PENGOLAHAN LIMBAH CAIR PT.TEL
DENGAN KOMBINASI PROSES LUMPUR AKTIF DAN MEDIA BIOFILTER
( BRIKET ARANG DAN ARANG AKTIF )
Hatta Dahlan, Dimitri Indah PS, Roza Niariyanti
Jurusan Teknik Kimia
Universitas Sriwijaya
Jl. Raya Palembang – Prabumulih KM 32 Indralaya, Ogan Ilir Sumatera Selatan 30662
Telp. 0711-580303
Abstrak
Dewasa ini industri pulp dan kertas menghadapi masalah pencemaran lingkungan.Teknik pengolahan air buangan terbagi menjadi 3 metode pengolahan yaitu pengolahan secara fisika, pengolahan secara kimia dan pengolahan secara biologi. Yang mana diperlukan proses pengolahan limbah yang efektif dan dapat mengurangi biaya produksi diantara hubungan yang baik antara masyarakat serta memperbaiki kwalitas lingkungan. Untuk mengatasi masalah dari limbah industri pulp dan kertas, dilakukan penelitian tentang pengolahan limbah cair industri pulp dan kertas dengan kombinasi proses lumpur aktif dan media biofilter ( briket arang dan arang aktif ). Variable penelitian adalah waktu tunggu dan komposisi dari briket arang dan arang aktif . Nilai COD dan TSS akan menurun dengan penambahan briket arang 1 %, 2%, 3% dan arang aktif 1%, 2% dengan proses lumpur aktif. Berdasarkan hasil penelitian penurunan COD dari briket arang adalah 93,35 % , arang aktif 90,78 % dan pengolahan lumpur aktif 81,46 %. Penurunan TSS dari briket arang 58,62 %, arang aktif 58,40 dan pengolahan lumpur aktif 58,64 %.
Kata kunci : pengolahan limbah cair industri pulp dan kertas, kombinasi lumpur aktif dan media biofilter
Abstract
Pulp and paper Industries are facing a serious enviromental problem. Technical procesing of waste water is preparation of physics, preparation of chemistry, preparation of biology. Which is needed to waste water treatment decrease production cost Effective and good releated between society to improve quality of Enviromental.To Solve the problem from waste water pulp and paper industries to do research about waste water treatment pulp and paper industries with combination active sludge and biofilter media ( charcoal briquet and active charcoal). Variable of research is residence time and composition of charcoal briquet and active charcoal . The value of COD and TSS will decrease with added charcoal briquet 1%, 2%, 3% and active charcoal 1%, 2% with active sludge treatment. From the research of product, active sludge process that using to add charcoal briquet in bioreaktor to show quick better to decrease COD from waste water compare from active sludge process with active charcoal as filter media. The value of COD decrease from charcoal briquet is 93,35 %, active charcoal is 90,78 % and active sludge treatment is 81,46 %. The value of TSS decrease from charcoal briquet is 58,62 %, active charcoal is 58,40 % and active sludge treatment is 58,64 %.
Keyword : waste water treatment pulp and paper industries, combination active sludge and biofilter media
1. Pendahuluan
Jumlah industri untuk menghasilkan berbagai macam produk,guna memenuhi kebutuhan manusia pada saat ini semakin meningkat. Selain menghasilkan produk yang dapat digunakan oleh manusia, kegiatan produksi ini juga menghasilkan produk lain yang belum begitu banyak dimanfatkan yaitu limbah. Seiring dengan peningkatan industri ini, juga akan terjadi peningkatan jumlah limbah. Limbah yang dihasilkan dapat memberikan dampak negatif terhadap sumber daya alam dan lingkungan, menurunkan kualitas lingkungan antara lain pencemaran tanah, air, dan udara jika limbah tersebut tidak diolah terlebih dahulu. Upaya penanggulangan pencemaran bukan hanya menjadi tanggung jawab pemerintah, tetapi menjadi tanggung jawab sumber pencemar.
Limbah cair industri pulp and paper tersebar ke seluruh ekosistem di sekitarnya. Dalam percobaan laboratorium, efluen industri kertas menyebabkan penyimpangan reproduktif pada zooplankton dan invertebrata yang merupakan prey dari ikan serta kerusakan genetik dan reaksi sistem kekebalan tubuh pada ikan. Oleh karenanya diperlukan Program minimisasi limbah yang efektif dan dapat mengurangi biaya produksi dan beban pelaksanaan peraturan pengelolaan limbah berbahaya sehingga akan meningkatkan efisiensi, kualitas produk dan hubungan yang baik dengan masyarakat serta perbaikan kualitas lingkungan
Teknik-teknik pengolahan air buangan yang telah dikembangkan tersebut secara umum terbagi menjadi tiga metode pengolahan yaitu :pengolahan secara fisika, kimia dan secara biologi. Untuk suatu jenis air buangan tertentu, ketiga metode pengolahan tersebut dapat diaplikasikan secara sendiri-sendiri atau secara kombinasi. Beberapa metode dikembangkan baik secara individu maupun kombinasi. Proses-proses individu memiliki banyak problema.Oleh sebab itu kombinasi proses dianggap lebih baik.
Pada umumnya, sebelum dilakukan pengolahan lanjutan terhadap air buangan, diinginkan agar bahan-bahan tersuspensi berukuran besar dan yang mudah mengendap atau bahan-bahan yang terapung disisihkan terlebih dahulu. Proses adsorbsi, biasanya dengan karbon aktif, dilakukan untuk menyisihkan senyawa senyawa organik terlarut, terutama jika diinginkan untuk menggunakan kembali air buangan tersebut. Karbon aktif adalah suatu media filter yang mempunyai kemampuan adsorbsi, karena memiliki ruang pori sangat banyak dengan ukuran tertentu. Pori-pori ini dapat menangkap partikel-partikel sangat halus (molekul) dan menjebaknya disana.
Adapun Metode yang digunakan untuk proses pengolahan air buangan industri pulp dan kertas dengan menggunakan kombinasi bioreaktor dengan adsorpsi Arang aktif merupakan interaksi proses fisik dan biologi. Proses fisik berlangsung dengan memanfaatkan kemampuan adsorpsi karbon aktif untuk menyerap materi-materi organik dan warna yang terdapat dalam air buangan. Sedangkan proses biologi memanfaatkan aktivitas mikroorganisme terutama bakteri untuk menguraikan kontaminan dalam air buangan. Dalam sistem lumpur aktif , mikroorganisme dalam biomassa (bakteri dan protozoa) mengkonversi bahan organik terlarut sebagian menjadi produk akhir (air, karbon dioksida), dan sebagian lagi menjadi sel (biomassa).
Adapun permasalahan yang terdapat dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : Bagaimana cara pengolahan limbah cair industri pulp dan kertas secara biologis aerobic pada tangki aerasi Lumpur aktif , Bagaimana mekanisme pengolahan limbah cair industri pulp dan kertas dengan adanya penambahan media biofilm pada tangki aerasi , Apa pengaruh penambahan bio-arang pada pengolahan limbah cair industri pulp dan kertas, Apa peranan arang aktif pada pengolahan limbah cair industri pulp dan kertas.
Tujuan penelitian ini adalah Mengetahui teknologi pengolahan limbah cair industri pulp dan kertas pada proses biologis aerobic,Mengusahakan turunya kadar Chemical Oxygen Demand (COD) pada air buangan industri pulp dan kertas dengan metoda pengembangan mikroorganisme, Mengetahui mekanisme penguraian zat organic yang terkandung pada effluent industri pulp dan kertas dengan proses Lumpur aktif, Mengetahui pengaruh serta peranan penambahan bio-arang dan arang aktif pada tangki aerasi Lumpur aktif.
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah Menerapkan ilmu pengetahuan dan teknologi dibidang teknik kimia yaitu teknologi bioproses guna pengembangan dan penerapan iptek, Memberikan solusi alterntif bagi industri pulp dan kertas pada proses pengolahan limbah cair industri secara biologis dengan metode pengembangan mikroorganisme, Mendukung program pemerintah dalam pengawasan dan perbaikan lingkungan hidup, Meminimalisasikan dampak negatip yang ditimbulkan dari limbah industri pada sumber daya alam dan lingkungan masyarakat.
Penguraian zat-zat organik yang ada dalam air limbah dilakukan oleh bakteri fakultatif aerobik setelah beberapa hari operasi, pada permukaan media filter akan tumbuh lapisan film mikroorganisme. Mikroorganisme inilah yang akan menguraikan zat organik yang belum sempat terurai pada bak pengendap. Lapisan biofilm yang mengelilingi setiap butiran kabon aktif selain meningkatkan kemampuan mikroorganisme untuk menderagadasi materi organik.
2. Fundamental
PT. Tanjung Enim Lestari PULP dan Paper adalah perusahaan Industri bubur kertas menggunakan bahan baku kayu acasia mangium 100 %. Perusahaan ini mempunyai kapasitas produksi pulp sebesar 1.430 ADT/hari atau 450.000 ADT / tahun ,yang merupakan, Hardword Bleached Kraft Pulp (HBKP). Untuk memproduksi pulp dengan kapasitas tersebut dibutuhkan bahan baku kayu sebesar 1935000 m3/tahun atau 4,3 m3 untuk setiap ton pulp yang dihasilkan. Bahan baku tersebut di peroleh dari Hutan Tanaman Industri PT. Musi Hutan Persada (PT. MHP) yang terletak di Benakat Suban Jeriji sebesar 20- 30 km dari lokasi pabrik.
Adapun proses produksi pulp di PT. Tanjung Enim Lestari Pulp and Paper terdiri dari beberapa tahapan proses,yaitu sebagai berikut :
1. Proses Pengulitan (Debarking)
Proses pengulitan yang efektif sangat diperlukan untuk menjamin kualitas yang baik agar dapat menghasilkan mutu pulp yang tinggi. Alat yang digunakan untuk pengelupasan kulit kayu ini disebut Drum Barker yang mempunyai kapasitas 500 m3/jam. Selanjutunya kayu yang sudah dikupas kulitnya dikirim ke Chipper dan kulit kayu dikirim ke Bark Crusher untuk dihaluskan untuk dijadikan bahan bakar di Power Boiler.
2. Pembentukan Serpih Kayu (Chipping)
Kayu yang telah dikuliti akan dilewatkan dengan belt Conveyor ke unit Chipper untuk dibentuk menjadi serpihan-serpihan yang berukuran seragam, yaitu berkisar antara 2 cm x 3 cm x 0,2 cm. Bahan baku yang telah diserpih dan dan memenuhi persyaratan, dilakukan pengayakan dan dikumpulkan di Chip Yard yang dilengkapi Conveyor untuk pengiriman ke unit pemasakan (Digester).
3. Pemasakan Serpih Kayu (Digester)
Proses pulp yang digunakan adalah proses Kraft dengan bahan kimia pemasak yang disebut White Liqour yang merupakan campuran larutan Na2S dan NaOH. Dari proses pemasakan akan diperoleh pulp yang belum diputihkan (Unbleach Pulp) dan Black Liquor (lindi hitam). Juga dihasilkan limbah padat pada proses penyaringan (screening) yang selanjutnya dikirim ke Power Boiler sebagai bahan bakar . Sedangkan limbah gas NCG (H2S, Methyl Mercaptan, dan Dimethyl Sulfida) berupa HVLC dialirkan ke Boiler untuk dibakar.
4. Pencucian (Washing)
Proses ini bertujuan untuk memisahkan lindi hitam dari pulp dengan menyemprotkan air panas dari aliran yang berlawanan dengan aliran pulp. Selanjutnya pulp yang telah terpisah dari lindi hitam disaring lagi untuk memisahkan serat-serat kayu yang tidak terolah dengan baik sebagaimana telah diuraikan pada proses pemasakan di atas. Pulp (serat) yang telah dicuci selanjutnya dikirim ke unit Oxygen Delignification, sedangkan Black Liquor yang dihasilkan dikirim ke unit Multi Efek Evaporator untuk dilakukan pemekatan.
4. Delignifikasi Oksigen (Oxygen Delignification)
Proses Delignifikasi Oksigen bertujuan sebagai proses pra-bleaching (sebelum pemutihan) yang bertujuan untuk mengurangi bilangan kappa, sehingga dapat mengurangi pemakaian bahan kimia pemutih pada proses pemutihan. Bahan kimia yang dibutuhkan pada proses ini adalah NaOH dan O2 (Oksigen). Dari proses ini akan dihasilkan pulp berwarna coklat yang akan dikirim ke unit pemutihan (Bleaching) dan filtrat yang dikirim ke unit pengolahan limbah cair (Effluent Treatment Plant).
5. Pemutihan (Bleaching)
Pada proses ini bertujuan untuk menghilangkan sisa lignin, warna, kotoran atau bahan lain yang terdapat didalam pulp. Sistem yang digunakan adalah ECF (Elemental Chorine Free) dimana tidak menggunakan Cl2 tetapi menggunakan ClO2 100%. Hasil dari proses pemutihan berupa bubur serat (pulp) yang sudah berwarna sangat putih selanjutnya disimpan pada stock chest sebelum dikirim ke proses pengeringan, sedangkan filtratnya dikirim ke Effluent Treatment Plant.
6. Pengeringan dan Pembentukan Lembaran Pulp
Proses yang berlangsung di pulp Machine unit ini merupakan tahap akhir pembuatan pulp. Proses ini mengubah pulp menjadi lembaran-lembaran pulp dengan ukuran yang diinginkan, yang sebelumnya mengalami beberapa perlakuan sebagai berikut :
a. Pembersihan terakhir sebelum pengeringan
b. Pengeringan akan menghilangkan sisa air yang masih terdapat pada lembaran-lembaran pulp dengan cara mengalirkan uap panas pada bagian atas dan bawah lembaran di air bone type dryer, Dengan tingkat kekeringan 87-95 %.
c. Pemotongan pada lembaran pulp kering dan pengepakan lembaran pulp akhir yang siap dikirim ke gudang penyimpanan produk akhir pulp.
Tinjauan tentang Limbah
Ditinjau dari sumbernya, limbah cair industri pulp dan kertas dapat berasal dari bermacam-macam tahap didalam prosesnya. Jumlah limbah yang dikeluarkan umumnya sesuai dengan jumlah pemakaian air karena selisihnya hanya sekitar 5-10%. Limbah cair industri pulp dan kertas umumnya menimbulkan masalah warna, bau, pH, zat padat tersuspensi,BOD5, COD dan toksinitas.
Semua air buangan yang biodegradable dapat diolah secara biologi. Sebagai pengolahan sekunder, pengolahan secara biologi dipandang sebagai pengolahan yang paling murah dan efisien. Dalam beberapa dasawarsa telah berkembang berbagai
metode pengolahan biologi dengan segala modifikasinya. Pada dasarnya, reaktor pengolahan secara biologi dapat dibedakan atas dua jenis yaitu:
metode pengolahan biologi dengan segala modifikasinya. Pada dasarnya, reaktor pengolahan secara biologi dapat dibedakan atas dua jenis yaitu:
1. Reaktor Pertumbuhan tersuspensi (Suspended Growth Reaktor )
2. Reaktor pertumbuhan lekat (attached growth reaktor).
Tinjauan Lumpur aktif
Sluge merupakan bentuk semi solid dari impurities-impurities yang terkonsentrasi didalam suatu larutan, dalam hal ini adalah air limbah. Jumlah dan jenis sluge tergantung pada kareakteristik air laimbah serta pada jenis efisiensinproses treatment- nya.
Pada proses mikrobiologis terjadi perubahan secara kimia dari suatu subrat yang disebabkan oleh adanya aktivitas mikroorganisme, disamping itu pula pada proses ini terjadi pembiakan mikroorganisme. Pembiakan mikroorganisme ini sangat diperlukan karena mikroorganisme inilah yang bertanggung jawab terhadap penguraian zat-zat organic yang terdapat pada air limbah. Selang beberapa waktu kemudian di dalam fasa pertumbuhan terakhir, jumlah mikroorganisme menjadi sangat besar dan zat yang akan diuraikan semakin berkurang serta semua makanan telah habis terkomsumsi.
Hal ini mengakibatkan aktivitas mikroorganisme semakin menurun sehingga pertumbuhannya terhenti. Karena pengaruh gravitasi, mikroorgainsme ini akan mengendap . Endapan mikroorganisme berwarna putih kecoklatan, oleh karena itu disebut sebagai Lumpur biologis (biological sluge).
Hal ini mengakibatkan aktivitas mikroorganisme semakin menurun sehingga pertumbuhannya terhenti. Karena pengaruh gravitasi, mikroorgainsme ini akan mengendap . Endapan mikroorganisme berwarna putih kecoklatan, oleh karena itu disebut sebagai Lumpur biologis (biological sluge).
Proses dengan pertumbuhan melekat
Peningkatan sistem pendaur-ulangan air maupun serat dalam proses pembuatan kertas menyebabkan karakteristik air limbah yang dihasilkan mengandung senyawa organik dan anorganik terlarut yang cukup tinggi. Dengan perkembangan tersebut, maka sistem pengolahan air limbah yang cocok diterapkan di industri kertas adalah pengolahan biologi dengan sistem biofilm. Dalam reaktor biofilm, biomassa yang tumbuh menempel pada permukaan media sebagai film. Mikroorganisma yang tumbuh melekat sebagai film pada permukaan media akan melakukan oksidasi substrat organik di dalam air limbah dengan oksigen dari udara. Mikroorganisma dapat tumbuh menjadi film biomassa yang semakin meningkat karena memperoleh makanan dari air limbah dan oksigen dari aerasi. Film yang semakin meningkat ketebalannya dapat menyebabkan kondisi anaerobik terutama pada lapisan yang paling dekat dengan permukaan media. Gas yang timbul akan menyebabkan film mengelupas dari permukaan media dan akan digantikan dengan pertumbuhan lainnya. Massa mikroba yang mengalami kematian akan terlepas dari media dan terbawa aliran effluen. Dengan demikian pada metode bio-filter ini juga diperlukan tangki pengendapan untuk memisahkan bio-solid yang terbawa aliran efluen.
Media Filter
Secara umum karbon/arang aktif biasanya dibuat dari arang tempurung dengan pemanasan pada suhu 600-2000°C pada tekanan tinggi. Pada kondisi ini akan terbentuk rekahan-rekahan (rongga) sangat halus dengan jumlah yang sangat banyak, sehingga luas permukaan arang tersebut menjadi besar.
Parameter limbah
a.Chemical Oxygen Demand (COD)
b. Total Suspended Solid (TSS)
c. pH (Derajat Keasaman)
Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi pada Proses Lumpur aktif
a. Nutrisi
b. Temperatur
c. pH
d. Udara
3. Metodologi
Dalam pelaksanaan penelitian Pengolahan Limbah Cair PT.TEL dengan Kombinasi Proses Lumpur Aktif dan Media Biofilter beberapa variable yang digunakan adalah :
1. Waktu ( Residance Time )
2. Bioreaktor Aerasi
3. Komposisi Briket Arang 1 %,2 %,3 %
4. Komposisi Arang Aktif 1 %, 2 %
1.4 Prosedurnya adalah
Persiapan Pembiakan Mikroba
A. Larutan Starter
1. Pengenceran bibit mikroba dengan aquadest ( volume larutan 1 liter ) .
2. Sediakan Aquarium, kemudian masukkan bibit mikroba yang telah di encerkan ke dalam aquarium. Pasang Aerator ke dalam aquarium dan mengatur suplai oksigen jangan sampai terlalu besar .
3. Beri nutrient setiap 3 hari sekali dengan mengencerkan urea sebanyak satu sendok teh pada 10 ml aquadest
4. Untuk mengamati perkembangbiakan mikroba, lakukan inokulasi pada medium agar padat.
B. Inokulasi Mikroba pada medium agar padat
1. Panaskan 10 gram agar-agar murni selama 15 menit hingga mencair
2. Masukkan agar-agar cair kedalam cawan petri yang telah disterilkan pada autoklaf. Tutup cawan petri hingga agar-agar murni dingin dan menjadi medium padat.
3. Panaskan jarum inokulasi sampai berpijar dan diamkan sebentar
4. Ambil mikroba dari aquariumdengan menggunakan kawat inokulasi
5. Buka tutup cawan petri , mulut cawan dilewatkan ke nyala Bunsen.
6. Masukkan ujung kawat inokulasi tadi yang membawa mikroba dengan menggesekkan pada permukaan medium dari kiri ke kanan dengan arah dari bawah ke atas medium.
7. Tutup kembali cawan petri yang telah diinokulasi,dan diamkan selama 3 hari.
8. Amati perkembangbiakan mikroba yang ada pada medium agar padat.
Prosedur Pembuatan Briket Bioarang
1. Siapkan serbuk gergaji yang telah dikeringkan
2. Lakukan karbonisasi serbuk gergaji dengan menggunakan furnace dengan temperatur 350 C selama 15 menit. Angkat dan dinginkan
3. Arang dihaluskan dan diayak dengan ayakan ukuran 20 mesh
