WW-1
DEGRADASI SENYAWA ORGANIK LIMBAH CAIR TAHU
DALAM
ANAEROBIC BAFFLED REACTOR
Puteri Myrasandri1 dan Mindriany Syafila2 Program Studi Teknik Lingkungan
Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung, Jl. Ganesha 10 Bandung 40132
1
puteri_myra@students.itb.ac.id dan 2syafila.mindriany@gmail.com
PENDAHULUAN
Proses produksi tahu menghasilkan limbah cair dalam kuantitas yang besar dengan rata-rata jumlah limbah cair industri tahu per kilogram kedelai yang diolah adalah 17±3 L (Romli, 2009). Karakteristik limbah cair tahu sebagian besar terdiri dari polutan organik dengan nilai yang cukup tinggi sehingga dibutuhkan pengolahan limbah yang efisien dan relatif murah. Pada penelitian ini, akan digunakan reaktor Anaerobic Baffled Reactor skala laboratorium dan diamati degradasi senyawa organik. Penelitian ini diharapkan dapat mendorong pengolahan limbah cair tahu di kawasan industri, sehingga masalah limbah cair tahu akan teratasi.
METODOLOGI
Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium dengan menggunakan limbah cair yang berasal dari industri Tahu yang berlokasi di Dago Bengkok, Bandung. Seluruh percobaan dilaksanakan di Laboratorium Penelitian Kualitas Air Program Studi Teknik Lingkungan ITB. Kerangka kerja disajikan dalam diagram alir berikut (Gambar 1).
Gambar 1 Diagram alir metodologi
Gambar 2 Anaerobic Baffled Reactor dengan lima kompartemen
HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik Limbah
Limbah cair tahu yang digunakan merupakan limbah whey yang berasal dari proses pengepresan tanpa pengolahan sebelumnya. Karakteristik limbah industri limbah cair tahu dapat dilihat pada Tabel 1
berikut.
Tabel 1 Uji karakteristik awal limbah cair tahu
Parameter Satuan Nilai Baku
Mutu (*)
pH - 5,435 5 -- 9 Zat Organik mg/L KMnO4 9.449 - BOD mg/L 6.586 500 COD terlarut mg/L 8.640 100 NTK mg NH3-N / L 297,5 20 Ammonium mg NH3-N / L 11,2 - Nitrat mg/L 25,355 20 Nitrit mg/L 0,0313 - Total Phospat mg PO43 -- P/L 2,0232 5 Alkalinitas
Total
mg/L CaCO3 860 -
Asiditas Total mg/L CaCO3 1270
VSS mg/L 150 - TSS mg/L 2350 400
Sumber: (*) Baku Mutu PP No. 82 Tahun 2001 golongan IV
Seeding dan Aklimatisasi
Sebelum tahap running, mikroorganisme dimasukkan ke dalam ABR agar terjamin keberadaan bakteri. Seeding
bertujuan untuk memperbanyak populasi bakteri. Aklimatisasi merupakan tahap penyesuaian diri mikroorganisme dengan kondisi air limbah tahu yang akan diolah.
Pengoperasian Reaktor
Reaktor ABR dioperasikan dengan waktu detensi selama 96 jam secara kontinu tanpa resirkulasi. Reaktor dioperasikan pada suhu ruangan dan dalam kondisi anaerob. Waktu detensi ditentukan dengan pengaturan debit aliran limbah yang masuk ke dalam reaktor pada pompa peristaltik. Sampel air limbah diambil dengan metode grab sampling pada bagian influen, masing-masing kompartemen dan effluen pada reaktor. Parameter yang dianalisis setiap hari adalah; pH, COD terlarut, Total Asam Volatil (TAV), dan etanol. Sedangkan gas yang terbentuk diukur saat kondisi reaktor sudah tunak.
Perbandingan Kinerja Tiap Kompartemen
Konsentrasi COD pada influen, setiap kompartemen (K1, K2, K3, K4, K5) dan efluen reaktor disajikan pada Gambar 3. Hasil
Tahap
Persiapan Aklimatisasi Tahap
Tahap Pengoperasia
n Reaktor Analisis
WW-2
pengukuran parameter COD terlarut menunjukkan bahwa kondisi steady state dicapai saat hari ke-17. Secara umum terjadi penurunan COD dari influen yang berlangsung sepanjang kompartemen-kompartemen pada reaktor.
Secara keseluruhan, terjadi penurunan nilai COD terlarut walaupun relatif tidak terlalu besar. Hal ini dapat terjadi karena pada proses fermentasi tidak terjadi penyisihan COD. Senyawa organik terkonversi menjadi bentuk senyawa organik lainnya yang lebih sederhana (Gaudy, 1980). Pada setiap kompartemen, proses yang berlangsung masih berupa proses asidogenesis.
Gambar 3 Perbandingan kinerja tiap kompartemen
Hasil pengukuran TAV menunjukkan pembentukan TAV pada kompartemen yang semakin meningkat, terutama pada kompartemen tiga (K3) dan kompartemen empat (K4), menunjukkan pembentukan asam-asam lemak hasil proses asidogenesis. Konsentrasi TAV perlahan menurun pada kompartemen lima (K5) dan efluen limbah karena produk metabolisme asidogenesis yang diubah menjadi gas metan pada tahap metanogenesis. Kandungan TAV pada efluen menunjukkan bahwa tidak semua hasil asidogenesis diubah melalui tahap metanogenesis. Hal ini menunjukkan keterbatasan sistem dalam menjalankan proses metanogenesis.
Koefisien Hasil
Koefisien hasil adalah suatu nilai yang menyatakan jumlah penggunaan suatu materi. Akumulasi asam-asam volatil pada reaktor menghambat keberlangsungan proses metanogenesis. Secara stoikiometri, 1 mg COD akan menghasilkan 5,82 mg asetat (Syafila, 2003). Pada penelitian ini, koefisien hasil sebesar 3,09 mg TAV/mg COD belum mennunjukkan hasil yang tinggi.
Hasil perhitungan koefisien hasil pembentukan gas metan adalah sebesar 1,62 L CH4/gram COD. Proses metanogenesis berkaitan erat dengan proses pembentukan asam volatil. Semakin banyak asam volatil di dalam reaktor, waktu yang dibutuhkan untuk proses metanogenesis lebih lama.
Produksi Biogas
Analisis gas CO2, H2, N2 dan CH4 dengan menggunakan gas chromatograph dilakukan pada saat kondisi tunak sudah tercapai selama dua hari
(Gambar 4). Hasil analisis gas menunjukkan bahwa komposisi biogas terbesar didominasi oleh gas CO2 yakni sebesar 73,4867% dan 71,7508% diikuti dengan produksi gas metan sebesar 14,6128% dan 13,978%.
Gambar 4 Produksi biogas
Reaktor yang didominasi oleh gas CO2 ini menunjukkan bahwa tahapan reaksi proses anaerob yang terjadi adalah tahap fermentasi atau asidogenesis. Tahap metanogenesis sangat tergantung oleh pH, pH optimum untuk reaksi anaerob tahap metanogenesis berada pada rentang 6,8-7,2 berdasarkan Eckenfelder (2002), sedangkan pH dalam reaktor berada pada rentang 5,21-6,31.
KESIMPULAN
Pada penelitian ini, proses yang berlangsung di dalam reaktor didominasi dengan proses asidogenesis. Proses asidogenesis paling besar terjadi pada kompartemen tiga (K3) dengan produksi TAV dan etanol paling besar pada kompartemen tersebut. Proses metanogenesis sudah terjadi dengan adanya pembentukan gas metan (14,0%-14,6%), namun masih terbatas dengan pengoperasian HRT 96 jam. Keterbatasan ini dapat disebabkan oleh pH di dalam reaktor yang belum sesuai dengan pH optimal pertumbuhan bakteri metanogen.
DAFTAR PUSTAKA
Eckenfelder, Wesley W. (2000). Industrial Water Pollution Control. McGraw-Hill: United States of America.
Gaudy, A & Gaudy, E. (1980). Microbiology for Environmetal Scientists and Engineers, McGraw-Hill: New York. Romli, Muhammad & Suprihatin. (2009).
Beban Pencemaran Limbah Cair Industri Tahu dan Analisis Alternatif Strategi Pengelolaannya. Jurnal Purifikasi, 10: 2, 141–154.
17 18
CH4 14.6128 13.978
N2 11.8037 14.1826
H2 0.0966 0.0888
CO2 73.4867 71.7508
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
K
omp
os
is
i (%v/
v)
