PENGARUH PENGGUNAAN KOMPOSISI MEMBRAN KERAMIK DENGAN ADITIF ZEOLIT DAN SILIKA TERHADAP LIMBAH CAIR INDUSTRI TAHU

  

PENGARUH PENGGUNAAN KOMPOSISI MEMBRAN

KERAMIK DENGAN ADITIF ZEOLIT DAN SILIKA

TERHADAP LIMBAH CAIR INDUSTRI TAHU

Fuadi Ramdja*, Rindhika Refina, Apriani

• Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya Jln. Raya Palembang Prabumulih Km. 32 Inderalaya Ogan Ilir (OI) 30662

  

Abstrak

  Proses produksi indusrti tahu menghasilkan limbah cair yang dapat menurunkan kualitas air. Oleh karena itu, untuk mengatasi permasalahan limbah ini digunakanlah membran keramik. Tujuan penelitian ini adalah Untuk mengetahui komposisi membran terbaik yang dapat menurunkan kadar COD, TDS, TSS dan pH sehingga dapat ditolerir oleh lingkungan serta untuk mengetahui pengaruh tekanan terhadap keempat parameter tersebut pada limbah cair tahu. Proses pengolahan limbah cair industri tahu dengan menggunakan membran keramik dilakukan dalam waktu 30 menit dengan variasi tekanan 5, 10 dan 15 psi dengan perbandingan komposisi membran zeolit dan silika yaitu 80 : 20 ; 85 : 15 dan 90 :10.Berdasarkan penelitian yang dilakukan, hasil yang diperoleh menunjukan bahwa membran keramik campuran 20 % Zeolit dan 80 % tanah liat mampu menurunkan TDS awal 920 mg/l menjadi 103 mg/l, TSS awal 840 mg/l menjadi 20 mg/l dan COD awal 1265 mg/l menjadi 32 mg/l pada tekanan 5 psi. Sedangkan untuk membran keramik campuran 20 % silika dan 80 % tanah liat mampu menurunkan TDS awal 920 mg/l menjadi 113 mg/l, TSS awal 840 mg/l menjadi 32 mg/l dan COD awal 1265 mg/l menjadi 33 mg/l.

  Kata kunci : membran keramik, limbah tahu, zeolit, silika, COD, TDS, TSS dan pH.

  

Abstract

  Production of tofu industry produce liquid waste which can decrease quality of water. To handle this problem, can be used ceramic membrane as the solver. The purpose of this research is to know the best composition of ceramic membranes which can reduce the contents of COD, TDS, TSS and acidity in liquid waste of tofu industry. So, it can be tolerated by environment. In the other hand, this research want to know about the influence of pressure in ceramic membrane when it process the waste. Process with ceramic membrane performed in 30 minutes with pressure variation; 5, 10, and 15 psi and comparison of ceramic membrane composition with filter media zeolite and silica is 10 %, 15 %, and 20 % and the rest of it is clay. Based on the research, the result show that ceramic membrane which have 80 % zeolite plus 20 % clay composition can decrease TDS from 920 mg/l become 103 mg/l, TSS from 840 mg/l become 20 mg/l, and COD from 1265 mg/l become 32 mg/l in 5 psi. Whereas for ceramic membrane which have 80 % silica plus 20 % clay composition, can decrease TDS from 920 mg/l become 113 mg/l, TSS from 840 mg/l become 32 mg/l, and COD from become 1265 mg/l become 33 mg/l .

  Keywords : ceramic membrane, tofu waste, zeolite, silica, COD, TDS, TSS, and pH 1.

  padat, bahan buangan organik, dan bahan

PENDAHULUAN Secara umum yang disebut limbah adalah buangan anorganik

  bahan sisa yang dihasilkan dari suatu kegiatan Proses produksi tahu menghasilkan 2 jenis dan proses produksi. Bentuk limbah tersebut limbah, limbah padat dan limbah cair. Limbah dapat berupa gas dan debu, cair atau padat. cair pabrik tahu ini memiliki kandungan senyawa

  Limbah cair biasanya dikenal sebagai organik yang tinggi. Tanpa proses penanganan entitas pencemaran air. Komponen pencemaran yang baik, limbah tahu menyebabkan dampak air pada umumnya terdiri dari bahan buangan negatif seperti polusi air, sumber penyakit, bau tidak sedap, meningkatkan pertumbuhan nyamuk, dan menurunkan estetika lingkungan sekitar.

  Dalam proses produksi tahu, dihasilkan limbah cair antara 15-20 L/kg bahan baku kedelai dan limbah padat. Jumlah produksi tahu yang semakin meningkat akan mengakibatkan jumlah limbah cair yang dihasilkan semakin melimpah (Sudaryati, 2007).

  b.

  Limbah cair yang dihasilkan mengandung padatan tersuspensi maupun terlarut yang akan mengalami perubahan fisika, kimia, dan hayati yang akan menimbulkan gangguan terhadap kesehatan karena menghasilkan zat beracun atau

  Limbah cair industri tahu merupakan salah satu sumber pencemaran lingkungan. Beban pencemaran yang ditimbulkan menyebabkan gangguan serius terutama untuk perairan di sekitar industri tahu. Mengingat asal air buangan berasal dari proses yang berbeda-beda, maka karakteristiknya berbeda-beda pula. Untuk air buangan yang berasal dari pencucian dan perendaman nilai cemarnya tidak begitu tinggi sehingga masih dapat dibuang ke perairan. Sedangkan untuk air buangan yang berasal dari proses pemasakan nilai cemarnya cukup tinggi, dengan demikian harus diolah terlebih dahulu sebelum dibuang ke perairan.

  Limbah adalah buangan yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak di kehendaki lingkungan karena tidak memiliki nilai ekonomi (Kristanto Philip, 2004).

  Limbah Cair Industri Tahu

  Sifat biologis, pemeriksaan biologis didalam air limbah tahu untuk memisahkan bakteri- bakteri patogen yang ada di dalam air limbah. Keterangan biologis ini diperlukan untuk mengukur kualitas air terutama bagi air yang dipergunakan sebagai air minum. Selain itu untuk menaksir tingkat kekotoran air limbah sebelum dibuang ke badan air.

  c.

  Sifat kimia, kandungan bahan kimia yang ada di dalam air limbah dapat merugikan lingkungan melalui berbagai cara. Bahan organik terlarut dapat menghabiskan oksigen dalam limbah serta akan menimbulkan rasa dan bau yang tidak sedap pada penyediaan air bersih. Dan akan berbahaya apabila bahan tersebut merupakan bahan beracun.

  Sifat fisik, adapun sifat fisik yang penting adalah kandungan zat padat sebagai efek estetika dari kejernihan serta bau dan warna dan juga temperatur.

  Salah satu cara untuk mengetahui seberapa jauh beban pencemaran yang diakibatkan limbah cair tahu adalah dengan mengukur kadar COD, TSS, TDS dan pH. Semakin tinggi nilai keempat parameter tersebut, maka semakin tinggi pula beban pencemaran yang diakibatkan limbah cair tersebut (Fatha, 2007). Untuk mengurangi dampak negatif pada lingkungan sekitar, digunakan teknologi bahan keramik yang sudah dikenal untuk berbagai kebutuhan antara lain untuk industri keramik, elektronika, sebagai bahan filter, bahkan dipakai juga pada bidang teknologi ruang angkasa. Penelitian Van Vlack (1985), menyatakan bahwa salah satu keramik berporositas telah berhasil dibuat dan dimanfaatkan sebagai filter (Tiar Delimawati T, 2008).

  Air limbah mempunyai sifat yang dapat dibedakan menjadi 3, yaitu : a.

  Sumber : Yogotriwah, 2008

  kegiatan rumah tangga, pertanian, perdagangan dan industri. Salah satu penyebab terjadinya pencemaran air adalah air limbah yang dibuang tanpa pengolahan kedalam suatu badan air. Menurut Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 82 Tahun 2001, air limbah adalah sisa dari suatu usaha dan suatu kegiatan yang berwujud cair.

  suspended ) yang berasal dari pembuangan dari

  Air limbah (waste water) adalah air yang tercampur zat-zat padat (dissolved dan

  Tinjauan Umum Tentang Air limbah

  Di Indonesia teknologi membran cukup dikenal dimana teknologi membran merupakan teknologi terapan yang mulai berkembang. Beberapa keunggulan sifat-sifat pemisahan dengan membran yang membuat proses ini menarik untuk diaplikasikan pada pengendalian pencemaran industri diantaranya kebutuhan energi rendah, tidak mempengaruhi sifat bentuk dan kimia dari kontaminan, tidak memerlukan penambahan bahan kimia seperti ekstraktor dan adsorber. Keunggulan lainnya adalah potensi daur ulang secara langsung. Kontaminan dapat dikurangi kadar airnya atau dipekatkan tanpa perubahan fisik atau kimia sehingga dapat dikembalikan langsung ke dalam proses.

  Air Limbah Bahan Padat Air (99,9 %) Organik Anorganik menciptakan media untuk tumbuhnya kuman penyakit atau kuman lainnya yang merugikan baik pada produk tahu sendiri ataupun tubuh manusia. Bila dibiarkan, air limbah akan berubah warnanya menjadi cokelat kehitaman dan berbau busuk. Bau busuk ini mengakibatkan sakit pernapasan. Apabila air limbah ini merembes ke dalam tanah yang dekat dengan sumur maka air sumur itu tidak dapat dimanfaatkan lagi. Apabila limbah ini dialirkan ke sungai maka akan mencemari sungai dan bila masih digunakan akan menimbulkan gangguan kesehatan yang berupa penyakit gatal, diare, kolera, radang usus dan penyakit lainnya, khususnya yang berkaitan dengan air yang kotor dan sanitasi lingkungan yang tidak baik (Herlambang, 2002).

  Parameter air limbah tahu yang biasanya diukur antara lain pH, padatan-padatan tersuspensi (TSS), TDS dan kebutuhan oksigen (COD). Nilai pH air digunakan untuk melihat kondisi keasaman (konsentrasi ion hidrogen) air limbah. Skala pH berkisar antara 1-14; kisaran nilai pH 1-7 termasuk kondisi asam, pH 7-14 termasuk kondisi basa, dan pH 7 adalah kondisi netral. Padatan-padatan tersuspensi atau TSS

  Bahan Organik Senyawa organik utama di dalam air buangan tahu berupa protein, karbohidrat, lemak dan minyak.

Bahan Anorganik

  c.

  Ada beberapa komponen anorganik di dalam air buangan yang perlu diperhatikan dalam penentuan maupun kontrol kualitas air. Dari beberapa komponen tersebut ada beberapa yang mempunyai pengaruh negatif, apabila air buangan tersebut dibuang ke sungai. Oleh karenanya, komponen tersebut harus dihilangkan sebelum dibuang ke sungai. Konsentrasi ion hidrogen (pH) merupakan parameter lain dalam penetapan kualitas air. Batas yang diizinkan adalah sekitar pH netral. Biasanya air buangan industri tahu cenderung asam.

  b.

Gas-gas

  Karakteristik Kimia

  5) HgSO ⁴

  menentukan kepekatan air limbah, efisiensi proses dan beban unit proses. Pengukuran TDS

  TDS meter 12. Pipet Tetes 13. Beker Gelas 14. Gelas Ukur 15. Erlenmeyer 16. Timbangan

  9. Pompa air 10. pH meter 11.

   Valve 7. Gergaji 8. Amplas

  Pipa PVC 6.

   Pressure Gauge 5.

  Housing Membran 2. Ember 3. Jeriken 4.

  8) AgSO ⁴ Alat yang digunakan : 1.

  7) H ² SO ₄

  6) K ^{2 CrO 4}

  4) Aquadest

  Ada 3 hal penting dan saling berkaitan dalam karakteristik kimia air buangan industri tahu, yaitu bahan organik, bahan anorganik dan gas- gas. a.

  3) Media filter : Zeolit dan Silika

  2) Tanah liat

  (Total Suspended Solid) digunakan untuk

  2. METODOLOGI PENELITIAN Alat dan bahan yang digunakan Bahan yang digunakan :

  (NH ^{3 ), karbondioksida (CO 2 ) dan metana} (CH ₄ ). Gas-gas H ₂ S, NH ₃ , dan CH ₄ berasal dari dekomposisi bahan-bahan organik yang ada dalam air buangan (Herlambang, 2002).

  Gas-gas yang biasanya ditemui di dalam air buangan adalah gas nitrogen (N ^{2 ), oksigen} (O ^{2 ), hidrogen sulfida (H 2 S), amoniak}

  (Total Dissolved Solids) pada air dimaksudkan

  untuk mengetahui jumlah total zat padat terlarut yang terkandung dalam air. Pengukuran yang bervariasi terhadap konsentrasi residu diperlukan untuk menjamin kemantapan proses kontrol. Kebutuhan oksigen dalam air limbah ditunjukkan melalui COD (Siregar, 2005).

  Limbah tahu apabila tidak diolah dengan baik akan menimbulkan pencemaran badan air dan lingkungan sekitarnya. Air yang tercemar ini apabila di konsumsi oleh manusia akan menyebabkan sakit perut dan penyakit kulit. Akibat yang lebih fatal bila terjadi akumulasi bahan-bahan kimia tertentu di dalam tubuh dapat menyebabkan kematian (Pusdiknakes, 1985).

  Dalam proses pembuatan tahu ada dua macam limbah buangan yang dikeluarkan yaitu limbah padat dan limbah cair. Limbah padat berupa ampas kulit kedelai dan ampas yang dihasilkan dari proses penyaringan bubur kedelai setelah dilakukan pemasakan bubur kedelai. Ampas tahu masih mengandung protein yang cukup tinggi (Tabel 2.1) sehingga masih dapat dimanfaatkan kembali. (KLH, 2006).

  1) Limbah cair tahu

  17. Pengukuran TDS pada air dimaksudkan untuk Botol YOU C 1000 mg 18. mengetahui jumlah total zat padat terlarut yang

  Ayakan 19. terkandung dalam air yang akan diuji. TDS

  Batu Ulekan 20. adalah singkatan dari Total Dissolved Solids. Kertas saring wheatman 21.

  Setiap air selalu mengandung partikel yang Oven 22. terlarut yang tidak tampak oleh mata, bisa

  Timbangan elektrik 23. berupa partikel padatan (seperti kandungan

   Sand Filter 24.

  logam misal : Besi, Aluminium, Tembaga dan

   Reaktor COD 25.

  Mangan) maupun partikel non padatan seperti

   Tintometer 26.

  mikro organism.

   Desikator 3) Prosedur Penelitian Pemeriksaan TSS a.

Prosedur Pembuatan Membran Keramik Kertas saring dibakar didalam oven pada

_o suhu 108 C selama 1 jam.

  1)

Dengan basis 1000 gr, siapkan tanah liat dan b

  media filter dengan berbagai macam Kertas saring yang telah dibakar didinginkan di dalam desikator selama 15 menit. komposisi: c.

  a. 10 % zeolit + 90 % tanah liat Timbang kertas saring, catat berat awalnya.

  d. Sampel limbah tahu yang akan diperiksa

  b. 15 % zeolit + 85 % tanah liat diambil sebanyak 50 ml, kemudian disaring c. 20 % zeolit + 80 % tanah liat dengan menggunakan kertas saring.

  d. 10 % silika + 90 % tanah liat e.

  Bakar kembali kertas saring tersebut dengan

  e. 15 % silika + 85 % tanah liat _o suhu 108 C selama 1 jam.

  f. 20 % silika + 80 % tanah liat f. 2)

  Dinginkan di dalam desikator selama 15 Campurkan bahan-bahan tersebut hingga menit. merata dan di bentuk seperti silinder.

  g. 3)

  Timbang berat akhir kertas saring Keringkan campuran tersebut selama satu minggu.

  4) Bakar campuran yang telah mengering _o dengan temperatur 1000-1300

  C. 5)

  Jemur membran keramik yang sudah jadi Keterangan : selama satu minggu.

  A = Berat akhir kertas saring

  Pretreatment Limbah Cair Tahu

  B = Berat awal kertas saring Masukkan limbah cair tahu yang telah disiapkan

  C = Volume sampel ke dalam sand filter untuk menghilangkan ampas-ampas tahu agar tidak memperberat kerja

  4) Pengukuran COD membran pada saat running.

  a. ^{4 ke dalam tabung} Pindahkan ± 0,04 gr HgSO COD.

  Proses Aliran Limbah Cair Tahu Melalui b.

  Tambahkan larutan sampel yang telah

  Membran diencerkan dengan aquadest sebanyak 2 ml.

  1. Siapkan limbah tahu hasil pretreatment.

  c. ^{2 CrO 4 0,25 N sebanyak} Tambahkan larutan K 2.

  Rangkai peralatan 1 ml.

  3. Hidupkan mesin pompa sehingga d. ^{2 SO 4 dan AgSO 4} Tambahkan larutan H limbah tahu mengalir menuju membran sebanyak 2 ml. yang telah disiapkan.

  e.

  Tutup tabung COD, letakkan dalam reaktor 4. Tampung permeate (air keluaran

  COD dan panaskan selama 120 menit _o membran) yang keluar setiap 30 menit. dengan temperatur 120 C.

  5. Ulangi proses ini untuk masing-masing f.

  Keluarkan sampel dan dinginkan tabung membran. hingga suhu kamar.

  g.

  Ukur nilai COD (mg/l) dengan menggunakan

Pemeriksaan Parameter Limbah Cair Tahu alat Tintometer. 1) Pengukuran pH

  Pemeriksaan pH dilakukan dengan alat pH meter.

  3. HASIL DAN PEMBAHASAN

  Pengaruh Tekanan Operasi terhadap TDS

  Dari data hasil pengamatan membrane keramik dengan campuran zeolit dan silika didapatkan bahwa semakin tinggi tekanan maka TDS semakin besar

  Gambar 3. Pengaruh Tekanan terhadap pH pada membran zeolit Gambar 1. Pengaruh Tekanan Operasi terhadap TDS pada membran zeolit

  Gambar 4. Pengaruh Tekanan terhadap pH pada membran silika

  Pengaruh Tekanan Operasi Terhadap TSS

  Gambar 2. Pengaruh Tekanan Operasi terhadap Dari data hasil pengamatan membran zeolit TDS pada membran silika. dan silika didapatkan bahwa semakin rendah tekanan maka TSS semakin menurun. Hal ini

  Dari tabel dan gambar di atas menunjukkan dapat terlihat dari Gambar 5 dan 6 berikut ini. parameter TDS mengalami penurunan (dari sebesar 920 mg/l menjadi 32 mg/l Zeolit dan 33 Silika pada tekanan 5 psi dengan komposisi membran 80 : 20). Pada tekanan 10 dan 15 psi, penurunan TDS tidak sebesar pada tekanan 5, hal ini disebabkan oleh naiknya tekanan operasi yang mengakibatkan pori membran menjadi lebih besar sehingga TDS yang terdapat dalam limbah cair tahu tidak tertahan oleh membran (Notodarmojo dan Anne, 2004).

  Gambar 5. Pengaruh Tekanan Operasi terhadap Dari Gambar 1 dan 2terlihat bahwa pada t

  TSS pada membran zeolit = 30 menit dengan sampel limbah awal harga TDS sebesar 920 mg/l, komposisi terbaik untuk membran zeolit dan silika adalah komposisi 80 :

  20. Pengaruh Tekanan Operasi Terhadap pH Dari data hasil pengamatan membran zeolit dan silika didapatkan bahwa semakin kecil

  .

  tekanan maka pH semakin besar menuju netral Dari Gambar 3 dan 4 terlihat bahwa pada t = 30

  Gambar 6. Pengaruh Tekanan Operasi terhadap menit dengan sampel limbah awal harga pH TSS pada membran silika sebesar 3,39 komposisi terbaik untuk membran zeolit dan silika adalah komposisi 80 : 20.

  Dari tabel dan gambar di atas menunjukkan parameter TSS mengalami penurunan (dari sebesar 840 mg/l menjadi 20 mg/l Zeolit dan 32 mg/l Silika pada tekanan 5 psi dengan komposisi membran 80 : 20) setelah disaring dengan membran keramik. hal ini disebabkan oleh naiknya tekanan operasi yang mengakibatkan pori membran menjadi lebih besar sehingga TSS yang terdapat dalam limbah cair tahu tidak tertahan oleh membran

  Dari Gambar 5 dan 6 terlihat bahwa pada t= 30 menit dengan sampel limbah awal harga TSS sebesar 840 mg/l, komposisi terbaik untuk membran zeolit dan silika adalah komposisi 80 :

  20 Pengaruh Antara Tekanan Operasi

  Terhadap COD

  Dari data hasil pengamatan membran zeolit dan silika didapatkan bahwa semakin rendah tekanan maka COD semakin menurun Gambar 7. Pengaruh tekanan operasi terhadap COD pada membran zeolit Gambar 8. Pengaruh tekanan terhadap COD pada membran silika

  Dari Gambar 7 dan 8 terlihat bahwa pada t = 30 menit dengan sampel limbah awal harga COD sebesar 1265 mg/l, komposisi terbaik untuk membran zeolit dan silika adalah komposisi 80 :

  20. Pengaruh Tekanan Operasi Terhadap Fluks

  Membran

  Berdasarkan hasil variasi tekanan terhadap fluks membran, nilai fluks membran mengalami peningkatan seiring dengan peningkatan tekanan.

  Gambar 9. Pengaruh Tekanan Operasi terhadap Fluks pada membran zeolit Gambar 10. Pengaruh Tekanan Operasi terhadap Fluks pada membran silika

  Pada Gambar 9 dan 10 terlihat bahwa kenaikan fluks akibat kenaikan tekanan yang disebabkan karena tekanan yang besar akan mendorong cairan lebih cepat melewati pori-pori membran. Pada tekanan yang tinggi molekul- molekul yang terdapat pada limbah cair tahu terdorong dengan kuat memasuki pori-pori membran sehingga tidak banyak yang tertahan oleh membran. Hal ini sesuai dengan gaya dorong utama (driving force) dari operasi membran. Adanya tekanan yang diaplikasikan pada aliran umpan yang melewati membran akan mengakibatkan aliran fluida dengan ukuran partikel yang lebih kecil dari pori membran dapat melewati membran, sementara partikel yang lebih besar seperti kontaminan akan tertahan (Madwar dan Tarazi, 2003).

  DAFTAR PUSTAKA Alaerts, G. Dr. Ir dan Santika Sumestri. 1987.

  Metode Penelitian Air. Surabaya. Usaha Nasional

Fatha, A’tina. 2007. Pemanfaatan Zeolit Aktif

  Untuk Menurunkan BOD dan COD Limbah Tahu. Universitas Negeri Semarang

  Gunawan, Yuli. 2006. Peluang Penerapan Produksi Bersih Pada Sistem Pengolahan Air Limbah Domestik Waste Water Treatment Plant, Studi Kasus di PT Badak NGL Bontang. Semarang. Universitas Diponegoro

  Kaswinarni, Fibria. 2007. Kajian Teknis Pengolahan Limbah Padat dan Cair Industri Tahu, Studi Kasus Industri Tahu Tandang Semarang, Sederhana Kendal dan Gagak Sipat Boyolali.

  Semarang. Universitas Diponegoro Rautenbach, R. 1990. Membrane Processes. New

  York Saifudin, M. Ridwan dan Dwi Astuti. 2008. Kombinasi Media Filter Untuk Menurunkan Kadar Besi (Fe). Surakarta. Universitas Muhammadiyah. Saputra, Rodhie. 2006. Pemanfaatan Zeolit

  Sintetis Sebagai Alternatif Pengolahan Limbah Industri

  Sastrawijaya, A. Tresna.1991. Pencemaran Lingkungan. Jakarta. Rineka Cipta

  Sorang, Juang Ariando. 2010. Penyisihan BOD5, COD dan TSS Limbah Cair Tahu dengan Kombinasi Koagulasi-Flokulasi dan Ultrafiltrasi. Universitas Riau Pekanbaru

  Sugiharto. 1987. Dasar – dasar pengelolaan air limbah. Jakarta. UI

   diakses

  tanggal 28 Maret 2011 Pkl 13.24

   diakses

  tanggal 28 Maret 2011 Pkl 10.08

   diakses

  tanggal 28 Maret 2011 Pkl 1320

  diakses tanggal

  28 Maret 2011 Pkl 10.12

  

  diakses tanggal 28 Maret 2011 Pkl

  10.10

  

  diakses tanggal 29 Maret 2011 Pkl

  13.22

  diakses tanggal

  29 Maret 2011 Pkl 10.20

   diakses

  tanggal 29 Maret 2011 Pkl. 13.25

  

  diakses tanggal 28 Maret 2011 Pkl 10.14