain reaktor sebagai berikut:
Basis perhitungan dilakukan pada konsentrasi paling tinggi dalam variasi penelitian
dan HRT paling lama yaitu:



Konsentrasi 1/2 (perbandingan limbah dan air segar = 1 : 2)
HRT variasi ( 6, 12 dan 18 hari ), diambil variasi paling lama adalah 18 hari
(432 jam) sebagai dasar perhitungan perancangan reaktor.

A. Settling Tank



Rencana jumlah limbah yang akan diolah skala laboratorium = 10 liter perhari
Air limbah mengalir secara semibatch, variasi konsentrasi limbah yang
dialirkan adalah dengan membuat perbandingan volume limbah dan LCPKS
dari PKS Adolina milik PTPN IV air segar yaitu volume 1/2 (1/2 limbah

lumpur dan 1/2 air segar ditambahkan) dan volume 1/3 (1/3 bagian lumpur :



2/3 air segar).
Desludging period (waktu pengurasan) ditetapkan 10 hari sekali.

Universitas Sumatera Utara



Penelitian ini dilakukan dengan mempertimbangkan variasi HRT (6, 12 dan
18 hari) sehingga ditentukan basis perhitungan perancangan ABR pada HRT



yang lebih lama yaitu 18 hari (432 jam )




pengenceran.

Konsentrasi yang digunakan seperti pada Tabel A.1 yaitu pada saat dua kali

Sehingga perhitungannya adalah:
o Peak Flowrate = Kapasitas setling tank/waktu limbah mengalir =
10/432 = 0,023 liter/jam
o Untuk faktor pengurangan COD karena pengendapan dapat dilihat
pada Gambar 2.3 pada daftar pustaka diatas bahwa untuk HRT 432
jam diperoleh faktor pengali = 0,55
o Penurunan COD pada settling tank adalah:
Rasio SS/COD x 0,6 ) / Faktor pengali.............(A-1)(Sudjarwo, 2006)
Substitusi Tabel 3.1 ke persamaan 12 menjadi:
Penurunan COD = ( 0,4 x 0,6) / 0,55
= 0,436 = 43,6 %.
o Selanjutnya : Dapat dilihat pada Gambar 2.4 pada tinjauan pustaka
bahwa untuk penurunan COD pada 43,6 % diperoleh faktor pengali
adalah 1,05.
o Sehingga Penurunan BOD/COD pada proses pengendapan adalah:
= 43,6x 1,05 = 45,78 %.

o Kandungan COD dan BOD yang masuk ke baffled reactor adalah
sebagai berikut:
COD = ( 1- 0,436) x 22.500 = 12.190 mg/l
BOD = ( 1- 0,458) x 40.000 = 10.840 mg/l

Universitas Sumatera Utara

o Langkah berikutnya adalah menghitung volume endapan lumpur
ukuran bak yang dibutuhkan .


Karena desludging interval ditetapkan = 10 hari, dapat dilihat
pada Gambar 2.5 pada tinjauan pustaka adalah 85 %. Angka
ini merupakan faktor reduksi dari volume sludge karena
disimpan selama 10 hari. Sebagai acuan, tanpa efek
pemampatan karena penyimpanan volume lumpur yang terjadi
dari gram BOD adalah 0,005 liter (Sudjarwo, 2008).




Sehingga: 0,005 x 85 % = 0,003 liter/gram penurunan BOD
Volume sludge yang akan terjadi selama 10 hari adalah:
= 0,003 x ( 12.190 – 10.840 )/1000 x 10 hari x 20 liter



= 0,81 liter
Karena HRT yang ditetapkan adalah 432 jam dan peak
flowrate adalah 0,023 liter/jam, maka volume yang dibutuhkan

untuk menginapkan limbah selama HRT adalah : 432 jam.


= 432 x 0,023 = 9,9 ≈ 10 liter
Maka volume settling tank yang dibutuhkan agar sistem tetap
bekerja dengan baik adalah:
= 0,8 liter + 10 liter = 10,8 liter = 11 liter = 11.000 cm3

Misalnya kedalaman dari settling tank ditetapkan 25 cm, dan lebar settling
tank adalah = 20 cm.


Volume settling tank adalah 11 liter = 11 dm3 = 11.000cm3.
Maka Panjang settling tank = 11.000/( 25 x 20 ) = 22 cm.

Sehingga, dimensi Settling Tank adalah:
P x L x T(D) = 22 cm x 20 cm x 25 cm = 11000cm3 = 11 liter

Universitas Sumatera Utara

B. Dimensi Kompartment/ Baffle Reaktor ( Panjang, Lebar, Tinggi/Kedalaman,
Standing Baffle, Hanging Baffle dan Hanging Baffle Clearance )
Perhitungan dimensi area baffle reaktor, dilakukan dengan mengacu pada model
penelitian Foxon.,dkk (2006), dengan tahap perhitungan sebagai berikut:
I.

Menentukan Flow rate proses (Foxon, 2006):
 Penetapan basis perhitungan HRT dari perhitungan
(Subbab A) yaitu 18 hari = 432 jam.
 Perencanaan Volume reaktor baffle = 10 liter
 Rumus perhitungan Flow rate proses:

Flow rate proses =

settling tank

=

= 0,023 liter/jam = 0,023 dm3/jam
II.

Penetapan jumlah sekat:
Pada penelitian ini ditetapkan jumlah sekat/baffle adalah 4 sekat

III.

Penetapan volume kerja sekat (Foxon, 2006):
Rumus Volume kerja kompartment =

=

IV.


= 2,5 liter = 2,5 dm3

Penetapan Up Flow Velocity :
Penetapan tidak melebihi dari laju alir proses, dan ditetapkan 95 % dari laju
alir proses (Foxon, 2006):
Up Flow Velocity = 95 % x Laju alir proses

= 0,95 x 0,023 = 0,022 dm/jam

Universitas Sumatera Utara

V.

Penetapan Up flow area sekat :

= 1,02 dm2 = 10 cm2

=


=

VI.

Rasio Up flow dan Down flow:
Perbandingan up flow:down flow adalah perbandingan jarak sekat standing
baffle dengan hanging baffle dan jarak standing baffle dengan standing
baffle berikutnya.
Ditetapkan 4 : 1 ( Bassuney.,dkk, 2013)

VII.

Down flow area:

=

=

= 2,5 cm2


Sehingga total area komp = up flow + down flow = 10 + 2,5 = 12,5 dm 3
VIII. Tinggi Area komparment:
=

=

= 0,8 dm = 8 cm
IX.

Penetapan Panjang kompartment:
Foxon.,dkk, 2006 Ditetapkan rasio lebar kompartment dan panjang
kompartment = 1 : 3
sehingga panjang kompartment menjadi:

=

X.

=


= 1,12 dm = 11,2 = 11 cm

Lebar kompartment = lebar reaktor = Panjang kompartment x rasio
= 11 x 3 = 33 cm 33 cm

Universitas Sumatera Utara

XI.

Perhitungan Panjang Reaktor:
Panjang Reaktor = Panjang kompartment x jumlah sekat
= 11 cm x 4 sekat
= 44 cm

XII.

Perhitungan Tinggi Reaktor:
Tinggi Reaktor = 2/3 x Lebar reaktor
= 2/3 x 33 cm = 22 cm

XIII. Perhitungan Standing Baffle Reactor dan Hanging Baffle Reactor :
Standing Baffle Reactor = Tinggi Reaktor/ 2
= 22 cm /2 = 11 cm
Hanging Baffle Reactor = Standing Baffle Reactor = 11 cm

XIV. Perhitungan Hanging Baffle Clearance atau Clearance Baffle Reactor :
Clearance Baffle Reactor (CBR) = 29% x Hanging Baffle Reactor
= 29 % x 11 = 3 cm
Pada penelitian ini CBR adalah variasi penelitian, ditetapkan variasi CBR
adalah 3 cm dan 1,5 cm.

Ringkasan Dimensi Reaktor Baffle:
Panjang Reaktor
= 44 cm (11 cm setiap ruang baffle)
Lebar Reaktor
= 33 cm
Tinggi Reaktor
= 22 cm
CBR
= 1,5 cm dan 3 cm
Standing Baffle =
= 11 cm
Hanging Baffle
Down flow to Up Down flow = Jarak Standing dengan Hanging Baffle
flow
= ¼ x 11 cm = 2,75 cm = 3 cm
1:4
Up Flow = Jarak Hanging awal dengan Standing
berikut
= 11 cm – 3 cm = 8 cm

Universitas Sumatera Utara

Maka Dimensi Reaktor (settling tank dan baffle reaktor) adalah:
Panjang total= panjang settling tank dan panjang chamber: 22 cm + 44 cm = 66 cm
dan lebar reaktor = 33 cm. Kedalaman baffle reaktor 22 cm dan kedalaman
settling tank 25 cm, untuk memudahkan perancangan maka kedalaman
disejajarkan dan diambil kedalaman yang paling tinggi yaitu 25 cm. Standing
baffle dan hanging baffle reaktor masing –masing = 11 cm. Rasio down flow to up
flow = 1 : 4.

Universitas Sumatera Utara

LAMPIRAN B
PROSEDUR ANALISA SAMPEL

A. Prosedur Analisa TS
1. Cawan penguap dipanaskan selama 2 jam pada suhu 130 0C, kemudian
setelah dingin cawan kosong ditimbang.
2. Sebanyak 10 ml sampel dimasukkan ke dalam cawan yang telah
ditimbang sebelumnya kemudian ditimbang kembali.
3. Cawan berisi sampel dimasukkan ke dalam oven kemudian dipanaskan
selama 4 jam pada suhu 1300C untuk menghilangkan kadar airnya.
4. Setelah cawan didinginkan, kemudian ditimbang kembali.
5. Analisa TS dilakukan untuk LCPKS dan cairan di dalam jar fermentor.
Total Solid = a x (1000/v)
dimana:
a = Selisih berat cawan setelah dipanaskan dengan sebelum dimasukkan
sampel
v = volume sampel
(Yoshimassa, 2009)

B. Prosedur Analisa abu dan VS
1. Cawan berisi sampel yang telah ditimbang TS-nya kemudian dipanaskan
kembali di dalam muffle furnace pada suhu 7000C selama 3 jam.
2. Setelah itu cawan penguap didinginkan hingga mencapai suhu kamar dan
ditimbang kembali beratnya.
3. Analisa VS dilakukan untuk LCPKS dan cairan di dalam jar fermentor.
Ash [mg/l] = a x (1000/v)

Universitas Sumatera Utara

a = perbedaan berat dari cawan penguap setelah dipanaskan pada
suhu 7000C dengan berat cawan kosong
v = volume sampel
VS [mg/l] = TS [mg/l] - Ash [mg/l]
(Yoshimassa, 2009)

C. Analisa COD
1. Masukkan 10 ml atau 20 ml sampel kedalam labu erlenmeyer yang telah
berisi batu didih.
2. Tambahkan 0,4 gr kristal Hg2SO4, kemudian masukkan 10 ml larutan
standar kalium bikromat. Tambahkan dengan hati-hati 30 ml asam sulfat
yang telah mengandung Ag2SO4 sambil dikocok. Panaskan selama 2 jam.
3. Dinginkan, kemudian tambahkan aquadest sampai 100 ml
4. Titrasi larutan tersebut dengan menggunakan larutan standar Ferro
amonium sulfat 0,05 N dengan indikator ferroin
5. Catat pemakaian titran
6. Lakukan cara yang sama terhadap aquadest sebagai blanko
7. Kandungan COD dapat dihitung berdasarkan rumus sebagai berikut :
mg/l COD

= (1000 x (A-B) x NFAS x 8)
ml sampel

Keterangan

A = ml ferro amonium sulfat untuk titrasi blanko
B = ml ferro amonium sulfat untuk titrasi sampel
N = Normalitas ferro amonium sulfat
8 = berat equivalen oksigen

(SNI 6989.73-2009)

D. Analisa pH,
Menggunakan pH meter, mengacu pada SNI 06-6989.11-2004

Universitas Sumatera Utara

E. Analisa kadar Asetat.
Mengacu pada Manual Alat HPLC dengan spesifikasi Colom C-18, dengan
perlakuan

awal

terhadap

sampel

dengan

proses

penyaringan

dengan

menggunakan filter Whatman 0,45µm.

F. Pengukuran Jumlah Biogas
Mengacu kepada manual alat gasmeter yang diterbitkan oleh Shinagawa

Universitas Sumatera Utara