PENGOLAHAN LIMBAH CAIR RUMAH POTONG HEWAN (RPH)
MENGGUNAKAN REAKTOR
UPFLOW ANAEROBIC SLUDGE
BLANKET
(UASB)
TUGAS AKHIR
Oleh
NUR AFIFAH RITONGA
120407006
Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Muhammad Turmuzi, MS
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2017
PENGOLAHAN LIMBAH CAIR RUMAH POTONG HEWAN (RPH)
MENGGUNAKAN REAKTOR
UPFLOW ANAEROBIC SLUDGE
BLANKET
(UASB)
TUGAS AKHIR
Oleh
NUR AFIFAH RITONGA
120407006
Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Muhammad Turmuzi, MS
TUGAS AKHIR INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2017
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir dengan judul:
PENGOLAHAN LIMBAH CAIR RUMAH POTONGA HEWAN (RPH)
MENGGUNAKAN REAKTOR
UPFLOW ANAEROBIC SLUDGE BLANKET
(UASB)
Dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Program Studi
Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Tugas akhir ini adalah hasil
karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.
Demikian pernyataan ini dibuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan
karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan
aturan yang berlaku.
Medan, Mei 2017
NUR AFIFAH RITONGA NIM. 120407006
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas akhir dengan judul:
PENGOLAHAN LIMBAH CAIR RUMAH POTONG HEWAN (RPH)
MENGGUNAKAN REAKTOR
UPFLOW ANAEROBIC SLUDGE
BLANKET
(UASB)
Dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik
Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Tugas Akhir ini telah diujikan pada
Sidang Akhir pada 31 Mei 2017 dan dinyatakan telah memenuhi syarat/sah sebagai Tugas
Akhir pada Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Medan, Mei 2017
Dosen Pembimbing Dosen Penguji I
Prof. Dr. Ir. Muhammad Turmuzi, MS Dr. Maya Sarah, S.T., M.T
NIP. 19611225198903 1 003 NIP.
Dosen Penguji II
Ir. Netti Herlina, M.T
NIP. 19680425 199903 2 004
Mengetahui Menyetujui
Ketua Prog. Studi Teknik Lingkungan Koordinator Tugas Akhir
Ir. Netti Herlina, M.T Isra’ Suryati, S.T., M.Si
NIP. 19680425 199903 2 004 NIP. 19790622201404200
i KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, puji syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT karena hanya dengan
rahmat dan ridho dari Nya lah maka Tugas Akhir yang berjudul Pengolahan Limbah
Cair Rumah Potong Hewan (RPH) Menggunakan Reaktor Upflow Anaerobic Sludge
Blanket (UASB) ini dapat penulis selesaikan.
Penulis mengucapkan terimakasih kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Muhammad Turmuzi, MS
selaku dosen pembimbing dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis juga
mengucapkan terimakasih kepada:
1. Pihak Badan Teknik Kesehatan Lingkungan dan Pengendalian Penyakit Kelas I
Kota Medan yang telah membantu penulis dalam pelaksanaan penelitian.
2. Ibu Ir. Netti Herlina, MT., selaku ketua Program Studi Teknik Lingkungan
Univesitas Sumatera Utara.
3. Ibu Dr. Maya Sarah, ST, MT dan Ibu Ir. Netti Herlina, MT., selaku penguji yang
telah memberikan saran dan masukan demi kesempurnaan Tugas Akhir ini.
4. Kak Yani dan Bu Gesti selaku staf TU di Teknik Lingkungan USU yang telah
banyak membantu dalam urusan surat-menyurat untuk keperluan Tugas Akhir
ini.
5. Hazra Ristia , Cut Nindita Putri, Ria Annisa Dalimunte, Addurrun Nafisa Luhty
Hasibuan, Dyah Wulandari, Eva Tiorillys Mashaly Ritonga, Nurul Mawaddah,
Gia Karina Putri, Nidya Yuliani Putri dan Chandra Iramawati yang telah
membantu penulis selama pelaksanaan penelitian.
ii
Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh
karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun guna perbaikan
untuk masa yang akan datang. Semoga laporan ini dapat memberikan sumbangan yang
berarti dan bermanfaat.
Medan, Mei 2017
Penulis
iii ABSTRAK
Limbah cair Rumah Potong Hewan (RPH) tergolong limbah organik dengan kandungan bahan pencemar yang tinggi. Rata-rata COD pada limbah cair RPH mencapai 4221 mg/L. Kandungan bahan pencemar yang tinggi akan menyebabkan gangguan dan pencemaran bila dibuang langsung ke lingkungan. Hal ini menjadi dasar bahwa limbah cair RPH harus mendapatkan pengolahan sebelum dibuang ke lingkungan. Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) merupakan reaktor yang mengolah limbah cair secara anaerob dengan memanfaatkan mikroorganisme untuk mendegradasi bahan pencemar. Proses pada reaktor UASB dibagi menjadi 2 fase, yaitu start-up dan steady state. Penelitian ini bertujuan untuk mengamati proses pendegradasian bahan pencemar yang terdapat didalam limbah cair RPH dengan menggunakan reaktor UASB pada fase start-up selama 33 hari operasional reaktor. Reaktor UASB skala laboratorium dibuat dari pipa PVC dengan volume efektif 5.8 L dan dilengkapi dengan 4 sampling ports. Inokulum lumpur dan limbah yang digunakan berasal dari kolam anaerob Perusahaan Daerah Rumah Potong Hewan (PD RPH) Kota Medan. Reaktor dioperasikan biogas maksimum mencapai 270 ml/hari pada konsentrasi limbah cair 100%.
Kata Kunci : Inokulum, HRT, Rumah potong hewan, Start-up, UASB
iv ABSTRACT
Slaughterhouse wastewater is classified as an organic waste with high pollutants. The average COD value in slaughterhouse wastewater reached 4221 mg/L. High pollutants in wastewater will cause disruption and contamination when dispose directly into the environment. This become the basis that the slaughterhouse wastewater must be treated before discharge into the environment. Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) is a reactor that treats wastewater anaerobically by utilizing microorganisms to degrade pollutants. The process of UASB reactor is divided into 2 phases, i.e. start-up and stedy state. The main objective of this study was to observe the degradation process of slaughterhouse wastewater pollutants by using UASB reactor in start-up phase during 33 days of reactor operation. Laboratory scale UASB reactor with an effective volume of 5,8 L made from PVC pipe and equipped with 4 sampling ports. The inoculum and wastewater was derived from the anaerobic pond of the Regional Animal Cutting Company (PD RPH) Medan. Reactor was operated with HRT 9 hours and wastewater concentration was increased gradually from 50%, 75% and 100%. The inlet pH value ranged from 6,6-6,9 while the outlets were 7-7,5. Maximum COD and TSS removal efficiency achieved 58,4% and 85,5% was obtained when the wastewater concentration was 75%. While the maximum COD and TSS removal amounts was 442 mg/L and 405 mg/L at the wastewater concentration of 100%. Maximum biogas production achieved 270 ml/d at wastewater concentration of 100%.
Keywords: Inoculum, HRT, Slaughterhouse wastewater, Start-up, UASB.
v
1.2 Rumusan Masalah I-3
1.3 Tujuan Penelitian I-3
1.4 Ruang Lingkup I-3
1.5 Manfaat Penelitian I-4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA II-1
2.1 Limbah Cair II-1
2.1.1 Karakteristik Limbah Cair II-1
2.1.2 Dampak Negatif Limbah Cair II-3
2.2 Limbah Cair Rumah Potong Hewan (RPH) II-3
2.3 Pengolahan Anaerob II-4
2.4 Reaktor UASB II-7
2.4.1 Proses Granulasi II-8
2.4.2 Organic Loading Rate (OLR) II-9
2.4.3 Hydraulic Retention Time (HRT) II-10
2.4.4 Kecepatan Upflow (OLR) II-10
2.4.2 Produksi Gas dan Gas-Liquid-Solid Separator (GLSS) II-11
2.4.2 Faktor Lingkungan yang Mempengaruhi Reaktor UASB II-12
2.5 Kelebihan dan Kekurangan Reaktor UASB II-13
2.6 Regresi Linear II-15
vi
2.7 Perusahaan Daerah Rumah Potong Hewan (PD RPH) Medan II-15
2.7.1 Gambaran Umum II-15
2.7.2 Sistem Pengolahan Limbah Cair II-16
BAB III METODOLOGI PENELITIAN III-1
3.1 Jenis Penelitian III-1
3.2 Lokasi Penelitian III-3
3.3 Waktu Penelitian III-3
3.4 Variabel Penelitian III-3
3.5 Pengumpulan Data III-4
3.6 Alat dan Bahan III-5
3.7 Langkah Penelitian III-5
3.7.1 Tahap Persiapan III-5
3.7.2 Pengambilan Lumpur dan Proses Seeding III-6
3.7.3 Pengambilan Limbah Cair RPH III-8
3.7.4 Pengukuran Volume Biogas III-9
3.7.5 Pengambilan Sampel III-9
3.7.6 Pengujian Sampel III-9
3.7.7 Analisa Data III-12
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV-1
4.1 Sumber dan Karakteristik Limbah Cair PD RPH Medan IV-1
4.2 Reaktor Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB)
Skala Laboratorium IV-2
4.2.1 Desain Reaktor IV-2
4.2.2 Proses Seeding IV-2
4.2.3 Konsentrasi pH IV-3
4.2.4 Konsentrasi COD IV-5
4.2.5 Konsentrasi TSS IV-8
4.2.5 Korelasi antara Konsentrasi TSS dan COD IV-11
4.2.5 Produksi Biogas IV-15
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V-1
5.1 Kesimpulan V-1
5.2Saran V-1
vii
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DOKUMENTASI
BIOGRAFI PENULIS
viii DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Proses Konversi Senyawa Organik Menjadi Metan II-5
Gambar 2.2 Skema Proses Reaktor UASB II-7
Gambar 2.3 Skema Jaringan Pengolahan Limbah Cair PD RPH Medan II-17
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian III-2
Gambar 3.2 Rancangan Reaktor UASB III-7
Gambar 3.3 Spektrofotometer NOVA 60 III-10
Gambar 3.4 pH Meter III-12
Gambar 4.1 Grafik pH pada Inlet dan Outlet IV-4
Gambar 4.2 Jumlah Penyisihan COD pada Tahap Konsentrasi Limbah
75 % dan 100% IV-6
Gambar 4.3 Grafik Efisiensi Penyisihan COD IV-7
Gambar 4.4 Jumlah Penyisihan TSS pada Tahap Konsentrasi Limbah
75 % dan 100% IV-9
Gambar 4.5 Grafik Efisiensi Penyisihan TSS IV-10
Gambar 4.6 Perbandingan antara Jumlah COD dengan TSS Terdegradasi IV-11
Gambar 4.7 Kurva Regresi Konsentrasi TSS dan COD IV-14
Gambar 4.8 Grafik Produksi Biogas IV-15
Gambar 4.9 Perbandingan Jumlah COD Terdegradasi
dengan Produksi Biogas IV-16
Gambar 4.10 Kurva Regresi Konsentrasi COD Terdegradasi
dan Produksi Biogas IV-19
Gambar 4.11 Grafik Konsentrasi pH, Jumlah Penyisihan COD, Jumlah
Penyisihan TSS serta Produksi Biogas pada Tahap:
(a) 50% (b) 75% dan (c) 100% IV-20
ix DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Nilai BOD5 Beberapa jenis Industri II-2
Tabel 2.2 Karakteristik Umum Limbah Cair RPH II-4
Tabel 3.1 Alat dan Bahan III-4
Tabel 3.2 Desain Reaktor III-6
Tabel 3.3 Pedoman untuk Memberikan Interpretasi terhadap
Koefisien Korelasi III-14
Tabel 4.1 Karakteristik Limbah Cair PD RPH Medan IV-1
Tabel 4.2 Perhitungan Nilai OLR IV-3
Tabel 4.3 Data Konsentrasi TSS dan COD IV-12
Tabel 4.4 Hasil Korelasi antara Konsentrasi TSS dan COD IV-13
Tabel 4.5 Hasil Uji Regresi Linear antara Konsentrasi TSS dan COD IV-13
Tabel 4.6 Data Konsentrasi COD Terdengradasi dan Produksi Biogas IV-17
Tabel 4.7 Hasil Korelasi antara Konsentrasi COD Terdegradasi dan
Produksi Biogas IV-17
Tabel 4.8 Hasil Uji Regresi Linear Konsentrasi COD Terdegradasi dan
Produksi Biogas IV-18
x DAFTAR PERSAMAAN
Persamaan 2.1 Persamaan Proses Anaerob II-4
Persamaan 2.2 Persamaan OLR II-9
Persamaan 2.3 Persamaan Kecepatan Upflow II-11
Persamaan 3.1 Persamaan Efisiensi III-12
Persamaan 3.2 Persamaan Regresi Sederhana III-13
Persamaan 3.3 Persamaan Koefisien Regresi a III-13
Persamaan 3.4 Persamaan Koefisien Regresi b III-13
Persamaan 3.5 Persamaan Koefisien Korelasi III-14
xi DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran I Rangkuman Data Hasil Uji Konsentrasi pH, COD dan TSS
serta Produksi Biogas
Lampiran II Hasil Uji Laboratorium BTKLPP Medan
Lampiran III Lembar Kegiatan Asistensi Tugas Akhir
