PENGARUH RESIRKULASI LINDI TERHADAP LAJU DEGRADASI SAMPAH DI TPA NGIPIK, GRESIK Oleh: Ummy Arofah A. NRP. 3308100014 Dosen Pembimbing: I.D.A.A. Warmadewanthi, ST., MT., PhD. NIP. 19750212 1999 03 2 001
LATAR BELAKANG TPA Ngipik, Gresik - Open Dumping yang mengakibatkan timbulnya bau, tercemarnya air tanah, dan timbulnya asap. - Belum ada pengolahan lindi di TPA (resirkulasi lindi) - Resirkulasi lindi adalah upaya untuk mempercepat proses degradasi sampah (Francois, et al., 2007).
Rumusan Masalah & Tujuan Rumusan Masalah Pengaruh resirkulasi lindi terhadap laju degradasi sampah Pengaruh resirkulasi lindi terhadap effluent lindi Pengaruh resirkulasi lindi terhadap produksi gas methane Tujuan Mengkaji pengaruh resirkulasi lindi terhadap laju degradasi sampah Mengkaji Pengaruh resirkulasi lindi terhadap effluent lindi Mengkaji Pengaruh resirkulasi lindi terhadap produksi gas methane
RUANG LINGKUP 1. Sampel sampah dan lindi berasal dari TPA Ngipik, Gresik. 2. Penelitian dilakukan pada skala laboratorium dengan menggunakan reaktor sampah. 3. Analisa kualitas lindi dan sampah dilakukan di Laboratorium Teknik Lingkungan FTSP-ITS. 4. Analisa sampah (Ultimate analysis) dilakukan di Laborathorium Research Center, Robotika ITS. 5. Sampah pada reaktor dicacah. 6. Bahan Biostarter yang digunakan adalah organodegra. 7. Pada penelitian ini digunakan First Order Reaction.
MANFAAT Penelitian ini diharapkan dapat menjadi salah satu alternatif efektif pengolahan sampah di TPA khususnya TPA Ngipik, Gresik. Berdasarkan hasil penelitian nantinya akan diketahui pengaruh resirkulasi lindi terhadap laju degradasi sampah dan kualitas lindi yang dihasilkan. Resirkulasi lindi juga merupakan suatu alternatif yang dapat diterapkan pada TPA dengan sistem Sanitary Landfill.
KARAKTERISTIK KIMIA SAMPAH Proxymate analysis (Kadar air, VS) Ultimate analysis (C, H, O, N)
Fase Degradasi Sampah secara Anaerobik di TPA Hydrolisis (I) Acedogenesis (II) Acetogenesis (III) Methanogenesis (IV) Stabilisasi (V) Sumber: Williams, 2005.
Karakteristik Lindi II III IV V Kostova, 2006
Resirkulasi Lindi di TPA Manfaat: Resirkulasi memiliki manfaat mempercepat stabilisasi bahan organik dalam sampah (McBean, 1995). Resirkulasi tidak menghilangkan kandungan yang dibutuhkan untuk mendegradasi sampah (McBean, 1995). Resirkulasi tidak hanya meningkatkan kualitas lindi, tetapi mampu mempersingkat waktu degradasi sampah (Sponza dan Agdad, 2004). Resirkulasi lindi mempercepat produksi biogas (Hao, et al., 2007).
Bioactivator Organodegra Kandungan Mikroorganisme adalah isolat khusus Bacillus sp., Lactobacillus sp., Aspergillus sp., Trichoderma sp., dan Yeast. Fungsi organodegra yaitu: Mempercepat proses pengomposan Memperbaiki kualitas kompos Keunggulannya adalah: Mempercepat proses degradasi sampah (kompos) yaitu 7-14 hari Mengandung 5 macam mikroba aktif
Reaktor Sampah (Anaerobik) Volume 110 L Sampah diacak terlebih dahulu Densitas 500 kg/m 3 Terdapat 8 reaktor anaerobik.
Con t - R1 = Resirkulasi (240 ml/mnt), tanpa organodegra - R2 = Resirkulasi (240 ml/mnt), organodegra 3,75 gram/l - R3 = Resirkulasi (240 ml/mnt), organodegra 5 gram/l - R4 = Resirkulasi (240 ml/mnt), organodegra 6,25 gram/l - R5 = Resirkulasi (480 ml/mnt), tanpa organodegra - R6 = Resirkulasi (480 ml/mnt), organodegra 3,75 gram/l - R7 = Resirkulasi (480 ml/mnt), organodegra 5 gram/l - R8 = Resirkulasi (480 ml/mnt), organodegra 6,25 gram/l
Variasi Penelitian: Debit resirkulasi & beban organodegra Pelaksanaan Penelitian Pengoperasian Reaktor: Debit 240 ml/menit & 480 ml/menit Pengujian Parameter: COD, BOD, ph, suhu, salinitas, dan laju degradasi
Yield Gas Methane. Y(%) = [CH4/COD]x100% Analisa & Pembahasan Kualitas effluent lindi. COD, BOD, ph, suhu, salinitas, dan laju degradasi Laju Degradasi Sampah. -dc/dt = k.c
Rumus Empiris Sampah (C 149 H 206 O 50 N) Analisis Parameter Satuan Nilai (w/w) Proximate Moisture % 37,46 Analysis Content Volatile Solid % 15.14 Ultimate Karbon % 63.77 Analysis Hidrogen % 6.96 Oksigen % 28.77 Nitrogen % 0.50 Karakteristik Lindi Parameter Satuan Nilai BOD mg/l 2876 COD mg/l 4640 Salinitas ppt 6.01 Penelitian Pendahuluan
Perhitungan Gas C 149 H 206 O 50 N + 4 149286 (206) 2(50) 3(1) 4 H 2 O 4 149 + (206) 2(50) 3(1) 8 CH 4 + 4 149 (206) + 2(50) + 3(1) 8 CO 2 + (1)NH 3 Koefisien H 2 O = Koefisien CH 4 = Koefisien CO 2 = 4 149 (206) 2(50) 3(1) 4 4 149 +(206) 2(50) 3(1) 8 4 149 (206)+2(50)+3(1) 8 = 73,25 = 83,37 = 61,62
C 149 H 206 O 50 N + 73,25 H 2 O 83,37 CH 4 + 61,62 CO 2 + NH 3 Mr 2811,56 1319,96 1338 2711,89 17,04 Volume CH 4 (g) = Koef CH 4 Koef C 149 H 206 O 50 N Mr CH 4 Mr C 149 H 206 O 50 N = 83,37 1 Berat Kering Sampah (kg) Densitas CH4 Densitas Sampah 1338 0,7167 kg/m3 = 0,057 L (per 100 gram 2811,56 500kg/m 3 sampel) = 0,00057 L/gram = 100% MC x Berat Sampah = (100%-37,46%) x 45 kg = 28,143 kg = 28143 gram Produksi CH 4 = Berat kering sampah x Volume CH 4 = 28143 gram x 0,00057 L/gram = 16 L
Produksi Gas Metan Produksi Gas Methane dengan debit 240 ml/menit
Produksi Gas Methane dengan debit 480 ml/menit Con t
Yield Gas Metan (%) Debit (ml/menit) 240 480 Organodegra Reaktor Yield (%) 0 Reaktor 1 4.73 30 Reaktor 2 3.88 40 Reaktor 3 4.73 50 Reaktor 4 6.58 0 Reaktor 5 2.71 65 Reaktor 6 5.08 75 Reaktor 7 5.56 85 Reaktor 8 7.50 Yield yang dihasilkan paling tinggi adalah R 8 dengan debit resirkulasi 480 ml/menit dengan penambahan organodegra 6,25 gram/l. Nilai terkecil terletak pada R 1 yang merupakan reaktor kontrol tanpa resirkulasi dan tanpa penambahan organodegra.
Kualitas effluent lindi Suhu ( o C) debit 240 ml/menit Suhu ( o C) debit 480 ml/menit
Kualitas effluent lindi ph debit 240 ml/menit ph debit 480 ml/menit
Salinitas (ppt) debit 480 ml/menit Salinitas (ppt) debit 240 ml/menit
Kualitas effluent lindi Konsentrasi BOD (mg/l) 8000 6000 4000 R1 : Resirkulasi, tanpa organodegra R2 : Resirkulasi, organodegra 3.75 g/l R3 : Resirkulasi, organodegra 5 g/l R4 : Resirkulasi, organodegra 6.25 g/l 2000 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Waktu (hari) R1 R2 R3 R4 Konsentrasi BOD debit 240 ml/menit
Kualitas effluent lindi 8000 R5 : Resirkulasi, tanpa organodegra R6 : Resirkulasi, organodegra 3.75 g/l R7 : Resirkulasi, organodegra 5 g/l R8 : Resirkulasi, organodegra 6.25 g/l 6000 Konsentrasi BOD (mg/l) 4000 2000 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Waktu (hari) R5 R6 R7 R8 Konsentrasi BOD debit 480 ml/menit
25000 20000 III Kualitas effluent lindi IV R1 : Resirkulasi, tanpa organodegra R2 : Resirkulasi, organodegra 3.75 g/l R3 : Resirkulasi, organodegra 5 g/l R4 : Resirkulasi, organodegra 6.25 g/l Konsentrasi COD (mg/l) 15000 10000 5000 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Waktu (hari) R1 R2 R3 R4 Konsentrasi COD debit 240 ml/menit
25000 20000 III Kualitas effluent lindi IV R5 : Resirkulasi, tanpa organodegra R6 : Resirkulasi, organodegra 3.75 g/l R7 : Resirkulasi, organodegra 5 g/l R8 : Resirkulasi, organodegra 6.25 g/l Konsentrasi COD (mg/l) 15000 10000 5000 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Waktu (hari) R5 R6 R7 R8 Konsentrasi COD debit 480 ml/menit
Debit 240 ml/menit Laju degradasi Sampah So Se -In Se/So Hari Ke- R 1 R 2 R 3 R 4 R 1 R 2 R 3 R 4 R 1 R 2 R 3 R 4 0.000 3 12800 14400 20800 16000 12800 14400 20800 16000 0.0000 0.0000 0.0000 0 6 12800 14400 20800 16000 9600 11200 17600 14400 0.2877 0.2513 0.1671 0.1054 9 12800 14400 20800 16000 11200 12800 16000 11200 0.1335 0.1178 0.2624 0.3567 12 12800 14400 20800 16000 6400 4800 11200 9600 0.6931 1.0986 0.6190 0.5108 15 12800 14400 20800 16000 6162 4613.6 10997 9480 0.7310 1.1382 0.6373 0.5234 18 12800 14400 20800 16000 8000 3200 9600 8000 0.4700 1.5041 0.7732 0.6931 21 12800 14400 20800 16000 6400 4000 6400 6400 0.6931 1.2809 1.1787 0.9163 24 12800 14400 20800 16000 5119 4044.8 5972 2844 0.9164 1.2698 1.2478 1.7274 27 12800 14400 20800 16000 4930 3792 5783 2749 0.9542 1.3343 1.2801 1.7613 30 12800 14400 20800 16000 4550 3855.2 5498 2607 1.0342 1.3178 1.3305 1.8144 Organodegra (gram) k (hari -1 ) b R 2 y = 0.0356x + 0.0038 0.0356 0.0038 0.826 y = 0.0528x + 0.0608 0.0528 0.0608 0.7031 y = 0.0536x - 0.134 0.0536 0.134 0.9591 y = 0.0731x - 0.3645 0.0731 0.3645 0.9214
Debit 240 ml/menit Laju degradasi Sampah
Debit 480 ml/menit Laju degradasi Sampah Hari Ke- R 5 So Se -In Se/So R 6 R 7 R 8 R 5 R 6 R 7 R 8 R 5 R 6 R 7 R 8 3 16000 9600 11200 11200 1600 0.000 9600 11200 11200 0.0000 0.0000 0.0000 0 0 6 16000 9600 11200 11200 14400 1600 0 14400 9600 0.1054-0.5108-0.2513 0.1542 9 16000 9600 11200 11200 13367 13841 14504 9290 0.1798-0.3659-0.2585 0.1869 12 16000 9600 11200 11200 10902 12893 13841 8848 0.3836-0.2949-0.2117 0.2357 15 16000 9600 11200 11200 11660 11945 12893 8216 0.3164-0.2185-0.1408 0.3098 18 16000 9600 11200 11200 8640 1008 0 11520 5760 0.6162-0.0488-0.0282 0.6650 21 16000 9600 11200 11200 7920 4320 11520 2880 0.7032 0.7985-0.0282 1.3581 24 16000 9600 11200 11200 7200 4320 1008 0 2880 0.7985 0.7985 0.1054 1.3581 27 16000 9600 11200 11200 6480 2880 7920 2160 0.9039 1.2040 0.3465 1.6458 30 16000 9600 11200 11200 6400 1600 4800 1600 0.9163 1.7918 0.8473 1.9459 Organodegra (gram) k (hari -1 ) b R 2 y = 0.0367x + 0.0684 0.0367 0.0684 0.9683 y = 0.0756x - 0.4205 0.0756 0.4205 0.7746 y = 0.0289x - 0.1871 0.0289 0.1871 0.6006 y = 0.0758x - 0.3316 0.0758 0.3316 0.9162
Kondisi Akhir Penelitian 1. Hasil Akhir Penelitian Debit (ml/menit) Reaktor Organodeg ra (gr/l) Removal BOD (%) Removal COD (%) yield (%) laju degradasi (kg/hari) 240 480 1 0 50 64 4.73 0.0356 2 3.75 60 73 3.88 0.0528 3 5 60 74 4.73 0.0536 4 6.25 74 84 6.58 0.0731 5 0 47 67 2.71 0.0367 6 3.75 82 90 5.08 0.0756 7 5 55 67 5.56 0.0289 8 6.25 87 90 7.50 0.0758 Ditunjukkan bahwa pada debit 240 ml/menit R 4 merupakan reaktor yang paling bagus dan efektif. Sedangkan pada debit 480 ml/menit R 8 merupakan reaktor yang paling bagus dan efektif.
2. Perhitungan Mass Balance Kondisi Akhir Penelitian COD (a) = COD (b) + COD (c) + COD (d) + COD (e) dimana : (a) = COD lindi yang dimasukkan ke reaktor (g) (b) = COD lindi yang tertahan dalam sampah (g) (c) = COD lindi yang keluar setelah resirkulasi (g) (d) = COD yang diubah menjadi gas metan (g) (e) = COD yang terdegradasi oleh sampah (g) - COD (a) = Qawal x C = 14,4 L x 16000 mg/l = 230400 mg = 230 gram - COD (b) = COD a COD c COD(d) = 230-21-0,78 (gram) = 209 gram - COD (c) = Qakhir x C = 13 L x 1600 mg/l = 20800 mg = 21 gram - COD (d) = P. V = n. R. t n = P.V/R.t n = 0,05 massa = n x Mr CH 4 = 0,78 gram - COD (e) pada penelitian ini dianggap tidak ada.
2. Perhitungan Mass Balance Kondisi Akhir Penelitian Reaktor COD (a) Mass Balance (gram) COD (b) COD (c) COD (d) 1 58 30 27 0.24 2 46 27 19 0.16 3 58 30 27 0.25 4 46 30 16 0.27 5 276 193 83 0.33 6 184 163 21 0.42 7 207 144 62 0.52 8 230 209 21 0.78 diketahui bahwa dengan COD lindi awal yang dimasukkan sebelum resirkulasi (R8) sebesar 230 gram, setelah diresirkulasi selama 30 hari maka COD yang tertahan di sampah adalah sebesar 209 gram. COD yang keluar dan tersisa di lindi sebesar 21 gram serta COD yang diubah menjadi gas metan adalah 0,78 gram.
Kondisi Akhir Penelitian 3. Pengamatan Mikroorganisme R 1 R 2 R 4 R 3
Kondisi Akhir Penelitian R 5 R 6 R 8 R 7
Rekomendasi Rekomendasi yang dapat diberikan melalui penelitian ini adalah diharapkan adanya pengolahan lindi pada TPA Ngipik, Gresik. Pengolahan lindi yang bisa dilakukan adalah dengan resirkulasi lindi. Resirkulasi lindi mampu menurunkan kadar bahan organik pada lindi serta mempercepat proses degradasi sampah, sehingga umur pakai TPA menjadi maksimal.
Kesimpulan Laju degradasi sampah pada debit 240 ml/menit dengan penambahan organodegra 6,25 gr/l mempunyai nilai sebesar 0,0731 kg/hari. Sedangkan laju degradasi sampah pada debit 480 ml/menit dengan penambahan organodegra 6,25 gr/l mempunyai nilai sebesar 0,0758 kg/hari Resirkulasi lindi dengan penambahan organodegra mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap kualitas effluent lindi yang dihasilkan. Parameter kualitas lindi tersebut meliputi bahan organik (COD&BOD) dan ph lindi. Pengaruh tersebut ditunjukkan dengan penurunan konsentrasi COD dan BOD yang dihasilkan. Yield gas metan dengan debit 240 ml/menit dengan penambahan organodegra 6,25 gr/l sebesar 6,58% dan dengan debit 480 ml/menit dengan penambahan organodegra 6,25 gr/l sebesar 7,5%..
Penelitian selanjutnya dilakukan dalam skala besar dan waktu yang lebih lama. Saran Penelitian tentang kualitas effluent lindi dengan parameter lain yang relevan.