hasil penelitian huasb

41
Penentuan Waktu Tinggal (HRT) Pada Pengolahan Limbah Cair Kelapa Sawit MenggunakanReaktor HUASB (Hybrid Upflow Anaerobic Sludge Blanket) Menjadi Biogas Oleh : Lia Murti Tirtayasa ( 070405013 ) Sitihodijah Ritonga ( 070405015 )

Upload: lia-murti-tirtayasa

Post on 12-Jul-2015

1.035 views

Category:

Documents


8 download

TRANSCRIPT

Page 1: Hasil Penelitian HUASB

Penentuan Waktu Tinggal (HRT)Pada Pengolahan Limbah Cair Kelapa SawitMenggunakanReaktor HUASB(Hybrid Upflow Anaerobic Sludge Blanket)Menjadi Biogas

Oleh :

Lia Murti Tirtayasa ( 070405013 )

Sitihodijah Ritonga ( 070405015 )

Page 2: Hasil Penelitian HUASB

•BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

1.2 Rumusan Masalah

1.3 Tujuan Penelitian

1.4 Manfaat Penelitian

1.5 Ruang Lingkup

Page 3: Hasil Penelitian HUASB

•BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Limbah Cair Kelapa Sawit

2.2 Pengolahan Palm Oil Palm Effluent POME

2.3 Tahapan Metabolisme Dalam Degradasi Anareob

2.4 Kondisi Umum Proses Pengolahan Secara Anaerob

2.5 Jenis-jenis Reaktor Anaerob

2.6 Reaktor Hybrid Upflow Anaerobic Sludge Blanket

Page 4: Hasil Penelitian HUASB

• Penelitian ini akan dilakukan di Laboratorium ProsesIndustri Kimia, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

3.1 Lokasi Peneliian

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

Page 5: Hasil Penelitian HUASB

3.2.1 Bahan

• Sumber inokulum yang dipergunakan diambil darikolam anaerobik pengolahan limbah cair kelapasawit dari Pabrik Kelapa Sawit Pasir Mandoge, PTPN IV.

• Bahan baku yang digunakan adalah limbah cair kelapa sawit dari Pabrik Kelapa Sawit Adolina, PTPN IV.

• Asam Oksalat (H2C2O4)

• Kalium Permanganat (KMnO4)

• Asam Sulfat (H2SO4)

3.2 Bahan dan Peralatan

Page 6: Hasil Penelitian HUASB

3.2.2 Peralatan

• Reaktor HUASB

• Tangki penampungan limbah

• Gas collector

• Oven

• Desikator

• pH meter

• Buret

• Erlenmeyer

• Refluks Kondensor

• Kertas Saring

• Hot Plate

Page 7: Hasil Penelitian HUASB

• Starter diambil dari kolam anaerobikpengolahan limbah cair kelapa sawit dari PabrikKelapa Sawit Pasir Mandoge, PTPN IV.

3.3 Prosedur Percobaan

3.3.1 Prosedur Pembuatan Starter Inokulum

Page 8: Hasil Penelitian HUASB

• Masukkan sumber inokulum ke dalam reaktor HUASB

dengan perbandingan 75% inokulum dan 25% limbah

segar yang akan diumpankan (Rodriguez, 2001), pH

dijaga konstan antara 6,6-7,6 dan pada temperatur

ruangan 25-30 oC (Anh, 2006).

• Inokulum dibiarkan untuk melakukan stabilisasi dengan

pemberian umpan limbah segar dengan konsentrasi

25% dari limbah yang akan diolah pada HRT 31,57

jam, hingga didapat nilai COD yang konstan

• Kemudian tahap 1 dan 2 diulangi dengan peningkatan

konsentrasi limbah secara bertahap, yakni 50% dan 75%

dari limbah yang akan diolah.

• Setelah konsentrasi pengumpanan 75% selesai

dilakukan, penelitian dapat dilakukan. .

3.3.2 Prosedur Aklamatisasi

Page 9: Hasil Penelitian HUASB

• Limbah segar dengan OL 13.275 mg/L dimasukkanke dalam reaktor dengan HRT 31,57 jam, pH dijagakonstan antara 6,6-7,6 dan pada temperatur ruangan25-30 0C.

• Dilakukan analisa COD dan TSS serta diukur volume gas yang dihasilkan.

• Apabila telah didapat harga penurunan COD yang konstan, penelitian dapat dilanjutkan dengan variasiOL berikutnya yakni 17.700 mg/L dan 26.550 mg/L.

• Apabila dengan variasi OLR pada HRT 31,57 jam telahselesai dilakukan, penelitian dilanjutkan dengan HRT yang lain, yakni 23,68 jam dan 18,94 jam dan variasiOLR pada tiap HRT.

3.3.3 Prosedur Penelitian

Page 10: Hasil Penelitian HUASB

• Diambil sampel sebanyak 100 ml dan ditempatkan ke

dalam erlenmeyer.

• Ditambahkan 10 ml KMnO4 dan 5 ml H2SO4 4N ke dalam

erlenmeyer, lalu dibungkus dengan aluminium foil.

• Didihkan di atas hot plate selama 10 menit.

• Setelah dingin ditambahkan 10 ml H2C2O4 0,01 N.

• Sampel dititrasi dengan larutan KMnO4 0,01N sampai

terbentuk larutan yang berwarna merah muda.

• Dilakukan penghitungan faktor koreksi dengan

memasukkan 100 ml aquades ke dalam erlenmeyer lalu

ditambahkan 5 ml H2SO4 4N dan 10 ml H2C2O4 0,01 N lalu

diaduk merata dan diamkan 10 menit. Selanjutnya dititasi

dengan larutan KMnO4 0,01N sampai terbentuk larutan

yang berwarna merah muda.

• Kadar COD dihitung dengan rumus :

3.4 Prosedur Penentuan COD

Page 11: Hasil Penelitian HUASB

3.4 Prosedur Penentuan COD (Sambungan)

)/(6,3101,010)10(100

1000LmgxxFaxKadarCOD

Keterangan :

a = ml KMnO4 yang terpakai

F = faktor koreksi KMnO4

31,6 = berat eqivalen KMnO4

Sedangkan faktor koreksi dihitung dengan :

4

10

mlKMnOksiFaktorkore

Page 12: Hasil Penelitian HUASB

Metode yang digunakan adalah metode gravimetri. Adapun cara pengujiannya dengan penimbangan berat residu di dalam contoh yang tertahan pada kertas saring 0,45 mikron dan keringkan pada temperatur 103-1050C sampai diperoleh berat tetap.

Nilai TSS dihitung dengan menggunakan rumus :

Keterangan :

A= Berat kertas saring berisi residu tersuspensi (mg)

B = Berat kertas saring kosong (mg)

3.5 Prosedur Analisa TSS (Total Suspended Solid)

1000xelvolumesamp

BATSS

Page 13: Hasil Penelitian HUASB

• Sampel diambil secukupnya dengan menggunakan beaker glass

• Dicelupkan kertas pH ke dalam sampel

• Kemudian hasil pengukuran dibaca dan dicatat

3.6 Prosedur Penentuan pH

Page 14: Hasil Penelitian HUASB

•Disiapkan beaker glassyang berisi air dengan posisiterbalik dan diletakkan didalam ember.

•Selang outlet pada gas kolektor diarahkan kedalam beaker glass.

•Keran pada outlet gas kolektor dibuka.

•Kemudian hasil pengukurandibaca dan dicatat.

3.7 Prosedur Penentuan Biogas

Page 15: Hasil Penelitian HUASB

4.1 Pengaruh % Reduksi COD

HASIL DAN PEMBAHASAN

BAB IV

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80 88 96 104 112 120

Re

du

ksi

CO

D (

%)

Waktu (hari ke)

OL 13.275 mg/L, HRT

31,57 jam

OL 13.275 mg/L, HRT

23,68 jam

OL 13.275 mg/L, HRT

18,94 jam

OL 17.700 mg/L, HRT

31,57 jam

OL 17.700 mg/L, HRT

23,68 jam

OL 17.700 mg/L, HRT

18,94 jam

OL 26.550 mg/L, HRT

31,57 jam

OL 26.550 mg/L, HRT

23,68 jam

OL 26.550 mg/L, HRT

18,94 jam

Page 16: Hasil Penelitian HUASB

4.1.1 OL 13.275 mg/L

Untuk OL 13.275 mg/L, pada HRT 31,57 jam dicapai

selama 16 hari, sedangkan pada HRT 23,68 jam dicapai

selama 14 hari dan HRT 18,94 jam dilaksanakan selama 18

hari. Maksimal penyisihan COD pada OL 13.275 mg/L

adalah sebesar 59,08%.

4.1.2 OL 17.700 mg/L

Untuk OL 17.700 mg/L, pada HRT 31,57 jam dilaksanakan

selama 2 hari, sedangkan pada HRT 23,68 jam dicapai

selama 20 hari dan HRT 18,94 jam dilaksanakan selama 22

hari. Maksimal penyisihan COD pada OL 17.700 mg/L

adalah sebesar 81,47% yaitu pada HRT 23,68 jam.

Page 17: Hasil Penelitian HUASB

4.1.3 OL 26.550 mg/L

Pada HRT 31,57 jam untuk hari ke 96 dan 98, % reduksi

COD terus mengalami penurunan dari 20,6 % hingga

16,6 %. Hal ini dikarenakan limbah sudah

kental, sehingga pompa tidak dapat mengalirkan

limbah dengan karakteristik yang demikian.

Pada HRT 23,68 jam dan HRT 18,95 jam pompa juga

tidak dapat mengalirkan limbah.

Page 18: Hasil Penelitian HUASB

4.2 Pengaruh % Reduksi TSS

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96 100 104 108 112 116 120

Re

du

ksi

TSS

(%)

Waktu (hari ke)

OL 13.275

mg/L, HRT 31,57 jam

OL 13.275

mg/L, HRT 23,68 jam

OL 13.275

mg/L, HRT 18,94 jam

OL 17.700

mg/L, HRT 31,57 jam

OL 17.700

mg/L, HRT 23,68 jam

OL 17.700

mg/L, HRT 18,94 jam

OL 26.550

mg/L, HRT 31,57 jam

OL 26.550

mg/L, HRT 23,68 jam

OL 26.550

mg/L, HRT 18,94 jam

Page 19: Hasil Penelitian HUASB

4.2.1 OL 13.275 mg/L

Untuk OL 13.275 mg/L, pada HRT 31,57 jam dicapai

selama 16 hari dengan penyisihan % reduksi TSS

sebesar 43,8%, sedangkan pada HRT 23,68 jam

dicapai selama 14 hari dengan penyisihan % reduksi

TSS sebesar 46,2% dan HRT 18,94 jam dilaksanakan

selama 18 hari. Maksimal penyisihan TSS pada OL

13.275 mg/L adalah pada HRT 18,94 jam dengan

penyisihan % reduksi sebesar 61,96%.

Page 20: Hasil Penelitian HUASB

4.2.2 OL 17700 mg/L

Untuk OL 17.700 mg/L, pada HRT 31,57 jam dilaksanakan selama 2

hari, sedangkan pada HRT 23,68 jam dicapai selama 20 hari dan HRT 18,94

jam dilaksanakan selama 22 hari. Maksimal penyisihan TSS pada OL 17.700

mg/L adalah sebesar 83,57% yaitu pada HRT 23,68 jam.

4.2.3 OL 26550 mg/L

Pada HRT 31,57 jam dan HRT 23,68 jam % reduksi TSS terus mengalami

penurunan. Hal ini dikarenakan limbah sudah kental, sehingga pompa

tidak dapat mengalirkan limbah dengan karakteristik yang demikian. Pada

HRT 18,95 jam, pada hari ke 104 hingga 110, % reduksi TSS mengalami

fluktuasi hingga akhirnya mengalami penurunan menjadi 9,5%.

Page 21: Hasil Penelitian HUASB

4.3 Pengaruh Volum Biogas

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

4000

0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80 88 96 104 112 120

Vo

lum

e B

iog

as

(ml)

Waktu (hari ke)

OL 13.275

mg/L, HRT 31,57

jam

OL 13.275

mg/L, HRT 23,68

jam

OL 13.275

mg/L, HRT 18,94

jam

OL 17.700

mg/L, HRT 31,57

jam

OL 17.700

mg/L, HRT 23,68

jam

OL 17.700

mg/L, HRT 18,94

jam

OL 26.550

mg/L, HRT 31,57

jam

OL 26.550

mg/L, HRT 23,68

jam

OL 26.550

mg/L, HRT 18,94

jam

Page 22: Hasil Penelitian HUASB

• 4.3.1 OL 13.275 mg/L

Untuk OL 13.275 mg/L, pada HRT 31,57 jam dicapai selama 16 hari, sedangkan pada

HRT 23,68 jam dicapai selama 14 hari dan HRT 18,94 jam dilaksanakan selama 18 hari.

Volume biogas maksimal didapat pada OL 13.275 mg/L adalah sebesar 2020 ml.

• 4.3.2 OL 17.700 mg/L

Untuk OL 17.700 mg/L, pada HRT 31,57 jam dilaksanakan selama 2 hari, sedangkan

pada HRT 23,68 jam dicapai selama 20 hari dan HRT 18,94 jam dilaksanakan selama

22 hari. Volume biogas maksimal didapat pada OL 17.700 mg/L adalah sebesar 3640

ml.

• 4.3.2 OL 26.550 mg/L

OL 26.550 mg/L dilaksanakan selama 16 hari dengan volum biogas maksimum 2640

ml. Pada OL 26.550 mg/L volume biogas terus mengalami penurunan.

Page 23: Hasil Penelitian HUASB

• Dari hasil penelitian didapatkan OLR optimum pada OLR 17.700 mg/L

dengan HRT 23,68 jam pada hari ke-72 dengan volume biogas sebesar

3.640 ml dan % reduksi COD 81,47% dan % reduksi TSS 83,57%.

• Reduksi COD untuk OLR 13.275 mg/L dengan HRT 31,57 jam, 23,68 jam, dan

18,94 jam berturut-turut adalah 38,92% , 43,02% dan 59,509 %.

• Reduksi COD untuk OLR 17.700 mg/L dengan HRT 31,57 jam, 23,68 jam, dan

18,94 jam berturut-turut adalah 28,24% , 81,47% dan 64,13 %.

• Reduksi COD untuk OLR 26.550 mg/L dengan HRT 31,57 jam, 23,68 jam, dan

18,94 jam berturut-turut adalah 16,58% , 11,50% dan 3,97 %.

KESIMPULAN

BAB V

Page 24: Hasil Penelitian HUASB

• Sebaiknya bioreaktor yang digunakan dilengkapi

dengan media pemanas, supaya kinerja mikroba

mesofilik lebih baik.

• Sebaiknya pada proses pengukuran volume biogas

menggunakan gas kolektor, jadi hasil yang didapat

lebih akurat dan gas yang terbuang juga lebih

sedikit.

SARAN

Page 25: Hasil Penelitian HUASB

TerimaKasih…

Page 26: Hasil Penelitian HUASB

Keberadaan PKS diIndonesia cukup banyak

Limbah Cair dari PKS banyak dan diolah

dengan sistem kolam

Limbah Cair dari PKS dapat menghasilkan

biogas

HUASB merupakan salah satuteknik pengolahan limbah cair

HUASB perbah ditelitiRajesh Danuu. Hasil :

reduksi COD 91 % padaHRT 7,3 jam.

HUASB perbah ditelitiN.A. Badroldin,dkk. Hasil

: efisiensi penguraianlimbah 98% dengan HRT

0,45 hari.

I.1 Latar Belakang

Page 27: Hasil Penelitian HUASB

• berupa waktu tinggal optimum yang dibutuhkan untuk penurunan Chemical Oxygen Demand (COD) dan Total Suspended Solid (TSS) dari limbah sawitmenjadi biogas dengan menggunakanreaktor HUASB.

I.2 Rumusan Masalah ??

Page 28: Hasil Penelitian HUASB

• Untuk mengetahui HRT optimum dalam pengolahan limbah cair kelapa sawitmenggunakan reaktor HUASB.

• Untuk mengetahui besar penyisihan kadar COD dan TSS.

• Untuk mengetahui volume biogas yang dihasilkan.

I.3 Tujuan Penelitian

Page 29: Hasil Penelitian HUASB

• Manfaat penelitian ini adalah untuk mendapatkan data dasar berskalalaboratorium dalam pengolahan limbah cair kelapa sawitmenggunakan reaktor HUASB.

I.4 Manfaat Penelitian

Page 30: Hasil Penelitian HUASB

• Sumber inokulum yang dipergunakan diambil dari kolam anaerobik pengolahanlimbah cair kelapa sawit dari Pabrik KelapaSawit Pasir Mandoge, PTPN IV.

• Dalam penelitian ini, bahan baku yang digunakan adalah limbah cair kelapa sawit dari Pabrik Kelapa Sawit Adolina, PTPN IV.

• Parameter uji adalah perubahan nilai COD(Chemical Oxygen Demand) , TSS (Total Suspended Solid) dan volume biogas.

I.5 Ruang Lingkup Penelitian

Page 31: Hasil Penelitian HUASB

• Pengamatan untuk parameter uji dilakukan:

• COD : pada aliran inlet dan outlet

• TSS : pada aliran inlet dan outlet

• Volume biogas : pada aliran penampung

gas (gas kolektor)

I.5 Ruang Lingkup Penelitian (Sambungan)

Page 32: Hasil Penelitian HUASB

• Variabel Berubah : Organic Loading (OL) :

13.275 mg/L, 17.700 mg/L dan 26.550 mg/L

• HRT : 31,57 ; 23,68 ; dan 18,94 jam

I.5 Ruang Lingkup Penelitian (Sambungan)

Page 33: Hasil Penelitian HUASB

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Limbah yang berasal dari industri pengolahan kelapa sawityang berbentuk cair dengan karakteristik :

2.1 Limbah Cair Kelapa Sawit

No Parameter Satuan Kisaran

1 BOD (Biological Oxygen Demand) mg/l 20.000-30.000

2 COD (Chemical Oxygen Demand) mg/l 40.000-60.000

3 TSS (Total Suspended Solid) mg/l 15.000-40.000

4 TS (Total Solid) mg/l 30.000-70.000

5 Minyak dan Lemak mg/l 5.000-7.000

6 NH3-N mg/l 30 – 40

7 Total N mg/l 500 – 800

8 Suhu oC 90 – 140

9 pH - 4 - 5

Page 34: Hasil Penelitian HUASB

• Secara konvensional POME diolah menggunakansistem kolam.

• waktu retensi 120-140 hari dan efisiensi 60-70%.

• Prosesnya :

2.2 Pengolahan Palm Oil Mill Effluent (POME)

Bak Pemisah Minyak (De-oiling pond)

Kolam Pengasaman

KolamPerombakan

AnaerobikPrimer I dan II

KolamPerombakan

AnaerobikSekunder I dan II

KolamFakultatif

KolamAerobik I

dan II

Page 35: Hasil Penelitian HUASB

Ditinjau dari segi lingkungannya :

1. Proses aerob, yang berlangsung dengan hadirnya oksigen.

2. Proses anaerob, yang berlangsung tanpa oksigen.

2.2.1 Pengolahan Secara Biologi

Ditinjau dari reaktornya :

1. Reaktor pertumbuhan tersuspensi. Contoh : lumpur

aktif.

2. Reaktor pertumbuhan terlekat. Contoh : trickling

filter, cakram biologi, filter terendam dan reaktor

fluidisasi

Page 36: Hasil Penelitian HUASB

Tahap

Hidrolisis

• Penguraian bahan organik menjadi lebihsederhana.

Tahap

Pengasaman

• Bakteri akan menghasilkan asam untukmerombak senyawa hasil hidrolisis menjadiasam, gas hidrogen dan gas karbondioksida.

Tahap

Pembentukan

Metan

• Bakteri metagonesis membentuk gas metandan gas karbondioksida.

2.3 Tahapan Metabolisme dalam Degradasi Anaerob

Page 37: Hasil Penelitian HUASB

Faktor dalam desain pengolahan secara anaerob :

1. Karakteristik limbah

2. Variasi debit dan beban organik

3. Konsentrasi organik dan temperatur

4. Alkalinitas

5. Nutrien dan mikronutrien

6. Solid Retention Time (SRT)

2.4 Kondisi Umum Proses Pengolahan Secara Anaerob

Page 38: Hasil Penelitian HUASB

2.5 Jenis-Jenis Reaktor Anaerob

• Reaktor diisi dengan material pendukung inert yang memiliki luaspermukaan yang besar.

Reaktor Filter Anaerobik

• Air buangan diolah di dalamreaktor tangki berpengaduksecara sinambung.

Reaktor KontakAnaerobik

• Air buangan dilewatkan dari bawah reaktormelalui partikel padat seperti pasir dandipertahankan dalam keadaan terfluidakanoleh aliran limbah cair yang mengalir keatas.

Bioreaktor UnggunTerfluidisasi

Page 39: Hasil Penelitian HUASB

(Sambungan……) Jenis-Jenis Reaktor Anaerob

• Reaktor yang memiliki sederetan sekat yang dipasang secara vertikal

ReaktorBerpenyekat

Anaerobik

• Air buangan diumpankan daribagian bawah reaktor dan keluardari puncak reaktor.

Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) Reactor

• Reaktor (HUASB) ini adalah sebuah sistemdimana substrat dialirkan melalui lumpurdari bagian bawah reaktor dan keluar daripuncak reaktor melalui unggun (packing) untuk memisahkan gas, lumpur, dan cairan.

Hybrid UpflowAnaerobic Sludge Blanket (HUASB)

Reactor

Page 40: Hasil Penelitian HUASB

• Mengkombinasikan media pertumbuhan tersuspensi danterlekat dalam satu reaktor.

• Pada media tersuspensi diharapkan dapat berlangsung proses asidogenesis.

• Pada media terlekat diperkirakan akan berlangsung proses metanogenesis.

2.6 Reaktor Hybrid Upflow Anaerobic Sludge Blanket

Page 41: Hasil Penelitian HUASB

Perbandingan sistem pengolahan anaerob antaratersuspensi, hibrid, dan terlekat

(Sambungan) Reaktor Hybrid Upflow Anaerobic Sludge Blanket

Faktor Tersuspensi Hibrid Terlekat

Biomassa yang dicapai Rendah Tinggi Tinggi

Sludge Retention Time (SRT) yang dapat

dicapaiRendah Tinggi Tinggi

Kesesuaian untuk air buangan dengan

partikulatYa

Penyisihan

SebagianPenyisihan kecil

Kesesuaian untuk air buangan konsentrat Ya Tidak Tidak

Kesesuaian untuk air buangan encer Tidak Ya Ya

Efisiensi penyisihan Terbatas Tinggi Tinggi

Kebutuhan energi Paling rendahTinggi bila ada

Resirkulasi

Tinggi jika media

terfluidisasi