Laporan Anaerobik

A.     Tujuan Praktikum

  1. Menentukan konsentrasi awal kandungan organik (COD) dalam umpan dan konsentrasi kandungan organik (COD) dalam efluen
  2. Menentukan kandungan MLVSS yang mewakili kandungan mikroorganisme dalam reaktor

B.     Dasar  Teori

Proses pengolahan air limbah secara biologi dapat dilakukan secara aerobik dan secara anaerobik. Pada pengolahan air limbah secara aerobik mikroorganisme pendekomposisi bahan-bahan organik dalam air limbah membutuhkan oksigen bebas (O2) dalam sistem pengolahannya. Berdasarkan pertumbuhan mikroba dalam peralatan pengolahan air limbah, terdapat dua macam pertumbuhan secara terlekat. Pertumbuhan mikroba secara tersusupensi adalah tipe pertumbuhan mikroba dimana mikroba pendegradasi bahan-bahan organik bercampur secara merata dengan air limbah dalam peralatan pengolahan air limbah.Sedangkan pertumbuhan mikroba secara terlekat adalah jenis pertumbuhan mikroba yang melekat pada bahan pengisis yang terdapat pada peralatan pengolah air limbah. Contoh peralatan pengolahan air limbah secara anaerobik yang menggunakan sistem pertumbuhan mikroba tersuspensi dianataraya Laguna Anaerobic dan Up-flow Anaerobic Sludge Blanket. Berdasarkan jumlah tahapan reaksi dalam pengolahan secara anaerobik terdapat 2 macam sistem pengolahan yaitu Pengolahan Satu Tahap dan Pengolahan Dua Tahap. Dalam pengolahan satu tahap semua reaksi pengolahan secara anaerobik yakni hidrolisis, asetogenesis, dan metanogenesis berlangsung dalam 1 reaktor. Sedangkan dalam pengolahan dua tahap reaksi hidrolisis berlangsung dalam reaktor pertama dan reaksi asetogenesis dan metanogenesis berlangsung dalam reaktor kedua. Reaktor dijaga pada pH 6,5 – 7 (hidrolisis) dan pada pH 4,5 – 6,0 (asetogenesis dan metanogenesis). Untuk mengetahui kuantitas mikroba tersuspensi pendekomposisi atau pendegradasi air limbah maka ditentukan dengan mengukur kandungan padatan tersuspensi yang mudah menguap.

Penguraian senyawa organik seperti karbohidrat, lemak dan protein yang terdapat dalam limbah cair dengan proses anaerobik akan menghasilkan biogas yang mengandung metana (50-70%), CO2 (25-45%) dan sejumlah kecil nitrogen, hidrogen dan hidrogen sulfida. Sebenarnya penguraian bahan organik dengan proses anaerobik mempunyai reaksi yang begitu kompleks dan mungkin terdiri dari ratusan reaksi yang masing- masing mempunyai mikroorganisme dan enzim aktif yang berbeda. Penguraian dengan proses anaerobik secara umum dapat disederhanakan menjadi 2 tahap:

1.  Tahap pembentukan asam

Pembentukan asam dari senyawa-senyawa organik sederhana (monmer) dilakukan oleh bakteri-bakteri penghasil asam yang terdiri dari sub divisi acids/farming bacteria dan acetogenic bacteria. Asam propionat dan butirat diuraikan oleh acetogenic bacteria menjadi asam asetat.

2.  Tahap pembentukan metana

Pembentukan metana dilakukan oleh bakteri penghasil metana yang terdiri dari sub divisi acetocalstic methane bacteria yang menguraikan asam asetat menaji metana dan karbon dioksida. Karbon dioksida dan hidrogen yang terbentuk dari reaksi penguraian di atas, disintesa oleh bakteri pembentuk metana menjadi metana dan air.

 

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Proses Anaerobik

Lingkungan besar pengaruhnya pada laju pertumbuhan mikroorganisme baik pada proses aerobik maupun anaerobik. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses anaerobik antara lain: temperatur, pH, konsentrasi substrat dan zat beracun.

  1. Temperatur

Gas dapat dihasilkan jika suhu antara 4 – 60°C dan suhu dijaga konstan. Bakteri akan menghasilkan enzim yang lebih banyak pada temperatur optimum. Semakin tinggi temperatur reaksi juga akan semakin cepat tetapi bakteri akan semakin berkurang. Proses pembentukan metana bekerja pada rentang temperatur 30-40°C, tapi dapat juga terjadi pada temperatur rendah, 4°C. Laju produksi gas akan naik 100-400% untuk setiap kenaikan temperatur 12°C pada rentang temperatur 4-65°C. Mikroorganisme yang berjenis thermophilic lebih sensitif terhadap perubahan temparatur daripada jenis mesophilic. Pada temperatur 38°C, jenis mesophilic dapat bertahan pada perubahan temperatur ± 2,8°C. Untuk jenis thermophilic pada suhu 49°C, perubahan suhu yang dizinkan ± 0,8°C dan pada temperatur 52°C perubahan temperatur yang dizinkan ± 0,3°C.

  1. pH (keasaman)

Bakteri penghasil metana sangat sensitif terhadap perubahan pH. Rentang pH optimum untuk jenis bakteri penghasil metana antara 6,4 – 7,4. Bakteri yang tidak menghasilkan metana tidak begitu sensitif terhadap perubahan pH, dan dapat bekerja pada pH antara 5 hingga 8,5. Karena proses anaerobik terdiri dari dua tahap yaitu tahap pambentukan asam dan tahap pembentukan metana, maka pengaturan pH awal proses sangat penting. Tahap pembentukan asam akan menurunkan pH awal. Jika penurunan ini cukup besar akan dapat menghambat aktivitas mikroorganisme penghasil metana. Untuk meningkatkat pH dapat dilakukan dengan penambahan kapur.

  1. Konsentrasi Substrat

Sel mikroorganisme mengandung Carbon, Nitrogen, Posfor dan Sulfur dengan perbandingan 100 : 10 : 1 : 1. Untuk pertumbuhan mikroorganisme, unsur-unsur di atas harus ada pada sumber makanannya (substart). Konsentrasi substrat dapat mempengaruhi proses kerja mikroorganisme. Kondisi yang optimum dicapai jika jumlah mikroorganisme sebanding dengan konsentrasi substrat. Kandungan air dalam substart dan homogenitas sistem juga mempengaruhi proses kerja mikroorganisme. Karena kandungan air yang tinggi akan memudahkan proses penguraian, sedangkan homogenitas sistem membuat kontak antar mikroorganisme dengan substrat menjadi lebih intim.

  1. Zat Baracun

Zat organik maupun anorganik, baik yang terlarut maupun tersuspensi dapat menjadi penghambat ataupun racun bagi pertumbuhan mikroorganisme jika terdapat pada konsentrasi yang tinggi. Untuk logam pads umumnya sifat racun akan semakin bertambah dengan tingginya valensi dan berat atomnya. Bakteri penghasil metana lebih sensitif terhadap racun daripada bakteri penghasil asam.

 

C. Langkah Kerja

3.1 Penentuan COD sebelum proses pendekomposisian oleh mikroba

  1.  Pengenceran air limbah sampel 100x (pencampuran 1 mL sampel dengan 99 mL aquadest)
  2. pengambilan sampel 2,5 mL kedalam tabung hach dan penambahan 3,5 mL K2Cr2O7
  3. Penambahan 1,5 mL H2SO4 pekat
  4. Pemindahan tabung Hach pada Hach  COD digester serta pemanasan 150oC selama 2 jam
  5. Pengeluaran tabung hach dari digester hingga larutan sama dengan suhu ruang
  6. penambahan indikator feroin 3 tetes dan penitrasian dengan larutan FAS dari hijau menjadi coklat

3.2. Penentuan MLVSS sebelum proses pendekomposisian oleh mikroba

  1. Pemanasan cawan pijar selama 1 jam dalam furnace 600oC dan kertas saring pada oven 105oC
  2. Penimbangan kertas saring dan cawan pijar hingga konstan
  3. Penyaringan 40 mL air limbah dengan kertas saring yang diketahui beratnya
  4. Pemindahan kertas saring kedalam cawan pijar dan pemanasan pada oven 105oC 1 jam
  5. Penimbangan cawan pijar yang berisi kertas saring dan endapan hingga konstan
  6. Pemindahan cawan pijar yang berisi kertas saring dan endapan  kedalam furnace dengan pemanasan 600oC 2 jam
  7. Penimbangan cawan pijar yang berisi kertas saring dan endapan hingga konstan

 

D. Perhitungan (ada dalam laporan selengkapnya)

E. Pembahasan

           Pada percobaan ini dilakukan pengolahan limbah dengan metode anaerobik. Kedalam sampel limbah ditambahkan nutrisi, nutrisi yang ditambahkan adalah sumber makanan untuk mikroorganisme yang akan mendekomposisi bahan organik, hal ini yang menyebabkan kandungan organik dalam sampel dapat diturunkan. Untuk mengetahui efisiensi pengolahan maka dilakukan pengukuran kandungan organik sebelum dan setelah proses sehingga dilakukan pengukuran COD sebelum dan setelah proses. Sedangkan MLVSS untuk mengetahui kuantitas mikroba yang mendekomposisi bahan organik. Pada proses pendokomposisian oleh mikroba ini yang diperhatikan adalah tidak boleh adanya oksigen pada reaktor.

            Pada percobaan dilakukan pengukuran COD yaitu untuk mengetahui kandungan organik dalam sampel, pengukuran COD ini untuk mengetahui berapa banyak oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi kandungan organik dalam sampel, sehingga bila semakin banyak zat yang dibutuhkan untuk mengoksidasi zat organik maka semakin banyak pula kandungan zat organiknya. Artinya semakin tinggi nilai COD maka kandungan organik dalam sampel semakin banyak atau kualitas air semakin buruk. Pada analisis COD, dimana reaksi yang terjadi adalah reaksi redoks dalam keadaan asam

Berdasarkan percobaan terlihat bahwa nilai COD pada sampel limbah adalah tinggi yaitu sebesar 13.710,7 mg O2/L pada reaktor 1 dan pada reaktor 2 sebesar 11.583,21 mgO2/L. Nilai  COD sebelum proses masih tinggi sehingga dilakukanlah proses dekomposisi bahan organik untuk menurunkan kandungan organiknya secara anaerobik. Sedangkan nilai COD setelah proses selama 5 hari adalah sebesar ……. mgO2/L. Nilai COD setelah proses ini lebih kecil dibanding nilai COD sebelum proses. Hal ini menunjukan adanya penurunan kandungan organik pada sampel limbah, dimana penurunan kandungan organik ini disebabkan mikroorganisme yang mendekomposisi bahan organik tersebut menjadi CO2, H2O dan NH4 sehingga kandungan organik setelah proses menjadi turun. Besarnya penurunan kandungan organik ini menghasilkan efisiensi sebesar …….. %, sedangkan berdasarkan literatur pengolahan limbah menggunakan pengolahan anaerobik dapat menurunkan konsentrasi COD ……. % (……., …….). Bila dibandingkan dengan literatur, hasil percobaan efisiensi penurunan COD sudah melebihi/ tidak melebihi dari ……%, sehingga dapat dikatakan bahwa proses ini sudah/belum optimum untuk menurunkan COD dalam sampel air limbah. Walaupun penurunan bahan organik dalam sampel limbah telah/belum optimum, akan tetapi hasil akhir dari proses ini menghasilkan kandungan organik yang masih tinggi dimana nilai ini masih lebih besar bila dibandingkan dengan standar kualitas air bersih dimana batas COD adalah 100 mgO2/L ( Peraturan Menteri Kesehatan RI. 416/Menkes/Per/IX/1990), sehingga dapat dikatakan dari hasil COD setelah proses ini kandungan organiknya masih tinggi dan tidak memenuhi syarat kualitas air bersih. Maka hasil proses pengolahan ini bila diterapkan tidak dapat langsung dibuang ke lingkungan sehingga harus diolah kembali untuk menurunkan nilai COD hingga batas yang diperbolehkan.  Kandungan organik setelah proses dekomposisi yang masih tinggi dari nilai yang diperbolehkan diakibatkan karena pada percobaan ini kurangnya pengecekan kondisi temperatur juga mampu mempengaruhi proses anaerob yang ada di dalam reaktor. Penurunan kadar organik akan mengalami penurunan yang realtif cepat saat produksi gas metan relatif stabil (Dwina,2008). Akan tetapi, kadar organik yang terlalu tinggi akan menyebabkan produksi asam berlebih sehingga akan menggangu proses metanogenesis. Fluktuasi kadar organik di dalam reaktor bisa dikarenakan pengadukan yang kurang sempurna sehingga feeding yang dimasukan tidak merata dengan sempurna sehingga mikroba tidak dapat bekerja optimal.

Sedangkan untuk pengukuran MLVSS dilakukan pada sampel limbah sebelum proses dimana nilai MLVSS sama dengan nilai VSS. Nilai VSS adalah bahan organik yang mudah teruapkan, dimana jumlahnya mewakili jumlah mikroorganisme yang ada didalamnya. Hal ini dikarenakan bahan organik yang mudah menguap seperti protein, karbohidrat, glukosa, dll. ada dalam bakteri sehingga jumlahnya mewakili banyaknya bakteri didalam sampel. Dari hasil percobaan nilai TSS dari sampel reaktor 1 adalah sebesar 13.710,7  mg/L dan reaktor 2 sebesar 11.583,21 mg/L . Berdasarkan literatur, nilai TSS yang diperbolehkan adalah sebesar 50 mg/L (Pergub Bali No. 8 Tahun 2007).  Bila dibandingkan hasil percobaan dengan nilai literatur maka nilai TSS pada sampel, diatas nilai yang diperbolehkan sehingga padatan tersuspensi yang terendapkannya cukup tinggi. Sedangkan untuk mengetahui jumlah mikroba yang mendekomposisi bahan organik dilakukan dengan mengukur VSS dimana pengukuran VSS ini didapat dari berat yang dipanaskan pada oven dengan berat yang dipanaskan pada furnace, sehingga dapat diketahui berat yang teruapkan dimana berat ini menunjukan banyaknya mikroorganisme yang ada pada sampel. Dari hasil VSS didapat nilai VSS pada reaktor 1 adalah sebesar 28.320  mg/L adn pada reaktor 2 sebesar 52.520 mg/L. Hal ini mewakili banyaknya kandungan organik yang akan didekomposisi oleh mikroorganisme pada proses lumpur aktif. Dari nilai yang didapat, nilai VSS masih tinggi sehingga kandungan organik yang akan didekomposisipun tinggi, sehingga membutuhkan banyak mikroba untuk mendekomposisinya pada proses. Sedangkan untuk FSS atau padatan yang tidak mudah teruapkan pada reaktor 1 yang didapat adalah sebesar 92,5 mg/L dan pada reaktor 2 adalah 1992,5 mg/L. Pada ketiga parameter tersebut baik nilai VSS, TSS maupun FSS masih tinggi dalam sampel limbah, hal ini dikarenakan belum adanya pengolahan bahan organik pada limbah yang menyebabkan masih tingginya kandungan padatan organik dan anorganik. Pada proses pengolahan limbah, padatan organik dalam sampel didekomposisi oleh organik secara anaerob sehingga bila MLVSS diukur setelah proses maka jumlah MLVSS akan berkurang (Kadarohman, 2004).

 

Baca laporan selengkapnya disini:)

Bales Dong

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: