PEMANFAATAN BIJI ASAM JAWA (Tamarindus indica)
SEBAGAI KOAGULAN ALTERNATIF DALAM PROSES
PENJERNIHAN LIMBAH CAIR INDUSTRI TAHU
TESIS
Oleh
BERNARD ENRICO 067022003/TK
SEKOLAH PASCASARJANA
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2008
PEMANFAATAN BIJI ASAM JAWA (Tamarindus indica)
SEBAGAI KOAGULAN ALTERNATIF DALAM PROSES
PENJERNIHAN LIMBAH CAIR INDUSTRI TAHU
TESIS
Untuk Memperoleh Gelar Magister Teknik dalam Program Studi Teknik Kimia
pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara
Oleh
BERNARD ENRICO 067022003/TK
SEKOLAH PASCASARJANA
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Judul Tesis :
PEMANFAATAN BIJI ASAM JAWA
(Tamarindus indica) SEBAGAI
KOAGULAN ALTERNATIF DALAM
PROSES PENJERNIHAN LIMBAH CAIR
INDUSTRI TAHU
Nama Mahasiswa : Bernard Enrico Nomor Pokok : 067022003 Program Studi : Teknik Kimia
Menyetujui Komisi Pembimbing
(Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia) (M. Hendra S. Ginting, ST, MT) Ketua Anggota
Ketua Program Studi, Direktur,
(Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia) (Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B., MSc)
Tanggal lulus : 20 Desember 2008
Telah diuji pada :
Tanggal 20 Desember 2008
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia
ABSTRAK
ABSTRACT
Tamarind seeds as waste are rarely used until now and needed to be developed further for wastewater treatment which is more economically viable and biodegradable. Study on the effect of tamarind as a coagulant with various of tofu wastewater pH, tamarind particle size and combination between tamarind seed and alum of the percentage reduction of turbidity, TSS and COD from tofu wastewater using coagulation-flocculation process were experimented. The operation variables were the coagulant dosages (1000, 2000, 3000, 4000 and 5000 mg/L sample), tofu wastewater pH (4, 6, 8 and 10), tamarind particle sizes (powder screening, 50 mesh, 100 mesh and 140 mesh) and combination between tamarind seeds and alum ratio 1:4, 2:3, 3:2 and 4:1 (g). Data were analysed graphically. The results showed that the optimum dosage of tamarind seeds as coagulant was 3000 mg/L tofu wastewater at pH 4 using 140 mesh particle size which could removed 87,88% of turbidity, 98,78% of TSS and 22,40% of COD. By using combination between tamarind seeds and alum the optimum amount was reached at the ratio 1:4 (g) at tofu wastewater pH 6 using 140 mesh particle size which could removed 91,64% of turbidity, 86,50% TSS and 20% of COD. Tamarind seeds as coagulant are more effective if combined with alum.
KATA PENGANTAR
Pertama-tama saya panjatkan puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan. Adapun jidul Tesis ini adalah ”Pemanfaatan Biji Asam Jawa (Tamarindus indica) Sebagai Koagulan Alternatif Dalam Proses Penjernihan Air Limbah Cair Industri Tahu”. Tesis ini disusun untuk melengkapi tugas dan syarat dalam menempuh ujian Pascasarjana pada Sekolah Pascasarjana, Program Magister Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara.
Secara khusus, saya ingin mengucapkan terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia selaku Ketua Program Studi Magister Teknik Kimia Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara sekaligus pembimbing utama yang dengan penuh perhatian dan kesabaran telah memberikan dorongan, bimbingan, saran, waktu serta pemikiran mulai sejak saya diterima sebagai mahasiswa di Program Studi Magister Teknik Kimia USU hingga selesainya penulisan tesis ini.
Tak lupa pula ucapan terima kasih saya kepada M. Hendra S. Ginting, ST, MT selaku Co-Pembimbing yang telah banyak memberikan bantuan dan dorongan, bimbingan, saran, waktu hingga selesainya penulisan tesis ini.
Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah saya mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
− Direktur Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara yang dijabat oleh Prof. Dr. Ir. T. Chairun Nisa B., MSc atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.
− Para staf pengajar pada Program Studi Magister Teknik Kimia Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.
Dalam kesempatan ini saya juga ingin mengucapkan terima kasih kepada Ayahanda Poltak Sutrisno Siahaan dan Ibunda Nurmala Simanjuntak yang telah dengan susah payah membesarkan dan mendidik saya untuk dapat menjadi manusia yang berguna ditengah-tengah masyarakat dan takut akan Tuhan serta mendorong saya tanpa bosan-bosannya untuk terus dengan gigih dalam meningkatkan ilmu pengetahuan. Dan kepada saudaraku Robert Bungaran Pangihutan Siahaan yang telah memberikan dorongan semangat kepada saya untuk dapat secepatnya menyelesaikan tesis ini.
Saya menyadari, bahwa sebagai manusia biasa tentunya masih banyak kekurangan-kekurangan dalam penulisan tesis ini baik dari segi isi, bahasa maupun penyusunannya. Untuk itu, saya mengharapkan masukan dan saran-saran untuk kesempurnaan tesis ini.
Medan, Januari 2009
RIWAYAT HIDUP
Penulis lahir di Palembang pada tanggal 17 Januari 1982. Penulis adalah anak ke dua dari pasangan Bapak Poltak Sutrisno Siahaan dan Ibu Nurmala Simanjuntak.
Pendidikan SD ditempuh di SD Strada Van Lith II Jatinegara dari tahun 1988 – 1990, SD Baptis Palembang dari tahun 1990 – 1993, SDN 101901 Lubuk Pakam dari tahun 1993 – 1994. Penulis melanjutkan pendidikan di SMP Methodist Lubuk Pakam sampai tahun 1997 dan pada tahun 2000 menyelesaikan pendidikan di SMU Santo Thomas II Medan.
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ... i
ABSTRACT ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
RIWAYAT HIDUP ... v
DAFTAR ISI ... vi
DAFTAR TABEL ... ix
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR LAMPIRAN ... xii
I. PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Masalah Penelitian ... 3
1.3 Tujuan Penelitian ... 3
1.4 Manfaat Penelitian ... 3
1.5 Lingkup Penelitian ... 4
II. TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1 Proses Koagulasi / Flokulasi ... 2.1.1 Koagulasi ... 2.1.2 Flokulasi ...
2.2 Karakteristik Flokulan Biji Asam Jawa ... 10 2.3 Industri Tahu ...
2.3.1 Proses pembuatan tahu ... 2.3.2 Limbah cair industri tahu ... 2.3.3 Karakteristik limbah cair industri tahu ... 2.4 Padatan Total ... 2.5 Kekeruhan (Turbidity) ... 2.6 Chemical Oxygen Demand (COD) ...
11 3.3.1 Prosedur penelitian pengaruh penyisihan turbiditas terhadap
variasi pH limbah cair industri tahu pada proses koagulasi / flokulasi …... 3.3.2 Prosedur penelitian pengaruh dosis koagulan terhadap
turbiditas limbah cair industri tahu pada proses koagulasi / flokulasi ………. 3.3.3 Prosedur penelitian kombinasi antara dosis koagulan biji asam
jawa dan alum terhadap turbiditas limbah cair industri tahu pada proses koagulasi / flokulasi ………...
21
23
25
4.1 Penelitian Pendahuluan ... 4.1.1 Penentuan dosis optimum koagulan ... 4.1.2 Penentuan pH optimum koagulasi ...
27 27 29 4.2 Pengaruh Dosis Koagulan Partikel Biji Asam Jawa Dan Alum
Terhadap Penyisihan Turbiditas Limbah Cair Industri Tahu …………. 4.2.1 pH 4 limbah cair industri tahu untuk beberapa ukuran partikel 4.2.2 pH 6 limbah cair industri tahu untuk beberapa ukuran partikel 4.3 Pengaruh Kombinasi Dosis Koagulan Partikel Biji Asam Jawa Dan
Alum Terhadap Penyisihan Turbiditas Limbah Cair Industri Tahu …... 4.4 Pengaruh Dosis Koagulan Partikel Biji Asam Jawa Dan Alum
Terhadap Penyisihan TSS Limbah Cair Industri Tahu ……….. 4.4.1 pH 4 limbah cair industri tahu untuk beberapa ukuran partikel
4.4.2 pH 6 limbah cair industri tahu untuk beberapa ukuran partikel 4.5 Pengaruh Kombinasi Dosis Koagulan Partikel Biji Asam Jawa Dan
Alum Terhadap Penyisihan TSS Limbah Cair Industri Tahu ………… 4.6 Pengaruh Dosis Koagulan Partikel Biji Asam Jawa, Alum Dan
Perbandingan Partikel Biji Asam Jawa Dengan Alum Terhadap
Penyisihan COD Limbah Cair Industri Tahu ………. 4.7 Pengaruh Perubahan Turbiditas Pada Dosis Optimum Koagulasi
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
1 Perkiraan kebutuhan air pada pengolahan tahu per 3 kg kedelai .
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
1 Bagan proses pembuatan tahu ... 12 2
3
Diagram neraca massa proses pembuatan tahu ... Skema pembagian zat padat...
13 16 4
5
6
Bagan alir penelitian pengaruh penyisihan turbiditas terhadap variasi pH limbah cair industri tahu pada proses koagulasi /
flokulasi………. Bagan alir penelitian pengaruh dosis koagulan terhadap turbiditas limbah cair industri tahu pada proses koagulasi / flokulasi ……….. Bagan alir penelitian pengaruh kombinasi antara dosis koagulan biji asam jawa dan alum terhadap turbiditas limbah cair industri tahu pada proses koagulasi / flokulasi……….……...
22
Grafik hubungan dosis koagulan alum dan partikel biji asam jawa terhadap penyisihan turbiditas pada pH 6 limbah cair industri tahu. Grafik hubungan pH sampel terhadap penyisihan turbiditas limbah cair industri tahu menggunakan koagulan alum dan biji asam jawa. Grafik hubungan dosis koagulan terhadap penyisihan turbiditas pada pH 4 limbah cair industi tahu ………..
28
29
31 10 Grafik hubungan dosis koagulan terhadap penyisihan turbiditas
pada pH 6 limbah cair industi tahu ….……….. 33 11 Grafik hubungan kombinasi dosis koagulan partikel biji asam jawa
dengan alum terhadap penyisihan turbiditas pada pH 4 dan 6
12
13
Grafik hubungan dosis koagulan terhadap penyisihan TSS pada pH 4 limbah cair industri tahu ………... Grafik hubungan dosis koagulan terhadap penyisihan TSS pada pH 6 limbah cair industri tahu ………...
38
40 14 Grafik hubungan kombinasi dosis partikel biji asam dengan alum
terhadap penyisihan TSS pada pH 4 dan 6 limbah cair industri tahu
42 15 Grafik perubahan turbiditas pada dosis optimum koagulasi
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman
A. Data Pengamatan
...
50
B. : Surat Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor : Kep-51/MENLH/10/1995 Tentang Baku Mutu Limbah Cair Bagi Kegiatan Industri
....……...………...
55 C. Prosedur Analisis
...………...…...…...
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Limbah cair industri pangan merupakan salah satu sumber pencemaran lingkungan. Jumlah dan karakteristik limbah cair industri bervariasi menurut jenis industrinya. Industri tahu dan tempe mengandung banyak bahan organik dan padatan terlarut. Untuk memproduksi 1 ton tahu atau tempe dihasilkan limbah cair sebanyak 3-5 m3, sedangkan BOD, COD dan TSS yang dihasilkan berturut-turut adalah 950, 1.534 dan 309 mg/L (Wenas, Sunaryo dan Sutyasmi, 2002).
Sebagian besar limbah cair industri pangan dapat ditangani dengan mudah dengan sistem biologis maupun kimia, karena polutan utamanya berupa bahan organik seperti karbohidrat, lemak, protein dan vitamin. Polutan tersebut umumnya dalam bentuk tersuspensi atau terlarut. Sebelum dibuang ke lingkungan, limbah cair industri pangan harus diolah untuk melindungi keselamatan masyarakat dan kualitas lingkungan. Tujuan dasar pengolahan limbah cair adalah untuk menghilangkan sebagian besar padatan tersuspensi dan bahan terlarut, kadang-kadang juga untuk menyisihkan unsur hara (nutrient) berupa nitrogen dan fosfor (Departemen Perindustrian, 2007) Beberapa proses yang dapat diterapkan dalam pengolahan limbah cair industri tahu diantaranya termasuk koagulasi-flokulasi dan netralisasi.
limbah cair, yang lebih ekonomis dan ramah lingkungan. Shultz dan Okun, 1983 melaporkan bahwa Institut Penelitian Teknik India, telah menemukan ekstrak Nirmali (Strychnos potatorum), asam (Tamarindus indica), tanaman guar (Cyamopsis psoraloides), sorella merah (Hibiscus sabdariffa), fenugreek (Trigonella foenum) dan
lentils (Lens esculenta), semuanya berpotensi sebagai koagulan yang efektif pada turbiditas tinggi air baku dan dapat mengurangi dosis alum yang dibutuhkan sekitar 40-50 %.
Penelitian terdahulu menggunakan biji asam jawa : Mishra A., Bajpai M. (2005) menggunakan ekstrak biji asam jawa sebagai flokulan untuk menghilangkan 60% golden yellow setelah 2 jam dengan dosis 10 mg/L dan 25% direct fast scarlet setelah
1 jam dengan dosis 15 mg/L dalam limbah cair industri tekstil. Imbambi, dkk (1992) melaporkan ekstrak biji asam jawa mempunyai kemampuan dalam melawan bakteri E.coli yang dihasilkan oleh zat tamarindineal (5-hydroxy-2-oxo-hexa-3,5-dineal).
1.2 Masalah Penelitian
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah untuk mengetahui sejauh mana biji asam jawa berperan sebagai koagulan dan kemampuannya jika dikombinasikan dengan alumuniun sulfat (alum) dalam pengolahan limbah cair industri tahu terhadap persentase penurunan turbiditas, total suspended solid (TSS) dan COD dengan variasi pH limbah cair industri tahu, dosis dan ukuran partikel asam jawa yang digunakan.
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui kemampuan biji asam jawa sebagai koagulan dan kemampuannya jika dikombinasikan dengan alumuniun sulfat (alum) terhadap persentase penurunan turbiditas, total suspended solid (TSS) dan COD limbah cair industri tahu dengan variasi pH limbah cair industri tahu, dosis dan ukuran partikel biji asam jawa yang digunakan.
1.4 Manfaat Penelitian
1.5 Lingkup Penelitian
Penelitian dilakukan di Laboratorium Penelitian, FMIPA, USU, Medan. Penelitian berlangsung selama 3 bulan. Dengan bahan-bahan yang digunakan antara lain biji asam jawa (Tamarindus indica), aluminium sulfat (alum), limbah cair industri tahu di kota Medan, asam sulfat dan natrium hidroksida (teknis).
Variabel-variabel yang diamati dalam penelitian ini meliputi : 1. pH limbah tahu : 4, 6, 8 dan 10
2. Dosis koagulan biji asam jawa (mg/L limbah tahu) : 1000, 2000, 3000, 4000 dan 5000
3. Perbandingan berat serbuk biji asam jawa dan alum (mg/L limbah tahu) : 1000 : 4000; 2000 : 3000; 3000 : 2000 dan 4000 : 1000
4. Ukuran partikel koagulan : ayakan tepung, 50 mesh, 100 mesh dan 140 mesh
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1Proses Koagulasi / Flokulasi
Koagulasi adalah proses pengolahan air / limbah cair dengan cara menstabilisasi partikel-partikel koloid untuk memfasilitasi pertumbuhan partikel selama flokulasi, sedangkan flokulasi adalah proses pengolahan air dengan cara mengadakan kontak diantara partikel-partikel koloid yang telah mengalami destabilisasi sehingga ukuran partikel-partikel tersebut bertambah menjadi partikel-partikel yang lebih besar (Kiely, 1997).
Koagulasi / flokulasi diperlukan untuk menghilangkan material limbah berbentuk suspensi atau koloid. Koloid merupakan partikel-partikel berdiameter sekitar 1nm (10-7 cm) hingga 0,1 nm (10-8 cm). Partikel-partikel ini tidak dapat mengendap dalam periode waktu tertentu dan tidak dapat dihilangkan dengan proses perlakuan fisika biasa.
2.1.1 Koagulasi
permukaannya. Lapisan yang terdiri dari ion-ion positif itu disebut dengan lapisan kokoh (fixed layer atau lapisan stern). Lapisan kokoh dikelilingi lagi oleh sejumlah ion-ion yang berlawanan muatan yang disebut lapisan difusi. Di dalam lapisan difusi terrdapat satu bidang geser (shear plane) yang merupakan batas terhadap mana ion-ion yang berlawanan muatan dapat tersapu dari permukaan partikel oleh gerakan fluida. Ion-ion di sebelah dalam bidang geser bergerak bersama pertikelnya, sedangkan yang berada di bagian luar, gerakannya ditentukan oleh gerakan fluida atau termal. Kumpulan ion-ion berlawanan di dalam air yang mengelilingi partikel koloid dan muatan-muatan permukaannya itu disebut lapisan ganda listrik (electrical double layer). Adanya muatan-muatan pada permukaan partikel koloid tersebut
menyebabkan pembentukan medan elektrostatik di sekitar partikel itu sehingga menimbulkan gaya tolak-menolak antar partikel. Di samping gaya tolak-menolak akibat muatan negatif pada pertikel-partikel koloid, ada juga gaya tarik-menarik antara dua partikel yang dikenal dengan gaya Van der Walls (berasal dari sifat elektron yang merupakan bagian dari sistem atom atau molekuler, dan signifikan hanya pada jarak yang sangat kecil, sekitar satu mikro atau kurang). Selama tidak ada hal yang mempengaruhi kesetimbangan muatan-muatan listrik partikel koloid, gaya tolak-menolak yang ada selalu lebih besar daripada gaya tarik Van der Walls, dan akibatnya partikel koloid tetap dalam keadaan stabil (Farooq dan Velioglu, 1989).
dengan muatan partikel dan ketebalan dari lapisan ganda. Ketebalan lapisan ganda tergantung pada konsentrasi ion di dalam cairan. Semakin besar konsentrasi ion, semakin kecil ketebalan lapisan ganda dan berarti semakin rapat muatan. Potensial zeta sering digunakan sebagai ukuran stabilitas partikel koloid. Semakin tinggi potensial zeta, semakin stabil suatu partikel koloid.
Jika ion-ion atau koloid bermuatan positif (kation) ditambahkan ke dalam koloid target koagulasi, maka kation tersebut akan masuk ke dalam lapisan difusi karena tertarik oleh muatan negatif yang ada pada permukaan partikel koloid. Hal ini menyebabkan konsentrasi ion-ion dalam lapisan difusi akan meningkat. Akibatnya, ketebalan lapisan difusi akan berkurang (termampatkan kearah permukaan partikel). Pemampatan lapisan difusi ini akan mempengaruhi potensial permukaan partikel koloid, gaya tolak-menolak antar partikel serta stabilitas partikel koloid. Penambahan kation hingga mencapai suatu jumlah tertentu, akan merubah besar partikel zeta ke suatu tingkat dimana gaya tarik-menarik Van der Walls antar pertikel dapat melampaui gaya tolak-menolak yang ada. Dengan demikian partikel koloid dapat saling mendekati dan menempel satu sama lain serta membentuk mikroflok. Mekanisme destabilisasi partikel koloid ini disebut pemampatan lapisan ganda listrik. Dalam hal ini jenis muatan permukaan partikel koloid tidak berubah (Farooq dan Velioglu, 1989).
mengendap, presipitat ini dapat membantu pembentukan flok dengan cara penjaringan partikel-partikel koloid (Nathanson, 1986).
Selain dengan cara tersebut diatas, destabilisasi partikel koloid juga dapat terjadi melalui mekanisme yang disebut dengan jembatan antar partikel. Dalam mekanisme ini, ion-ion atau koloid bermuatan positif yang digunakan bersumber dari polimer. Polimer adalah senyawa karbon rantai panjang (linier atau bercabang). Polimer memiliki banyak tempat aktif sepanjang rantainya dimana partikel koloid dapat berinteraksi dan teradsorbsi. Apabila dua atau lebih partikel teradsorbsi sepanjang rantai polimer, suatu jembatan partikel akan dibentuk. Jembatan partikel tersebut kemudian akan jalin-menjalin dengan jembatan partikel lain selama proses flokulasi dan mengendap dengan mudah sebagai suatu hasil dari pertambahan ukuran. Polimer yang digunakan dalam proses destabilisasi partikel koloid sering disebut dengan polielektrolit (Farooq dan Velioglu, 1989).
Menurut Davis dan Cornwell (1991), ada dua faktor penting dalam penambahan koagulan yakni pH dan dosis. Dosis dan pH optimum harus ditentukan dalam test laboratorium dan biasanya ditentukan dengan suatu prosedur yang disebut dengan “jar test”. Untuk mengatur pH limbah cair ke dalam range optimal koagulasi, diperlukan bahan penolong (coagulant aid) berupa asam atau alkali. Asam yang paling umum digunakan untuk menurunkan pH adalah asam sulfat dan untuk menaikkan pH biasanya digunakan lime (Ca(OH)2), soda abu (Na2CO3) atau NaOH. Koagulan yang paling banyak digunakan adalah Alum (Aluminium Sulfat) dan Polialuminium klorida (PAC).
2.1.2 Flokulasi
Agar partikel-partikel koloid dapat menggumpal, gaya tolak menolak elektrostatik antara partikelnya harus dikurangi dan transportasi partikel harus menghasilkan kontak diantara partikel yang mengalami destabilisasi.
yang cukup harus diberikan untuk membawa flok ke dalam kontak. Terlalu banyak pengadukan dapat membubarkan flok sehingga ukurannya menjadi kecil dan terdispersi halus (Davis dan Cornwell, 1991).
Dalam proses flokulasi, kecepatan penggumpalan dari agregat ditentukan oleh banyaknya tubrukan antar partikel yang terjadi serta keefektifan benturan tersebut. Dalam hal ini, tubrukan antar partikel terjadi melalui tiga cara, yakni :
1. Kontak yang diakibatkan oleh adanya gerak termal (panas), yang dikenal sebagai gerak Brown. Flokulasi yang terjadi oleh adanya gerak Brown ini disebut flokulasi perikinetik.
2. kontak yang diakibatkan oleh adanya gerakan media (air), misalnya karena pengadukan. Flokulasi yang terjadi akibat gerakan fluida ini disebut flokulasi ortokinetik.
3. kontak yang terjadi akibat perbedaan laju pengendapan dari masing-masing partikel. (Davis dan Cornwell, 1991).
2.2Karakteristik Flokulan Biji Asam Jawa
1994). Sementara itu, biji T. indica yang mengandung asam tertarat hanya digunakan sebagai bahan baku kue dan roti. Minyak T. indica sangat cocok untuk membuat minyak pernis dan cat lukis (Coronel, 1991).
Ekstrak biji asam jawa mengandung polisakarida alami yang tersusun atas D-galactose, D-glucose dan D-xylose yang merupakan flokulan alami. Flokulan alami terutama polisakarida, lebih ramah lingkungan bila dibandingkan dengan koagulan organik dan anorganik (Mishra dan Bajpai, 2005).
2.3 Industri Tahu
2.3.1 Proses Pembuatan Tahu
Kedelai dan produk makanan yang terbuat dari kacang kedelai merupakan sumber bahan makanan yang dapat diperoleh dengan harga yang murah serta kandungan protein tinggi. Bagi penduduk dunia terutama orang Asia, tahu merupakan makanan yang umum. Di Indonesia, peningkatan kualitas kesehatan secara langsung merupakan bagian dari peningkatan produk makanan yang terbuat dari kedelai, seperti tahu, tempe, kecap dan produk lain yang berbasis kedelai.
Secara umum, skema proses pembuatan tahu dapat dilihat pada Gambar 1.
(Sumber : Santoso, 1993; Bapedal, 1994 dan BPPT, 1997a) Tahu
Perebusan
Air air rebusan
Pencetakan/pengepresan/pemotongan Air tahu Penggumpalan
Penyaringan Air tahu/ whey (TSS, BOD) Pengupasan Kulit
Gambar 2 menunjukkan diagram neraca massa proses pembuatan tahu.
(Sumber : BPPT, 1997a)
Gambar 2 Diagram neraca massa proses pembuatan tahu
2.3.2 Limbah Cair Industri Tahu
industri pembuatan tahu sebanding dengan penggunaan air untuk pemrosesannya. Menurut Nuraida (1985) jumlah kebutuhan air proses dan jumlah limbah cair yang dihasilkan dilaporkan berturut-turut sebesar 45 dan 43,5 liter untuk tiap kilogram bahan baku kacang kedelai. Pada beberapa industri tahu, sebagian kecil dari limbah cair tersebut (khususnya air dadih) dimanfaatkan kembali sebagai bahan penggumpal (Dhahiyat, 1990). Princian pengggunaan air dalam setiap tahapan proses dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1 Perkiraan kebutuhan air pada pengolahan tahu per 3 kg kedelai
Tahap Proses Kebutuhan Air (Liter)
• Pencucian
2.3.3 Karakeristik Limbah Cair Industri Tahu
Bahan-bahan organik yang terkandung di dalam buangan industri tahu pada umumnya sangat tinggi. Senyawa-senyawa organik di dalam air buangan tersebut dapat berupa protein, karbohidrat, lemak dan minyak. Di antara senyawa-senyawa tersebut, protein dan lemaklah yang jumlahnya paling besar (Nurhasan dan Pramudyanto, 1991), yang mencapai 40% - 60% protein, 25 – 50% karbohidrat, dan 10% lemak (Sugiharto, 1994). Semakin lama jumlah dan jenis bahan organik ini semakin banyak, dalam hal ini akan menyulitkan pengelolaan limbah, karena beberapa zat sulit diuraikan oleh mikroorganisme didalam air limbah tahu tersebut.
Berdasarkan hasil studi Balai Perindustrian Medan terhadap karakteristik air buangan industri tahu di Medan (Bappeda Medan, 1993), diketahui bahwa limbah cair industri tahu rata-rata mengandung BOD (4583 mg/l); COD (7050 mg/l), TSS (4743 mg/l) dan minyak atau lemak 26 mg/l serta pH 6,1. Sementara menurut Laporan EMDI Bapedal (1994) limbah cair industri tersebut rata-rata mengandung BOD, COD dan TSS berturut - turut sebesar 3250, 6520, dan 1500 mg/l.
2.4Padatan Total
komponen-komponen air secara lengkap, serta untuk perencanaan serta pengawasan proses pengolahan dalam bidang air minum maupun dalam air buangan.
Jenis partikel koloid tersebut adalah penyebab kekeruhan dalam air (efek Tyndall) yang disebabkan oleh penyimpangan sinar nyata yang menembus suspensi tersebut. Partikel-partikel koloid tersebut tidak terlihat secara visual sedangkan larutannya (tanpa partikel koloid) terdiri dari ion-ion dan molekul-molekul yang tidak pernah keruh. Larutan menjadi keruh bila terjadi pengendapan yang merupakan keadaan kejenuhan dari suatu senyawa kimia. Partikel-partikel tersuspensi biasa, mempunyai ukuran lebih besar dari partikel koloid dan dapat menghalangi sinar yang akan menembus suspensi.
Dalam analisa zat padat, pengertian zat padat total adalah semua zat-zat padat yang tersisa sebagai residu dalam suatu bejana, bila sampel air dalam bejana tersebut dikeringkan pada suhu tertentu. Zat padat total terdiri dari zat padat terlarut dan zat padat tersuspensi yang dapat bersifat organik dan inorganik seperti dijelaskan dalam skema berikut ini :
Zat Padat Total
Total padatan terlarut (TDS) Total padatan tersuspensi (TSS) Zat padat terendap Zat padat teruapkan Zat padat teruapkan Zat padat terendap (anorganik) (organik) (organik) (anorganik)
Total zat padat volatil Total zat padat terendap Sumber : Alerts dan Sri (1978)
2.5Kekeruhan (Turbidity)
Kekeruhan adalah sifat optis dari suatu larutan, yaitu hamburan dan adsorbsi cahaya yang melaluinya. Uji kekeruhan adalah mengukur suatu sifat optik dari suatu sampel air yaitu hasil penyebaran dan penyerapan cahaya oleh bahan-bahan pertikel yang terdapat dalam sampel. Jumlah dari kekeruhan yang terukur tergantung pada berbagai macam variabel seperti : ukuran, bentuk dan indeks refraksi dari pertikel. Kekeruhan tidak mempunyai hubungan langsung terhadap berat berbagai bahan yang terdapat pada suspensi karena bentuk dan indeks refraksi dari berbagai pertikel mempunyai efek terhadap penyebaran sinar dari suspensi (Alerts dan Sri, 1978).
Ada tiga metode pengukuran kekeruhan, yaitu :
1. Metode Neflometrik (unit kekeruhan NTU dan FTU) 2. Metode Helliege Turbidimeter (unit kekeruhan Silika) 3. Metode Visuil (unit kekeruhan Jakson)
Kekeruhan dapat dihilangkan melalui penambahan sejenis bahan kimia dengan sifat-sifat tertentu seperti : tawas, garam-garam Fe (III) atau suatu polielektrolit organik. Selain penambahan flokulan diperlukan pengadukan sampai flok-flok terbentuk. Flok-flok ini mengumpulkan partikel-partikel kecil dan akhirnya mengendap.
2.6Chemical Oxygen Demand (COD)
kimia. Dalam hai ini, bahan buangan organik akan dioksidasi oleh Kalium bikromat (K2Cr2O7) menjadi gas CO2 dan H2O serta sejumlah ion krom. Kalium bikromat digunakan sebagai sumber oksigen (oxidizing agent). Oksidasi terhadap bahan buangan organik akan mengikuti reaksi berikut :
CaHbOc + Cr2O72- + H+ CO2 + H2O + Cr3+ katalis
III. METODOLOGI PENELITIAN
3.1Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan di Laboratorium Penelitian, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara, Medan. Penelitian berlangsung selama 3 bulan yaitu dari bulan Mei sampai Juli 2008.
3.2Bahan dan Alat
3.2.1 Bahan 3.2.1.1Bahan baku
Bahan baku dalam percobaan ini adalah limbah cair industri tahu. Limbah cair diambil dari salah satu industri tahu yang ada di Medan dan dibawa ke laboratorium, Total Suspended Solid (TSS), turbiditas, COD dan pH awal limbah cair industri tahu
yang digunakan terlebih dahulu diukur.
3.2.1.2Bahan koagulan
Bahan koagulan yang digunakan dalam percobaan ini adalah biji asam jawa (Tamarindus indica) yang diambil dari sekitar komplek USU dan sebagai pembanding digunakan alum (aluminium sulfat).
pisahkan dari daging buahnya. Biji dengan cangkangnya yang bersih lalu di blender hingga menjadi serbuk dan diayak dengan menggunakan ukuran partikel yang berbeda-beda lalu dikeringkan dalam oven panas pada suhu 105 oC selama 30 menit untuk menghomogenkan dan menurunkan kadar airnya hingga konstan. Serbuk biji asam jawa selanjutnya sudah siap digunakan sebagai koagulan.
3.2.1.3Bahan kimia
Bahan-bahan kimia yang digunakan dalam percobaan ini adalah asam sulfat pekat 15% dan natrium hidroksida teknis untuk menurunkan dan menaikkan pH limbah cair industri tahu.
3.2.2 Alat
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari : 1. Peralatan Jar Test
2. pH meter digital 3. Turbidimeter 4. Neraca Analitik 5. Stop watch 6. Oven
10. Kertas saring Whatman 11. Blender
12. Ayakan mesh 50, 100 dan 140 13. Pipet volume
14. COD meter
3.3Prosedur Penelitian
3.3.1 Prosedur penelitian pengaruh penyisihan turbiditas terhadap variasi pH
limbah cair industri tahu pada proses koagulasi / flokulasi
Prosedur penelitian pengaruh penyisihan turbiditas terhadap variasi pH limbah cair industri tahu pada proses koagulasi / flokulasi adalah sebagai berikut :
1. Turbiditas (turbidity), TSS, COD dan pH awal limbah cair industri tahu diukur sebagai kontrol
2. Sampel limbah cair industri tahu sebanyak 200 mL digunakan pada alat jar test. Derajat keasaman (pH) sampel diatur hingga 6 dengan menambahkan NaOH. Serbuk biji asam jawa ditambahkan dengan variasi 1000 mg/L sampai 5000 mg/L limbah cair industri tahu. Setelah setiap penambahan, sampel diaduk cepat (100 rpm) selama 1 (satu) menit lalu diikuti dengan pengadukan lambat (40 rpm) selama 3 (tiga) menit.
10. sampel kemudian diaduk cepat selama 3 menit (proses koagulasi) dan diikuti dengan pengadukan lambat selama 12 menit (proses flokulasi) lalu didiamkan mengendap selama 60 menit. Turbiditas supernatan dari masing-masing sampel diukur
4. Prosedur 2 hingga 4 diulangi untuk koagulan alum (sebagai pembanding). Bagan alir penelitian selanjutnya dapat dilihat pada Gambar 4 berikut ini :
koagulan
Beaker Jar Test 200 ml, pH : 4, 6, 8 dan 10 Pengadukan 100 rpm, 3 menit
dilanjutkan 40 rpm, 12 menit
Limbah Cair Wadah TSS, COD, turbiditas & pH awal
Beaker Jar Test
3.3.2 Prosedur penelitian pengaruh dosis koagulan terhadap turbiditas limbah cair industri tahu pada proses koagulasi / flokulasi
Prosedur penelitian pengaruh dosis koagulan terhadap turbiditas limbah cair industri tahu pada proses koagulasi / flokulasi adalah sebagai berikut :
1. Beaker diisi lagi dengan sampel limbah cair industri tahu sebanyak 200 ml dan pH-nya diatur sesuai dengan pH yang menghasilkan turbiditas supernatan sampel optimum pada bagian 3.3.1 di atas. Kemudian koagulan ditambahkan ke dalam Beaker sebanyak masing-masing 1000 mg/l hingga 5000 mg/l limbah cair industri tahu. Sampel kemudian diaduk cepat selama 3 (tiga) menit dan diikuti dengan pengadukan lambat selama 12 (dua belas) menit lalu didiamkan (dibiarkan mengendap) selama 60 menit. Turbiditas supernatan dari masing-masing sampel diukur
2. Persen penyisihan turbiditas– vs – dosis koagulan diplot pada kertas grafik lalu dosis optimumnya dipilih.
Bagan alir penelitian selanjutnya dapat dilihat pada Gambar 5 berikut ini :
Pengendapan (60 menit )
Koagulan biji asam (mg) : 1000, 2000, 3000, 4000
dan 5000
Grafik Turbiditas-vs-dosis koagulan
Dosis optimum
Limbah Cair Wadah TSS, COD, turbiditas & pH awal
Beaker Jar Test 200 mL, pH optimum
Pengadukan 100 rpm, 3 menit 40 rpm, 12 menit
Turbiditas, TSS dan COD akhir
3.3.3 Prosedur penelitian kombinasi antara dosis koagulan biji asam jawa dan alum terhadap turbiditas limbah cair industri tahu pada proses koagulasi / flokulasi
Prosedur penelitian kombinasi antara dosis koagulan biji asam jawa dan alum terhadap turbiditas limbah cair industri tahu pada proses koagulasi / flokulasi, adalah sebagai berikut :
1. Beaker diisi lagi dengan sampel limbah cair sebanyak 200 mL dan pH-nya diatur sesuai dengan pH yang menghasilkan turbiditas supernatan sampel optimum pada bagian 3.3.1 di atas. Kemudian koagulan ditambahkan ke dalam Beaker dengan kombinasi antara dosis koagulan biji asam jawa dan alum masing-masing 1:4; 2:3; 3:2 dan 4:1 dari dosis koagulan biji asam jawa optimum pada langkah 2 bagian 3.3.2 di atas. sampel kemudian diaduk cepat selama 3 (tiga) menit dan diikuti dengan pengadukan lambat selama 12 (dua belas) menit lalu didiamkan (dibiarkan mengendap) selama 60 menit. Turbiditas supernatan dari masing-masing sampel diukur
Bagan alir penelitian selanjutnya dapat dilihat pada Gambar 6 berikut ini :
Pengendapan (60 menit )
Kombinasi biji asam jawa dan alum (mg) :
1:4, 2:3, 3:2 dan 4:1
Grafik Turbiditas-vs-dosis kombinasi koagulan
Dosis kombinasi optimum
Limbah Cair Wadah TSS, COD, turbiditas & pH awal
Beaker Jar Test 200 mL, pH optimum
Pengadukan 100 rpm, 3 menit 40 rpm, 12 menit
Turbiditas, TSS dan COD akhir
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Penelitian Pendahuluan
4.1.1 Penentuan dosis optimum koagulan
Pada penelitian pendahuluan ini, ditentukan dosis optimum koagulan awal partikel biji asam jawa untuk limbah cair industri tahu. Limbah cair industri tahu terlebih dahulu diukur turbiditas, pH, TSS, dan COD awalnya, kemudian sampel limbah cair industri tahu sebanyak 200 ml dimasukkan ke dalam beaker glass 500 ml dan diatur pH awalnya menjadi 6 dengan penambahan NaOH. Pengaturan pH 6 ini dikarenakan penggunaan alum sebagai pembanding yang memiliki kemampuan optimal pada kisaran pH 6-7. Kemudian sampel diaduk dengan pengadukan cepat (100 rpm) selama 1 menit dan pengadukan lambat (40 rpm) selama 3 menit. Dosis koagulan partikel biji asam jawa dengan ukuran partikel ayakan tepung adalah 1000 mg/L hingga 5000mg/L limbah cair industri tahu. Dari pengamatan yang telah dilakukan, maka dosis optimum partikel biji asam jawa sebagai koagulan tercapai pada dosis 3000 mg/L limbah cair industri tahu. Dengan proses yang sama dilakukan juga untuk penentuan dosis optimum koagulasi awal untuk koagulan alum. Dengan koagulan alum, pada dosis 1000 mg/L sampel sudah menunjukkan hasil yang optimum. Penentuan dosis pada kondisi optimum dapat dilihat pada Gambar 7
Dari Gambar 7 dibawah ini terlihat bahwa kekeruhan awal limbah cair industri tahu dapat disisihkan sebesar 95,73% menggunakan alum dengan dosis 1000 mg/L. Kekeruhan akan semakin meningkat seiring dengan penambahan dosis alum, hal ini disebabkan karena dosis alum yang terlalu banyak sehingga kemampuan untuk menjernihkan limbah cair industri tahu menjadi jenuh.
Gambar 7 Grafik hubungan dosis koagulan alum dan partikel biji asam jawa terhadap penyisihan turbiditas pada pH 6 limbah cair industri tahu
4.1.2 Penentuan pH optimum koagulasi
Setelah didapatkan dosis optimum koagulasi awal dengan pH 6 untuk masing masing koagulan (partikel biji asam jawa dan alum) selanjutnya dilakukan pengaturan pH limbah cair industri tahu menjadi 4, 6, 8 dan 10. Limbah cair industri tahu dengan turbiditas awal 586 NTU dan pH awal 4 (Tabel 2) dimasukkan ke dalam beaker glass 500 ml sebanyak 200 ml kemudian diatur pH-nya dengan menambahkan NaOH untuk menaikkan pH dan H2SO4 pekat 15% untuk menurunkan pH. Kemudian ditambahkan dosis optimum koagulasi awal, yaitu 1000 mg/L limbah cair industri tahu untuk alum dan 3000 mg/L limbah cair industri tahu untuk partikel biji asam jawa, dilakukan pengadukan cepat (100 rpm) selama 3 menit dan pengadukan lambat (40 rpm) selama 12 menit. Penyisihan turbiditas akhir sampel untuk penggunaan masing-masing koagulan pada pH yang berbeda ditunjukkan pada Gambar 8
dibawah ini.
4.2 Pengaruh dosis koagulan partikel biji asam jawa dan alum terhadap penyisihan turbiditas limbah cair industri tahu
4.2.1 pH 4 limbah cair industri tahu untuk beberapa ukuran partikel
Pengaruh dosis koagulan partikel biji asam jawa dan alum terhadap penyisihan turbiditas pada pH 4 limbah cair industri tahu untuk beberapa ukuran partikel ditunjukkan pada Gambar 9 berikut ini :
Gambar 9 Grafik hubungan dosis koagulan terhadap penyisihan turbiditas pada pH 4 limbah cair industi tahu
sebesar 87,88%, bila dibandingkan dengan koagulan alum pada dosis dan pH yang sama hanya mampu menunjukkan penyisihan turbiditas sebesar 59,72%. Pada partikel biji asam jawa berdasarkan data pengamatan menunjukkan kemampuan yang lebih besar terhadap penyisihan turbiditas limbah cair industri tahu pada pH 4 karena berdasarkan penelitian pendahuluan antara pH 4, 6, 8 dan 10 kinerja partikel biji asam jawa lebih optimal ditunjukkan pada pH 4. Koagulan alum memiliki pH optimum 6 sehingga pada kondisi pH 4 koagulan alum kurang mampu memberikan penyisihan turbiditas yang optimum karena pada pH 4,3 gugus utamanya berupa oligomer seperti Al13O40H487+ atau gugus yang berhubungan yang mengandung sulfat, sedangkan pada pH 3 atau lebih kecil, gugus utamanya adalah suatu hidrat dari Al3+,. Dengan pH antara 6 dan 9,5, gugus utamanya adalah Al(OH)3 (Mini-Encyclopedia of Papermaking Wet-End Chemistry,2008).
Ukuran partikel sangat berpengaruh terhadap penyisihan turbiditas karena semakin kecil ukuran partikel, maka luas bidang kontak antara koagulan dengan limbah cair industri tahu akan semakin besar yang ditunjukkan dari data pengamatan yang telah dilakukan, dimana pada ukuran partikel ayakan tepung, partikel biji asam jawa kurang memberikan hasil yang signifikan dibandingkan dengan menggunakan ukuran partikel 140 mesh.
turbiditas terbesar adalah 87,88%. Dosis koagulan partikel biji asam jawa ini tidak melebihi konsentrasi koagulan yang ditentukan menurut Wagner (2001) yaitu antara 0,5 persen dan kurang dari 1,0 persen, jika diasumsikan dalam persen berat per volum (b/v) dimana 1% b/v 1 gram koagulan dalam 100ml limbah. Menurut Wiley (1955) suatu koagulan dikatakan efektif, apabila mampu mengurangi nilai turbiditas sebesar 50% sehingga koagulan partikel biji asam jawa ini merupakan koagulan yang efektif untuk menurunkan turbiditas limbah cair industri tahu.
4.2.2 pH 6 limbah cair industri tahu untuk beberapa ukuran partikel
Pengaruh dosis koagulan partikel biji asam jawa dan alum terhadap penyisihan turbiditas pada pH 6 limbah cair industri tahu untuk beberapa ukuran partikel ditunjukkan pada Gambar 10 berikut ini :
Pada Gambar 10 diperoleh koagulan alum dengan dosis 1000 mg/L limbah cair industri tahu menunjukkan penyisihan turbiditas yang optimum sebesar 95,73% sedangkan penyisihan turbiditas terbaik untuk koagulan partikel biji asam jawa diperoleh dengan dosis 3000 mg/L limbah cair (140 mesh) yaitu sebesar 81,40%. Pada pH 6 limbah cair industri tahu ini merupakan pH optimum bagi koagulan alum, sehingga dosis yang dibutuhkan untuk proses koagulasi-flokulasi tidak terlalu besar yaitu 1000 mg/L limbah cair industri tahu, sehingga apabila dosis tersebut semakin ditambah menjadi 2000 mg/L limbah cair industri tahu akan mengakibatkan terjadinya pengotoran akibat dosis yang berlebihan dan larutan akan menjadi jenuh. Pada pH 6 limbah cair industri tahu ini, alum akan terdisosiasi melepaskan kation Al-3+
yang akan menurunkan zeta potensial dari partikel. Selain gaya tolak-menolak antar partikel menjadi berkurang, akibatnya penambahan gaya mekanis seperti pengadukan akan mempermudah terjadinya tumbukan yang akan dilanjutkan dengan penggabungan partikel-partikel yang akan membentuk flok yang berukuran lebih besar. Selain itu, ukuran partikel yang semakin kecil membuat bidang kontak antara partikel koagulan dengan limbah cair akan semakin besar sehingga proses tumbukan antar partikel akan semakin besar, mengakibatkan terbentuk flok yang semakin besar juga.
cair industri tahu. Dengan bertambahnya dosis koagulan, akan menyebabkan larutan semakin jenuh sehingga koagulan yang tersisa akan mengotori larutan yang ada. Ukuran partikel 140 mesh merupakan ukuran yang paling ideal untuk proses koagulasi dalam penelitian ini karena memberikan hasil yang cukup signifikan dibandingkan dengan ukuran partikel lainnya karena luas kontak antara partikel koagulan biji asam jawa dengan limbah cair industri tahu semakin besar.
4.3 Pengaruh kombinasi dosis koagulan partikel biji asam jawa dan alum
terhadap penyisihan turbiditas limbah cair industri tahu
Setelah menemukan dosis koagulan yang paling optimum untuk menyisihkan turbiditas limbah cair industri tahu, maka dilakukan kombinasi dosis koagulan antara koagulan partikel biji asam jawa ukuran partikel 140 mesh dengan koagulan alum menggunakan rasio kombinasi 1:4 ; 2:3 ; 3:2 dan 4:1 pada pH 4 dan 6 limbah cair industri tahu. Penyisihan turbiditas yang terjadi dapat dilihat pada Gambar 11
Gambar 11 Grafik hubungan kombinasi dosis koagulan partikel biji asam jawa dengan alum terhadap penyisihan turbiditas pada pH 4 dan 6 limbah cair industri tahu
4.4 Pengaruh dosis koagulan partikel biji asam jawa dan alum terhadap penyisihan TSS limbah cair industri tahu
4.4.1 pH 4 limbah cair industri tahu untuk beberapa ukuran partikel
Pengaruh dosis koagulan partikel biji asam jawa dan alum terhadap penyisihan TSS pada pH 4 limbah cair industri tahu untuk beberapa ukuran partikel ditunjukkan pada Gambar 12 berikut ini :
Gambar 12 Grafik hubungan dosis koagulan terhadap penyisihan TSS pada pH 4 limbah cair industi tahu
optimumnya sehingga memerlukan dosis yang lebih besar untuk menyisihkan TSS yang terdapat pada limbah cair industri tahu tersebut. Penyisihan TSS yang paling signifikan terlihat pada partikel biji asam jawa dengan ukuran partikel 140 mesh, dimana penyisihan TSS berada diatas 90% untuk berbagai dosis yang berbeda. Hal ini berarti bahwa TSS yang berada pada limbah cair industri tahu hampir seluruhnya dapat diendapkan.
4.4.2
4.4.3 pH 6 limbah cair industri tahu untuk beberapa ukuran partikel
Pengaruh dosis koagulan partikel biji asam jawa dan alum terhadap penyisihan TSS pada pH 6 limbah cair industri tahu untuk beberapa ukuran partikel ditunjukkan pada Gambar 13 berikut ini :
Pada pH 6 limbah cair industri tahu (Gambar 13), tingkat penyisihan TSS tertinggi ditunjukkan pada dosis koagulan partikel biji asam 5000 mg/L limbah cair industri tahu dengan ukuran partikel ayakan tepung dengan penyisihan TSS sebesar 98,58%. Sedangkan pada koagulan alum, penyisihan TSS terbaik ditunjukkan pada dosis koagulan 1000 mg/L limbah cair industri tahu dengan penyisihan TSS sebesar 98,07% karena koagulan alum sudah bekerja pada pH optimumnya sehingga dosis yang diperlukan untuk menyisihkan TSS pada limbah cair industri tahu tidak terlalu besar. Berdasarkan data pengamatan diperoleh kinerja rata-rata penyisihan TSS koagulan partikel biji asam jawa tidak lebih baik daripada penyisihan TSS menggunakan koagulan alum karena koagulan alum pada pH 6 limbah cair industri tahu merupakan pH ideal sehingga mampu menyisihkan TSS limbah cair industri tahu lebih baik daripada menggunakan koagulan partikel biji asam jawa.
4.5 Pengaruh kombinasi dosis koagulan partikel biji asam jawa dan alum terhadap penyisihan TSS limbah cair industri tahu
Kombinasi dosis koagulan partikel biji asam jawa dan alum juga berpengaruh terhadap tingkat penyisihan TSS bila dibandingkan dengan kinerja setiap koagulan bila digunakan sendiri-sendiri. Selengkapnya pengaruh hubungan kombinasi dosis koagulan terhadap penyisihan TSS dapat dilihat pada Gambar 14 dibawah ini :
Gambar 14 Grafik hubungan kombinasi dosis partikel biji asam dengan alum terhadap penyisihan TSS pada pH 4 dan 6 limbah cair industri tahu
kombinasi partikel biji asam jawa dengan alum 2:3 yaitu sebesar 65,38%. Dari data pengamatan diperoleh bahwa kombinasi dosis koagulan dapat meningkatkan tingkat penyisihan TSS bila dibandingkan dengan kinerja tiap koagulan bila digunakan sendiri-sendiri. Hal ini disebabkan karena dengan adanya kombinasi dosis koagulan maka total dosis yang digunakan semakin besar sehingga penyisihan TSS dapat semakin besar juga.
4.6 Pengaruh dosis koagulan partikel biji asam jawa, alum dan perbandingan partikel biji asam jawa dengan alum terhadap penyisihan COD limbah cair
industri tahu
tahu tersebut, sehingga perlu dilakukan penanganan lanjutan karena proses ini merupakan proses pengolahan limbah tahap awal.
4.7 Pengaruh perubahan turbiditas pada dosis optimum koagulasi terhadap lama pengendapan limbah cair industri tahu
Setelah ditentukan dosis koagulan terbaik berdasarkan penyisihan tingkat turbiditas terbaik, maka selanjutnya ditentukan waktu pengendapan berdasarkan perubahan tingkat turbiditas per satuan waktu. Grafik selengkapnya dapat dilihat pada Gambar 4.6 dibawah ini :
Gambar 15 Grafik perubahan turbiditas pada dosis optimum koagulasi terhadap lama pengendapan limbah cair industri tahu
LAMPIRAN A
DATA PENGAMATAN
Tabel 2 Data awal limbah cair industri tahu
No Parameter Satuan Jumlah
1
Tabel 3 Data pengukuran penyisihan turbiditas terhadap berbagai variasi pH menggunakan koagulan partikel biji asam jawa dan alum
Koagulan pH Kekeruhan Akhir
(FTU)
Tabel 4 Data hasil pengukuran kekeruhan limbah cair industri tahu dengan proses koagulasi/flokulasi koagulan alum
5000 100 82.9351536
4000 136 76.7918089
3000 236 59.7269625
2000 331 43.5153584
4
1000 430 26.6211604
5000 331 43.5153584
4000 282 51.8771331
3000 114 80.5460751
2000 34 94.1979522
6
1000 25 95.7337884
Tabel 5 Data hasil pengukuran kekeruhan limbah cair industri tahu dengan proses koagulasi/flokulasi koagulan serbuk biji asam jawa
Ukuran serbuk
5000 192 67.23549488
4000 182 68.94197952
3000 96 83.61774744
2000 123 79.01023891
4
1000 282 51.87713311
5000 190 67.57679181
4000 110 81.22866894
3000 108 81.56996587
2000 180 69.28327645
ayakan tepung
6
1000 307 47.6109215
5000 136 76.79180887
4000 103 82.42320819
3000 94 83.95904437
2000 77 86.86006826
4
1000 113 80.71672355
5000 170 70.98976109
4000 150 74.40273038
3000 110 81.22866894
2000 156 73.37883959
50 mesh
6
1000 266 54.60750853
5000 151 74.23208191
4000 107 81.74061433
3000 74 87.37201365
2000 112 80.88737201
4
1000 283 51.70648464
5000 93 84.12969283
4000 236 59.72696246
3000 259 55.80204778
2000 348 40.61433447
100 mesh
6
1000 357 39.07849829
5000 133 77.30375427
4000 107 81.74061433
3000 71 87.88395904
2000 188 67.91808874
4
1000 262 55.29010239
5000 158 73.03754266
4000 132 77.47440273
3000 109 81.39931741
2000 169 71.16040956
140 mesh
6
1000 274 53.24232082
pH Perbandingan serbuk
Turbiditas limbah awal : 586 FTU
Tabel 7 Data hasil pengukuran TSS limbah cair industri tahu dengan proses koagulasi/flokulasi koagulan alum
5000 1077.1 110 98.88324873
4000 1080.6 460 95.32994924
3000 1098 2200 77.66497462
2000 1104.8 2880 70.76142132
4
1000 1113.2 3720 62.23350254
5000 1108.8 3280 66.70050761
4000 1103.2 2720 72.3857868
3000 1102.6 2660 72.99492386
2000 1093.1 1710 82.63959391
6
1000 1077.9 190 98.07106599
Tabel 8 Data hasil pengukuran TSS limbah cair industri tahu dengan proses koagulasi/flokulasi koagulan serbuk biji asam jawa
Ukuran serbuk
5000 1095.8 1980 79.8984772
4000 1079.1 310 96.8527919
3000 1076.2 120 98.7817259
2000 1076.7 170 98.2741117
4
1000 1086.2 1020 89.6446701
5000 1076.4 140 98.5786802
4000 1084.5 850 91.3705584
3000 1091.8 1580 83.9593909
2000 1097.7 2170 77.9695431
ayakan tepung
6
1000 1101.5 2550 74.1116751
5000 1110 3400 65.4822335
4000 1092.1 1610 83.6548223
3000 1077.5 150 98.4771574
2000 1084.7 870 91.1675127
4
1000 1100.7 2470 74.9238579
5000 1120.4 4440 54.9238579
4000 1095.8 1980 79.8984772
3000 1078.2 220 97.7664975
2000 1076.8 180 98.1725888
50 mesh
6
1000 1081.5 550 94.4162437
5000 1105 2900 70.5583756
4000 1090 1400 85.786802
3000 1088.3 1230 87.5126904
2000 1101 2500 74.6192893
4
1000 1107 3100 68.5279188
5000 1092.3 1630 83.4517766
4000 1102.5 2650 73.0964467
3000 1120 4400 55.3299492
2000 1122.1 4610 53.1979695
100 mesh
6
1000 1124.5 4850 50.7614213
5000 1078 200 97.9695431
4000 1077.5 150 98.4771574
3000 1076.2 120 98.7817259
2000 1078 200 97.9695431
4
1000 1080 400 95.9390863
5000 1123.7 4770 51.5736041
4000 1110.7 3470 64.7715736
3000 1106 3000 69.5431472
2000 1124.8 4880 50.4568528
140 mesh
6
Tabel 9 Data hasil pengukuran kekeruhan limbah cair industri tahu dengan proses koagulasi/flokulasi kombinasi koagulan serbuk biji asam dan alum
pH Perbandingan serbuk
biji asam : alum
Berat kertas saring + sampel (mg)
TSS Akhir (mg/L)
Penyisihan TSS (%)
1 : 4 1111.9 3590 63.5532995
2 : 3 1110.1 3410 65.3807107
3 : 2 1110.7 3470 64.7715736
4
4 : 1 1115.5 3950 59.8984772
1 : 4 1089.3 1330 86.4974619
2 : 3 1095.7 1970 80
3 : 2 1101.5 2550 74.1116751
6
4 : 1 1103.9 2790 71.6751269
LAMPIRAN B
SURAT KEPUTUSAN
MENTERI NEGARA LINGKUNGAN HIDUP
Lampiran C : Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup
Nomor : Kep-51/MENLH/10/1995
Tentang : Baku Mutu Limbah Cair Bagi Kegiatan Industri
Tanggal : 23 Oktober 1995
BAKU MUTU LIMBAH CAIR
No. Parameter Satuan Golongan Baku Mutu
No. Parameter Satuan Golongan Baku Mutu Limbah Cair
23. Nitrit (NO2-N) mg/L 1 3
24. BOD5 mg/L 50 150
25. COD mg/L 100 300
26. Senyawa aktif biru metilen mg/L 5 10
27. Fenol mg/L 0,5 1
28. Minyak Nabati mg/L 5 10
29. Minyak Mineral mg/L 10 50
30. Radio aktivitas**) --- --- ---
Catatan :
*) Untuk memenuhi baku mutu limbah cair tersebut kadar parameter limbah tidak diperbolehkan dicapai dengan cara pengenceran dengan air secara langsung diambil dari sumber air. Kadar parameter limbah tersebut adalah limbah maksimum yang diperbolehkan.
LAMPIRAN C
PROSEDUR ANALISIS
C.1 Penentuan Persen Penyisihan Turbiditas
Alat yang digunakan untuk menganalisa turbiditas dalam penelitian ini adalah Turbidimeter Portable 2100P.
Sampel dimasukkan ke dalam botol turbidimeter dan diusahakan tidak ada gelembung udara, kemudian tabung tersebut ditempatkan pada tempat pengukuran dan dibaca nilai kekeruhan yang muncul pada alat.
Penyisihan turbiditas dapat dihitung dengan persamaan berikut :
Penyisihan Turbiditas (%) = ( − )×100% A
B A
A = Turbiditas awal (NTU) B = Turbiditas akhir (NTU)
C.2 Penentuan Kadar zat Padat Tersuspensi (TSS)
TSS (mg/L) =
C B
A ) 1000
( − ×
A = berat filter dan residu sesudah pemanasan 105 oC (mg) B = berat filter kering sesudah pemanasan 105 oC (mg) C = volume sampel (ml)
C.3 Prosedur Penentuan Harga COD dengan Bikhromat
1. Pembuatan larutan pereaksi
a. Pembuatan Standar primer K2CrO7 0,1 N.
Larutkan 4,903 gram K2CrO7 AR dalam labu ukur hingga volumenya 1L dengan aquadest.
b. Asam Sulfat, AR. c. Larutan Ag2SO4 1,25%
Dengan hati-hati larutkan 12,5 gr Ag2SO4 menjadi 1 liter dengan H2SO4 50% pada saat campuran asam sulfat tersebut masih hangat.
d. Ferro – 1 : 10 phenanthicline indikator
Larutkan 0,695 gram FeSO4.7H2O di dalam 100 ml aquadest, tambahkan 1,485 gr 1:10 phenanthicline mono hydrate, kocok, dan biarkan 2 hari agar melarut semua.
e. Ferro sulfat 0,1 N
disimpan terlalu lama, ada kecenderungan untuk teroksidasi menjadi ferri sulfat. Oleh karena itu setiap melakukan penetapan COD, larutan ini harus distandarisasi dengan K2CrO7.
2. Prosedur Analisis COD
a. Pipet 25 mL K2CrO7 0,1 N ke dalam labu destilasi 500 ml
b. Perlahan-lahan(melalui buret) ditambahkan 30 ml H2SO4 pekat sambil digoyang-goyang .
c. Pada saat campuran masih agak panas, perlahan-lahan melalui pipet berskala ditambahkan sejumlah tertentu contoh (air limbah) sambil terus digoyang hingga warna berubah dari orange kemerahan menjadi orange kehijauan. Penambahan warna muda diamati dengan membandingkan terhadap blanko. d. Tambahkan sejumlah asam sulfat pekat yang setara dengan volume contoh
dikali 1,2.
e. Kemudian tambahkan 10 ml Ag2SO4 1,25% dan beberapa butir batu reflux dilakukan selama 2 jam (minimum).
f. Dinginkan ± ½ jamdan bilasi kondensor dengan aquadest. Campurkan pembilas ke dalam labu destilasi, dinginkan dengan air mengalir.
g. Sebelum titrasi, tambahkan aquadest hingga volumenya menjadi kira-kira 4 kali volume semula. Tambahkan 5-6 tetes indikator phenanthrolin.
h. Titrasi dengan ferro sulfat 0,1 N hingga warna menjadi cokelat kemerahan (titik akhir). Titik akuivalen ini cukup tajam. Kerjakan titrasi blanko.
COD (mg/L) = − × = contoh volume
C b
a ) 8000
(
mg/L
Dimana :
DAFTAR PUSTAKA
Alerts, G. Dan Sri, S. S, 1978, Metode Penelitian Air, Usaha Nasional Surabaya.
Bappeda Medan, 1993, Penelitian Pencemaran Air Limbah Di Sentra Industri Kecil Tahu/ Tempe di Kec. Medan Tuntungan Kotamadya Dati II Medan, Laporan Penelitian, Bappeda TK II Medan, Medan.
BPPT, 1997a, Teknologi Pengolahan Limbah Tahu-Tempe Dengan Proses Biofilter Anaerob dan Aerob, http://www.enviro.bppt.go.id/~Kel-1/ (tgl. 17 April 2006)
Coronel, R.E. 1991. Edible Fruits and Nuts. Plant Resourcesof South-East Asia No. 2. PROSEA Foundation. Netherland.
Davis, M.L. and D.A. Cornwell. 1991. Introduction to Environmental Engineering. 2nd ed. McGraw-Hill, Inc. New York.
Dhahiyat, Y., 1990, Karakteristik Limbah Cair Tahu Dan Pengolahannya Dengan Eceng
Gondok (Eichornia crassipes (Mart) Solms), dalam Lisnasari, S.F., 1995,
Pemanfaatan Gulma Air (Aquatic Weeds) Sebagai Upaya Pengolahan Limbah Cair Industri Pembuatan Tahu, Thesis Master, Program Pasca Sarjana USU, Medan
Departemen Perindustrian, Direktorat Jendral Industri Kecil Menengah. 2007. Pengelolaan Limbah Industri Pangan. Jakarta.
Duchrow,R.M dan W.H.Everhart. 1971. Turbidity Measurement. Transactions of The American Fisheries Society
Eckenfelder, W.W. 1989. Industrial Water Pollution Control. 2nd ed. McGraw-Hill, Inc. New York.
_____2000, Industrial Water Pollution Control, 3rd ed., McGraw Hill Book Co-Singapore.
EMDI – Bapedal, 1994, Limbah Cair Berbagai Industri di Indonesia: Sumber, Pengendalian dan Baku Mutu, EMDI – BAPEDAL.
Husin, A, 2003, Pengolahan Limbah Cair Industri Tahu Menggunakan Biji Kelor (Moringa oleifera Seeds) Sebagai Koagulan, laporan Penelitian Dosen Muda, Fakultas Teknik USU.
Indonesian Herbal. 2008. Asam Jawa, Penghilang Batuk.. http://rsherbal.blogspot.com/2008/01/asam-jawa-penghilang-batuk.html (tgl. 1 April 2008)
Jahn, S.A.A. 1988. Using Moringa Seeds of Coagulants in Developing Countries. Journal of The Water Works Association.
Kawamura, S. 1959. Effectiveness of Various Types of Flocculation Aids in Alum Flocculation, parts 1, 2 and 3. Journal of The Water Works Association.
_____1991. Effectiveness of Natural Polyelectrolyte in Water Treatment. Journal of The Water Works Association.
Kiely, G. 1997. Environmental Engineering. Irwin McGraw-Hill. Boston.
Metcalf & Eddy, 2003, Wastewater Engineering : Treatment, Disposal and Reuse, 4thed., McGraw Hill Book Co., New York.
Mishra A., Bajpai M. 2005. The Flocculation Performance of Tamarindus mucilange in Relation to Removal of Vat and Direct Dyes. Departement of Chemistry,
University Institute of Engineering and Technology, CSJM University. India.
Montgomery, M.J. 1985. Water Treatment Pronciples and Design. John Wiley & Sons, Inc. New York.
Nathanson, J.A. 1986. Basic Environmental Technology : Water Supply, Waste Disposal, and Pollution Control. John Wiley & Sons, Inc. New York.
Nuraida, 1985, Analisis Kebutuhan Air Pada Industri Pengolahan Tahu dan Kedelai, dalam Lisnasari, S.F., 1995, Pemanfaatan Gulma Air (Aquatic Weeds) Sebagai Upaya Pengolahan Limbah Cair Industri Pembuatan Tahu, Thesis Master, Program Pasca Sarjana USU, Medan
Nurhasan, dan Pramudyanto, B.B., 1991, Penanganan Air Limbah Tahu, Yayasan Bina Karya Lestari, Jakarta, http://www.menlh.go.id/usaha-kecil (30 Mei 2006)
Shultz, C.R., Okun, D.A. 1983. Treating Surface Waters for Communities in Developing Countries. Journal of The Water Works Association.
_____1984. Surface Water Treatment for for Communities in Developing Countries. Intermediate Tech Publications. Great Britain.
Sorenson, D.L., M.M.Mc Carty, E.J. Middlebrooks, dan D.B.Porcella. 1977. Suspended and Dissolved Solids Effects on Freshwater Biota : a Review. United States Environmental Protection Agency. Report 600/3-77-042, Environmental Research Laboratory. Corvallis. Oregon. USA
Sugiharto, 1994, Dasar-dasar Pengolahan Air Limbah, Penerbit Universitas Indonesia, Jakarta.
Tay, Joo-Hwa, 1990, Biological Treatment of Soya Bean Waste, J. Water Science & Technology, Vol. 22. No. 9 : 141 – 147.
Tsunda,T., Watanabe., Oshima,K., Yamamoto,A., kawakishi,S. & Osawa,T. 1994. Antioxidative Componen Isolated from The Seed of Tamarind (Tamarindus indica L.). Agricultural Food Chemical.
Wagner, E.G., Pinheiro, R.G. 2001. Upgrading Water Treatment Plants. World Health Organization. Spon Press, London
Wenas, R.I.F., Sunaryo, dan Sutyasmi. S. 2002. Comparative Study on Characteristics of Tannery, “Kerupuk kulit”, “Tahu-Tempe” and Tapioca Waste Water and the Alternative of Treatment. Environmental Technology. Ad.Manag. Seminar, Bandung, January 9-10, 2003.
