PENGOLAHAN LIMBAH CAIR INDUSTRI TAHU MENGGUNAKAN BIOFILTER HORIZONTAL

Transkripsi

1 PENGOLAHAN LIMBAH CAIR INDUSTRI TAHU MENGGUNAKAN BIOFILTER HORIZONTAL Thoriqul Abrori 1 *, Sri Kumalaningsih 2, Mas ud Effendi 2 1) Alumni Jurusan TIP 2) Staff Pengajar Jurusan TIP Jurusan Teknologi Industri Pertanian - Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya Jl. Veteran Malang * thoriq.abrori@gmail.com ABSTRAK Limbah cair tahu merupakan masalah utama dalam pengendalian dampak lingkungan karena mengandung bahan-bahan organik yang tinggi. Salah satu alternatif pengolahan limbah cair tahu adalah dengan menggunakan biofilter horizontal dengan menambahkan EM4. Pengolahan limbah cair tahu menggunakan biofilter horizontal dapat menggunakan kerikil dan pasir sebagai media penyangga untuk menumbuhkan mikroorganisme. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan kombinasi perlakuan yang tepat antara EM4 dan filter yang digunakan terhadap penurunan kandungan organik pada limbah cair tahu. Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Kelompok (RAK) dengan 2 faktor. Faktor A (Jenis ) yang terdiri dari 2 level yaitu kerikil dan pasir dan faktor B ( konsentrasi Inokulum EM4) yang terdiri dari 3 level yaitu 0%, 1% dan 2% dari total volume limbah. Data hasil parameter limbah cair tahu (BOD, COD, TSS dan ph) selanjutnya akan diolah dengan menggunakan analisis ragam (ANOVA) 95% untuk mengetahui adanya pengaruh antar perlakuan, jika terdapat pengaruh nyata maka dilanjutkan uji DMRT α=5%. Limbah cair tahu yang digunakan pada penelitian ini memiliki kandungan organik yang diwakili nilai BOD, COD, TSS dan nilai ph berturut-turut adalah 2027 mg/l, 7310 mg/l, 1430 mg/l dan 3,7. terbaik pada pengolahan limbah cair tahu yaitu pada perlakuan filter pasir dengan penambahan konsentrasi EM4 1%. Hasil pengolahan limbah cair tahu menghasilkan nilai BOD, COD, TSS dan ph berturut-turut adalah 800 mg/l, 2317 mg/l, 403,2 mg/l dan 6,45. Kata Kunci: Biofilter horizontal, BOD, COD, EM4, Limbah Cair Tahu ABSTRACT Tofu wastewater is a main problem in controlling environment impact because it contains high organic matters. One of alternatives to treat tofu wastewater is using horizontal bio-filter by adding EM4. Treating tofu wastewater using horizontal bio-filter where gravel and sand became the buffer media to grow microorganism. The study aimed to achieve the precise treatment combination between EM4 and filter media in degrading organic content of tofu wastewater. The study was conducted using Group Random Design with two factors. They were Factor A ( Type) consisting of two levels namely gravel and sand; and Factor B (adding the concentration of EM4) consisting of three levels namely 0%, 1%, and 2% of waste total volume. The result data of tofu wastewater parameters (BOD, COD, TSS and ph) would then be treated by various analysis of (ANOVA) 95%to identify the effect between treatments. When the effect took place, DMRT α=5%. testing followed. This study treated tofu wastewater containing organic represented by values of BOD, COD, TSS, and ph namely 2027 mg/l, 7310 mg/l, 1430 mg/l and 3,7 respectively.the best treatment for tofu wastewater was sand filter by adding 1% EM4 concentration. The results of tofu wastewater treatment were BOD, COD, TSS and ph values namely 800 mg/l, 2317 mg/l, 403,2 mg/l and 6,45 respectively. Keywords: BOD, COD, EM4, Horizontal Bio-filter, Tofu Wastewater I. PENDAHULUAN Industri tahu merupakan salah satu industri pengolahan bahan pertanian yang banyak menggunakan air baik untuk sistem operasional maupun sebagai bahan baku produksinya. Akibatnya limbah cair yang dihasilkan industri tahu cukup tinggi dan perlu penanganan yang memadai. Limbah 1

2 cair industri tahu dihasilkan dari sisa air tahu yang tidak menggumpal, potongan tahu yang hancur karena kurang sempurnanya proses penggumpalan (Goendi, 2008). Menurut Pujiastuti (2009), limbah cair tahu dihasilkan dari sisa air perendaman, pencucian dan perebusan kedelai. Dalam pengolahan 1 ton kedelai sebagai bahan baku dihasilkan rata-rata limbah cair tahu sebanyak liter (Departemen Perindustrian, 2007). Limbah cair tahu memiliki kandungan bahan organik yang cukup tinggi diantaranya protein, karbohidrat, dan lemak. Jika limbah cair tahu tidak diolah terlebih dahulu dapat mengakibatkan pencemaran lingkungan. Oleh karena itu, perlu penanganan yang serius untuk menurunkan kandungan bahanbahan pencemar yang ada. Teknologi pengolahan limbah cair telah banyak diterapkan dalam industri makanan diantaranya adalah cakram biologi, kolam oksidasi, lumpur aktif dan masih banyak lainnya. Akan tetapi, metode-metode tersebut masih mempunyai banyak kendala untuk diaplikasikan pada industri tahu, antara lain metode dan operasi relatif sulit untuk dioperasikan, kebutuhan jumlah koagulan yang besar, biaya energi listrik untuk aerasi yang tinggi, serta kebutuhan lahan fasilitas pengolahan yang relatif luas. Salah satu cara untuk menurunkan kadar cemaran yang ada di dalam limbah cair tahu adalah menggunakan biofilter horizontal. Biofilter horizontal juga disebut sebagai trickling filter horizontal merupakan proses pengolahan dengan cara menyebarkan air limbah ke dalam suatu tumpukan atau media unggun yang terdiri bahan kerikil, medium dari bahan plastik atau lainnya. Dengan cara demikian maka pada permukaan medium akan tumbuh lapisan biologis (biofilm) seperti lendir dan lapisan biologis tersebut akan kontak dengan air limbah dan akan menguraikan senyawa polutan yang ada di dalam air limbah (MetCalf dan Eddy, 2003). Biofilter horisontal dikombinasikan dengan Bacillus sp N-09 dapat mengurangi BOD dan COD air limbah yang mengandung deterjen lebih dari 80% (Hidayat et al., 2010). Media filter yang sering digunakan dalam biofilter horizontal meliputi kerikil dan pasir karena bahan tersebut sangat murah dan mudah ditemukan. Biofilter aerobik menggunakan media batu kerikil sebagai biofilter memberikan persen reduksi COD tertinggi sebesar 72,93% dengan Hydraulic Retention Time (HRT) 9 jam (Pohan, 2008). Pengolahan limbah cair menggunakan biofilter dengan media penyangga kerikil dan pasir membutuhkan waktu yang lama dan memberikan reduksi bahan organik yang sedikit, sehingga perlu penambahan mikroorganisme dalam pengolahannya. Pengolahan limbah menggunakan mikroorganisme sudah banyak dilakukan, termasuk terhadap limbah cair tahu. Alternatif solusi pengolahan limbah cair tahu sebagai upaya untuk meningkatkan kualitas air limbah dan layak untuk dibuang ke lingkungan maka dilakukan upaya penambahan mikroorganisme EM4 pada limbah cair sebelum dibuang. Penggunaan EM4 dalam mengolah limbah cair tapioka mampu menurunkan kandungan BOD, COD dan TSS berturut-turut sebesar 92%, 95%, dan 71% (Hidayat, 2011). Pengolahan limbah spirtus menggunakan EM4 dengan waktu tinggal limbah selama 6 hari mampu menurunkan nilai COD sebesar 95% (Lestari, 2008). Teknologi EM4 adalah teknologi yang mengandung berbagai mikroorganisme bermanfaat seperti asam laktat (Lactobacillus sp), bakteri fotosintetik, jamur fermentatif, dan ragi (yeast). Masing-masing mikroorganisme tersebut mempunyai kerja yang spesifik dan bekerja sama secara sinergis sehingga dapat memfermentasi limbah organik secara tepat dan efektif serta dapat mengurangi adanya pencemaran (Novayanthi, 2006). Pengolahan limbah cair perlu diterapkan untuk mengurangi pencemaran lingkungan sehingga aman dan tidak mengganggu kelestarian lingkungan. Alternatif pengolahan limbah cair menggunakan biofilter horizontal dikombinasikan dengan konsentrasi EM4 yang tepat untuk media filter kerikil dan pasir diharapkan bisa menghilangkan kandungan bahan organik 2

3 yang ada pada air limbah. Selain itu, dengan menggunakan filter alam diharapkan limbah yang dihasilkan bisa menjadi ramah lingkungan dan ekonomis dalam mengaplikasikannya. II. BAHAN DAN METODE 2.1 Bahan Bahan utama yang diperlukan adalah limbah cair tahu diambil dari industri tahu di sekitar Kota Malang dan disimpan pada suhu ruang. Mikroorganisme yang digunakan adalah Effective Microorganism 4 yang dijual di pasaran karena mudah dan cepat beradaptasi dengan mikroorganisme yang lain, serta mampu hidup pada kondisi anaerob maupun aerob. Inokulum EM4 dibuat dengan mencampurkan 10 ml EM4 dengan 1 liter air limbah tahu dan 10% gula (w/w). Campuran ini diinkubasi selama 24 jam pada suhu kamar untuk mengaktifkan mikroorganismenya. Dua jenis filter berbeda yang digunakan yaitu pasir halus dan kerikil jenis koral. Ukuran diameter yang digunakan untuk pasir adalah 1 mm dan kerikil adalah 0,5-3,5 cm. 2.2 Desain Sistem Biofilter Horizontal Desain sistem biofilter horizontal dalam percobaan ini dirancang menggunakan sebuah tangki terbuka yang terbuat dari kaca yang terhubung dalam tiga kompartemen dengan ukuran dimensi 45 cm x 20 cm x 24 cm (lihat Gambar 1). Gambar 1. Tangki Pengolahan Limbah (Hidayat et al., 2011) Keterangan: A: Tempat Pengendapan Limbah Awal B: Tempat Biofilter C: Tempat Pengendapan Akhir Sebelum Limbah Cair Keluar 2.3 Prosedur Penelitian Pada penelitian ini limbah cair tahu suhu dipertahankan pada suhu ruang (±27 o C). Sebuah Rancangan Acak Kelompok (RAK) dengan 2 faktor yaitu jenis filter kerikil dan pasir dan penambahan konsentrasi EM4 0% (v/v), 1% (v/v) dan 2% (v/v) digunakan pada penelitian ini. Setelah dipastikan bahwa tangki bersih dan tidak ada kebocoran, media filter diisi ke dalam kompartemen kedua unit biofilter dengan ketinggian 22 cm. Sistem ini dioperasikan pada kondisi semi-kontinyu dengan laju alir dipertahankan pada 1 liter per hari dan diamati selama 10 hari. Sampel limbah dikumpulkan dan dianalisis untuk ph, BOD, COD dan TSS. Selain itu persentase pengurangan (efisiensi removal) BOD, COD dan TSS juga dihitung. III. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Karakteristik Awal Limbah Cair Tahu Hasil analisa awal karakteristik limbah cair tahu menunjukkan bahwa limbah mengandung senyawa organik berkadar tinggi ditunjukkan dengan besarnya nilai BOD, COD dan TSS. Hasil analisa kandungan bahan pada penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Karakteristik Awal Limbah Cair Tahu Kadar Parameter Konsentrasi Maksimum* ph BOD COD TSS 3, * Surat Keputusan Gubernur Jawa Timur No 45 Tahun 2002 tentang baku mutu limbah cair industri tahu. 3

4 3.2 Karakteristik Limbah Cair Tahu setelah Pengolahan BOD Hasil rerata analisa nilai BOD limbah cair dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Nilai Rerata BOD Inokulum EM4 BOD BOD Removal c 1,18 Kerikil 1 823,3 a 59, a 59, ,5 b 4,37 Pasir a 60, ,8 a 59,93 Ket : yang diikuti huruf yang sama penambahan konsentrasi EM4 memberikan reduksi BOD tertinggi sebesar 60,53%. Penggunaan pasir maupun kerikil sebagai media penambahan konsentrasi EM4 1% dan 2% jika dilihat secara statistik tidak memberikan pengaruh nyata dalam menurunkan kandungan organic yang ada pada limbah cair tahu. Hal ini disebabkan karena penambahan konsentrasi EM4 pada setiap perlakuan berbeda, sehingga jumlah mikroorganisme dalam mendegradasi kandungan organik dari setiap perlakuan berbeda pula yang kemudian mengakibatkan penurunan nilai BOD. Peran EM4 sangat menentukan dalam proses menggunakan biofilter. EM4 mampu mendegradasi senyawa polutan dalam limbah dengan cepat. Mikroorganisme dalam limbah terus menerus melakukan proses metabolisme dan akan menghasilkan senyawa-senyawa yang dapat memberikan dampak terhadap turunnya nilai BOD. Selain itu pengaruh filter kerikil dan pasir sebagai media filter memberikan efek yang cukup signifikan karena mikroorganisme yang terdapat dalam limbah mengalami kontak yang cukup lama dengan media biofilter, sehingga terbentuklah lapisan biologis (biofilm) yang akan menguraikan kandungan organik sehingga mempengaruhi persen penurunan BOD. Pada penelitian yang dilakukan Hidayat (2011), Penggunaan biofilter aliran horizontal dengan saringan kerikil maupun pasir yang dikombinasikan dengan EM4 mampu menurunkan nilai BOD limbah cair tapioka lebih dari 90%. Perbedaan efisiensi removal pada penelitian ini yang hanya mencapai 60% dengan yang dilakukan Hidayat (2011) yang mencapai 90% disebabkan karena kemampuan mendapatkan makanan atau kemampuan metabolisme di lingkungan bervariasi, mikroorganisme yang mempunyai kemampuan adaptasi dan mendapatkan makanan dalam jumlah besar dengan kecepatan maksimumakan berkembang biak dengan cepat dan akan menjadi dominan di lingkungannya (Jasmiati et al., 2010) COD Hasil rerata analisa nilai COD limbah cair dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Nilai Rerata COD Inokulum EM4 COD COD Removal c 2,48 Kerikil b 52, b 53, c 3,51 Pasir a 68, a 68,23 Ket : yang diikuti huruf yang sama penambahan konsentrasi EM4 memberikan reduksi COD tertinggi sebesar 68,6%. EM4 1% maupun 2% jika dilihat 4

5 secara statistik tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap penurunan nilai COD. Jasmiati (2010) dalam penelitiannya menggunakan EM4 mampu menurunkan nilai COD limbah cair tahu sebesar 98%, sedangkan pada penelitian ini hanya mampu menurunkan nilai COD sebesar 68%. Perbedaan ini disebabkan karena bakteri yang ada pada EM4 mempunyai kemampuan metabolisme di setiap lingkungan bervariasi, sehingga kemampuan mendapatkan makanan dengan kecepatan yang maksimum akan berkembang biak dengan cepat, sehingga mempengaruhi penurunan nilai COD. EM4 mampu mendegradasi senyawasenyawa polutan dalam limbah dengan cepat. Selain itu, adanya bantuan enzim protease yang dihasilkan oleh berbagai jenis mikroba yang ada di dalam EM4 mulai dari bakteri, kapang dan khamir. Protease merupakan enzim yang berperan dalam reaksi yang melibatkan pemecahan protein diantaranya menjadi ammonia, nitrit, nitrat, CO 2, dan H 2O (Munawaroh, 2013). Pengaruh media filter yang digunakan yaitu kerikil dan pasir mampu menahan laju alir limbah sehingga terjadi interaksi antara limbah dengan media filter kerikil dan pasir dimana filtrasi diawali dengan proses penahanan dan pengikatan kandungan organik sehingga dapat menurunkan nilai COD ph Hasil rerata analisa nilai ph limbah cair dilihat pada Tabel 4. Tabel 4. Nilai Rerata ph Inokulum EM4 ph 0 6,23 ab Kerikil 1 6,23 ab 2 6,13 a 0 6,38 bc Pasir 1 6,45 c 2 6,43 c Ket : yang diikuti huruf yang sama penambahan konsentrasi EM4 tidak memberikan pengaruh yang nyata dalam menaikkan nilai ph. Semua perlakuan menghasilkan nilai ph yang tidak jauh berbeda yaitu berkisar pada ph 6. Naiknya nilai ph pada setiap perlakuan dari asam sampai mendekati netral pada limbah diperkirakan karena aktivitas mikroorganisme baik yang terdapat dalam limbah cair tahu maupun yang ada pada EM4. Proses penguraian berjalan sempurna apabila nilai ph mendekati nilai 7. Salah satu ciri dari penguraian bahan organik adalah menghasilkan gas yang berbau amoniak (NH 3). Hal ini hampir sama dengan penelitian yang dilakukan Hanifah (2001) berhasil menaikkan nilai ph limbah cair tapioka sebesar 7,18 karena bakteri dalam limbah menghasilkan amoniak yang dapat menaikkan nilai ph. Selama pengolahan, bakteri asam laktat mengubah karbohidrat menjadi asam laktat. Asam laktat digunakan oleh ragi dan jamur membentuk alkohol dan ester, sehingga nilai ph menjadi naik turun. Hal ini ditandai dari aroma limbah yang harum TSS Hasil rerata analisa nilai TSS limbah cair dilihat pada Tabel 5. Tabel 5. Nilai Rerata TSS Inokulum EM4 TSS TSS Removal a 85,31 Kerikil 1 187,9 a 86, ,5 a 88, ,8 bc 69,73 Pasir 1 403,2 b 71, ,5 c 66,54 5

6 Ket : yang diikuti huruf yang sama penambahan konsentrasi EM4 memberikan reduksi TSS tertinggi sebesar 88,35%. Penurunanan nilai TSS terjadi disebabkan oleh tertahannya partikel-partikel padatan yang ada di dalam limbah oleh media filter pada saat proses filtrasi. Tertahannya partikel-partikel padatan oleh media filter tersebut menyebabkan jumlah padatan yang ada di dalam limbah menjadi berkurang. Media filter kerikil dan pasir mampu menahan laju alir limbah sehingga terjadi interaksi antara limbah dengan media filter dimana filtrasi diawali dengan proses penahanan dan pengikatan padatan atau partikel tersuspensi sehingga dapat menurunkan nilai TSS. Kuo dan Chen (2007) dalam penelitiannya menggunakan biofilter horizontal berhasil menurunkan nilai TSS sebesar 70% pada limbah domestik, sedangkan pada penelitian ini mampu mencapai 88%. Perbedaan ini disebabkan karena proses pengendapan dan pendegradasian zat organik pada masingmasing filter sehingga partikel-partikel kecil yang terdapat di dalam limbah mengendap ke dasar tangki pengolahan dan menempel pada filter yang digunakan. 3.3 Analisis Hasil Terbaik Pemilihan perlakuan terbaik pada penelitian ini dengan menggunakan metode Multiple Attribute yang dilakukan pada masing-masing parameter yang akan diuji meliputi BOD, COD, ph dan TSS. Selanjutnya ditentukan nilai ideal dari masing-masing parameter tersebut, kemudian dicari jarak kerapatan alternatif dari masing-masing alternatif terhadap parameter tersebut. Jarak kerapatan paling minimum yang dipilih menjadi alternatif terbaik. Untuk lebih jelasnya mengenai perlakuan terbaik bisa dilihat pada Tabel 6. Tabel 6. Terbaik No Parameter Konsentrasi Efisiensi Removal 1 BOD ,53 2 COD ,60 3 TSS 403,2 71,80 4 ph 6,45 - terbaik pada penelitian ini yaitu filter pasir dengan penambahan EM4 1%. Hasil perlakuan terbaik pada penelitian ini masih lebih rendah jika dibandingkan dengan penelitian yang dilakukan Kuo dan Chen (2007) pada pengolahan limbah cair domestik yang efisiensi removal nya mencapai 69,1%, 74,7% dan 84,2% berturut-turut untuk nilai BOD, COD dan TSS. IV. PENUTUP 4.1 Kesimpulan Dari hasil penelitian dan pengolahan data yang telah dilakukan, diperoleh kesimpulan bahwa perlakuan terbaik pada pengolahan limbah cair tahu menggunakan biofilter horizontal yaitu Media filter yang baik adalah pasir dengan penambahan konsentrasi EM4 yang digunakan adalah 1%. 4.2 Saran Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mereduksi kandungan organik yang ada pada limbah cair tahu untuk memperoleh nilai standar yang aman dengan menambah Hydraulic Retention Time (HRT) lebih lama ataupun dengan penambahan aerasi. DAFTAR PUSTAKA Departemen Perindustrian Pengelolaan Limbah Industri Pangan. Jakarta Goendi, S; Puwadi, T; Nugraha, A.P Kajian Model Digester Limbah Cair Tahu Untuk Produksi Biogas Berdasarkan Waktu Penguraian. Prosiding Seminar Nasional Teknik Pertanian. Yogyakarta. 6

7 Hanifah, A.T, Cristine.J, Titania T.N Pengolahan Limbah Cair Tapioka dengan Teknologi EM (Effective Microorganism). Jurnal Natur Indonesia III (2): Hidayat,N., S. Kumalaningsih., Noorhamdani, and S. Wijana Pengaruh Laju Aliran Limbah pada Saringan Kerikil dengan Inokulum Bacillus coagulans UB-9 terhadap Kualitas Limbah Cair yang Dihasilkan. Makalah Seminar Nasional APTA, 16 Desember Yogyakarta. Hidayat, N., S. Suhartini., and B.R. Widiatmono The Performance of Natural in Treating Tapioca Wastewater with and without Aeration. J. Agric. Food.Tech.1(11): Pemanfaatannya. Jurnal Institut Teknologi Nasional. 2(1):1-12 Novayanthi, I.D.A Studi Pengolahan Air Limbah. Skripsi. Fakultas MIPA Universitas Udayana. Bali. Pohan, N, 2008, Pengolahan Limbah Cair Industri Tahu Dengan Proses Biofilter Aerobik,Thesis Master, Program Pasca Sarjana Universitas Sumatra Utara, Medan. Pujiastuti, Peni Perbandingan Efisiensi Teknologi Pengolahan Limbah Cair Industri Tahu Secara Aerasi; Flokulasi; Biofilter Anaerob dan Biofilter Anaerob-Aerob Ditinjau Dari Parameter BOD 5 dan COD. Jurnal Biomedika. 2(1): Jasmiati, Sofia.A, Thamrin Bioremediasi Limbah Cair Tahu Menggunakan Efektif Mikroorganisme (EM4). Journal of Environmental Science.2(4): Kuo, W. C, Ying. L. C Use Of A Horizontal Biofilter And A Constructed Wetland To Treat Domestic Wastewater. On Site Armidale. National Pingtung University of Science and Technology, Pingtung. Taiwan. Lestari, H.N, Atmodjo, K. P, Sidharta, B. R The Effective Microorganisms Capability for Waste Water Treatment of Spirit Manufacture. Jurnal Biota.13(3): Metcalf & Eddy, 2003, Wastewater Engineering : Treatment, Disposal and Reuse, 4 th ed., McGraw Hill Book Co., New York. Munawaroh, S. Mumu, S. Kancitra, P Penyisihan Parameter Pencemar Lingkungan Pada Limbah Cair Industri Tahu Menggunakan efektif Mikroorganisme 4 (EM4) Serta 7