Presentasi Laporan Tugas Akhir : Penelitian Aplikasi Bottom Ash Untuk Adsorpsi Limbah Pewarnaan Jeans Dengan Pilot Plant Kolom Horizontal Mahasiswa : Reza Rizki Mustafa NRP. 3308 100 052 Dosen Pembimbing : Ir. M. Razif, MM.
LATAR BELAKANG Kebutuhan konsumen akan pemenuhan kebutuhan jeans Hasil Pembakaran Batubara dari boiler menghasilkan bottom ash Industri Pewarnaan Jeans UD XYZ Limbah hasil pewarnaan jeans mencapai COD 5200 mg/l Perbaikan Pengolahan IPAL eksisting KepGub Jawa Timur nomor 45 tahun 2002 Penelitian terdahulu tentang adsorpsi zat warna dengan bottom ash mencapai 99,47% Penelitian Aplikasi Bottom Ash Untuk Adsorpsi Limbah Pewarnaan Jeans Dengan Pilot Plant Kolom Horizontal
RUMUSAN MASALAH Seberapa besar bottom ash dapat diaplikasikan untuk adsorpsi warna dan PV dari limbah pewarnaan jeans pada variasi massa adsorben di kolom horizontal? Seberapa besar bottom ash dapat diaplikasikan untuk adsorpsi warna dan PV dari limbah pewarnaan jeans pada variasi konsentrasi limbah di kolom horizontal? Seberapa besar konstanta kinetika dan kapasitas media bottom ash pada proses kontinyu di kolom adsorpsi horizontal? Bagaimana aplikasi proses adsorpsi bottom ash untuk preminilary design pilot plant dengan kolom horizontal di bak IPAL eksisting?
RUANG LINGKUP PENELITIAN Adsorben bottom ash yang dipakai berasal dari sisa pembakaran batubara di boiler. Besarnya manfaat media adsorpsi yang dimaksud dalam penelitian ini dinyatakan dalam % removal. Parameter air limbah yang diukur adalah warna dan PV.
RUANG LINGKUP PENELITIAN (Lanjutan) Penelitian dilakukan dengan metode, yaitu Proses Kontinyu menggunakan Horizontal Flow Fixed Bed Adsorption Column dengan menggunakan variabel : Massa dengan panjang media dalam kolom (3 variabel : 60 cm, 120 cm, 180 cm) Konsentrasi air limbah (3 variabel :, 5, 25%) Pre-design yang mencakup rancangan konfigurasi kolom horizontal secara seri untuk menghasilkan effluent IPAL yang memenuhi baku mutu Keputusan Gubernur Jawa Timur nomor 45 tahun 2002.
TUJUAN PENELITIAN Menghitung besarnya adsorpsi warna dan PV dari limbah pewarnaan jeans dengan aplikasi adsorpsi bottom ash pada variasi panjang kolom horizontal. Menghitung besarnya adsorpsi warna dan PV dari limbah pewarnaan jeans dengan aplikasi adsorpsi bottom ash pada variasi konsentrasi limbah di kolom horizontal. Menghitung konstanta kinetika dan kapasitas media pada proses kontinyu dikolom adsorpsi horizontal. Menyusun aplikasi proses adsorpsi bottom ash untuk preminilary design pilot plant dengn kolom horizontal di bak IPAL eksisting.
MANFAAT PENELITIAN Bidang IPTEK Penggabungan antara bidang penelitian dan perencanaan sehingga mendukung perkembangan dan pengaplikasian teknologi yang dapat diaplikasikan langsung dilapangan. Dapat mengetahui aplikasi pre-design pilot plant kolom adsorpsi horizontal untuk perbaikan IPAL yang sudah ada pada saat ini di UD XYZ. Bisa menjadi rujukan tentang pengolahan air limbah pewarnaan yang ada dimasyarakat dengan menggunakan kolom adsorpsi horizontal dengan media bottom ash.
MANFAAT PENELITIAN (Lanjutan) Bidang Kemasyarakatan Membantu penyelesaian effluen ait limbah pewarnaan jeans UD XYZ agar sesuai dengan ketentuan standar baku mutu yang ada. Meningkatkan nilai manfaat bottom ash yang biasanya hanya dibuang setelah digunakan menjadi media adsorpsi untuk air limbah pewarnaan jeans atau air limbah pewarnaan lainnya. Menghindari tercemarnya lingkungan sekitar UD XYZ yang dapat mempengaruhi kualitas lingkungan hidup masyarakat di sekitar lokasi UD XYZ.
FOTO IPAL EKSISTING Debit air limbah yang masuk kedalam IPAL dari 5 hari operasi UD.XYZ adalah 16071,36 liter/hari
Kerangka Penelitian
Reaktor Penelitian
ANALISA DAN PEMBAHASAN Pengaruh Variabel Massa Terhadaap Removal Warna dan Kadar PV Proses Adsorpsi Kontinyu Pengaruh Variabel Konsentrasi Terhadap Removal Warna dan Kadar PV Proses Adsorpsi Kontinyu Konstanta Kinetika dan Kapasitas Media Desain Konfigurasi Kolom Adsorpsi Horizontal Pada IPAL Eksisting
Pengaruh Variabel Massa Terhadap Removal Warna dan Kadar PV Pada Proses Adsorpsi Kontinyu Efisiensi Removal Warna Pengaruh Variabel Massa Pada Efisiensi Removal Warna Pada Kosentrasi Air Limbah 25% Pengaruh Variabel Massa Pada Efisiensi Removal Warna Pada Kosentrasi Air Limbah 5 9 7 5 3 1 0 10 20 30 40 50 60 Kolom 180 cm Kolom 120 cm Kolom 60 cm 9 7 5 3 1 0 20 40 60 Kolom 180 cm Kolom 120 cm Kolom 60 cm Waktu (Jam Ke-) Waktu (Jam Ke-) Pengaruh Variabel Massa Pada Efisiensi Removal Warna Pada Kosentrasi Air Limbah 9 7 5 3 1 Kolom 180 cm Kolom 120 cm Kolom 60 cm 0 20 40 60 Waktu (Jam Ke-)
Pengaruh Variabel Massa Terhadap Removal Warna dan Kadar PV Pada Proses Adsorpsi Kontinyu Efisiensi Removal Warna Efisiensi Removal Warna Pada Konsentrasi Air Limbah 25% Efisiensi Removal Warna Pada Konsentrasi Air Limbah 5 Kolom 180 cm Kolom 120 cm Kolom 180 cm Kolom 120 cm 0-6 8-14 16-22 24-26 Rerata Kolom 60 cm 0-6 8-14 16-22 24-28 Rerata Kolom 60 cm Kolom 180 cm 68.57% 56.43% 64.29% 80.0 63.1 Kolom 180 cm 85.26% 83.17% 86.54% 68.38% 84.99% Kolom 120 cm 55.71% 60.0 54.29% 48.57% 56.67% Kolom 120 cm 77.08% 62.98% 66.51% 64.32% 68.86% Kolom 60 cm 60.0 58.57% 25.0 2.86% 47.86% Kolom 60 cm 78.21% 66.99% 53.04% 14.53% 66.08% Waktu (Jam Ke-) Waktu (Jam Ke-) Efisiensi Removal Warna Pada Konsentrasi Air Limbah 0-6 8-14 16-20 Rerata Kolom 180 cm 78.5 74.09% 81.46% 78.01% Kolom 120 cm 69.3 64.44% 62.92% 65.55% Kolom 60 cm 83.43% 67.86% 19.35% 56.88% Waktu (Jam Ke-) Kolom 180 cm Kolom 120 cm Kolom 60 cm
Pengaruh Variabel Massa Terhadap Removal Warna dan Kadar PV Pada Proses Adsorpsi Kontinyu Efisiensi Removal Warna Efisiensi Removal Warna Pada Setiap Konsentrasi Air Limbah 25% 5 Rerata Kolom 180 cm 60.12% 72.23% 78.61% 70.32% Kolom 120 cm 56.3 63.7 64.59% 61.53% Kolom 60 cm 60.41% 67.42% 82.32% 70.05% Konsentrasi Air Limbah Kolom 180 cm Kolom 120 cm Kolom 60 cm Rata-rata Efisiensi Removal Warna Tertinggi Menurut Variabel Massa adalah kolom 180 cm dengan efisiensi removal sebesar 70,32%, tetapi jika dilihat dari segi efisien jumlah media, maka terlihat kolom 60 cm merupakan kolom memiliki efisiensi removal tertinggi sebesar 70,05%.
Pengaruh Variabel Massa Terhadap Removal Warna dan Kadar PV Pada Proses Adsorpsi Kontinyu Efisiensi Removal PV Pengaruh Variabel Massa Pada Efisiensi Removal PV Pada Kosentrasi Air Limbah 25% Pengaruh Variabel Massa Pada Efisiensi Removal PV Pada Kosentrasi Air Limbah 5 9 7 5 3 1 Kolom 180 cm Kolom 120 cm Kolom 60 cm 9 7 5 3 1 Kolom 180 cm Kolom 120 cm Kolom 60 cm 0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 60 Waktu (Jam Ke-) Waktu (Jam Ke-) Pengaruh Variabel Massa Pada Efisiensi Removal PV Pada Kosentrasi Air Limbah 9 7 5 3 1 Kolom 180 cm Kolom 120 cm Kolom 60 cm 0 10 20 30 40 50 60 Waktu (Jam Ke-)
Pengaruh Variabel Massa Terhadap Removal Warna dan Kadar PV Pada Proses Adsorpsi Kontinyu Efisiensi Removal PV Efisiensi Removal Konsentrasi PV Pada Konsentrasi Air Limbah 25% Efisiensi Removal Konsentrasi PV Pada Konsentrasi Air Limbah 5 0-6 8-14 16-22 24-26 Rerata Kolom 180 cm 28.47% 50.35% 60.42% 79.17% 46.41% Kolom 120 cm 48.26% 57.99% 71.53% 72.22% 59.26% Kolom 60 cm 61.81% 42.36% 10.42% 6.94% 38.19% Waktu (Jam Ke-) Kolom 180 cm Kolom 120 cm Kolom 60 cm 0-6 8-14 16-22 24-28 Rerata Kolom 180 cm 50.26% 56.25% 60.68% 65.63% 55.73% Kolom 120 cm 73.7 62.5 54.43% 44.79% 63.54% Kolom 60 cm 67.71% 68.75% 51.82% 13.89% 62.76% Waktu (Jam Ke-) Kolom 180 cm Kolom 120 cm Kolom 60 cm Efisiensi Removal Konsentrasi PV Pada Konsentrasi Air Limbah 0-6 8-14 16-20 Rerata Kolom 180 cm 52.76% 58.62% 65.52% 58.97% Kolom 120 cm 65.52% 59.14% 52.87% 59.18% Kolom 60 cm 73.79% 52.76% 13.33% 46.63% Waktu (Jam Ke-) Kolom 180 cm Kolom 120 cm Kolom 60 cm
Pengaruh Variabel Massa Terhadap Removal Warna dan Kadar PV Pada Proses Adsorpsi Kontinyu Efisiensi Removal PV Efisiensi Removal Konsentrasi PV Pada Setiap Konsentrasi Air Limbah 25% 5 Rerata Kolom 180 cm 59.26% 58.06% 56.99% 58.1 Kolom 120 cm 61.03% 57.79% 58.24% 59.02% Kolom 60 cm 55.95% 64.11% 69.77% 63.28% Konsentrasi Air Limbah Kolom 180 cm Kolom 120 cm Kolom 60 cm Rata-rata Efisiensi Removal PV Tertinggi Menurut Variabel Massa adalah kolom 60 cm dengan efisiensi removal sebesar 63,28%
Pengaruh Variabel Konsentrasi Terhadap Removal Warna dan Kadar PV Pada Proses Adsorpsi Kontinyu Efisiensi Removal Warna Pengaruh Variabel Konsentrasi Pada Efisiensi Removal Warna Pada Kolom 60 cm Pengaruh Variabel Konsentrasi Pada Efisiensi Removal Warna Pada Kolom 120 cm 9 7 5 3 1 0 10 20 30 40 50 60 Konsentrasi 25% Konsentrasi 5 Konsentrasi 9 7 5 3 1 0 10 20 30 40 50 60 Konsentrasi 25% Konsentrasi 5 Konsentrasi Waktu (Jam Ke-) Waktu (Jam Ke-) Pengaruh Variabel Konsentrasi Pada Efisiensi Removal Warna Pada Kolom 180 cm 9 7 5 3 1 0 10 20 30 40 50 60 Konsentrasi 25% Konsentrasi 5 Konsentrasi Waktu (Jam Ke-)
Pengaruh Variabel Konsentrasi Terhadap Removal Warna dan Kadar PV Pada Proses Adsorpsi Kontinyu Efisiensi Removal Warna Efisiensi Removal Warna Pada Setiap Panjang Kolom Adsorpsi Konsentrasi 25% Konsentrasi 5 Konsentrasi Kolom 60 cm Kolom 120 cm Kolom 180 cm Rerata Konsentrasi 25% 60.41% 56.3 60.12% 58.94% Konsentrasi 5 67.42% 63.7 72.23% 67.78% Konsentrasi 82.32% 64.59% 78.61% 75.17% Panjang Kolom Adsorpsi Efisiensi Removal Warna Berasarkan Variasi Konsentrasi, rata-rata untuk tiap panjang kolom, yang paling tinggi adalah konsentrasi air limbah dengan efisiensi removal 75,71%
Pengaruh Variabel Konsentrasi Terhadap Removal Warna dan Kadar PV Pada Proses Adsorpsi Kontinyu Efisiensi Removal PV Pengaruh Variabel Konsentrasi Pada Efisiensi Removal PV Pada Kolom 60 cm Pengaruh Variabel Konsentrasi Pada Efisiensi Removal PV Pada Kolom 120 cm 9 7 5 3 1 Konsentrasi 25% Konsentrasi 5 Konsentrasi 9 7 5 3 1 Konsentrasi 25% Konsentrasi 5 Konsentrasi 0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 60 Waktu (Jam Ke-) Waktu (Jam Ke-) Pengaruh Variabel Konsentrasi Pada Efisiensi Removal PV Pada Kolom 180 cm 9 7 5 3 1 Konsentrasi 25% Konsentrasi 5 Konsentrasi 0 10 20 30 40 50 60 Waktu (Jam Ke-)
Pengaruh Variabel Konsentrasi Terhadap Removal Warna dan Kadar PV Pada Proses Adsorpsi Kontinyu Efisiensi Removal PV Efisiensi Removal Konsentrasi PV Pada Setiap Panjang Kolom Adsorpsi Konsentrasi 25% Konsentrasi 5 Konsentrasi Kolom 60 cm Kolom 120 cm Kolom 180 cm Rerata Konsentrasi 25% 55.95% 61.03% 59.26% 58.75% Konsentrasi 5 64.11% 57.79% 58.06% 59.99% Konsentrasi 69.77% 58.24% 56.99% 61.66% Panjang Kolom Adsorpsi Efisiensi Removal PV Berasarkan Variasi Konsentrasi, rata-rata untuk tiap panjang kolom, yang paling tinggi adalah konsentrasi air limbah dengan efisiensi removal 61,66%
Konstanta Kinetika dan Kapasiatas Media Waktu (jam) Konsentrasi (color unit) Awal Akhir Volume Terolah (liter) C0/Ce-1 Ln (C0/Ce-1) 0 1.187 0.288 0 2 1.187 0.194 13.68 5.11 1.631416819 4 1.187 0.180 27.36 5.60 1.722766598 6 1.187 0.259 41.04 3.58 1.276293466 8 1.187 0.266 54.72 3.46 1.241112351 10 1.187 0.295 68.40 3.02 1.106709499 12 1.187 0.230 82.08 4.16 1.424613225 14 1.187 0.223 95.76 4.32 1.463852595 16 1.187 0.158 109.44 6.50 1.871802177 18 1.187 0.194 123.12 5.11 1.631416819
Konstanta Kinetika dan Kapasiatas Media
Konstanta Kinetika dan Kapasiatas Media Slope = -0.009 -K 1 x Co/Q = -0.009 K 1 = -(-0.009xQ)/Co K 1 = -(-0.009x6.84) /1.187 = 5.19 x 10-2 lt/mg.jam Intersep = 2.342 (K 1 x qo x M) /Q = 2.342 qo = (2.342 x Q) / (K 1 x M) Bila M = densitas x volume = 0.7 gr/ml x ( ¼ x 3.14 x 15 2 x 180) cm 3 = 22254.75 gram qo = (2.342 x 6.84) / (5.19 x 10-2 x 22254.75*1000) = 1,39 x 10-05 mg adsorbat / mg adsorban
Konstanta Kinetika dan Kapasiatas Media Tinggi Media R2 Slope Intersep Q Co K1 M qo 180 cm 0.816-0.009 2.342 6.84 1.187 5.19x10-2 22254750 1.39 x10-5 120 cm 0.703-0.012 2.061 6.84 1.187 6.91 x10-2 14836500 1.37 x10-5 60 cm 0.875-0.032 2.599 6.84 0.985 2.22 x 10-1 7418250 1.08 x10-5
Desain Konfigurasi Kolom Adsorpsi Horizontal Pada IPAL Eksisting Hasil penelitian diatas menyebutkan bahwa adsorpsi air limbah pewarnaan jeans ini juga dipengaruhi dengan konsentrasi air limbah yang masuk sebagai influen pada IPAL. Pendekatan interpolasi removal untuk parameter warna dan kadar PV tiap kolom.
Desain Konfigurasi Kolom Adsorpsi Horizontal Pada IPAL Eksisting Konsentrasi air limbah Efisiensi Removal Warna Kolom 180 cm Efisiensi Removal Warna Kolom 120 cm Efisiensi Removal Warna Kolom 60 cm 78.61% 64.59% 82.32% 95% 77.97% 64.5 80.83% 9 77.33% 64.41% 79.34% 85% 76.7 64.32% 77.85% 76.06% 64.23% 76.36% 75% 75.42% 64.14% 74.87% 7 74.78% 64.05% 73.38% 65% 74.14% 63.96% 71.89% 73.51% 63.88% 70. 55% 72.87% 63.79% 68.91% 5 72.23% 63.7 67.42%
Desain Konfigurasi Kolom Adsorpsi Horizontal Pada IPAL Eksisting Konsentrasi air limbah Efisiensi Removal Warna Kolom 180 cm Efisiensi Removal Warna Kolom 120 cm Efisiensi Removal Warna Kolom 60 cm 45% 69.81% 62.22% 66.02% 67.39% 60.74% 64.62% 35% 64.96% 59.26% 63.21% 3 62.54% 57.78% 61.81% 25% 60.12% 56.3 60.41% 48.1 45.04% 48.33% 15% 36.07% 33.78% 36.24% 1 24.05% 22.52% 24.16% 5% 12.02% 11.26% 12.08% 0.0 0.0 0.0 45% 69.81% 62.22% 66.02%
Desain Konfigurasi Kolom Adsorpsi Horizontal Pada IPAL Eksisting Konsentrasi air limbah Efisiensi Removal Warna Kolom 180 cm Efisiensi Removal Warna Kolom 120 cm Efisiensi Removal Warna Kolom 60 cm 45% 69.81% 62.22% 66.02% 67.39% 60.74% 64.62% 35% 64.96% 59.26% 63.21% 3 62.54% 57.78% 61.81% 25% 60.12% 56.3 60.41% 48.1 45.04% 48.33% 15% 36.07% 33.78% 36.24% 1 24.05% 22.52% 24.16% 5% 12.02% 11.26% 12.08% 0.0 0.0 0.0 45% 69.81% 62.22% 66.02%
Desain Konfigurasi Kolom Adsorpsi Horizontal Pada IPAL Eksisting Perhitungan Headloss pada setiap kolom adsorpsi : Ukuran Ayakan (mesh) Berat Tertahan (%) d (mm) NRe CD CDx/d 3/8 5.38 9.5 0.831 28.873 163.515 4 21.77 4.76 0.416 57.625 2635.518 10 29.57 2 0.175 137.149 20277.422 20 20.17 0.85 0.074 322.703 76575.433 40 11.66 0.425 0.037 645.405 177068.824 100 6.3 0.125 0.011 2194.378 1105966.408 200 2.12 0.075 0.007 3657.296 1033795.761 Jumlah 2416482.880 Kolom 60 cm didapat : 9,8 cm Kolom 120 cm didapat : 19,5 cm Kolom 180 cm didapat : 29,3 cm
Desain Konfigurasi Kolom Adsorpsi Horizontal Pada IPAL Eksisting
Desain Konfigurasi Kolom Adsorpsi Horizontal Pada IPAL Eksisting
Desain Konfigurasi Kolom Adsorpsi Horizontal Pada IPAL Eksisting
Desain Konfigurasi Kolom Adsorpsi Horizontal Pada IPAL Eksisting
Desain Konfigurasi Kolom Adsorpsi Horizontal Pada IPAL Eksisting Debit Air Limbah yang diolah pada perencanaan IPAL Kompartemen Jumlah Kolom dalam satu seri Jumlah Liter air limbah per jam Kompartemen 1 52 355.68 Kompartemen 2 52 355.68 Kompartemen 3 48 328.32
Desain Konfigurasi Kolom Adsorpsi Horizontal Pada IPAL Eksisting Daerah Adorpsi Efisiensi Removal (%) Konsentrasi effluent Air Limbah Konsentrasi effluen Air Limbah (%) Warna PV Warna PV Warna PV Infuent - - 1.18 244.9 Kolom 60 cm Pertama 82.32% 69.77% 0.21 74.03 18% 3 Kolom 60 cm Kedua 43.29% 57.58% 0.12 31.40 57% 42%
Desain Konfigurasi Kolom Adsorpsi Horizontal Pada IPAL Eksisting Kompartemen Jumlah Kolom (buah) Kolom 180 cm Kolom 120 cm Kolom 60 cm Kompartemen 1 - - 104 Kompartemen 2 - - 104 Kompartemen 3 - - 96 Jumlah Total Kolom Yang Dibutuhkan 0 0 304
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan Kesimpulan dan Saran 1. Pengaruh variasi massa terhadap efisiensi removal warna dan kadar PV, didapatkan kolom yang paling efisien adalah kolom 60 cm dengan efisiensi removal warna sebesar 70.05% dan kadar PV sebesar 63,28%. 2. Pengaruh variasi konsentrasi air limbah terhadap efisiensi removal warna dan kadar PV, efisiensi tertinggi dimiliki oleh konsentrasi dengan efisiensi removal warna rata-rata sebesar 75,17% dan kadar PV sebesar 61,66%. 3. Kemampuan adsorpsi bottom ash konstanta kinetika tertinggi dimiliki kolom 60 cm yaitu 2,22 x 10-1 lt/mg.jam dan kapaistas media terbesar dimiliki kolom 180 cm sebesar 1,39 x 10-5 mg adsorbat/mg adsorban. 4. Desain konfigurasi kolom adsorpsi horizontal untuk media bottom ash ini dapat disimpulkan bahwa untuk keperluan desain konfigurasi membutuhkan kolom 60 cm sebanyak 304 buah kolom dengan rangkaian seri yang dapat mengolah air limbah sebanyak 1039.68 liter/jam dan menghasilkan effluent air limbah yang mencapai 12%.
Kesimpulan dan Saran Saran Agar penelitian ini dapat dilanjutkan dengan mengganti reaktor kolom adsorpsi dengan bentuk lainnya misalnya balok untuk memberikan pilihan dalam perencanaan konfigurasi IPAL eksisting yang telah ada. Agar dilakukan penelitian dengan menerapkan hasil penelitian ini di IPAL eksisting UD. XYZ untuk mengetahui efektifitas IPAL eksisting UD. XYZ dalam mengolah limbah pewarnaan jeans. Agar penelitian ini dapat dilanjutkan dengan menggunakan media bottom ash langsung yang diwadahi dengan karung langsung untuk melihat efektifitas IPAL dengan media bottom ash tersebut.
TERIMA KASIH