PENGOLAHAN LIMBAH CAIR DENGAN LUMPUR AKTIF

1. Tujuan

Menentukan efisiensi pengolahan limbah cair dengan proses lumpur

aktif

Memahami proses pengolahan secara biologi dengan lumpur aktif

2. Alat dan bahan yang digunakan

Alat yang digunakan

- Seperangkat Bioreaktor lumpur aktif- Drum/ember plastic- Botol sampel- Kertas saring- Pipet ukur- Porselen- erlenmayer 250 ml, 2 buah- pipet ukur 10ml,25 ml masing-masing 2 buah- labu ukur 100 ml ,1 liter, 2 buah - biuret

Bahan yang digunakan

- Limbah Industri- Air- Kertas PH- FAS 0,1N- K2Cr2O7 0,25N- H2SO4- AgSO4- HgSO4

3. Dasar TeoriPengolahan air limbah pada umumnya dilakukan dengan menggunakan

metode Biologi. Metode ini merupakan metode yang paling efektif dibandingkan

dengan metode Kimia dan Fisika. Proses pengolahan limbah dengan metode

Biologi adalah metode yang memanfaatkan mikroorganisme sebagai katalis untuk

menguraikan material yang terkandung di dalam air limbah. Mikroorganisme

sendiri selain menguraikan dan menghilangkan kandungan material, juga

menjadikan material yang terurai tadi sebagai tempat berkembang biaknya.

Metode pengolahan lumpur aktif (activated sludge) adalah merupakan proses

pengolahan air limbah yang memanfaatkan proses mikroorganisme

tersebut.Metode lumpur aktif banyak dikembangkan da lam pengolahan limbah

cair dengan kandungan bahan organik yang tinggi. Telah diteliti bahwa

penggunaan metode lumpur aktif dalam pengolahan limbah dapat menurunkan

BOD dan COD.Lumpur aktif (activated sludge) adalah proses pertumbuhan mikroba

tersuspensi. Proses ini pada dasarnya merupakan pengolahan aerobik yang

mengoksidasi material organik menjadi CO2 dan H2O, NH4 dan sel biomassa baru.

Proses ini menggunakan udara yang disalurkan melalui pompa blower (diffused)

atau melalui aerasi mekanik. Sel mikroba membentuk flok yang akan mengendap

di tangki penjernihan. Kemampuan bakteri dalam membentuk flok menentukan

keberhasilan pengolahan limbah secara biologi, karena akan memudahkan

pemisahan partikel dan air limbah. Metode lumpur aktif memanfaatkan

mikroorganisme (terdiri 95% bakteri, sisanya protozoa, rotifer, dan jamur)

sebagai katalis untuk menguraikan material yang terkandung di dalam air limbah.

Proses lumpur aktif merupakan proses aerasi (membutuhkan oksigen). Pada

proses ini mikroba tumbuh dalam flok (lumpur) yang terdispersi sehingga terjadi

proses degradasi. Proses ini berlangsung dalam reactor yang dilengkapi

recycle/umpan balik lumpur dan cairannya. Oksigen yang dibutuhkan untuk reaksi

mikroorganisme tersebut diberikan dengan cara memasukkan udara ke dalam

tangki aerasi dengan blower.Aerasi ini juga berfungsi untuk mencampur limbah

cair dengan lumpur aktif, hingga terjadi kontak yang intensif.Sesudah tangki

aerasi, campuran limbah cair yang sudah diolah dan lumpur aktif dimasukkan ke

tangki sedimentasi di mana lumpur aktif diendapkan, sedangkan supernatant

dikeluarkan sebagai effluen dari proses.

Bakteri merupakan unsur utama dalam flok lumpur aktif. Lebih dari

300 jenis bakteri yang dapat ditemukan dalam lumpur aktif. Bakteri tersebut

bertanggung jawab terhadap oksidasi material organik dan tranformasi nutrien,

dan bakteri menghasilkan polisakarida dan material polimer yang membantu

flokulasi biomassa mikrobiologi. Genus yang umum dijumpai adalah : Zooglea,

Pseudomonas, Flavobacterium, Alcaligenes, Bacillus, Achromobacter,

Corynebacterium, Comomonas, Brevibacterium, dan Acinetobacter, disamping itu

ada pula mikroorganisme berfilamen, yaitu Sphaerotilus dan Beggiatoa,

Vitreoscilla yang dapat menyebabkan sludge bulking. Dikarenakan tingkat oksigen

dalam difusi terbatas, jumlah bakteri aktif aerobik menurun karena ukuran flok

meningkat (Hanel, 1988). Bagian dalam flok yang relatif besar membuat kondisi

berkembangnya bakteri anaerobik seperti metanogen. Kehadiran metanogen dapat

dijelaskan dengan pembentukan beberapa kantong anaerobik didalam flok atau

dengan metanogen tertentu terhdap oksigen (Wu et al., 1987). Oleh karena itu

lumpur aktif cukup baik dan cocok untuk material bibit bagi pengoperasian awal

reaktor anaerobik.

4. Langkah Kerja1. Memasukkan Umpan berupa Limbah cair industry dengan konsentrasi

COD 1000-1500mg/l kedalam tangki umpan2. Mengkondisikan pH umpan pada pH netral3. Memasukkan lumpur aktif dari hasil seeding kedalam reactor lumpur

aktif4. Menghidupkan system aerasi5. Menghidupkan pompa umpan dan pompa resirkulasi lumpur6. Mengkontinukan system aliran dengan ditandai melimbahnya effluent

di klarifier7. Menetapkan waktu detensi antara 0,3-1,5jam8. Setelah system mendekati stabil atau setelah tiga kali waktu

detesi,maka ambil sampel dari effluent dan influent lalu ukur CODnya9. Menghitung efisiensi pengolahan: % Efisiensi Pengolahan : COD in-CODef/CODin x 100%

1. Penentuan COD sebelum proses pendekomposisian oleh mikrobaa. Standarisasi Larutan FAS

Pemipetan 25 mL K2Cr2O7 kedalamerlenmeyer

b. Penentuan COD

Sampel limbah

Pengenceran sampel 100x (pencampuran 1 mLsampel dengan 99 mL aquadest)

pengambilan sampel 2,5 mL kedalam tabunghach dan penambahan 3,5 mL K2Cr2O7

Penambahan 10 mL H2SO4 kedalamerlenmeyer

Penambahan indikator feroin 3 tetes

Penitrasian dengan larutan FAS darihijau menjadi coklat

2. Penentuan MLVSS sebelum proses pendekomposisian oleh mikroba

Penambahan 1,5 mL H2SO4 pekat

Pemindahan tabung Hach pada Hach CODdigester serta pemanasan 150oC selama 2 jam

Pemanasan cawan pijar selama 1 jam dalam furnace600oC dan kertas saring pada oven 105oC

Penimbangan kertas saring dan cawan pijar hinggakonstan

Penyaringan 40 mL air limbah dengan kertassaring yang diketahui beratnya

Pengeluaran tabung hach dari digester hinggalarutan sama dengan suhu ruang

penambahan indikator feroin 3 tetes danpenitrasian dengan larutan FAS dari hijau

menjadi coklat

3. Proses pendekomposisian oleh mikroba

Penambahan nutrisi yaitu glukosa sebanyak7,0384 gram, KNO3 sebanyak 2,5368 gram danKH2PO4 sebanyak 0,3088 gram kedalam sampel

limbah yang telah di aerasi

Pendiaman sampel hingga 5 hari

Pemindahan kertas saring kedalam cawan pijardan pemanasan pada oven 105oC 1 jam

Penimbangan cawan pijar yang berisi kertassaring dan endapan hingga konstan

Penimbangan cawan pijar yang berisi kertassaring dan endapan hingga konstan

Pemindahan cawan pijar yang berisi kertas saringdan endapan kedalam furnace dengan pemanasan

600oC 2 jam

5. Data pengamatan

Proses PengamatanStandarisasi FAS Ketika K2Cr2O7 ditambahkan larutan asam sulfat,

warnanya tidak berubah tetap berwarna orange.

Ketika ditambah feroin warnanya berubah

menjadi warna hijau dan ketika dititrasi warnanya

menjadi coklat (TA)Penentuan COD Ketika sampel ditambah K2Cr2O7 dan asam

sulfat larutan berwarna orange. Setelah direfluks

larutan terdapat 3 warna yaitu coklat kuning dan

orange. Ketika dititrasi dengan penambahan

indikator feroin awalnya larutan berwarna hijau

dan berubah warna menjadi coklat (TA)

6. Data percobaan dan Perhitungan

Pengukuran Keadaan Awal

- DO = 5,4 mg/L- pH = 7- Temperatur = 26,7

a. COD (Chemical Oxygen Demand)

1. Standarisasi K2Cr2O7NK2Cr2O7 : 0,2500 NVolume K2Cr2O7 : 10 mL

Titrasi ke- Volume (mL)1 10, 9002 11,104

NFAS xV FAS=N K 2Cr 2O 7 xV K2Cr 2O 7

- NFAS x10,900=0,2500 x 10

NFAS=0,2500 x1010,900

NFAS=0,2294N

- NFAS x11,104=0,2500 x10

NFAS=0,2500 x1011,104

NFAS=0,2251N

RataRata=0,2394N+0,2251N2

=0,2273N

2. Penentuan COD pada sampel

Pengenceran : 100 X

Titrasi ke- Volume (mL)

sampel1 0,8402 0,906

Rata-rata 0,873Blanko 1 0,952

2 0,978Rata-rata 0,965

COD (mg/L) =

( volumeblankovolume sampel) X NFAS X 1000 X pengenceranXBEoksigenmL sampel

COD (mg/L) = (0,965mL0,873mL ) X 0,2273 X1000 X 100 X 8

2,5mL

COD (mg/L) = 6691,72 mg/L

Nilai COD sebelum proses

lumpur aktif

Nilai COD setelah proses

lumpur aktif (hari ke-4)

6691,72 mg/L 275 mg/L

Efisiensi pengolahan = kandunganCOD awalkandunganCOD ak hir

kandunganCODawal X

100%

Efisiensi pengolahan = 6691,72275

6691,72100

Efisiensi pengolahan = 95,89 %

7. Analisa Percobaan

Percobaan ini bertujuan untuk menentukan efisiensi pengolahan limbah cair

dengan proses lumpur aktif dan memahami proses pengolahan secara biologi

dengan lumpur aktif. Lumpur aktif adalah lumpur yang kaya dengan bakteri

aerob, yaitu bakteri yang dapat menguraikan limbah organik dengan cara

mengalami biodegradasi (oxygen-demanding materials). Sehingga dari praktikum

yang telah dilakukan, dapat dianalisa bahwa pada pengolahan limbah dengan

menggunakan lumpur aktif ini, digunakan cara berupa metode biologi yang

menggunakan mikroorganisme sebagai pereduksi zat-zat yang mencemari suatu

limbah cair sehingga nantinya limbah yang terbuang tidak lagi mencemari

lingkungan dan habitat dari kelangsungan hidup dari makhluk hidup lain.

Pada sampel limbah ditambahkan nutrisi, nutrisi adalah sumber makanan

untuk mikroorganisme yang akan mendekomposisi bahan organik, hal ini

menyebabkan kandungan organik dalam sampel dapat diturunkan. Untuk

mengetahui efisiensi pengolahan maka dilakukan pengukuran kandungan organik

sebelum dan setelah proses sehingga dilakukan pengukuran COD sebelum dan

setelah proses. Sedangkan MLVSS untuk mengetahui kuantitas mikroba yang

mendekomposisi bahan organik. Pada proses pendokomposisian oleh mikroba

yang diperhatikan adalah adanya oksigen (aerasi) sebagai sumber oksigen bagi

mikroba.

Nutrisi yang ditambahkan adalah glukosa, KNO3 dan KH2PO4. Untuk

glukosa ditambahkan sebagai sumber karbohidrat atau gula, sedangkan KNO3sebagai sumber nitrogen dan KH2PO4 sebagai sumber posfor dimana perbandingan

yang diberikan adalah glukosa: KNO3:KH2PO4 100:5:1, hal ini dikarenakan

mikroba dapat tumbuh pada komposisi nutrien tersebut.

Pada percobaan dilakukan pengukuran COD yaitu untuk mengetahui

kandungan organik dalam sampel, pengukuran COD ini untuk mengetahui berapa

banyak oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi kandungan organik dalam

sampel, sehingga bila semakin banyak zat yang dibutuhkan untuk mengoksidasi

zat organik maka semakin banyak pula kandungan zat organiknya. Artinya

semakin tinggi nilai COD maka kandungan organik dalam sampel semakin

banyak atau kualitas air semakin buruk. Sebelum dilakukan analisis pada COD,

sebelumnya dilakukan terlebih dahulu standarisasi FAS oleh K2Cr2O7, dimana

reaksi yang terjadi reaksi redoks dalam keadaan asam karena penambahan H2SO4dimana dalam keadaan asam ini berfungsi untuk mengasamkan larutan sehingga

K2Cr2O7 dapat mengoksidasi Fe dengan reaksi:

Cr2O72- + 14H+ + 6e 2Cr3+ + 7H2O

Fe2+ Fe3+ + e

Cr2O72- + 14H+ + 6 Fe2+ 2Cr3+ + 7H2O + 6Fe3+

Berdasarkan percobaan terlihat bahwa nilai COD pada sampel limbah

sebelum proses degradasi adalah tinggi yaitu sebesar 6691,72 mgO2/L pH pada

sampel limbah sudah netral. Sedangkan nilai COD setelah proses selama 4 hari

adalah sebesar 275 mgO2/L. Nilai COD setelah proses ini lebih kecil dibanding

nilai COD sebelum proses. Hal ini menunjukan adanya penurunan kandungan

organik pada sampel limbah. Besarnya penurunan kandungan organik ini

menghasilkan efisiensi sebesar 95,89%, Bila dibandingkan dengan literatur, hasil

percobaan efisiensi penurunan COD sudah melebihi dari 85%, sehingga dapat

dikatakan bahwa proses ini sudah optimum untuk menurunkan COD dalam

sampel air limbah. Akan tetapi hasil akhir dari proses ini menghasilkan

kandungan organik yang masih tinggi dimana nilai ini masih lebih besar bila

dibandingkan dengan standar kualitas air bersih dimana batas COD adalah 100

mgO2/L. Kandungan organik setelah proses dekomposisi yang masih tinggi dari

nilai yang diperbolehkan diakibatkan karena kurangnya pengecekan pH dan

suhu. Kondisi yang dibutuhkan mikroorganisme untuk hidup,yakni tidak terlalu

asam ataupun terlalu basa atau netral dengan pH=7. Selain pH dan temperatur

yang harus diperhatikan adalah oksigen yang ditambahkan (aerasi), dimana

keadaan aerasi dilakukan secara terus menerus. Parameter-parameter ini

merupakan kondisi yang mendukung untuk proses lumpur aktif.

8. Kesimpulan

Dari percobaan yang dilakukan dapat disimpulkan:

1. Konsentrasi awal kandungan organik atau nilai COD sebelum proses

adalah sebesar 6691,72 mg O2/L serta nilai COD setelah proses adalah

sebesar 275 mg O2/L 2. Nilai efisiensi pengoalahan adalah sebesar 95,89%. Berdasarkan litertur

efisiensi yang efektif untuk penurunan COD adaah >85% (Lestari, 2003)

sehingga penurunan COD pada percobaan ini sudah efektif3. Nutrisi yang ditambahkan pada sampel, glukosa sebanyak 7,0384 gram,

KNO3 sebanyak 2,5368 gram dan KH2PO4 sebanyak 0,3088 gram kedalam

sampel limbah yang telah di aerasi

9. Daftar Pustaka

Jobsheet.2015.Penuntun Praktikum Teknik Pengolahan Limbah.Politeknik

Negeri Sriwijaya ; Palembang.

GAMBAR ALAT