LAPORAN TUGAS AKHIR PENURUNAN KANDUNGAN COD DALAM LINDI MENGGUNAKAN DIGESTER ANAEROBIK DUA TAHAP DENGAN HASIL SAMPING BIOGAS

(1)

LAPORAN TUGAS AKHIR

PENURUNAN KANDUNGAN COD DALAM LINDI MENGGUNAKAN DIGESTER ANAEROBIK DUA TAHAP DENGAN HASIL SAMPING BIOGAS

Reduction of COD Content In Leachate By Means of Double Stages Anaerobic Digester With Biogas As By Product

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III

OLEH

ADE TRIE NUGRAHA (091411066)

MOHAMMAD ILHAM FAUZI (091411084)

PROGRAM STUDI DIPLOMA TIGA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2012

(2)

(3)

ABSTRAK

Lindi adalah cairan sampah hasil ekstraksi bahan terlarut maupun tersuspensi dengan kandungan polutan yang tinggi. Untuk itu perlu dilakukan pengamatan dan analisis terhadap kualitas lindi sebagai bahan baku untuk menghasilkan biogas. Metode penelitian yang digunakan adalah prinsip pengolahan lindi dengan digester anaerobik sistem dua tahap. Bahan baku yang digunakan adalah lindi dan kotoran sapi yang digunakan sebagai starter. Starter diperoleh dari pencampuran kotoran sapi dengan lindi pada perbandingan 1:4. Sedangkan variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah perbandingan starter dengan lindi pada umpan sistem batch dengan perbandingan 20:80 dan 10:90 (v/v). Pada proses kontinyu dilakukan penambahan lindi pada variabel rate umpan adalah 0,99 liter/hari dan 0,70 liter/hari dengan perbandingan starter : lindi 10:90. Dari hasil penelitian yang didapatkan pada percobaan sistem batch pada run ke 1 dengan perbandingan starter : lindi (20:80) v/v, kandungan gas metana yang terbentuk sebesar 7,5 % dengan efisiensi penurunan COD sebesar 81,58 %, sedangkan run kedua pada perbandingan (10:90) v/v, kandungan gas metana yang terbentuk sebesar 57% dengan efisiensi penurunan COD sebesar 93,31 %. Pada proses kontinyu kandungan gas metana yang terbentuk sebesar 8,5% dengan efisiensi penurunan COD sebesar 88,15%

Kata Kunci: Lindi, biogas, digester anaerobik dua tahap, rate umpan.

(4)

ABSTRACT

Leachate is a liquid waste from solute or suspention material of extraction product with high content of pollutant. Therefore, observation and analysis of leachete quality had to be conducted to consider it as raw material for biogas production. The observation technique used in this experiment was leachate treatment process with double stage anaerobic digester. Raw materials used were leachate and cow dirt as starter. Starter was obtained by mixing of leachate with cow dirt with volume ratio of 1:4. Variables used in this experiment were comparison of starter leachate fed in batch system with ratio of 20:80 and 10:90 (v/v) . In continuous process, leachate was added with feeding rate variables at 0,99 litre/day and 0,70 litre/day using starter : leachate ratio of 10:90. According to the result of experiments in

batch system on 1st run with starter : leachate ratio (20:80) v/v, methane gas content was

formed about 7,5 % with COD reduction yield of 81,58 %, while in the second run at ratio

(10:90) v/v, methane gas content was formed about 57% with COD reduction effisiency of 93,31 %. On the continuous process methane gas content was formed about 8,5% with COD reduction effisiency 88,15%.

Keywords : Leachate, biogas, double staged anaerobic digester, feed rate.

(5)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir yang berjudul Penurunan Kandungan COD dalam Lindi menggunakan Digester Anaerobik Dua Tahap dengan Hasil Samping Biogas

mendapatkan banyak bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh sebab itu penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak dan penghargaan yang sebesar-besarnya, kepada :

1. Ir. Dwi Nirwantoro N, M.T., selaku ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung.

2. Rispiandi, ST.MT, selaku ketua Program Studi DIII Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung dan koordinator Tugas Akhir.

3. Ir. Mukhtar Ghozali, M.Sc, selaku dosen Pembimbing I,

4. Dra. Dewi Widyabudiningsih, MT, selaku dosen Pembimbing II.

5. Herawati Budiastuti, Ph.D, selaku dosen yang telah menerangkan proses pengolahan dengan digester secara anaerobik.

6. Semua pihak yang telah membantu dalam pelaksanaan dan penyusunan laporan Tugas Akhir ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.

Menyadari keterbatasan dan kemampuan dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini, penulis mengharapkan kritik dan saran yang dapat menjadi pertimbangan agar dapat lebih menyempurnakan laporan tugas akhir ini. Akhir kata penulis berharap semoga laporan tugas akhir ini dapat memberikan informasi dan wawasan bagi pembaca pada umumnya dan penulis pada khususnya.

Bandung, Juli 2012 Penulis

(6)

HALAMAN JUDUL LEMBAR PENGESAHAN LEMBAR PERSEMBAHAN CURRICULUM VITAE KATA PENGANTAR ... i ABSTRAK ... ii ABSTRACT ... iii DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR LAMPIRAN ... vii

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR GAMBAR ... ix BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Tujuan Penelitian ... 2 1.3 Ruang Lingkup ... 2 1.4 Tahapan Penelitian ... 3 1.5 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Limbah Cair dan Pengolahannya ... 6

2.2 Karakteristik Lindi ... 9

2.3 Proses Pengolahan Biologi ... 11

(7)

2.3.1 Proses Aerob ... 11

2.3.2 Proses Anaerob ... 12

2.4 Reaktor Anaerobik ... 13

2.4.1 Digester Kecepatan Rendah ... 13

2.4.2 Digester Kecepatan Tinggi ... 14

2.5 Tipikal Reaktor Anaerobik ... 17

2.6 Pertumbuhan Mikroba ... 17

2.6.1 Faktor yang Memengaruhi Pertumbuhan M.O ... 20

2.7 Tahap-Tahap Degradasi limbah Cair Proses Anaerob ... 26

2.7.1 Tahap Hidrolisis ... 26

2.7.2 Tahap Acidogenesis ... 26

2.7.3 Tahap Asetogenesis ... 27

2.7.4 Tahap Metanogenesis ... 27

2.8 Biogas ... 28

2.9 Parameter dalam Pengolahan Anaerob ... 29

2.9.1 COD (Chemical Oxygen Demand) ... 29

2.9.2 BOD (Biochemical Oxygen Demand) ... 30

2.9.3 VSS (Volatile Suspended Solid) ... 30

2.9.4 pH ... 30

2.9.5 Temperatur ... 31

2.9.6 DO (Dissolve Oxygen) ... 31

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Tahap Persiapan ... 33

3.1.1 Studi Pustaka ... 33

3.1.2 Persiapan Peralatan ... 34

3.1.3 Alat dan Bahan ... 34

(8)

3.1.6 Tahap Aklimatisasi Mikroorganisme ... 35

3.1.7 Tahap Pengolahan Anaerobik ... 36

3.2 Tahap Pelaksanaan ... 36

3.2.1 Pengolahan Anaerobik Sistem Batch ... 36

3.2.2 Pengolahan Anaerobik Sistem Kontinyu ... 38

3.3 Tahap Analisis ... 40

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Penentuan Hidraulic Retention Time (HRT) Reaktor ... 41

4.2 Aklimatisasi ... 42

4.3 Pengolahan Anaerobik ... 42

4.4 Pengolahan Anaerobik Sistem Batch ... 43

4.4.1 Batch Run 1 (perbandingan starter : lindi 20:80) ... 43

4.4.2 Batch Run 2 (perbandingan starter : lindi 10:90) ... 48

4.5 Analisis Kandungan Gas Sistem Batch ... 52

4.6 Pengolahan Anaerobik Sistem Kontinyu ... 53

4.7 Analisis Kandungan Gas Sistem Kontinyu ... 58

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 59 5.2 Saran ... 59 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

(9)

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A

Data Hasil Analisa ...L-1 LAMPIRAN B

Daftar Gambar ...L-2 LAMPIRAN C

Prosedur Kerja Alat ...L-3 LAMPIRAN D

Prosedur Analisis ...L-4 LAMPIRAN E

Spesifikasi Alat ...L-5 LAMPIRAN F

Alat dan Bahan ...L-6 LAMPIRAN G

Daftar Kegiatan Bimbingan dan Lembar Revisi ...L-7

(10)

Tabel 2.1 Jenis kontaminan dalam limbah cair ... 8

Tabel 2.2 Karakteristik utama lindi ... 9

Tabel 2.3 Tipikal kondisi operasi untuk jenis reaktor anaerobik ... 17

Tabel 2.4 Daerah aktivitas temperatur mikroorganisme ... 21

Tabel 2.5 Komponen utama biogas ... 29

Tabel 4.1 Efisiensi reaktor pada starter... 42

Tabel 4.2 Komponen gas pengolahan lindi (Batch run ke-1) ... 52

Tabel 4.3 Komponen gas pengolahan lindi (Batch run ke-2) ... 53

Tabel 4.4 Komponen gas pengolahan lindi (Kontinyu) ... 58

(11)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Lindi dalam saluran effluen dan influen ... 11

Gambar 2.2 Kurva pertumbuhan mikroorganisme ... 18

Gambar 2.3 Mekanisme penguraian senyawa organik secara anaerob .. 27

Gambar 3.1 Kerangka rancangan penelitian sistem batch ... 32

Gambar 3.2 Kerangka rancangan penelitian sistem kontinyu ... 33

Gambar 3.3 Rancangan penelitian pengolahan lindi (batch) ... 37

Gambar 3.4 Rancangan penelitian pengolahan lindi (kontinyu) ... 39

Gambar 4.1 Kurva hubungan COD terhadap waktu (batch run 1) ... 44

Gambar 4.2 Kurva efisiensi pengolahan terhadap waktu (batch run 1) . 44 Gambar 4.3 Kurva hubungan VSS terhadap waktu (batch run 1) ... 44

Gambar 4.4 Kurva hubungan pH terhadap waktu (batch run 1) ... 47

Gambar 4.5 Kurva hubungan COD terhadap waktu (batch run 2) ... 48

Gambar 4.6 Kurva efisiensi pengolahan terhadap waktu (batch run 2) . 49 Gambar 4.7 Kurva hubungan VSS terhadap waktu (batch run 2) ... 50

Gambar 4.8 Kurva hubungan pH terhadap waktu (batch run 2) ... 51

Gambar 4.9 Kurva hubungan COD terhadap waktu (kontinyu) ... 54

Gambar 4.10 Kurva efisiensi terhadap waktu (kontinyu) ... 54

Gambar 4.11 Kurva hubungan VSS terhadap waktu (kontinyu) ... 56

Gambar 4.12 Kurva hubungan pH terhadap waktu (kontinyu) ... 57

(12)

Pengolahan Leachate (air lindi) Pada

Tempat Pembuangan Akhir (TPA) Jatibarang Semarang (online). Halaman : 3-7.

Tersedia : http://eprints.undip.ac.id/view/type/conference=5Fitem.html, diakses 14 Januari 2012.

Burke, Dennis A. 2001. Options For Recovering Beneficial Products From Dairy

Manure.(online).Halaman : 16-24. Tersedia :

http://www.mrec.org/anaerobicdigestion.html, diakses : 15 Januari 2012. Sabari, Imam dan Lukman Wibisono. 2010. Pemanfaatan Lindi Untuk Produksi

Biogas Sebagai Dampak Pencemaran Sampah. (online). Tersedia :

http://www.docjax.com/search/ITS-Undergraduate-12939-Presentation.pdf, diakses

17 Desember 2011.

Suminar, Ratna Dian dan Eli Nuryanti. 2007. !" ! #$%& !'(! )

* ! (! (( & +( ,$! ) -# . )/ , ! / *0( - Bandung :

Politeknik Negeri Bandung.

Leo Davis, Mackenzie and Susan J.2008. Principles Of Environmental Engineering

And Science, Anaerobic Digestion. Irwin/McGraw-hill. Halaman : 403-430.

Youcai, Zhao. 2002. Journal Of Environmental Engineering. Treatment Of Leachate

By Aged Refuse Based Biofilter. (online). Halaman : 1-4. Tersedia :

http://www.ascelibrary.org. diakses 16 Januari 2012.

Heryanto dan Ridwan Santosa. 2000. 1/ 0!2 #$ (/ 0)(3! , !" !# $% 4( 0 / ! +- ),% ,- (( 5( 0( )( . )/ , 6( 0( ! # 78! 9

3 :.

Bandung : Politeknik Negeri Bandung.

Ardipraja, Deandri dan Sonjaya, S.2008. Pengaruh Pembebanan Tiba ; tiba (Shock

Load) pada pengolahan limbah secara anaerobik. Tugas akhir tidak diterbitkan. Bandung : Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung.

(13)

Armfield. 2006. Water Treatment Processes (online). Tersedia :

http://www.armfield.co.uk/images/w8_graphic1.gif.com/. diakses 16 Januari 2012. Budiastuti, Herawati. 2009. Bahan Ajar Pengolahan Limbah Industri. Bandung:

Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung.

Budiastuti, Herawati. 2009. Jobsheet Praktikum Pengolahan Limbah Industri. Bandung: Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung.

Eckenfelder W. Wesley. 1989. Industrial Water Pollution Control, Second edition. Singapore: Mc Graw Hill.

Ghozali, Mukhtar. 1993. Pengolahan Buangan Limbah Cair Industri yang

Mengandung Organik tinggi dengan cara Anaerob Model Fixed-Bed. Bandung: Politeknik ITB.

Grady C.P, Lesli dan Henry C.Lim. 1989. Biological Waste Water Treatment Theory and Aplications. USA:Marcel Dekker, Inc.

Hidayat. 2008. Pemanfaatan Biogas Sebagai Energi Alternatif (online). Tersedia : http://www.likomedia.or.id/mod.php?mod=publisher&op=viewarticle&artid=9. diakses 20 April 2012.

Indriyanti.2002. Pengaruh Waktu Tinggal Substrat Terhadap Efisiensi Reraktor tipe

Totally Mix (online). Tersedia : http://www.iptek.net.id/ihd/?ch+jtsi&id+273. diakses 5 Mei 2012.

Likomedia. 2008. Produksi Biogas Melalui Pemanfaatan Limbah Cair Pabrik Minyak

Kelapa Sawit dengan Digester anaerob (online). Tersedia : http://www.likomedia.or.id/mod.php?mod=publisher&op=viewarticle&artid=9. diakses 6 Mei 2012.

Marini. 2007. Uji Kinerja Digester Anaerobik. Tugas Akhir tidak diterbitkan. Bandung: Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung.

Speece, R.E. 1996. Anaerobic Biotechnology for Industrial Wastewater. Nashiville: Archae Press.

(14)

Reaktor Anaerobik Dua Tahap.

Metcalf and Eddy. 1991. Waste Water Engineering, Treatment, Disposal and Reuse. Singapore:Mc Graw Hill Book.

Sukmana, R. W & Anny. M. (2011). Biogas dari Limbah Ternak. Bandung:Nuansa. http://darsono.staff.uns.ac.id/tapak-pembuangan-sampah/ (25 Juni 2012) http://hendratno-fikuny.blogspot.com/2008/11/pengertian-aerob-dan-anaerob-beserta.html (2 Juli 2012) http://zaifbio.wordpress.com/2010/11/08/pertumbuhan-mikroorganisme/ (3 Juli 2012) http://www.scribd.com/doc/5055298/biogas (3 Juli 2012)

(15)