PENURUNAN MINYAK DAN TSS PADA AIR LIMBAH BALAI YASA DENGAN MENGGUNAKAN ELEKTROKOAGULASI

PENURUNAN MINYAK DAN TSS PADA AIR LIMBAH BALAI YASA DENGAN MENGGUNAKAN ELEKTROKOAGULASI Hanandar Salam, Yuli Pratiwi, Sri Sunarsih Jurusan Teknik Lingkungan, Fakultas Sains Terapan Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta Jl. Kalisahak No.28 Komp.Balapan, Yogyakarta 55222 ABSTRACT This research purpose to know the effect of electrocoagulation process toward to the reducing of waste water s phosphate of Balai Yasa. The wastewater of Balai Yasa mostly comes from the locomotive washing process. Samples are taken from a waste collection basin with sunny weather conditions and in summer. One method that can be used in the treatment of liquid waste Balai Yasa is by using electrocoagulation. The study was conducted with a 50-volt power source, and a 2 ampere current. Electrocoagulation reactor capacity of 20 L with dimension 45 x 30 20 cm with electrode used aluminum with dimension 25 x 15 0,1 cm. The variables used in this research are variation of plate distance 2.0, 2.5, 3.0, 3,5 and 4.0 cm; number of plate pairs 1, 2, 3, 4 and 5 pairs. The observation result showed that the highest decrease of oil in plate distance was 2.0 cm with decreasing percentage of 29,74% and highest TSS at 3.0 cm of 9,09%. As for the variation of the number of plate pairs of decrease in oil content and highest TSS occurred on 5 pairs of plate with the percentage decrease respectively 84.51% and 94.83%. From this research it can be concluded that electrocoagulation process is more effective to decrease TSS compared with oil. The closer the plate distance is used, the greater the decrease of the pollutant and the greater the number of plate pairs the greater the decrease of the pollutant. Based on the observation of oil concentration in the treatment of liquid waste Balai Yasa with electrocoagulation not yet meet the quality standard. Keywords: Electrocoagulation, oil, TSS, plate distance, number of plate pairs INTISARI Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh proses elektrokoagulasi terhadap kadar minyak dan TSS pada limbah cair Balai Yasa yang sebagian besar berasal dari proses pencucian lokomotif. Sampel diambil dari bak penampung limbah yang tertutup. Penelitian ini dilakukan dengan sumber listrik 50 volt, arus 2 ampere. Kapasitas reaktor 20 L dengan dimensi 45 x 30 x 20 cm. Elektrode menggunakan aluminium dengan dimensi 25 x 15 0,1 cm. Variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah variasi jarak plat 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; dan 4,0 cm; jumlah pasangan plat 1, 2, 3, 4 dan 5 pasang. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa minyak tertinggi pada jarak plat 2,0 cm dengan prosentase 29,74% dan TSS tertinggi pada jarak 3,0 cm sebesar 9,09%. Sedangkan untuk variasi jumlah pasangan plat kadar minyak dan TSS tertinggi terjadi pada 5 pasang plat dengan prosentase masing-masing sebesar 84,51% dan 94,83%. Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa proses elektrokoagulasi lebih efektif untuk menurunkan TSS dibanding minyak. Semakin dekat jarak plat yang digunakan maka semakin besar polutan dan semakin banyak jumlah pasangan plat maka semakin besar polutan. Berdasarkan hasil pengamatan konsentrasi minyak dalam pengolahan limbah cair Balai Yasa dengan elektrokoagulasi belum memenuhi baku mutu. 1

Kata Kunci: Elektrokoagulasi, minyak, TSS, jarak plat, jumlah plat PENDAHULUAN Alat transportasi di Indonesia memegang peranan yang sangat penting dalam sendi kehidupan masyarakat. PT. Kereta Api Indonesia (KAI) merupakan salah satu perusahaan yang bergerak dalam bidang jasa pelayanan transportasi darat.. Unit Pelaksanaan Teknis (UPT) Balai Yasa Yogyakarta adalah industri yang melakukan perawatan (maintenance) lokomotif diesel dan Kereta Rel Diesel (KRD) yang beroperasi di Pulau Jawa. UPT Balai Yasa Yogyakarta merupakan satu dari delapan balai yasa yang dimiliki oleh PT. KAI Kegiatan operasional Balai Yasa menghasilkan beragam limbah yang meliputi limbah cair, padat, dan gas. Limbah yang beragam ini mengandung berbagai macam zat pencemar, sehingga apabila tidak dikelola dengan baik akan menimbulkan masalah bagi lingkungan (Mutiara, 2012). Salah satu metode pengolahan limba cair yaitu dengan elektrokoagulasi. Elektrokoagulasi merupakan suatu proses koagulasi dengan menggunakan arus listrik searah melalui peristiwa elektrokimia, yaitu gejala dekomposisi elektrolit pada salah satu elektrodanya yang terbuat dari aluminium. Dalam proses ini akan terjadi reaksi reduksi yakni logam-logam akan direduksi dan diendapkan di elektroda negatif, sedangkan elektroda positif (Al) akan teroksidasi menjadi Al(OH) 3 yang berfungsi sebagai koagulan (Nugroho, 2016). Prinsip dasar dari elektrokoagulasi merupakan reaksi reduksi dan oksidasi (redoks). Dalam suatu sel elektrokoagulasi, peristiwa oksidasi terjadi di anoda yaitu electrode + (positif), sedangkan reduksi terjadi di katoda yaitu elektrode - (negatif) (Rachmawati, 2015). Reaksi oksidasi di anoda, yaitu anion ditarik oleh anoda dan jumlah elektronnya berkurang sehingga bilangan oksidasinya bertambah. Ion OH - dioksidasi menjadi H2O dan O2. Reaksinya: 4OH - 2H2O + O2 + 4e - Reaksi reduksi di katoda, yaitu kation (ion positif) ditarik oleh katoda dan menerima tambahan elektron, sehingga bilangan oksidasinya berkurang. Ion H + direduksi menjadi H2. Reaksinya: 2H + + 2e - H2 Pada anoda akan dihasilkan gas berupa gelembung-gelembung udara dan buih, selanjutnya gas yang terbentuk akan mengangkat partikel-partikel koloid yang ada di dalam limbah cair yang terdestabilisasi, sehingga partikel-partikel koloid yang terdestabilisasi terdorong ke permukaan. Flok yang terbentuk memiliki ukuran yang relatif kecil dan flok yang terbentuk kemudian lama-kelamaan akan bertambah besar ukurannya lalu mengendap. Hukum Faraday menyatakan bahwa massa zat yang diendapkan dalam suatu sistem sel elektrolisis berbanding lurus dengan muatan listrik yang mengalir dalam elektrolit. Besarnya muatan listrik yang terjadi dalam elektrolit merupakan hasil kali antara kuat arus yang dialirkan dengan lamanya waktu elektrolisis. Hukum Faraday tersebut dapat dinyatakan dalam rumus sebagai berikut W = e.i.t 96500 Dimana : w = massa zat (g) e = massa ekuivalen (M/valensi) i = kuat arus (A) t = waktu (s) Kelebihan proses elektrokoagulasi, yaitu peralatan yang digunakan cukup sederhana dan mudah untuk diopeasikan. Air limbah yang diolah dengan elektrokoagulasi menghasilkan effluent yang jernih, tidak berwarna dan tidak berbau. Flok yang terbentuk pada proses elektrokoagulasi berukuran lebih besar dengan kandungan air yang sedikit, lebih stabil dan mudah dipisahkan secara cepat dengan filtrasi. Elektrokoagulasi lebih cepat mereduksi kandungan koloid yang paling kecil, hal ini disebabkan menggunakan medan listrik dalam air 2

sehingga mempercepat proses koagulasi. Elektrokoagulasi menghasilkan effluent yang mengandung Total Dissolved Solid (TDS) dalam jumlah yang lebih sedikit dibandingkan dengan pengolahan kimiawi. TDS yang rendah akan mengurangi biayan recovery. Gelembung gas yang dihasilkan pada prose elektrokoagulasi ini dapat membawa polutan ke permukaan air sehingga mudah dibersihkan (Rachmawati, 2015). Sedangkan untuk kekurangan dari proses elektrokoagulasi, yaitu besarnya reduksi logam berat dalam limbah cair dipengaruhi oleh besar kecilnya arus voltase listrik searah pada elektroda, luas sempitnya bidang kontak elektroda dan jarak antar elektroda. Elektroda yang digunakan dalam proses elektrokoagulasi harus diganti secara teratur.terbentuknya lapisan di elektroda dapat mengurangi efisiensi pengolahan (Rachmawati, 2015). Suprijanto (2016), melakukan penelitian elektrokoagulasi menggunakan elektroda aluminium untuk menyisihkan minyak dalam emulsi air bilga dengan variasi waktu kontak. Dalam Proses batch penyisihan minyak terbesar diperoleh sebesar 98,75% menggunakan konsentrasi awal minyak 75 g/l dan penyisihan terendah diperoleh sebesar 87,5% dengan konsentrasi awal minyak 150 g/l. Yulianto (2009), melakukan elektrokoagulasi terhadap limbah batik asli dengan parameter yang diamati adalah perubahan konsentrasi bahan organik (COD), warna, Total Suspended Solid (TSS) dan Minyak Lemak. Penurunan konsentrasi TSS tertinggi sebesar 77% dan konsentrasi minyak lemak sebesar 88% yang terjadi pada menit ke 60, pada tegangan 25 volt dengan jarak elektroda 2 cm. Untuk memudahkan dalam penelitian ini, maka dapat dibatasi pada pemasalahan sebagai berikut: Air limbah yang digunakan diambil dari IPAL (proses perbaikan di bengkel dan pencucian) PT KAI UPT Balai Yasa Yogyakarta dengan metode grab sampling (Sekali ambil). Penelitian dilakukan pada skala laboratorium secara batch dengan volume yang akan diolah sebanyak 20 liter dan plat elektrode yang digunakan berbahan aluminium. Dimensi plat elektrode yang digunakan dalam penelitian ini adalah 25 x 15 x 0,1 cm. Voltase yang digunakan dalam proses elektrokoagulasi adalah 50 volt dengan kuat arus 2 Ampere dan waktu kontak 60 menit. Variasi jarak elektrode yang digunakan dalam proses elektrokoagulasi adalah 2,0 cm, 2,5 cm, 3,0 cm, 3,5 cm, dan 4,0 cm. Variasi jumlah pasangan plat yang digunakan dalam proses elektrokoagulasi adalah 1, 2, 3, 4, dan 5 pasang plat. Kualitas air limbah hasil pengolahan yang diamati adalah minyak dan TSS. HASIL DAN PEMBAHASAN Data Hasil Analisis Air Limbah Sebelum Pengolahan Dari hasil analisis konsentrasi minyak dan TSS sebelum pengolahan limbah cair didapat nilai konsentrasi minyak sebesar 2423,334 mg/l dan konsentrasi TSS sebesar 825 mg/l. Data Hasil Analisis Air Limbah Sesudah Pengolahan Tabel 2. Hasil analisis pengaruh variasi jarak plat terhadap konsentrasi minyak dengan 1 pasang plat elektrode Jarak (cm) Minyak (mg/l) Kontrol 2423,334 0 2 1702,667 29,74 2,5 1827,334 24,59 3 1810 25,31 3,5 1834 24,32 4 1857,334 23,36 Baku mutu* 20 *Baku Mutu minyak dan lemak PERDA DIY No. 7 Tahun 2016 3

Gambar 1. Grafik pengaruh variasi jarak plat terhadap konsentrasi minyak Berdasarkan Tabel 2. dan Gambar 1. maka dapat diketahui bahwa terjadi konsentrasi minyak optimum berada pada jarak plat 2 cm. Penurunan terjadi dari 2423,334 mg/l menjadi 1702 mg/l atau dalam prosentase sebesar 29,74%. Jarak antara plat dapat mempengaruhi aliran arus listrik pada elektrolit (air limbah). Semakin jauh jarak antara plat maka semakin besar tahanan listiknya, sehingga polutan menjadi lebih sedikit dibandingkan jarak plat yang lebih dekat. Jarak yang terlalu dekat dapat menyebabkan terjadinya hubungan singkat (korsleting listrik) pada regulator karena hambatan listrik pada elektrolit semakin kecil (0 5 Ω) (Rachmawati, 2015). Dalam penelitian ini jarak plat yang paling dekat yaitu 2 cm. Penurunan konsentrasi minyak yang sedikit pada proses elektrokoagulasi disebabkan karena minyak pelumas memiliki komponen utama senyawa hidrokarbon yang bersifat non polar, sehingga relatif sulit untuk diadsorb oleh koagulan. Jika dibandingkan dengan Baku Mutu Peraturan Daerah Istimewa minyak setelah proses elektrokoagulasi dengan variasi jarak plat masih berada di atas baku mutu karena baku mutu untuk konsentrasi minyak pada air adalah 20 mg/l. Tabel 3. Hasil analisis pengaruh variasi jarak plat terhadap konsentrasi TSS dengan 1 pasang plat elektrode Jarak (cm) TSS (mg/l) Kontrol 825 0 2 752 8,85 2,5 757 8,24 3 750 9,09 3,5 767,667 6,95 4 772,667 6,34 Baku mutu* 50 *Baku Mutu TSS PERDA DIY No. 7 Tahun 2016 Gambar 2. Grafik pengaruh variasi jarak plat terhadap konsentrasi TSS Pada Tabel 3. dan Gambar 2. maka dapat diketahui bahwa terjadi konsentrasi TSS antara 6,34% hingga 9,09%. Penurunan paling banyak terjadi pada jarak plat 3 cm, yaitu dari 825 mg/l menjadi 750 mg/l. Sedangkan paling sedikit adalah pada jarak 4 cm, kemudian 3,5 cm, dan 2,5 cm, sehingga menyebabkan evektivitas TSS menunjukan grafik yang fluktuatif. Umumnya konsentrasi TSS sebanding dengan jarak elektrode yang digunakan. Semakin dekat jarak elektrode yang digunakan, maka semakin besar konsentrasi TSSnya. Jarak antara plat dapat mempengaruhi aliran arus listrik pada elektrolit (air limbah). Semakin jauh jarak antara plat maka semakin besar tahanan listiknya, sehingga polutan yang diadsorbsi menjadi lebih sedikit dibandingkan jarak plat yang lebih dekat. Jarak yang terlalu dekat dapat menyebabkan hubungan singkat 4

(korsleting listrik) karena hambatan listrik pada elektrolit semakin kecil (0 5 Ω) (Rachmawati, 2015). Dalam penelitian ini jarak plat yang paling dekat yaitu 2 cm. Hasil yang fluktuatif ini disebabkan karena kurang teliti dalam membersihkan kuvet maupun reaktor elektrokoagulasi. Sehingga tidak mendapatkan hasil yang akurat. Penurunan konsentrasi TSS pada proses elektrokoagulasi terjadi karena TSS adalah polutan yang berada dalam bentuk tersuspensi. Bila suatu materi tersuspensi maka material tersebut berbentuk solid dengan ukuran tertentu. Material solid ini dapat dengan mudah teradsorbsi ke dalam koagulan atau teradsorbsi ke dalam gelembung udara. Hasil adsorbsi ini akan terpisahkan ke atas (terflotasi) dan ke bawah (sedimentasi) sehingga terjadi konsentrasi TSS di dalam air limbah. Jika dibandingkan dengan Baku Mutu Peraturan Daerah Istimewa TSS setelah proses elektrokoagulasi dengan variasi jarak plat masih berada di atas baku mutu karena baku mutu untuk konsentrasi TSS pada air adalah 50 mg/l. Tabel 4. Hasil analisis pengaruh variasi jumlah pasangan plat terhadap konsentrasi minyak dengan jarak plat 2 cm Jumlah Pasangan Plat Minyak (mg/l) Kontrol 2423,334 0 1 1702,667 29,74 2 927,334 61,73 3 644 73,42 4 500 79,37 5 375,334 84,51 Baku mutu* 20 *Baku Mutu minyak dan lemak PERDA DIY No. 7 Tahun 2016 Gambar 3. Grafik pengaruh variasi jumlah pasangan plat terhadap konsentrasi minyak Pada Tabel 4. dan Gambar 3. maka dapat diketahui bahwa terjadi konsentrasi minyak yang optimum pada jumlah 5 pasang plat elektrode. Penurunan terjadi dari 2423,334 mg/l menjadi 375,334 mg/l atau dalam prosentase sebesar 84,51%. Hal ini juga menunjukan kesesuaian hasil pengolahan dari variasi jumlah pasangan plat dengan hipotesis, yaitu semakin banyak jumlah pasangan plat maka semakin besar konsentrasi minyak. Jika dibandingkan dengan Baku Mutu Peraturan Daerah Istimewa minyak setelah proses elektrokoagulasi dengan variasi jumlah pasangan plat masih berada di atas baku mutu karena baku mutu untuk konsentrasi minyak pada air adalah 20 mg/l. Tabel 5. Hasil analisis pengaruh variasi jumlah pasangan plat terhadap konsentrasi TSS dengan jarak plat 2 cm Jumlah Pasangan Plat TSS (mg/l) Kontrol 825 0 1 752 8,85 2 606 26,55 3 387 53,09 4 143 82,67 5 42,67 94,83 Baku mutu* 50 *Baku Mutu TSS PERDA DIY No. 7 Tahun 2016 5

Gambar 4. Grafik pengaruh variasi jumlah pasangan plat terhadap konsentrasi TSS Pada Tabel 5. dan Gambar 4. maka dapat diketahui bahwa terjadi konsentrasi TSS yang optimum pada jumlah 5 pasang plat elektrode. Penurunan terjadi dari 825 mg/l menjadi 42,67 mg/l atau dalam prosentase sebesar 94,83%. Hal ini juga menunjukan kesesuaian hasil pengolahan dari variasi jumlah pasangan plat dengan hipotesis, yaitu semakin banyak jumlah pasangan plat maka semakin besar konsentrasi TSS. Penurunan konsentrasi TSS pada proses elektrokoagulasi terjadi karena reaksi oksidasi yang menyebabkan terbentuknya koagulan Al(OH)3 yang kemudian bereaksi dengan padatan tersuspensi yang ada di dalam limbah cair dan membentuk flok. Flok flok ini akan terangkat ke permukaan air dengan bantuan gas hidrogen yang dihasilkan oleh katoda. Jika dibandingkan dengan Keputusan Gubernur Daerah Istimewa TSS setelah proses elektrokoagulasi dengan variasi jumlah pasangan plat berada dibawah baku mutu karena baku mutu untuk konsentrasi TSS pada air adalah 50 mg/l. KESIMPULAN Kesimpulan dari penelitian ini adalah pengolahan limbah cair Balai Yasa dengan menggunakan elektrokoagulasi dapat menurunkan kadar minyak dan TSS. minyak sebesar 84,51% dan TSS sebesar 94,83%. Hasil pengamatan pada variasi jarak elektrode menunjukkan kadar minyak tertinggi terjadi pada jarak 2 cm dengan kadar minyak awal 2423,334 mg/l menjadi 1702,667 mg/l (29,74%). Sedangkan kadar TSS tertinggi terjadi pada jarak 3 cm dengan kadar TSS awal 825 mg/l menjadi 750 mg/l (9,09%). Hasil pengamatan pada variasi pasangan plat menunjukkan kadar minyak dan TSS tertinggi terjadi pada 5 pasang plat dengan kadar minyak awal 2423,334 mg/l menjadi 375,334 mg/l (84,51) dan kadar TSS awal 825 mg/l menjadi 42,67 mg/l (94,83%). Kadar minyak limbah cair Balai Yasa yang telah diolah dengan elektrokoagulasi belum memenuhi baku mutu limbah cair sedangkan kadar TSS limbah cair Balai Yasa yang telah diolah dengan elektrokoagulasi telah memenuhi baku mutu limbah cair Peraturan Daerah Istimewa Yogyakarta Nomor 7 Tahun 2016 Tentang Baku Mutu Air untuk kegiatan industi otomotif/karoseri. DAFTAR PUSTAKA Hari, Bambang. 2010. Pengolahan Limbah Cair Tekstil Menggunakan Proses Elektrokoagulasi dengan Sel Al-Al. Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia Kejuangan. Bandung: Jurusan Teknik Kimia Universitas Jenderal Achmad Yani. Irene, Shildia. 2014. Penurunan Chemical Oxygen Demand (COD) Pada Berbagai Macam Limbah Melalui Elektrokoagulasi. Skripsi Program Studi Sarjana Kimia. Universitas Padjadjaran. Bandung. Mutiara, Rara Restra. 2012. Perencanaan Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) di Dipo Lokomotif Sidotopo. Skripsi Jurusan Ilmu dan Teknologi Lingkungan. Universitas Airlangga. Surabaya. 6

Nugroho, Risanto. 2016. Pengolahan Air Kolam Renang Menggunakan Metode Elektrokoagulasi Dengan Elektroda Alumunium - Grafit. Sripsi Jurusan Pendidikan Kimia FMIPA. Universitas Negri Yogyakarta. Yogyakarta. Peraturan Daerah Istimewa Yogyakarta Nomor 7 Tahun 2016 tentang Baku Mutu Limbah Cair bagi Kegiatan Industri, Pelayanan Kesehatan dan Jasa Pariwisata. Rachmawati, Budiany. 2015. Proses Elektrokoagulasi Pengolahan Limbah Laundry. Jurnal Ilmiah Teknik Lingkungan. Universitas Pembangunan Nasional Veteran Jawa Timur. Surabaya. Soeprijanto. 2016. Penyisihan Minyak dalam Emulsi Air Bilga Menggunakan Proses Elektrokoagulasi. Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia Kejuangan. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh November. Yulianto, Andik. 2009. Pengolahan Limbah Cair Industri Batik Pada Skala Laboratorium Dengan Menggunakan Metode Elektrokoagulasi. Jurusan Teknik Lingkungan. Universitas Islam Indonesia. Yogyakarta. 7