PENGARUH DOSIS, LAMA PENGENDAPAN DAN UKURAN PARTIKEL KOAGULAN SERBUK BIJI KELOR SEBAGAI ALTERNATIF PENGOLAHAN LIMBAH CAIR INDUSTRI TAHU SKRIPSI OLEH : RUDI ANAS HUTAHAEAN 08 0405 063 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA SEPTEMBER 2013
PENGARUH DOSIS, LAMA PENGENDAPAN DAN UKURAN PARTIKEL KOAGULAN SERBUK BIJI KELOR SEBAGAI ALTERNATIF PENGOLAHAN LIMBAH CAIR INDUSTRI TAHU SKRIPSI OLEH, RUDI ANAS HUTAHAEAN 08 0405 063 SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA SEPTEMBER 2013
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul : PENGARUH DOSIS, LAMA PENGENDAPAN DAN UKURAN PARTIKEL KOAGULAN SERBUK BIJI KELOR SEBAGAI ALTERNATIF PENGOLAHAN LIMBAH CAIR INDUSTRI TAHU dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Derpatemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya. Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.. Medan, September 2013 Rudi Anas Hutahaean NIM 080405063 i
PENGESAHAN Skripsi dengan Judul : PENGARUH DOSIS, LAMA PENGENDAPAN DAN UKURAN PARTIKEL KOAGULAN SERBUK BIJI KELOR SEBAGAI ALTERNATIF PENGOLAHAN LIMBAH CAIR INDUSTRI TAHU dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Skripsi ini telah diujikan pada sidang ujian skripsi pada 21 Agustus 2013 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Mengetahui, Medan, September 2013 Koordinator Skripsi Dosen Pembimbing Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si Dr. Ir. M. Yusuf Ritonga, MT NIP. 19680820 199501 1 001 NIP. 19620819 198903 1 002 Dosen Penguji I Dosen Penguji II Dr. Ir. Fatimah, MT Ir. Netti Herlina, MT NIP. 19640617 199403 2 001 NIP. 19680425 199903 2 004 ii
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yesus Kristus atas segala berkat, kasih karunia serta penyertaan-nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul Pengaruh Dosis, Lama Pengendapan Dan Ukuran Partikel Koagulan Serbuk Biji Kelor Sebagai Alternatif Pengolahan Limbah Cair Industri Tahu, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik. Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan gambaran kepada dunia industri tahu tentang pemanfaatan serbuk biji kelor (moringa oleifera) sebagai koagulan alami yang dapat menjadi pengganti bahan kimia dalam upaya pengolahan limbah cair industri tahu sebelum dibuang ke aliran sungai (lingkungan). Sebagian dari data hasil penelitian ini telah terbit pada Jurnal Teknik Kimia USU, dengan judul Pengaruh Kadar Air, Dosis Dan Lama Pengendapan Koagulan Serbuk Biji Kelor Sebagai Alternatif Pengolahan Limbah Cair Industri Tahu Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapatkan bantuan moril maupun materil dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada: 1. Kedua orang tua penulis F. Hutahaean dan R. Siagian yang selalu ada bagi penulis, mendukung, menguatkan serta membiayai penulis dalam masa studi hingga terselesaikannya skripsi ini. 2. Bapak Dr. Ir. M. Yusuf Ritonga, MT selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak mengarahkan dam membimbing penulis dari pemillihan judul, selama penelitian, serta penulisan skripsi ini. 3. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT selaku Dosen Penguji I yang telah memberikan saran dan masukan dalam penulisan skripsi ini. iii
4. Ibu Ir. Netti Herlina, MT selaku Dosen Penguji II yang telah memberikan saran dan masukan dalam penulisan skripsi ini. 5. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan M.Si selaku ketua Dept. Teknik Kimia. 6. Adik-adik tersayang penulis Marisi Benget, Rika Elvriede, Romario Tumahan, Frans Yaser Mangasi dan Sondang Rosa Lina 7. Ayu R. Bangun dan Siti Aminah selaku partner penelitian penulis. 8. Opung Op. Frida, namboru Rosmauli, amangboru Basani, bapauda Natanael, namboru Lince, namboru Dika, bapauda Diva, bapauda Abraham, ito Suster, alm bapauda Ringkot beserta seluruh keluarga besar Raja Jakob Hutahaean yang sangat mendukung penulis, dalam studi dan penulisan skripsi ini baik moril maupun materil. 9. Tulang Agnes Tarihoran, inangtua Maria, inangtua Mona, inangtua Tawarta, inangtua Alex dan keluarga. 10. Seluruh keluarga besar Op. Bindu Siagian yang sangat mendukung penulis baik moril maupun materil. 11. ViFanCy yang menjadi semangat dan motivasi bagi penulis. 12. Kawan-kawan penulis di AMPARA KOST terkhusus Roy, bang Maruhum, Danny, Erick, Posman, Syafden, Irfan, Arif dan Triwan. 13. Teman-teman stambuk 2008 terkhusus Rinaldry, Hari, Irma, Hendry, Eka, Afiifah, Lina, Febri, Rizki, Frendis, Mail dan Anggi. 14. Jufrianto, Valent, Floren, Tetty, Ricardo, Nehemia dan Kaharuddin 15. Sola, Rizka 063, Devi, Klaudya, Nora, Fitri, Henni, Joy, Yudhy, Jhoni, Sitio dan semua adik-adik Teknik Kimia stambuk 2011. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan. Medan, September 2013 Penulis Rudi Anas Hutahaean iv
DEDIKASI Rasa kagum dan hormat serta terima kasih yang sebesar-besarnya penulis ucapkan kepada orang tua tercinta, F. Hutahaean dan R. Siagian yang selalu ada bagi penulis, mendukung penulis selama melaksanakan studi juga dalam proses pengerjaan skripsi hingga selesainya skripsi ini. Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada : 1. Kedua orang tua penulis F. Hutahaean dan R. Siagian 2. Adik-adik penulis Marisi, Rika, Romario, Mangasi dan Rosa 3. Keluarga besar penulis 4. Bapak dan Ibu dosen Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, 5. Para pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, 6. Ayu Ridaniati Bangun dan Siti Aminah sebagai partner penulis 7. Sahabat-sahabat terbaik di Teknik Kimia, khususnya stambuk 2008 8. Teman-teman penulis di Ampara Kost 9. Seluruh teman-teman, abang/kakak dan adik-adik yang turut memberikan bantuan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. v
RIWAYAT HIDUP PENULIS Nama : Rudi Anas Hutahaean NIM : 080405063 Tempat/tgl lahir : Lumban Ria-Ria, 21 Juni 1990 Nama orang tua : Firman Hutahaean Alamat orang tua : Pasar Bengkok, Laguboti Kec. Laguboti, Kab. Toba Samosir Asal Sekolah SD Negeri N0. 173558 Hutahaean Tahun 1996-2002 SMP Negeri 1 Laguboti Tahun 2002-2005 SMA Negeri 1 Laguboti Tahun 2005-2008 Beasiswa yang pernah diperoleh: 1. Beasiswa Mengikuti Ujian (BMU) dari Dikti tahun 2008 2. Beasiswa Bantuan Mahasiswa (BBM) dari USU tahun 2009-2010 3. Beasiswa dari Yayasan Ompu Gora Hutahaean tahun 2010-2013 Pengalaman Organisasi : 1. Sebagai anggota Bidang Penelitian Dan Pengembangan Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) periode 2011/2012 2. Sebagai anggota Gerakan Mahasiswa Nasional Indonesia (GMNI) periode 2011/2012 Artikel yang telah dipublikasikan dalam jurnal : Ayu Ridaniati Bangun, Siti Aminah, Rudi Anas Hutahaean dan M. Yusuf Ritonga (2013) Pengaruh Kadar Air, Dosis Dan Lama Pengendapan Koagulan Serbuk Biji Kelor Sebagai Alternatif Pengolahan Limbah Cair Industri Tahu Jurnal Teknik Kimia USU vi
ABSTRAK Limbah cair industri tahu mengandung banyak senyawa-senyawa organik kompleks berupa protein, lemak, karbohidrat dan minyak. Berdasarkan hasil studi Balai Perindustrian Medan terhadap karakteristik air buangan industri tahu di Medan, diketahui bahwa limbah cair industri tahu rata-rata mengandung BOD (4583 mg/l), COD (7050 mg/l), TSS (4743 mg/l) dan minyak atau lemak (26 mg/l) dengan ph 6,1, sehingga diperlukan pengolahan limbah cair industri tahu yang dapat mengurangi kadar pencemar dalam limbah sehingga dampak buruknya terhadap lingkungan juga dapat dikurangi. Salah satu koagulan alternatif yang dapat digunakan adalah serbuk biji kelor. Penelitian ini menggunakan serbuk biji kelor dengan kadar air 6 %. Variasi dosis koagulan yang digunakan 2000, 3000, 4000, 5000 mg/200 ml limbah cair tahu, lama pengendapan 50, 60,dan 70 menit serta ukuran koagulan 50 dan 70 mesh dengan ph awal adalah 4. Kondisi optimum proses koagulasi flokulasi diperoleh pada ukuran partikel 70 mesh, dosis 5000mg/200 ml limbah dan waktu pengendapan 70 menit, dengan penurunan turbiditas 74,29 %, TSS 87,10 %, dan COD 66,46 %, karena persentase penurunan turbiditas, TSS dan COD yang diperoleh diatas 50%, maka dapat disimpulkan bahwa serbuk biji kelor dapat digunakan sebagai koagulan yang efektif pada alternatif pengolahan limbah cair industri tahu Kata Kunci : tahu, kelor, TSS, COD vii
ABSTRACT Soyabean (tahu) industrial wastewater contain of many complex organic compounds such as proteins, carbohydrates, fats and oils. Based on the results of Balai Perindustrian Medan research on soyabean industrial wastewater characteristics in Medan, it found that soyabean (tahu) industrial wastewater contain of BOD (4583 mg/l), COD (7050 mg/l), TSS (4743 mg/l ) and oil or fat (26 mg/l ) at ph 6.1. Therefore wastewater treatment is needed to reduce the contaminants contained in the wastewater and to reduce environmental pollution. Moringa oleifera seeds powder can use as an alternative coagulant. This research uses moringa oleifera seeds powder with water content of 6 %. Variations of coagulant dose are 2000, 3000, 4000, 5000 mg/200 ml soyabean (tahu) wastewater, settling time are 50, 60, 70 and 80 minutes, and coagulant particle size are 50 and 70 mesh with the initial ph about 4. Optimum condition for coagulation and floculation process are at coagulant particle size 70 mesh, dose 5000 mg/200 ml wastewater and settling time 70 minutes, that the decrease of turbidity 74,29 %, TSS 87,10 %, and COD 66,46 %. Because the decrease of turbidity, TSS and COD more than 50 % so it conclude that moringa oleifera seeds powder can be used as an effective coagulant as an soyabean (tahu) wastewater treatment alternative. Keywords: soyabean (tahu), moringa, TSS, COD viii
DAFTAR ISI PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI... i PENGESAHAN... ii PRAKATA... iii DEDIKASI... v RIWAYAT HIDUP PENULIS... vi ABSTRAK... vii ABSTRACT... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR TABEL... xiv BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah... 3 1.3 Tujuan Penelitian... 3 1.4 Manfaat Penelitian... 4 1.5 Ruang Lingkup Penelitian... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 5 2.1 Industri Tahu... 5 2.1.1 Proses Pembuatan Tahu... 5 2.1.2 Limbah Cair Industri Tahu... 7 2.1.3 Karaketristik Limbah Cair Industri Tahu... 8 2.2 Kekeruhan (Turbidity)... 9 2.3 Padatan Total (TSS)... 10 2.4 Chemical Oxygen Demand (COD)... 11 2.5 Kadar Air... 12 2.6 Proses Koagulasi/Flokulasi... 13 2.6.1 Koagulasi... 13 2.6.2 Flokulasi... 15 ix
2.6.3 Jar Test... 16 2.7 Karakteristik Biji Kelor Sebagai Koagulan... 16 2.8 Potensi Ekonomi Koagulan Serbuk Biji Kelor... 21 BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 24 3.1 Lokasi Penelitian... 24 3.2 Bahan dan Peralatan... 24 3.2.1 Bahan-bahan... 24 3.2.1.1 Bahan Baku... 24 3.2.1.2 Bahan Koagulan... 24 3.2.1.3 Bahan Kimia... 25 3.2.2 Alat... 25 3.3 Prosedur Penelitian... 25 3.3.1 Prosedur Perlakuan Pengambilan Sampel... 25 3.3.2 Prosedur Perlakuan Biji Kelor... 26 3.3.3 Prosedur Perlakuan Biji Kelor untuk Menentukan Kadar Air... 26 3.3.4 Prosedur Pengaruh Kadar Air, Dosis, dan Lama Pengendapan Koagulan Serbuk Biji Kelor terhadap Persentase Penurunan Turbiditas, TSS, dan COD... 26 3.3.5 Prosedur Pengukuran Turbiditas... 27 3.3.6 Prosedur Pengukuran Total Solid Suspended (TSS)... 27 3.3.7 Prosedur Pengukuran Chemical Oxygen Demand (COD)... 28 3.4 Flowchart Penelitian... 30 3.4.1 Perlakuan Pengambilan Sampel... 30 3.4.2 Perlakuan Biji Kelor... 30 3.4.3 Perlakuan Biji Kelor untuk Menentukan Kadar Air... 31 3.4.4 Pengaruh Kadar Air, Dosis, dan Lama Pengendapan Koagulan Serbuk Biji Kelor terhadap Persentase Penurunan Turbiditas, TSS, dan COD... 32 3.4.5 Pengukuran Total Solid Suspended (TSS)... 33 3.4.6 Pengukuran Chemical Oxygen Demand (COD)... 34 x
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 36 4.1 Pengaruh Dosis Koagulan Serbuk Biji Kelor Dan Lama Pengendapan Untuk Penurunan Kadar Air 9 % dengan Ukuran Partikel 50 mesh terhadap Persentase Penurunan Turbiditas Limbah Cair Industri Tahu 42 4.2 Pengaruh Dosis Koagulan Serbuk Biji Kelor Dan Lama Pengendapan Untuk Penurunan Kadar Air 9 % dengan Ukuran Partikel 70 mesh terhadap Persentase Penurunan Turbiditas Limbah Cair Industri Tahu 43 4.3 Pengaruh Dosis Koagulan Serbuk Biji Kelor Dan Lama Pengendapan Untuk Penurunan Kadar Air 9 % dengan Ukuran Partikel 50 mesh terhadap Persentase Penurunan TSS Limbah Cair Industri Tahu. 45 4.4 Pengaruh Dosis Koagulan Serbuk Biji Kelor Dan Lama Pengendapan Untuk Penurunan Kadar Air 9 % dengan Ukuran Partikel 70 mesh terhadap Persentase Penurunan TSS Limbah Cair Industri Tahu. 46 4.5 Pengaruh Dosis Koagulan Serbuk Biji Kelor Dan Lama Pengendapan Untuk Penurunan Kadar Air 9 % dengan Ukuran Partikel 50 mesh terhadap Persentase Penurunan COD Limbah Cair Industri Tahu 47 4.6 Pengaruh Dosis Koagulan Serbuk Biji Kelor Dan Lama Pengendapan Untuk Penurunan Kadar Air 9 % dengan Ukuran Partikel 70 mesh terhadap Persentase Penurunan COD Limbah Cair Industri Tahu 47 KESIMPULAN DAN SARAN......51 5.1 Kesimpulan... 51 5.2 Saran... 51 DAFTAR PUSTAKA......52 LAMPIRAN A DATA PENELITIAN... LA-1 LAMPIRAN B SURAT KEPUTUSAN MENTERI NEGARA LINGKUNGAN HIDUP... LB-1 LAMPIRAN C DOKUMENTASI PENELITIAN... LC-1 xi
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Skema Proses Pembuatan Tahu... 6 Gambar 2.2 Diagram Neraca Massa Proses Pembuatan Tahu... 7 Gambar 2.3 Skema Pembagian Zat Padat... 11 Gambar 2.4 Peralata Jar Test... 16 Gambar 2.5 Tanaman Kelor (Moringa Oleifera)... 17 Gambar 2.6 Struktur Zat Aktif 4-alfa-4-rhamnosyloxy-benzil-isothiocyanate... 18 Gambar 2.7 Struktur Asam Amino Glutamat... 20 Gambar 3.1 Biji Kelor sesudah Dikupas Kulitnya... 24 Gambar 3.2 Flowchart Perlakuan Pengambilan Sampel... 30 Gambar 3.3 Flowchart Perlakuan Biji Kelor... 30 Gambar 3.4 Flowchart Perlakuan Biji Kelor untuk Kadar Air 9 % dan Dosis 2000 mg... 31 Gambar 3.5 Flowchart Pengaruh Dosis, Lama Pengendapan dan Ukuran Partikel Koagulan Serbuk Biji Kelor terhadap Persentase Penurunan Turbiditas, TSS, dan COD sebagai Alternatif Pengolahan Limbah Cair Industri Tahu... 32 Gambar 3.6 Flowchart Pengukuran TSS... 33 Gambar 3.7 Flowchart Pengukuran COD... 34 Gambar 5.1 Grafik Hubungan Dosis Koagulan Serbuk Biji Kelor 9 % dengan Ukuran 50 Mesh terhadap Persentase Penurunan Turbiditas Limbah Cair Industri Tahu... 42 Gambar 5.2 Grafik Hubungan Dosis Koagulan Serbuk Biji Kelor 9 % dengan Ukuran 70 Mesh terhadap Persentase Penurunan Turbiditas Limbah Cair Industri Tahu... 43 Gambar 5.3 Grafik Hubungan Dosis Koagulan Serbuk Biji Kelor 9 % dengan Ukuran 50 Mesh terhadap Persentase Penurunan TSS Limbah Cair Industri Tahu... 45 Gambar 5.4 Grafik Hubungan Dosis Koagulan Serbuk Biji Kelor 9 % dengan Ukuran 70 Mesh terhadap Persentase Penurunan TSS Limbah Cair Industri Tahu... 46 xii
Gambar 5.5 Grafik Hubungan Dosis Koagulan Serbuk Biji Kelor 9 % dengan Ukuran 50 Mesh terhadap Persentase Penurunan COD Limbah Cair Industri Tahu... 47 Gambar 5.6 Grafik Hubungan Dosis Koagulan Serbuk Biji Kelor 9 % dengan Ukuran 70 Mesh terhadap Persentase Penurunan COD Limbah Cair Industri Tahu... 49 Gambar C.1 Biji Kelor Sebelum Dikupas Kuiltnya... LC-1 Gambar C.2 Biji Kelor Setelah Dikupas Kuiltnya... LC-1 Gambar C.3 Biji Kelor Setelah Diblender... LC-2 Gambar C.4 Biji Kelor Setelah Dikeringkan... LC-2 Gambar C.5 Biji Kelor Ketika Diayak... LC-2 Gambar C.6 Limbah Cair Industri Tahu... LC-3 Gambar C.7 Limbah Cair Industri Tahu dengan Pengadukan Cepat... LC-3 Gambar C.8 Limbah Cair Industri Tahu dengan Pengadukan Lambat... LC-4 Gambar C.9 Limbah Cair Industri Tahu Ketika Diendapkan... LC-4 Gambar C.10 Surat Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Tentang Baku Mutu Limba Cair Industri Tahu... LC-4 xiii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Perkiraan Kebutuhan Air pada Pengolahan Tahu per 3 kg Kedelai... 8 Tabel 2.2 Daftar Komposisi Tahu per 100 Gram Tahu... 9 Tabel 2.3 Komposisi Kimia Limba Cair Tahu... 9 Tabel 2.4 Baku Mutu Air Limbah Industri Tahu... 12 Tabel 2.5 Unsur Unsur Yang Terkandung Per 100 Gra Biji Kelor Kering... 18 Tabel 2.6 Kandungan Biji Kelor... 19 Tabel 2.7 Data Data Produksi, Impor, Ekspor dan Kebutuhan Kedelai di Indonesia 21 Tabel 2.8 Biaya Operasional Penelitian... 22 Tabel 4.1 Data Awal Limbah Cair Industri Tahu... 36 Tabel 4.2 Data Pengukuran Penurunan Turbiditas Limbah Cair Industri Tahu Untuk Koagulan Serbuk Biji Kelor dengan Ukuran Partikel 50 mesh... 36 Tabel 4.3 Data Pengukuran Penurunan Turbiditas Limbah Cair Industri Tahu Untuk Koagulan Serbuk Biji Kelor dengan Ukuran Partikel 70 mesh... 37 Tabel 4.4 Data Pengukuran Penurunan TSS Limbah Cair Industri Tahu Untuk Koagulan Serbuk Biji Kelor dengan Ukuran Partikel 50 mesh... 38 Tabel 4.5 Data Pengukuran Penurunan TSS Limbah Cair Industri Tahu Untuk Koagulan Serbuk Biji Kelor dengan Ukuran Partikel 70 mesh... 39 Tabel 4.6 Data Pengukuran Penurunan COD Limbah Cair Industri Tahu Untuk Koagulan Serbuk Biji Kelor dengan Ukuran Partikel 50 mesh... 40 Tabel 4.7 Data Pengukuran Penurunan COD Limbah Cair Industri Tahu Untuk Koagulan Serbuk Biji Kelor dengan Ukuran Partikel 70 mesh... 41 Tabel A.1 Data Penentuan Awal Limbah Cair Industri Tahu... LA-1 Tabel A.2 Data Penentuan Kadar Air Awal Serbuk Biji Kelor... LA-1 Tabel A.1 Data Penentuan Penentuan Penurunan Kadar Air Serbuk Biji Kelor... LA-2 Tabel B.1 Surat Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Tentang Baku Mutu Limba Cair Industri Tahu... LA-2 xiv