TUGAS BIOTEKNOLOGI LINGKUNGAN TUGAS BIOTEKNOLOGI LINGKUNGAN
LAPORAN REVIEW JOURNAL LAPORAN REVIEW JOURNAL
“
“Determining the Kinetic’s !e""icients in Tre#tment !" S$g#rc#ne
Determining the Kinetic’s !e""icients in Tre#tment !" S$g#rc#ne
In%$str& Using Aer!'ic Ac
In%$str& Using Aer!'ic Acti(#te% S)$%ge
ti(#te% S)$%ge '& !m*)ete+,i-
'& !m*)ete+,i- Regime.
Regime.
O)eh /
O)eh /
E))# A
E))# A0#)t#n!
0#)t#n!(#
(#
NI, / 1213456115
NI, / 1213456115
PROGRA, STUDI PASASARJANA TEKNIK KI,IA
PROGRA, STUDI PASASARJANA TEKNIK KI,IA
7
7AKU
AKUL
LT
TAS
AS TEKN
TEKNIK
IK
UNIVERSITAS RIAU
UNIVERSITAS RIAU
BAB I BAB I PENDA8ULUAN PENDA8ULUAN 1 1991199 LL##tt##r r BBee))##::##nngg
Limbah industri hasil pertanian adalah hasil samping yang dihasilkan dari Limbah industri hasil pertanian adalah hasil samping yang dihasilkan dari suatu proses produksi bahan baku menjadi produk tertentu yang kehadirannya suatu proses produksi bahan baku menjadi produk tertentu yang kehadirannya mem
mempunpunyai yai damdampak pak yanyang g sigsignifnifikaikan n bagbagi i linlingkugkungangan n karkarna na nilnilai ai polpolusi usi yanyangg sangat tinggi. Adapun sumber dari polusi tersebut adalah : limbah pabrik yang sangat tinggi. Adapun sumber dari polusi tersebut adalah : limbah pabrik yang mengandung kadar minyak, lemak dan gula yang tinggi sehingga menyebabkan mengandung kadar minyak, lemak dan gula yang tinggi sehingga menyebabkan tingginya kadar BOD, limbah dari pencucian tebu, termasuk lumpur dan tingginya kadar BOD, limbah dari pencucian tebu, termasuk lumpur dan partikel- partikel
partikel yang yang tersuspensi, tersuspensi, limbah limbah dari dari pembersihan pembersihan boiler boiler yang yang melarutkanmelarutkan padatan dan
padatan dan fosfat, limbah fosfat, limbah dari cloth dari cloth filter yang filter yang mengandung padatan terlarut mengandung padatan terlarut dandan BO
BOD D dedengngan an kakadadar r yayang ng titingnggigi, , lilimbmbah ah dadari ri sisiststem em pependndiningiginanan n yayangng me
mengnganandudung ng babahahan n kikimimia a sepsepererti ti aaO!O!, , aa"O"O## dadan n asasam am hihidrdrololik ik yayangng digunakan untuk membunuh kuman serta limbah dari hasil parit infiltrasi yang digunakan untuk membunuh kuman serta limbah dari hasil parit infiltrasi yang terindikasi memiliki kadar BOD dan konsentrasi gula yang tinggi.
terindikasi memiliki kadar BOD dan konsentrasi gula yang tinggi. $al
$alah ah satu satu dardari i perpermasmasalahalahan an indindustrustri i gulgula a adaadalah lah penpengurguraian aian limlimbahbah pabrik
pabrik yang yang tidak tidak berkelanjutan, berkelanjutan, akti%itas akti%itas ini ini di di &$A &$A adalah adalah '(-)** '(-)** hari hari per per tahun dan di +ran (- bulan per tahun serta di +ndia adalah bulan per tahun.
tahun dan di +ran (- bulan per tahun serta di +ndia adalah bulan per tahun. Da
Dari ri beberbrbagagai ai memetotode de pepengngololahahan an lilimbmbah ah ininduduststri ri gugulala, , memetotodede penggunaan
penggunaan bakteri bakteri adalah adalah sangat sangat penting penting karna karna diskontiniutas diskontiniutas dan dan muatan muatan daridari bahan organikny
bahan organiknya yang tinggi. Oleh karena itu, bakteri yang akan digunakan harusa yang tinggi. Oleh karena itu, bakteri yang akan digunakan harus dip
dipiliilih h berberdasdasarkarkan an ketketahaahanannanan an perperubaubahan han dan dan tettetap ap berbertahtahan an padpada a tantangkigki pemurnian ketika produksi limbah berhenti dan dapat menghasilkan lump
pemurnian ketika produksi limbah berhenti dan dapat menghasilkan lumpur dalamur dalam jumlah
jumlah yang yang rendah rendah sehingga sehingga dapat dapat disimpan. disimpan. Oleh Oleh karena karena itu, itu, maka maka metodemetode pengolahan
pengolahan anaerob anaerob yang yang diikuti diikuti dengan dengan proses proses aerob aerob harus harus dapat dapat dilakukan.dilakukan. &A$
&A$B B dan dan sistsistem em lumlumpur pur aktaktif if adaadalah lah metmetode ode yanyang g umuumum m digdigunaunakan kan padpadaa indu
industri stri ini. ini. $ekara$ekarang ng ini, reaktor ini, reaktor anaeroanaerobik bik dikemdikembangkbangkan an dalam pengolahdalam pengolahanan limba
limbah organih organik k dengadengan konsentrn konsentrasi menengasi menengah dan tinggi. erlaah dan tinggi. erlakuan biolokuan biologisgis dengan sistem lumpur aktif adalah metode paling umum untuk pengolahan limbah dengan sistem lumpur aktif adalah metode paling umum untuk pengolahan limbah aerob. roses pertumbuhan bakteri aerob dipengaruhi oleh oksigen terlarut dan aerob. roses pertumbuhan bakteri aerob dipengaruhi oleh oksigen terlarut dan padatan biologis yang tersuspensi.
Optimisasi, monitoring dan pengontrolan dari proses biologi adalah hal yang penting dalam bidang penelitian dan juga industri untuk peningkatan hasil. Oleh karena itu, diperlukan perhitungan dan penentuan koefisien kinetika dari sistem lumpur aktif dengan menggunakan persamaan /onod yang telah digunakan untuk pengolahan limbah industri pulp dan kertas, minyak, industri kulit, unggas, produksi makanan he0an, dan industri minyak sa0it.
$ehingga dalam pengolahan limbah industri gula pada penelitian ini menggunakan sistem lumpur aktif aerob-anaerob dengan menentukan koefisien kinetika 1, 2 d, 3ma4, 2 s dan 3.
1949 T$;$#n Pene)iti#n
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah : menentukan dan menganalisa nilai koefisien kinetika 1, 2d, 3ma4, 2s dan 3 dari pengolahan limbah industri gula pada pabrik gula +mam 2homeini dan $hustar dengan sistem lumpur aktif.
BAB II
LANDASAN TEORI
4919 Lim'#h In%$stri G$)#
+ndustri gula merupakan salah satu industri terbesar di dunia 52horam, '*)#6. /enurut A0asthi et al. 5'*))6 gula tebu telah diproduksi oleh lebih dari ))* negara. +ndustri gula juga diketahui menjadi industri dengan pemakaian air secara intensif yang artinya bah0a industri gula menggunakan banyak air dalam proses produksinya. +ndustri gula dalam prosesnya akan mengeluarkan limbah padat, cair, dan gas. Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik industri maupun domestik 5rumah tangga6 yang kehadirannya pada
saat dan tempat tertentu tidak dikehendaki karena tidak memiliki nilai ekonomis. 2ehadiran limbah dapat berdampak negatif bagi lingkungan terutama kesehatan manusia sehingga perlu dilakukan penanganan limbah. 7ingkat bahaya keracunan yang ditimbulkan oleh limbah tergantung jenis dan karakteristik limbah. /enurut 2untoro 5'*)*6, industri gula dengan perkebunan #(.*** !a dan mempunyai kapasitas giling )'.*** 7on tebu per hari, maka akan dihasilkan limbah cair sebanyak *** m# per hari.
Limbah cair pabrik gula meliputi bekas air kondensor dan bekas air cucian proses. Air cucian proses termasuk air cucian e%aporator, buangan ketel dan peralatan lain, bekas air cucian lantai, tumpahan nira, tetes dan lain-lain. Berdasarkan pengamatan yang telah dilakukan terhadap beberapa pabrik gula di +ndonesia, nilai "OD air buangan pabrik gula bisa ber%ariasi mulai di ba0ah )** mg8l sampai di atas 9** mg8l. !al ini tidak sama untuk setiap pabrik gula, tergantung pada cara pengolahan, kondisi peralatan dan kebersihan di masing-masing pabrik. ahadi 5'*))6 melaporkan bah0a bekas air kondensor 5air injeksi6 memiliki BOD dan "OD yang tidak begitu tinggi. Oleh karena itu bisa diduga bah0a tingginya angka "OD disebabkan oleh bekas air cucian proses, sehingga
tinggi rendahnya angka ini sangat ber%ariasi untuk tiap pabrik gula. Berikut adalah karakteristik air limbah industri gula.
ada umumnya air limbah industri gula memiliki karakteristik yaitu mengandung bahan-bahan organik yang tinggi. !al ini ditunjukkan dengan nilai BOD yang tinggi dimana bahan organik tersebut digunakan sebagai makanan untuk bakteri. 2arakteristik lainnya yaitu memiliki 0arna kecoklatan, bau seperti tebu bakar, suhu yang tinggi, rendah nilai p!, tinggi kadar abu atau residu padat dan mengandung persentase yang tinggi berupa bahan organik dan anorganik terlarut sekitar (*; bisa dianggap sebagai pengurangan rendemen gula 5/emon dkk, '**6. !al ini juga yang menyebabkan meningkatnya mikroorganisme dalam air. eningkatan jumlah bakteri ini yang kemudian menggunakan semua oksigen terlarut dalam air 5"hicas, '**<6.
T#'e) 19 2arakteristik Air Limbah +ndustri =ula
arameter 2onsentrasi
h (,'> ,(
?arna 2uning kecoklatan
7otal $uspended $olid8 7$$ 5mg8l6 9*-<** @olatile $uspended $olid8@$$ 5mg8l6 )9#-')* 7otal 2jeldahl nitrogen872 5mg8l6 )(-* ospor 5mg8l6 ),# > ',( "OD 5mg8l6 )*** > #*
BOD 5mg8l6 #(* - '9(*
$umber : !ampanna%ar et al., '*)*
4949 Peng!)#h#n Air Lim'#h
engolahan limbah cair bertujuan untuk menghilangkan atau menyisihkan kontaminan. 2ontaminan dapat berupa senya0a organik yang dinyatakan oleh nilai BOD, "OD, nutrient, senya0a toksik, mikrorganisme pathogen, partikel non biodegradable, padatan tersuspensi maupun terlarut. 2ontaminan dapat disisihkan
dengan pengolahan fisik, kimia maupun biologi 5/etcalf and ddy,'**6.
engelolaan limbah adalah kegiatan terpadu yang meliputi kegiatan pengurangan 5minimization6, segregasi (segregation6, penanganan 5handling 6, pemanfaatan dan pengolahan limbah. 2egiatan pendahuluan pada pengelolaan limbah 5pengurangan, segregasi dan penanganan limbah6 dapat membantu mengurangi beban pengolahan limbah di +AL 5+nstalasi engolahan Air Limbah6.
engolahan limbah adalah upaya terakhir dalam sistem pengelolaan limbah setelah sebelumnya dilakukan optimasi proses produksi dan pengurangan serta pemanfaatan limbah. engolahan limbah dimaksudkan untuk menurunkan tingkat cemaran yang terdapat dalam limbah sehingga aman untuk dibuang ke lingkungan. Limbah yang dikeluarkan dari setiap kegiatan akan memiliki karakteristik yang berlainan. !al ini karena bahan baku, teknologi proses, dan peralatan yang digunakan juga berbeda. amun akan tetap ada kemiripan karakteristik diantara limbah yang dihasilkan dari proses untuk menghasilkan produk yang sama.
2arakteristik utama limbah didasarkan pada jumlah atau %olume limbah dan kandungan bahan pencemarnya yang terdiri dari unsur fisik, biologi, kimia dan radioaktif. 2arakteristik ini akan menjadi dasar untuk menentukan proses dan alat yang digunakan untuk mengolah air limbah. Adapun tahapan dan jenis proses serta alat yang digunakan untuk mengolah air limbah adalah sebagai berikut:
A9 T#h#*#n *r!ses
engolahan air limbah biasanya menerapkan # tahapan proses yaitu pengolahan pendahuluan 5 pre-treatment 6, pengolahan utama 5 primary treatment 6, dan pengolahan akhir 5 post treatment 6. engolahan pendahuluan ditujukan untuk mengkondisikan aliran, beban limbah dan karakter lainnya agar sesuai untuk masuk ke pengolahan utama. engolahan utama adalah proses yang dipilih untuk menurunkan pencemar utama dalam air limbah. $elanjutnya pada pengolahan akhir dilakukan proses lanjutan untuk mengolah limbah agar sesuai dengan baku mutu yang ditetapkan.
B9 Jenis Pr!ses %#n A)#t Peng!)#h#n
Ada tiga jenis proses yang dapat dilakukan untuk mengolah air limbah yaitu:
roses fisik dilakukan dengan cara memberikan perlakuan fisik pada air limbah seperti menyaring, mengendapkan, atau mengatur suhu proses dengan menggunakan alat screening, grit chamber, dan settling tank 5 settling pond 6.
'. roses secara biologi
roses biologi dilakukan dengan cara memberikan perlakuan atau proses biologi terhadap air limbah seperti penguraian atau penggabungan substansi biologi dengan lumpur aktif 5activated sludge6, attached gro0th filtration, proses
aerobik dan proses an-aerobik. #. roses kimia
roses kimia dilakukan dengan cara membubuhkan bahan kimia atau larutan kimia pada air limbah agar dihasilkan reaksi tertentu. &ntuk suatu jenis air limbah tertentu, ketiga jenis proses dan alat pengolahan tersebut dapat diaplikasikan secara sendiri-sendiri atau dikombinasikan dengan mempertimbangkan aspek teknis, ekonomi dan pengelolaannya. $ebagian besar limbah cair industri pangan dapat ditangani dengan mudah dengan sistem biologis, karena polutan utamanya berupa bahan organik, seperti karbohidrat, lemak, protein, dan %itamin. olutan tersebut umumnya dalam bentuk tersuspensi atau terlarut.
7ujuan dasar pengolahan limbah cair adalah untuk menghilangkan sebagian besar padatan tersuspensi dan bahan terlarut, dan juga untuk pemisahan unsur hara 5nutrien6 berupa nitrogen dan fosfor. $ecara umum, pengolahan limbah cair dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu:
). engolahan rimer
engolahan primer merupakan pengolahan secara fisik untuk menyisihkan benda-benda terapung atau padatan tersuspensi terendapkan. engolahan primer
ini berupa penyaringan kasar, dan pengendapan primer untuk memisahkan bahan inert seperti butiran pasir 5tanah6. $aringan kasar digunakan untuk mele0atkan benda berukuran relatif besar. 2arena butiran pasir 5tanah6 merupakan bahan non- biodegradable dan dapat terakumulasi di dasar instalasi pengolahan limbah cair, maka bahan tersebut harus dipisahkan dari limbah cair yang akan diolah.
emisahan butiran pasir 5tanah6 dapat dilakukan dengan bak pengendapan primer. engendapan primer ini umumnya dirancang untuk 0aktu tinggal sekitar ' jam.
engolahan primer hanya dapat mengurangi kandungan bahan yang mengambang atau bahan yang dapat terendapkan oleh gaya gra%itasi. $ebagian polutan limbah cair industri pangan terdapat dalam bentuk tersuspensi dan terlarut yang relatif tidak terpengaruh oleh pengolahan primer tersebut. &ntuk menghilangkan atau mengurangi kandungan polutan tersuspensi atau terlarut diperlukan pengolahan sekunder dengan proses biologis 5aerobik maupun anaerobik6.
). engolahan $ekunder
engolahan sekunder 5secara biologis6 pada prinsipnya adalah pemanfaatan akti%itas mikroorganisme seperti bakteri dan protoCoa. /ikroba tersebut mengkonsumsi polutan organik biodegradable dan mengkon%ersi polutan organik tersebut menjadi karbondioksida, air dan energi untuk pertumbuhan dan reproduksinya. Oleh karena itu, sistem pengolahan limbah cair secara biologis harus mampu memberikan kondisi yang optimum bagi mikroorganisme, sehingga mikroorganisme tersebut dapat menstabilkan polutan organik biodegradable secara optimum.
&paya yang dilakukan untuk mempertahankan agar mikroorganisme tetap aktif dan produktif, mikroorganisme tersebut harus dipasok dengan oksigen yang cukup, cukup 0aktu untuk kontak dengan polutan organik, temperatur dan komposisi medium yang sesuai. $istem pengolahan limbah cair yang dapat diterapkan untuk pengolahan sekunder limbah cair industri pangan skala antara lain adalah sistem lumpur aktif 5activated sludge6.
emanfaatan mikroorganisme anaerobik sudah diterapkan untuk pengolahan limbah cair dengan kandungan padatan organik tersuspensi tinggi.
engolahan limbah cair dengan sistem ini memiliki berbagai keuntungan seperti rendahnya produksi lumpur, rendahnya konsumsi energi, dan dihasilkannya gas metana 5gas bio6 sebagai produk samping yang bermanfaat.
engolahan limbah secara sekunder dapat mengurangi BOD dan 7$$ secara signifikan, tetapi efluen masih mengandung amonium atau nitrat, dan
fosfor dalam bentuk terlarut. 2edua bahan ini merupakan unsur hara 5nutrien6 bagi tanaman akuatik. ika unsur nutrien ini dibuang ke perairan 5sungai atau danau6, akan menyebabkan pertumbuhan biota air dan pertumbuhan yang berlebih dapat mengakibatkan eutrofikasi dan pendangkalan badan air tersebut. Oleh karena itu, unsur hara tersebut perlu dieliminasi dari efluen.
itrogen dalam efluen instalasi pengolahan sekunder kebanyakan dalam bentuk senya0a amonia atau ammonium, tergantung pada nilai p!. $enya0a amonia ini bersifat toksik jika konsentrasin%a cukup tinggi. ermasalahan lain yang berkaitan dengan amonia adalah penggunaan oksigen terlarut selama proses kon%ersi dari amonia menjadi nitrat oleh mikroorganisme 5nitrifikasi6. Oleh karena itu, untuk meningkatkan kualitas efluen dibutuhkan pengolahan tambahan atau pengolahan tersier 5advanced waste water treatment 6 untuk mengurangi atau menghilangkan konsentrasi BOD, 7$$ dan nutrien 5,6.
'. roses 7ersier
roses pengolahan tersier yang dapat diterapkan antara lain adalah filtrasi pasir, eliminasi nitrogen 5nitrifikasi dan denitrifikasi6, dan eliminasi fosfor 5secara
kimia maupun biologis6.
49<9 Sistem L$m*$r A:ti"
engolahan air limbah dengan proses lumpur aktif kon%ensional 5standar6 secara umum terdiri dari bak pengendap a0al, bak aerasi dan bak pengendap akhir, serta bak khlorinasi untuk membunuh bakteri patogen. $ecara umum proses pengolahannya adalah sebagai berikut. Air limbah yang berasal dari sumber pencemar ditampung ke dalam bak penampung air limbah. Bak penampung ini berfimgsi sebagai bak pengatu debit air limbah serta dilengkapi dengan saringan kasar untuk memisahkan kotoran yang besar. 2emudian air limbah didalam bak penampung di pompa ke bak pengendap a0al.
Bak pengendap a0al berfungsi untuk menurunkan padatan tersuspensi 5$uspended $olids6 sekitar #* - * ;, serta, BOD sekitar '( ;. Air limpasan dari bak pengendap a0al dialirkan ke bak aerasi secara gra%itasi. Di dalam bak aerasi
menguraikan Cat organik yang ada dalam air limbah. nergi yang didapatkan dari hasil penguraian Cat organik tersebut digunakan oleh mikrorganisme untuk proses pertumbuhannya. Dengan demikian didalam bak aerasi tersebut akan tumbuh dan berkembang biomasa dalam jumlah cukup besar. Biomasa atau mikroorganisme
inilah yang akan menguraikan senya0a polutan yang ada di dalam air limbah. Dari bak aerasi, air dialirkan ke bak pengendap akhir. Di dalam bak ini lumpur aktif yang massa mikroorganisme diendapkan dan dipompa kembali ke bagian inlet bak aerasi dengan pompa sirkulasi lumpur. Air limpasan 5o%er flo06 dari bak pengendap akhir dialirkan ke bak khlorinasi. Di dalam bak kontaktor khlor ini air limbah dikontakkan dengan senya0a khlor untuk membunuh microorganisme patogen.
Air olahan, yakni air yang keluar setelah proses khlorinasi dapat langsung dibuang ke sungai atau saluran umum. Dengan proses ini air limbah dengan konsentrasi BOD '(* -#** mg8lt dapat di turunkan kadar BOD nya meEiadi '* -#* mg8lt. $kema proses pengolaban air limbah dengan sistem lumpur aktif standar atau kon%esional dapat dilihat pada =ambar '.).
G#m'#r 4919 $istem engolahan Limbah dengan $istem Lumpur Aktif arameter yang umum digunakan dalam lumpur aktif 5!erlambang, '**(6 adalah:
1. /i4ed-LiEour $uspended $olids 5/L$$6. +si tangki aerasi dalam sistem lumpur aktif disebut sebagai mi4ed liEour yang diterjemahkan sebagai lumpur campuran. /L$$ adalah jumlah total dari padatan tersuspensi yang berupa material organik dan mineral, termasuk didalamnya adalah mikroorganisme. /L$$ ditentukan dengan cara menyaring lumpur
campuran dengan kertas saring 5filter6, kemudian filter dikeringkan pada temperatur )*( *", dan berat padatan dalam contoh ditimbang.
2. Food to /icroorganism atio 5F8/ atio6. arameter ini merupakan indikasi beban organik yang masuk kedalam sistem lumpur aktif dan di0akili nilainya dalam kilogram BOD per kilogram /L$$ per hari rasio F8/ dikontrol oleh laju sirkulasi lumpur aktif. Lebih tinggi laju sirkulasi lumpur aktif lebih tinggi pula rasio F8/-nya. &ntuk tangki aerasi kon%ensional rasio F8/ adalah *,'-*,( lb BOD(8hari8lb /L$$, tetapi dapat lebih tinggi hingga ),( jika digunakan oksigen murni 5!ammer, )<6. asio F8/ yang rendah mencerminkan bah0a mikroorganisme dalam tangki aerasi dalam kondisi lapar, semakin rendah rasio F8/ pengolah limbah semakin efisien.
3. !idraulic etention 7ime 5!76. ?aktu tinggal hidraulik 5!76 adalah 0aktu rata-rata yang dibutuhkan oleh larutan influent masuk dalam tangki aerasi untuk proses lumpur aktifG nilainya berbanding terbalik dengan laju pengenceran 5D6 5!erlambang, )6.
4. &mur lumpur 5$ludge age6. &mur lumpur adalah 0aktu tinggal rata-rata mikroorganisme dalam sistem. ika !7 memerlukan 0aktu dalam jam, maka 0aktu tinggal sel mikroba dalam tangki aerasi dapat dalam hari lamanya. arameter ini berbanding terbalik dengan laju pertumbuhan mikroba. &mur lumpur dapat ber%ariasi antara (-)( hari dalam kon%ensional lumpur aktif. ada musim dingin lebih lama dibandingkan musim panas 5&.$. A, )<96. arameter penting yang mengendalikan operasi lumpur aktif adalah laju pemuatan organik, suplay oksigen, dan pengendalian dan operasi tangki pengendapan akhir.
7angki ini mempunyai dua fungsi penjernih dan penggemukan mikroba. &ntuk operasi rutin, orang harus mengukur laju pengendapan lumpur dengan menentukan indeks %olume lumpur 5$@+6 5!erlambang, '**(6.
ertumbuhan mikroorganisme dan konsentrasi substrat dalam limbah cair dapat diketahui melalui perhitungan koefisien kinetika. erhitungan kinetika yang perlu diketahui yaitu k 5nilai laju pemanfaatan substrat6, 2s 5konstanta setengah laju pertumbuhan maksimum6, 1 5koefisien hasil maksimum6, dan kd 5koefisien kematian6.
'..). 2inetika pertumbuhan sel
Dalam sistem kontinyu laju pertumbuhan sel bakteri dapat diketahui dengan menghitung laju pertumbuhan spesifik dan konsentrasi bakteri menggunakan rumus:
Dimana:
rg H laju pertumbuhan bakteri 5mg8liter8hari6 I H laju pertumbuhan spesifik 5liter8hari6 J H konsentrasi bakteri 5mg8liter6
'..'. ertumbuhan di Dalam $ubstrat yang 7erbatas
Dalam suatu kultur kontinyu, jika keberadaan salah satu dari kebutuhan essensial 5substrat dan nutrien6 untuk pertumbuhan terbatas, maka nutrisi tersebut akan habis dan pertumbuhan akan berhenti. 2eterbatasan substrat atau nutrien dapat didefinisikan menggunakan persamaan:
Dimana: I H pertumbuhan spesifik, 5liter8hari6 Im H pertumbuhan spesifik maksimum 5liter8hari6 $ H konsentrasi substrat, 5mg8liter6
2s H 2onsentrasi substrat pada setengah laju pertumbuhan maksimum, 5mg8liter6
Apabila kedua persamaan disubstitusikan, maka didapatkan persamaan pertumbuhan di dalam substrat yang terbatas yaitu:
Berdasarkan perhitungan untuk mengetahui pertumbuhan di dalam substrat yang terbatas didapatkan kur%a kinetika hubungan pertumbuhan spesifik sel dan substrat yang terbatas pada =ambar '.' sebagai berikut:
=ambar '.' 2ur%a laju pertumbuhan sel '..#. ertumbuhan dan emanfaatan $ubstrat
ertumbuhan dan pemanfaatan susbstrat baik di dalam system batch maupun kontinyu, pada proses pengolahan biologis, sebagian dari substrat dikon%ersi menjadi sel-sel baru dan sebagian dioksidasi menjadi produk akhir anorganik dan organik 57chobanoglous dan Burton, ))6. !ubungan antara pemanfaatan substrat dan laju pertumbuhan adalah:
Dimana:
1 H koefisien hasil maksimum 5mg8mg6, rasio antara masa sel yang terbentuk dengan masa substrat yang dikonsumsi
rsu H laju pemanfaatan substrat 5mg8liter8hari6
ika ersamaan persamaan sebelumnya disubtitusikan, maka laju pemanfaatan substrat dapat diketahui dengan:
ada umumnya Im 8 1 diganti dengan k 5laju pemanfaatan substrat maksimum8masa bakteri6 sehingga:
BAB III
,ETODE PENELITIAN
<919 Pr!se%$r Pene)iti#n
enelitian dilakukan selama bulan pada tahun '*)' pada pabrik gula 2huCestan yang menggunakan sistem pengolahan lumpur aktif aerob. 2arna ada musim dari aktifitas pabrik, maka pengolahan limbah hanya aktif selama bulan selama setahun 5mulai dari bulan $eptember hingga pertengahan Februari6. roduksi air limbah pada industri tidak permanen karena kondisi iklim dan keterlambatan dalam panen tebu. $ehingga untuk mengatur fluktuasi debit air dan keseragaman kualitas limbah yang masuk, maka limbah baku dialirkan ke tangki integrasi selama )* hari dan setelah itu dialirkan ke tangki modifikasi untuk mengatur parameter seperti, p!, "OD88, dan mikro nutrien yang berguna untuk pertumbuhan mikroba anaerob. $etelah injeksi dari bahan kimia yang dibutuhkan
seperti aO!, !"l, &rea, dan !#O, maka limbah dengan debit (*m#8h dan temperatur #9o" dialirkan melalui pipa air limbah dari permukaan reaktor dengan jarak ),' cm masuk ke &A$B anaerobik reaktor dengan panjang dan lebar yang
sama yaitu )(,<m, tinggi m dan perkiraan kapasitas nya adalah )(**m#.
2omponen organik dalam limbah dikontakkan dengan massa dari mikroorganisme dalam bentuk partikel granular padat dengan ukuran nya *,)-*,( mm supaya menghilangkan persentase dari polusi. $etelah itu limbah siap dikirim ke pengolahan anaerob.
$istem ini terdiri dari # tangki persegi panjang yang disusun masing masing alasnya. /asing-masing tangki memiliki mi4er dan permukaan aerator dengan daya #9 k?. $istem pengolahan ini berdasarkan teori sistem lumpur aktif dan sedimentasi. ' dari # tangki memiliki tempat pengeluaran untuk mengeluarkan limbah yang diolah. Analisa dari sample adalah analisa untuk menentukan BOD, "OD, 7$$, p!, dan @$$ yang dihasilkan.
<949 ,et!%e An#)is#
- )** ml dari air limbah yang masuk dan air limbah yang keluar dianalisa untuk menentukan konsentrasi "OD menggunakan "OD $pektrofotometer merek LO@+BOD /odel 7 )*<.
- )** ml limbah dari tangki aerasi di analisa untuk menentukan /L@$$ dan /L$$ menggunakan metode gra%imetri, menggunakan timbangan digital dengan ketelitian *,*) mg, kemudian di o%en dan di furnace pada suhu ((*K(*o".
- /enghitung 2ma4, 1, 2d, 3ma4, dan 2s berdasarkan persamaan /onod dengan menggunakan parameter-parameter yang telah dihitung sebelumnya.
3.3. ,et!%e Penent$#n K!e"isien Kineti:
&ntuk menentukan konstanta kinetika 2 dan 2s digunakan persamaan ).
Dengan membagi kedua sisi persamaan diatas dengan J, maka didapatkan :
ersamaan 5'6 adalah persamaan garis lurus, sehingga nilai 2s dan )8k dapat ditentukan dengan lot JꝊ85$o-$6 %s )8s. ilai 1 dan 2d dapat ditentukan dengan persamaan 5#6 dan 5(6 berikut.
lotkan nilai )8Ꝋ %s $o-$8JꝊ, dari grafik tersebut didapatkan nilai slope 1 dan nilai intercept k d.$etelah menentukan nilai 1 dan 2 melalui persamaan diatas, maka 3ma4 dapat dihitung dari persamaan diba0ah ini.
BAB IV
8ASIL DAN PE,BA8ASAN
!asil dari percobaan dalam penelitian ini untuk menentukan koefisien kinetik pada bulan o%ember, Desember, dan anuari yang ditampilkan pada 7abel .).
T#'e) 5919 ilai yang didapatkan dari hasil analisa untuk menentukan koefisien kinetika pada Bulan o%ember, Desember dan anuari.
/enggunakan data yang diperoleh dari 7abel .), maka nilai )8sG JꝊ 8$-$oG dan $-$o8JꝊ untuk bulan no%ember, desember dan januari didapatkan dan dapat dilihat pada 7abel .', .#, dan ..
T#'e) 59<9 ilai )8sG JꝊ8$-$oG dan $-$o8JꝊ untuk bulan o%ember
T#'e) 5959 ilai )8sG JꝊ8$-$oG dan $-$o8JꝊ untuk bulan anuari
=ambar .), .# dan .( menghasilkan kur%a regresi linear antara )8s dan JꝊ8$-$o untuk bulan o%ember, Desember dan anuari. $edangkan kur%a regresi linear antara )8Ꝋc dan $-$o8JꝊ untuk bulan o%ember, Desember dan anuari ditampilkan pada =ambar .', . dan ..
G#m'#r 5949 )8Ꝋc dan $-$o8JꝊ untuk bulan o%ember
G#m'#r 59<. 2ur%a )8s dan JꝊ8$-$o untuk bulan Desember
G#m'#r 59=9 2ur%a )8s dan JꝊ8$-$o untuk bulan anuari
G#m'#r 5929 2ur%a )8Ꝋc dan $-$o8JꝊ untuk bulan anuari
Berdasarkan gambar .) dan .' koefisien kinetika 1, 2d, 2s, 3ma4, dan 2ma4 untuk bulan no%ember memberikan nilai *, g %ss8g "OD, *,*(8day, #<,< mg8l, ',<8day. =ambar .# dan . adalah koefisien kinetika bulan desember sebesar *,# g %ss8g "OD, *,*( d-), #,' mg8l, ),*' d-), dan ',9 d-). $edangkan koefisien kinetika bulan januari adalah *, g %ss8g "OD, *,*( d-), #),< mg8l, *,# d-), dan ',*) d-).
2inetika adalah sangat penting untuk memperpanjang kemungkinan penggunaan hasil penelitian ini untuk skala industri. 2ondisi lingkungan dapat dikontrol dengan mengatur p!, suhu, penambahan nutrien atau unsur lain,
penambahan atau pengurangan oksigen terlarut dan pengadukan. 2ondisi lingkungan membantu untuk meyakinkan bah0a adanya pengaruh keberadaan dari media yang unggul dalam pertumbuhan mikroba.
$ebagai perbandingan nilai koefisien kinetika, maka dilakukan perhitungan koefisien kinetika dari industri gula +mam 2homeini dan Limbah
rumah tangga.
T#'e) 59=9 2oefisien kinetika dari sistem lumpur aktif dengan pengadukan yang
sempurna
T#'e) 5929 2oefisien kinetika dari sistem lumpur aktif pada pengolahan limbah
rumah tangga.
7abel . memberikan informasi nilai koefisien kinetika dari limbah rumah tangga. ata-rata dari kalkulasi koefisien kinetika dalam penelitian ini adalah berada dalam rentang dari nilai koefisien kinetika dalam teori.
ata-rata koefisien 2 atau laju alir keseluruhan dari reaksi setiap bulannya adalah ',( d-). Angka ini menunjukkan sifat dari biodegradable air limbah dan
menunjukkan laju dekomposisi dari bahan organik.
$ajad !eydar et al 5'**<6 dengan penelitiannya dalam pengolahan limbah industri tekstil dengan sistem lumpur aktif aerob mendapatkan koefisien laju reaksi sebesar #,) d-). 2oefisien kinetik lainnya 2s, 2d, dan 1 dalam
7ing !ues et al 5'*)'6 dalam penelitiannya untuk menentukan koefisien kinetika dari lumpur aktif pada reaktor untuk unggas, nilai 2 atau laju reaksi total yang didapatkan adalah #,' d-). 2oefisien kinetika lainnya 2s, 2d dan 1 dalam penelitian nya yaitu 9< mg8l, *,*< d-), dan *,#-*,# kg%ss8kg "OD. enelitian
Ahmad 2amarolenajio et al 5'**96 dalam pengolahan limbah minyak kelapa sa0it mendapatkan nilai koefisien kinetika 2, 2s, 2d dan 1 yaitu )-),(9 d-), '9'-#<
mg8l, *,*9-*,*' d-), dan *,#-*,9( kg%ss8kg "OD.
ada penelitian ini nilai tengah dari laju pertumbuhan didapatkan sebesar ),*' yang sesuai dengan nilai batas yang diusulkan dan menunjukkan tingginya efisiensi yang didapat dari penyisihan bahan organik.
!eydar dan ACiC 5'**6 dalam penelitiannya pada pengolahan limbah industri tekstil didapatkan nilai laju pertumbuhan spesifik ), d-). 2oefisien kinetika lainnya 2, 2s, 2d, dan 1 dalam penelitiannya didapatkan #,)'( d-), ),'( mg8l, *,*) d-) dan *, kg%ss8 kg "OD.
=ilbert et al 5'**6 dalam penelitiannya pada pengolahan limbah industri minyak mendapatkan nilai koefisien laju pertumbuhan spesifik 3ma4 sebesar *.'(. ilai dari koefisien kinetika 2s, 2d, dan 1 didapatkan ' d-), *,*) d-), dan
*, kg%ss8 kg"OD.
ika dibandingkan koefisien kinetika 1 yang didapatkan dari pengolahan limbah industri pada penelitian ini sebesar *,# kg%ss8kg "OD maka sama dengan nilai koefisien kinetika 1dari pengolahan limbah minyak sa0it pada penelitian Ahmad 2amarolenajio dan koefisien 1 dari pengolahan limbah unggas pada penelitian 7ing !ues yaitu *,# dan *,#-*,# kg%ss8kg "OD. 2oefisien kinetika 2 dalam penelitian ini yaitu ',( d-) dimana nilainya mendekati nilai 2 dari pengolahan limbah tekstil, unggas, dan minyak yaitu #,)'(, #,' dan #,'< d-).
2oefisien 2d dari penelitian ini sebesar *,*( dan sesuai dengan nilai 2 d yang
didapatkan pada penelitian 7eleC dalam pengolahan limbah industri minyak, pengolahan limbah minyak sa0it, unggas, tekstil, dan petrokimia yaitu *.*G
BAB V KESI,PULAN
1. 2oefisien kinetika yang didapatkan 2s, 1, 2d, dan k ma4 dari proses
aerob dengan pengadukan yang sempurna pada pengolahan limbah industri gula adalah #, mg8lG *.# g%ss8 g "OD, *.*( d-), ).*' d-) dan '.(
d-). ata-rata laju bahan organik adalah ).#' kg"OD8 m#.d dan efisiensi penghilangan "OD adalah ',<;.
'. 2oefisien kinetika 3ma4, kd, 1, ks, dan kma4 dari penelitian ini sesuai dengan penelitian yang lain, nilainya juga dalam rentang pengolahan limbah rumah tangga dalam sistem lumpur aktif dan sistem ini dapat berfungsi dalam fase pertumbuhan yang rendah.
#. 2oefisien kinetika yang didapatkan dari penelitian ini dapat digunakan sebagai petunjuk dan operasi pada pengolahan limbah industri gula yang sama
. ada penelitian ini menunjukkan bah0a sistem anaerob &A$B cocok digunakan untuk pengolahan lumpur aktif aerobic.
DA7TAR PUSTAKA
!aydar, $., and ACiC, .A., 433?. 2inetic Pak. J. Engg. & Appl. Sci. @ol. (.
2amaruulnajulb, A., and Bin "he, +., 433>. 2inetic arameter $tudies of Acti%ated $ludge rocess For Anaerobicpre -pre- treted alm Oil /illeffluent.
/etcal, f., and ddy, +nc., 433<. ?aste0ater ngineering 7reatment and euse. th ed. e0 Delhi, 7ata /c=ra0-!ill.
$ajjad, !., ACiC, ., 4336. 2inetic "oefficients for the Biological 7reatment of 7annery ?aste0ater. Science echnology and !evelopment . @ol. '9, os. )' 5anuary-une6
$hariatanahi, /., 1??2. 7reatment Euality of 0aste0ater and se0age.
7ing-!sun, !. $=., and !uangb, ., 4311. rocess kinetics of an acti%ated-sludge reactor $ystem treating poultry slaughterhouse 0aste0ater. Environmental echnology. ##:9, <'-<#(.
7chobanoglous, = dan F.L.Burton. )). ?aste0ater ngineering : 7reatment, Disposal, and euse. /c=ra0 !ill Book "o. e0 1ork. )## hlm.
