STUDI SKALA PILOT PENGOLAHAN AIR ASAM TAMBANG (AAT)
MENGGUNAKAN MEMBRAN REVERSE OSMOSIS (RO) : PENGARUH
INTERVAL DAN LAMANYA
BACKWASHING
TERHADAP KINERJA
MEMBRAN RO
(PILOT SCALE STUDY OF ACID MINE DRAINAGE (AMD) TREATMENT USING MEMBRANE REVERSE OSMOSIS (RO) : INTERVAL AND DURATION OF
BACKWASHINGEFFECT ON PERFORMANCE RO MEMBRANE)
Munjiah Zulfa1, Mahmud2 dan Chairul Abdi3
1
Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik UNLAM JL. A. Yani Km 36, Banjarbaru E-mail: [email protected]
2
Dosen Pembimbing dan Staf Pengajar Fakultas Teknik UNLAM, Jl. A. Yani KM 34, Banjarbaru
ABSTRAK
Teknologi membran reverse osmosis (RO) merupakan sebuah aleternatif baru yang digunakan untuk mengolah air asam tambang (AAT). Permasalahan utama dalam aplikasi membran adalah
terjadinya foulingpada membran.Fouling pada membran dapat dikurangi melalui metode pencucian
balik (backwashing) yang tepat.Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik AAT air
baku dari segi pH dan TDS serta menyelidiki interval dan lamanya backwashing terbaik terhadap
kinerja membran RO. Interval dan lama backwashing terbaik ditentukan berdasakan nilai fluks, pH
dan TDS permeat pada setiap variasi interval dan lama backwashing.Hasil penelitian menunjukkan
bahwa backwashing berhasil dalam mengembalikan nilai fluks mendekati nilai fluks awal. Kualitas
dari air baku, air backwashing dan membran sangat berpengaruh terhadap keberhasilan
backwashing dalam mempertahankan kinerja membran. Interval backwashing terbaik terjadi pada
setiap penurunan fluks 30% atau 190 menit alat beroperasi dengan lama backwashing terbaik
selama 5 menit.
Kata kunci : AAT, RO, fouling, Backwashing
ABSTRACT
Reverse osmosis (RO) Membrane technology is a new alternative employed to treat Acid Mine Drainage (AMD). The main problem in membrane applications is fouling of membrane. Fouling of membrane can be reduced with the right backwashing method. This study aims to investigate the AMD characteristics of feed water in terms of pH and TDS, also to investigate the best backwashing interval and duration of performance RO membrane. Best backwashing interval and duration determined based on flux value, pH and TDS permeate in every variation interval and duration of backwashing. The results showed that the backwashing process was success in restoring flux approaching to the initial value. Quality of feed water, backwashing water and membrane are greatly affect the success ofbacwashing in maintaining membrane performance. Best backwashing intervals occur at every flux reduction of 30 % or 190 minutes appliance operates with best duration backwashing for 5 minutes.
1. PENDAHULUAN
Teknologi membran sangat efisien dalam pengolahan limbah industri karena mudah digunakan, tidak mahal, rendah energi dan tidak memerlukan ruang banyak untuk instalasinya (Baker, 2004; Mthetwa, 2014). Hasil penelitian Zhong dkk (2007) pada pengolahan AAT tembaga di Cina mengunakan membran reverse osmosis (RO) dan nanofiltrasi (NF) menunjukkan bahwa RO dan NF mampu menyisihkan logam berat sekitar 97% dan 90% serta menurunkan konduktivitas sekitar 96% dan 48%. Hasil penelitian Nasir (2014) pada pengolahan AAT di PT BA Tanjung Enim
dengan proses sand filtrasi, ultrafiltrasi (UF) dan RO memperlihatkan kenaikan pH dari 3,93
menjadi 6, penurunan TDS pada UF sekitar 46,63% serta pada RO sekitar 99,4%.
Terdapat dua kriteria penilaian kelayakan kinerja membran yaitu fluks permeat dan nilai rejeksi. Permasalahan utama dalam aplikasi membran adalah turunnya fluks permeat selama proses
berlangsung yang disebabkan oleh munculnya fouling dan polarisasi konsentrasi. (Uju dkk, 2008;
Cheryan 1998; Uju dkk, 2009).Istilah fouling dikenal sebagai pengendapan atau pelekatan material
di permukaan membran(Rautenbach, 1989; Notodarmojo dkk, 2004).Menurut Erika (2010) dan Kusuma (2013) cara pembersihan fouling berdasarkan jenis fouling dibagi menjadi dua kategori
yaituirreversibel fouling yang membutuhkan pereaksi kimia untuk dihilangkan dan
reversibelfouling yang dapat dihilangkan dengan pembersihan fisik seperti backwashing.
Proses backwash dilakukan dengan cara mengalirkan air bersih (produk filtrasi membran) pada
tangki backwash ke dalam unit membran dari sisi produk (permeat) (Wenten, 2002). Hasil
penelitian Erika (2010) menunjukkan sistem automatic backwash pada pengolahan limbah laundry
menggunakan membran ultrafiltrasi dapat mengurangi terjadinya penurunan fluks secara tajam,
yaitu dari 55% menjadi 25%.Menurut Erika (2010) durasi backwash dan interval penyaringan
sangat mempengaruhi produktivitas dan selektivitas. Terlalu sering melakukan backwashing harus
dihindari, akan tetapi apabila terlalu lama interval waktu backwashing juga dapat mengakibatkan
terjadinya irreversible fouling yang lebih besar sehingga dapat mengurangi umur pemakaian
membran. Jadi untuk pengolahan air dengan karakteristik yang berbeda tentunya interval dan
lamanya backwashing yang efektif juga berbeda (Mahmud, 2005).
Penelitian ini bertujuan untuk menyelidiki karakteristik AAT air baku dari segi pH dan TDS serta
menyelidiki interval dan lamanya backwashing terbaik pada pengolahan AAT dengan membran RO
agar kinerja membran RO tetap baik. Penelitian berskala pilot ini menggunakan AAT dari salah satu void PT. Jorong Barutama Greston (JBG) sebagai air baku dan permeat sebagai air
backwashing.
2. METODE PENELITIAN
2.1 Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan dari bulan Maret sampai Juli 2016. Pengambilan sampel air baku dilakukan pada void m4e-c PT JBG, Kab. Tanah Laut, Kalimantan Selatan. Pengoperasian alat filter membran RO dilakukan di laboratorium PT JBG.
2.2 Alat dan Bahan Penelitian
Alat yang digunakan pada penelitian ini yaitu unit membran RO skala pilot, tandon air 600 L untuk mengangkut AAT, tandon air 1200 L untuk air baku, tandon air 750 L untuk permeat dan air
pada penelitian ini yaitu AAT pada void m4e-c PT JBG yang memiliki pH sekitar 6 dan merupakan pH terbaik untuk kinerja membran RO berdasarkan penelitian Yustikasari (2016), larutan buffer,
serta permeat RO sebagai air backwashing.
2.3 Rancangan Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan memvariasikan interval dan lamanya backwashing untuk
mendapatkan interval dan lama backwashing terbaik. Varias interval backwashig yang
digunakanadalah pada setiap penurunan fluks 30%, 20% dan 10% dengan lama backwash tetap 10
menit. Setelah mendapat interval backwashing terbaik dilakukan percobaan penentuan lama
backwashing terbaik, variasi yang digunakan adalah 5 menit, 10 menit dan 15 menit dengan interval
backwash tetap yaitu pada interval terbaik yang didapatkan pada percobaan sebelumnya.
Operasi membran RO dilakukan menggunakan sistem aliran dead end. Tekanan operasi filtrasi
membran yang digunakan adalah 7 bar, hal ini berdasarkan hasil penelitian Yustikasari (2016) tekanan tersebut merupakan tekanan terbaik dari operasi membran RO. Sedangkan tekanan yang
digunakan pada saat backwashing adalah 4 bar atau lebih kecil dari tekanan operasi hal ini agar
tidak terjadi pemadatan lapisan fouling pada permukaan membran (Pulido dkk., 2015).Peningkatan
kinerja membran menggunakan metode backwash diketahui berdasarkan perbandingan hasil
analisis secara kuantitas (nilai fluks permeat) dan secara kualitas (uji TDS dan pH permeat) dari
sebelum dan sesudah dilakukan backwash.Pengukuran parameter fluks, pH dan TDS dilakukan
setiap 10 menit selama operasi filtrasi membran.Pengukuran Fluks berdasarkan volume permeat yang dimasukkan kedalam persamaan(1). Pengukuran pH dan TDS mengunakan pH meter dan TDS meter
(1)
Dimana J adalah fluks (L/m2 .jam), V adalah volume permeat (L), A adalah luas permukaan
membran (m2), dan t adalah waktu (jam). Adapun desain penelitian disajikan pada Gambar (1).
Gambar 1.Desain Rangkaian Alat RO
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Karakteristik AAT
Pengukuran pH dan TDS pada void m4e-c dilakukan pada tanggal 28 juni 2016 sebagai uji kualitas air baku untuk pengolahan AAT menggunakan membran RO. Pengukuran pH dan TDS AAT pada
void ini dilakukan secara in-situ menggunakan pH meter dan TDS meter. Hasil pengukuran yang didapatkan tidak jauh berbeda dengan beberapa penelitian sebelumnya. Adapun hasil pengukuran kualitas AAT dari beberapa penelitian disajikan pada Tabel1.
Tabel 1.Karakteristik AAT pada Void M4e-C
No. Parameter Satuan Susanto (2015) Mahmud dkk (2015) PT JBG (16/April/2016) Pengukuran (28/Juni/2016) 1. Suhu 0C - - 26,5 - 2. pH - 6,53 - - 6,28 (± 0,01)
3. Total dissolved solid (TDS) ppm - - - 124 (± 1,53)
4. Besi (Fe) ppm 0,341 0,7245 0,15 - 5. Mangan (Mn) ppm - - 0,01 -
6. Total Suspended Soli(TSS) d ppm - - 3 -
7. Kadmium (Cd) ppm - - <0,005 - 8. Aluminium (Al) ppm - 1,35 - - 9. Arsen (As) ppm - 0,011 - - 10. Kobalt (Co) ppm - 0,24 - - 11. Tembaga (Cu) ppm - 0,07 - - 12. Timbal (Pb) ppm - 0,02 - - 13. Seng (Zn) ppm - 1,14 - -
Keterangan : Nilai didalam kurung merupakannilaistandar deviasi
Berdasarkan Tabel 1 diketahui bahwa hasil dari beberapa penelitian sebelumnya, karakteristik AAT pada void m4e-c umumnya mengandung logam-logam seperti Fe, Mn, Cd, Al, As, Co, Cu, Pb, dan Zn. Namun kisaran nilai dari logam-logam tersebut dapat dikatakan masih memenuhi baku mutu limbah cair menurut Peraturan Gubernur Kalimantan Selatan Nomor 36 Tahun 2008.
3.2 Penentuan IntervalBackwashing Terbaik pada Membran
Hasil penentuan interval backwashing (IB) pada membran RO berdasakan parameter fluks disajikan
pada Gambar 2.
Gambar 2.Grafik Hubungan Nilai Fluks Terhadap Waktu pada Variasi IB dengan Durasi Backwashing Tetap 10 Menit
Berdasarka Gambar 2 dapat diketahui bahwa pada IB yang berbeda nilai fluks selama operasi terus
menurun terhadap waktu. Penerunan fluks terhadap waktu ini disebabkan oleh terjadinya fouling
pada membran (Tang dkk, 2007; Jayanti dkk, 2016).Backwashing merupakan pembersihan secara
hidraulik yang mampu membersihkan fouling reversibel (Jayanti, 2016; Beyer dkk, 2010; Ma,
2013).Sebagian besar fouling yang terjadi pada percobaan ini adalah fouling reversibel hal ini
dibuktikan dengan kembalinya fluks mendekati nilai fluks awal operasi setelah backwashing pada
masing-masing IB.
Rata-rata waktu penurunan fluks setelah backwash terjadi relatif lebih cepat yaitu sekitar 10-30
menit dan rata-rata nilai fluks yang terbentuk pada masing-masing IB juga menurun, yaitu pada IB
25 28 31 34 37 40 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 flu k s ( L /m 2.ja m ) Waktu (menit) IB 30% IB 20% IB 10%
10% rata-rata nilai fluks sebelum dan setelah backwashing sebesar 34,22 dan 32,72 L/m2.jam, IB
20% sebesar 33,73 dan 33,35 L/m2.jam, sedangkan pada IB 30% sebesar 30,92 dan 29,17 L/m2.jam.
Hal ini dapat disebabkan oleh fouling yang terbentuk tidak sepenuhnya reversibel tetapi juga
terdapat ireversibel fouling yang tidak dapat dibersihkan dengan backwash, sehingga ketika
dilakukan operasi setelah backwash rata-rata nilia fluks akan menurun dan waktu penerunan fluks
condong lebih cepat terjadi. Hal ini serupa degan yang terjadi pada backwash membran ultrafiltrasi
bahwabackwash dapat mngembalikan permeabilitas membran sampai batas tertentu.Namun, fouling
membran tidak selalu reversibel.Beberapa bagian dari bahan yang diendapkan pada permukaan dan
didalam pori-pori membran tidak dapat dihapus membentuk bagian ireversibel fouling, yang
menyebabkan kerusakan progresif kinerja membran (Katsoufidou, 2005; Katsoufidou, 2007).
Penentuan nilai Jt/Jo dilakukan untuk menyelidiki potensi fouling yang terjadi pada membran.Nilai
Jt/Jo mempresentasikan penurunan fluks dalam waktu (t) terhadap fluks awal. Semakin rendah Nilai
Jt/Jo maka semakin besar fouling yang terjadi pada membran dan apabila semakin tinggi nilai Jt/Jo
maka semakin sedikit fouling yang terjadi pada membran (Kusuma, 2013). Adapun nilai Jt/Jo pada
masing-masing IB disajikan pada Gambar 3.
Gambar 3. Grafik Hubungan Nilai Jt/Jo Terhadap Waktu pada Variasi IB dengan Durasi Backwashing Tetap 10 Menit
Nilai Jt/Jo setelah backwashing pada IB yang berbeda memiliki nilai yang hampir sama (Gambar 3).
Nilai Jt/Jo setelah backwashing tertinggi terjadi pada IB 30% sebesar 0,99. Sedangkan nilai Jt/Jo
setelah backwashing terendah terjadi pada IB 10% sebesar 0,97. Adapun pada IB 20% nilai Jt/Jo
setelah backwashing sebesar 0,98. Nilai Jt/Jo setelah backwashing pada masing-masing IB relatif
besar dan hampir mendekati nilai Jt/Jo awal sebelum backwash yaitu 1.Sehingga dapat dikatakan
bahwa dalam percobaan ini ireversibel fouling yang terjadi masih sangat sedikit.
Penetuan IB terbaik juga dilihat dari segi kualitas permeat yaitu berdasarkan parameter pH dan TDS permeat yang disajikan pada Gambar 4 dan Gambar 5.
Gambar 4. Grafik Hubungan Nilai pH Terhadap Waktu pada Variasi IB dengan Durasi Backwashing Tetap 10 Menit
0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 Jt /J0 Waktu (menit) IB 30% IB 20% IB 10% 2 3 4 5 6 7 8 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 pH Waktu (menit) IB 30% IB 20% IB 10%
Gambar 4 menunjukkan bahwa hubungan nilai pH permeat terhadap waktu relatif tidak jauh
berbeda. Rata-rata nilai pH permeat sebelum dan setelah backwash pada variasi IB berkisar antara
6,02-6,64 dan 6,24-6,62 dengan rata-rata pH air baku 6.33.
Gambar 5. Grafik Hubungan Nilai TDS Terhadap Waktu pada Variasi IB dengan Durasi Backwashing Tetap 10 Menit
Hubungan nilai TDS terhadap waktu antara sebelum dan setelah backwashing pada variasi IB
cenderung tidak jauh berbeda serta backwashing tidak memebrikan pengaruh pada perubahan nilai
TDS terhadap waktu (Gambar 5). Filtrasi membran RO baik sebelum maupun setelah backwashing
mampu menurunkan nilai TDS pada beberapa menit awal operasi dan cenderung meningkat seiring bertambah waktu operasi. Hal ini sesuai dengan hasil penelitian Edward dkk. (2009) dan Kaliappan dkk. (2005) bahwa pada sistem RO tingginya tekanan operasi mempengaruhi tingkat rejeksi garam atau TDS. Namun terdapat batasan tertentu bagi jumlah garam yang dapat direjeksi pada tekanan yang digunakan. Sehingga ketika operasi telah mencapai batas rejeksinya mengakibatkan garam ikut menembus membran. Hal ini karena umpan didorong melalui membran pada kecepatan tertentu sehingga garam pada permukaan membran ikut menembus membran bersama umpan. Rata-rata
hasil pengukuran TDS sebelum dan setelah backwashing pada IB yang berbeda berkisar antara 103
- 108 ppm dan 102 - 109 ppm dengan rata-rata TDS air baku sebesar 112 ppm. Rata-rata nilai TDS
sebelum dan setelah backwash terendah terdapat pada IB 30% yaitu sebesar 103 dan 102
ppm.Sedangkan rata-rata nilai TDS sebelum dan setelah backwash tertinggi pada IB 20% sebesar
108 dan 109 ppm.
IB yang berbeda tidak menunjukkan pengaruh yang signifikan terhadap kualitas permeat (Gambar 4 dan Gambar 5). Hal ini dapat disebabkan oleh permeat RO yang dijadikan air baku untuk
backwashing masih dalam kualitas yang cenderung kurang baik. Beberapa penelitian yang
menunjukkan efesiensi backwashing dilakukan menggunakan air yang relatif murni, seperti Milli Q
water (Pulido dkk., 2015), air demineralisasi (Li dkk., 2012), akuades (Mahmud dan RIjali, 2005), maupun permeat yang yang relatif murni (Ven dkk., 2008). Menurut Ma dkk. (2013) pada proses
membran tidak hanya kualitas air baku yang berpengaruh terhadap fouling membran tetapi juga
pada kompisisi air backwash yang digunakan. Berbagai penelitian mengenai komposisi air
backwash juga telah dilakukan yang bertujuan untuk mengoptimalkan kondisi backwash (Chang dkk., 2015; Chen dkk., 2003; Crozes dkk., 1997; Kennedy dkk.,1998).
Kualitas air baku pada percobaan ini cendurung kurang baik untuk sistem RO, sehingga berdampak
pada kualitas permeat yang dijadikan air backwashing masih dalam kualitas yang kurang baik. Hal
ini ditunjukkan dengan nilai TDS permeat yang dijadikan air backwashing berkisar antara 103 - 108
ppm. Beberapa penelitian operasi membran RO bertekanan rendah dengan jenis dan tipe membran
70 80 90 100 110 120 130 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 T DS ( p p m ) Waktu (menit) IB 30% IB 20% IB 10%
yang sama namun dengan kualitas air baku yang lebih baik dari segi nilai TDS menunjukkan hasil kualitas permeat yang cenderung lebih baik. Seperti penelitian yang dilakukan Bayhaqy (2015) dengan TDS air baku 42,65 ppm mengahsilkan permeat dengan nilai TDS sekitar 5 - 16 ppm dan Nor (2014) dengan nilai TDS air baku 63,33 ppm menghasilkan nilai TDS permeat yang berkisar 15 - 90 ppm. Menurut Li dkk. (2012) sistem RO memerlukan air baku dengan kualitas yang cukup
baik. Jika tidak, membran RO akan cepat kotor dan backwashing akan sulit dilakukan, sehingga
memungkinkan frekuensi pembersihan kimia yang lebih besar dan berdampak kepada umur membran yang pendek. Beberapa solusi telah banyak dikemukakan, namun menurut Li dkk. (2012) pretreatment menggunakan membran ultarfiltrasi dapat dijadikan solusi yang cukup baik untuk perbaikan kualitas air baku pada sistem RO.
Penentuan IB yang tepat sangat penting dalam keberhasilan backwashing mempertahankan
membran. Menurut Jasney dkk. (2014) dan Wu (2007) terlalu sering backwashing (IB yang pendek)
dapat merusak pori-pori membran. Namun menurut Mahmud dan Rijali (2005) interval waktu
backwashing yang terlalu lama juga dapat mengakibatkan irreversibel fouling yang lebih besar, sehingga dapat mengurangi umur pemakaian membran. Berdasarkan parameter fluks, pH dan TDS, IB terbaik terjadi pada saat membran mengalami penurunan fluks sebesar 30% atau 190 menit waktu operasi. IB 30% merupakan variasi dengan penurunan fluks terbesar namun menghasilkan
rata-rata nilai fluks yang cukup besar, nilai Jt/J0 tertinggi, rata-rata nilai TDS yang cukup rendah
serta pH yang hampir netral.
3.3 Penentuan Lama Backwashing Terbaik pada Membran.
Penentuan lama backwashing (LB) terbaik pada membran dilakukan berdasarkan lama waktu
backwashing yang berbeda yaitu backwashing selama 5 menit, 10 menit dan 15 menit dengan IB tetap pada kondisi IB terbaik yaitu IB 30% atau 190 menit waktu operasi. Hasil percobaan penentuan LB terbaik berdasarkan parameter fluks disajikan pada Gambar 4.5.
Gambar 6 Grafik Hubungan Nilai Fluks Terhadap Waktu pada Variasi LB dengan IB Tetap 30%
Hubungan nilai fluks baik sebelum maupun setelah backwash terhadap waktu pada LB yang
berbeda memiliki nilai yang hampir sama dan secara umum meningkat setelah dilakukan backwash
(Gambar 6). Rata-rata nilai fluks sebelum dan setelah backwash tertinggi pada LB 5 menit yaitu
29,74 dan 31,07 L/m2.jam dengan total waktu operasi alat selama 330 menit. Sedangkan rata-rata
nilai fluks sebelum dan setelah backwash terendah pada LB 10 menit yaitu 29,63 dan
29,53L/m2.jam dengan total waktu operasi alat selama 340 menit. Adapun pada LB 15 menit
rata-rata nilai fluks baik sebelum dan setelah backwash sebesar 27,42 dan 30,04L/m2.jam dengan total
waktu operasi alat selama 350 menit.
22 25 28 31 34 37 40 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 flu k s ( L /m 2 .ja m ) Waktu (menit) LB 5 menit LB 10 menit LB 15 menit
Li dkk. (2012) melakukan percobaan backwashing menggunakan membran UF dengan air
demineralisasi, hasil penelitiannya menyatakan bahwa backwash selama 2 menit menunjukan
efesiensi pengendalian fouling yang lebih baik dibandingkan dengan backwash selama 1 menit.
Akan tetapi pada percobaan ini pada LB yang berbeda baik backwashing secara singkat ataupun
dengan waktu yang lebih lama tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan terhadap rata-rata fluks yang dihasilkan. Hal ini dapat disebabkan oleh kondisi membran yang tidak baru pada
masing-masing percobaan, sehingga beberapa irreversibel fouling akibat percobaan sebelumnya
mempengaruhi keadaan awal fluks dan menyebabkan perbedaan pengaruh backwashing pada LB
yang berbeda tidak begitu terlihat.
Penentuan nilai potensi fouling menggunakan ratio Jt/J0 pada masing-masing variasi LB juga
dilakukan pada percobaan ini yang disajikan pada Gambar 4.6.
Gambar 7 Grafik Hubungan Jt/J0 Terhadap Waktu pada Variasi LB dengan IB Tetap 30%
Nilai Jt/J0 awal setelah backwash pada LB yang berbeda hampir sama dan cendurung lebih tinggi
dibandingkan nilai Jt/J0 awal sebelum backwash (Gambar 7). Nilai Jt/J0 awal setelah backwash
tertinggi pada LB 15 menit yaitu sebesar 1,13. Sedangkan nilai Jt/J0 awal setelah backwash terendah
pada LB 5 menit yaitu sebesar 1,02. Adapun nilai Jt/J0 awal setelah backwashing pada LB 10 menit
adalah 1,05. Peningkatan nilai Jt/J0 awal setelah backwashing yang melebihi nilai Jt/J0 awal sebelum
backwash yaitu 1, semakin menguatkan bahwa terdapat irreversibel fouling akibat percobaan
sebelumnya yang mempengaruhi nilai fluks sebelum backwashing.
Pengukuran terhadap kualitas permeat berdasarkan parameter pH dan TDS juga dilakukan dalam percobaan penentuan LB terbaik. Hasil pengukuran pH dan TDS permeat pada LB yang berbeda disajikan pada Gambar 8 dan Gambar 9.
Gambar 8 Grafik Hubungan Nilai pH Terhadap Waktu pada Variasi LB dengan IB Tetap 30% Berdasarkan Gambar 8 dapat dinyatakan bahwa hubungan nilai pH permeat terhadap waktu pada LB yang berbeda mengalami perubahan yang relatif kecil. Nilai pH permeat pada IB yang berbeda
0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 Jt/ J0 Waktu (menit) LB 5 menit LB 10 menit LB 15 menit 5 6 7 8 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 pH Waktu (menit) LB 5 menit LB 10 menit LB 15 menit
cenderung tidak jauh berbeda dengan rata-rata pH permeat sebelum dan sesudah backwash berkisar antara 6,57 - 6,79 dan 6,57 - 6,71 dengan rata-rata nilai pH air baku sebesar 6,69. Hal ini dapat dikatakan bahwa LB yang berbeda tidak memberikan pengaruh yang signifikan pada perubahan nilai pH terhadap waktu.
Gambar 9 Grafik Hubungan Nilai TDS Terhadap Waktu pada Variasi LB dengan IB Tetap 30%
Hubungan nilai TDS terhadap waktu baik sebelum maupun setelah backwashing pada LB berbeda
memiliki nilai yang hampir sama (Gambar 4.8). Hal ini disebabkan oleh backwashing yang belum
mampu memberikan pengaruh terhadap perbaikan kualitas permeat. Secara umum kualitas dari air
baku, air backwashing dan membran menjadi faktor penting yang mempengaruhi keberhasilan
backwashing dalam mempertahankan kinerja membran. Rata-rata nilai TDS sebelum dan setelah
backwashing terendah terjadi pada LB 15 menit yaitu sebesar 101 dan 100 ppm. Sedangkan
rata-rata nilai TDS sebelum dan setelah backwashing tertinggi dihasilkan pada LB 5 menit yaitu 107 dan
104 ppm. Adapun rata-rata nilai TDS sebelum dan setelah backwashing pada LB 10 menit sebesar
105 dan 103 ppm. Rata-rata nilai TDS air baku pada percobaan ini adalah 113 ppm.
Backwashing memerlukan energi serta menggunakan permeat yang merupakan produk air bersih dari filtrasi membran sebelumnya untuk mencuci bahan dari permukaan membran. Oleh sebab itu,
penentuan lamanya bacwash harus singkat dan efektif (Ven dkk., 2008). Berdasarkan hasil rata-rata
nilai fluks, TDS dan pH pada variasi LB dari segi efisiensinya terhadap waktu backwash, kuantitas
dan kualitas permeat lama backwashing yang terbaik yaitu selama 5 menit. Hal ini cukup
memuaskan karena dengan waktu backwash yang singkat dapat mengurangi penggunaan permeat
sebagai air backwash tetapi dari segi kuantitas menghasilkan rata-rata nilai fluks yang cukup besar.
Sedangkan dari kualitas dihasilkan nilai pH yang mendekati netral serta nilai TDS yang cukup rendah.
4. KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Karakteristik pH dan TDS AAT pada void m4e-c yang djadikan sebagai air baku pengolahan
membran RO adalah 6,27 dan 127 ppm. Nilai tersebut masih memenuhi Baku Mutu Limbah Cair Menurut PERGUB KALSEL No 04 Tahun 2007.
2. Kondisi backwash terbaik pda proses pengolahan AAT menggunakan membran RO berkapasitas
1000 gpd yaitu pada interval backwashing (IB) setiap terjadi penurunan fluks 30% atau sekitar
190 menit operasi alat dan lama waktu backwashing (LB)5 menit. IB dan LByang berbeda tidak
memberi pengaruh terhadap kualitas permeat.
40 60 80 100 120 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 T DS Waktu (menit) LB 5 menit LB 10 menit LB 15 menit
4.2 Saran
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, adapun saran untuk penelitian selanjutnya adalah :
1. Percobaan dengan mempelajari IB dan LB yang berbeda menggunakan lamanya waktu opersi
yang sama harus dilakukan untuk mengetahui perbandingan volume backwash dan volume
permeat pada masing-masing variasi IB dan LB.
2. Percobaan menggunakan membran yang baru pada setiap variasi dapat dilakukan untuk
mendapat kondisi awal yang lebih akurat pada masing-masing variasi.
3. Percobaan dengan perlakukan pretreatment dapat ditambahkan pada rangkaian membran RO
sebagai perbaikan kualitas air baku sebelum masuk ke membran RO.
4. Percobaan dengan sistem crossflow perlu dilakukan untuk mengurangi potensi fouling yang
terjadi.
5. Percobaan percontohan jangka panjang pada IB dan LB terbaik perlu dilakukan untuk
mempelajari efek jangka panjang pada fouling dan ekonomis dari proses.
6. Percobaan dengan pengulangan pada masing-masing variasi IB dan LB perlu dilakukan untuk
mendapatkan hasil yang lebih akurat UCAPAN TERIMAKASIH
Terimakasih kepada dosen pembimbing yaitu Dr. H. Mahmud, S.T., M.T dan Chairul Abdi, S.T., M.T, kepada PT. Jorong Barutama Greston yang telah membantu pelaksanaan penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA
Baker, W.R. 2004.Membrane Technology and Applications. John Wiley and Sons: Chichester
Bayhaqy.R.N. 2016.Pengaruh Tekanan Operasi Dan Debit Terhadap Kinerja Membran Reverse
Osmosis (Ro) Pada Pengolahan Air Sumur Menjadi Air Minum.Tugas Akhir. Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Universitas Lambung Mangkurat, Banjarbaru
Beyer M, Lohrengel B, Nghiem LD. 2010. Membrane fouling and chemical cleaning in water
recycling applications.Desalination; 250: 977–981
Cheryan, M. 1998.Ultrafiltration and Microfiltration Handbook, Technomic.Publishing.New
Holland Avenue. 527 pp
Erika, S., Fitrianingtyas, dan Meike. 2010.Pengendalian Fouling Membran Ultrafiltrasi dengan
Sistem Automatic Backwashing Dan Pencucian Membran. Undergraduate Thesis, Jurusan Teknik Kimia, Universitas Diponogoro
Gautama dan Sayoga, R. 2012.Pengelolaan Air Asam Tambang, China University of Mining and
Technology Press, Xuzhou, ISBN 978-7-5646-2437-8.Institut Teknologi Bandung
Jayanti, R, D dan I Nyoman W., 2016, Fouling dan Cleaning Membran Reverse Osmosis Tekanan
Rendah untuk Aplikasi Daur Ulang Air Limbah Domestik, Prosiding Seminar Nasional
Teknik Kimia “Kejuangan” Pengembangan Teknologi Kimia untuk Pengolahan Sumber Daya Alam Indonesia, ISSN 1693-4393, Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, Yogykarta
Katsoufidou, K., S.G. Yiantsios, A.J. Karabelas, 2005, A study of ultrafiltration membrane fouling by humic acids and flux recovery by backwashing: Experiments and modeling, Chemical Process Engineering Research Institute, and Department of Chemical Engineering, Aristotle
University of Thessaloniki, Journal of Membrane Science266 (2005) 40–50
Katsoufidou, K., S.G. Yiantsios, A.J. Karabelas, 2005, Experimental study of ultrafiltration membrane fouling by sodium alginate and flux recovery by backwashing, Chemical Process
Engineering Research Institute, and Department of Chemical Engineering, Aristotle
University of Thessaloniki, Journal of Membrane Science 300 (2007) 137–146
Kusuma, M. E., 2013, Pengaruh interval dan Lamanya Durasi Waktu Pencucian Terhadap Kinerja
Membran Ultrafiltrasi,Tugas Akhir, Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Lambung Mangkurat. Banjarbaru
Li, S., S.G.J. Heijman, J.Q.J.C. Verberk, Gary L. Amya, J.C. van Dijk, 2012, Seawater ultrafiltration fouling control: Backwashing with demineralized water/SWRO permeate,
Delft University of Technology, The Netherlands, Separation and Purification
Technology98 (2012) 327-336
Ma, C., L. Wang, S. Li, S.G.J. Heijman, L.C. Rietveld, X.-B. Su, 2013, Practical experience of backwashing with RO permeate for UF fouling control treating surface water at low temperatures, School of Environmental and Chemical Engineering, Tianjin Polytechnic
University, China, Separation and Purification Technology119 (2013)136-142
Mahmud dan Rijali, N., 2005, Kinetika Fouling Membran Ultrafiltrasi (Uf) pada Pengolahan Air
Berwarna: Pengaruh Interval dan Lamanya PencucianBalik (Backwashing) Membran,Info
Teknik, Volume 6 No. 1, Staff Pengajar Fakultas Teknik Unlam, Banjarmasin
Mthetwa, V., 2014, Investigation Of Polyethersulfone (Pes) Hollow Fiber Membrane For The
Treatment Of Acid Mine Drainage, Research Report Master Of Science In Engineering, Faculty Of Engineering And The Built Environment, University Of The Witwatersrand, Johannesburg
Nasir, S., Ibrahim E., dan Arif, T. A., 2014, Perancangan Plant Pengolahan Air Asam Tambang
Dengan Proses Sand Filtrasi, Ultrafiltrasi Dan ReverseOsmosis, Prosiding SNaPP2014 Sains,
Teknologi, dan Kesehatan, ISSN 2089-3582 | EISSN 2303-2480, Universitas Sriijaya, Palembang
Nor, M. R., 2014, Pengolahan Air Sumur Menjadi Air Minum Menggunakan Membran Reverse
Osmosis : Pengaruh Rasio Volume Permeat dengan Volume Total Terhadap Kinerja Membran,Skripsi,Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik, Universitas Lambung Mangkurat, Banjarbaru
Notodarmojo, S., Zulkarnain, T., Mayasanthy, D dan Irsyad, M. 2004.Efek Pretreatment terhadap Pembentukan Lapisan Cake dan Struktur Membrane pada Membran Ultrafiltrasi Aliran
Cross-Flow dalam Pengolahan Limbah Cair Emulsi Minyak.PROC. ITB Sains & Tek. Vol. 36
A, No. 2, 2004, 127-144
Pulido-Ochando J.M., M.D. Victor-Ortega, A. Martínez-Ferez, 2015, On the cleaning procedure of a hydrophilic reverse osmosis membrane fouled by secondary-treated olive mill wastewater,
Chemical Engineering Department, University of Granada, 18071 Granada, Spain, Chemical
Engineering Journal 260 (2015) 142-151
Rautenbach R., Albert R. 1989. Membran Process. John Wiley & Sons Ltd. New York
Tang, F., Hu, H.Y., Sun, L.J., Wu, Q.Y., MeiJiang, Y., Guan, Y.T., Huang, J.J. Fouling of reverse osmosis membrane for municipal wastewater reclamation: Autopsy results from a full-scale plant. Desalination 2014; 349: 73–79
Susanto, M. H., 2016, Karakterisasi Void dan Analisis Faktor–Faktor yang berpengaruh Terhadap
Perubahan KualitasAir Asam Tambang (Aat)Batubara Pada Void M4e-Central PT.Jorong Barutama Greston, Tugas Akhir,Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik, Universitas Lambung Mangkurat, Banjarbaru
Uju, H.L., Suprihatin, P., Suryadarma, N.E. 2008, Karakteristik Fouling dan Polarisasi Konsentrasi
pada Proses Pemurnian dan Pemekatan Karaginan dengan Membran Mikrofiltrasi, J.Tek. Ind.
Uju, Ibrahim, B., Trilaksani, W., Nurhayati, T. 2009, Optimasi dan Pemodelan Proses Recover
Flavor dari Limbah Cair Industri Pengolahan Rajungan dengan Reverse Osmosis, Jurnal Ilmu
Pertanian Indonesia, Hlm. 50-64 Vol. 14 No.1. Issn 0853 – 4217
Ven, D.V.W.J.C, dkk, 2008, Hollow fiber ultrafiltration: The concept of partial backwashing, Membrane Technology Group, Faculty of Science and Technology, University of Twente,
The Netherlands, Journal of Membrane Science 320 (2008) 319–324
Wenten Gede I., 2002, Teknologi Membran dalam Pengembangan Agroindustri: Produksi Bersih
Dalam Industri Tapioka, Seminar Nasional Bk Teknik Pertanian dan Bk Kimia, Departemen Teknik Kimia, Institut Teknologi Bandung
Yustikasari, A., 2016, Studi Skala Pilot Pengolahan Air Asam Tambang (AAT) Menggunakan
Membran Reverse Osmosis (RO) Pengaruh : pH dan Tekanan Terhadap Kinerja RO, Skripsi, Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Lambung Mangkurat Banjarbaru
Zhong chang-min, Xu Zhen-liang, Fang Xi-Hui and Chang Liang. 2007, Treatment of Acid Mine
Drainage (AMD) by Ultra-Low-Pressure Reverse Osmosis and Nanofiltrasion, Enviremental
