KAJIAN AWAL PEMBUATAN PUPUK CAIR ORGANIK AKTIF DARI EFFLUENT PENGOLAHAN LANJUT LIMBAH CAIR KELAPA SAWIT (LCPKS) SKALA PILOT SKRIPSI

Transkripsi

1 KAJIAN AWAL PEMBUATAN PUPUK CAIR ORGANIK AKTIF DARI EFFLUENT PENGOLAHAN LANJUT LIMBAH CAIR KELAPA SAWIT (LCPKS) SKALA PILOT SKRIPSI Oleh DEDY ANWAR DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA DESEMBER 2013

2 KAJIAN AWAL PEMBUATAN PUPUK CAIR ORGANIK AKTIF DARI EFFLUENT PENGOLAHAN LANJUT LIMBAH CAIR KELAPA SAWIT (LCPKS) SKALA PILOT SKRIPSI Oleh DEDY ANWAR SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA DESEMBER 2013

3

4

5 PRAKARTA Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan Skripsi dengan judul Kajian Awal Pembuatan Pupuk Cair Organik Aktif dari Effluent Pengolahan Lanjut Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) Skala Pilot, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik. Hasil penelitian ini: Penelitian ini membantu pengolahan limbah cair pabrik kelapa sawit menjadi produk yang lebih berguna bagi masyarakat. Penelitian ini memberikan sumbangan ilmu pengetahuan tentang pengolahan limbah cair pabrik kelapa sawit Penelitian ini mewujudkan proses bersih (zero emission dan zero waste) Penelitian ini pernah dipublikasikan dalam jurnal yang berjudul Kajian Awal Pembuatan Pupuk Cair Organik Aktif dari Effluent Pengolahan Lanjut Limbah Cair Pabrik kelapa Sawit di Departemen Teknik Kimia. Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terimakasih dan penghargaan yang sebesar besarnya kepada: 1. Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si. selaku Pembimbing 2. Metawater Co. Ltd. Jepang sebagai Penyandang dana 3. Mr. Yhosimasa Tomiuchi dari Metawater Co. Ltd. 4. Prof. Dr. Ir. Rosdanelli Hasibuan, M.T selaku dosen penguji 5. Ir. Bambang Trisakti, M.Si selaku dosen penguji iii

6 Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan. Medan, Desember 2013 Penulis Dedy Anwar iv

7 DEDIKASI Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada: 1. Orang tua penulis, Ayahanda Makmur dan Ibunda N.Harahap yang sangat banyak memberikan dukungan moril maupun bantuan materil bagi penulis dalam segala hal. 2. Saudara penulis yaitu Rini Susanti, B.FA., M.Sc dan Yenni Windasari serta Ibu Tjoa Tjioe Ha, Ibu Nursatia dan Bpk Nurdin yang telah memberi semangat dan saran dalam menyelesaikan studi. 3. Rekan Penelitian Basril Amirza Harahap serta rekan-rekan LPPM Community yaitu Bg.Zoeliadi, Juliananta Sitepu, Alfy Syahrin T, Jhon Almer S Pasaribu, Elton Jhon M Situmeang, Febriansyah Ansari R, Riki Handoko, Kharis Munandar Tanjung, dan Vandi Desriandy 4. Teman Sejawat, adik dan abang/kakak senior Teknik Kimia terutama stambuk 2008 yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini. v

8 RIWAYAT HIDUP PENULIS Nama: Dedy Anwar NIM: Tempat / Tanggal Lahir: Padangsidimpuan / 08 Agustus 1990 Nama Orang Tua: Makmur Alamat Orang Tua: Jl. BM. Muda No.21 Padangmatinggi Lestari Kec. Padangsidimpuan Selatan Kota Padangsidimpuan Asal Sekolah TK Bayangkhari Padangsidimpuan tahun SD Negeri No Padangsidimpuan tahun SMP Negeri 1 Padangsidimpuan tahun SMA Negeri 3 Padangsidimpuan tahun Beasiswa yang pernah diperoleh : Bantuan Belajar Mahasiswa (BBM) tahun 2009 Program Mahasiswa Wirausaha tahun 2011 Pengalaman Organisasi / Kerja HMI FT USU Periode Sebagai Anggota Bidang PTKP Covalen Study Group Periode Sebagai Ketua Bidang HUMAS Himatek periode sebagai Anggota Pendidikan dan Kaderisasi vi

9 ABSTRAK Penelitian ini merupakan pengkajian terhadap rancangan pilot plant pupuk organik cair. Penelitian ini bertujuan merancang proses pembuatan pupuk cair organik dari limbah cair pabrik kelapa sawit (LCPKS) serta menghasilkan pupuk. Bahan yang digunakan adalah Effluent pengolahan lanjut LCPKS dengan starter berupa campuran molase, ragi dan EM-4. Variabel yang diamati adalah Total Solid (TS), Volatile Solid (VS), Total Suspended Solid (TSS),Volatile Suspended Solid (VSS), Chemical Oxygen Demand (COD), dan Uji kandungan pupuk. Penelitian dimulai dari pembuatan starter dilanjutkan dengan loading rate mulai dari HRT 2500 dan diamati pada HRT 100, 90 dan 80 hari. COD effluent awal pada pengolahan mg/l menurun hingga mg/l dengan hasil uji kandungan Nitrogen 0.14%, P 2 O %, K 2 O 0.07%, MgO 0,01%, CaO 0.001mg/l, C.Organik 0,12%, dan Ratio C/N 0.86 Kata kunci: Effluent, Pupuk Cair Organik, COD dan Uji Kandungan Pupuk. vii

10 ABSTRACT This study is an assessment of the design of the pilot plant liquid organic fertilizer. This study aims to design an organic liquid fertilizer manufacturing process of palm oil mill effluent (POME) and produce fertilizer. Materials used are Effluent further processing of POME and starter mixture of molasses, yeast and EM-4. The variables measured were Total Solid (TS), Volatile Solid (VS), Total Suspended Solid (TSS), Volatile Suspended Solid (VSS), Chemical Oxygen Demand (COD), and analysis content of fertilizers. The research starts from the manufacture of starter followed by a loading rate ranging from HRT 2500 and observed in HRT 100, 90 and 80 days. Effluent COD concentration on the processing of 8,600 mg/l decreased to mg/l with assay results analysis content of fertilizer Nitrogen 0.14%, P 2 O %, K 2 O 0.07%, MgO 0,01%, CaO 0.001mg/l, C.Organic 0,12%, dan Ratio C/N 0.86 Keyword : effluent, organic liquid fertilizer and analysis content of fertilizer. viii

11 DAFTAR ISI Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i PENGESAHAN ii PRAKARTA iii DEDIKASI v RIWAYAT HIDUP PENULIS vi ABSTRAK vii ABSTRACT viii DAFTAR ISI ix DAFTAR GAMBAR x DAFTAR TABEL xii DAFTAR LAMPIRAN xiii DAFTAR SINGKATAN xiv DAFTAR SIMBOL xv BAB I PENDAHULUAN LATAR BELAKANG PERUMUSAN MASALAH TUJUAN PENELITIAN MANFAAT PENELITIAN RUANG LINGKUP PENELITIAN 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT UNSUR HARA DALAM LCPKS EFFLUENT PUPUK PUPUK ORGANIK PUPUK ORGANIK AKTIF ATAU PUPUK ORGANIK CAIR PROSES DEGRADASI ANAEROB AKTIVATOR POTENSI EKONOMI 18 viii

12 BAB III METODOLOGI PENELITIAN LOKASI PENELITIAN BAHAN PENELITIAN PERALATAN PERALATAN UTAMA PERALATAN AKSESORIS PERALATAN ANALISA TAHAPAN PENELITIAN KOMISIONING ALAT KALIBRASI ALAT PREPARASI UMPAN LOADING UP DAN OPERASI TARGET PENGUJIAN SAMPEL 34 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN GRAFIK LOADING RATE HRT PILOT PLANT GRAFIK PENGUJIAN SAMPEL PERUBAHAN NILAI Ph PERUBAHAN NILAI TS PERUBAHAN NILAI VS PERUBAHAN NILAI MLSS PERUBAHAN NILAI MLVSS PERUBAHAN NILAI COD UJI KANDUNGAN PUPUK UJICOBA PEMAKAIAN PUPUK CAIR ORGANIK 45 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN KESIMPULAN SARAN 49 DAFTAR PUSTAKA 51 LAMPIRAN A 52 LAMPIRAN B 57 LAMPIRAN C 59 LAMPIRAN D 60 ix

13 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Pengolahan POME sistem kolam terbuka (lagoon) 6 Gambar 2.2 Effluent dari digester anaerobik 8 Gambar 3.1 Flowsheet Pembuatan pupuk organik aktif skala pilot 20 Gambar 3.2 Tampak depan Pilot Plant 21 Gambar 3.3 Tampak belakang Pilot Plant 21 Gambar 3.4 Bioreaktor anaerobik 23 Gambar 3.5 Gambar Pemekat Graviti 24 Gambar 3.6 Gambar tampilan luar dan dalam tangki pengaduk 25 Gambar 3.7 Storage Tank 26 Gambar 3.8 Tangki Pendingin 26 Gambar 3.9 Beberapa pompa yang dipakai dalam penelitian 27 Gambar 3.10 Gambar perpipaan dengan penggunaan flange 28 Gambar 3.11 Visualisasi Thermocouple 28 Gambar 3.12 Tampilan Kompresor 28 Gambar 3.13 Motor (kanan) dan Gear box (kiri) 29 Gambar 3.14 Control panel sisi luar dan sisi dalam 29 Gambar 3.15 Tampilan water trap 30 Gambar 3.16 Level sensor (kiri) dan level indikator (kanan) 30 Gambar 3.17 Flowchart Prosedur Penelitian 32 Gambar 4.1 Grafik Loading rate HRT pilot plant 37 Gambar 4.2 Grafik perubahan nilai ph terhadap waktu 38 Gambar 4.3 Grafik Perubahan nilai TS terhadap waktu 39 Gambar 4.4 Grafik perubahan nilai VS terhadap waktu 40 Gambar 4.5 Grafik perubahan nilai MLSS terhadap waktu 41 Gambar 4.6 Grafik perubahan nilai MLVSS terhadap waktu 42 Gambar 4.7 Grafik perubahan nilai COD terhadap waktu 43 Gambar 4.8 Pemupukan dengan pupuk Organik Aktif 45 Gambar 4.9 Pengukuran Data Tanaman Jagung 46 Gambar 4.10 Pengukuran Data Buah Jagung 47 x

14 Gambar D.1 Pabrikasi Tangki 60 Gambar D.2 Analisa Laboratorium 61 xi

15 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1.1 Beberapa penelitian menyangkut pengolahan limbah menjadi pupuk 2 Tabel 2.1 Karakteristik limbah cair pabrik kelapa sawit 5 Tabel 2.2 Standar mutu limbah cair industri minyak sawit 6 Tabel 2.3 Komposisi nutrisi pada limbah cair pabrik kelapa sawit 7 Tabel 2.4 Komposisi keluaran ( effluent ) digester anaerobik 8 Tabel 2.5 Fertilizer Production, Tahun Tabel 2.6 Fertilizer Consumption on Domestic Market and Export Market, Tahun Tabel 2.7 Persyaratan teknis minimal pupuk organik 14 Tabel 2.8 Jenis bakteri penambat N 2 yang hidup bebas (nonsimbiotik) 15 Tabel 2.9 Investasi dan Operasional 18 Tabel 3.1 Spesifikasi Bioreaktor dan Aksesorisnya 22 Tabel 3.2 Spesifikasi Pemekat Graviti 23 Tabel 3.3 Spesifikasi Tangki Pengaduk 24 Tabel 3.4 Spesifikasi Tangki Timbun (Storage Tank) 25 Tabel 4.1 Hasil Uji Kandungan Pupuk 44 Tabel 4.2 Data Tanaman Jagung Umur 2,5 bulan 45 Tabel 4.3 Data Buah Jagung Umur 2,5 bulan 46 xii

16 DAFTAR LAMPIRAN Halaman LAMPIRAN A DATA HASIL PENGAMATAN 51 A.1 Data Laju degradasi nilai ph, TS, VS MLSS, dan MLVSS 51 LAMPIRAN B CONTOH HASIL PERHITUNGAN 55 B.1 Perhitungan Kadar Total Solid (TS) 55 B.2 Perhitungan Kadar Volatile Solid (VS) dan Kadar Abu 55 B.3 Perhitungan Kadar Total Suspended Solid (TSS) 56 B.4 Perhitungan Kadar Volatil Suspended Solid dan Kadar Abu 56 LAMPIRAN C FOTO HASIL PERCOBAAN 57 C.1 Pabrikasi Tangki 57 C.2 Proses Pengujian sampel pada Bioreaktor 58 xiii

17 DAFTAR SINGKATAN HRT ph ppm LCPKS CPO PKS COD BOD TS VS TSS VSS CDM MLSS MLVSS Hidraulyc Retention Time power of Hydrogen part per million Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Crude Palm Oil Pabrik Kelapa Sawit Chemical Oxygen Demand Biologi Oxygen Demand Total Solid Volatile Solid Total Suspended Solid Volatile Suspended Solid Clean Development Mechanisme Mixed Liquor Suspended Solid Mixed Liquor Volatile Suspended Solid xiv

18 DAFTAR SIMBOL Simbol Keterangan Dimensi C Carbon H Di Udara N Nitrogen P Phospat K Kalium S Sulfur CH 4 Methana Mg Magnesium xv