LAMPIRAN A PERHITUNGAN BIOREAKTOR (ANAEROBIC BAFFLE REACTOR)

Transkripsi

1 LAMPIRAN A PERHITUNGAN BIOREAKTOR (ANAEROBIC BAFFLE REACTOR) Perancangan anaerobic baffle reactor disesuaikan dengan karakteristik limbah cair kelapa sawit adalah diperlihatkan oleh Tabel A.1 sebagai berikut: Tabel A.1 Karakteristik LCPKS Adolina milik PTPN IV (Laboratorium Baristand, 2011) Konsentrasi Parameter (mg/liter) COD BOD Suspended solid (SS) Total Solid (TS) Volatil Solid (VS) Ratio SS / COD 0,4 Perhitungan desain reaktor sebagai berikut: Basis perhitungan dilakukan pada konsentrasi paling tinggi dalam variasi penelitian dan HRT paling lama yaitu: Konsentrasi 1/2 (perbandingan limbah dan air segar = 1 : 2) HRT variasi ( 6, 12 dan 18 hari ), diambil variasi paling lama adalah 18 hari (432 jam) sebagai dasar perhitungan perancangan reaktor. A. Settling Tank Rencana jumlah limbah yang akan diolah skala laboratorium = 10 liter perhari Air limbah mengalir secara semibatch, variasi konsentrasi limbah yang dialirkan adalah dengan membuat perbandingan volume limbah dan LCPKS dari PKS Adolina milik PTPN IV air segar yaitu volume 1/2 (1/2 limbah lumpur dan 1/2 air segar ditambahkan) dan volume 1/3 (1/3 bagian lumpur : 2/3 air segar). Desludging period (waktu pengurasan) ditetapkan 10 hari sekali.

2 Penelitian ini dilakukan dengan mempertimbangkan variasi HRT (6, 12 dan 18 hari) sehingga ditentukan basis perhitungan perancangan ABR pada HRT yang lebih lama yaitu 18 hari (432 jam ) Konsentrasi yang digunakan seperti pada Tabel A.1 yaitu pada saat dua kali pengenceran. Sehingga perhitungannya adalah: o Peak Flowrate = Kapasitas setling tank/waktu limbah mengalir = 10/432 = 0,023 liter/jam o Untuk faktor pengurangan COD karena pengendapan dapat dilihat pada Gambar 2.3 pada daftar pustaka diatas bahwa untuk HRT 432 jam diperoleh faktor pengali = 0,55 o Penurunan COD pada settling tank adalah: Rasio SS/COD x 0,6 ) / Faktor pengali...(a-1)(sudjarwo, 2006) Substitusi Tabel 3.1 ke persamaan 12 menjadi: Penurunan COD = ( 0,4 x 0,6) / 0,55 = 0,436 = 43,6 %. o Selanjutnya : Dapat dilihat pada Gambar 2.4 pada tinjauan pustaka bahwa untuk penurunan COD pada 43,6 % diperoleh faktor pengali adalah 1,05. o Sehingga Penurunan BOD/COD pada proses pengendapan adalah: = 43,6x 1,05 = 45,78 %. o Kandungan COD dan BOD yang masuk ke baffled reactor adalah sebagai berikut: COD = ( 1-0,436) x = mg/l BOD = ( 1-0,458) x = mg/l

3 o Langkah berikutnya adalah menghitung volume endapan lumpur ukuran bak yang dibutuhkan. Karena desludging interval ditetapkan = 10 hari, dapat dilihat pada Gambar 2.5 pada tinjauan pustaka adalah 85 %. Angka ini merupakan faktor reduksi dari volume sludge karena disimpan selama 10 hari. Sebagai acuan, tanpa efek pemampatan karena penyimpanan volume lumpur yang terjadi dari gram BOD adalah 0,005 liter (Sudjarwo, 2008). Sehingga: 0,005 x 85 % = 0,003 liter/gram penurunan BOD Volume sludge yang akan terjadi selama 10 hari adalah: = 0,003 x ( )/1000 x 10 hari x 20 liter = 0,81 liter Karena HRT yang ditetapkan adalah 432 jam dan peak flowrate adalah 0,023 liter/jam, maka volume yang dibutuhkan untuk menginapkan limbah selama HRT adalah : 432 jam. = 432 x 0,023 = 9,9 10 liter Maka volume settling tank yang dibutuhkan agar sistem tetap bekerja dengan baik adalah: = 0,8 liter + 10 liter = 10,8 liter = 11 liter = cm 3 Misalnya kedalaman dari settling tank ditetapkan 25 cm, dan lebar settling tank adalah = 20 cm. Volume settling tank adalah 11 liter = 11 dm 3 = cm 3. Maka Panjang settling tank = /( 25 x 20 ) = 22 cm. Sehingga, dimensi Settling Tank adalah: P x L x T(D) = 22 cm x 20 cm x 25 cm = 11000cm 3 = 11 liter

4 B. Dimensi Kompartment/ Baffle Reaktor ( Panjang, Lebar, Tinggi/Kedalaman, Standing Baffle, Hanging Baffle dan Hanging Baffle Clearance ) Perhitungan dimensi area baffle reaktor, dilakukan dengan mengacu pada model penelitian Foxon.,dkk (2006), dengan tahap perhitungan sebagai berikut: I. Menentukan Flow rate proses (Foxon, 2006): Penetapan basis perhitungan HRT dari perhitungan settling tank (Subbab A) yaitu 18 hari = 432 jam. Perencanaan Volume reaktor baffle = 10 liter Rumus perhitungan Flow rate proses: Flow rate proses = = = 0,023 liter/jam = 0,023 dm 3 /jam II. Penetapan jumlah sekat: Pada penelitian ini ditetapkan jumlah sekat/baffle adalah 4 sekat III. Penetapan volume kerja sekat (Foxon, 2006): Rumus Volume kerja kompartment = IV. Penetapan Up Flow Velocity : = = 2,5 liter = 2,5 dm 3 Penetapan tidak melebihi dari laju alir proses, dan ditetapkan 95 % dari laju alir proses (Foxon, 2006): Up Flow Velocity = 95 % x Laju alir proses = 0,95 x 0,023 = 0,022 dm/jam

5 V. Penetapan Up flow area sekat : = = = 1,02 dm 2 = 10 cm 2 VI. VII. Rasio Up flow dan Down flow: Perbandingan up flow:down flow adalah perbandingan jarak sekat standing baffle dengan hanging baffle dan jarak standing baffle dengan standing baffle berikutnya. Ditetapkan 4 : 1 ( Bassuney.,dkk, 2013) Down flow area: = = = 2,5 cm 2 Sehingga total area komp = up flow + down flow = ,5 = 12,5 dm 3 VIII. Tinggi Area komparment: = = = 0,8 dm = 8 cm IX. Penetapan Panjang kompartment: Foxon.,dkk, 2006 Ditetapkan rasio lebar kompartment dan panjang kompartment = 1 : 3 sehingga panjang kompartment menjadi: = = = 1,12 dm = 11,2 = 11 cm X. Lebar kompartment = lebar reaktor = Panjang kompartment x rasio = 11 x 3 = 33 cm 33 cm

6 XI. Perhitungan Panjang Reaktor: Panjang Reaktor = Panjang kompartment x jumlah sekat = 11 cm x 4 sekat = 44 cm XII. Perhitungan Tinggi Reaktor: Tinggi Reaktor = 2/3 x Lebar reaktor = 2/3 x 33 cm = 22 cm XIII. Perhitungan Standing Baffle Reactor dan Hanging Baffle Reactor: Standing Baffle Reactor = Tinggi Reaktor/ 2 = 22 cm /2 = 11 cm Hanging Baffle Reactor = Standing Baffle Reactor = 11 cm XIV. Perhitungan Hanging Baffle Clearance atau Clearance Baffle Reactor: Clearance Baffle Reactor (CBR) = 29% x Hanging Baffle Reactor = 29 % x 11 = 3 cm Pada penelitian ini CBR adalah variasi penelitian, ditetapkan variasi CBR adalah 3 cm dan 1,5 cm. Ringkasan Dimensi Reaktor Baffle: Panjang Reaktor Lebar Reaktor Tinggi Reaktor CBR Standing Baffle = Hanging Baffle Down flow to Up flow 1 : 4 = 44 cm (11 cm setiap ruang baffle) = 33 cm = 22 cm = 1,5 cm dan 3 cm = 11 cm Down flow = Jarak Standing dengan Hanging Baffle = ¼ x 11 cm = 2,75 cm = 3 cm Up Flow = Jarak Hanging awal dengan Standing berikut = 11 cm 3 cm = 8 cm

7 Maka Dimensi Reaktor (settling tank dan baffle reaktor) adalah: Panjang total= panjang settling tank dan panjang chamber: 22 cm + 44 cm = 66 cm dan lebar reaktor = 33 cm. Kedalaman baffle reaktor 22 cm dan kedalaman settling tank 25 cm, untuk memudahkan perancangan maka kedalaman disejajarkan dan diambil kedalaman yang paling tinggi yaitu 25 cm. Standing baffle dan hanging baffle reaktor masing masing = 11 cm. Rasio down flow to up flow = 1 : 4.

8 LAMPIRAN B PROSEDUR ANALISA SAMPEL A. Prosedur Analisa TS 1. Cawan penguap dipanaskan selama 2 jam pada suhu C, kemudian setelah dingin cawan kosong ditimbang. 2. Sebanyak 10 ml sampel dimasukkan ke dalam cawan yang telah ditimbang sebelumnya kemudian ditimbang kembali. 3. Cawan berisi sampel dimasukkan ke dalam oven kemudian dipanaskan selama 4 jam pada suhu C untuk menghilangkan kadar airnya. 4. Setelah cawan didinginkan, kemudian ditimbang kembali. 5. Analisa TS dilakukan untuk LCPKS dan cairan di dalam jar fermentor. Total Solid = a x (1000/v) dimana: a = Selisih berat cawan setelah dipanaskan dengan sebelum dimasukkan sampel v = volume sampel (Yoshimassa, 2009) B. Prosedur Analisa abu dan VS 1. Cawan berisi sampel yang telah ditimbang TS-nya kemudian dipanaskan kembali di dalam muffle furnace pada suhu C selama 3 jam. 2. Setelah itu cawan penguap didinginkan hingga mencapai suhu kamar dan ditimbang kembali beratnya. 3. Analisa VS dilakukan untuk LCPKS dan cairan di dalam jar fermentor. Ash [mg/l] = a x (1000/v)

9 a = perbedaan berat dari cawan penguap setelah dipanaskan pada suhu C dengan berat cawan kosong v = volume sampel VS [mg/l] = TS [mg/l] - Ash [mg/l] (Yoshimassa, 2009) C. Analisa COD 1. Masukkan 10 ml atau 20 ml sampel kedalam labu erlenmeyer yang telah berisi batu didih. 2. Tambahkan 0,4 gr kristal Hg 2 SO 4, kemudian masukkan 10 ml larutan standar kalium bikromat. Tambahkan dengan hati-hati 30 ml asam sulfat yang telah mengandung Ag 2 SO 4 sambil dikocok. Panaskan selama 2 jam. 3. Dinginkan, kemudian tambahkan aquadest sampai 100 ml 4. Titrasi larutan tersebut dengan menggunakan larutan standar Ferro amonium sulfat 0,05 N dengan indikator ferroin 5. Catat pemakaian titran 6. Lakukan cara yang sama terhadap aquadest sebagai blanko 7. Kandungan COD dapat dihitung berdasarkan rumus sebagai berikut : mg/l COD = (1000 x (A-B) x N FAS x 8) ml sampel Keterangan A = ml ferro amonium sulfat untuk titrasi blanko B = ml ferro amonium sulfat untuk titrasi sampel N = Normalitas ferro amonium sulfat 8 = berat equivalen oksigen (SNI ) D. Analisa ph, Menggunakan ph meter, mengacu pada SNI

10 E. Analisa kadar Asetat. Mengacu pada Manual Alat HPLC dengan spesifikasi Colom C-18, dengan perlakuan awal terhadap sampel dengan proses penyaringan dengan menggunakan filter Whatman 0,45µm. F. Pengukuran Jumlah Biogas Mengacu kepada manual alat gasmeter yang diterbitkan oleh Shinagawa