57
METODE ADVANCED OXIDATION PROCESSES (AOP) UNTUK
MENGOLAH LIMBAH RESIN CAIR
Sutrisno Salomo Hutagalung, Anto Tri Sugiarto, Veny Luvita*)
ABSTRAK
METODE ADVANCED OXIDATION PROCESSES (AOP) UNTUK MENGOLAH LIMBAH RESIN CAIR. Pada umumnya polutan utama yang terkandung dalam limbah cair bahan resin adalah senyawa-senyawa organik yang biasanya dapat merupakan racun yang dapat mencemari lingkungan air dan udara apabila dibuang langsung ke lingkungan dalam jumlah yang banyak. Untuk mengatasi polutan yang terkandung dalam limbah cair bahan resin, penelitian merekomendasikan instalasi air limbah (IPAL) dengan menggunakan instrumentasi metode Advanced Oxidation Processes (AOP). Untuk dapat meningkatkan efektifitas dan standar baku mutu buang limbah cair dari bahan resin, maka diusulkan adanya perubahan cara pengolahan air limbah dengan metode AOP yaitu dengan mengkombinasikan ozon dan uliteraviolet.
Kata kunci: instrumentasi, Ozon, uliteraviolet, AOP, polutan, resin, baku mutu
ABSRACT
METHODE OF EDVANCED OXIDATION PROCESSED FOR TREATMENT LIQUID RESIN WASTE. In general main polutan that contain in liquid waste resin materials is organic compounds that usually as a poisoned that can contaminate water environment and air when it thrown away directly to environment in the large number. To overcome polutan that implied in liquid waste resin materials, research recommends waste treatment facility (WTF) by using instrumentation of Advanced Oxidation Processes (AOP) method. To improve efectivity and quality standard of liquid waste from resin materials, for that reason proposed the changing of waste water treatment with AOP method combine ozone and uliteraviolet treatment.
Keyword: instrumentation, Ozone, uliteraviolet, AOP, polutan, resin, standard quality
PENDAHULUAN
Sejak tahun 1981, para peneliti mulai menguji penggunaan ozon sebagai bagian dari proses reklamasi air. Penelitian awal menunjukan bahwa dosis ozon tertentu diperlukan untuk mencapai tingkat spesifik penyuci-hamaan [1]. Literatur menunjukan bahwa faktor-faktor yang paling signifikan dimana mempengaruhi persyaratan dosis ozon adalah effluent chemical oxygen demand (COD), influent kepadatan bakteri, dan target effluent kepadatan bakteri.
Plasma adalah zat keempat disamping zat klasik, padat , cair dan gas. Zat plasma ni diketemukan oleh ilmuan Amerika , Irving Langmuir 1881-19570 dalam percobaanya melalui filamen tungsten dengan prinsip mengalirnya arus listrik akan menunjukan adanya ionisasi yang mengakibatkan terbentuknya ion serta elektron pada udara diantara dua elektrode yang diberi tegangan listrik yang cukup tinggi (< 10 kV) [2]. Semakin besar tegangan listrik yang diberikan, semakin banyak jumlah ion dan elektron yang terbentuk. Aksi–reaksi yang
terjadi antara ion dan elektron dalam jumlah banyak akan menimbulkan kondisi udara dua elektrode menjadi netral, peristiwa inilah yang disebut plasma.
Dewasa ini teknologi plasma banyak digunakan dalam berbagai bidang industri, seperti industri elektronik, material, kimia dan obat-obatan. Selain dari pada itu teknologi plasma dimanfaatkan juga untuk mengolah limbah cair dan gas.
Sistem pengolah limbah cair yang ada umumnya mempergunakan cara kombinasi antara pemakaian clorine, sistem kondensasi, sedimentasi dan filiterasi. Sedangkan untuk mengolah limbah cair organik banyak mempergunakan mikrobiologi, karbon aktif atau membran filiterasi tidaklah cukup untuk limbah organik yang semakin banyak. Untuk masalah limbah organik ini, teknologi ozon mulai dipergunakan.
58
jenis senyawa kimia dan mikroorganisma yang dapat merusak lingkungan dan dapat membahayakan kesehatan masyarakat disekitarnya.
Pada umumnya polutan utama yang terkandung dalam limbah cair mengandung bahan peroxide adalah senyawa-senyawa organik beracun yang dapat mencemari lingkungan air dan udara apabila dibuang langsung ke lingkungan dalam jumlah yang banyak. Untuk mengatasi polutan yang terkandung dalam limbah cair bahan
peroxide, penggunaan cara oksidasi merupakan proses utama dalam proses pengolahan air limbah dengan teknologi ozon ini. Oksidasi sangat diperlukan dalam proses penguraian senyawa-senyawa kimia organik dan sebagian anorganik.
Sesuai dengan ketentuan yang dikeluarkan oleh kementrian negara lingkungan hidup dimana setiap perusahaan wajib untuk dapat mengatasi dan mengurangi jumlah bahan pencemar dalam limbah cair yang dihasilkan. Untuk itu perusahaan yang menggunakan bahan
peroxide memerlukan adanya suatu
teknologi yang dapat dipergunakan untuk mengatasi permasalahan limbah cair tersebut.
PERMASALAHAN
Pengembangan instalasi instrumentasi pengolahan limbah cair bahan peroxide
menggunakan metode AOP dengan
kombinasi ozon dan uliteraviolet dimaksudkan agar limbah cair yang diolah dapat dibuang dengan aman dan memenuhi baku mutu lingkungan sesuai dengan Keputusan Mentri Negara Lingkungan Hidup [3].
Dari proses produksi perusahaan berbahan peroxide setiap harinya menghasilkan kurang lebih 10 m3/day limbah cair dengan kadar kandungan COD 116208 ppm di sampel A3-2 yang dinilai sangat tinggi, sehingga limbah cair ini tidak dapat langsung dibuang ke lingkungan air.
Konsep dasar sistem yang akan dibangun adalah sistem AOP dengan menggunakan ozon dan uliteraviolet [4,5]. sebagai komponen utama sistem yang dikombinasikan dengan karbon aktif sebagai filiterasi pada tahapan terakhir.
Fungsi dari kombinasi ozon dan uliteraviolet adalah untuk menghasilkan hydroxyl radikal (⋅OH) ditunjukkan pada persamaan (1) dan (2), dimana sebuah radikal bebas yang memiliki potential oksidasi yang sangat tinggi (2.8 V), jauh melebihi ozon (1.7 V) dan chlorine (1.36 V) [3,6]. Sedangkan lampu uliteraviolet pada panjang gelombang tertentu (λ = 254 m) akan efektif dalam proses membunuh bakteri. Hal ini menjadikan kombinasi ozon dan uliteraviolet sangat potensial untuk mengoksidasi berbagai senyawa organik, minyak, dan bakteri yang terkandung didalam air.
O3 + UV→ O2 + O(1D) (1)
O(1D) + H2O → 2 ·OH (2)
Rangkaian dasar sistem yang diajukan adalah sebagai berikut, Gambar 1,
wastewater
AOP
filtration
clearwater
Gambar 1. Konsep dasar pengolahan limbah bahan peroxide dengan teknologi AOP
59 Gambar 3. Skema Sistem Instalasi AOP dan Laboratorium
Gambar 4. Rangkaian unit AOP dan Gambar 5. Alat ozone generator
TATA KERJA
Sistem instrumentasi yang digunakan adalah metode Advanced Oxidation Processes (AOP). Sistem AOP yang dipergunakan adalah kombinasi antara Ozon-UV-H2O2 dan karbon aktif (Gambar
2). Sistem AOP bekerja memanfaatkan
hydroxyl radical ( OH) yang dihasilkan dari reaksi antara kombinasi Ozon-UV-H2O2
dalam air. Karbon aktif bekerja dalam membantu proses absorpsi mikro polutan hasil oksidasi dari sistem AOP.
Sistem instalasi AOP ditunjukkan dengan skema seperti pada Gambar 3. Dari skema percobaan ini dapat dijelaskan
tahapan-tahapan proses pengolahan air limbah sebagai berikut:
Air limbah dilewatkan ke unit AOP untuk direaksikan dengan O3-UV- H2O2.
60
Gambar 6 Lokasi Pengambilan Air Limbah Cair untuk diproses dengan alat AOP
Peralatan instrumentasi yang digunakan dalam uji laboratorium adalah:
a) Unit AOPs skala Laboratorium dengan kapasitas olah 1 liter. (Gambar 4) b) Unit filter CA skala laboratorium
dengan kapasitas olah 1 liter.
c) Ozone generator kapasitas maks 6 gr/jam (Gambar 5)
d) Oxygen (tabung) kapasitas 7m3 e) H2O2 konsentrasi 50% 1 liter
Sampel limbah yang akan diuji cobakan diambil dari 7 titik tempat
pengumpulan limbah berdasarkan jenis limbah dan pengolahannya (Gambar 6)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Uji lapangan dilakukan dengan peralatan instrumentasi pengolah limbah cair AOP berjalan (mobile), dengan spesifikasi :
Metoda : Ozone – UV (AOP) Kapasitas: Maksimum 1 m3/jam Daya: 750 watt
Hasil pengolahan menggunakan AOP
Tabel 1. Data hasil pengolahan menggunakan Instrumentasi AOP
No Sampel Sebelum AOP
Hasil COD [ppm]
Sampel Sesudah AOP
Hasil COD [ppm]
Persentase [%]
1 A1-2 8842 B1-2 3763 57.44 2 A2-2 1521 B2-2 117 92.33 3 A3-2 116208 B3-2 43580 62.50
4 A4-2 597 B4-2 53 91.17
5 A5-2 36800 B5-2 19400 47.28
6 A6-2 1097 B6-2 36 96.76
7 A7-2 141 B7-2 45 67.90
61 Gambar 7. Penurunan kandungan COD sebelum dan setelah AOP
Tabel 2. Data hasil pengolahan menggunakan Instrumentasi AOP
No Sampel Sebelum AOP
Hasil COD [ppm]
Sampel Sesudah AOP
Hasil COD [ppm]
Persentase [%]
1 A1-3 6888 B1-3 2952 57.14
2 A2-3 1005 B2-3 64 93.63
3 A3-3 131750 B3-3 32860 75.06
4 A4-3 57 B4-3 10 82.46
5 A5-3 31842 B5-3 15670 50.79
6 A6-3 1033 B6-3 69 93.30
7 A7-3 248 B7-3 22 91.33
Lokasi Pengolahan : Titik 1 - Titik 7 Pengambilan Sampel : Tahap kedua
62
Tabel 3. Data hasil pengolahan menggunakan Instrumentasi AOP
No Sampel Sebelum AOP
Hasil COD [ppm]
Sampel Sesudah AOP
Hasil COD [ppm]
Persentase [%]
1 A1-4 43042 B1-4 2364 94.51 2 A2-4 2082 B2-4 165 92.10 3 A3-4 123333 B3-4 8567 93.05
4 A4-4 0 B4-4 0 0.00
5 A5-4 33992 B5-4 13217 61.12 6 A6-4 1278 B6-4 229 82.10
7 A7-4 293 B7-4 33 88.61
Lokasi Pengolahan : Titik 1 - Titik 7 Pengambilan Sampel : Tahap ketiga
Gambar 9. Penurunan kandungan COD sebelum dan sesudah AOP
Tabel 4. Data hasil pengolahan menggunakan Instrumentasi AOP
No Sampel Sebelum AOP
Hasil COD [ppm]
Sampel Sesudah AOP
Hasil COD [ppm]
Persentase [%]
1 A1-10 5500 B1-10 1454 73.56 2 A2-10 1175 B2-10 389 66.89 3 A3-10 143833 B3-10 16520 88.51
4 A4-10 0 B4-10 0 0.00
5 A5-10 39517 B5-10 10217 74.15 6 A6-10 1363 B6-10 310 77.26 7 A7-10 214 B7-10 50 76.58
63 Gambar 10. Penurunan kandungan COD sebelum dan sesudah AOP
Tabel 1 sampai dengan Tabel 4 menunjukkan hasil penurunan COD dari 7 titik sampel pengambilan setelah 4 hari proses pengolahan.
Dari data hasil pengujian didapati bahwa hasil pengolahan dengan metode AOP menunjukkan perbedaan penurunan COD untuk masing-masing sampel. Hal ini terjadi terutama dikarenakan perbedaan kandungan COD yang sangat signifikan. Dimana sampel 3 memiliki kandungan COD rata-rata >100.000 ppm, sedangkan sampel 7 memiliki kandungan COD rata-rata < 300 ppm.
Berdasarkan data tersebut maka pengujian dilakukan dengan menggunakan 2 metode berbeda yaitu Metode 1, sampel di proses dengan menggunakan kombinasi metode AOP dan Carbon Filter. Hasilnya dapat dilihat pada Tabel 1 dan Tabel 2. Sedangkan data pada Tabel 3 dan Tabel 4 merupakan hasil dari pengolahan Metode 2 yaitu dengan menggunakan kombinasi antara AOP, Carbon Filter dan Hydrogen Peroxide (H2O2) [7]. Dimana penambahan
H2O2 dilakukan sebagai simulasi untuk membedakan kandungan radikal bebas dari kedua metode.
Hasil pengolahan menunjukkan bahwa secara visual terjadi penurunan warna dan bau. Hal ini menunjukkan adanya penurunan COD. Dimana warna dan bau biasanya menunjukkan adanya kandungan senyawa organik aromatik. Khusus untuk limbah dari industri resin biasanya mengalami kesulitan dalam menghilangkan
senyawa aromatik yang menimbulkan bau yang menyengat [8]. Oleh karena itu data yang dikumpulkan cenderung menunjukkan bahwa pengujian menggunakan instrumentasi AOP + UV adalah teknologi yang dimungkinkan untuk menghilangkan bau yang menyengat dan menurunkan COD sehingga dapat dibuktikan bahwa metode AOP + UV cocok untuk diaplikasikan pada limbah dari industri resin.
Hasil pengolahan pada Tabel 1 dan Tabel 2 (AOP+CA) untuk sampel dengan COD awal < 10.000 ppm menunjukkan hasil penurunan COD yang sangat baik diatas 90%. Sedangkan untuk COD awal >10.000 ppm menunjukkan penurunan dibawah 60%. Hal ini menunjukkan bahwa untuk COD >10.000 ppm memerlukan jumlah radikal bebas yang lebih banyak untuk dapat dipergunakan pada proses penguraian COD.
Hal di atas dapat dijelaskan dengan melihat hasil pada Tabel 3 dan Tabel 4, dimana data yang didapatkan menunjukkan bahwa baik hampir semua sampel baik yang memiliki kandungan COD <10.000 maupun dengan kandungan COD >10.000, dapat diturunkan dengan baik dengan penurunan COD berkisar antara 70% hingga 90%. Walaupun terjadi penurunan persentase pada sampel 6 dan 7 dikarenakan penambahan
64
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengujian dan pengamatan pengolahan limbah cair dari bahan kimia dapat disimpulkan beberapa hal:
1. Limbah cair dari bahan kimia dapat diolah dengan menggunakan metode AOP dan filiterasi. Kombinasi AOP dan filiterasi dapat menurunkan kandungan COD
2. Penurunan COD yang didapat rata-rata berkisar antara 47.28% hingga 94.51%. 3. Untuk sumber air limbah dengan
kandugann COD < 10.000 ppm metode AOP dapat bekerja sangat efektif. 4. Hasil menunjukkan bahwa teknologi
instrumentasi pengolah limbah cair metode AOP + UV memungkinkan untuk untuk diaplikasikan pada limbah dari industri resin.
DAFTAR PUSTAKA
1. ROTH, J. R.: Industrial Plasma Engineering. Volume II -- Applications to Non-Thermal Plasma Processing. Institute of Physics Publishing, Bristol and Philadelphia, ISBN 0-7503- 0545-2, See Section 18.6, 2001.
2. PIGNATELLO, J. J., OLIVEROS, E., MACKAY, A., Advanced Oxidation Processes for Organic Contaminant Destruction Based on the Fenton Reaction and Related Chemistry, Critical Rev. Environ. Sci. Technol., 36, 1-84, 2006.
3. ANTO, T.S., Mengatasi Limbah tanpa masalah: Penerapan Teknologi Plasma
untuk Lingkungan. PT. ECO-Plasma Indonesia,Perpustakaan Nasonal, April 2007.
4. RIED, A.; MIELCKE, J.; KAMPMANN, M.; TERNES T.A.; TEISER, B. Ozone and UV processes for additional wastewater treatment to remove pharmaceuticals and EDCs. Proc. IWA Leading Edge Technologies Conf, 2004. 5. WINTGENTS, T.; LYKO, S.; MELIN,
T.; SCHäFER, A.I.; KHAN, S.; SHERMAN, P.; RIED, A. Removal of estrogenic trace contaminants from wastewater and landfill leachate with advanced treatment processes. Proc. IWA Leading Edge Technologies Conf, 2004. 6. TRAPIDO, M., KALLAS, J., Advanced
oxidation processses for the degradation and detoxification of 4-nitrophenol,
Environ, Technol.,21, 799-808, 2000. 7. GUINEA, E., ARIAS, C., CABOT, P. L.,
GARRIDO, J. A., RODRIGUEZ, R. M., CENTELLAS, F., BRILLAS, E., Mineralization of salicylic acid in acidic aqueous medium by electrochemical advanced oxidation processes using platinum and boron-doped diamond as anode and cathodically generated hydrogen peroxide, Water Research, 42, 499-511, 2008. bath effluent through advanced oxidation processes, (AOPS). Braz. J. Chem. Eng.,
25, 453-459, 2008.
TANYA JAWAB
1. Nama Penanya : Mas’udi Instansi : PTLR-BATAN
Pertanyaan : Digunakan dimana sistem AOP ini, apakah hanya untuk industri? Jawab : Sistim AOP ini dapat digunakan tidak hanya untuk industri, tapi dapat
juga dimanfaatkan untuk mengolah limbah cair di rumah sakit juga di apartemen-apartemen.
2. Nama Penanya : Ir. Suryantoro, MT Instansi : PTLR-BATAN
Pertanyaan : apakah alat AOP yang dipakai dapat digunakan untuk limbah padat dan berapa kapasitas alat yang dipakai?
Jawab : a. AOP dirancang khusus untuk limbah cair.