SKRIPSI
PENGOLAHAN LIMBAH CAIR INDUSTRI
PEMBEKUAN MENGGUNAKAN TEKNOLOGI
PLASMA
Oleh :
NPM: 0652010014
FERDINAND JESAYA LIRREY
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
UNIVERSITAS PEMBANGUNGAN NASIONAL ”VETERAN”JATIM
SURABAYA
i
Puji syukur kepada Tuhan Yesus Kristus atas kasih dan anugerah-Nya, penyusun
dapat menyelesaikan skripsi “ PENGOLAHAN LIMBAH CAIR INDUSTRI
PEMBEKUAN MENGGUNAKAN TEKNOLOGI PLASMA “ dan menyusunnya
dalam sebuah laporan.
Skripsi merupakan salah satu persyaratan untuk menyelesaikan program studi
strata 1 (S-1) di Jurusan Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan,
Universitas Pembangungan Nasional “Veteran” Jawa Timur.
Pengerjaan skripsi ini tidak lepas dari bantuan banyak pihak, maka pada
kesempatan ini kami sebagai penyusun menggucapkan terimah kasih kepada :
1. Bapak Prof.Dr.Ir. Teguh Soedarto, MP
Selaku Rektor Universitas Pembangungan Nasional “Veteran” Jawa Timur
2. Bapak DR. Ir. Edi Mulyadi, SU
Selaku Dekan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Pembangunan
Nasional “Veteran” Jawa Timur.
3. Bapak Ir. Tuhu Agung R, MT
Selaku Kepala Jurusan Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan
Perencanaan, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.
4. Bapak Ir. Yayok Surya P, MS
Selaku dosen pembimbing skripsi yang telah banyak meluangkan waktu, fikiran,
ii
5. Bapak dan Ibu dosen Teknik Lingkungan yang memberikan arahan selama masa
perkuliahan semoga Tuhan memberkati.
6. Para karyawan Tata usaha dan karyawan Dikjar FTSP atas bantuan birokrasi.
7. Bapak Adi yang telah membantu dalam proses perijinan pengambilan limbah.
8. Bapak Gery yang telah membantu dalam pengabilan limbah di PT.WINAROS
KAWULA BAHARI, Pasuruan.
9. Mbak Juli, ST, yang banyak membantu selama penelitian dan memperlancar
peminjaman alat laboratorium.
Penyusun skripsi ini mungkin masih kurang, oleh karena itu penyususn
mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak untuk kesempurnaannya.
Akhir kata penyusun berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan
memberikan wawasan yang lebih bagi penyusun khususnya dan pembaca pada
umumnya, Tuhan Yesus Memberkati amin…
Surabaya, Oktober 2010
v
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Industri Udang……….………. 3
2..2 Limbah Industri Pembekuan Udang………...……… 3
2.2.1 Limbah Cair……… 3
2.2.1.1 Karakteristik Air Buangan Industri Udang…… 4
2.2.2 Limbah Padat……….……….. 7
2.3 Pengolahan Limbah Industri………...…… 8
vi
2.5 Plasma………. 14
2.6 Landasan Teori………...………… 17
2.6.1 Proses Degradasi Limbah Organik Teknologi Plasma... 20
2.6.2 Proses Pendegradasian TSS Dengan Menggunakan Teknologi Plasma……… 21
BAB III PROSEDUR PERCOBAAN 3.1 Bahan Yang Digunakan………..……… 22
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Analisa………..………... 25
4.2 Analisa Regresi ……… 31
iii
Limbah industri pembekuan udang terdiri dari limbah padat dan limbah cair, tetapi limbah cair memiliki tingkat pencemaran yang tinggi, sedangkan limbah padat dapat dimanfaatkan sebagai bahan yang mempunyai nilai ekonomis. Limbah cair industri pembekuan udang mempunyai kandungan BOD, COD, TSS yang tinggi, bila tanpa pengolahan dapat merusak lingukungan. Pengolahan limbah yang ada sekarang yaitu dengan cara konvensional, dengan cara ini masih akan membutuhkan waktu yang lama dan lahan yang luas untuk bangunan pengolahan limbahnya. Teknologi Plasma menjadi salah satu alternatif untuk mengolah limbah industri pembekuan udang karena proses penyisihan bahan organiknya sangat sederhana. Plasma dibuat dengan memanfaatkan tegangan arus listrik yang disalurkan kedalam air limbah dengan perantaraan aluminium sebagai elektroda dengan tenggang waktu yang cepat tanpa membutuhkan lahan yang luas serta biaya yang tinggi.
Dalam prosesnya, plasma memanfaatan tegangan listrik dengan arus searah. Plasma yang dibuat dalam air akan menghasilkan reaksi fisika – kimia yang akan mengoksidasi kandungan organik yang terdapat dalam limbah.
Dari penelitian dengan menggunakan teknologi plasma untuk menurunkan limbah cool storage PT. WINAROS KAWULA BAHARI diperolehpenyisihan COD dan TSS terbesar dihasilkan pada tegangan 10.000 volt dalam waktu 25 menit. Hasil akhir dari penelitian ini yaitu COD sebesar 95,9% dan TSS sebesar 97,5%.
iv
ABSTRACT
Waste of cool storage consist of solid and liquid, but liquid has the higher dominant effect, solid waste can be use for a economical value. Liquid waste of cool storage have a highly BOD, COD, TSS, this can stain the environment, if it’s not be treat. Waste water treatment who is use now is konvensional method, this method is still need a lot of time and wide land for building of waste treatment.Plasma technology is once of alternative to treatment waste of cool strorage because remove proses of material organik is simple. Plasma is made with use a detention of electrical current who distribution to the waste water with alluminium for the electrode with fast time unneed a wide land and high cost.
Plasma is made with a electrical detention with direct current. Plasma who make in the water, produce a physic and chemical reaction who will oxidation of organic implied in waste
From research wih use plasma technology to remove cool storage waste from PT. WINAROS KAWULA BAHARI is get a good result of COD and TSS removal, is produce in 10.000 volt detention in 25 minute. The last result form this research, COD is abaut 95,5 % and TSS is abaut 97,5 %.
1
PENDAHULUAN
1.1. Latat Belakang
Limbah merupakan masalah umum dari sebuah industri, limbah yang di
buang secara langsung tanpa pengolahan akan sangat mencemari lingkungan.
Peraturan pemerintah tentang pembuangan limbah serta sangsi yang diberikan turut
membantu mengurangi permasalahan lingkungan yang berkaitan dengan limbah
industri. Salah satu industri yang limbahnya dapat mencemari lingkungan adalah
industri pembekuan dengan bahan baku udang. Parameter organik merupakan ukuran
jumlah zat organik yang terdapat dalam limbah pembekuan ini. Parameter ini terdiri
dari chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD).
Karakteristik fisik dalam air limbah dapat dilihat dari parameter total suspended
solids (TSS). Parameter - parameter organik ini berpotensi menimbulkan pencemaran
yang tinggi.
Metode baru dalam pengolahan limbah yang sekarang ini sedang berkembang
adalah metode pengolahan limbah industri dengan teknologi plasma. Teknologi
plasma, merupakan alternatif bagi industri dalam mengolah limbah cairnya.
Teknologi ini dipilih karena dalam proses teknisnya tidak memerlukan lahan yang
luas, biaya yang tinggi serta bahan kimia untuk menurunkan kandungan pencemar
dalam limbah. Proses teknis plasma ini adalah dengan memanfaatkan arus listrik,
dengan demikian teknologi plasma ini hanya tergantung pada kuat arus dan bahan
2
I.2. Permasalahan :
1. Limbah pembekuan udang mengandung bahan pencemar seperti BOD, COD,
TSS yang tinggi, sehingga perlu diproses sebelum dibung ke badan air.
2. Pengolahan limbah organik menggunakan metode biologi, biasanya butuh
waktu lama dan lahan yang luas dan biaya operasional yang tinggi
3. Teknologi plasma dimungkinkan dapat mengolah limbah pabrik pembekuan
udang.
I.3. Tujuan
Mengetahui seberapa besar kemampuan teknologi plasma dalam menyisihkan
parameter pencemar yang terdapat dalam limbah cair industri udang, seperti COD
dan TSS.
I.4. Manfaat
Manfaat yang dapat diambil dari penelitian ini adalah :
1. Dapat menjadi alternatif dalam pengolahan limbah cair, disamping
pengolahan secara kimia – biologi yang sudah ada.
2. Sebagai informasi untuk penelitian selanjutnya yang berhubungan
dengan limbah cair industri.
I. 5. Ruang Lingkup
1. Sampling air limbah yang digunakan adalah air limbah cool storage, PT.
Winaros Kawula Muda Bahari.
2. Parameter yang di teliti adalah, COD dan TSS.
3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1. Industri Udang
Indonesia merupakan salah satu negara penghasil udang yang merupakan
salah satu komoditi eksport. Agar kondisi udang tetap bagus pada saat distribusi,
maka udang perlu diawetkan. Proses pengawetan ini dilakukan oleh industri –
industri dengan kapasitas produksi besar. Indonesia mempunyai banyak industri –
indusri pembekuan udang, ini berarti peluang timbulnya pencemaran oleh industri
pembekuan udang di Indonesia semakin besar. Maka itu, industri pembekuan udang
pada awal rencanya pembangunan industri harus membuat rancangan IPAL, agar
disetujui oleh pemerintah tempat dimana industri akan dibangun. Seiring dengan
kemajuan dunia industri, maka kebutuhan teknologi yang sesuai untuk menangani
permasalahn lingkungan akibat proses industri sangat dibutuhkan karena mempunyai
peranan penting dalam penanganan limbah agar tidak merusak lingkungan.
II.2. Limbah Industri Pembekuan Udang
Dalam proses produksinya industri menghasilkan limbah, limbah industri
pembekuan udang terbagi menjadi dua sumber yaitu limbah cair dan limbah padat.
II.2.1.Limbah cair
Limbah cair industri pembekuan udang berasal dari beberapa tahapan proses
dalam industri yang berkaitan dengan air dan mengandung berbagai macam bahan
kimia yang di pakai pada waktu proses, seperti : Sodium Tri Phospfat, Klorin dan
industri pembekuan udang (Anonim,2005). Limbah cair ini mendapat perhatian
khusus karena merupakan sumber pencemar yang paling besar, karena air merupakan
kebutuhan mutlak untuk proses produksi. Maka itu tahap proses yang menghasilkan
limbah cair di industri adalah sebagai berikut :
1. Pencucian bahan baku
2. Perendaman bahan baku
3. Sisa cucian alat produksi
4. Air sisa pendingin dari mesin
Dari empat sumber di atas yang memberikan kontribusi pencemaran dengan
kandungan bahan organik tinggi adalah pada proses perendaman bahan baku.
II.2.1.1 Karakteristik Air Buangan Industri Udang
Untuk mengolah limbah suatu industri harus terlebih dahulu mengetahui
karakteristik air limbah tersebut terlebih dahulu. Agar dapat merencakan cara
pengolahan limbah dengan baik. Karakteristik air buangan industri udang meliputi
dua hal, yaitu karakteristik fisika dan karakteristik kimia.
1 Karakteristik fisika
- Kekeruhan
Materi penyebab kekeruhan adalah bahan organik yang berasal dari limbah
cair industri udang.
- TSS (Total Suspended Solid)
Total solid adalah semua zat yang tersisa sebagai residu dalam wadah jika
sampel air dalam wadah dipanaskn dalam suhu tertentu. Zat padat total terdiri
5
organik dan anorganik. Partikel tersuspensi koloid merupakan penyebab
kekeruhan dalam air.
- Warna
Kekeruhan dapat menyebabkan warna tampak (apparent color), warna
sebenarnya disebabkan oleh material terlarut atau koloid seperti perwarna
- Bau
Bau yang timbul dalam limbah industri pembekuan udang berasal dari
aktifitas mikroorganisme dan proses dekomposisi air limbah.
2. Karakteristik Kimia
Karakteristik kimia terdiri dari zat organik atau anorganik.
Zat organik meliputi :
- Protein
- Lemak
- Minyak
- pH ( Derajat Keasaman)
pH, menunjukan kadar asam atau basa suatu larutan, melalui
konsentrasi ion hydrogen H+
Zat anorganik meliputi :
, ion hydrogen merupakan faktor utama
untuk mengetahui reaksi kimiawi (Anonim,2006)
- Nitrogen
Beberapa bentuk senyawa nitrogen, yaitu nitrogen organik ( dalam bentuk
asam amino dan urea), nitrogen amoniak ( seperti garam ammonium dan
- Alkalinity
Alkalinity air limbah industri pembekuan udang dapat dilihat dari pH air
limbah tersebut.
- Gas terlarut
Gas terlarut yang terkandung dalam air limbah industri pembekuan udang,
berasal dari dekomposisi zat – zat organik, gas – gas yang terbentuk tersebut
antara lain : CO2, N2, O2
3. Karakteristik Biologi
, (Hadi Wahyono, dalam Mulyadi,2008)
Parameter – parameter biologi air buangan industri udang juga mempengaruhi
badan air penerima bila tidak diolah dengan baik, parameter – parameter tersebut
antara lain
- Kebutuhan Oksigen Biologi (BOD)
BOD merupakan jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh bakteri untuk
mendegradasikan zat – zat organik yang dibusukan dalam keadaan aerobik.
Nilai BOD menunjukan adanya kandungan organik, sehingga semakin tinggi
tingkat pencemaran,maka semakin tinggi pula nilai BODnya, sehingga dapat
menentukan kekuatan pencemaran air limbah, serta mendesain system
pengolahannya (Anonim,2008)
- COD ( Cemycal Oxygen Demand )
Kebutuhan oksigen kimiawi (COD) adalah jumlah oksigen yang
dibutuhkan untuk mengoksidasi zat - zat organik secara kimiawi. Angka
7
secara alamiah dapat dioksidasikan melalui proses biologis dan
mengakibatkan berkurangnya oksigen terlarut dalam air.
Terdapat sisa produk dari industri industri udang yang berasal dari
dari proses pencucian dan pengambilan udang sebagai bahan baku. Potensi
pencemaran limbah cair dari pengolahan udang secara cold storage befariasi
tergantung dari macam proses dan kapasitas produksi serta kondisi
lingkungan tempat pembuangan sehingga dampak yang terjadi juga berbeda –
beda.
II.2.2 Limbah Padat
Limbah padat industri pembekuan udang bersumber dari bahan baku udang
itu sendiri seperti :
- Sisa potongan kepala udang
- Kulit udang yang terlepas
- Sisa daging yang rusak
- Plastik
- Genjer
Untuk limbah padat ini dalam penanganannya lebih gampang dibandingkan
limbah cairnya, karena sisa – sisa potongan kepala, kulit dan daging itu oleh oleh
pabrik dijual ke masyarakat digunakan sebagai bahan pembuatan krupuk, petis, terasi,
bakso udang dan juga dapat digunakan sebagai bahan pakan ternak (Firmandani
Rizki,2006). Sehingga ada proses lanjut yang mempunyai nilai ekonomis dari limbah
II.3 Pengolahan limbah Industri
Tujuan utama pengolahan air limbah adalah untuk mengurangi bahan organik,
partikel tercampur dan membunuh bakteri patogen. Selain itu perlu juga tambahan
pengolahan untuk menghilangkan bau dan rasa yang disebabakan oleh berbagai
senyawa kimia, disamping komplek bahan organik ini disebabkan oleh sel mikroba.
Dalam hal ini organik molekul tidak dapat dihilangkan dengan aerasi. (Marsono
dalam farid,2006)
Secara garis besar pengolahan air limbah dapat dikelompookan menjadi
beberapa bagian, yaitu
1 Pengolahan fisika
Pengolahan ini bertujuan untuk mengurangi kandungan zat padat dan zat
tersuspensi yang terdapat pada limbah cair industri pembekuan, zat padat
tersebut antara lain : ranting pohon, daun – daun, plastik, botol minuman yang
ikut terbawa bersama air limbah. Pada umumnya sebelum dilakukan
pengolahan lanjutan terhadap air limbah diharapkan agar bahan – bahan
tersuspensi berukuran besar dan yang mudah mengendap atau bahan yang
terapung disisihkan terlebih dahulu. Bahan tersuspensi yang mudah mengedap
dapat disisihkan secara mudah dengan proses pengendapan. Parameter desain
yang utama untuk proses pengendapan ini adalah kecepatan mengendapan
partikel dan waktu detensi. Beberapa proses pengolahan air limbah secara
9
- Screening
Merupakan proses pemisahan padatan yang berukuran relatif besar
dalam air limbah. sebagai contoh, ranting pohon, daun, sampah plastik
dan lainnya.
- Filtrasi
Merupakan suatu proses pemisahan padatan berukuran kecil yang sulit
mengendap dalam waktu yang relatif pendek.
- Sedimentasi
Merupakan suatu proses pemisahan padatan berukuran kecil yang
mudah mengendap dalam waktu yang relatif pendek.
2. Pengolahan kimia
Pengolahan ini bertujuan untuk mengendapkan partikel terusupensi dan
partikel koloid yang sulit dipisahkan pada pengolahan fisika dengan
menggunakan bantuan senyawa kimia tertentu yang diperlukan. Penyisihan
tersebut pada prinsipnya berlangsung melalui perubahan sifat, bahan – bahan
tersebut yaitu dari tak dapat diendapkan menjadi mudah diendapkan, baik
dengan atau tanpa reaksi oksidasi – reduksi dan juga berlangsung sebagai
hasil reaksi oksidasi. ( Anonim dalam Sarifah 2008). Beberapa proses
pengolahan secara kimia antara lain :
- Koagulasi – flokulasi
Merupakan suatu proses pengolahan air limbah dengan tujuan untuk
menurunkan padatan tersuspensi dan terlarut, dengan penambahan
memperbesar ukuran dan berat jenis partikel serta mempercepat proses
pengendapan partikel tersebut. Akan tetapi dalam pengolahan limbah
cair menggunakan teknologi plasma, koagulan yang dibutuhkan tidak
dengan bahan kimia akan tetapi koagulan berasal dari elektroda yang
menghasilkan ion positif dan negatif yang akan mendestabilisasikan
partikel – partikel tersuspensi sehingga mengendap. berikut
merupakan tahapan pembentukan flok untuk pengendapan.
Gambar 2.1 Mekanisme proses koagulasi
11
Gambar 2.3 Mekanisme pembentukan makroflok
3. Pengolahan biologi
Pengolahan biologi adalah pengolahan dengan memanfaatkan populasi
mikroorganisme yang dapat menguraikan zat organik yang terlarut dalam air limbah
menjadi bahan baru yang lebih sederhana lagi, seperti unsur C menjadi CO2, dan H
menjadi H2
Dalam proses pengolahan limbah hal utama yang harus diperhatikan adalah
karakteristik limbah yang akan diolah. Hal ini dimungkinkan agar dapat
merencanakan bagaimana dan apa saja proses yang diperlukan untuk mengolah O setelah bereaksi dengan oksigen. Sekarang ini limbah organik semakin
sulit diuraikan dengan cara mikroorganisme dan membran filtrasi, sisa lumpur
pengolahan biologis sangat membahayakan keselamatan mahkluk hidup meski dalam
kandungan yang sangat kecil (ppm). Senyawa organik selain membahayakan
kesehatan manusia, juga merusak ekosistem dan mahkluk hidup lain ( Anto Tri dalam
limbah tersebut. Secara biologi terdapat dua macam proses yang sering dipakai untuk
mengolah limbah organik yaitu :
1. Pengolahan limbah dengan Lumpur Aktif ( Aktifated Sludge )
Lumpur aktif dapat didefinisikan sebagai suatu flok ( keeping endapan)
yang dihasilkan oleh pertumbuhan bakteri dalam suasana aerob. Proses
lumpur aktif merupakan jenis pengolahan biologis yang bersifat aerob,
artinya memerlukan oksigen untuk reaksi biologinya. Kebutuhan oksigen
dapat dipenuhi dengan cara mengalirkan udara atau oksigen murni
kedalam reaktor sehingga jumlah oksigen terlaurt dalam reaktor lebih
besar dari 2 mg/l. jumlah ini merupakan kebutuhan menimun yang
dperlukan mikroorganisme di dalam lumpur aktif (Sundstrom dan Klei
dalam Sarifah 2008)
2. Pengolahan limbah dengan bak Kontak Stabilisasi
Kontak Stabilisasi merupakan cara pengolahan limbah secara biologis
yang memanfaatkan lumpur oksigen yang diaktifkan. Proses ini
memerlukan waktu kontak antara limbah dan mikroorganisme yang
terdapat pada bak kontak.
II.4 Pengolahan Limbah Cair Industri Udang
Terdapat beberapa metode dalam mengolah limbah industri udang, salah
satunya adalah dengan proses biologis yaitu dengan memanfaatkan mikroorganisme
dan oksigen. Walau dengan proses pengolahan biologis ini masih memerlukan waktu
yang lama, sebagian besar industri masih menggunakan metode ini, salah satunya
13
Gambar 2.4 Alur Pengolahan industri biologi di PT.WINAROS KAWULA BAHARI BAK PENGUMPUL
SCREEN
BAK EQUALISASI
BAK KONTAK
CLARIFIER
BADAN AIR
II.5 Plasma
Plasma adalah zat keempat di samping zat klasik: padat, cair, dan gas. Zat
plasma ini mempunyai persamaan kata seperti pada kata plasma darah, kata yang
umum digunakan berkaitan dengan plasma dalam bidang Biologi. Plasma zat
keempat ini ditemukan pada tahun 1928 oleh ilmuwan Amerika, Irving Langmuir
(1881-1957) dalam eksperimennya. Plasma merupakan loncatan ion hasil pemanasan
zat, plasma juga merupakan hasil uap gas yang kembali dipanaskan. Bentuknya
seperti loncatan-loncatan ion seperti kilatan petir dan bergerak dinamis.
Plasma ini sangat mudah dibuat, caranya dengan pemanfaatan tegangan listrik.
Contoh, hadapkan dua electrode di udara bebas. Seperti kita ketahui udara adalah
isolator, materi yang tidak menghantarkan listrik. Namun, apabila pada dua elektroda
tadi diberikan tegangan listrik yang cukup tinggi (10 kV<), sifat konduktor akan
muncul pada udara tersebut, yang bersamaan dengan itu pula arus listrik mulai
mengalir (electrical discharge), fenomena ini disebut eletrical breakdown
Mengalirnya arus listrik menunjukkan akan adanya ionisasi yang
mengakibatkan terbentuknya ion serta elektron pada udara di antara dua elektroda
tadi. Semakin besar tegangan listrik yang diberikan pada elektroda, semakin banyak
jumlah ion dan elektron yang terbentuk. Aksi-reaksi yang terjadi antara ion dan
elektron dalam jumlah banyak ini menimbulkan kondisi udara di antara dua electrode
ini netral, inilah plasma. Singkat kata plasma adalah kumpulan dari elektron bebas,
15
Teknologi yang kemudian diperkenalkan untuk mengatasi limbah cair setelah
teknologi ozone ini adalah teknologi plasma. Sebelum kita jelaskan lebih lanjut
tentang teknologi plasma, perlu disampaikan disini bahwa ozone sendiri dapat dibuat
dengan mempergunakan teknologi plasma Dewasa ini teknologi plasmalah yang
paling banyak dipergunakan untuk membuat ozone. Jadi, secara tidak langsung
teknologi ozone adalah pemanfaatan dari teknologi plasma itu sendiri (Siemens
dalam Surgiarto anto,2003).
Selanjutnya, teknologi plasma juga dapat dipergunakan secara langsung
dalam proses pengolahan limbah cair.
Terdapat juga metode pengolahan limbah dengan memanfaatkan loncatan
ion, dan bentuknya dan beragam, misalnya Advanced Oxidation Processes (AOP),
metode bahan pengolah limbah dengan media air. AOP menggunakan mekanisme
produksi photon dalam medium air sehingga menjadi radikal bebas untuk mengurai
senyawa aktif seperti polutan (Anonim,2009)
Seperti halnya plasma di udara, plasma yang dibuat dalam air, proses
pembuatannya sendiri hampir sama, hanya saja pembuatan plasma dalam air
memerlukan energi sedikit lebih besar dibandingkan pembuatan plasma di udara,
mengingat air adalah materi yang dapat mengalirkan arus listrik Plasma dalam air
dapat menyebabkan timbulnya berbagai proses reaksi fisika dan kimia, seperti sinar
ultraviolet, shockwave, species aktif (OH, O, H, H2O2), serta thermal proses ,
wujudnya bisa berupa ozonisasi (membersihkan polutan dengan sinar UV), fenton
dengan senyawa kimia besi), electron beam (membersihkan dengan penembakan
elektron di permukaan air)
Banyaknya reaksi fisika dan kimia yang dihasilkan oleh plasma dalam air,
membuat teknologi ini dapat merangkum beberapa proses yang dibutuhkan dalam
pengolahan air limbah. Sinar ultraviolet yang dihasilkan mampu mengoksidasi
senyawa organik sekaligus membunuh bakteri yang terkandung dalam limbah cair.
Shockwave yang ditimbulkan mampu menghasilkan proses super critical water yang
juga berperan dalam proses pengoksidasian senyawa organik. Dan, yang paling
penting banyak dihasilkan species aktif seperti OH, O, H, dan H2O2
Dari berbagai percobaan laboratorium, teknologi plasma dalam air sangat
efektif untuk menguraikan senyawa organik seperti, phenol, trichloroethylene,
atrazine, dan berbagai jenis zat warna. Teknologi plasma untuk mengolah limbah cair
dengan teknologi plasma dalam air memiliki banyak kelebihan dibandingkan dengan
cara konvensional, mikrobiologi maupun membran filtrasi. Di antaranya proses
penguraian senyawa organik berlangsung sangat cepat, pembuatan peralatan serta
maintenance yang mudah, serta spesies aktif yang dihasilkan dapat menguraikan
hampir seluruh senyawa organik yang terkandung dalam limbah. Sekarang ini
teknologi plasma sudah banyak dikembangkan untuk berbagai keperluan pengolahan
limbah, seperti limbah B3, prosesnya dengan memanfaatkan loncatan ion. Uniknya
loncatan ion ini terinspirasi dari fenomena petir. Seperti yang kita ketahui bahwa saat yang merupakan
beberapa oksidan kuat yang dapat mengoksidasi berbagai senyawa organik sekaligus
juga membunuh bakteri dalam limbah cair tersebut. Dan, tidak ketinggalan panas
17
petir muncul, dapat mereduksi polutan yang ada di udara. Fenomena inilah alasan
loncatan ion di rancang untuk mengolah limbah. Indonesia, melalui Peneliti Pusat
Kalibrasi Instrumentasi dan Metrologi Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia
(P2KIM-LIPI), juga telah mengembangkan fenomena loncatan ion tersebut untuk
pengolahan limbah B3. Namanya wetted wall plasma (WW). Temuan KIM-LIPI itu
termasuk berkategori metode AOP (Advanced Oxidation Processes)(Anonim,2009)
II.6. Landasan Teori
Industri udang dalam proses produksinya mengasilkan limbah yang dapat
mencemarkan lingkungan sekitar apa bila tidak diolah sebelum dibuang. Kandungan
dari limbah industri udang adalah bahan – bahan organik seperti BOD, COD. dan
TSS. Pada umumnya pengolahan limbah yang mengandung bahan organik tinggi
dapat diolah dengan proses pengolahan limbah konvensional yang sudah ada, akan
tetapi proses pengolahan limbah yang sudah ada dalam prosesnya membutuhkan
waktu yang lama serta lahan yang luas. Seiring semakin meningkatnya teknologi,
orang – orang berlomba dalam menciptakan hal – hal baru untuk mempermudah dan
mempercepat proses pengolahan limbah. Salah satu metode yang saat ini sedang
dikembangkan untuk mengolah limbah adalah proses plasma. Plasma dibuat dengan
pemanfaatan tegangan listrik, yaitu dengan menghadapkan dua elektroda diudara
bebas. Plasma juga dapat dibuat langsung dalam air, prosesnya hampir sama dengan
pembuatan plasma diudara, hanya terdapat perbedaan pada pemberian tegangan
ilstrik yang diberikan. Plasma diudara membutuhkan energi lebih kecil dibanding
pembuatan plasma dalam air, mengingat udara adalah materi yang tidak
listrik jadi pembuatan plasma dalam air membutuhkan tegangan yang tinggi. Proses
ini, oleh para ahli disebut AOP (Advanced Oxidation Processes) AOP ini
menggunakan mekanisme produksi photon dan elektron dalam medium air sehingga
menjadi radikal bebas untuk mengurai senyawa aktif seperti polutan dan bahan
organik. Penggunaan plasma dalam pengolahan limbah indusrti pembekuan udang
menimbulkan dua proses dalam menyisihkan bahan organik ( BOD, COD, dan TSS )
yang terkandung dalam air limbah industri pembekuan udang yaitu
1. Proses Oksidasi-Reduksi
Proses ini sering dijumpai dalam pengolahan air dan air limbah industri,
terutama untuk menurunkan konsentrasi ion – ion yang berada dalam air dan
air limbah industri. Aplikasi proses ini dilakukan dengan menginjeksikan
oksigen (udara) kedalam air atau air limbah industri. Sedangkan pada proses
reduksi dilakukan dengan penambahan bahan reduktror. Proses ini timbul
karena adanya reaksi pada elektroda, reaksi yang timbul diakibatkan oleh
masuknya aliran arus listrik searah dengan tegangan tertentu. Dalam proses
ini timbul peristiwa elektrokimia dengan gejala dekomposisi elektrolit, yaitu
ion positif (kation) bergerak ke katoda dan menerima elektron yang direduksi,
dan ion negatif (anion) bergerak ke anoda dan menyerahkan elektron yang
dioksidasi. Pada intinya mekanisme proses oksidasi-reduksi yaitu untuk
melakukan perubahan valensi ion sehingga mudah untuk dilakukan proses
pengendapan, dan mengurangi sifat racun dari ion tersebut. Faktor yang
19
a. Waktu reaksi
Lamanya waktu proses plasma memiliki titik jenuh dalam menyisihkan
parameter – parameter pencemar, yaitu pada saat luas permukaan elektroda
ditutupi flok – flok yang dihasilkan dari proses plasma, sehingga mengurangi
efektifitas penyisihan.
b. Tegangan
Semakin besar tegangan yang diberkan semakin besar pula jumlah ion dan
elektron yang terbentuk, hal ini sesuai dengan hukum faraday I, bahwa
jumlah zat yang dihasilkan oleh elektroda sebanding dengan jumlah listrik
yang diberikan pada elekroda tersebut (wahudi dalam Mulyadi,2006)
2. Proses koagulasi flokulasi
Koagulasi flokulasi pada dasarnya merupakan proses destabilisasi partikel
koloid bermuatan dengan cara penambahan ion – ion bermuatan berlawanan
(koagulan) kedalam koloid, dengan demikian partikel koloid menjadi netral
dan beraglomerasi satu sama lain membentuk mikroflok. Selanjutnya
mikroflok – mikroflok yang telah terbentuk mengalami penggabungan
menjadi makroflok (flokulasi), sehingga dapat dipisahkan dari dalam larutan
dengan cara pengendapan. Proses ini terjadi dalam proses plasma untuk
menghilangkan TSS, TSS yang menjadi flok akan mengendap sehingga air
limbah yang diolah akan kelihatan jernih setelah ada pemisahan (Ekenfelder
Ion dan elektron yang dihasilkan teknologi plasma mempunyai energi yang
sangat tinggi, maka air limbah dalam reaktor akan tereduksi dan teroksidasi dan
menghasilkan sepesies aktif (G. Svehla dalam Farid,2008)
II.6.1. Proses Degradasi Limbah Organik Teknologi Plasma
Zat organik yang terkandung dalam air limbah pembekuan udang jika dalam
prosesnya tidak diolah sebelum dibuang ke badan air akan sangat berbahaya bagi
badan air penerima karena air limbah tersebut mengandung unsur karbon (C),
hidrogen (H), oksigen (O), sulfur (S), jika pada prosesnya tidak diolah maka unsur ini
akan menjadi CH4, NH3, H2
2 H + O
S yang berbahaya dan menimbulkan bau pada air limbah.
Maka,zat organik dengan adanya spesies - spesies aktif seperti OH, O, dan H akan
dapat merubah zat organik ( C,H,O,N,S) menjadi zat yang lebih sederhana seperti
yang ditunjukan dalam reaksi berikut :
2 H2 O
Unsur hasil reaksi antara kandungan zat organik dengan oksigen ini
merupakan unsur – unsur yang sederhana yang tidak berbahaya dan tidak berbau,
terjadinya reaksi inilah yang mengakibatkan berkurangnya bahan – bahan organik
dalam air limbah sehingga air limbah dapat dibuang ke badan sungai.
21
6.2 Proses Pendegradasian TSS Dengan Menggunakan Teknologi Plasma
Proses degradasi TSS terjadi karena partikel – partikel yang terkandung dalam
limbah organik pada umumnya bermuatan negatif, karena muatan sejenis inilah
terjadi gaya tolak – menolak antar partikel yang menyebabkan partikel – partikel ini
dalam keadaan stabil. Pada saat proses plasma, ion positif dan negatif yang dihasilkan
akan mendestabilisasikan partikel – partikel, sehingga terjadi pengendapan. Akan
terjadi perubahan warna apabila proses pengendapan berjalan dengan baik, limbah
akan semakin jernih yang terlihat diantara endapan dan flok – flok yang mengapung
dalam bak reaktor. Untuk mekanisme proses degradasi TSS dapat dilihat pada
22
PROSEDUR PERCOBAAN
III.1. Bahan – bahan yang digunakan
Limbah cair industri udang, PT.WINAROS KAWULA BAHARI, Pasuruan
Surabaya,sebanyak 1000 ml.
III.2. Alat alat yang digunakan
1. Rectifier (Pengubah tekanan)
(Arus AC 220 volt diubah menjadi arus DC 6000 volt, 7000 volt,8.000
volt, 9.000 volt dan 10.000 volt
2. Elektroda, aluminium
3 Reaktor.
III.3. Variabel yang di pakai
Tegangan (volt) : 6000, 7000, 8.000, 9.000, 10.000
23
III.4. Gambar Alat
anoda katoda
Gambar 3.1 Alat Plasma
III.4. Prosedur Percobaan
1. Air limbah dilakukan analisa awal untuk mengetahui konsentrasi
parameter yang di kandung dalam air limbah, melalui proses analisa
COD, dan TSS.
2. Limbah sebanyak 1lt dimasukan kedalam reactor.
3. Elektroda dihubungkan dengan rectifier, anoda pada kutub positif dan
4. Setelah siap, tegangan dialirkan sesuai dengan peubah tegangan yang
sudah ditetapkan.
5. Lamanya waktu proses disesuaikan dengan waktu yang telah
ditetapkan
6. Hasil dari percobaan, di analisa kembali dengan analisa COD, TSS
untuk mengetahui berapa persen kandungan limbah yang teremoval.
III.5. Kerangka Penelitian
Gambar 3.2 Bagan kerangka penelitian Studi Literatur
Pelaksanaan Penelitian Air Limbah Industri Udang Sebanyak 1000 ml
Tegangan (volt) : 6000, 7000, 8.000, 9.000, 10.000 Waktu (menit) : 5, 10, 15, 20, 25
Analisa Dan Pembahasan Hasil Penelitian Terhadap COD dan TSS
Kesimpulan Dan Saran IDE STUDI
Pengolahan Limbah Cair Industri Udang dengan
25
HASIL DAN PEMBAHASAN
IV.1 Hasil Analisa
Dari hasil penelitian menunjukan dengan adanya variasi tegangan, terjadi penurunan
kandungan konsentrasi COD, dan TSS, dengan hasil yang berfariasi. Proses penelitian
dilakukan selama 25 menit dengan jenis anoda – katoda yang dipakai dalam bak reaktor
adalah Aluminium. kedua elektroda ini kemudian dialiri arus listrik dengan tegangan berbeda
– beda, sehingga hasil penurunan konsentrasipun beragam.
Hasil analisa limbah awal industri pembekuan udang yaitu :
COD : 4900 mg/lt
TSS : 1600 mg/lt
Untuk data hasil analisa, hasil perhitungan presentase dan grafik limbah cair
industri udang dengan parameter COD dan TSS dapat kita lihat pada tabel – tabel dan grafik
26
Gambar 4.1 Tabel hubungan perubahan tegangan dan waktu terhadap penyisihan COD
(mg/lt)
Gambar 4.2 Tabel prosentase hubungan penyisihan COD hasil proses teknologi plasma dan
Gambar 4.3 Grafik pengaruh perubahan tegangan terhadap penyisihan COD (%)
6000 7000 8000 9000 10000
28
Tabel dan grafik diatas menunjukan bahwa semakin lama waktu dan semakin besar
tegangan maka semakin besar penyisihan COD, demikian sebaliknya pada waktu semakin
sedikit dan tegangan kecil maka jumlah penyisihan COD hanya sedikit. Penyisihan COD
pada awal proses dengan waktu 5 menit dan tegangan 6.000 volt mendapatkan hasil
penyisihan paling sedikit dikarenakan kurangnya waktu untuk plasma menghasilkan ion – ion
bebas, elektron yang timbul oleh reaksi fisika – kimia pada proses teknologi plasma.
Sedangkan penyisihan COD pada waktu 25 menit dengan tegangan 10.000 adalah paling
besar dikarenakan lamanya waktu kontak antara limbah dengan ion – ion bebas dan elektron
yang dihasilkan oleh plasma. Pada tahap ini proses oksidasi menghasilkan ion – ion bebas
serta elektron yang berfungsi mereduksi bahan – bahan organik yang terkandung dalam
limbah, proses oksidasi terjadi pada anoda dan reduksi pada katoda. Dengan adanya proses
ini dalam waktu yang lama maka COD yang tereduksi akan semakin banyak, sebagian
merubah fase menjadi gas, sebagian lagi naik ke permukaan reaktor dan sisanya mengendap
di dasar reaktor. Mekanisme ini seperti pada halaman 20 yaitu bahan organik C,H,O,N,S
akan menjadi senyawa yang sederhana yang tidak berbahaya
Gambar 4.6 Tabel hubungan perubahan tegangan dan waktu terhadap penyisihan TSS
(mg/lt)
COD
Awal Tegangan Waktu (mnt)
(mg/lt) (Volt) 5 10 15 20 25
6000 1200 720 600 440 80
7000 1040 680 480 280 80
1600 8000 800 470 355 200 40
9000 600 320 240 160 40
10000 280 160 120 80 40
Gambar 4.7 Tabel prosentase hubungan penyisihan TSS hasil proses teknologi plasma dan
waktu
COD
Awal Tegangan Waktu (mnt)
(mg/lt) (Volt) 5 10 15 20 25
6000 26.5 30.6 .44.8 51.6 61.2
7000 32.6 38.6 51.2 63.3 69.3
1600 8000 40.8 46.9 57.1 69.3 75.5
9000 59.1 65.3 71.4 77.5 87.5
30
6000 7000 8000 9000 10000
Dari tabel dan grafik diatas dapat diketahui bahwa, penyisihan TSS terbesar adalah
pada saat tegangan terbesar dengan jangka waktu yang lama, dalam penelitian ini total waktu
terlama adalah 25 menit dan tegangan terbesar adalah 10000 volt. Pada awal proses plasma,
penyisihan TSS masih belum maksimal, hal ini disebabkan oleh belum lamanya waktu
kontak antara limbah dengan ion elektron yang terbentuk dari proses plasma, juga proses
perpindahan bahan organik yang bermuatan positif dan negatif menuju elektroda yang
bermuatan berlawanan dengan muatan bahan organik tersebut masih sedikit. Pada proses ini
terjadi proses koagulasi dengan ion elektron yang dihasilkan plasma sebagai koagulan yang
mendestabilisasikan muatan – muatan pada limbah yang awalnya stabil sehingga menjadi
tidak stabil sehingga sebagian akan membentuk flok dan mengendap sedangkan sebagian lagi
akan terflotasi di permukaan. Dengan demikian kandungan TSS yang terkandung dalam
limbah akan teremoval. Proses plasma ini juga mengakibatkan berkurangnya jumlah air
limbah di dalam reaktor yang semula 1000 mg/lt menjadi 800 mg/lt, hal ini disebabkan
karena adanya perubahan suhu tinggi sehingga air limbah mengalami penguapan (Modul
kursus pengolahan limbah pabrik UPN “VETERAN” JATIM, 2003).
IV.2 Analisa Regresi
Analisa regresi dilakukan untuk mengetahui validitas data dan hasil yang
didapatkan pada saat penelitian, hal ini dilakukan untuk mengetahui seberapa jauh
kemungkinan terjadinya penyimpangan dalam penelitian yang diakibatkan oleh
kesalahan data pada saat penelitian. Adapun sebagai contoh analisa regresi pada
32
WAKTU 25 MENIT
Gambar 4.10 Tabel model summary
Untuk tabel diatas R menunjukan hubungan antar variabel sebear 0.866 atau
hubungan yang terjadi cukup kuat. Sedangkan R square adalah koefisien determinasi
menunjukan bahwa yang dipengaruhi oleh variabel jumlah oksigen 0,75 atau 75%
dan dipengaruhi oleh variabel lain sebesar 25 %.
Gambar 4.11 Tabel anova
Uji anova ditujukan untuk mengetahui variabel independen secara
keseluruhan terhadap variabel disponden. df menunjukan derajat kebebasan dengan
Gambar 4.12 Tabel koefisien regresi
Tabel koefisien adalah untuk menguji signifikansi koefisien variabel pada model
linier. B menunjukan koefisien regresi Y = a + bx artinya Y = 11500 – 62.5x
Gambar 4.13 Tabel residual statistik
Tabel residual statistik, merupakan tabel penyimpan harga residual untuk masing –
34
Gambar .4.14 Grafik dependent variabel
Grafik diatas menunjukan validitas data dan hasil penelitian yang dilakukan
adalah benar. Hal ini dapat dilihat dari posisi titi – titik yang mendekati garis grafik.
Dengan demikian data dan penelitian yang ada sudah valid atau penyimpangannya
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
V.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang telah diuraikan dapat
disimpulkan bahwa :
1. Teknologi plasma dapat menyisihkan kandungan COD dan TSS.
2. Berdasarkan penelitian yang dilakukan, ternyata kandungan COD, dan TSS
mengalami penurunan yang efektif, dengan variabel tekanan dan waktu
sebagai peubah. Teknologi plasma mampu menyisihkan kandungan oraganik
(COD dan TSS) pada limbah industri pembekuan udang mencapai 95 – 97
% . Hasil COD akhir adalah 200 mg/lt dari konsentrasi awal 4900 mg/lt
dengan presentase 95.9%. Sedangkan hasil TSS akhir adalah 40 mg/lt dari
jumlah awal 1600 mg/lt dengan presentase 97.5%
3. Aluminium sebagai elektroda sangat mudah teroksidasi sehingga mudah
dalam melepaskan elektron, hal ini membantu dalam efisiensi penyisihan
bahan organik dalam limbah. Peubah yang terbaik dalam penyisihan COD dan
TSS adalah pada tenganan 10.000 volt dengan waktu 25 menit.
V.2 Saran
Adapun saran untuk pengolahan limbah industri pembekuan udang dan proses
36
1. Perlu adanya metode K3 yang diterapkan dalam proses pengolahan dengan
menggunakan plasma karena berhubungan dengan tegangan yang tinggi.
2. Dicoba penerapan proses plasma secara kontinyu.
3. Buat penelitian lanjutan untuk mengetahui efisiensi plasma dalam
Bowo Joko, 1994,”Teknik pengolahan air limbah secara biologis”.Jurusan Teknik Lingkungan ITS.
Keenan, Kleifer, and Wood, 1991,”Ilmu kimia untuk Universitas”.Erlangga Jakarta
Kursus Pengolahan Pabrik, “modul terpadu”
Laboratorium Lingkungan, 2008, “Petunjuk praktikum”.Jurusan Teknik Lingkungan UPN “Veteran” Jatim.
LIPI, 2009, “Teknologi plasma dapat atasi pencemaran lingkungan”
Sugiarto Anto, 2003, “Atasi limbah dan polusi dengan plasma”
Sugiarto Anto,2009, “Menangani semua permasalahan pencemaran lingkungan cukup
Diatasi dengan teknologi plasma”.
Sihombing Amsal, 2008, “Teknik baru mengungkap rahasia plasma”
Siregar Sakti, 2005,”Instalasi pengolahan air limbah”.Kanisius Yogyakarta.
