1. Penelitian Pendahuluan
Pada penelitian pendahuluan dilakukan analisa karakterisasi bahan baku terhadap sludge dan bagasse untuk menentukan perbandingan bobot dan formulasi bahan. Pencampuran bahan organik yang kamba (bulking agent) untuk mendapatkan formulasi bahan yang tepat dan mempermudah proses co-composting. Hal tersebut untuk mendapatkan campuran nilai C/N kedua bahan bisa sesuai dengan nilai C/N bahan pengompos. Penentuan nilai C/N dari pencampuran bagasse dengan sludge dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :
Selanjutnya dilakukan persiapan bahan mulai dari formulasi bahan, sortasi bahan baku, sampai pencampuran dan penimbangan bahan baku.
a) Formulasi Bahan Co-Composting
Basis dalam formulasi co-composting adalah 5 kg yang ditetapkan dengan menyesuaikan ukuran reaktor yang digunakan dan jenis bahan yang digunakan. Bagasse yang lebih bersifat kamba memerlukan volume yang lebih besar dengan berat bahan yang lebih sedikit. Penentuan formulasi dibedakan ke dalam tiga taraf yaitu sesuai pada Tabel 13.
Tabel 13. Tiga taraf formulasi co-composting bagasse dengan sludge (Basis 5 kg)
b) Persiapan Bahan Baku
Sebelum dilakukan proses pengomposan, langkah awal yang disiapkan agar proses co-composting berjalan dengan baik adalah penyiapan bahan berupa bagasse dan sludge yang terdiri atas beberapa langkah seperti sortasi bahan dari benda asing, pengayakan (penyaringan) bahan agar memiliki ukuran partikel yang sesuai, penimbangan dengan basis 5 kg berat kering berdasarkan komposisi bagasse dan sludge yang telah ditetapkan, pencampuran kedua bahan agar tercampur merata (homogen) dan pengisian reaktor dengan bahan baku yang sudah dicampurkan. Setiap reaktor diisi dengan bahan seberat 5 kg, namun komposisi bahan berbeda sesuai penentuan formulasi co-composting. Beberapa langkah awal proses co-compostingbagasse dengan sludge dapat dilihat pada Gambar 9.
(a) (b) (c)
(d) (e)
Gambar 9. Langkah awal proses co-compostingbagasse dengan sludge : (a) bahan baku, (b) pengayakan (penyaringan) (c) penimbangan, (d) pencampuran, dan (e) pengisian reaktor
Formulasi (% Sludge) Jumlah Bagasse (kg) Jumlah Sludge (kg)
0 5 0
25 3.75 1.25
2. Penelitian Utama
Penelitian utama dilakukan dengan memodifikasi proses co-composting dari kombinasi bahan yang berbeda (sludge dan bagasse) serta melakukan uji bahan pengompos, sehingga mendapatkan proses pengomposan yang berkualitas. Pengamatan dan pengujian dilakukan terhadap kadar karbon, kadar nitrogen, nilai C/N, suhu, kadar air, keasaman (pH), pengamatan secara fisik terhadap porositas dan ukuran partikel bahan, serta pengujian mutu bahan co- composting pada periode yang telah ditentukan. Prosedur analisa beberapa parameter kompos ditunjukkan pada Lampiran 1.
Pengomposan dilakukan dengan mencampurkan lebih dari satu bahan organik berupa sludge dan bagasse. Hal tersebut dilakukan untuk mengkombinasikan kandungan C/N dan kadar air dari masing-masing bahan serta mempermudah aliran udara dalam proses dekomposisi bahan organik. Penumpukan bahan organik sebagai bahan baku kompos ditempatkan pada wadah berupa drum reaktor (termodifikasi) dengan kapasitas 5 kg bagasse dan proses pengomposan dilakukan secara aerob dengan sirkulasi udara dengan bantuan aerator (compressor) dan sirkulasi udara secara alami yang mengalir dari lubang-lubang drum reaktor. Perlakuan ini dilakukan secara bergantian selama satu minggu. Dilakukan analisis terhadap bahan co-composting dengan mengukur suhu setiap hari dan analisis kompos setiap minggunya. Setelah kompos menunjukkan perubahan nilai C/N, dilakukan pengangkatan, dan analisis mutu bahan pengomposan. Adapun rancangan metode pengomposan bagasse dengan sludge ini dijelaskan oleh diagram alir yang dapat dilihat pada Gambar 10.
a) Metode Co-Composting
Metode yang digunakan dalam proses co-compostingbagasse dengan sludge limbah industri gula ini dilakukan dengan sistem aerated static pile. Sistem aerated static pile dikembangkan dalam rangka mengeliminasi masalah kebutuhan lahan dan masalah sulit lain pada sistem windrow. Metode aerated static pile merupakan metode yang memberikan banyak keuntungan yang nyata dibandingkan dengan sistem windrow, yaitu mengatasi masalah bau dengan lebih baik karena kondisi reaktor tertutup, proses inaktivasi bakteri lebih efektif, keseragaman temperatur terhadap seluruh bahan lebih terkendali dan terjamin, penggunaan lahan lebih sedikit karena menggunakan reaktor, dan total biaya relatif lebih murah. Perlakuan dalam penelitian ini dilakukan dengan menggunakan reaktor termodifikasi dengan aerasi aktif dan pasif seperti pada Gambar 11. Skema reaktor termodifikasi dapat dilihat pada Gambar 12.
1 2 3 9 7 4 5 10 8 6 (a) (b) (c)
Gambar 11. Reaktor termodifikasi co-composting : (a) reaktor dengan aerasi aktif, (b) reaktor dengan aerasi pasif, dan (c) modifikasi pipa dalam reaktor
Gambar 12. Skema reaktor co-composting termodifikasi pada aerasi aktif
Reaktor berbentuk tabung dengan kapasitas volume 30 L. Diameter reaktor dan tinggi reaktor yaitu 30 cm dan 75 cm. Reaktor tersebut termodifikasi dengan pipa aerasi reaktor yang terletak melintang pada badan reaktor. Pipa aerasi reaktor memiliki lubang aerasi yang berfungsi meneruskan udara ke dalam tumpukan bahan baku. Pipa aerasi memiliki keran yang berfungsi mengatur laju aerasi. Reaktor memiliki saluran lindi untuk mengeluarkan air yang terbentuk selama proses co-composting.
Reaktor termodifikasi yang digunakan dalam penelitian ini terdiri atas enam reaktor untuk aerasi aktif dan enam reaktor untuk aerasi pasif serta dari masing-masing perlakuan aerasi tersebut dibedakan tiga perlakuan formulasi yaitu 0%, 25%, dan 50% sludge. Masing-masing reaktor berukuran sama dengan penutup ulir serta dimodifikasi dengan dua pipa udara (0.5 inci) dan tiga lubang sampel dengan diameter 2 cm. Pipa dalam reaktor yang digunakan dilapisi dengan kain kasa dan diberi lubang-lubang udara agar aliran bisa masuk, serta kain kasa berfungsi untuk menahan agar serpihan bahan-bahan tidak masuk dan menyumbat lubang udara. Lubang pengambilan sampel terdiri atas tiga posisi yang berbeda yaitu lubang sampel atas, bawah, dan tengah. Secara berurutan, lubang pengambilan sampel bagian bawah dan tengah terletak pada ketinggian 5 cm dan 15 cm dari dasar reaktor. Lubang sampel ini juga digunakan untuk tempat pengukuran suhu bahan yang ada dalam reaktor. Agar bahan kompos tidak keluar dari reaktor, lubang sampel disumbat menggunakan plastik busa yang disesuaikan dengan ukuran lubang sampel. Setiap reaktor ditutup rapat dengan penutup ulir reaktor. Hal tersebut dilakukan agar kondisi reaktor tetap terjaga dan terkontrol dari faktor eksternal yang tidak diinginkan.
Keterangan : 1. Reaktor 2. Bahan Kompos 3. Tempat pengambilan sampel 4. Lubang aerasi 5. Pipa aerasi reaktor 6. Saluran leacheat 7. Kran pengatur laju aerasi 8. Pipa aerasi
b) Teknik AerasiCo-composting
Proses selanjutnya setelah reaktor terisi dengan bahan campuran bagasse dan sludge dilakukan pemeraman dengan memberikan perlakuan aerasi pasif dan aerasi aktif yaitu 5 liter/m3 per menit setiap hari selama tujuh hari. Proses co-composting ini merupakan proses aerobik yaitu dengan menggunakan aliran udara secara aktif (aerator/compressor) dan aliran udara secara alami (pasif). Proses pengomposan dilakukan sekitar 60 hari untuk mendapatkan hasil yang menunjukkan adanya perubahan nilai C/N.
Sarana pendukung dalam penerapan teknik aerasi co-composting mencakup beberapa alat yaitu reaktor termodifikasi, pipa dan selang termodifikasi, compressor (aerator) dan flowmeter. Pemberian aerasi dilakukan dengan dua perlakuan yang berbeda yaitu aerasi aktif dengan mengalirkan udara buatan dari compressor dan aerasi pasif dengan aliran udara secara alami dari lingkungan sekitar reaktor. Beberapa komponen dalam penerapan teknik aerasi ditunjukkan pada Gambar 13.
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 13. Komponen dalam penerapan teknik aerasi : (a) selang dan pipa termodifikasi, (b) proses aerasi aktif, (c) compressor, dan (d) Flowmeter
Aerasi aktif dilakukan dengan memberi aliran oksigen dalam udara buatan menggunakan compressor sebagai aerator. Pemberian aerasi aktif sebanyak 5 liter per menit setiap hari selama tujuh hari (penentuan aerasi disesuaikan dengan volume, massa jenis, dan karakteristik bahan) pada masing-masing reaktor, selanjutnya dibiarkan selama kurang lebih satu bulan agar bahan kompos mendekati fase matang. Aliran udara dari compressor melalui pipa dan selang termodifikasi yang dilengkapi dengan keran pengatur udara. Hal tersebut dimodifikasi agar udara yang dialirkan ke dalam reaktor dapat terkendali dan teratur. Selain itu, pipa termodifikasi dilengkapi dengan enam pasang selang udara yang dapat langsung disambungkan dengan pipa yang ada di reaktor. Berbeda dengan reaktor termodifikasi, dilengkapi dengan dua pipa udara (0.5 inci) yang masuk horizontal ke dalam reaktor dan tiga lubang sampel dengan diameter 2 cm. Pipa horizontal dalam reaktor yang digunakan dilapisi
dengan kain kasa dan diberi lubang-lubang udara agar aliran bisa masuk, serta kain kasa berfungsi untuk menahan agar serpihan bahan-bahan tidak masuk dan menyumbat lubang udara. Lubang pengambilan sampel terdiri atas tiga posisi yang berbeda yaitu lubang sampel atas, bawah, dan tengah. Lubang sampel ini juga digunakan untuk tempat pengukuran suhu bahan yang ada dalam reaktor. Agar bahan kompos tidak keluar dari reaktor, lubang sampel disumbat menggunakan plastik busa yang disesuaikan dengan ukuran lubang sampel. Setiap reaktor ditutup rapat dengan penutup ulir reaktor. Hal tersebut dilakukan agar kondisi reaktor tetap terjaga dan terkontrol dari faktor eksternal yang tidak diinginkan.