FINAL PROJECT RE 091324 PENGARUH RESIRKULASI LINDI BERSALINITAS TERHADAP LAJU DEGRADASI SAMPAH TPA BENOWO, SURABAYA Effect of Saline Leachate Recirculation on Solid Waste Degradation Rate in TPA Benowo, Surabaya Oleh Sudibyo NRP. 3307100066 1 Dosen Pembimbing IDAA. Warmadewanthi, ST., MT., PhD. NIP. 19750212 1999 03 2 001 Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2011
Latar Belakang TPA Benowo, Surabaya Open Dumping Masalah: Lindi, Bau, Pencemaran Udara Pembuangan sampah ± 8.000 m 3 /hari Luas area + 26,7 ha (Sudarma, 2010) 2
Cont Resirkulasi Lindi Mempercepat Degradasi Sampah (Wang, et al., 2006) Lindi Bersalinitas Tinggi [Cl - ] = 22.500 mg/l (Azizah, 2010) Salinitas [3%] inhibitor proses degradasi sampah secara anaerobik (Alkaabi, et al., (2009) 3 [Cl - ] ± 2000 mg/l efek negatif (Azizah, 2010)
Perumusan Masalah da Tujuan Pengaruh Resirkulasi Lindi Produksi Gas Metan (CH4) Nilai Laju Degradasi Sampah (ds=-kt) Laju Degradasi Sampah Kualitas Effluent Lindi 4
Ruang Lingkup 1. Sampel sampah dan lindi berasal dari TPA Benowo. 2. Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium dengan menggunakan bioreactor landfill (reaktor B) untuk dan lab scale reaktor (reaktor A). 3. Komposisi sampah kedua reaktor tersebut adalah sama. 4. Persamaan laju degradasi yang digunakan dalam penelitian ini adalah persamaan kinetik orde kesatu. 5. Parameter kualitas effluent lindi meliputi: ph, salinitas, nilai organik yang dinyatakan dalam COD. 6. Salinitas diukur dengan Conductivitymeter phion EC10 5
Karakteristik Sampah Fisik Kimia Biologi Densitas sampah Kelembaban sampah Ukuran dan distribusi partikel Field Capacity (Kapasitas ladang) Permeability dari sampah terkompaksi (Tchobanoglous, et al., 1993) 6 Proximate Analysis Ultimate Analysis (C, H, O, N, S) Komponen terlarut, selulosa dan bahan organik lainnya No Komponen C H O N Abu Bahan Organik yang tidak cepat terurai (slowly decomposable) 1 Tekstil 55.00 6.60 31.20 4.60 2.50 2 Kayu/Bambu 49.5 6.40 42.70 0.20 1.50 3 Sampah Jalan 49.5 6.40 42.70 0.20 1.50 Bahan Organik yang cepat terurai (rapidly decomposable) 4 Kertas 43.5 6.00 44.00 0.30 6.00 5 Sisa Makanan 48 6.40 37.60 2.60 5.00 6 Sayuran 48 6.40 37.60 2.60 5.00 Jumlah 293.5 38.200 235.800
Karakteristik Lindi Sumber: Tchobanouglous et al., 1993 Parameter Nilai TPA Baru TPA Lama < 2 tahun > 10 tahun Range Tipikal ph 4,5-7,5 6 6,6-7,5 COD (mg/l) 3.000-60.000 18 100-500 Klorida (mg/l) 200-3.000 500 100-400 Resirkulasi Lindi Parameter Satuan Fase Asidogenesis Fase Metanogenesis ph - 5-6,5 7,5-9 Konvensional COD mg/l 20.000-30.000 1.500-2.000 Klorida (Cl - ) mg/l 1.200-3.000 1.000-3.000 7 Sumber: Vaidya, 2002
TPA dan Resirkulasi Lindi TPA Sampah Lindi dan Gas Resirkulasi Lindi Manfaat Resirkulasi: - Mempercepat proses degradasi sampah (Francois, et al., 2007; Wang, et al., 2006) - Memperbesar settlement sampah (Vaidya,2002) - Mempercepat kondisi stabilisasi proses (Reinhart, 2006) - Meningkatkan produksi gas (Sanphoti, et al., 2006) 8
Salinitas Klasifikasi Air Berdasarkan Nilai Salinitas Istilah Air Tawar Salinitas (ppt) Fresh water < 0,5 Oligohaline 0,5-3,0 Air Payau Mesohaline 3,0-16,0 Polyhaline 16,0-30,0 Air Laut Marine 30,0-40,0 (Bugler, et al., 1993) 9
Penelitian Terkait Rolle, et al. (1997) Terdapat efek pada penambahan lindi sintetik bersalinitas dengan konsentrasi 0,8% dan 1,5% terhadap yield gas metan yang dihasilkan reaktor sampah dari sampah organik perkotaan, sampah sayuran dan kertas, baik secara aerobik maupun anaerobik. 10
Penelitian Terkait Alkaabi, et al. (2009) Konsentarasi salinitas sebesar 3% dapat menjadi inhibitor proses degradasi sampah secara anaerobik dengan penambahan sludge dan nutrient pada bioreaktor. 11
Penelitian Terkait Warith (2002) Perubahan konsentrasi klorida dalam sistem resirkulasi lindi mengalami fluktuasi dan relatif konstan pada konsentrasi 1000 mg/l sesuai dengan potensi salinitas sampah yang berada dalam bioreaktor (field study). 12
Penelitian Terkait Loncnar, et al. (2010); Francoiis, et al. (2007; Sanphoti, et al. (2006); dan Hao, et al. (2008) Aplikasi sistem resirkulasi lindi pada TPA mampu meningkatkan laju degradasi sampah, menjaga proses stabilisasi sampah, mempercepat waktu dekomposisi sampah, meningkatkan kualitas lindi dan produksi gas metan. 13
Reaktor Anaerobik Reaktor A (laboratorium scale): -Volume 10 L -Sampah berbentuk slurry -Rasio sampah 1:3 Reaktor B (bioreactor landfill): - Volume 220 L - Sampah berbentuk acak tanpa dicacah -Densitas 500 kg/m3 14
Pelaksanaan Penelitian Variasi Penelitian Salinitas lindi dan Debit Resirkulasi Pengoperasian Reaktor Debit 15 ml/menit dan 20 ml/menit Pengujian Parameter Salinitas, COD, ph dan Laju degradasi 15
Analisa dan Pembahasan Yield Pembentukan Gas (Y =CH4/CODx100%) Laju Degradasi Sampah (ds=-kt) Kualitas Effluent Lindi (Salinitas, COD dan ph) 16
Penelitian Pendahuluan Analisis Proximate Analysis Ultimate Analysis Parameter Satuan (w/w) Nilai Moisture Content % 45.32 Volatile Solid % 25.75 Karbon % 46.47 Hidrogen % 10.25 Oksigen % 18.38 Nitrogen % 4.43 Karakteristik Sampah Karakteristik Lindi 17 Parameter Satuan Nilai BOD mg/l 692,00 COD mg/l 1300,00 Salinitas ppt 5,80 NH 4+ -N mg/l 1017,61 PO 2-4 -P mg/l 12,92
Yield Pembentukan Gas [1] 400 350 III IV V 300 Gas Metan (ml) 250 200 150 100 50 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 R1=0,30 ppt R2=3,00 ppt R3=10,0 ppt R4=20,0 ppt Grafik Pembentukan Gas Metan (CH 4 ) pada Reaktor A dengan Debit 15 ml/menit 18
Yield Pembentukan Gas [2] 400 350 III IV V 300 Gas Metan (ml) 250 200 150 100 50 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 R1=0,30 ppt R2=3,00 ppt R3=10,0 ppt R4=20,0 ppt Grafik Pembentukan Gas Metan (CH 4 ) pada Reaktor A dengan Debit 20 ml/menit 19
Yield Pembentukan Gas [2] Reaktor Salinitas (ppt) Q = 15 ml/menit Yield (%) Q = 20 ml/menit Reaktor A1 0,30 22,2 31,1 Reaktor A2 3,01 19,3 26,1 Reaktor A3 10,1 7,8 9,8 Reaktor A4 20,0 5,8 4,9 Analysis of Variance Source DF SS MS F P Regression 1 540.00 540.00 18.82 0.005 Residual Error 6 172.16 28.69 Total 7 712.16 P (0,005) > α (0,05) Yield yang dihasilkan sampah organik perkotaan mencapai 53,9% pada kondisi optimum, 31% pada salinitas sedang (0,8%) dan 3,5% pada kondisi salinitas tinggi (1,5%) selama 50 hari (Rolle, et al., 1997) 20
Laju Degradasi Sampah [1] COD (mg/l) 3500.0 3000.0 2500.0 2000.0 1500.0 1000.0 500.0 0.0 I II III IV 0 5 10 15 20 25 30 35 40 COD: Salinitas=0,30 ppt VSS: Salinitas=0,30 ppt 700 600 500 400 300 200 100 0 VSS (mg/l) COD (mg/l) 3500.0 3000.0 2500.0 2000.0 1500.0 1000.0 500.0 0.0 I II III IV 0 5 10 15 20 25 30 35 40 COD: Salinitas=3,00 ppt VSS: salinitas=3,00 ppt 700 600 500 400 300 200 100 0 VSS (mg/l) COD (mg/l) 3500.0 3000.0 2500.0 2000.0 1500.0 1000.0 500.0 0.0 I II III IV 0 10 20 30 40 21 COD: Salinitas=10,0 ppt VSS: Salinitas=10,0 ppt 700 600 500 400 300 200 100 0 VSS (mg/l) COD (mg/l) 3500.0 3000.0 2500.0 2000.0 1500.0 1000.0 500.0 0.0 I II III IV 0 10 20 30 40 COD: Salinitas=20,0 ppt COD vs VSS (ml) Debit 15 ml/menit VSS: Salinitas=20,0 ppt 700 600 500 400 300 200 100 0 VSS (mg/l)
Laju Degradasi Sampah [2] COD (mg/l) 4000.0 3500.0 3000.0 2500.0 2000.0 1500.0 1000.0 500.0 0.0 I II III IV 0 10 20 30 40 COD: Salinitas=0,30 ppt VSS: Salinitas=0,30 ppt 700 600 500 400 300 200 100 0 VSS (mg/l) COD (mg/l) 4000.0 3500.0 3000.0 2500.0 2000.0 1500.0 1000.0 500.0 0.0 I II III IV 0 10 20 30 40 COD: Salinitas=3,00 ppt VSS: Salinitas=3,00 ppt 700 600 500 400 300 200 100 0 VSS (mg/l) COD (mg/l) 4000.0 3500.0 3000.0 2500.0 2000.0 1500.0 1000.0 500.0 0.0 I II III IV 0 5 10 15 20 25 30 35 40 COD: Salinitas=10,0 ppt VSS: Salinitas=10,0 ppt 700 600 500 400 300 200 100 0 VSS (mg/l) COD (mg/l) 4000.0 3500.0 3000.0 2500.0 2000.0 1500.0 1000.0 500.0 0.0 I II III IV 0 5 10 15 20 25 30 35 40 COD: Salinitas=20,0 ppt VSS: Salinitas=20,0 ppt 700 600 500 400 300 200 100 0 VSS (mg/l) 22 COD vs VSS (ml) Debit 20 ml/menit
Laju Degradasi Sampah [3] -ln Se/So, Q = 15 ml/menit 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 R1: y = 0.042x + 0.111, R² = 0.949 R2: y = 0.038x + 0.236, R² = 0.924 R3: y = 0.020x + 0.146, R² = 0.908 R4: y = 0.011x + 0.120, R² = 0.902 0 5 10 15 20 25 30 35 40 R1:Salinitas=0,30 ppt R2:Salinitas=3,00 ppt R3:Salinitas=10,0 ppt R4:Salinitas=20,0 ppt 23 Reaktor Persamaan k (hari -1 ) b R 2 A1 y=0,042x + 0,111 0,042 0,111 0,949 A2 y=0,038x + 0,236 0,038 0,236 0,924 A3 y=0,020x + 0,146 0,020 0,146 0,908 A4 y=0,011x + 0,120 0,011 0,120 0,902 -ln Se/So Debit 15 ml/menit
Laju Degradasi Sampah [4] -ln Se/So, Q = 20 ml/menit 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 R1 : y = 0.043x + 0.297, R² = 0.942 R2 : y = 0.039x + 0.254, R² = 0.941 R3 : y = 0.018x + 0.214, R² = 0.903 R4 : y = 0.010x + 0.143, R² = 0.910 0 5 10 15 20 25 30 35 40 R1:Salinitas=0,30 ppt R2:Salinitas=3,00 ppt R3:Salinitas=10,0 ppt R4:Salinitas=20,0 ppt 24 Reaktor Salinitas (ppt) k (hari -1 ) b R 2 A1 y=0,043x + 0,297 0,043 0,297 0,942 A2 y=0,039x + 0,254 0,039 0,254 0,941 A3 y=0,018x + 0,214 0,019 0,214 0,903 A4 y=0,010x + 0,143 0,010 0,143 0,910 -ln Se/So Debit 15 ml/menit
Kualitas Effluent Lindi [1] Salinitas (ppt) 20.00 17.50 Potensi Salinitas Sampah 15.00 12.50 10.00 7.50 5.00 2.50 0.00 0 5 10 15 20 25 30 35 40 R1: Salinitas=0,30 ppt R2: Salinitas=3,00 ppt R3: Salinitas=10,0 ppt R4: Salinitas=20,0 ppt Ssalinitas (ppt) 20.00 17.50 15.00 12.50 10.00 7.50 5.00 2.50 0.00 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Potensi Salinitas Sampah R1: Salinitas=0,30 ppt R2: Salinitas=3,00 ppt R3: Salinitas=10,0 ppt R4: Salinitas=20,0 ppt Salinitas (mg/l) Debit 15 ml/menit Salinitas (mg/l) Debit 20 ml/menit 25
Kualitas Effluent Lindi [2] 3500 COD Effluent Lindi (mg/l) 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 R1: Salinitas=0,30 ppt R2: Salinitas=3,00 ppt R3: Salinitas=10,0 ppt R4: Salinitas=20,0 ppt 26 COD R1 R2 R3 R4 First Peak 2600 3018 2800 3018 Konsentrasi Akhir 662 699 883 1178 Penurunan (%) 74,52 76,83 68,46 60,98 COD (mg/l) Debit 15 ml/menit
Kualitas Effluent Lindi [2] 2500 COD Effluent Lindi (mg/l) 2000 1500 1000 500 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 R1: Salinitas=0,30 ppt R2: Salinitas=3,00 ppt R3: Salinitas=10,0 ppt R4: Salinitas=20,0 ppt 27 R1 R2 R3 R4 First Peak 1920 2000 2240 2320 Konsentrasi Akhir 894 1032 1238 1376 Penurunan (%) 53,42 48,40 44,71 40,69 COD (mg/l) Debit 20 ml/menit
Kualitas Effluent Lindi [3] 9 8.5 UOL 9 8.5 UOL 8 8 ph Effluent Lindi 7.5 7 6.5 6 5.5 LOL ph Effluent Lindi 7.5 7 6.5 6 5.5 LOL 5 5 4.5 4.5 4 0 5 10 15 20 25 30 35 40 R1: Salinitas=0,03 ppt R2: Salinitas=3,00 ppt R3: Salinitas=10,0 ppt R4: Salinitas=20,0 ppt 4 0 5 10 15 20 25 30 35 40 R1: Salinitas=0,30 ppt R2: Salinitas=3,00 ppt R3: Salinitas=10,0 ppt R4: Salinitas=20,0 ppt ph effluent Debit 15 ml/menit ph effluent Debit 20 ml/menit 28
Kondisi Akhir Penelitian [1] Karakteristik Lindi Akhir TPA Benowo Reaktor Salinitas BOD COD BOD/COD 1 0,30 115 662 0,17 2 3,00 126 699 0,18 3 10,0 328 883 0,37 4 20,0 524 1178 0,44 29 R1 R2 R3 R4
Kesimpulan [1] 1. Resirkulasi lindi bersalinitas berpengaruh terhadap produksi gas metan (yield). Yield gas metan ditunjukkan dengan 22,2% dengan debit 15 ml/menit pada kondisi salinitas 0,03 ppt dan 31,1% dengan debit 20 ml/menit pada kondisi salinitas yang sama. Terdapat pengaruh yang signifikan terhadap beban salinitas yang diresirkulasikan pada reaktor secara anaerobik. Semakin besar beban salinitas yang diresirkulasikan, maka semakin kecil yield yang dihasilkan oleh proses degradasi sampah secara anaerobik. 30
Kesimpulan [2] 2. Laju degradasi sampah dihitung dengan persamaan kinetik orde kesatu. Laju degradasi sampah dengan konsentrasi salinitas 0,30 ppt mempunyai nilai sebesar 0,042 hari -1, dan konsentrasi salinitas 3,00; 10,0 dan 20,0 ppt memberikan nilai sebesar 0,38; 0,20 dan 0,11 hari -1 dengan debit 15 ml/menit. Pada debit 20 ml/menit, laju degradasi sampah mempunyai nilai sebesar 0,043; 0,039; 0,018 dan 0,010 hari -1 yang dilakukan pada skala laboratorium. 31
Kesimpulan [3] 3. Resirkulasi lindi bersalinitas memberikan pengaruh yang signifikan terhadap laju degradasi sampah. Hal ini, ditunjukkan dengan laju degradasi sampah yang menunjukkan nilai yang semakin menurun seiring dengan konsentrasi salinitas yang semakin tinggi. 32
Kesimpulan [4] 4. Resirkulasi lindi bersalinitas mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap kualitas effluent lindi yang dihasilkan. Parameter kualitas lindi tersebut meliputi salinitas, bahan organik (COD) dan ph lindi. Pengaruh tersebut ditunjukkan dengan perubahan kualitas salinitas dan penurunan konsentrasi COD yang dihasilkan. Namun, ph effluent lindi tidak dipengaruhi oleh beban salinitas untuk mencapai ph yang stabil. 33
Saran [1] 1. Penelitian lebih lanjut dengan skala yang lebih besar dan waktu penelitian yang lebih lama. 2. Analisa terhadap jenis mikroorganisme yang mampu bertahan pada kondisi lindi dan sampah yang mempunyai kandungan salinitas yang tinggi. 3. Penelitian tentang kualitas effluent lindi dengan parameter lain yang relevan. 34
Sudibyo 3307100066 Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya E-mail: sudibyo66@enviro.its.ac.id Phone: +6285645466170