No. Urut : 12187/1007/P/2007 OPTIMASI EFISIENSI PENGOLAHAN LIMBAH CAIR DARI RUMAH PEMOTONGAN HEWAN DAN PABRIK TAHU DENGAN REAKTOR ANAEROBIK BERSEKAT TUGAS AKHIR Karya Tulis sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Oleh : Dyah Chandra Pitaloka NIM : 15303055 Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2007
Lembar Pengesahan Tugas Akhir Sarjana OPTIMASI EFISIENSI PENGOLAHAN LIMBAH CAIR DARI RUMAH PEMOTONGAN HEWAN DAN PABRIK TAHU DENGAN REAKTOR ANAEROBIK BERSEKAT Adalah benar dibuat oleh saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan sebelumnya, baik sebagian ataupun seluruhnya, baik oleh saya maupun orang lain, baik di ITB maupun institusi pendidikan lainnya. Bandung, 25 September 2007 Penulis, Dyah Chandra Pitaloka NIM.15303055 Bandung, 25 September 2007 Pembimbing, Dr. Ing. Ir. Prayatni Soewondo, MS NIP. 131284850 Mengetahui, Program Studi Teknik Lingkungan, Ketua, Dr. Ir. Agus Jatnika Effendi NIP.132061764
KATA PENGANTAR Pertama-tama penulis panjatkan puji syukur ke hadirat Illahi Robbi atas rahmat dan karunia-nya, sehingga laporan tugas akhir yang berjudul Optimasi Efisiensi Pengolahan Limbah Cair dari Rumah Pemotongan Hewan dan Pabrik Tahu dengan Reaktor Anaerobik Bersekat ini dapat terselesaikan. Tugas akhir ini merupakan salah satu mata kuliah wajib pada tahap sarjana yang harus diambil oleh setiap mahasiswa Teknik Lingkungan ITB dalam meraih gelar kesarjanaannya. Dalam proses penyelesaian tugas akhir ini penulis mendapatkan banyak bantuan, bimbingan, dan dorongan, serta pengarahan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sedalam-dalamnya kepada pihakpihak yang telah membantu dalam melaksanakan tugas akhir ini. Terima kasih ini penulis ucapkan kepada : Dr. Ing. Ir. Prayatni Soewondo, MS selaku pembimbing tugas akhir yang telah begitu banyak memberikan bimbingan, arahan, motivasi, serta ilmu-ilmu yang sangat bermanfaat. Dr. Ing. Marisa Handajani, ST, MT dan Dr. Barti Setiani Muntalif, selaku dosen penguji tugas akhir, terimakasih atas kritik dan saran yang membangun. Dr. Ir. Agus Jatnika Effendi, selaku Ketua Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Bandung. Bapak Benno Rahardyan selaku koordinator palaksanaan seminar Tugas Akhir. Bapak Sukandar selaku koordinator pelaksanaan sidang. Bapak Moch. Irsyad selaku dosen wali selama kuliah di TL-ITB. Kedua Orangtuaku, Bapak dan Ibu yang selalu sabar, penuh pengertian dan kasih sayang, serta selalu memberi dorongan, semangat, doa, bantuan moril juga materi yang sangat berarti dan tak terhingga besarnya bagiku. Tanpa kalian, ananda tidak akan bisa seperti ini. iii
Mas Teguh yang selalu sabar, penuh pengertian dan kasih sayang. Terimakasih atas segala doa, dorongan, dan semangat yang sungguh tak ternilai besarnya bagiku. Kau selalu menjadi orang teristimewa dalam hidupku, tempat berbagi dalam melewati segala rintangan dan perjalanan hidup, insya Allah sampai maut memisahkan kita. Ibu Sri Ngantiningsih dan Pak Hari Soegiri, yang selalu memberikan doa dan dorongan bagiku. Terimakasih atas segala perhatian dan kasih sayang yang kalian berikan, kalian adalah Orangtua yang selalu penuh pengertian. Mbak Galuh, Mas Heru, dan si kecil Asfa, yang selalu memberikan keceriaan, kehangatan, dan kebahagiaan bagiku. Terimakasih atas segala perhatian yang kalian berikan. Ibu Mimin, Ibu Ilen, Ibu Juju, Kang Yusep, Pak Dadan, Pak Nana, Kang Oleh, serta semua yang berada di laboratorium penelitian yang telah banyak membantu kelancaran penelitian dan analisa. Andri, Aris, yang telah begitu banyak memberikan bantuan bagi penulis selama penelitian dan analisa sampel. Maaf jika selama ini telah banyak merepotkan kalian berdua. Ahmad Sholeh (Aso), partner dalam pengerjaan tugas akhir. Akhirnya selesai juga perjuangan berat selama ini. Rakhmi Sonie, dan Leila, terimakasih atas bantuan kalian berdua, sehingga penulis mendapat banyak kelancaran dalam pengerjaan tugas akhir ini. Mbak Siwi, mbak Bilqies, mbak Yanti, Iman, Imam, Indra Codet, Indri, Muti, Ayam, dan rekan-rekan seperjuangan di Laboratorium penelitian yang telah banyak membantu penulis. Diah P, Novi, Vidya, Dini, Tiza, Hasti, Chandra, Muti, Cindy. Terimakasih kalian telah menjadi teman yang selalu memberikan keceriaan. Seluruh teman-teman Oriental 03 yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu. Terima kasih banyak atas dukungan yang kalian berikan selama ini. Mbak Titi, dan seluruh karyawan TL-ITB, yang telah memberi banyak bantuan bagi penulis. iv
Seluruh pengajar formal maupun non formal sejak penulis lahir hingga sekarang, terima kasih atas segala ilmu berharga yang telah diberikan sebagai bekal kehidupan dunia dan akhirat. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu penulis sangat mengharapkan masukan yang berupa saran dan kritik dari berbagai pihak yang dapat menjadi bahan pertimbangan untuk penulisan laporan di masa mendatang yang lebih baik. Penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat menambah wawasan bagi penulis sendiri khususnya dan bagi siapapun yang memerlukannya. Bandung, September 2007 Dyah Chandra Pitaloka v
DAFTAR ISI ABSTRAK KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... i iii vi x xii BAB I PENDAHULUAN... I-1 1.1 Latar Belakang Penelitian... I-1 1.2 Maksud dan Tujuan Penelitian... I-3 1.3 Ruang Lingkup Penelitian... I-3 1.4 Metodologi Penelitian... I-4 1.5 Sumber Data... I-4 1.6 Sistematika Penyusunan Laporan... I-4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... II-1 2.1 Pengertian Limbah... II-1 2.1.1 Sumber limbah cair... II-2 2.1.2 Komposisi air limbah... II-3 2.2 Air Limbah Rumah Pemotongan Hewan dan Industri Tahu... II-5 2.2.1 Gambaran perlunya pengolahan limbah RPH... II-5 2.2.2 Proses terbentuknya limbah RPH... II-6 2.2.3 Karakteristik air limbah RPH... II-7 2.2.4 Limbah Industri Tahu... II-8 2.3 Pengolahan Air Limbah... II-11 2.3.1 Pengolahan secara Biologi... II-13 2.3.2 Pendekatan lingkungan proses... II-14 vi
2.3.3 Bentuk transformasi yang dilakukan... II-14 2.3.4 Konfigurasi reaktor... II-15 2.4 Proses Anaerob... II-16 2.4.1 Tahapan proses pengolahan Biologi secara anaerob... II-17 2.4.2 Perbandingan proses pengolahan secara anaerob dengan aerob... II-23 2.5 Anaerobic Baffled Reactor... II-25 2.5.1 Prinsip kerja ABR... II-27 2.5.2 Kelebihan dan kekurangan ABR... II-29 2.5.3 Perhitungan dimensi ABR... II-32 2.5.4 Penanganan air efluen dari ABR... II-33 2.5.5 Anaerobic Filter... II-33 2.5.6 Faktor-faktor lingkungan... II-35 2.5.7 Pertumbuhan mikroorganisme pada ABR... II-39 BAB III METODOLOGI PENELITIAN... III-1 3.1 Umum... III-1 3.2 Kerangka Kerja... III-1 3.3 Sistematika Penelitian... III-2 3.4 Sumber Air Limbah... III-2 3.5 Perlengkapan Reaktor... III-3 3.6 Prosedur Penelitian... III-5 3.6.1 Pembenihan (seeding)... III-5 3.6.2 Tahap aklimatisasi... III-6 3.6.3 Pengoperasian reaktor (running)... III-6 3.7 Sampling... III-7 3.8 Analisa Parameter Penting... III-9 3.8.1 BOD (Biological Oxygen Demand)... III-9 3.8.2 COD (Chemical Oxygen Demand)... III-10 vii
3.8.3 TKN (Total Kjeldahl Nitrogen)... III-10 3.8.4 Total Phosphat... III-11 3.8.5 TS (Total Solid) dan VSS (Volatile Suspended Solid)... III-12 3.8.6 ph... III-13 3.8.7 Temperatur... III-13 3.8.8 TAV (Total asam volatil)... III-14 3.8.9 Komposisi gas... III-14 3.9 Pengolahan dan Analisa Data... III-15 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... IV-1 4.1 Sistematika Pembahasan... IV-1 4.2 Karakteristik Air Limbah... IV-1 4.3 Penyisihan Pencemar Organik dalam Air Limbah pada ABR... IV-4 4.3.1 Reaktor ABR berpenyekat 3 dengan media filter batu apung (R1)... IV-4 4.3.2 Reaktor ABR berpenyekat 3 dengan media filter batok kelapa (R1)... IV-10 4.4 Perbandingan Kinerja antar Reaktor... IV-15 4.4.1 Pengaruh variasi beban influen... IV-15 4.4.2 Pengaruh variasi media filter... IV-20 4.4.3 Pengaruh variasi waktu detensi hidrolik... IV-23 4.5 Proses Anaerob pada ABR... IV-26 4.5.1 Kondisi pengoperasian reaktor dan faktor penghambat proses anaerob... IV-29 4.5.2 Mikroorganisme yang berperan dalam degradasi air limah... IV-30 viii
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... V-1 5.1 Kesimpulan... V-1 5.2 Saran... V-2 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A : Data Hasil Penelitian LAMPIRAN B : Metode Analisa LAMPIRAN C : Dokumentasi ix
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Perbedaan karakteristik limbah cair domestik dan limbah industri... II-4 Tabel 2.2 Sumber dampak kegiatan RPH terhadap lingkungan... II-6 Tabel 2.3 Karakteristik air limbah RPH... II-8 Tabel 2.4 Hasil pemeriksaan air buangan industri tahu... II-11 Tabel 2.5 Klasifikasi umum mikroorganisme berdasarkan sumber energi dan karbon... II-17 Tabel 2.6 Rentang pengoperasian ideal untuk proses fermentasi metan... II-22 Tabel 2.7 Konsentrasi substansi-substansi penghambat proses fermentasi... II-22 Tabel 2.8 Indikator-indikator proses anaerob yang mengalami ketidakseimbangan... II-23 Tabel 2.9 Hasil Penelitian penggunaan Biorektor berpenyekat untuk pengolahan berbagai jenis limbah... II-32 Tabel 2.10 Hasil Penelitian penggunaan anaerobik filter untuk pengolahan berbagai jenis limbah industri... II-34 Tabel 3.1 Sistematika penelitian pengolahan limbah RPH dan Industri tahu dengan modifikasi reaktor ABR... III-2 Tabel 3.2 Jenis parameter dan lokasi pengambilan sampel... III-7 Tabel 3.3 Metode pengukuran sampel... III-8 Tabel 3.4 Alat pengukuran sampel... III-9 Tabel 4.1 Karakteristik limbah RPH yang digunakan dalam penelitian... IV-1 Tabel 4.2 Karakteristik limbah industri tahu yang digunakan dalam penelitian... IV-2 Tabel 4.3 Karakteristik limbah Rumah Pemotongan Hewan... IV-3 Tabel 4.4 Karakteristik limbah industri tahu... IV-3 Tabel 4.5 Efisiensi ABR 1 dalam penurunan kadar BOD air limbah... IV-6 x
Tabel 4.6 Efisiensi ABR 1 dalam penurunan konsentrasi TP air limbah... IV-7 Tabel 4.7 Efisiensi ABR 1 dalam penurunan Konsentrasi Total Solid air limbah... IV-8 Tabel 4.8 Efisiensi ABR 1 dalam penurunan Konsentrasi NTK air limbah... IV-9 Tabel 4.9 Efisiensi ABR 2 dalam penurunan kadar BOD air limbah... IV-11 Tabel 4.10 Efisiensi ABR 2 dalam penurunan Konsentrasi Total Phosphat air limbah... IV-12 Tabel 4.11 Efisiensi ABR 2 dalam penurunan Konsentrasi Total Solid air limbah... IV-13 Tabel 4.12 Efisiensi ABR 2 dalam penurunan Konsentrasi NTK air limbah pada penelitian menggunakan ABR berdasarkan waktu kontak... IV-14 Tabel 4.13 Perbandingan Konsentrasi Efluen Pada Penelitian Menggunakan ABR Berdasarkan Konsentrasi Influen... IV-17 Tabel 4.14 Perbandingan % Penyisihan Pada Penelitian Menggunakan ABR Berdasarkan Konsentrasi Influen... IV-19 Tabel 4.15 Perbandingan % penyisihan dengan ABR berdasarkan waktu kontak... IV-24 Tabel 4.16 Perbandingan penurunan konsentrasi pencemar organik dengan ABR berdasarkan waktu kontak... IV-26 Tabel 4.17 Kosentrasi Total Asam Volatil pada tiap kompartemen... IV-28 Tabel 4.18 Komposisi gas yang terbentuk pada reaktor ABR... IV-29 xi
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Skema pengelompokan bahan yang terkandung di dalam air limbah... II-4 Gambar 2.2 Skema proses pemotongan hewan... II-7 Gambar 2.3 Proses pembuatan tahu secara konvensional... II-8 Gambar 2.4 Skema proses pembuatan tahu... II-9 Gambar 2.5 Tahap Utama Pengolahan Anaerob... II-19 Gambar 2.6 Diagram Skematik Pola Penguraian Karbon Secara Anaerobik (Metcalf&Eddy, 1991)... II-22 Gambar 2.7 Anaerobic Baffled Reactor dengan 4 penyekat... II-25 Gambar 2.8 Anaerobic Baffled Reactor dengan 3 penyekat... II-26 Gambar 2.9 Pengaruh temperatur terhadap tingkat pertumbuhan mikroorganisme... II-35 Gambar 2.10 Kurva pertumbuhan berdasarkan jumlah mikroorganisme... II-38 Gambar 3.1 Diagram alir kerangka kerja pengolahan limbah cair dengan menggunakan anaerob baffled reactor (ABR)... III-1 Gambar 3.2 Bioreaktor dengan 3 penyekat dan media filter batu apung... III-4 Gambar 3.3 Bioreaktor dengan 3 penyekat dan media filter batok kelapa... III-4 Gambar 3.4 Reaktor Anaerobic Baffled Reactor (ABR)... III-5 Gambar 3.5 Rangkaian reaktor ABR 1 dan ABR 2 secara parallel... III-5 Gambar 3.6 Media filter batu apung dan batok kelapa... III-5 Gambar 4.1 Efisiensi penyisihan COD pada ABR 1... IV-5 Gambar 4.2 Efisiensi penyisihan COD pada ABR 2... IV-10 Gambar 4.3 Perbandingan penyisihan COD terhadap variasi beban influen... IV-15 xii
Gambar 4.4 Perbandingan konsentrasi COD efluen terhadap variasi beban influen... IV-16 Gambar 4.5 Konsentrasi COD efluen pada berbagai variasi beban influen... IV-18 Gambar 4.6 Efisiensi Penyisihan COD pada berbagai variasi beban influen... IV-20 Gambar 4.7 Perbandingan efisiensi penyisihan terhadap variasi media filter... IV-20 Gambar 4.8 Perbandingan konsentrasi efluen terhadap variasi media filter... IV-21 Gambar 4.9 Perbandingan jenis media filter terhadap efisiensi pengolahan... IV-22 Gambar 4.10 Perbandingan lama waktu detensi terhadap efisiensi pengolahan... IV-23 xiii