metode lumpur aktif

5/11/2018 Metode Lumpur Aktif - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/metode-lumpur-aktif 1/7

Kinerja Sistem Lumpur Aktif

Pada Pengo.laban Limbab Cair Industri Tabu

Oleh

Nyoman Semadi Antara

Bagian Teknologi Pangan

Program Studi Teknologi Pertanian, UNUO

ABSTRACT----------

Sludge taken from Code river from Yogyakarta was

acclimated in the laboratory to develop activated sludge

system. Acclimated sludge was then treated tofu industry

wastewater. The experiment showed that BOD removal

efficiency reached more than 90% if sludge age was

11.1 days or over and BOD loading was less than 1.32 g

BODIL.day. This system generated sludge growth yieldof 0.18 mg MLSS/mg BOD, sludge decay coefficient of

0.002 hr-l, saturation constant of286.7 mg BODIL and

maximum specific rate of BOD removal of 0.093 hr-I.

PENDAHULUAN

Industritahu rnerupakan industri yang ba-

nyak menggunakan air sebagai bahan pencuci,

pendingin maupun bahan produksi dalam sis-tern pengolahannya. Akibatnya, limbah cair

yang dihasilkan industri tahu cukup tinggi dan

perlu penanganan yang rnemadai. Penanganan

limbah cair dapat dilakukan dengan cara kirnia,

fisis, biologis maupun gabungannya. Salah sa-

tu cara untuk menurunkan kadar cernaran

lirnbah cair industri adalah dengan sistem

lumpur aktif (activated sludge). Istilah lumpur

aktif digunakan untuk suspensi biologis atau

massa rnikroba yang sangat aktif menghi-langkan bahan-bahan organik yang terlarut.

Dengan kondisi yang mernadai, cara ini dapat

menurunkan nilai BOD (Biochemical Oxygen

Demand) limbah 70 - 95 persen (Hammer,

1986).

M A JA LA H IL MIA H T EK N OL OG I P ER T AN IA N V ol. 2, No .1 , 1996·33

Penanganan limbah secara biologis

menjadi pilihan untuk mengolah limbah

tangga maupun limbah industri. Hal i

babkan oleh kemampuan rnikroba unt

adaptasi dengan substrat yang beragam

mendegradasinya, dan biaya operasi re

bih rendah dibandingkan dengan cara pe

an yang lain (Chian dan Klein, 1982).Maeda (1992) menyatakan bahwa

oksigen sangat penting dalam sistem

aktif. Oksigen terlarut yang diharapkan

proses adalah di atas 0,5 mgIL. Kon

dapat dilakukan dengan mengatur ke

aerasi berkisar 0.1-0,2 vvrn ke dalam

aerasi. Menurut Hawkes (1983a) ke

oksigen dalam sistern tergantung pada k

an oksigen (oxygen demand) dari limba

ditangani. Lirnbah organik "sangat kuatbutuhkan oksigen yang tinggi, seperti

cair dari pengolahan rnakanan. Limb

yang mempunyai BOO tinggi, melebih

mg/L, akan sangat baik apabila ditang

lebih dahulu dengan proses anaerobi

diikuti dengan proses aerobik. Nisbah

dan fosfor terhadap BOD mernegang

yang penting dalam sistem penanganan

secara aerobik. Nisbah ini mempengaruh

mikrooa yang tumbuh dan efisiensiNisbah BOD:N:P = 100:6:1,5 dapat dig

sebagai dasar dalam percobaan pena

lirnbah secara aerobik (Hawkes,

sedangkan Hammer (1986) mengernu

nisbah BOD:N:P = 100:5:1 sudah m

apabila limbah cair tersebut ditangani



sistem lumpur aktif Untuk limbah yang me-

ngandung nitrogen atau fosfor yang tinggi, sis-

tern lumpur aktif menjadi tidak efisien untuk

menurunkan kandungan nitrogen maupun fos-

for. Wu dan Okrutny (1982) dalam peneIi-

tianya menghasilkan bahwa kecepatan spesifik

pertumbuhan lumpur aktif maksimum terjadipada konsentrasi fosfor 0,756 mg/L, konsen-

trasi yang lebih tinggi tidak mempengaruhi per-

tumbuhannya.

Untuk memantau kemampuan mengendap

sistem umumnya digunakan SVI (Sludge

Volume Index), yaitu volume dalam mililiter

yang dimiliki oleh satu gram SS yang dapat

diendapkan. Kisaran SVI antara 50-150 mllg

TAIIIGKr AERASITANG'·!

PENGENIlAPAN

Q( 1."1,o

RD. x I "' " ~ S I ! I o, 0"". '(..--' 6,.

Gambar I. Skema alir sistern lumpur aktif

SimboI-simbol pada Gambar Iartinya adalah :

Q "" laju aliran influen limbah, L hr-]

Qw laju lumpur yang dibuang, L hr-I

Q-Qw laju aliran efluen, L hr-l

R nisbah resirkulasi (RQIQ)RQ laju lumpur yang diresirkulasi, L hr-l

Q( l+R) = laju aliran dari tangki aerasi, L hr-)

V volume tangki aerasi, L

X "" konsentrasi biomassa dalam

tangki aerasi, mg L-1MLSS

X, konsentrasi biomassa yang

diresirkulasi, mg L-t SS

X e = konsentrasi biornassa efluen,mg L-l SS

So konsentrasi substrat influen, mg

L-l BOD atau COD

Se konsentrasi substrat efluen, lumpur

resirkulasi, dan dalarn tangki aerasi.

M AJA LA H ILM IA H TE KN OL OG I P ER TA NIA N V ol. 2 , N o .1, 1996 - 34

menunjukkan daya mengendap lumpur

baik (Hammer, 1986). Apabila SVI lebih b

dari 200 mllg menunjukkan terjadinya bul

pada sistem (Hawkes, 1983a).

Secara prinsip kinetika biologis

didefinisikan oleh Monod telah diterapkan

lam pengembangan model matematika usistem lumpur aktif. Untuk menurunkan p

maan-persamaan matematika pada proses p

nganan limbah dengan lumpur aktif diguna

skema umum seperti Gambar 1. Model

banyak digunakan dalam penelitian-penelit

sebelumnya (Aggarwal dan Tare, 1

Mayabhate dkk., 1988; Eckhoff dan Camp

1990~Hollingsworth dkk., 1991).

Pada sistem lumpur aktif proses per

buhan lumpur berlangsung pada fase egenous, sehingga pad a sistem terjadi kornp

untuk memperoleh nutrisi yang tinggal sed

Pada fase ini terjadi penurunan jumlah

massa akibat adanya sel-sel yang lisis.

penurunan biomassa proporsional dengan

massa yang ada, sehingga:

dXldt =- kd·X (1)

kd = koefisien kerusakan biornassa, hari-1

Dengan demikian laju spesifik pertumbu

bersih selama fase endogenous adalah:

(uS J

' = Ksr: S - kd (2

maka

u' +ky= d

q

atau u' = Y.q - k < f (3)

Pada sistem lumpur aktif laju spe

pertumbuhan bersih adalah kebalikan

MCRT (Sc),



u' = liSe " " (4)

maka apabila digabung dengan persamaan (3)

diperoleh:

liSe =Y.q - kd (5)

Dari hubungan linear antara liSe dan q dapat

ditentukan nilai Y dan kd.

Hubungan rnaternatika antara laju peng-

gunaan substrat dan konsentrasi substrat sama

dengan hubungan matematika yang diperlihat-

kan persamaan Monod :

kSq = K + ; (6)

s e

Untuk mendapatkan hubungan linear, maka

persamaan (6) dibalik rnenjadi :

1 K 1 I_=_s_ +- (7)q k Se k

Dari hubungan linear ini dapat ditentukan nilai

k dan Ks.

BAHAN DAN METODE

Aklimasi Lumpur Aktif

Sumber mikrobe yang digunakan untuk di-

kembangkan menjadi lumpur aktif adalah sedi-men sungai. Sedimen ini, yang diharapkan me-

ngandung mikroba yang dibutuhkan, dikem-

bangkan di laboratorium dengan eara fill and

draw. Selama pengembangan ini mikroba yang

ada akan teraklirnasi dengan limbah yang akan

diolah.

Karakterisasi limbah cair tahu.

Karakterisasi limbah tahu meliputi anal isis

COD, BOD, pH, total nitrogen, total fosfor, dantotal padatan tersuspensi (TSS).

M A JA LA H IL MIA H T EK N OL OG I P ER T AN IA N V ol. 2. No .1 , 1996 - 35

Pengolahan Limbah dengan Sistem

kontinyu.

Model pengolah limbah yang d

seperti Gambar 2.

Keterangan:

I. Tangki reservoar limbah

2. Pompa peristaltik3. Aerator

4. Flow meter

5. Tangki aerasi

6.Tangkipengendapan

7, Propeler

8. Difuser

Gambar 2. Model pengolah Iimbah deng

lumpur aktif

Tangki aerasi dan tangki peng

menjadi satu, dengan volume tang

8,76 liter dan volume tangki peng

sekitar 4,44 liter. Laju influen diatu

menggunakan pompa peristaltik.

dilakukan dengan aerator dengan k

aerasi rata-rata 1,6 liter/menit atau 0

Untuk memperoleh gelernbung uda

kecil digunakan stone difuser da

rnencampur seeara merata antara lum

limbah yang diolah dila-kukan agitasi

kecepatan putar propeler (pj. 8 em daem) rata-rata 160 rpm. Limbah eair ta

digunakan dalam pereobaan in i dience

kali, sehingga diperoleh COD limbah

900 mgIL. Pereobaan dilakukan

memvanasi laju aliran influen,



diperoleb waktu retensi limbah (HRT): 5,8;

8,1; 10,4; 12,2; dan 14,6 jam.

Oengan memvariasi laju influen, maka

loading limbah juga akan bervariasi. Masing-

masing waktu retensi limbah tersebut dilakukan

pengambilan lumpur (sludge removal) 0,6

Llhari, yaitu dengan mengambil MLSS daritangki aerasi dua kali sehari masing-masing

300 ml pada pagi hari (jam 08.00) dan sore had

Gam 17.00). Parameter yang diamati adalah

SVI, COO influen dan efluen, BOD influen dan

efluen, pH influen dan efluen, kekeruhan

influen dan efluen.

Cara Pengamatan

Total nitrogen, total fosfor dan COD

dengan metode standar dari EPA (1974) ; BODdengan metode rnanometrik; padatan tersuspen-

si dengan metode sentrifugasi, yaitu 3500 rpm

selama 20 menit; kekeruhan dengan turbi

meter (Hach); pH dengan pH meter.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Kinerja sistem lumpur aktif dala

pengolahan limbah cair tahu dapat dilihat paTabe1 1. Oari data tersebut nampak bah

waktu retensi limbah (HRT) berpengar

terhadap umur lwnpur (MCRT) dan beb

limbah, yaitu semakin lama HRT maka MCR

juga sernakin lama. Selain dipengaruhi o

HRT, MCRT juga dipengaruhi oleh jwnl

lumpur yang diambil dan yang terbuang m

lalui efluen. Beban limbah adalah banyakn

senyawa cemaran (BOD atauCOD) yang dip

ses setiap hari, Semakin cepat laju aliran libah ke dalam tangki aerasi berarti semak

tinggi beban limbah,

Tabel 1. Kinerja sistern lumpur aktif dalam pengolahan limbah cair industri tahu

PARAMETER HRT(jam)

5,8 8,1 10,4 12,2 14,6

MLSS (mg/L) 2830 4440 3870 3850 389

MCRT (hari) 6,5 11,1 11,9 12,2 13,

Influen :BOD (mg/L) 518 447 493 532 45

COD (rng/L) 880 871 988 958 97

pH 7,29 7,05 7,11 6,88 6,9

Kekeruhan (NTU) 47,3 41,5 41,9 36,8 44,

SVI (ml/mg) 141 112 110 67 10

Beban Limbah :

g BOD/L.hari 2,14 1,32 1,14 1,05 0,7

g COO/L.hari 3,64 2,58 2,28 1,88 1,5

Nisbah F /M :

OasarBOO 0,76 0,30 0,29 0,27 0,1Oasar COD 1,29 0,58 0,58 0,49 0,4

Efisiensi (%) :

94,erombakan BOD 81,7 90,8 92,5 93,8

Perombakan COD 82,3 91,7 93,5 94,9 96,

Penurunan Kekeruhan 53,5 62,2 72,8 74,7 82,

M AJA LAH ILM JAH TE KN OLO GI PE RTA NIAN V ol. 2, No .1 , 1996 - 36



Dalarn sistem lumpur aktif, MCRT me-

megang peranan penting karena MCRT me-

rupakan kebalikan dari kecepatan spesifik per-

tumbuhan lumpur. Gambar 3 memperlihat-kan

pengaruh MCR T terhadap efisiensi perom-

bakan BOD, COD dan penurunan kekeruhan

serta SVI. Dari gambar tersebut nampak bahwa

MCRT yang semakin lama akan meningkatkan

efisiensi proses dan SVI semakin kecil. Serna-

kin lama MCRT berarti waktu kontak lumpur

dengan limbah semakin lama sehingga proses

perombakan berlangsung dalam waktu lama

dan senyawa cemaran yang dapat dirombak

juga semakin banyak, Semakin lama MCRT

juga menyebabkan lumpur berada dalam fase

endogenous. Lwnpur yang berada dalam fase

endogenous mempunyai sifat flokulasi yang

baik sehingga SVI semakin kecil. Lamanya

MCRT dapat diatur dengan merubah kecepatan

resirkulasi lumpur ke tangki aerasi, atau dengan

mengatur jumlah lwnpur yang dibuang. Pada

umur lumpur lebih besar dari II,I hari

memperlihatkan efisiensi perombakan BOD

atau COD di atas 90%.

Beban limbah dapat mempengaruhi per-

tumbuhan lumpur, diperlihatkan dengan sema-

kin tinggi beban limbah akan meningkatkan

jumlah lumpur (MLSS), namun pada beban

limbah yang terlalu tinggi MLSS akan me-

nurun. Hal ini nampak pada Gambar 4, yaitu

beban limbah dari 0.75 sampai 1,32 g BODI

L.hari MLSS meningkat dari 3890 menjadi

4440 mglL, sedangkan beban limbah lebih

besar dari 1,32 g BOD/L.hari (2.14 g BODI

L.hari) MLSS menurun (2830 mg/L), Hal ini

dapat dijelaskan bahwa, apabila beban limbah

terlalu tinggi terjadi dispersi lumpur yang tidak

dapat terendapkan sehiungga banyak massa sel

yang terbuang bersama-sarna dengan efluen.

Kondisi in i diperlihatkan dengan tingginya

padatan tersuspensi di dalam efluen. Dari

Gambar 4 juga nampak bahwa walaupun pada

beban limbah yang tinggi kecepatan spesifik

M A JA LA H IL M IA H T EK N O L O G I P E R T A N IA N V o l , 2, N o . 1 , 1996 - 3 7

10 0 r

I

].'!!

W 2S

75

1 1 I 0

5,

, 0I-ICilT (hari)

Gambar 3. Pengaruh umur lumpur (MCR

dap efisiensi perornbakan BO

dan penurunan kekeruhan, dan

BOD =..()oo ; ECOD = . ; EKe6. ; dan SVI = . . . .

'I:C IS

- ,0 , 1 1. . .

E ..t,

:5 J0.4 ig

""}l: 1

o.~.0,

02

8.0an l.imbah lIOIBODIL h wi I

Gambar 4. Pola hubungan beban limbah denga

kecepatan spesifik perornbakan

BOD efluen (BODe) dan padata

pensi efluen (SSe). MLSS =-.-BODe =-0- ; SSe =~ .

perombakan BOD juga tinggi namun

MLSS yang rendah tidak mampu m

secara sempurna bahan organik yang

ini diperlihatkan dengan tingginya kad

efluen. Pada beban limbah 2,14 g BOD



kecepatan spesifik perombakan BOD 0,62 per

had dan kadar BOD efluen 95 rng/L.

Dari perhitungan diperoleh parameter kine-

tika seperti terlihat pada Tabel 2. Nilai para-

meter kinetika ini diperoleh dengan kondisi

proses CFSTR (continous-flow stirred-tank

reactor) dengan suhu mixed liquor berkisar 26-

30oC, laju aerasi rata-rata 0,18 vvm dan

kecepatan agitasi 160 rpm dengan propeler

berukuran pj 8 ern dan lb 1,8 ern. Parameter

kinetika ini dapat digunakan sebagai dasar un-

tuk merancang sistem pengolah limbah cair

tahu. Namun dalam merancang sistem peng-

olah limbah perlu diperhatikan variabel yang

dapat mempengaruhi parameter kinetika. Me-

nurut Harbold (1980) parameter kinetika dapat

berubah dengan adanya perubahan suhu dan

kornposisi limbah cairo Dikatakan pula bahwa

umumnya untuk penanganan limbah cair de-

ngan sistem lumpur aktif, nilai parameter

kinetika seperti Ks dan k dapat meningkat dua

kaIi lipat bila suhu meningkat lOoC.

Tabel 2. Parameter kinetika sistem lumpur aktif daJam

pengolahan lim bah cair industri tahu

Parameter Kinetika BesarnyaGrowth Yield (Y) 0,18

Koefisien kerusakan lumpur 0,0017 jam-l

(kd)

Kecepatan spesifik maksimum 0,093 jam-I

perombakan BOD (k)

Tetapan saturasi (Ks) 268,7mg

BOD/L

KESIMPULAN

Dalam pengolahan limbah cair industri

tahu dengan menggunakan sistem lumpur aktif,

efisiensi penghilangan bahan cemaran lebih

besar dari 90% diperoleh apabila beban limbah

tidak lebih besar dari 1,32 g BODIL.hari dan

umur lumpur lebih lama atau sama dengan 11,1

M A JA LA H IL MIA H T EK NO LO G I P ER TA N IA N V ol. 2 , No .1 , 1 9 9 6 - 3 8

hari. Dalam penelitian ini diperoleh pula .pa

rameter kinetika yang dapat digunakan sebaga

dasar dalam merancang sistem pengolahan lim

bah skala industri,

UCAPAN TERlMA KASIH

PenuJ is mengucapkan terima kasih kepad

Dr. Ir. R.B. Kasmidjo, MS. dan Dr. Ir. Djok

Wibowo atas masukan yang diberikan sehingg

penelitian ini dapat terselesaikan.

DAFTAR PUSTAKA

Aggarwal, A. dan V. Tare. 1988. Optimal design o

single and multiple stage activa-ted sludge pro

cesses. Water, Air and Soil Pollution (42): 67·85.

Carawan, R.E. 1979. Spinoff on Wastewater Treatmen

of Food Processing Effluents. Extension Specia

Report No. AM-18I. January, 1979.

Chian, E.S.K. dan I.A. Klein. 1982. Environmental

Control and Waste Utilization. Biotechnology an

Bioengineering Symp. No.12:301. lohn Wiley

Sons, Inc. New York.

Eckhoff, T.H., E.L. Stover, dan C.K Campana. 1990

Performance reliability activated sludge assist:

case study. Proceedings of the 1990 Food Industry

Environmental Conference. Atlanta.

EPA-625/6-74-003. 1974. Methods for Chemica

Analysis of Water and Wastes. U.S. Environ

mental Protection Agency.

Hammer, M.J. 1986. Water and Wastewater Technology

(2nd ed.). John Wiley & Sons. New York.

Harbold, H.S. 1980. Sanitary Engineering Problems an

Calculation for the Profesional Engineer. An

Arbor Science Publishers Inc. Michigan.

Hawkes, HA 1983. Activated Sludge. Di do/am: C.R

Curds dan H.A. Hawkes (Eds.), Ecological Aspect

of Used-water Treatment (YoU): 77-162

Academic Press, London.

Hollingsworth, J.C., S. Rana, D,W. Graham, dan RGArnold. 1991. Determination of kinetic coefficients

for BOD removal at soft drink bottling facility

Proceeding of the . 1991 Food Industr

Environmental Conference. Atlanta.

Maeda, Y. 1992. Microbiological Waste Treatment

Kursus Singkat Manajemen Lirnbah lndustr

Pangan. PAU Pangan dan Gizi, UGM. Yogyakarta.



Mayabhate, S.P., S.K. Gupta, dan S.G. Joshi. 1988.

Biological treatment of pharmaceutical wastewater.

Water, Air and Soil Pollution (38); l89-l97.

Wu, Y.c. dan M.S. Okrutny, 1982. Role of phosphorus

in activated sludge. Biotechnology and

Bioengineering, Vo1.24: 1813-1826.

M A JA LA H II.M J AH T E KNO lO G I P E RT A NIA N Vol .2 , No.1 , 1996·39

metode lumpur aktif

Documents