hasil penelitian huasb
TRANSCRIPT
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 )
•BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1.2 Rumusan Masalah
1.3 Tujuan Penelitian
1.4 Manfaat Penelitian
1.5 Ruang Lingkup
•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
• Penelitian ini akan dilakukan di Laboratorium ProsesIndustri Kimia, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
3.1 Lokasi Peneliian
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
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
3.2.2 Peralatan
• Reaktor HUASB
• Tangki penampungan limbah
• Gas collector
• Oven
• Desikator
• pH meter
• Buret
• Erlenmeyer
• Refluks Kondensor
• Kertas Saring
• Hot Plate
• 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
• 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
• 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
• 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
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
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
• Sampel diambil secukupnya dengan menggunakan beaker glass
• Dicelupkan kertas pH ke dalam sampel
• Kemudian hasil pengukuran dibaca dan dicatat
3.6 Prosedur Penentuan pH
•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
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
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.
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.
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
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%.
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%.
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
• 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.
• 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
• 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
TerimaKasih…
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
• 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 ??
• 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
• Manfaat penelitian ini adalah untuk mendapatkan data dasar berskalalaboratorium dalam pengolahan limbah cair kelapa sawitmenggunakan reaktor HUASB.
I.4 Manfaat Penelitian
• 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
• 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)
• 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)
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
• 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
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
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
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
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
(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
• 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
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