LAPORAN PRAKTIKUM

LUMPUR AKTIF KONVENSIONAL

diajukan untuk memenuhi salah satu tugas praktikum Pengolahan Limbah Industri

Dosen Pembimbing : Ir. Endang Kusumawati, MT

Disusun Oleh :

Muhamad Aliyudin M 101411044

Muhammad Iqbal Alkindi 101411046

Nurul Aini Kesuma W 101411047

Nurul Anisa Hakim 101411048

Raihan Khairan 101411049

Kelompok : III (Tiga)

Kelas : 3 B

Tanggal praktikum : 10 Oktober 2012

D3-TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2012

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Metode pengolahan air limbah dengan menggunakan sistem Lumpur Aktif

Konvensional merupakan metode yang banyak digunakan dlaam pengolahan air limbah

indsutri. Terdapat beberapa alasan yang mendasari hal tersebut yakni efisiensi pengolahan

cukup tinggi (penyisishan BOD + 85%), desain reaktornya sederhana, dan rentang dari jenis

limbah cair yang dapat diolah cukup luas. Alasan yang lain yaitu kandunga organik dalam air

limbah industri masih berada dalam rentang yang sesuai untuk dioalh dengan menggunakan

metode ini.

Perkembangan industri di Indonesia pada saat ini cukup pesat. Hal ini ditandai dengan

semakin banyaknya industri yang memproduksi berbagai jenis kebutuhan manusia seperti

industri kertas, tekstil, makanan, dan sebagainya. Seiring dengan perkembangan tersebut,

maka semakin banyak pula hasil samping yang diproduksi sebagai limbah. Banyaknya limbah

dapat menyebabkan terjadinya pencemaran, terutama limbah cair yang dapat mencemari

sistem perairan seperti sungai. Dengan demikian limbah cair yang dikeluarkan harus memiliki

baku mutu untuk mencegah pencemaran. Jika terjadinya pencemaran, hal ini harus

ditanggulangi (dicegah) dengan mengolah limbah yang dikeluarkan agar sesuai dengan baku

mutu.

Salah satu parameter yang sering digunakan sebagai tolak ukur tercemarnya suatu sungai

adalah COD (Chemical Oxygen Demand), pH, DO (Disolved Oxygen), dan temperatur yang

mengacu pada baku mutu yang dikeluarkan oleh pemerintah. Dengan mengetahui nilai

parameter suatu limbah cair, maka dapat diketahui limbah tersebut dapat berpotensi

mencemari sungai atau tidak.

1.2. Tujuan

1. Menentukan konsentrasi awal kandungan organik dalam lumpur aktif dan

konsentrasi kandungan organik setelah percobaan berlangsung selama seminggu.

2. Menentukan kandungan Mixed Liquor Volatile Suspended Solid (MLVSS) yang

mewakili kandungan mikroorganisme lumpur aktif.

3. Menentukan konsentrasi nutrisi bagi mikroorganisme pendegradasi air limbah dalam

lumpur aktif.

4. Menghitung efisiensi pengolahan dengan cara menentukan persen (%) kandungan

bahan organik yang didekomposisi selama seminggu oleh mikroorganisme dalam

lumpur aktif terhadap kandungan bahan organik mula-mula.

BAB II

PUSTAKA

Proses pengolahan air limbah secara biologi dapat dilakukan secara anaerobik dam

secara aerobik. Pada pengolahan air limbah secara anaerobik mikroorganisme pendekomposisi

bahan-bahan organik dalam air limbah akan terganggu pertumbuhannya atau bahkan akan

mati jika terdapat oksigen bebas (O2) dalam sistem pengolahannya. Dalam pengolahan air

limbah secara aerobik mikroorganisme mengoksidasi dan mendekomposisi bahan-bahan

organik dalam air limbah dengan menggunakan oksigen yang disuplai oleh aerasi dengan

batuan enzim dalam mikroorganisme. Pada waktu yang sama mikroorganisme mendapatkan

energi sehingga mikroorganisme baru dapat bertumbuh.

Berdasarkan pertumbuhan mikroba dalam peralatan pengolahan air limbah terdapat dua

macam pertumbuhan mikroorganisme yakni pertumbuhan secara tersuspense dan

pertumbuhan secara terlekat. Pertumbuhan mikroba secara tersuspensi adalah tipe

pertumbuhan mikroba dimana mikroba pendegradasi bahan-bahan organik bercampur secara

merata dengan air limbah dalam perlatan pengolah air limbah. Sedangkan pertumbuhan

mikroba secara terlekat adalah jenis pertumbuhan mikroba yang melekat pada bahan pengisi

yang terdapat pada peralatan pengolah air limbah. Contoh peralatan pengolah air limbah

secara anaerobik yang menggunakan sistem pertumbuhan mikroba tersuspensi diantaranya

yaitu Laguna Anaerobik dan Up-Flow Acaerobic Sludge Blanket. Sedangkan filter anaerobik,

dan anaerobic fluidized bed reactor merupakan contoh peralatan pengolah air limbah/reaktor

yang menggunakan sistem pertumbuhan mikroba tersuspensi secara aerobik diantaranya yaitu

lumpur aktif dan Laguna Teraerasi. Sedangkan reaktor yang menggunakan sistem

pertumbuhan mikroba terlekat secara aerobik diantaranya yaitu Trickling Filter, dan Rotating

Biological Contactor.

Reaksi dekomposisi/ degradasi bahan organik secara aerobik dan reaksi pertumbuhan

mikroorganisme yang terjadi dalam sistem pengolahan air limbah ditunjukkan sebagai berikut:

[bahan organik] + O2 + nutrisi → CO2 + NH3 + mikroba baru + produk akhir yang

lain .....(1)

Mikroba

[mikroba] + 5 O2 → 5C O2 +2H2O + NH3 + Energi ................(2)

Dengan demikian proses dekomposisi bahan organik terjadi bersamaan dengan

pertumbuhan mikroorganisme.

Proses degradasi bahan-bahan organik dan proses pertumbuhan mikroba dapat

berlangsung dengan baik jika terdapat kondisi lingkungan yang mendukung. Derajat

keasaman (pH) yang relatif netral, yaitu pH 6,5 – 8,0; suhu normal, yaitu dalam rentang 25 -

35oC; dan tidak terdapat senyawa toksik yang merugikan. Kondisi lingkungan di atas dan

tersedianya perlatan pengolah air limbah merupakan persyaratan yang harus dipenuhi untuk

berlangsungnya proses pengolahan secara efektif.

Proses pengolahan secara biologi yang paling sering digunakan adalah proses

pengolahan dengan menggunakan lumpur aktif. Metode ini memanfaatkan kerja mikroba aktif

yang mendegradasi bahan-bahan organik secara aerobik. Karena mikroba aktif wujud fisiknya

menyerupai lumpur maka kemudian disebut lumpur aktif. Selain metode Lumpur Aktif secara

konvensional terdapat modifikasi metode lumpur aktif seperti Oxidation Ditch, Extended

Aeration Activated Sludge, Sequencing Batch Reactor, dan Contact Stabilization. Namun pada

prinsipnya semua metodologi mempunyai fungsi yang serupa sehingga kemiripan komponen-

komponen unitnya. Terdapat empat komponen dalam metode Lumpur aktif yaitu tangki

aerasi, tangki pengendap, sistem pengendalian lumpur, dan sistem pembubuhan nutrisi. Ketiga

komponen unit dilakukan secara otomatis tetapi unit pembubuhan nutrisi biasanya dilakukan

secara manual.

Sistem Lumpur aktif konvensional sudah dikenal masyarakat industri sejak lama. Dalam

aplikasi di lapangan/industri alur pengoperasian proses lumpur aktif konvensional dapa dilihat

pada gambar 1. Tangki aerasi umumnya terbuat dari beton atau pelat besi berbentuk persegi

panjang atau bulat.

Tangki aerasi Kolam sedimentasi akhirKolam Sedimentasi primer

Ke proses pengolahan

lumpur

Gambar 1. Aliran proses lumpur aktif konvensional

Penyuntikan udara ke dalam tangki aerasi dilakukan secara difusi (penyemprotan) atau

secara mekanis atau gabungan keduanya. Di depan Tangki Aerasi terdapat Tangki

Pengendapan/Sedimentasi Primer dan di belakang Tangki Aerasi terdapat tangki sedimentasi

akhir. Sedimentasi primer diperuntukan bagi pengendapan partikel-partikel padatan

terendapkan (settleable solid) yang berukuran 1,2µm. Sedangkan tangki sedimentasi akhir

yang biasa disebut dengan Clarifier berfungsi untuk mengembalikan sebagian lumpur aktif

yang terbawa oleh aliran efluen. Sekitar 2-30% lumpur yang masuk ke dalam Clarifier dikirim

kembali ke tangki aerasi sedangkan lumpur yang lainnya dibiarkan selama 2 -3 jam dalam

tangki sedimentasi akhir untuk diendapkan. Setelah diendapkan sedimen lumpur dalam

Clarifier dikerok dan dibuang dalam lumpur. Lumpur dalam pengumpul lumpur dibuang

dengan cara pengentalan (thickening) dan dehidrasi.

Nutrisi/makanan yang diberikan bagi mikroorganisme pendegradasi limbah dalam

lumpur aktif konvensioanal diberikan sesuai dengan perbandingan BOD:N:P = 100:5:1.

Glukosa digunakan sebagai sumber karbon, KNO3 sebagai sumber nitrogen, KH2PO4 sebagai

sumber phospor. Dalam percobaan ini nutrisi yang diberikan bagi mikroba berupa limbah air

sintetis. Hal ini dimaksudkan agar penentuan efisiensi pengolahan limbah dalam lumpur aktif

konvensional dapat dihitung dengan lebih akurat.

Air limbah beserta mikroba tersuspensi dalam air limbah tersebut biasnya disebut

dengan mixed liquor. Untuk mengetahui kuantitas mikroba pendekomposisi atau pendegradasi

air limbah maka ditentukan dengan mengukur kandungan padatan tersuspensi yang mudah

Lumpur berlebih

Lumpur kembali

Air sudah diolah udara

menguap (mixed liquor volatile suspended solids/MLVSS) dalam reaktor. Rasio kuantitas

nutrisi yang ditambahkan ke dalam mixed liquor terhadap kuantitas mikroba tersuspensi

digunakan sebagai ukuran sehat tidaknya pertumbuhan mikroba tsb. Rasio food to

microorganism (F/M) yang ideal untuk sistem lumpur aktif konvensional berkisar antara 0,2 –

0,5 kg BOD/hari//kg MLVSS. Jika rasio F/M terlalu besar maka akan terdapat dominasi

pertumbuhan bakteri filamen yang menyebabkan lumpur aktif sulit mengendap. Jika F/M

terlalu kecil maka akan terbentuk busa yang berasal dari pertumbuhan bakteri yang berbentuk

busa. Maka nilai F/M yang ideal merupakan parameter kunci yang menjadi acuan

keberhasilan pengoprasian sistem lumpur aktif.

Penetapan COD (Chemical Oxygent Demand)

COD atau kebutuhan oksigen kimia adalah jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk

mengoksidasi zat-zat organik yang ada dalam 1 liter sampel air, dimana pengoksidasi K2Cr2O7

digunakan sebagai sumber oksigen (oxidizing agent).

Penetapan MLVSS

Konsentrasi biomassa atau organisma dinyatakan dalam mg/L VSS (Volatile Suspended

Solid). Prinsip pengukuran berdasarkan gravimetri, yaitu analisa berdasarkan penimbangan

berat dan dilakukan dengan cara penyaringan, pemanasan dan penimbangan.

BAB IV

DATA PENGAMATAN

Temperatur

Sebelum penambahan nutrisi = 24oC

Setelah penambahan nutrisi = 23,9oC

pH

sebelum penambahan nutrisi = 7.80

setelah penambahan nutrisi = 7.64

Penentuan Kandungan MLVSS

sebelum penambahan nutrisi

No Massa Satuan (gram)

1 Cawan pijar setelah dipanaskan (a) 29,4538

2 Kertas saring setelah dipanaskan (b) 1,0752

3 Cawan pijar berisi endapan setelah di oven (c) 31,5383

4 Cawan pijar berisi endapan setelah di furnace (d) 31,2041

Penentuan Kandungan COD

No Sampel lumpur aktif Volume FAS (mL)

1 Blanko sebelum penambahan nutrisi 3,40

2 Sampel sebelum penambahan nutrisi (1) 3,30

3 Sampel sebelum penambahan nutrisi (2) 3,25

4 Blanko setelah penambahan nutrisi 1,40

5 Sampel setelah penambahan nutrisi (1) 1,10

6 Sampel setelah penambahan nutrisi (2) 1,10

BAB V

PENGOLAHAN DATA

5.1. Penentuan Konsentrasi Nutrisi Bagi Mikroorganisme

Diketahui : BOD = 500 mg/L

BOD : N : P = 100 : 5 : 1

Volume tangki lumpur = 15 L

Reaksi :

C6 H 12 O6+6 O2→ 6 C O2+6 H2O

Berat glukosa yang ditambahkan :

Mr C6H12O6 = 180 g/mol

Mr 6O2 = 192 g/mol

Berat glukosa yang ditambah kan=V tangki x BOD xMr C6 H 12O6

Mr 6 O2

Berat glukosa yang ditambah kan=15 L x 500 mg / L x180 g/mol192 g/mol

Berat glukosa yang ditambah kan=7031,25 mg

Berat glukosa yang ditambah kan=7,0313 g

Berat KNO3 sebagai N yang ditambahkan :

Mr KNO3 = 101 g/mol

Ar N = 14 g/mol

Berat KN O3 yangditamba h kan=Mr KN O3

Ar N×

5100

× BOD × V tangki

Berat KN O3 yangditamba h kan=101 g/mol14 g/mol

×5

100×500 mg /L ×15 L

Berat KN O3 yangditamba h kan=2705,36 mg

Berat KN O3 yangditamba h kan=2,7054 g

Berat KH2PO4 sebagai P yang ditambahkan :

Mr KH2PO4 = 136 g/mol

Ar P = 31 g/mol

Berat K H 2 P O4 yangditamba h kan=Mr K H 2 P O4

Ar P×

1100

× BOD ×V tangki

Berat K H 2 P O4 yangditamba hkan=136 g/mol31 g/mol

×1

100× 500 mg / L× 15 L

Berat K H 2 P O4 yangditamba hkan=329,032mg

Berat K H 2 P O4 yangditamba hkan=0,3290 g

5.2. Penentuan Kandungan MLVSS

TSS (Total Suspended Solid)

TSS=(c− (a+b ) )mLsampel

× 106

TSS=(31,5383−30,5290 )

68 mL× 106

TSS=14.842,65 mg / L

VSS (volatile Suspended Solid)

VSS=(c−d )

mL sampel× 106

VSS=(31,5383−31,2041 )

68 mL×106

VSS=4.914,71 mg / L

FSS (Fixed Suspended Solid)

FSS=TSS−VSS

FSS=14.842,65 mg /L−4.914,71 mg / L

FSS=9.927,94 mg / L

5.3. Perhitungan COD (Chemical Oxygent Demand)

COD sebagaimg O2/ L=(a– b)c x 1000 x d x p

mLsampel

dengan,

a = mL FAS untuk blanko

b = mL FAS untuk sampel

c = normalitas FAS (0,08 N)

d = berat equivalen oksigen (8)

p = pengenceran

COD sebelum penambahan nutrisi

COD sebagaimg O2/ L=(a– b)c x 1000 x d x p

mLsampel

(1) COD sebagaimg O2/ L=(3,40– 3,30 ) 0,08 N x1000 x8 x 20

2,5 mL

COD sebagaimg O2/ L=512 mgO2/ L

(2) COD sebagaimg O2/ L=(3,40– 3,25 ) 0,08 N x1000 x8 x 20

2,5 mL

COD sebagaimg O2/ L=768 mg O2/L

COD setelah penambahan nutrisi

COD sebagaimg O2/ L=(a– b)c x 1000 x d x p

mLsampel

(1) COD sebagaimg O2/ L=(1,40– 1,10 ) 0,08 N x 1000 x8 x 20

2,5 mL

COD sebagaimg O2/ L=1024 mg O2/ L

(2) COD sebagaimg O2/ L=(1,40– 1,10 ) 0,08 N x 1000 x8 x 20

2,5 mL

COD sebagaimg O2/ L=1024 mg O2/ L

5.4. Perhitungan Efisiensi Pengolahan (%)

Parameter : COD

η=COD ak hir−COD awalCOD awal

× 100 %

(1) η=1024 mgO2/ L−512 mg O2/L

512 mgO2/ L× 100 %

η=100 %

(2) η=1024 mgO2/ L−768 mg O2/ L

768 mgO2/ L×100 %

η=33,46 %

BAB VI

PEMBAHASAN

Oleh Muhamad Aliyudin M (101411044)

Oleh Muhammad Iqbal Alkindi (101411046)

Oleh Nurul Aini Kesuma Wardhani (101411047)

Pada praktikum yang dilakukan praktikan bertujuan untuk mengetahui kualitas suatu

limbah dengan menggunakan beberapa parameter yaitu COD (Chemical Oxygen Demand),

pH, dan temperatur. Metoda pengolahan limbah yang digunakan adalah menggunakan lumpur

aktif sebagai mikroorganisma pendegradasi oksigen. Didapatkan nilai pH sebelum diberi

nutrisi dan setelah diberi nutrisi berturut-turut adalah 7.8 dan 7.64, sedangkan temperatur

adalah 24 dan 23.9 oC.

Tahap awal yang dilakukan adalah menentukan nilai COD awal dari sampel dengan

mencampurkan sampel, pereaksi kalium bikromat, dan pereaksi asam sulfat pekat.

Penambahan pereaksi kalium bikromat tersebut berfungsi sebagai oksidator, sedangkan

pereaksi asam sulfat pekat sebagai pemberi suasana asam. Pemberi suasana asam disini

bertujuan agar proses oksidasi terjadi secara optimal, karena pada suasana asam banyak

mengandung ion H+. Tahap yang dilakukan adalah pembuatan blanko sebagai pembanding.

Berdasarkan percobaan yang dilakukan praktikan didapatkan nilai COD awal (nilai COD

sebelum media ditambahkan nutrisi) adalah sebesar 768 mg O2/L dan nilai COD akhir (setelah

penambahan nutrisi) adalah sebesar 1024 mg O2/L dan didapatkan efisiensi pengolahan

sebesar 33,46%.

Tahap selanjutnya adalah penentuan kandungan Mixed Liquor Volatile Suspended Solid

(MLVSS) yang mewakili kandungan mikroorganisma dalam lumpur aktif. Pada tahap ini

langkah awal yang dilakukan adalah pemberian nutrisi bagi lumpur aktif yaitu dengan

penambahan glukosa sebagai sumber karbohidrat, KNO3 sebagai sumber nitrogen, dan

KH2PO4 sebagai sumber pospor. Takaran penambahan masing-masing senyawa ditentukan

berdasarkan persamaan reaksi stokhiometri dan didapatakan berat glukosa sebesar 7,0313 gr,

KNO3 sebesar 2,7054 gr, dan KH2PO4 sebesar 0,3290 gr. Setelah didapatkan berat dari

masing-masing senyawa kemudian dilarutkan dengan air dan ditambahkan ke dalam tangki

lumpur aktif sebagai sumber nutrisi, kemudian dilakukan aerasi selama 30 menit agar nutrisi

tersebut merata diseluruh bagian tangki dan berfungsi juga sebagai suplai oksigen bagi

mikroba aeorobik yang terdapat di dalam tangki lumpur aktif. Langkah selanjutnya adalah

penyaringan dan pemanasan sampel dengan oven pada suhu 150 oC selama + 1 jam, hal ini

bertujuan untuk menguapkan air sehingga padatan tersuspensi (TSS) dapat diketahui dengan

metoda gravimetri. Selanjutnya kertas saring tersebut difurnace dengan suhu 600 oC, hal ini

bertujuan untuk menguapkan mikroba sehingga dapat diketahui nilai VSS (Volatile Suspended

Solid) atau padatan yang teruapkan yang strukturnya seperti zat organik. Setelah difurnace

didalam cawan pijar masih terdapat abu yang merupakan FSS (Fixed Suspended Solid) atau

kandungan anorganiknya. Nilai FSS ini dapat diketahui dari selisih antara TSS dan VSS.

Berdasarkan percobaan didapatkan nilai TSS, VSS, dan FSS berturut-turut adalah 14.842,65

mg/L, 4.914,71 mg/L, dan 9.927,94 mg/L.

Oleh Nurul Anisa Hakim (101411048)

Oleh Raihan Khairan (101411049)

DAFTAR PUSTAKA

Budiastuti, Herawati. ____. Jobsheet Praktikum Pengolahan Limbah Industri Modul Lumpur

Aktif Konvensional. Bandung : Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung

Metcalf & Eddy.1991. Wastewater Engineering, treatment,disposal, and reuse. Singapore: Mc

Graw Hill Book Co.

Sawyer, CN, McCarty,PL, Prankin.1994. Chemistry for Environtmental Engineering.

Singapore: Mc Graw Hill Book Co.

Jemai. 1991. Pengetahuan Dasar pada Penanggulangan Pencemaran Lingkungan Air. 2nd

ed. Pp 188-206. JETRO