KUMPULAN ABSTRAK TESIS DISERTASI DOKTOR 2005 INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

Transkripsi

1 KUMPULAN ABSTRAK TESIS DISERTASI DOKTOR 2005 INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG SEKOLAH PASCASARJANA Jl. Tamansari No. 64 Bandung Gedung CCAR lt. IV Telp. : ; Fax. : pasca@itb.ac.id;

2 Kata pengantar Dengan memanjatkan puji syukur k Hadirat Tuhan Yang Maha Esa, pada kesempatan ini Sekolah Pascasarjana telah menerbitkan buku kumpulan abstrak Program Magister dan Doktor tahun 2005 Buku kumpulan abstrak tesis ini memuat abstrak tesis/disertasi dari Program Studi Magister dan Doktor yang ada di lingkungan Sekolah Pascasarjana ITB, lulusan periode Wisuda bulan Maret, Juli, September 2005 Penerbitan buku kumpulan abstrak tesis Sekolah Pascasarjana ITB tahun 2005 merupakan salah satu upaya untuk menyebar luaskan informasi ilmiah yang di hasilkan dari penelitian para mahasiswa Sekolah Pascasarjana ITB, dengan harapan dapat dimanfaatkan secara optimal oleh masyarakat. Bagi para mahasiswa kumpulan abtrak ini dapat dipakai sebagai sumber rujukan bagi penelitian yang akan mereka lakukan. Kami menyampaikan ucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam proses penerbitan buku ini. Kritik membangun dan saran-saran kami harapkan dari para pembaca yang terhormat. Hal tersebut akan sangat berguna untuk menyempurnakan abtrak tesis yang akan kami terbitkan kemudian. Bandung, 15 Februari 2006 Sekolah Pascasarjana ITB Dekan, Prof.Dr.Ir. Ofyar Z. Tamin, M.Sc. NIP i

3 Sekilas Tentang Sekolah Pascasarjana ITB menyelenggarakan pendidikan pascasarjana dalam jenjang Magister dan Doktor. Program pendidikan Magister ini bertujuan untuk meningkatkan taraf penguasaan ilmu dan kemampuan yang diperoleh peserta selama pendidikan Sarjana, agar lebih aktif dan mantap berperan, baik dalam pandangan ilmunya maupun dalam penerapannya. Untuk mencapai tujuan ini, walaupun terbuka untuk memilih salah satu bidang khusus tertentu, tetap dijaga penguasaan wawasan program secara menyeluruh, agar para lulusannya tetap dapat bergerak secara lincah di dalam lingkup pekerjaannya. Program pendidikan Magister yang diselenggarakan di ITB memiliki arah orientasi bersifat akademik/ilmiah, yang lebih ditekankan pada kemampuan ilmu secara lebih mendalam. Pendidikan Magister Profesional pada saat ini masih dijajaki oleh beberapa team dan/atau komisi dari berbagai disiplin ilmu. Jangka waktu pendidikan untuk program pendidikan Magister adalah dua tahun, yang terbagi atas 4 (empat) semester. Beban studi normal pada setiap semester berkisar antara 9 SKS hingga maksimum 12 SKS. Beban akademik keseluruhan program Magister adalah adalah 36 SKS, sehingga jangka waktu belajar dapat ditempuh dalam 3 semester. Jangka waktu studi maksimum program Magister tidak lebih dari 3 (tiga) tahun. Program Dktor bertujuan menghasilkan lulusan yang mempunyai sikap akademik, mampu meneliti secara mandiri, dan mampu memberi sumbangan berarti kepada khasanah ilmu pengetahuan, ilmu pengetahuan teknik, atau ilmu seni rupa dan desain. Penelitian yang mengarah kepada gelar Doktor dapat dilakukan dalam Ilmu Pengetahuan Teknik, Ilmu Matematika dan Pengetahuan Alam, Ilmu Seni Rupa dan Desain. Gelar Doktor diberikan setelah promovendus/promovenda menunjukkan penguasaan pengetahuan secara mendalam dalam cabang keilmuan tersebut di atas, menunjukkan kemampuan dan ketrampilan meneliti secara mandiri dalam satu atau lebih cabang yang tercakup ke dalam salah satu bidang tersebut di atas dan penelitian itu bersifat orisinil atau mengungkapkan suatu kebaharuan. Hasil penelitian itu menambah khasanah ilmu pengetahuan/ilmu teknik/ilmu seni rupa/desain yang telah ada atau mengungkapkan masalah baru yang menurut kaidah ilmu pengetahuan teknik/seni rupa dan desain, dapat dibuktikan dalam disertasi sehingga tidak meragukan. Jangka waktu pendidikan untuk program pendidikan Doktor adalah tiga tahun, yang terbagi atas 6 (enam) semester. Beban studi normal pada setiap semester berkisar antara 9 SKS hingga maksimum 12 SKS. Beban akademik keseluruhan program Doktor adalah SKS. Jangka waktu studi maksimum program Doktor tidak lebih dari 5 (lima) tahun. Sejarah pendidikan pascasarjana ITB berjalan seiring dengan sejarah perkembangan ITB itu sendiri, yakni sejarah didirikannya Technische Hogeschool te Bandung (Th) pada tanggal 3 Juli Tercatat bahwa lulusan pascasarjana pertama pada waktu itu adalah N.H. Van Harpen yang memperoleh gelar Doktor bidang ilmu teknik dengan kekhususan Sipil pada tahun Sebelumnya J.W. Ijerman memperoleh gelar Doktor honoris causa pada bidang yang sama tahun ii

4 Seiring dengan perjalanan sejarah Negara Indonesia, pada tahun 1950 didirikan Universitas Indonesia sebagai hasil integrasi Balai Perguruan Tinggi Republik Indonesia (19 Agustus 1945) dan Universiteit van Indonesia (1947) berdasarkan Undang-Undang Darurat no. 7 tahun Institut Teknologi Bandung (ITB) diresmikan tanggal 2 Maret 1959 dan merupakan gabungan dua fakultas yang merupakan bagian dari Universitas Indonesia yang berada di Bandung, yaitu fakultas Teknik dan Fakultas Ilmu Pasti dan Ilmu Alam ditambah Balai Universiter Guru Gambar. Pada saat masih berstatus sebagai Fakultas Teknik dan Fakultas Ilmu Pasti dan Ilmu Alam, Universitas Indonesia, pendahulu ITB ini telah menghasilkan 17 orang Doktor dalam bidang Teknik SIpil, Teknik Kimia, Geologi, Fisika, Farmasi, Matematika dan Kimia. Lulusan Doktor ITB yang pertama J.A. Katili, Geologi, yang menyelesaikan studinya tahun Sejak itu sampai tahun 2005 telah dihasilkan 404 orang Doktor, termasuk 3 orang Doktor honoris causa, yaitu Dr.Ir. Soekarno, presiden pertama Republik Indonesia, Dr.Ir. Sediatmo, dan Prof.Dr.Ir. Rooseno. Pada tahun 1976 berdiri Sekolah Pascasarjan di Institut Teknologi Bandung, yang selanjutnya berubah menjadi Program Pascasarjana, dan namanya kembali menjadi Sekolah Pascasarjana di tahun Lulusan program Doktor pertama dari Sekolah Pascasarjana adalah Ir. Sri Hardjoko yang memperoleh gelar Doktor di tahun 1979 untuk bidang studi Teknik Mesin dengan Pembimbing/Promotor Prof.Ir. Samudro, Prof.Dr. R. Van Hasselt dan Prof.Ir. Handojo. Program Magister di Institut Teknologi Bandung dimulai tahun 1979 dengan tiga program studi yaitu program studi Fisika, Matematika, dan Teknik Mesin. Selanjutnya pada tahun 1980 berkembang menjadi 11 program studi karena dibuka 8 (delapan) program studi baru yaitu program studi Arsitektur, Biologi, Elektroteknik, Farmasi, Kimia, Teknik Kimia, Teknik Sipil, dan Teknik dan Manajemen Industri. Saat ini secara keseluruhan terdapat 33 program studi Magister di lingkungan Sekolah Pascasarjana ITB. Sejak tahun akademik 1979/1980 hingga bulan September 2005 Sekolah Pascasarjana ITB telah menghasilkan sebanyak lulusan program Magister (S2) dari berbagai program studi. iii

5 DAFTAR ISI Kata pengantar dari Dekan Sekolah Pascasarjana ITB Pendahuluan I II Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Program Studi Matematika Program Studi Fisika Program Studi Kimia Program Studi Aktuaria Sekolah Ilmu dan Teknologi Hayati Program Studi Biologi Sekolah Farmasi Program Studi Farmasi Fakultas Ilmu Kebumian dan Teknologi Mineral Program Studi Geologi Program Studi Rekayasa Pertambangan Program Studi Perminyakan Program Studi Geofisika Terapan Program Studi Sains Kebumian Fakultas Teknologi Industri Program Studi Teknik Kimia Program Studi Teknik Mesin Program Studi Teknik Fisika Program Studi Teknik Manajemen dan Industri Program Studi Teknik Penerbangan iv

6 Sekolah Teknik Elektro dan Informatika Program Studi Teknik Elektro Program Studi Informatika Sekolah Arsitektur, Perencanaan dan Pengembangan Kebijakan Program Studi Pembangunan Program Studi Transportasi Program Studi Arsitektur Program Studi Perencanaan Wilayah dan Kota Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan Program Studi Teknik Sipil Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika Program Studi Teknik Lingkungan Program Studi Sistem dan Teknik Jalan Raya Fakultas Seni Rupa dan Desain Program Studi Seni Rupa Program Studi Desain Sekolah Bisnis dan Manajemen Program Studi Magister Administrasi Bisnis v

7 Teknik Kimia FTI Kumpulan Abstrak Ahmad Mardiani - NIM : Program Studi Teknik Kimia MEMBRAN BIOREAKTOR UNTUK PENGOLAHAN LIMBAH INDUSTRI Membran Bioreaktor (MBR) merupakan kombinasi dari dua konsep dasar untuk pengolahan air. Bioreaktor merupakan tempat terjadinya degradasi senyawa organik oleh mikroorganisme dan membran merupakan media untuk memisahkan padatan dan cairan. Tujuan utama kombinasi ini adalah untuk meningkatkan efisiensi proses biologis guna menghasilkan efluen dengan kualitas yang lebih baik. Pada proses lumpur aktif konvensional, konsentrasi biomassa yang tinggi memegang peranan penting untuk meningkatkan laju degradasi limbah. Peningkatan konsentrasi biomassa pada sistim Lumpur aktif konvensional dapat berakibat sulitnya pemisahan lumpur dan supernatan dalam tangki sedimentasi. Selain itu pengendapan Lumpur sangat dipengaruhi oleh karakteristik lumpur yang terbentuk dan kondisi operasi di tangki aerasi, sehingga dapat memperburuk keluaran tangki sedimentasi. Dengan adanya teknologi membran yang dikombinasi dengan proses lumpur aktif, terbukti dapat mengatasi permasalahan tersebut. Beberapa keuntungan penggunaan membran dalam proses lumpur aktif adalah tingginya efisiensi penyisihan, rendahnya konsumsi energi, desain yang kompak sehingga tidak memerlukan lahan yang luas (small footprint), produksi lumpur yang rendah serta mudah pengoperasiannya (flexibility operation). Pada proses lumpur aktif, membran berfungsi sebagai pengganti tangki sedimentasi, sehingga adanya masalah pinpoint atau bulking sludge, tidak mempengaruhi kualitas keluarannya. Namun demikian, terjadinya fouling sebagai kendala utama pemakaian membran mengakibatkan penurunan laju alir permeat. Penyebabnya adalah karena terjadi akumulasi foulan dipermukaan atau didalam pori membran. Pada penelitian ini akan dikaji pengaruh keberadaan partikel untuk menekan terjadinya fouling dan pengaruh kondisi operasi (konsentrasi MLSS, tekanan, backwash) terhadap stabilitas fluks. Sistim dirancang beroperasi kontinyu untuk mengolah limbah tapioka dengan COD ± mg/l. Modul membran hollow fiber direndam dan ditanam dalam MBR menggunakan karbon aktif. Karakteristik dari MBR terendam adalah memberikan fluks yang stabil untuk operasi yang lama tanpa pencucian dengan bahan kimia, karena tekanan operasi yang rendah dan tidak melampaui fluks kritis. Permeat diperoleh melalui suction pompa yang beroperasi pada tekanan cmhg (0,13-0,19 bar). Membran hollow fiber terbuat dari poliakrilonitril dengan ukuran pori 0,01 µm-1 nm, panjang modul 23 cm dengan Iuas permukaan modul 0,183 m2. Bioreaktor dilengkapi difuser udara pada bagian dasamya, yang berfungsi mengalirkan udara untuk metabolisme sel dan fluidisasi partikel karbon. Konsentrasi biomassa yang digunakan adalah mg/1 hingga mg/i dengan waktu tinggal cairan 8 10 jam. Limbah tapioka dialirkan kedalam MBR menggunakan pampa peristaltik dengan laju alir tertentu. Dari penelitian ini diketahui bahwa, konsentrasi MLSS yang memberikan fluks tertinggi adalah dan mg/i, dengan fluks permeat /jam.m2 serta efisiensi penyisihan COD rata-rata 97%. Untuk mempertahankan fluks dan permeabilitas membran, selama sistim beroperasi dilakukan backwash pada tekanan 0,8 bar dengan durasi 1,5 detik setiap 7 menit sistim beroperasi. Sistim dapat beroperasi hingga 5 hari tanpa dilakukan pencucian dengan bahan kimia. Parameter kinetika yang diperoleh adalah laju pertumbuhan maksimum spesifik (µmax) koefisien perolehan sel (Y), konstanta setengah jenuh (Ks) dan laju kematian spesifik (Kd) masing-masing sebesar 0,082/hari, 2,857 (mg sel/mg substrat), 29, 27 mg/i dan 0,021 /hari. Dari parameter tersebut, diketahui bahwa mikroorganisme yang terlibat dalam proses ini, mempunyai tingkat pertumbuhan yang sangat lambat. 394 Bandung Sekolah Pascasarjana Institut Teknologi

8 Kumpulan Abstrak Teknik Kimia - FTI Dan basil penelitian ini diketahui bahwa karbon aktif dalam MBR dapat elindungi modul, meningkatkan efisiensi penyisihan dan menghambatterjadinya fouling. Kata kunci : bioreaktor, membran, fouling, ultrafiltrasi BIOREACTOR MEMBRANE FOR INDUSTRIAL WASTEWATER TREATMENT Membrane bioreactor (MBR) is a combination of two basic concepts for wastewater treatment has led to increase in conventional activated sludge performances. Degradation of organic compound was performed in the bioreactor and the separation of activated sludge and effluent will be accomplished with an ultrafiltration membrane. The main aim of membrane couple bioreactors is to improve the efficiency of the biological process step such that high-quality effluent is obtained. In the conventional activated sludge process, high biomass concentration plays an important role to increase the rate of waste degradation. Increasing biomass concentration in the conventional activated sludge process might effect to the separation of sludge and supernatant in the separation tank. On the other hand, sludge sedimentation is highly affected by characteristic of the sludge and the operating condition in the bioreactor that lead the effluent quality become worse. The coupling of membrane solid-liquid separation with activated sludge process offer numerous advantages over conventional biological process, including high separation efficiency, low energy consumption, high treated water quality, small footprint, less sludge production and flexibility operation. The membranes in the activated sludge process, replaced the secondary clarifier of a conventional system, the rate of sludge effluent separation is no longer limited by settleability of the activated sludge, pinpoint or bulking sludge and thus a higher and more consistent effluent quality can be obtained. The principal limitation of this process lies in membrane fouling, which is mainly associated with the deposition of foulant onto membrane surface or inside the pore. Membrane fouling is characterized in general as a reduction of permeate flux through the membrane as a result of increased flow resistance due to the pore blocking, concentration polarization and cake formation. The purpose of this research is to study the influence of particle presence on membrane fouling and the influence of operating condition to the flux stability. The wastewater system was designed running continuously to treat a wastewater containing tapioca starch. Influent COD was approximately 5,500 mg/1.. The membrane module was immersed and implanted using powdered activated carbon. A characteristic of submerged MBR system was the development of a stable flux for long periods of time without the need for chemical cleaning because the TMP is small and flux does not exceed a critical level. The suction pump was connected to the permeate collection pipe that pulled out permeate from the membrane module. Suction pressure was between 10 to 15 cmhg and the flow mode was dead-end filtration. A polyacrilonitrile hollow fiber ultrafiltration membrane having a pore size of 0,01 µm -1 nm and membrane area m2 was used. Air was blown into the reactor under the submerged module to agitate the water around the membrane surface so as to provide a cross flow and to keep membrane pores from clogging and also some activated carbon will be fluidized over the bioreactor. The bioreactor contained biomass having a concentration varied between 8,500 mg/l until 24,500 mg/i. Wastewater was pumped using a peristaltic pump to meet a 8 10 hours HRT. 395

9 Teknik Kimia FTI Kumpulan Abstrak From this experiments, it were found at biomass concentration of 13,750 mg/i and 16,000 mg/l gave the highest permeate flux and efficiencies of COD reduction were also favorably obtained at average 97 %. The flux stability was controlled by backwashing technique using its own permeate. Backwashed pump pressure was set at 0,8 bar and the discharge solenoid valve will automatically be opened for 1,5 seconds every 7 minutes operation. Kinetic parameters obtained were maximum specific growth rate (µmax) 0, 082 day-1, yield (Y) 2,857 mg cell/mg substrate, half saturation constant (Ks) 29,27 mg/l and specific decay coefficient rate (kd) 0,021 day-1, respectively. The microorganisms involved in this process seem to be a slow growing organisms. Key words : bioreactor, membrane, fouling, ultrafiltration 396 Bandung Sekolah Pascasarjana Institut Teknologi