Laporan Lumpur Aktif HIMATEK

LAPORAN PRAKTIKUM

PENGOLAHAN LIMBAH INDUSTRI

MODUL : Lumpur Aktif

PEMBIMBING : Ir. Endang Kusumawati, MT.

Praktikum : 02 Oktober 2013

Laporan Praktikum : 08 Oktober 2013

Oleh :

Kelompok : VIII

Nama : Tito AldilaPutra (111411057)

Yayan Maulana (111411058)

Yudha Fitriansyah (111411059)

Kelas : 3B

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2013

LUMPUR AKTIF

I. Tujuan Percobaan

1. Menentukan konsentrasi awal kandungan organik dalam lumpur aktif dan konsentrasi

kandungan organik setelah percobaan berlangsung selama seminggu.

2. Menentukan kandungan Mixed Liquor Volatile Suspended Solid (MLVSS) yang

mewakili kandungan mikroorganisme dalam lumpur aktif.

3. Menentukan konsentrasi nutrisi bagai mikroorganisme pendegradsi air limbah dalam

lumpur aktif.

4. Menghitung efidiensi pengolahan dengan cara menentukan persen (%) kandungan

bahan organik yang dikdekomposisi selama seminggu oleh mikroorganisme dalam

lumpur aktif terhadap kandungan bahan organaik mula-mula.

II. Dasar Teori

Pengolahan air limbah pada umumnya dilakukan dengan menggunakan metode

Biologi. Metode ini merupakan metode yang paling efektif dibandingkan dengan metode

Kimia dan Fisika. Proses pengolahan limbah dengan metode Biologi adalah metode yang

memanfaatkan mikroorganisme sebagai katalis untuk menguraikan material yang terkandung

di dalam air limbah. Mikroorganisme sendiri selain menguraikan dan menghilangkan

kandungan material, juga menjadikan material yang terurai tadi sebagai tempat berkembang

biaknya. Metode pengolahan lumpur aktif (activated sludge) adalah merupakan proses

pengolahan air limbah yang memanfaatkan proses mikroorganisme tersebut.Metode lumpur

aktif banyak dikembangkan da lam pengolahan limbah cair dengan kandungan bahan organik

yang tinggi. Telah diteliti bahwa penggunaan metode lumpur aktif dalam pengolahan limbah

dapat menurunkan BOD dan COD.

Lumpur aktif (activated sludge) adalah proses pertumbuhan mikroba tersuspensi.

Proses ini pada dasarnya merupakan pengolahan aerobik yang mengoksidasi material organik

menjadi CO2 dan H2O, NH4 dan sel biomassa baru. Proses ini menggunakan udara yang

disalurkan melalui pompa blower (diffused) atau melalui aerasi mekanik. Sel mikroba

membentuk flok yang akan mengendap di tangki penjernihan. Kemampuan bakteri dalam

membentuk flok menentukan keberhasilan pengolahan limbah secara biologi, karena akan

memudahkan pemisahan partikel dan air limbah. Metode lumpur aktif memanfaatkan

mikroorganisme (terdiri ± 95% bakteri, sisanya protozoa, rotifer, dan jamur) sebagai katalis

untuk menguraikan material yang terkandung di dalam air limbah. Proses lumpur aktif

merupakan proses aerasi (membutuhkan oksigen). Pada proses ini mikroba tumbuh dalam

flok (lumpur) yang terdispersi sehingga terjadi proses degradasi. Proses ini berlangsung

dalam reactor yang dilengkapi recycle/umpan balik lumpur dan cairannya. Oksigen yang

dibutuhkan untuk reaksi mikroorganisme tersebut diberikan dengan cara memasukkan udara

ke dalam tangki aerasi dengan blower.Aerasi ini juga berfungsi untuk mencampur limbah cair

dengan lumpur aktif, hingga terjadi kontak yang intensif.Sesudah tangki aerasi, campuran

limbah cair yang sudah diolah dan lumpur aktif dimasukkan ke tangki sedimentasi di mana

lumpur aktif diendapkan, sedangkan supernatant dikeluarkan sebagai effluen dari proses.

Bakteri merupakan unsur utama dalam flok lumpur aktif. Lebih dari 300 jenis bakteri

yang dapat ditemukan dalam lumpur aktif. Bakteri tersebut bertanggung jawab terhadap

oksidasi material organik dan tranformasi nutrien, dan bakteri menghasilkan polisakarida dan

material polimer yang membantu flokulasi biomassa mikrobiologi. Genus yang umum

dijumpai adalah : Zooglea, Pseudomonas, Flavobacterium, Alcaligenes, Bacillus,

Achromobacter, Corynebacterium, Comomonas, Brevibacterium, dan Acinetobacter,

disamping itu ada pula mikroorganisme berfilamen, yaitu Sphaerotilus dan Beggiatoa,

Vitreoscilla yang dapat menyebabkan sludge bulking. Dikarenakan tingkat oksigen dalam

difusi terbatas, jumlah bakteri aktif aerobik menurun karena ukuran flok meningkat (Hanel,

1988). Bagian dalam flok yang relatif besar membuat kondisi berkembangnya bakteri

anaerobik seperti metanogen. Kehadiran metanogen dapat dijelaskan dengan pembentukan

beberapa kantong anaerobik didalam flok atau dengan metanogen tertentu terhdap oksigen

(Wu et al., 1987). Oleh karena itu lumpur aktif cukup baik dan cocok untuk material bibit

bagi pengoperasian awal reaktor anaerobik.

III. Pelaksanaan

3.1. Alat dan Bahan

3.1.1. Alat yang digunakan

1. Peralatan Lumpur Aktif Konvensional

2. Labu Erlenmeyer 250 ml 2 buah

3. Corong Gelas 2 buah

4. Cawan Porselin 2 buah

5. Desikator 1 buah

6. Neraca Analitis 1 buah

7. Oven 1 buah

8. Furnace 1 buah

9. Hach COD Digester 1 buah

10. Tabung Hach 3 buah

11. Buret Lengkap dengan Klep dan Statip 1 buah

3.1.2. Bahan yang digunakan

1. Glukosa

2. KNO3

3. KH2PO4

4. HgSO4

5. H2SO4

6. K2Cr2O7

7. FAS

8. Indikator ferroin

9. Kertas Saring

3.2. Cara Kerja

3.2.1. Penentuan Kandungan Organik (Chemical Oxygen Demand/COD)

dari sampel

Standarisasi Larutan FAS

Pemipetan 25 mL K2Cr2O7

kedalam erlenmeyer

Penitrasian dengan larutan

FAS dari hijau menjadi

coklat

Penambahan indikator

feroin 3 tetes

Penambahan 10 mL H2SO4

kedalam erlenmeyer

Penentuan COD

Sampel limbah

pengambilan sampel 2,5 mL kedalam tabung

hach dan penambahan 3,5 mL K2Cr2O7

Pengenceran sampel 100x (pencampuran

1 mL sampel dengan 99 mL aquadest)

Penambahan 1,5 mL H2SO4 pekat

penambahan indikator feroin 3 tetes dan

penitrasian dengan larutan FAS dari hijau

menjadi coklat

Pengeluaran tabung hach dari digester

hingga larutan sama dengan suhu ruang

Pemindahan tabung Hach pada Hach

COD digester serta pemanasan 150oC

selama 2 jam

3.2.2. Penentuan Kandungan Mixed Liquor Volatile SuspendedSolid

(MLVSS)

Pemanasan cawan pijar selama 1 jam dalam

furnace 600oC dan kertas saring pada oven 105oC

Penyaringan 40 mL air limbah dengan

kertas saring yang diketahui beratnya

Pemindahan kertas saring kedalam cawan

pijar dan pemanasan pada oven 105oC 1 jam

Penimbangan cawan pijar yang berisi

kertas saring dan endapan hingga konstan

Pemindahan cawan pijar yang berisi kertas

saring dan endapan kedalam furnace dengan

pemanasan 600oC 2 jam

Penimbangan cawan pijar yang berisi

kertas saring dan endapan hingga konstan

Penimbangan kertas saring dan cawan

pijar hingga konstan

3.2.3. Penentuan Konsentrasi Nutrisi bagi Mikroorganisme

IV. Data Pengamatan

4.1. Standarisasi FAS

Normalitas FAS =

=

= 0,204 N

4.2. Penentuan Kandungan Organik (Chemical Oxygen Demand/COD) Sampel

Sampel Titrasi dengan FAS (mL)

Blanko (aquadest) 1,284

Sampel Limbah Tahu dengan pengenceran 100x (1) 1,142

Sampel Limbah Tahu dengan pengenceran 100x (2) 1,138

Parameter Limbah Nilai

Temperature 26 oC

pH 6,7

Dissolved Oksigen 7,2 mg/L

Penambahan nutrisi yaitu glukosa

sebanyak 7,0384 gram, KNO3 sebanyak

2,5368 gram dan KH2PO4 sebanyak

0,3088 gram kedalam sampel limbah

yang telah di aerasi

Pendiaman sampel hingga 5 hari

4.3. Penentuan Kandungan Mixed Liquor Volatile Suspended Solid (MLVSS)

Massa Satuan (gram)

Cawan pijar setelah dipanaskan (a) 17,4960

Kertas saring setelah dipanaskan (b) 1,1185

Cawan pijar + endapan - kertas saring setelah di

oven (c)

17,5271

Cawan pijar berisi endapan setelah di furnace (d) 17,4967

4.4. Penentuan Konsentrasi Nutrisi bagi Mikroorganisme

Basis air limbah = 15 Liter

Nilai BOD lumpur = 500 mg/L

Perbandingan BOD : N : P = 100 : 5 : 1

BM Glukosa = 180 gram/mol

BM KNO3 = 101 gram/mol

BM KH2PO4 = 136 gram/mol

Reaksi yang terjadi : C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O

Perbandingan mol : 1 mmol glukosa ≈ 6 mmol O2

180 mg glukosa ≈ 192 mg O2

1 mg O2 ≈

≈ 0,9375

Kebutuhan Karbon (C)

Massa kebutuhan C6H12O6 = 15 L x BOD x 0,9375

= 15 L x 500 mg/L x 0,9375

= 7031,25 mg

= 7,031 gram

Kebutuhan Nitrogen (N)

Massa kebutuhan KNO3 =

x 7,031 gr x

= 2,530 gram

Kebutuhan Pospor (P)

Massa kebutuhan KH2PO4 =

x 7,031 gr x

= 0,308 gram

V. Pengolahan Data

Reaksi yang terjadi:

Zat organik + O2 + nutrisi → CO2 + NH3 + m.o baru + produk akhir lain

Mikroba + 5O2 → 5CO2 + 2 H2O + NH3 + energy

5.1. Penentuan Kandungan Organik Sampel(COD Awal)

Sampel Lumpur Aktif dengan Pengenceran 100x (duplo)

COD (mg O2/L) = ( )

= ( )

= 9400,32 mg O2/Liter

5.2. PenentuanKandungan Mixed Liquor Volatile Suspended Solid (MLVSS)

TSS (mg/L) = ( )

x 10

6

= ( – )

x 10

6

= 777,5 mg/mL = 777,5 g/L

VSS (mg/L) = ( )

x 10

6

= ( – )

x 10

6

= 760 mg/mL = 760 g/L

FSS (mg/L) = TSS – VSS

= 777,5 mg/mL – 760 mg/mL

= 17,5 mg/mL

MLVSS = VSS = 760 g/L

5.3. Penentuan Kandungan Organik Sampel Setelah 7 hari (COD Akhir)

COD akhir = 1230 mg/L

5.4. Penentuan Efisiensi Pengolahan

Pada penenan efisiensi pengolahan didapatkan dari rumus:

Efisiensi =

=

= 86,91%

5.5. Tabel Hasil Percobaan

No. Data Percobaan Satuan Hasil Percobaan 1 MLVSS g/L 760

2 COD awal Pengenceran 100x mg O2/L 9400,32 3 Efisiensi % 86,91

VI. Pembahasan

Tito Aldila Putra (111411057)

Lumpur aktif merupakan proses pertumbuhan mikroba tersuspensi yang

pengolahannya secara aerobik dan mengoksidasi material organik menjadi CO2 dan H2O,

NH4 dan sel biomassa baru. Selain itu, proses ini juga menggunakan proses aerasi atau udara

yang disalurkan melalui pompa blower (diffused).

Pada praktikum kali ini, praktikan melakukan percobaan untuk membuktikan

manfaat Lumpur Aktif terhadap pengolahan Limbah Industri tahu yang selama ini seringkali

kurang mendapatkan perhatian baik dari masyarakat maupn pemerintah setempat.

Pada prinsipnya, dalam pengolahan ini praktikan memanfaatkan mikrobiologi untuk

mendegradasi bahan organik yang terkandung di dalam cairan limbah yang dihasilkan oleh

industry tahu. Adapun kendala yang terjadi yaitu larutan FAS ( Ferro Ammonia Sulfate )

yang belum diketahui konsentrasinya, sehingga praktikan harus men-standarisasi ulang

larutan tersebut. Akan tetapi hal ini juga justru menjadi keuntungan tersendiri bagi praktikan,

karena ketelitian data yang didapatkan bisa dipertanggung jawabkan. Adapun konsentrasi

larutan FAS hasil perhitungan standarisasi ialah sebesar 0,204 N.

Larutan FAS ini digunakan sebagai titran dalam proses titrasi sampel dan blanko

guna dimasukkan ke dalam perhitungan dalam menghitung COD dari limbah tersebut. Hasil

titrasi awal sampel limbah tahu dengan pengenceran 100 kali pada titrasi yang pertama di

dapat sebesar 1,142 mL dan titrasi kedua didapatkan nilai yang tidak beda jauh yakni sebesar

1,138 mL sehingga rata-rata titrasi didapatkan sebesar 1,140 mL dengan hasil titrasi blanko

sebesar 1,284 mL. Setelah itu praktikan memasukkan data tersebut ke dalam perhitungan

menggunakan rumus.

COD (mg O2/L) = ( )

Sehingga didapatkan nilai COD awal sebesar 9400,32 mg O2 / L. Dengan cara yang sama,

setelah 7 hari didapatkan nilai COD akhir sebesar 1230 mg O2 / L.

Selanjutnya praktikan menghitung berapa nilai MLVSS (Mixed Liquor Volatile

Suspended Solid) secara gravimetri sehingga diperoleh nilai sebesar 760 g/L. Adapun

perhitungan konsentrasi nutrisi memiliki perbandingan 100:5:1 = BOD:N:P. Berdasarkan

data hasil perhitungan stokiometri, didapatkan kebutuhan Karbon yang didapat dari glukosa

sebesar 7,031 g, kebutuhan Nitrogen yang berasal dari KNO3 sebesar 2,530 g dan kebutuhan

Posfor dari senyawa KH2PO4 di dapatkan sebesar 0,308 g.

Terakhir, praktikan melakukan perhitungan efisiensi, didapatkan nilai efisiensi

sebesar 86,91%. Hal ini berarti penurunan COD menggunakan lumpur aktif ini sudah cukup

optimum karena sudah berada diatas 85%.

VII. Kesimpulan

Dari hasilpercobaan yang dilakukanmakadapatdisimpulkan

a. COD awal (rata-rata) sampel Limbah Tahu dengan pengenceran 100x sebesar

9400,32 mg O2/L

b. COD akhir sampel Limbah Cair setelah 7 hari sebesar 1230 mg O2/L. >> ???

c. Kandungan MLVSS sebesar 760 mg/L.

d. Kebutuhan C6H12O6 sebesar 7,031 gram, kebutuhan KNO3 sebesar 2,632 gram,

dan kebutuhan KH2PO4 sebesar 0,267 gram.

e. Pengukuran efisiensi pengolahan lumpur aktif diperoleh sebesar 86,91%

VIII. Daftar Pustaka

Metcalf & Eddy, 1991, “ Wastewater Engineering, Treatment, Disposal, and Reuse “,

3rd

ed., pp 378 – 429, Mc Graw Hill Book Co., Singapore.

Sawyer, CN, McCarty, PL, and Parkin, GF, 1994, “ Chemistry for Environental

Engineering ”, 4th

ed., Mc Graw Hill Book Co., Singapore.

JEMAI, 1999, “ Pengetahuan Dasar pada Penanggulangan Pencemaran Lingkungan Air

“, 2nd

ed., pp 188 – 206, JETRO.