PENGOLAHAN AIR LIMBAH INDUSTRI KULIT DENGAN DAF-SBR

PENGOLAHAN AIR LIMBAH INDUSTRI KULIT
DENGAN DAF-SBR

Putut Invan Pudjiono, Sudaryati Cahyaningsih dan Efendi
Pusat Penelitian Kimia - LIPI
Jl. Cisitu- Sangkuriang, Bandung 40135
ABSTRAK

Telah dicoba menerapkan teknologi gabungan Dissolved Air Flotation
(DAF) - Sequencing Batch Reactor (SBR) untuk mengatasi masalah pencemaran
oleh air limbah industri penyamakan kulit. Penerapan teknologi tersebut
menggunakan peralatan yang diadakan melalui import dan diinstal di industri kulit
(PT Kasin, Malang). Sampai saat ini sedang dilakukan usaha adaptasi teknologi
agar dapat diciptakan set peralatan atau teknologi yang sesuai bagi kondisi industri
kulit di Indonesia. Faktor-faktor kunci yang dipertimbangkan dalam pelaksanaan
usaha tersebut adalah kebutuhan investasi, biaya operasi, biaya pemeliharaan dan
kemudahan dalam pengoperasiannya. Hasil yang telah diperoleh pada tahun
pertama pelaksanaan kegiatan adaptasi teknologi tersebut adalah hasil uji kinerja
sistem. Pengoperasian SBR telah dimodifikasi karena timbulnya bau selama masa
aklimatisasi sehingga tidak dapat diterima masyarakat sekitar pabrik dan SBR
tidak dapat dilaksanakan dengan prosedur operasi bakunya. Hasil sementara yang
diperoleh adalah berhasil diturunkannya nilai BOD dari 1370 menjadi 22, COD
dari 2100 menjadi 50, nitrogen total dari 470 menjadi 3 dan minyak-lemak dari 17
menjadi 0.7 mg/l. Keberhasilan pengolahan ini masih dihadapkan pada optimasi
faktor-faktor kunci biaya dan pengoperasian yang telah disebut di atas.
ABSTRACT
Indonesian Institute of Sciences, under the Bra nías River Pollution Water
Quality and Management Project scheme, has installed a wastewater treatment
plant (WWTP) based on the combination of Dissolved Air Flotation (DAF) and
Sequencing Batch Reactor (SBR) techniques. The combination was selected owing
to the effectiveness to remove nitrogen and phosphor pollutants and low infestation
432
Page 2
Prosiding Seminar Tantangan Penelitian Kimia
and operation cost. The installation was placed in PT Kasin, one of the tannery
industries located in Malang, East Java and dedicated as a model to be adapted and
spread to the other industries in the area. The results show that the WWTP reduced
BOD from 1370 to 22, COD from 2100 to 50, total nitrogen from 470 to 3 and fat
and oil from 17 to 0.7 mg/1. Hence, the effluent composition complies with the
effluent regulation set by Indonesian government. Some modifications on the
operation during the start up of the SBR were carried out due to the unpleasant
odour released in which the aerobic stage was extended.
PENDAHULUAN
Masalah pencemaran sungai di Indonesia sampai saat ini masih
berkembang. Salah satu upaya yang strategis adalah mengurangi beban
pencemaran yang disebabkan oleh air limbah. Salah satu kelompok sumber
pencemar yang potensial bagi sungai-sungai di Jawa, dengan kasus sungai Brantas
sebagai model, adalah air limbah domestik termasuk didalamnya kelompok Usaha
Kecil dan Menengah (UKM), salah satu sektor andalan sebagai pemacu
pertumbuhan perekonomian nasional.
Industri penyamakan kulit di Indonesia merupakan salah satu UKM yang
menghasilkan air limbah yang sangat memerlukan pengolahan sebelum dibuang ke
lingkungan. Karakteristik air limbah industri penyamakan kulit dan sasaran
pengolahannya ditunjukkan pada Tabel 1. Komposisi yang ditunjukkan pada Tabel
1 tersebut adalah hasil analisis terhadap sampel yang diambil dari PT Kasin,
Malang dan merupakan komposisi rata-ratanya. Pada kenyataannya, komposisi air
limbahnya berubah pada setiap harinya karena pola proses yang bertahap, seperti
pada industri penyamakan kulit pada umumnya, dengan pelaksanaan satu atau dua
tahap per harinya. Air limbah umumnya dihasilkan hanya pada siang hari. Seluruh
proses pengolahan umumnya dapat diselesaikan dalam 1 minggu, sehingga
komposisi air limbah dalam satu minggu dapat dianggap mewakili komposisi rata-
ratanya.
433
Page 3
Prosiding Seminar Tantangan Penelitian Kimia
Tabel 1. Karakteristik air limbah industri penyamakan kulit dan sasaran
pengolahannya
PARAMETER
SATUAN
AIR
LIMBAH
SASARAN
BAKU
MUTU
METODA
PH
-
2-12
6-9
6-9
Elektrometrik
Amoniak
mg/L
260
10
10
Kolorimetrik
BOD5,20 °C
mg/L
4500
100
150
Winkler
COD (K2Cr207)
mg/L
11000
300
300
Refluks terbuka
Fosfat
mg/L
0.55
0.3
-
Kolorimetri
Nilrogen total
mg/L
470
5
-.
Kjeldahl
TSS
mg/L
5100
250
150
Gravimetri
Total fosfor
mg/L
0.18
0.1
Kolorimetri
Minyak & lemak
mg/L
17
5
5
Gravimetri
Debit air limbah yang diolah: 60 m3/hari (produksi siang hari).
Sampai saat ini, kebutuhan teknologi yang tepat masih perlu diupayakan
untuk menunjang pertumbuhan industri penyamakan kulit di Indonesia. Kebutuhan
tersebut semakin terasa jika dikaitkan dengan situasi dilematis antara terbukanya
peluang untuk meningkatkan industri penyamakan kulit dan kenyataan tentang
terus menurunnya kualitas air sungai. Teknologi pengolahan air limbah yang
digunakan harus memiliki fleksibilitas untuk mengantisipasi pemuatan yang hanya
berlangsung siang hari dan komposisi air limbah yang berubah-rubah. Biaya
operasi dan pemeliharan serta kebutuhan investasi yang sesuai bagi UKM.
434
Page 4
Prosiding Seminar Tantangan Penelitian Kimia
Tabel 2. Tahapan Kegiatan Adaptasi IP AL DAF-SBR
TAHAPAN
SASARAN
KEGIATAN UTAMA
Identifikasi kebutuhan
Data teknis lengkap untuk
keperluan perancangan
Identifikasi masalah dan
karakterisasi air limbah;
estimasi potensi industri.
Perancangan sistem
Sistem IP AL dengan biaya
operasi dan pemeliharaan
rendah
Pengkajian teknologi;
penetapan teknologi
pengolahan; perancangan
sistem
Perancangan teknis
Rancangan teknis
Penyusunan tataletak alat dan
perpipaan; perhitungan
teknis; perkiraan harga dan
biaya operasi; pembuatan
gambar rancangan.
Pengadaan alat
Tersedianya peralatan
Pengadaan peralatan siap
operasi
Pelaksanaan pekerjaan
sipil; instalasi alat
Terinstalasinya IP AL
Pekerjaan sipil dan instalasi
alat
Uji penggunaan
Teroperasikannya IP AL
sesuai rancangan
Start up dan analisis kualitas
air limbah
Optimasi proses dan
biaya
Kondisi proses dan
pengoperasian optimal
Pengukuran parameter
rancangan; penetapan biaya
operasi dan pemeliharaan
Perancangan IP AL
hasil adaptasi
Rancangan IP AL industri
penyamakan kulit dengan
kebutuhan investasi serta
biaya operasi dan
pemeliharaan yang sesuai
Modifikasi rancangan dan
bahan; penyederhanaan
sistem dan peralatan
pengendali; optimasi proses
menggunakan peralatan
dengan skala 200L.
Lembaga Ilmu Pengetahuan (LIPI) telah mendirikan Istalasi Pengolahan Air
Limbah (IPAL) dengan proses utama Dissolved Air Flotation (DAF) - Sequencing
Batch Reactor (SBR) di PT KASIN, Kota Madya Malang. IP AL dirancang dengan
kapasitas dan fungsi yang disesuaikan dengan debit dan karakteristik air limbah PT
435
Page 5
Prosiding Seminar Tantangan Penelitian Kimia
KASIN dan diharapkan dapat berfungsi sebagai model untuk mengatasi masalah
pencemaran lingkungan oleh industri penyamakan kulit secara umum melalui
kegiatan adaptasi teknologi. Kualitas IPAL yang dikonstruksi ditetapkan harus
sesuai dengan kebutuhan untuk menjalankan kegiatan peneUtian karena kegiatan
penelitian yang dijalankan secara langsung menggunakan peralatan dengan skala
industri merupakan tahap penting dalam rangkaian usaha adaptasi teknologi yang
diinginkan.
Pelaksanaan adaptasi ditempuh melalui tahapan-tahapan dengan sasaran
utama untuk setiap tahapnya seperti pada Tabel 2. Kegiatan adaptasi diharapkan
dapat dilaksanakan beberapa modifikasi agar dapat disusun rekomendasi sistem
dan konstruksi IPAL yang dapat diterapkan untuk pengolahan air limbah industri
kulit. Ketersediaan teknologi yang sesuai ini akan membuka peluang untuk
kesinambungan program pengembangan industri penyamakan kulit di Indonesia.
PERALATAN DAN PERCOBAAN
IPAL dirancang dengan tahap pengolahan utama DAF dan SBR
berdasarkan kesesuaian karakteristiknya dengan karakteristik air limbah rata-rata
industri penyamakan kulit. Karakteristik utama untuk DAF dan SBR ditunjukkan
masing-masing pada Lampiran I dan Lampiran 2.
Peralatan yang digunakan sebagai model untuk keperluan adaptasi teknologi
dan telah di instal di PT KASIN, Malang, ditunjukkan secara skematis pada
Gambar 1. Bak Pompa 1 digunakan untuk memudahkan pengumpanan IPAL dan
pengaturan pH. Bak ini dilengkapi dengan pengaduk, pengukur dan pengendali
pH, tempat pengambilan sampel, pompa transfer dan pengukur debit. Kapasitasnya
disesuaikan agar waktu tinggal air limbah didalamnya tidak terlalu panjang namun
sesuai untuk memberikan hasil pencampuran yang baik. Penyaring putar
digunakan untuk meisahkan padatan teruspensi yang berukuran besar (0.5 mm
keatas). Penyaring ini beroperasi secara sinambung dan dilengkapi sistem
pembersih media filter sehingga penyaringan selalu berlangsung dengan media
yang bersih dan tidak terjadi penyumbatan.
436
Page 6
Prosiding Seminar Tantangan Penelitian Kimia
Gambar 1. Skema BP AL industri penyamakan kulit sistem DAF-SBR
Padatan kecil yang sulit mengendap kemudian dialirkan kedalam DAF
melalui sistem pencampur flokulan yang berbentuk susunan seri pipa dengan arah
aliran berbalik. Flokulan diinjeksikan kedalam air limbah sebelum masuk kedalam
pipa pencampur pada dosis yang ditetapkan menggunakan pompa penakar ('dosing
pump'). Padatan kecil dengan kepadatan ('density') mendekati kepadatan air akan
terpisahkan dalam DAF. Keluaran dari DAF ditampung dalam Bak Pompa 2.
Dalam bak ini dilakukan penyesuaian kondisi air limbah agar proses pengolahan
pada SBR dapat berlangsung seperti yang direncanakan.
Peralatan pengukur dan pengendali pH dipasang pada Bak Pompa 1 dan
Bak Pompa 2. Pengendali pada Bak Pompa 2 ini digunakan untuk menjaga agar air
limbah yang masuk ke SBR berada pada kondisi tetap.
Sampel untuk keperluan analisis air limbah diambil dari Pompa 1, saluran
antara penyaring putar dan pipa pencampur. Bak Pompa 2 dan saluran
pembuangan SBR. Pengambilan sampel ini dilaksanakan menggunakan alat
pengambilan sampel otomatis yang dapat diatur waktu pengambilan dan volume
sampel yang diperlukan serta dilengkapi sistem pendingin sampel.
437
Page 7
Prosiding Seminar Tantangan Penelitian Kimia
Pengoperasian SBR dilaksanakan secara otomatis menggunakan pengendali
^Programable Logic Controller' (PLC). Dengan pengendali ini dapat dilakukan
pengendalian atau pengaturan terutama terhadap siklus pengoperasian SBR dan
memungkinkan dilakukannya perobahan-perobahan parameter operasi. Pada tahun
pertama ini pengoperasiannya dilakukan dengan waktu setiap tahap dalam siklus
sebagai seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3.
Tabel 3. Tahap Dan Sasaran Pada Setiap Siklus Operasi SBR
TAHAP
1
TAHAP OPERASI
Pengisian tanpa aerasi
OAnaerated fiil')
Pengisian dengan aerasi
('Aerated fiil')
Reaksi ('React')
Pengendapan ('Settle')
Pengeluaran air ('Draw')
'Idle' dengan oksigen terlarut 2 mg/L
Waktu
1 jam
2 jam
3 jam
1 jam
1 jam
16 jam
HASIL DAN DISKUSI
Pengoperasian SBR dimodifikasi karena dijumpainya beberapa masalah,
terutama yang berkaitan dengan timbulnya bau terutama pada tahap anaerob.
Untuk mengatasinya, selama tahap awal operasi ini, konsentrasi oksigen terlarut
dalam SBR dijaga sekitar 2 mg/L. Dengan cara demikian, timbulnya bau dapat
ditekan. Namun, langkah ini sangat mempengaruhi kinerja SBR sehingga secara
bertahap harus diusahakan untuk mengembalikan operasi normalnya. Pada SBR
yang telah tercapai kondisi tunaknya, jarang dijumpai masalah bau.
Hasil analisis rata-rata dari pengoperasian IPAL selama 1 tahun dengan
contoh air limbah yang diambil dari titik pengambilan yang telah ditetapkan
ditunjukkan pada Tabel 4, Secara garis besar, nilai BOD dari 1370 menjadi 21.9,
COD dari 2100 menjadi 47, nitrogen total dari 471 menjadi 3 dan minyak-Iemak
438
Page 8
Prosiding Seminar Tantangan Penelitian Kimia
dari 17 menjadi 0.67 mg/l. Hasil ini menunjukkan bahwa IP AL yang dibuat sudah
efektif untuk menurunkan kandungan nutrisi pada air limbah, kecuali untuk
senyawa fosfor. Padahal, SBR sudah banyak dilaporkan, dengan pengoperasian
normal, sangat efektif untuk pengolahan nitrogen dan fosfor dari air limbah
(Wiloso EI and PI Pudjiono, 1996; Manjunath NT, dkk, 2000). Keberhasilan
pengolahan ini masih dihadapkan pada optimasi faktor-faktor kunci biaya dan
pengoperasian yang telah disebut diatas. Besarnya kandungan fosfor dalam efluen
kemungkinan akibat belum dapat dioperasikannya SBR sebagaimana
pengoperasian normal yang merupakan komnbinasi proses anerob-aerob.
Tabel 4. Hasil Analisis Air Limbah
PARAMETER
SATUAN
1
2
3
METODA
PH
-
6.79
4.85
7.23
Elektrometrik
Amoniak
mg/L
283.8
247.4
0.04
Kolorimetrik
BOD5, 20 oC
mg/L
1052.9
813.4
21.9
Winkler
COD (K2Cr207)
mg/L
1756.2
1426.9
47
Refluks terbuka
Nitrat
mg/L
<0.11
<0.11
<0.11
Kolorimetri
Nitrit
mg/L
<0.03
<0.03
<0.03
Kolorimetri
Nitrogen total
mg/L
471.6
182.3
3
Distilasi Kjeldahl
TDS
mg/L
2604
2248
1658
Gravimetri
TSS
mg/L
2216.7
2863.3
30
Gravimetri
Total fosfor
mg/L
0.18
0.2
4.2
Kolorimetri
Minyak & lemak
mg/L
14.7
15.3
0.67
Gravimetri
1 = sebelum pipa pencampur; 2 = Bak Pompa 2; 3 = efluen SBR
439
Page 9
Prosiding Seminar Tantangan Penelitian Kimia
DAFTAR PUSTAKA
1. Edi Iswanto Wiloso and Putut Irwan Pudjiono, Treatment of Piggery Waste
Water Treatment to Remove Nitrogen Using Sequencing Batch Reactor',
Seminar Nasional V: Kimia Dalam Industri dan Lingkungan, Jaringan
Kerjasama Kimia Analitik Indonesia, Yogyakarta 9-10 Desember 1996,
ISSN 0854-4778.
2. Manjunath NT, Indu Mehrotra and RP Mathur, 'Treatment of Waster from
Sloughterhouse by DAF-UASB System', Wat. Res, vol 34, 6, 2000, pp 1930-
1936.
3. — , 'Sequencing Batch Reactor for Nitrification and Nutrient Removal',
American Environmental Protection Agency, 476N, 1992.
440
Page 10
Prosiding Seminar Tantangan Penelitian Kimia
LAMPIRAN 1 : KARAKTERISTIK DISSOLVED AIR
FLOTATION (DAF)
Partikel ringan dipisahkan dengan flokulasi (proses utama), yang berat
dengan pengendapan.
Gelembung udara yang sangat kecil (50-100 um) didispersikan didalam air
yang berisi partikel-partikal kecil dan menghasilkan gabungan atau
kumpulan partikel agregat atau floc yang ringan akibat ikut bergabungnya
gelembung udara pada kumpulan partikel.
Kecepatan agregat naik dapat mencapai 7-15 mh" pada 20 °C.
Gelembung ditimbulkan dengan mendaur-ulang 20-50% air yang
dijernihkan dengan flotasi pada 4-6 bar. Udara tekan dilarutkan dalam air
daur ulang ini dalam tabung bertekanan dan kemudian diekspansi kembali
dalam bak flotasi ('flotation cell') dengan tekanan balik 0.2-0.4 bar.
Konsentrasi lumpur yang mengapung 50-100 g.L "\ sekitar 0.15-0.30%
volume air yang diolah dengan koagulan anorganik.
Dengan koagulan organik dapat dicapai padatan dalam lumpur 80-200 g.L .
Padatan terapung ('scum') dikeluarkan dari tangki dengan penyerokan
Gambar alat secara skematis:
Influen
Koagulan
V
Scum
Ekspansi
*
Lumpur
berat
Udara tekan
A
V V
Efluen
A-
j Tabung tekan
pemenuh
441
Page 11
Prosiding Seminar Tantangan Penelitian Kimia
LAMPIRAN 2 : KARAKTERISTIK 'SEQUENCING BATCH
REACTOR' (SBR)
Tangki pengolah limbah yang dioperasikan dengan urutan tahap perlakuan
tertentu. Setiap tahapan perlakuan memiliki maksud tersendiri.
Keunggulan utama teknik im" adalah mampu menghilangkan nitrogen dan
pospor dari air limbah dengan cara pengoperasian yang mudah dan
fleksibel. Penghilangan nitrogen berlangsung malalui mekanisme proses
nitrifikasi dan denitrifikasi.
Konfigurasi peralatan utamanya adalah bak atau tangki yang umumnya
terbuat dari beton dengan perlengkapan aerator, pengaduk, pompa,
pengeluaran air dengan pelampung dan pengendali. Pengendali disini
berfungsi untuk mengatur urutan dan waktu tahapan perlakuan.
Pengoperasiannya dilaksanakan dsengan urutan" dan tahapan tertentu
dengan maksud atau tujuan spesifik untuk setiap tahapnya.
Waktu tinggal hidrolik untuk air limbah industri bervariasi, bergantung
pada konsentrasi air limbah.
Siklus Operasi SBR [EPA]...SOLUSINYA GUNAKAN BETAfresh......