• Tidak ada hasil yang ditemukan

PENGARUH LAJU ALIR VOLUMETRIK UMPAN STATIC IN-LINE

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Membagikan "PENGARUH LAJU ALIR VOLUMETRIK UMPAN STATIC IN-LINE"

Copied!
20
0
0

Teks penuh

(1)

PENGARUH LAJU ALIR VOLUMETRIK UMPAN

STATIC IN-LINE MIXER TERHADAP

PERFORMANCE BIOREAKTOR PADA PEMBUATAN

BIOGAS DARI LIMBAH CAIR KELAPA SAWIT

SKALA PILOT PLANT

SKRIPSI

Oleh

Juliananta Sitepu

080405060

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

AGUSTUS 2013

(2)

PENGARUH LAJU ALIR VOLUMETRIK UMPAN

STATIC IN-LINE MIXER TERHADAP

PERFORMANCE BIOREAKTOR PADA PEMBUATAN

BIOGAS DARI LIMBAH CAIR KELAPA SAWIT

SKALA PILOT PLANT

SKRIPSI

Oleh

Juliananta Sitepu

080405060

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

AGUSTUS 2013

(3)

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

PENGARUH LAJU ALIR VOLUMETRIK UMPAN STATIC IN-LINE MIXER TERHADAP PERFORMANCE BIOREAKTOR PADA PEMBUATAN BIOGAS DARI LIMBAH CAIR KELAPA SAWIT SKALA

PILOT PLANT

yang dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Sumatera Utara maupun di Perguruan Tinggi atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya dicantumkan sebagaimana mestinya.

Medan, Agustus 2013

Juliananta Sitepu NIM 080405060

(4)
(5)

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan Skripsi dengan judul “Pengaruh Laju Alir Volumetrik Umpan Static In-Line Mixer Terhadap Performance Bioreaktor Pada Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Skala Pilot Plant”, berdasarkan hasil penelitian yang

penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

Hasil penelitian ini:

 Penelitian ini dapat diaplikasikan dalam skala pabrik untuk mengurangi biaya pada penggunaan alat pencampur.

 Penelitian ini bermanfaat bagi lingkungan dalam pengolahan limbah cair kelapa sawit yang membahayakan biota air di lingkungan masyarakat

 Penelitian ini pernah dipublikasikan dalam jurnal yang berjudul “Pengaruh Distribusi Temperatur Umpan Masuk Static In-Line Mixer Terhadap

Performance Bioreaktor Pada Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa

Sawit Skala Pilot Plant” di Departemen Teknik Kimia.

Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terimakasih dan penghargaan yang sebesar – besarnya kepada:

1. Ir. Bambang Trisakti, M.Si selaku Dosen Pembimbing 2. Metawater Co. Ltd. – Jepang sebagai Penyandang Dana. 3. Mr. Yoshimasa Tomiuchi dari Metawater Co.Ltd.

(6)

iv

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan, Agustus 2013

Penulis

Juliananta Sitepu

(7)

DEDIKASI

Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada:

1. Orang tua penulis, Bapak dan Mamak yang telah memberikan bantuan baik moril maupun materil bagi penulis.

2. Saudari penulis, Ade floren sia br sitepu yang telah memberi semangat dan saran dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini. 3. Rekan-rekan LPPM Comunity, Bang Zoeladi, Alfy, Dedy, Basril, Jhon

Almer, Riki Handoko, ST, Elton J.M.S, ST, Febriansyah, ST, dan Vandi, ST.

4. Teman Sejawat terutama stambuk 2008, adik dan abang/kakak senior Teknik Kimia yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.

(8)

vi

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama: Juliananta Sitepu NIM: 080405060

Tempat / Tanggal Lahir: Turangi / 27 Juli 1990 Nama Orang Tua: Paruliaan Batin Sitepu

Alamat Orang Tua: Lingk VII BANTEN P.KUALA,Kec Kuala

Asal Sekolah

 SD Methodist Kuala Tahun 1996 – 2002

 SMP Negeri 1 Kuala 2002 – 2005

 SMA Negeri 1 Kuala Tahun 2005 – 2008 Pengalaman Organisasi / Kerja

1. HIMATEK FT-USU periode 2011 – 2012 sebagai Angoota Bidang Sosial & Rohani

(9)

ABSTRAK

Potensi Indonesia sebagai negara produsen CPO terbesar kedua didunia sangatlah menjanjikan dalam industri biogas. Hal ini disebabkan potensi dari POME (Palm Oil Mill Effulent)yang merupakan limbah cair dari kolam fat fit yang dapat di diproduksi menjadi biogas. Produksi biogas pada kondisi thermofilik anaerobik dengan recyle 34% dilakukan dalam empat tangki utama yaitu tangki preparasi,tangki pencampur(mencampur POME keluaran tangki preparasi dengan recyle), bioreaktor dan tangki pengendapan(gravity thickner). Tanki pencampur biasanya terdiri dari satu buah tangki besar dan motor pengaduk serta agitator. Dimana untuk setiap kapasitas yang diolah tentu membutuhkan ukuran tangki, jenis motor dan agitator yang sedikit berbeda. Hal ini sedikit kurang efisien jika ditinjau dari sisi proses, dimana proses itu sendiri harus bersifat lunak terhadap kapasitas. Penelitiaan ini bertujuan menggantikan peranan mixing tank dengan static in line mixing dan dilihat pengaruhnya pada peformance bioreaktor dan produksi biogas. Pengujian yang dilakukan adalah analisa TS dan VS, pH dan M-Alkalinity, dan COD serta mengukur produksi biogas yang terbentuk. Penilaian kualitas pencampuran dari parameter ts(total solid) & vs(volatil solid) dimana hasil keluaran static inline mixer dan mixing tank dibandingkan dengan nilai teoritisnya (regresi). Hasil yang didapat dari perbandingan tersebut dinilai dengan R (keakuratan regresi 0,9-1 ) a.(0,978), b.(0,976), c.(0,992), d.(0,989).

(10)

viii

ABSTRACT

Indonesia as the second country for production CPO in the world is very potesially in biogas industry. Something make it very potensial is POME (Palm Oil Effulent).POME is the most important in biogas because it can be change to biogas. Production biogas is in thermofilik anaerob with recyle sludge 34% through in four tank. They are pretreatment tank, mixing tank, bioreactor, and gravity thickner.The mixing tank is a tank with motor (machine), impeller and any baffle. For the diffrent capacity production, the old specification of mixing tank can be change actually the size of tank. For this reason is very important to change mixing tank with a specifik agitator what can fill or answer this problem. The agitator may answer the problem is a static in line mixer.The research focusses on the capacity of static in line mixing to mix POME from pretreatment tank with the recyle sludge from gravity thickner and see this mixing effect to peformance bioreactor and production biogas.The parameter of the research are TS & VS, ph,and M-alkalinity, COD. The quality of mixing could be described with plot between the data (ts &vs) from mix tank or static in line mixing with a theoritical data ( take from regresion). R (accurate of regrsion) are accepted with scale1(0.9-1), and the result are a.(0,978), b.(0,976), c.(0,992), d.(0,989). The value is good.

Keywords : POME, static in-line mixer, biogas, TS, VS

(11)

DAFTAR ISI

Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i

PENGESAHAN ii

PRAKATA iii

DEDIKASI v

RIWAYAT HIDUP PENULIS vi

ABSTRAK vii

ABSTRACT viii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR GAMBAR xii

DAFTAR TABEL xiv

DAFTAR LAMPIRAN xv

DAFTAR SINGKATAN xvi

DAFTAR SIMBOL xvii

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 LATAR BELAKANG 1 1.2 PERUMUSAN MASALAH 3 1.3 TUJUAN PENELITIAN 3 1.4 MANFAAT PENELITIAN 3 1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5 2.1 PERKEBUNAN KELAPA SAWIT 5 2.2 LIMBAH PABRIK KELAPA SAWIT 7 2.3 PALM OIL MILL EFFLUENT (POME) 8 2.3.1 SPESIFIKASI PALM OIL MILL EFFLUENT 8 2.3.2 PENGOLAHAN PALM OIL MILL EFFLUENT 9 2.4 ALTERNATIF KONVERSI POME MENJADI BIOGAS 10 2.5 MEKANISME PEMBENTUKAN BIOGAS 11 2.6 PARAMETER FERMENTASI 12 2.7 FERMENTASI ANAEROBIK 14

(12)

x

2.8 NILAI POTENSIAL BIOGAS 15 2.9 BERBAGAI PENELITIAN FERMENTASI POME

MENJADI BIOGAS YANG TELAH DILAKUKAN 15 2.10 FERMENTASI POME DENGAN RECYCLE SLUDGE 19 2.11 MIXING TANK 21 2.12 STATIC MIXER 23 2.13 STATIC IN-LINE MIXER DALAM PENELITIAN 23 2.14 BERBAGAI PENELITIAN YANG MENGGUNAKAN

STATIC MIXER 31

2.15 STUDI PILOT PLANT 32 2.16 ANALISA EKONOMI 33 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 35 3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN 35

3.2 BAHAN 35 3.2.1 BAHAN UTAMA 35 3.2.2 BAHAN ANALISA 35 3.3 PERALATAN 35 3.3.1 PERALATAN UTAMA 35 3.3.1.1 TANGKI UMPAN 35 3.3.1.2 BIOREAKTOR 37 3.3.1.3 STATIC IN-LINE MIXER 38 3.3.1.4 TANGKI PENGENDAP 39 3.3.1.5 TANGKI PENANGKAP BIOGAS 41 3.3.1.6 KOMPRESR DAN TANGKI

BERTEKANAN TINGGI 42 3.3.1.7 GAS METER 43 3.3.1.8 CONTROL PANEL 43 3.3.2 PERALATAN ANALISA 44 3.4 TAHAPAN PENELITIAN 44 3.4.1 PROSEDUR PENGAMBILAN SAMPEL 44 3.4.2 PROSEDUR PEMBUATAN METAL SOLUTION 44 3.4.3 PREPARASI UMPAN 45

(13)

3.4.4 LOADING UP DAN OPERASI TARGET 45 3.4.5 PENGUJIAN SAMPEL 45 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 48

4.1 PENGARUH PENGGUNAAN

STATIC INLINE MIXER TERHADAP TS DAN VS 48 4.2 PERFORMANCE BIOREAKTOR BERDASARKAN

NILAI TS & VS 51 4.3 PRODUKSI BIOGAS 53 4.4 ALKALINITAS DAN DERAJAT KEASAMAN

(pH) BIOREAKTOR 54

4.5 PENGARUH PERUBAHAN COD TERHADAP

PENGGUNAAN STATIC IN-LINE MIXER 56 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 57

5.1 KESIMPULAN 57

5.2 SARAN 58

DAFTAR PUSTAKA 59

LAMPIRAN A 62

(14)

xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1 Blok Diagram Pengolahan TBS Menjadi CPO 7 Gambar 2.2 POME dari PKS PTPN IV Adolina 10 Gambar 2.3 Sketsa neraca massa Fermentasi POME dengan Recycle

Sludge 19

Gambar 2.4 Jenis Pola Aliran pada Static Mixer 23 Gambar 2.5 Rancangan Static In-Line Mixer dalam Penelitian 24 Gambar 2.6 Skema Static In-Line Mixer yang Sesuai dengan Kelenjar Kista 24 Gambar 2.7 Pola Aliran untuk Nilai Reynold 110 Aliran dari Kiri ke Kanan 25 Gambar 2.8 Pola Aliran untuk Nilai Reynold 100, c/D = 0,5, Aliran dari

Kiri ke Kanan 25

Gambar 2.9 Pola Aliran c/D = 0,7 25 Gambar 2.10 Pola Aliran c/D = 0,5 26 Gambar 2.11 Pola Aliran c/D = 0,3 26 Gambar 2.12 Faktor Friksi Vs Angka Reynold 26 Gambar 2.13 Faktor Friksi Vs Angka Reynold pada Variasi Nilai c/D 27 Gambar 2.14 Grafik Bilangan Reynold Vs CoV 27 Gambar 2.15 Kesimpulan 28 Gambar 2.16 Bentuk dari SSC, YNU dan YMX (Atas ke Bawah) 30 Gambar 2.17 Skema Penelitian Visualisasi Tri-Helical Static Mixer 31 Gambar 2.18 Langkah-langkah Pengembangan Scale Up 32 Gambar 3.1 Tangki Umpan 36 Gambar 3.2 Tangki Bioreaktor 38 Gambar 3.3 Static In-Line Mixer Selesai Pabrikasi 39 Gambar 3.4 Tangki Pengendap 40 Gambar 3.5 Tangki Penangkap Biogas 41 Gambar 3.6 Kompresor dan Tangki Bertekanan Tinggi 42 Gambar 3.7 Gas Meter 43 Gambar 3.8 Control Panel 43

(15)

Gambar 4.1 Grafik perbandingan kualitas pencampuran antara Static inline mixer dengan Mixing tank berdasarkan

perubahan nilai TS & VS 48 Gambar 4.2 Grafik pengaruh penggantian Static inline mixer

terhadap perubahan nilai TS & Vs Fermentor 51 Gambar 4.3 Grafik pengaruh penggantian Static inline mixer

terhadap laju alir produksi biogas 53 Gambar 4.4 Grafik pengaruh pengantian static in line mixer terhadap nilai

alkalinitas dan derajat keasaman (pH) fermentor 54 Gambar 4.5 Grafik Pengaruh Perubahan COD terhadap Penggunaan

Static In-Line Mixer 56 Gambar B.1 Penentuaan data regresi 68

(16)

xiv

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 2.1 Luas Areal Perkebunan Kelapa Sawit 2006-2011 5 Tabel 2.2 Volume dan Nilai Ekspor Kelapa Sawit Tahun 2006-2010 6 Tabel 2.3 Karakteristik POME dari Sampel Adolina 8 Tabel 2.4 Komposisi Biogas 11 Tabel 2.5 Kondisi Optimum Produksi Biogas 12 Tabel 2.6 Keuntungan dan Kerugian Fermentasi Anaerobik 14 Tabel 2.7 Kesetaraan biogas dengan sumber lain 15 Tabel 2.8 Berbagai Penelitian fermentasi POME menjadi

Biogas yang telah dilakukan 17 Tabel 2.9 Spesifikasi Pembuatan dan Biaya Static In-Line Mixer 33 Tabel 2.10 Spesifikasi Pembuatan dan Biaya Static In-Line Mixer 34 Tabel 3.1 Spesifikasi Tangki Umpan 36 Tabel 3.2 Spesifikasi Bioreaktor 37 Tabel 3.3 Spesifikasi Static In-Line Mixer 38 Tabel 3.4 Spesifikasi Tangki Pengendapan 39 Tabel 3.5 Spesifikasi Tangki Penangkap Biogas 41 Tabel 3.6 Kompresor dan Tangki Bertekanan Tinggi 42 Tabel A.1 Data Kadar TS dari Feed Tank, Gravity Thickener

dan Static In-Line Mixer 62 Tabel A.2 Tabel A.1 Data Kadar TS dari Feed Tank,

Gravity Thickener dan Static In-Line Mixer 63 Tabel A.3 M-Alkalinity dan pH Bioreaktor 64 Tabel A.4 Laju Produksi Biogas 65 Tabel A.5 Kadar TS dan VS Bioreaktor 66

(17)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman LAMPIRAN A DATA HASIL PERCOBAAN 62

A.1 DATA TS DAN VS PILOT PLANT UNTUK PENGGUNAAN STATIC IN-LINE MIXER 62 A.2 DATA PARAMETER PENGUKURAN PADA PILOT PLANT BIOGAS 64

LAMPIRAN B CONTOH HASIL PERHITUNGAN 68 B.1 NILAI REGRESI 68 B.2 PERHITUNGAN KADAR TOTAL SOLID (TS) 69 B.3 PERHITUNGAN KADAR VOLATIL SOLID (VS) 69 B.4 PERHITUNGAN BILANGAN REYNOLD TANGKI BERPENGADUK 70

(18)

xvi

DAFTAR SINGKATAN

POME Palm Oil Mill Effluent

CPO Crude Palm Oil

TKKS Tandan Kosong Kelapa Sawit TBS Tandan Buah Segar

HRT Hydraulic Retention Time

TS Total Solid

VS Volatil Solid

PKS Pabrik Kelapa Sawit

PTPN Perseroan Terbatas Perkebunan Nusantara

BOD Biochemical Oxygen Demand

COD Chemical Oxygen Demand

pH Power of Hydrogen

SIM Static in Line Mixer MT Mixing Tank

(19)

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi

Ha Luas areal suatu perkebunan

NH4-N Amonium mg/L

VFA Asam lemak yang menguap mg/L n-Hex Normal Heksana mg/L

C Karbon % H Hidrogen % N Nitrogen % S Belerang % P Posfor % CH4 Metana L/hari CO2 Karbon dioksida H2S Hidrogen sulfida O2 Oksigen CO Karbon monoksida H2O Air NRe Bilangan Reynold

SSC Bentuk static in-line mixer YNU Bentuk static in-line mixer YMX Bentuk static in-line mixer L/D Panjang per diameter C/N Rasio karbon per nitrogen HCl Asam klorida

NaHCO3 Natrium bikarbonat

Fe Besi Ni Nikel Co Cobalt

 Kecepatan putaran Rpm

Vol Volume Liter

(20)

xviii

T Temperatur 0C

Q Panas KJ

m Massa Kg

Cp Kapasitas panas (KJ.Kg-1.0C-1)

Referensi

Dokumen terkait

Keluarga Klien mengatakan nyeri pada perut bagian atas epigasrtrium mulai tanggal 10 Oktober 2010 jam 10:10, nyeri akan terasa lebih sakit saat dibuat berjalan dan

kematian akibat penangkapan (fishing mortality). Langkah ini merupakan bagian dari opsi pengaturan secara teknis. 3) Melakukan analisis kelayakan usaha terhadap masing-masing

Telah dilakukan pengujian pada komputer server meliputi beberapa aspek, diantaranya adalah web interface untuk pemantauan sensor dan kehandalan komunikasi sistem

Hasil yang diperoleh secara organoleptis, bahan baku simplisia rimpang jahe berbentuk irisan tipis dan pipih, rasa khas rempah (pedas), bau aromatis khas rimpang jahe dengan

Dari hasil simulasi dapat dilihat bahwa ketika dengan awal 18 meter, metode FSMC mampu mengendalikan ketinggian air dengan debit air yang telah diestimasi sebelumnya

perdarahan kala empat, dilakukan juga penilaian terhadap penurunan kadar hemoglobin dan kadar hematokrit pada kelompok perlakuan yang mendapat penambahan misoprostol

Berbeda dengan pohon tidur dan bersuara, pohon yang digunakan sebagai sarana untuk berpindah ( travelling ) memiliki tinggi yang beragam, mulai dari 8 meter hingga

Dalam pengujian software ini menggunakan program hyperterminal untuk mengetahui paket data yang dikirimkan dan dilakukan secara by request dimana pengiriman data dari client