PENGOLAHAN LIMBAH CAIR INDUSTRI SECARA AEROBIC DAN ANOXIC DENGAN MEMBRANE BIOREACTOR (MBR) Taufik Hadi Prabowo 2308100530 Asri Alfiana 2308100532 Dosen Pembimbing: Dr.Ir. Tontowi Ismail, Ms Ir. Mulyanto, MT Laboratorium Teknologi Biokimia Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Company LOGO INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA
Contents LATAR BELAKANG Senyawa Organik dan Nitrogen Solusinya dengan Teknologi MBR Dampak Negatif pada Lingkungan Mempuyai beberapa kendala Pengolahan secara konvensional
RUMUSAN MASALAH Proses biologis untuk pengolahan air limbah organik dengan aerobic activated sludge merupakan pilihan yang baik. Kelemahan proses ini terletak pada sering terjadinya bulking sludge yang mengakibatkan gagalnya proses pemisahan lumpur di tangki sedimentasi.. Komposisi polutan organik, N dan P perlu dikondisikan menurut komposisi limbah yang ada untuk menjaga agar mutu dari lumpur tetap baik. MBR sebagai pengembangan proses untuk mengatasi kelemahan proses activated sludge, menunjukkan kemajuan yang menarik dimana kegagalan pemisahan lumpur di sedimentasi dapat diatasi oleh membran. Namun hambatan terjadi pada seringnya pembersihan membran yang harus dilakukan.
TUJUAN PENELITIAN 1 2 Meneliti kinerja MBR dalam mendegradasi polutan organik dalam air limbah industri dan pemisahan lumpur yang terjadi. Meneliti pengaruh kondisi anoxic terhadap pengurangan kandungan N dalam air limbah industri.
MANFAAT PENELITIAN 1 Dapat mengetahui efektivitas proses degradasi polutan organik dalam air limbah industri dan pemisahan lumpur dengan menggunakan MBR. 2 mengetahui pengaruh kondisi anoxic terhadap pengurangan kandungan N dalam air limbah industri.
BATASAN MASALAH Penelitian ini dilakukan dalam skala laboratorium untuk mengolah limbah cair industri yang berasal dari tangki aerasi pengolahan limbah pada Surabaya Industrial Estate Rungkut (SIER) dan pengolahan limbah dilakukan dengan menggunakan Membrane Bioreactor (MBR)
Proses Biologis Reaksi yang terjadi pada proses aerob : Organik terlarut + O 2 + N + P cell + CO 2 + H 2 O + sisa organik terlarut yang tak terurai cell + O 2 N + P + CO 2 + H 2 O + sisa organik terlarut yang tak terurai
Nitrifikasi dan Denitrifikasi Pada proses aerobik juga terjadi proses oksidasi biologis dari amonia menjadi nitrit kemudian membentuk nitrat yang disebut dengan proses nitrifikasi. Reaksi : 2NH 4+ + 3O 2 2NO 2- + O 2 2NO 2- + 4H + + 2H 2 O (Nitrosomonas) 2NO - 3 (Nitrobacter) Denitrifikasi Reaksi : NO 3- + substrate N 2 + CO 2 + H 2 O + OH - + cell
METODOLOGI PENELITIAN Variabel Penelitian Kondisi Penelitian 1.BOD : 900 mg/lt, 1400 mg/lt dan 1800 mg/lt 2. MLSS : 2000 5000 mg/lt Suhu operasi : 30 o C ph : 6,5 7,5 Volume reaktor anoxic : 10 L Volume reaktor aerobic : 30 L DO : DO > 2
PROSEDUR PENELITIAN Mengambil Lumpur aktif dari P.T. SIER Rungkut Surabaya Membiarkan lumpur aktif sampai mengendap dan mengambil lumpur aktif yang telah mengendap. Melakukan pengamatan dan menganalisa awal Lumpur aktif untuk mengetahui COD, MLSS, MLVSS, DO, Bioassay Melakukan tahap aklimatisasi dengan menggunakan limbah sintetis di tangki aerasi Melakukan pengamatan dan menganalisa COD, MLSS, MLVSS, DO, Bioassay. Menghentikan tahap aklimatisasi apabila dari hasil pengamatan COD dan MLSS menunjukan kondisi yang stabil Melanjutkan kedalam tahap percobaan
PROSEDUR PENELITIAN Melakukan operasi seperti langkah-langkah diatas dengan mengganti variabel yang telah ditetapkan Mengalirkan limbah dari tangki aerasi ke tangki anoxic dengan menjalankan recycle. Menambahkan limbah sintesis dengan rate sebesar 1,25 lt/jam ke dalam tangki anoxic. Melakukan pengamatan dan menganalisa DO kadar amonia pada tangki anoxic. Melakukan pengamatan dan enganalisa COD, MLSS, MLVSS, DO, Bioassay setiap hari pada tangki aerasi. Bila di tangki aerasi permukaan liquid limbah mengalami overflow ke sisi bagian filtrasi yang terdapat membran ultrafiltrasi sampai terisi penuh, maka pompa membran ultrafiltrasi dijalankan. Melakukan pengamatan dan analisa BOD/COD, kadar amonia dan Melakukan pencucian balik atau backwashing pada membran 5 hari sekali
Gambar Alat SELANG UDARA BLOWER (2) (6) Air limbah (1) (3) (4) BLOWER (2) (7) (8) Diagram Skematik MBR (Catatan : (1) Tangki Anoxic; (2) Blower; (3) Air diffuser; (4) Tangki Aerobic; (5) membran ultrafiltrasi; (6) Pipa recycle; (7) dan (8)Saluran Pengeluaran Sludge; (9) Pompa; (10) Tangki Backwash; (11) Valve Pengatur(1, 2, 3, 4, 5)
Hasil Penelitian Grafik COD (mg/l) terhadap waktu(hari) pada tangki Aerobik dan Permeat. Dari analisa yang didapatkan COD(mg/L) dan %Removal COD permeat tertinggi pada Variabel 900 mg/l. Hal ini dipengaruhi oleh F/M ratio yang merupakan perbandingan antara substrat sebagai sumber energi dan karbon yang dibutuhkan untuk pertumbuhan mikroorganisme.
Hasil Penelitian Hasil analisa COD(mg/L) dan %Removal COD di tangki Aerobik dan Permeat. Aerobik Permeat NO Variabel COD(mg/L) %Removal COD COD(mg/L) %Removal COD 1 1800 mg/l 1420.3-520.4 60.55-85.54 975-473 72.92-86.86 2 1400 mg/l 1100-432.4 60.71-85.56 921.3-281.8 67.1-89.96 3 900 mg/l 1070-376 40.55-79.11 744-180 58.67-90
Hasil Penelitian Data hasil analisa %Removal COD pada penambahan 135 mg/l NH 3 1. 1800 mg/l sebesar 9.63 86.42% 2. 1400 mg/l sebesar 11.47 88.87 % 3. 900 mg/l sebesar 15.6 96.08 % Grafik Penurunan konsentrasi NH 3 pada BOD 1800, 1400, 900 mg/l
Hasil Penelitian Grafik %removal NH 3 pada BOD 1800, 1400, 900 mg/l
Hasil Penelitian B a c k w a s h i n g B a c k w a s h i n g Grafik Flux (L/m 2.jam) dengan Waktu (hari) Pada BOD umpan 1800, 1400, dan 900 mg/l Nilai Fluks membran(l/m 2.jam) : 1800 mg/l sebesar 8.03 7.99(L/m 2.jam) 1400 mg/l sebesar 8.03 8 (L/m 2.jam) 900 mg/l sebesar 8.051 8.017(L/m 2.jam) Dalam pengoperasian membran ultrafiltrasi setiap 5 hari sekali dilakukan Backwashing selama 30 menit. Sehingga dihasilkan Fluks yang lebih baik.
Hasil Penelitian Grafik %Removal turbidity (NTU) dengan waktu (hari) pada BOD umpan 1800, 1400, dan 900 mg/l Pengolahan limbah menggunakan lumpur aktif dan membran ultrafiltrasi dapat mengurangi kekeruhan air limbah yaitu : Nilai %removal Turbidity Air limbah : 1800 mg/l sebesar 98.83% - 98.39% 1400 mg/l sebesar 98.83% - 98.48% 900 mg/l sebesar 98.67% - 98.47%
Hasil Penelitian Pengolahan limbah menggunakan lumpur aktif dan membran ultrafiltrasi dapat mengurangi kekeruhan(turbidity) air limbah yaitu Nilai Turbidity permeat Air limbah (NTU) : 1800 mg/l sebesar 5.7 7.7(NTU) 1400 mg/l sebesar 5.4 7.1 (NTU) 900 mg/l sebesar 6.2 7.1(NTU) Gambar (a) Sebelum Dilakukan Penyaringan Dengan Membran (b) Setelah Dilakukan Penyaringan Dengan Membran (a) (b)
Kesimpulan Pada penelitian tentang kinerja MBR, alat pengolahan limbah ini mampu menurunkan COD dari awal umpan 3600 mg/l menjadi 520,4 mg/l,2800 mg/l menjadi 432,4 mg/l dan 1800 mg/l menjadi 376 mg/l pada tangki aerobik. Dan dengan menggunakan membran dapat diturunkan lagi menjadi 473, 281, dan 180 mg/l. Alat pengolahan limbah ini dapat menurunkan konsentrasi NH 3 dari 135 mg/l menjadi 10,006; 6.600 dan 2,129 mg/l pada variable BOD 1800, 1400, dan 900 mg/l. Dengan menggunakan membran ultrafiltrasi didapatkan flux membran pada BOD 1800 mg/l = 8,03 7,99 L/m 2.jam dengan turbidity 5,7-7,7 NTU BOD 1400 mg/l = 8,03 8 L/m 2.jam dengan turbidity 5,4-7,1 NTU BOD 900 mg/l = 8,051 8,017 L/m 2.jam dengan turbidity 6,2-7,1 NTU Removal COD dipengaruhi oleh konsentrasi MLSS dari 2000-3000 mg/l, konsentrasi DO 4,86 6,4 mg/l dan removal ammonia juga dipengaruh oleh kondisi anoxic.
Company LOGO