Docstoc

PENGOLAHAN LIMBAH CAIR DENGAN TEKNIK LUCUTAN PLASMA

Document Sample
PENGOLAHAN LIMBAH CAIR DENGAN TEKNIK LUCUTAN PLASMA Powered By Docstoc
					          PROSES OZONISASI PADA LIMBAH CAIR INDUSTRI GULA




                   Isyuniarto, Widdi Usada, Suryadi, Agus Purwadi
                            PTAPB – BATAN Yogyakarta


                                      ABSTRAK


       PROSES OZONISASI PADA LIMBAH CAIR INDUSTRI GULA. Telah
dilakukan proses ozonisasi pada limbah cair industri gula. Sebagai cuplikan diambil
limbah cair hasil proses PG Pesantren Baru, Kediri. Sebelum diproses lebih lanjut,
limbah awal disaring terlebih dahulu dengan lapisan pasir, untuk menghilangkan
kotoran-kotoran yang ada dalam limbah. Kemudian pH awal limbah dibuat 8 dengan
penambahan susu kapur. Setelah itu diperlakukan memakai tawas dan zeolit dengan
konsentrasi divariasi dari 0,6 ; 0,8 ; 1,0 dan 1,2 % (% berat). Setiap perlakuan
diozonisasi 45 menit. Sedangkan untuk penambahan kapur, pH limbah tidak dibuat 8,
karena dengan penambahan kapur pH limbah sudah tinggi ( >11 ). Hasil proses
dilakukan analisis BOD dan COD. Dari hasil penelitian dapat diambil kesimpulan
bahwa pemakaian bahan-bahan koagulan dan absorben tawas, zeolit dan kapur yang
dikombinasikan dengan proses ozonisasi dapat menurunkan nilai BOD dan COD
limbah cair industri gula sampai memenuhi baku mutu..



                                      ABTRACT


        THE OZONISATION PROCESS AT LIQUID WASTE OF SUGAR
INDUSTRIAL the ozonisation process at liquid waste of sugar industrial has done. As
sample taken by liquid waste result of process PG Pesantren Baru, Kediri. Before
processed furthermore, waste early filtered beforehand with the sand coat, to eliminate
the existing dirt in waste. Later than pH of early waste made by 8 with addition calcify.
Afterward treated hence alum and zeolite with the concentration variation of from 0,6;
0,8; 1,0 and 1,2 % (% heavy). Each every treatment ozonisation 45 minute. While for
the addition of calcify the pH waste was not made by 8, because with the addition
calcify the pH waste have high (> 11). Result process done by analysis of BOD and
COD. From research result can be taken by conclusion that usage of substance of
precipitate and absorben alum, zeolite and chalk combined with the ozonisation process
can degrade the value of BOD and COD industrial liquid waste of sugar fulfill
permanent of quality.
PENDAHULUAN


       Dengan semakin pesat perkembangan industri di Indonesia, tidak dapat
dipungkiri bahwa masalah pencemaran lingkungan akibat limbah industri sudah sangat
mendesak untuk diwaspadai. Pembangunan industri di Indonesia diharapkan dapat
meningkatkan kesejahteraan masyarakat, bila dalam perumusan kebijaksanaan
pembangunan industri tidak memasukkan unsur-unsur pertimbangan yang berorientasi
pada komponen lingkungan air, udara dan tanah maka akan mengalami penurunan
kualitas yang mungkin substansial sebagai pencemar oleh limbah industri. (1)
       Berbagai industri saat ini, termasuk industri gula, banyak membuang limbah ke
sungai tanpa ada pengolahan terlebih dahulu atau sudah dilakukan pengolahan tetapi
masih belum memenuhi baku mutu limbah cair yang sudah ditetapkan oleh pemerintah,
dengan demikian limbah tersebut dapat menganggu lingkungan sekitarnya. Dalam
proses produksi gula dari tanaman tebu yang diproses sampai menjadi gula kasar atau
gula murni hingga mempunyai nilai jual yang tinggi, memiliki hasil samping produk
berupa limbah. Limbah yang dihasilkan berupa limbah padat yaitu ampas tebu dari
proses penggilingan dan penyaringan kotoran setelah dari proses pemerasan tebu, juga
limbah cair yang berasal dari air pendingin kondensor baromatik, air pendingin, air
proses dari pencucian pada penghilangan warna, pencucian endapan saringan tekan, dan
air cuci peralatan pabrik.(2) Dalam penelitian ini yang akan diproses adalah limbah cair.
       Sumber utama air limbah adalah air pendingin pada kondensor barometik, air
proses dari pencucian pada penghilangan warna, pencucian endapan saringan tekan, dan
air cuci lantai dan alat, mempunyai laju alir lebih rendah tetapi mempunyai nilai BOD
yang tinggi (sampai 5000 mg/l) dan padatan tersuspensi yang kadar organiknya relatif
rendah. Air limbah yang terkumpul mempunyai BOD yang berkisar dari 300 sampai
2000 mg/l dan TSS dari 200 sampai 800 mg/l, tergantung pada faktor proses produksi
yang terjadi di dalam pabrik khususnya pada proses pemurnian gula.
     Limbah cair pabrik gula pada umumnya tidak mengandung limbah berbahaya atau
beracun. Operasi pemurnian yang hanya menghasilkan gula cair membangkitkan laju
alir separuhnya, akan tetapi kadar BOD dua kali pabrik gula kristal. Di Indonesia
produksi gula bersifat musiman, yaitu 5 sampai 6 bulan dalam setahun.
        Adapaun parameter utama untuk pabrik penggilingan tebu dan pemurnian gula,
adalah BOD dan COD. Parameter sekunder adalah , TSS, dan pH, temperatur, nitro gen,
minyak dan lemak, sulfida dan padatan keseluruhan. Khusus untuk penelitian kali ini
yang akan diamati adalah besaran BOD dan COD, karena keterbatasan waktu yang
tersedia di PG Pesantren Baru, Kediri Jawa Timur.
        Analisis Biological Oxygen Demand (BOD) atau kebutuhan oksigen biologis
adalah suatu analisa empiris yang mencoba mendekati secara global proses-proses
mikrobiologis yang terjadi didalam air. Angka BOD adalah jumlah oksigen yang
dibutuhkan oleh bakteri untuk mendegradasi hampir semua zat organik yang terlarut
termasuk zat organik yang tersuspensi didalam air. Reaksi oksidasi yang dapat terjadi
dituliskan sebagai berikut :

Cn HaObN c + (n + a/4 – b/2 – 3c/4) O 2       nCO 2 + (a/2 – 3c/2)H2 O + cNH3 ...... (1)

        Reaksi tersebut memerlukan kira-kira 2 hari untuk 50% reaksi tercapai, 5 hari
untuk 75% reaksi dan 20 hari untuk 100% reaksi . Untuk pemeriksaan angka BOD
dilakukan pengukuran oksigen terlarut dalam sampel air sebelum inkubasi dan setelah 5
hari inkubasi pada suhu konstan 20°C sebagai taksiran jumlah beban pencemar yang
dikandung dalam air. BOD dihasilkan dari tumpahan tetes tebu dari proses pemurnian
gula.
        Chemical Oxygen Demand (COD) atau kebutuhan oksigen kimia adalah jumlah
oksigen (mg O 2 ) yang dibutuhkan untuk mengoksidasi zat-zat organis yang ada dalam 1
liter sampel air, dimana pengoksidasian K 2 Cr2O7 digunakan sebagai sumber oksigen
(Oxidizing agent).
        Angka COD merupakan ukuran bagi pencemar air oleh zat- zat organis secara
alamiah dapat dioksidasi        melalui proses      mikrobiologis,   dan   mengakibatkan
berkurangnya oksigen terlarut di dalam air. COD dihasilkan dari penambahan senyawa
kimia dalam proses sulfitasi atau pemurnian gula.
         Langkah yang harus dilakukan untuk mengurangi pencemaran, khususnya
pencemaran air adalah dengan mengolah air buangan tersebut sebelum di buang ke
badan sungai, salah satu langkah yang dapat dilakukan untuk mengurangi tingkat
pencemaran yaitu dengan penyerapan (adsorbsi) menggunakan zeolit maupun bahan
pengendap (koagulan) tawas dan perlakuan menggunakan ozon (O 3 ). Zeolit digunakan
untuk mengikat koloid-koloid dalam limbah, tawas berfungsi mengendapkan koloid dan
ozon untuk mereduksi senyawa organik, bau, warna dan menurunkan COD dan BOD.
Sebelum dimanfaatkan sebagai adsorben, dilakukan proses aktivasi terhadap zeolit alam
yang akan dipakai. Aktivasi terhadap zeolit dapat dilakukan dengan dua cara yaitu
secara fisis dan secara kimiawi.(3)
       Aktivasi secara fisis berupa pemanasan zeolit pada suhu dan waktu tertentu
dengan tujuan untuk menguapkan air yang terperangkap dalam pori-pori kristal zeolit
sehingga luas permukaan pori-pori bertambah, dan untuk mengaktifkan kembali zeolit
yang sudah dipakai beberapa kali dapat pula dilakukan dengan mencuci zeolit dengan
menggunakan HCl 0,1 N. Sedangkan aktivasi secara kimia dilakukan dengan larutan
asam (H2 SO4 ) atau dengan basa (NaOH), dengan tujuan untuk membersihkan
permukaan pori-pori, membuang senyawa pengotor, dan menyusun kembali letak atom
yang akan dipertukarkan. Untuk penelitian ini yang dipilih adalah perlakuan secara
fisis, yaitu zeolit dipanaskan pada suku 300 o C selama 4 - 5 jam.
       Untuk ikut berperan aktif memecahkan problem nasional sesuai dengan
kemampuan iptek yang dimiliki dalam pembuatan generator ozon dan aplikasinya (4)
maka BATAN Yogyakarta bekerjasama dengan PTPN X Jawa Timur dan P3GI
Pasuruan ikut berpartisipasi menyumbangkan kemampuannya dalam memecahkan
problem daerah khususnya dalam teknologi pengolahan limbah cair pabrik gula, untuk
disosialisasikan kepada masyarakat luas pada umumnya dan pada industri gula pada
khususnya.
       Dalam hal ini teknologi pembuatan ozon yang digunakan adalah dengan metoda
plasma lucutan terhalang dielektrik (dielectric barrier discharge)(5,6) atau karena
lucutannya yang nyaris tak terdengar maka metode ini sering dikatakan metode plasma
lucutan senyap. Untuk mendukung penyempurnaan aplikasi, dengan metode ini akan
dirancang bangun ozonizer dengan keluaran daya 1.000 – 1.500 watt. Keunggulan
teknologi lucutan senyap dibanding dengan teknologi sinar UV adalah efisiensi ozon
yang dihasilkan lebih besar.
TATA KERJA

BAHAN

       Bahan yang digunakan adalah tawas, zeolit, kapur, dan cuplikan limbah industri
gula dari PG Pesantren Baru Kediri, Jawa Timur.

ALAT

       Timbangan, alat penggerus, alat-alat gelas, pH meter, dan alat ozonizer.

CARA KERJA

     Volume limbah cair setiap perlakuan adalah 1 liter, dengan pH awal dibuat 8
dengan penambahan susu kapur. Kemudian limbah diperlakukan memakai tawas
dengan variasi berat : 0,6 ; 0,8 ; 1,0 dan 1,2 % (% berat). Setelah itu diozonisasi 45
menit. Kemudian hasil perlakuan dianalisis BOD dan COD-nya. Pekerjaan ini diulang
dengan mengganti tawas dengan zeolit dan kapur. Sedangkan untuk penambahan kapur,
pH limbah tidak dibuat 8, karena dengan penambahan kapur pH limbah sudah tinggi (
>11 ). Analisis BOD dan COD dilakukan di Laboratorium Fakultas Pertanian
Universitas Brawijaya, Malang.


HASIL DAN PEMBAHASAN


       Limbah cair yang dijadikan sampel adalah limbah cair keluaran proses
kristalisasi gula dan keluaran unit pendingin. Proses yang dilakukan selama ini adalah
limbah dienapkan dalam kolam dan dilakukan aerasi, setelah satu hari mengendap
kemudian beningannya disirkulasi kembali lagi ke dalam pabrik untuk keperluan proses.
Dari perlakuan semacam ini dimungkinkan BOD dan COD dalam air limbah semakin
tinggi. Sehingga kurang efektif untuk digunakan dan juga dapat merusak alat-alat
proses. Oleh karena itu diperlukan suatu tindakan untuk menurunkan nilai BOD dan
COD, sehingga apabila air limbah tersebut digunakan kembali untuk tujuan proses akan
menjadi lebih aman. Lebih- lebih lagi bila air limbah tersebut langsung dibuang ke
sungai.            Pengaruh penambahan zeolit, tawas dan kapur terhadap nilai BOD dapat
dilihat pada Gambar 1 berikut ini.
                  800

                  700

                  600
   BOD ( ppm )




                  500

                  400

                  300

                  200

                  100

                    0
                      0
                   Kontrol       2
                             Limbah+O 3     4
                                           0,6%        6
                                                      0,8%        8
                                                                 1,0%       10
                                                                            1,2%       12
                                       Pe nambahan Bahan ( % be rat )
                                            Tawas     Zeolit    Kapur


                 Gambar 1.   Pengaruh penambahan tawas, zeolit dan kapur terhadap nilai BOD
                             pada limbah, dengan waktu ozonisasi 45 menit.
                 Tawas merupakan bahan koagulan yang sering digunakan di pengolahan air
minum ataupun pada air buangan domestik dan industri, ini disebabkan bahwa tawas
dapat mengurangi konsentrasi warna, bau, kekeruhan. Sehingga nantinya diinginkan
hasil akhir pengolahan air limbah yang cukup jernih. Dalam perlakuan limbah yang
pertama ini digunakan koagulan tawas yang telah dihaluskan, sehingga dalam proses
ozonisasi nantinya didapatkan hasil yang optimal karena semakin kecil ukuran butiran
tawas maka daya penyerapannya semakin tinggi.                  Demikian juga   untuk zeolit,
dimaksudkan untuk menyerap koloid-koloid yang ada dalam limbah, akan tetapi harga
zeolit lebih mahal dibandingkan harga tawas. Sedangkan pemakaian kapur tujuan
utamanya adalah menaikkan pH limbah agar > 8,0. Hal ini dikarenakan ozon lebih
efektif bekerja pada pH > 7,0 (ke arah basa)(5), seperti pada Gambar 2 berikut.
Sehingga bila pH limbah dibuat > 7 akan mempercepat degradasi organik, yang pada
akhirnya BOD limbah menjadi turun.
                     100                                                          7,6

                                   62

                                                                                  8,5
                                   40
                 % ozon sisa




                                   25
                                                                              8,85

                                   16

                                                                             9,2
                                   10
                                                                 9,89
                                   6,2              10,2
                                         10,4
                                   4,4
                                         0      3          6      9     12   15         18
                                                           Waktu (me nit)

       Gambar 2.               Hubungan antara umur ozon (menit) dengan pH larutan. (5)
Dari Gambar 1 terlihat bahwa ozon memiliki peran besar dalam menurunkan BOD,
karena ozon merupakan oksidator yang kuat yaitu dengan adanya unsur oksigen yang
tidak stabil, sehingga sangat reaktif. Hal ini dapat diterangkan dalam reaksi berikut ini :
         O2 + radisi UV                                    2 O* ……...…….........………………… (2)
         O*    + O2                                            O3 …….......….......……………….... (3)




                                   Gambar 3. Reaksi pembentukan ozon (O 3 )
            O * ini bersifat radikal sehingga apabila bertumbukan dengan air akan
membentuk ion hidroksil (OH-), membentuk OH- radikal, yang kemudian pada
gilirannya akan berperan dalam merombak ikatan- ikatan dari persenyawaan kimia, baik
organik maupun anorganik yang terdapat dalam limbah, sehingga mikroorganisme akan
mengalami kekurangan bahan atau nitrisi yang akan diurai, dengan demikian akan
mengurangi jumlah oksigen yang terkandung didalam limbah tersebut. Hal ini terlihat
dengan menurunnya BOD seperti terlihat pada Gambar 1, dimana BOD adalah jumlah
oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorganisme untuk memecah atau mengoksidasi
bahan-bahan organik yang ada dalam air limbah. Penurunan nilai BOD ini cukup
signifikan yaitu dari 324 ppm menjadi 19 ppm.
            Sedangkan pengaruh penambahan tawas, zeolit dan kapur terhadap nilai COD,
dapat dilihat pada Gambar 4 berikut.
                   900
                   800
                   700
                   600
     COD ( ppm )




                   500
                   400
                   300
                   200
                   100
                    0
                   Kontrol
                      0            2       4
                               Limbah+O 3 0,6%         6
                                                      0,8%       8
                                                               1,0%        10
                                                                         1,2%       12
                                        Pe nambahan Bahan ( % be rat )
                                             Tawas    Zeolit   Kapur

            Gambar 4.        Pengaruh penambahan tawas, zeolit dan kapur terhadap nilai COD
                             pada limbah, dengan waktu ozonisasi 45 menit.

     COD atau kebutuhan oksigen kimia adalah jumlah oksigen (mg O 2 ) yang
dibutuhkan untuk mengoksidasi zat- zat organis yang ada dalam 1 liter sampel air,
dimana pengoksidasian K 2 Cr2 O7 digunakan sebagai sumber oksigen (Oxidizing agent).
     Angka COD merupakan ukuran bagi pencemar air oleh zat- zat organis secara
alamiah dapat dioksidasi       melalui proses    mikrobiologis,   dan   mengakibatkan
berkurangnya oksigen terlarut di dalam air. Nilai COD yang tinggi dihasilkan dari
penambahan senyawa kimia dalam proses sulfitasi atau pemurnian pada pabrik gula.
Tetapi mengingat ozon merupakan oksidator yang sangat kuat, maka senyawa organik
yang ada dalam limbah pabrik gula dapat dioksidasi menjadi senyawa-senyawa yang
lebih sederhana. Sehingga nilai COD dalam limbah menjadi turun.
     Penambahan bahan-bahan pembantu, seperti tawas, zeolit maupun kapur, sangat
membantu kerja ozon. Karena tawas dan zeolit merupakan bahan koagulan dan
absorben yang sangat efektif dan harganya murah, sehingga koloid-koloid yang ada
dalam limbah diserap oleh bahan-bahan tersebut kemudian senyawa yang lain
dioksidasi oleh ozon. Sedangkan kapur berfungsi menaikkan pH limbah menjadi lebih
basa. Karena pada kondisi basa kerja ozon sangat efisien. Sehingga pada penambahan
kapur nilai COD dapat turun sangat signifikan, yaitu dari 660 ppm menjadi 40 ppm.
     Menurut Surat Keputusan Gubenur DIY, No :281/KPTS/1998, (7) seperti yang
tercantum dalam Tabel 1 berikut ini, hasil penelitian yang telah dilakukan sudah
memenuhi persyaratan yang diminta, baik untuk BOD maupun COD. Apabila perlakuan
ozon ini dilakukan bertingkat, diharapkan BOD dan COD yang ada dalam limbah dapat
ditekan lebih rendah lagi.
               Tabel. 1. Baku mutu limbah cair untuk industri gula.
                                                  Beban Pencemar
            Parameter        Kadar Maksimum         Maksimum
                                  (mg/l)             (kg/ton)

         BOD                       60                    0,30
         COD                      100                    0,50
         TSS                       50                    0,25
         Sulfida (H2 S)           0,5                  0,0025
         Minyak                    5                    0,025
         PH                     6,0 - 9,0
         Volume limbah maksimum 5 m3 /ton produk gula

       (Sumber : Keputusan Gubenur DIY, No :281/KPTS/1998)(7)
KESIMPULAN

       Berdasarkan hasil penelitian yang telah dikemukakan dimuka, maka dapat
diambil kesimpulan bahwa pemakaian bahan-bahan koagulan dan absorben tawas, zeolit
dan kapur yang dikombinasikan dengan proses ozonisasi dapat menurunkan nilai BOD
dan COD limbah cair industri gula dengan sangat signifikan, yaitu BOD dari 324 ppm
menjadi 19 ppm dan COD dari 660 ppm menjadi 40 ppm. Sehingga dapat memenuhi
baku mutu limbah yang dipersyaratkan.


DAFTAR PUSTAKA

1.     TYOSO, B.W., Penanggulangan Pencemaran Industri Ditinjau dari Aspek
       Teknik, Makalah Seminar Nasional Senat Fakultas Teknik Kimia UPN
       “Veteran” Yogyakarta (1988).

2.     CLIFTON, P., Limbah Cair Berbagai Industri di Indonesia, Sumber,
       Pengendalian dan Baku Mutu, Environmental Management Development in
       Indonesia, Jakarta (1994).

3.     PURNAMI, A dan SIDAURUK, M., Netralisasi Limbah Cair Industri Kulit
       dengan Menggunkan Zeoli dan Teknik Lucutan Plasma, Skripsi, Institut Sains &
       Teknologi AKPRIND, Yogyakarta (2004), (Tidak dipublikasikan)

4.     AGUS PURWADI dkk., “ Studi dan Pembuatan Generator Ozon Menggunakan
       Lucutan Listrik “, Jurnal Nusantara Kimia, Vol. VIII, No. 1, Januari (2001).

5.     KOGELSCHATZ, U., ELIASSON, B.,and HIRTH, M., Ozone Generation From
       Oxygen And Air: Discharge Physics And Reaction Mechanism, Ozone Science
       & Engineering, vol 10, pp. 367-368, (1988).

6.     KOGELSCHATZ, U., Industrial Ozone Production, Presented in International
       Ozone Symposium, Anniversary of Christian Friedrich Schonbein The
       Discoverer of Ozone, Basel, Switzerland, October 21 and 22, (1999).

7.     Gubenur Daerah Istimewa Yogyakarta, Nomor:281/KPTS/1998, tentang Baku
       Mutu Limbah Cair Bagi Kegiatan Industri di Propinsi Daerah Istimewa
       Yogyakarta, Yogyakarta (1998).

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Stats:
views:1137
posted:10/5/2010
language:Indonesian
pages:10