LAMPIRAN A PROSEDUR PENELITIAN

Transkripsi

1 LAMPIRAN A PROSEDUR PENELITIAN LA.1 Tahap Penelitian Fermentasi Dihentikan Penambahan NaHCO 3 Mulai Dilakukan prosedur loading up hingga HRT 6 hari Selama loading up, dilakukan penambahan NaHCO 3 2,5 g/l LCPKS, Ni dan Co ke dalam tangki umpan Setelah HRT 6 hari tercapai, penambahan NaHCO 3 dihentikan, tetapi Ni, Co tetap ditambahkan. Selesai Gambar A.1 Flowchart Tahap Penelitian Fermentasi Dihentikan Penambahan NaHCO 3

2 LA.2 Prosedur Loading Up Mulai LCPKS yang telah difermentasikan dimasukkan kedalam fermentor suhu didalam fermentor 55 C HRT awal dimulai HRT 20 untuk adaptasi bakteri metanogen dengan umpan dimasukkan secara bertahap 4 kali sehari Kecepatan didalam fermentor diatur hingga kecepatan antara rpm Apabila pada hari berikutnya ph pada fermentor sudah stabil dan nilai M- Alkalinity tidak turun maka HRT dinaikkan 0,2 kali dari HRT awal hingga mencapai target HRT 6 hari. Selesai Gambar A.2 Flowchart Prosedur Loading Up

3 LA.3 Pembuatan Umpan Mulai 1 liter LCPKS segar dimasukkan ke dalam tangki umpan Timbang NaHCO 3 sebanyak 2,5 g/l dan masukkan kedalam pome segar. Larutan Co dan Ni diambil dengan menggunakan micrometer sebanyak 300 μl, dan dicampurkan ke dalam pome segar Campuran diaduk hingga homogen dengan kecepatan pengaduk di dalam tangki umpan mencapai rpm sehingga larutan tercampur dengan baik Umpan ini yang nantinya akan dipompakan ke dalam tangki fermentor Selesai Gambar A.3 Flowchart Pembuatan Umpan.

4 LA.4 Prosedur Recycle Mulai Dibiarkan discharge ke dalam gelas ukur 100 ml Dibiarkan disharge selama 6 jam hingga terjadi sedimentasi Diambil lumpur bagian bawah sebanyak 84 ml Dikembalikan ke dalam fermentor Selesai Gambar A.4 Flowchart Prosedur Recycle

5 LA.5 Pengujian Sampel 1. Analisa Alkalinity Analisa alkalinitas ini dilakukan untuk mengetahui seberapa banyak karbonat yang diperlukan untuk menetralkan asam yang terbentuk selama proses fermentasi. Karena selama proses fermentasi ph dalam fermentor harus dijaga agar tetap netral sehingga bakteri dapat bekerja dengan baik. 2. Analisa Total Solid (TS) Total Solid merupakan gabungan antara padatan tersuspensi (suspended solid) dan padatan yang terlarut (dissolved solid). Analisa ini perlu dilakukan agar dapat diketahui parameter yang dibutuhkan dalam proses fermentasi sehingga diperoleh efisiensi proses. 3. Analisa Abu dan Volatile Solid (VS) Volatile solid (VS) merupakan materi organik atau padatan organik yang menguap pada proses pembakaran diatas 500 o C. Analisa VS ini perlu dilakukan untuk mengetahui banyaknya materi organik dalam limbah. Materi organik inilah yang akan dikonversikan menjadi biogas oleh metano bakteri.

6 LA.6 Prosedur Analisa 1. Analisa M-alkallinity Mulai Diambil beaker glass dan dimasukkan rotating magnet ke dalamnya Dimasukkan sampel sebanyak 5 ml Ditambahkan aquadest hingga volume larutan 80 ml Dirangkai peralatan analisa Stirred dihidupkan dan kecepatan diatur hingga sampel tercampur sempurna Campuran dititrasi dengan larutan HCL 0,1 N Apakah ph = 4,8 ± 0,02? Selesai Gambar A.5 Flowchart Analisa M-alkallinity

7 M-Alkalinity = Vol. HCl yang terpakai M HCl Vol Sampel...(LA.1) 1. Prosedur Analisa TS a. Cawan penguap dipanaskan selama 2 jam pada suhu C, kemudian dinginkan didalam desikator, setelah dingin cawan kosong ditimbang. b. Sebanyak 10 ml sampel dimasukkan ke dalam cawan yang telah ditimbang sebelumnya kemudian ditimbang kembali. c. Cawan berisi sampel dimasukkan ke dalam oven kemudian dipanaskan selama 4 jam pada suhu C untuk menghilangkan kadar airnya. d. Setelah cawan didinginkan, kemudian ditimbang kembali. e. Analisa TS dilakukan untuk LCPKS dan cairan di dalam jar fermentor. Total Solid = a (1000/v)...(LA.2) a = Selisih berat cawan setelah dipanaskan dengan sebelum dimasukkan sampel. v = volume sampel. 2. Prosedur analisa abu dan VS a. Cawan berisi sampel yang telah ditimbang TS-nya kemudian dipanaskan kembali di dalam muffle furnace pada suhu C selama 3 jam. b. Setelah itu cawan penguap didinginkan hingga mencapai suhu kamar dan ditimbang kembali beratnya.

8 c. Analisa VS dilakukan untuk LCPKS dan cairan di dalam jar fermentor. Ash [mg/l] = a (1000/v)...(LA.3) 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]...(la.4) LA.7 Pembuatan Starter untuk Fermentasi Menggunakan NaHCO 3 Starter diambil dari proses fermentasi limbah cair kelapa sawit pada penelitian sebelumnya. LA.8 Loading Up & Operasi Target 1. Starter sebanyak 1 liter ditambahkan dengan 1 liter air dan 2,5 gram/l NaHCO 3, kemudian dimasukkan ke dalam fermentor. 2. Suhu di dalam fermentor diatur sedemikian rupa hingga suhunya mencapai 55 0 C. 3. Kecepatan impeller di dalam fermentor diatur hingga kecepatan antara 150 rpm-200 rpm. 4. Kecepatan di dalam tangki umpan POME segar diatur hingga kecepatan mencapai rpm agar larutan POME akan tercampur dengan baik. 5. HRT awal dimulai dengan HRT 12 hari karena untuk adaptasi metano bakteria dengan umpan dimasukkan secara bertahap yaitu 4 kali sehari.

9 6. Apabila keesokan harinya ph pada fermentor sudah stabil dan nilai M- Alkalinity tidak turun maka HRT kita naikkan 0,2 kali dari HRT awal. 7. Demikian seterusnya hingga mencapai target HRT yaitu HRT 6 hari. LA.9 Prosedur Pembuatan Umpan 1. Ambil 1 liter POME segar. 2. Timbang NaHCO 3 sebanyak 2,5 gram/liter dan masukkan ke dalam POME segar. 3. Ambil metal solution dengan menggunakan micrometer sebanyak 300 μl, kemudian masukkan ke dalam POME segar. 4. Aduk campuran hingga homogen. 5. Masukkan campuran ke dalam service tank. LA.10 Prosedur Recycle 1. Pindahkan keluaran fermentor (discharge) ke dalam gelas ukur 1000 ml 2. Biarkan keluaran fermentor (discharge) selama 6 jam hingga terjadi sedimentasi 3. Pisahkan bagian yang jernih dengan bagian yang mengendap 4. Ambil lumpur bagian bawah sebanyak 34% dari LCPKS yang akan diumpankan.

10 LA.11 Pengujian Sampel Pengujian yang dilaksanakan adalah : a. Analisa M-Alkalinity Analisa alkalinitas ini dilakukan untuk mengetahui seberapa banyak karbonat yang diperlukan untuk menetralkan asam yang terbentuk selama proses fermentasi. Karena selama proses fermentasi ph dalam fermentor harus dijaga agar tetap netral sehingga bakteri dapat bekerja dengan baik. 2. Ambil Beaker gelas kemudian masukkan rotating magnet ke dalamnya 3. Masukkan sampel sebanyak 5 ml ditambahkan dengan aquadest hingga volume larutan 80 ml. 4. Beaker gelas diletakkan diatas magnetic stirrer, dan ph elektroda diletakkan di dalam beaker gelas, kemudian stirrer dihidupkan dan kecepatan diatur sedemikian rupa hingga sampel tercampur sempurna dengan aquadest. 5. Campuran dititrasi dengan larutan HCl 0,1 N hingga ph mencapai 4,8± 0, Analisa M-Alkalinity dilakukan untuk POME dan limbah fermentasi pada Jar fermentor. M-Alkalinity = Vol. HCl yang terpakai M HCl Vol Sampel...(LA.5) (Yoshimassa, 2009)

11 b. Analisa Total Solid Total Solid merupakan gabungan antara padatan tersuspensi (suspended solid) dan padatan yang terlarut (dissolve solid). Analisa ini perlu dilakukan agar dapat diketahui parameter yang dibutuhkan dalam proses fermentasi sehingga diperoleh efisiensi proses. 1. Panaskan cawan penguap selama 2 jam pada suhu C 2. Dinginkan cawan penguap di dalam desikator. 3. Timbang berat cawan penguap. 4. Ambil sampel sebanyak 10 ml, lalu masukkan ke dalam cawan penguap dan timbang beratnya. 5. Masukkan sampel ke dalam oven kemudian panaskan selama 4 jam pada suhu C. 6. Kemudian masukkan sampel ke dalam desikator untuk menurunkan suhunya. 7. Timbang berat sampel setelah dingin. 8. Analisa TS dilakukan untuk POME dan cairan di dalam jar fermentor. Total Solid = a*(1000/v)...(la.6) a = Selisih berat cawan setelah dipanaskan dengan sebelum dimasukkan sampel. v = volume sampel. (Yoshimassa, 2009)

12 c. Analisa Ash dan VS Volatile solid (VS) merupakan materi organik atau padatan organik yang menguap pada proses pembakaran diatas 500 o C. Analisa VS ini perlu dilakukan untuk mengetahui banyaknya materi organik dalam limbah. Materi organik inilah yang akan dikonversikan menjadi biogas oleh metano bakteri. 2. Cawan penguap setelah dari TS dipanaskan dengan menggunakan muffle furnace pada suhu C selama 2 jam. 3. Setelah itu dinginkan cawan penguap di dalam desikator hingga mencapai suhu kamar. 4. Timbang berat cawan penguap. 5. Analisa VS dilakukan untuk POME dan cairan di dalam jar fermentor. Ash [mg/l] = a*(1000/v)...(la.7) 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]...(la.8) (Yoshimassa, 2009) d. Analisa COD Analisis COD adalah menentukan banyaknya oksigen yang diperlukan untuk mengoksidasi senyawa organik secara kimiawi. Hasil analisis COD

13 menunjukkan kandungan senyawa organik yang terdapat dalam limbah. Analisa ini dilakukan di luar Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,. 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 (A-B) N FAS 8) ml sampel...(la.9) 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 (Yoshimassa, 2009)

14 e. Analisa ph ph mempunyai arti yang sangat penting di dalam pengolahan limbah cair karena dari ph kita dapat mengetahui kondisi mikroba yang ada di dalam limbah cair, oleh karena itu analisa ini perlu dilakukan. 2. Ambil sampel yang ingin dianalisa 3. Masukkan sampel ke dalam beaker gelas 4. ph elektroda diletakkan di dalam beaker gelas dan dicatat ph sampel tersebut

15 LAMPIRAN B KARAKTERISTIK SAMPEL LB.1 Karakteristik LCPKS Adolina dan Keluaran Fermentasi Tabel B.1 Karakteristik LCPKS Adolina dan Keluaran Fermentasi Variabel Satuan LCPKS Keluaran (Recycle) TS mg/l 42,173 15,176 VS mg/l 33,390 8,891 COD mg/l 38, Fe mg/l Ni mg/l 0,49 0,28 Co mg/l 0,43 0,007

16 LB.2 Data Biogas Fermentasi dengan Recycle Dihentikan Penambahan NaHCO 3 Tabel B.2.1 Data Biogas untuk Fermentasi dengan Recycle Dihentikan NaHCO 3 Hari Ke Produksi Biogas L/hari Hari Ke Produksi Biogas L/hari 1 2, ,45 2 3, ,10 3 5, ,30 4 4, ,62 5 4, ,71 6 5, ,98 7 4, ,69 8 5, ,79 9 6, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,21

17 Hari Ke Produksi Biogas L/hari 43 5, , , , , , ,00

18 Tabel B.2.2 Data Alkalinitas dan ph Dihentikan NaHCO 3 dengan Recycle Hari Ke Alkalinity ph Hari Ke Alkalinity ph , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,02

19 Tabel B.2.3 Data TS dan VS dengan Recycle Dihentikan Penambahan NaHCO 3 Hari Ke TS VS 1 60,49 67, ,71 45, ,11 25, ,27 61, ,02 31, ,05 55, ,05 60, ,62 43, ,42 59, ,74 69, ,02 55, ,15 54, ,47 56, ,16 54, ,93 61, ,19 61, ,02 50, ,16 62, ,57 58, ,24 47, ,14 56, ,16 49, ,68 54,30

20 Tabel B.2.4 Data Biogas untuk Fermentasi dengan Non-Recycle Dihentikan Penambahan NaHCO 3 Hari Ke Produksi Biogas L/hari Hari Ke Produksi Biogas L/hari 1 3, ,01 2 4, ,43 3 5, ,20 4 5, ,58 5 5, ,43 6 6, ,92 7 7, ,72 8 7, ,94 9 7, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,57

21 Hari Ke Produksi Biogas 41 4, , , , , , , ,76

22 Tabel B.2.5 Data Alkalinity dan ph dengan Non-Recycle Dihentikan NaHCO 3 Hari Ke Alkalinity ph Hari Ke Alkalinity ph , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,89

23 Tabel B.2.6 Data TS dan VS dengan Non-Recycle Dihentikan Penambahan NaHCO 3 Hari Ke TS VS 1 57,20 70, ,9 44,90 3 9,48 34, ,60 62, ,08 47, ,52 38, ,47 45, ,47 48, ,88 28, ,53 40, ,33 35, ,30 37, ,78 43, ,86 42, ,03 38, ,09 36, ,22 38, ,67 40, ,62 32, ,23 40, ,82 48, ,32 39, ,09 35,50

24 Tabel B.2.7 Data Biogas untuk Fermentasi Menggunakan NaHCO 3 Hari ke- Produksi Biogas (L/hari) VS LCPKS (mg/l) VS Discharge (mg/l) VS Terdegradasi (mg/l) Produksi Biogas/VS (L/mgVS.hari) 1 7, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,00029

25 37 6, , , , , , , , , , , , Tabel B.2.8 Data Alkalinitas, kandungan CH 4 dan CO 2 Menggunakan NaHCO 3 Alkalinitas (mg/l) Ph CO 2 (mg/l) , , ,

26 Tabel B.2.9 Data Kadar Fe, Laju degradasi Total Solid dan Volatil Solid Menggunakan NaHCO 3 TS TS Laju TS VS VS Laju VS Fe (mg/l) LCPKS (mg/l) Digester (mg/l) Terdegradasi (%) LCPKS (mg/l) Digester (mg/l) Terdegradasi (%) , , , , , , , , , , , ,18

27 LAMPIRAN C CONTOH PERHITUNGAN LC.1 Perhitungan Produksi Biogas / VS Dari Tabel B.2.9 diperoleh: Hari ke-1 Produksi Biogas = 7,61 L/hari VS LCPKS = mg/l VS Discharge = mg/l VS Terdegradasi = = mg/l 7,61 Produksi Biogas/VS 0, L/mgVS.hari LC.2 Perhitungan Laju TS dan VS yang terdegradasi Dari Tabel B.2.13 diperoleh: a. Laju TS terdegradasi TS LCPKS = TS Digester = Laju TS terdegradasi % 25,26% b. Laju VS terdegradasi VS LCPKS =

28 VS Digester = Laju VS terdegradasi 100% 40,55% LC.3 Perhitungan Kestabilan 3 x HRT 6 Volume Reaktor Laju alir masuk Volume di dalam reaktor = 2000 ml = 333 ml = ( ) ml = 1667 ml HRT = 6 hari Laju alir keluar pada HRT 6 = Laju alir 6 masuk Volume didalam reaktor 6 = = 333 ml Jumlah umpan di dalam reaktor = Laju alir masuk 5 6 jumlah umpan didalam reaktor pada hari ke n 5 6 = ,5 ml

29 Penggantian isi digester (%) = Jumlah umpan didalam reaktor Volume reaktor 610, 5 = = 0, = 30,52 % Tabel L.C.1. Persen Penggantian Isi Digester 3 x HRT Jumlah umpan di dalam reaktor (ml) Penggantian isi digester (%) , ,5 30, ,75 42, ,45 51, ,04 59, ,87 66, ,39 72, ,32 76, ,77 80, ,31 83, ,09 86, ,91 88, ,25 90, ,38 92, ,31 93, ,93 94, ,94 95, ,95 96,14 (Yoshimassa, 2009)

30 LC.4 Perhitungan Penggunaan NaHCO 3 Kapasitas TBS = 40 Konversi TBS ke POME = 0,60 (60%) Novaviro, 2010 Jumlah Produksi POME = 40 0,60 20 h 365 h h = h Jam Kerja = 20 h Hari Kerja dalam setahun = 300 h h Hari Operasi = 365 h h Jumlah Kebutuhan POME = h = h Jumlah Kebutuhan NaHCO 3 (gr/l) = 2,5. = h Harga Dihentikan Penggunaan NaHCO 3 = = h digunakan selama 11hari = h

31 Harga Menggunakan NaHCO 3 NaHCO 3 = h h h = h 1. Selisih harga dihentikan NaHCO 3 vs Menggunakan NaHCO 3 = Rp ,- Rp ,- = Rp ,-/tahun Produksi biogas menggunakan NaHCO 3 = 7-8,5 L/hari Produksi Biogas dihentikan penambahan NaHCO 3 = 5,5-6,5 L/hari Selisih produksi biogas diantara keduanya adalah 2 L/hari = 100 L/50 hari. Jika dihitung kedalam rupiah: = 1 kg biogas = 815 liter ( densitas biogas 1,227 kg/m 3 ) = 2 L = 0, kg, 100 L = 0,1227 kg = 1 kg biogas Rp. ± 2500,- ( 2011) = Rp , kg = Rp. 6,135/hari. = Rp ,1227 kg = Rp. 306,75/50 hari. 2. Perhitungan dengan skala penelitian 50 hari a. Dihentikan penambahan NaHCO 3 : = = 2,5 NaHCO 3 NaHCO 3 HRT 6 hari (digunakan selama 11 hari) 11 hari = 9 gr. = 9 gr NaHCO 3 = Rp ,-/50 hari.

32 Jika dirupiahkan: Produksi biogas yang dihasilkan adalah rata rata 6,5 L/hari., ³ = 0,815 m 3 = 815 L. 6,5 L 1,227 ³ 1 ³ = 0, kg (densitas biogas 1,227 kg/m 3 ). = 6,5 L / hari = 0, kg. = 1 kg biogas Rp. ± 2500,- ( 2011). = Rp , kg = Rp. 19,938/hari. = Rp , kg 50 hari = Rp. 996,937. Total yang didapat selama 50 hari adalah: Rp. 996,937. b. Menggunakan NaHCO 3 : = = 2,5 NaHCO 3 NaHCO 3 digunakan selama 50 hari 50 hari = 41 gr = 41 gr NaHCO 3 = Rp ,-/50 hari Produksi biogas yang dihasilkan adalah 8,5 L/hari Jika dirupiahkan: =, ³ = 0,815 m 3 = 815 L. 8,5 L 1,227 ³ 1 ³ = 0, kg (densitas biogas 1,227 kg/m 3 ). = 8,5 L / hari = 0, kg.

33 = 1 kg biogas Rp. ± 2500,- ( 2011). = Rp , kg = Rp. 26,073/hari. = Rp , kg 50 hari = Rp ,687/50 hari. Total yang didapat selama 50 hari adalah = Rp ,687.

34

35

36

37

38