ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
iv
PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI
Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan dalam
lingkungan Universitas Airlangga, diperkenankan untuk dipakai sebagai referensi
kepustakaan, tetapi pengutipan harus seizin penyusun dan atau harus
menyebutkan sumbernya sesuai kebiasaan ilmiah dan kelaziman mensitir atau
menyalin pendapat penulis lainnya. Dokumen skripsi ini merupakan hak milik
Universitas Airlangga.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
v
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT karena atas rahmat dan
hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Efektivitas
Organic Loading Rate Terhadap Penyisihan Bahan Organik dengan Media
Arang Tempurung Kelapa (Cocos nucifera) Pada Reaktor Anaerobik
Kontinyu”. Skripsi ini terdiri atas beberapa bab, yaitu bab pendahuluan, bab tinjauan
pustaka, bab metode penelian, hasil dan pembahasan, kesimpulan dan saran, serta
daftar pustaka. Setiap isi dari bab tersebut terangkai secara komprehensif untuk
melakukan penelitian Efektivitas Organic Loading Rate Terhadap Penyisihan
Bahan Organik dengan Media Arang Tempurung Kelapa (Cocos nucifera) Pada
Reaktor Anaerobik Kontinyu.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat wajib yang digunakan untuk
memperoleh gelar Sarjana Teknik (S.T.). Skripsi ini disusun sesuai dengan
ketentuan teknis penyusunan yang ada di Program Studi S1 Ilmu dan Teknologi
Lingkungan, Departemen Biologi, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas
Airlangga. Segala masukan demi perbaikan kualitas naskah skripsi ini sangat
diharapkan. Semoga skripsi ini bermanfaat.
Surabaya, Juni 2016
Penyusun,
Arya Zulfikar P
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
vi
UCAPAN TERIMAKASIH
Puji syukur atas rahmat Allah SWT, akhirnya penyusun dapat
menyelesaikan naskah skripsi ini dengan baik. Naskah skripsi ini tidak akan
selesai tanpa bimbingan, bantuan, doa, dari berbagai pihak. Oleh karena itu,
penyusun menyampaikan ucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Dr. Sucipto Hariyanto, DEA selaku Ketua Departemen Biologi Fakultas Sains
dan Teknologi Universitas Airlangga, yang telah banyak menyediakan fasilitas
untuk menunjung skripsi
2. Dr. Eko Prasetyo Kuncoro, S.T., DEA selaku Koordinator Program Studi
(Prodi) S1 Ilmu dan Teknologi Lingkungan (ITL), yang telah menyediakan
fasilitas untuk menunjang skripsi
3. Prof. Drs. Hery Purnobasuki, M.Si., Ph.D., selaku Ketua Penelitian. Oleh
karena skripsi ini merupakan bagian dari penelitian yang berjudul
“Kemampuan Arang Tempurung Kelapa (Cocos nucifera) sebagai
Penyisih Kadar Ammonia (Inhibitor Produksi Biogas) Pada Pengolahan
Air Limbah Anaerobik”. Yang telah memberikan berbagai ilmu dan
pengalaman dalam penelitian ini.
4. Nur Indradewi Oktavitri, S.T., M.T. selaku pembimbing I yang selalu
membimbing dan mengarahkan penyusun dalam setiap kegiatan dan
penyusunan naskah skripsi.
5. Prof. Dr. Bambang Irawan, M.Sc. selaku pembimbing II yang selalu
membimbing dan mengarahkan penyusun dalam setiap kegiatan dan
penyusunan naskah skripsi.
6. Seluruh staff laboran Laboratorium Ekologi dan Lingkungan Ruang 122, dan
Laboratorium Basah, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga yang
telah mendukung pelaksanaan penelitian skripsi
7. Bapak Andi dan Ibu Aisyah, sebagai orang tua yang selalu memberikan doa
dan motivasi
8. Attar H, Indah Purnamasari, Mufrihatul Hayati, Siti Mariya Ulfa, Semma, dan
Mega selaku rekan penelitian yang telah memberikan dukungan dan motivasi
9. Citra Ayu Nurjanah, sebagai orang terdekat penyusun yang telah selalu
memberikan motivasi dan mengingatkan penyusun
10. Rekan-rekan Ilmu dan Teknologi Lingkungan 2012 yang telah memberikan
bantuan dan bertukar informasi
11. Semua pihak yang telah membantu baik secara langsung maupun tidak
langsung yang belum disebutkan namanya satu persatu.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
vii
Paramarta Z.P., 2016. Efektivitas Organic Loading Rate Terhadap Penyisihan
Bahan Organik dengan Media Arang Tempurung Kelapa (Cocos nucifera) Pada
Reaktor Anaerobik Kontinyu. Skripsi ini di bawah bimbingan Nur Indradewi
Oktavitri, S.T., M.T., dan Prof. Dr. Bambang Irawan, M.Sc. Program S1 Ilmu
dan Teknologi Lingkungan, Departemen Biologi, Fakultas Sains dan Teknologi,
Universitas Airlangga
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh organic loading rate
(OLR) yang efektif untuk menyisihkan bahan organik menggunakan reaktor
anaerobik kontinyu bermedia arang aktif tempurung kelapa (Cocos nucifera).
Bahan organik pada penelitian ini diukur dengan parameter TCOD dan SCOD.
Pengoperasian reaktor pada penelitian ini menggunakan variasi OLR yaitu OLR
0, 4, 8, dan 16 g/L.hari. Penelitian ini dilakukan selama 15 hari pada tiap OLR
dengan volume reaktor 1 liter dan pengambilan sampel air limbah dilakukan
setiap 3 hari. Hasil dari penelitian menunjukan penyisihan konsentrasi TCOD dan
SCOD ada beda signifikan. Organic loading rate yang efektif untuk penyisihan
konsentrasi TCOD dan SCOD adalah OLR 16 g/L.hari yang mampu menyisihkan
konsentrasi TCOD sebesar 2.736 mg/L dan menyisihkan konsentrasi SCOD
sebesar 2.016 mg/L.
Kata Kunci: Organic Loading Rate, Anaerobik, TCOD, SCOD
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
viii
Paramarta Z.P., 2016. The Effectiveness of Organic Loading Rate to Remove The
Organic Materials Using Activated Carbon Coconut Shell Media (Cocos
nucifera) in Continuous Anaerobic Reactor. This script was supervised by Nur
Indradewi Oktavitri, S.T., M.T., and Prof. Dr. Bambang Irawan, M.Sc.
Environmental Science and Technology, Departement of Biology, Faculty of
Science and Technology, Airlangga University.
ABSTRACT
The aims of this research was to know the effect of Organic Loading Rate
that is effectives for removing organic materials in continuous anaerobic reactor
using activated carbon coconut shell media (Cocos nucifera). In this research, the
parameters that used to measure the organic material were TCOD and SCOD. The
operation of the reactor that used in this research using OLR variations, such as
0, 4, 8, and 16 g/L.day. The research was conducted for 15 days on each OLR
with 1 liter reactor volume and sampling of wastewater every 3 days. The results
of this OLR research were a significant difference OLR in the concentration
removal of TCOD and SCOD. The effective OLR for concentration removal of
TCOD and SCOD was OLR 16 g/L.day can remove the concentration of TCOD by
2,736 mg/L and remove the concentration of SCOD by 2,016 mg/L.
Keywords: Organic Loading Rate, anaerobic, TCOD, SCOD
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
ix
DAFTAR ISI
JUDUL ......................................................................................................... i
LEMBAR PERNYATAAN .......................................................................... ii
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... iii
LEMBAR PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI ...................................... iv
PRAKATA ................................................................................................... v
UCAPAN TERIMAKASIH .......................................................................... vi
ABSTRAK ................................................................................................... vii
ABSTRACT ................................................................................................... viii
DAFTAR ISI ................................................................................................ ix
DAFTAR TABEL ........................................................................................ xi
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xii
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. xiii
BAB I: PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang .................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ................................................................................ 5
1.3 Asumsi Penelitian ................................................................................ 6
1.4 Hipotesis .............................................................................................. 6
1.4.1 Hipotesis kerja ............................................................................ 6
1.4.2 Hipotesis statistika ...................................................................... 7
1.5 Tujuan ................................................................................................. 7
1.6 Manfaat ............................................................................................... 8
BAB II: TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Air Limbah .......................................................................................... 9
2.1.1 Karakteristik air limbah ............................................................... 9
2.1.2 Bahan organik dalam air limbah .................................................. 11
2.1.3 Air limbah sintetik ...................................................................... 11
2.2 Pengolahan Air Limbah Secara Anaerobik ........................................... 12
2.3 Sistem Pengolahan Air Limbah Pada Reaktor Anaerobik ..................... 17
2.3.1 Pengolahan air limbah dengan sistem batch ................................ 17
2.3.2 Pengolahan air limbah dengan sistem kontinyu ........................... 17
2.4 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Stabilitas Reaktor .......................... 18
2.4.1 Organic Loading Rate (OLR) ...................................................... 18
2.4.2 Derajat keasamaan (pH) .............................................................. 19
2.4.3 Alkalinitas ................................................................................... 19
2.4.4 Suhu............................................................................................ 19
2.4.5 Senyawa racun atau penghambat ................................................. 20
2.5 Seeding dan Aklimatisasi ..................................................................... 20
2.6 Penggunaan Media............................................................................... 21
2.6.1 Tempurung kelapa ...................................................................... 21
2.6.2 Arang aktif Tempurung kelapa .................................................... 22
2.6.3 Aktivasi arang aktif ..................................................................... 24
2.7 Sifat Adsorpsi Arang Aktif .................................................................. 24
2.8 Parameter Pengolahan Anaerobik ........................................................ 28
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
x
2.8.1 Total Chemical Oxygen Demand (TCOD) .................................... 28
2.8.2 Soluble Chemical Oxygen Demand (SCOD) ................................ 29
2.8.3 Volatile Fatty Acid (VFA) ........................................................... 29
BAB III: METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian .............................................................. 31
3.1.1 Tempat penelitian ........................................................................ 31
3.1.2 Waktu penelitian ......................................................................... 31
3.2 Variabel Penelitian............................................................................... 31
3.3 Bahan dan Alat Penelitian .................................................................... 32
3.3.1 Bahan penelitian ......................................................................... 32
3.3.2 Alat penelitian ............................................................................. 32
3.4 Cara Analisis ....................................................................................... 33
3.4.1 Cara kerja.................................................................................... 33
3.4.2 Analisis Data ............................................................................... 45
BAB IV: HASIL DAN PEMBAHASAN PENELITIAN
4.1 Penyisihan Konsentrasi Total Chemical Oxygen Demand (TCOD)
dan Soluble Chemicel Oxygen Demand (SCOD)
Pada Tiap Organic Loading Rate (OLR) .............................................. 49
4.2 Beda Efisiensi Penyisihan Bahan Organik Menggunakan
Reaktor Anaerobik Kontinyu Bermedia Arang Aktif
Tempurung Kelapa (Cocos nucifera) Bila Nilai OLR Berbeda ............. 71
4.3 Organic Loading Rate (OLR) Efektif Untuk Menyisihkan
Bahan Organik Menggunakan Reaktor Anaerobik Kontinyu
Bermedia Arang Aktif Tempurung Kelapa (Cocos nucifer) .................. 73
BAB V: KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan.......................................................................................... 76
5.2 Saran ................................................................................................... 76
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 77
LAMPIRAN ................................................................................................. 83
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Komposisi Limbah Organik ................................................... 11
Tabel 2.2 Karakter Air Limbah Air Sintetik ........................................... 11
Tabel 2.3 Karakter Susu Bubuk ............................................................. 12
Tabel 2.4 Komposisi Nutrisi .................................................................. 12
Tabel 4.1 Hasil Uji Beda Statistik Penyisihan TCOD dan SCOD
Pada OLR 0 g/L.hari .............................................................. 51
Tabel 4.2 Hasil Uji Beda Statistik Penyisihan TCOD dan SCOD
Pada OLR 4 g/L.hari ...................................................................... 55
Tabel 4.3 Hasil Uji Beda Statistik Penyisihan TCOD dan SCOD
Pada OLR 8 g/L.hari ...................................................................... 59
Tabel 4.4 Hasil Uji Beda Statistik Penyisihan TCOD dan SCOD
Pada OLR 16 g/L.hari ............................................................ 63
Tabel 4.5 Hasil Uji Beda Statistik Penyisihan TCOD dan SCOD
Untuk Penentuan OLR Efektif ............................................... 73
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Proses Anaerobik ............................................................... 14
Gambar 2.2 Struktur Reaktor Fixed Bed................................................ 15
Gambar 2.3 Tempurung Kelapa dan Arang Tempurung Kelapa ............ 21
Gambar 2.4 Arang Aktif Tempurung Kelapa ........................................ 22
Gambar 2.5 Adsorpsi ............................................................................ 24
Gambar 3.1 Bagan Alir Tahapan Penelitian .......................................... 33
Gambar 3.2 Desain Reaktor 1 dengan OLR 0 g/l.hari ............................ 39
Gambar 3.3 Desain Reaktor 2 dengan Variasi OLR .............................. 40
Gambar 4.1 Grafik Penyisihan Konsentrasi TCOD dan SCOD
Pada OLR 0 g/L.hari .......................................................... 50
Gambar 4.2 Grafik Regresi Penyisihan Konsentrasi TCOD dan SCOD
Pada OLR 0 g/L.hari .......................................................... 51
Gambar 4.3 Konsentrasi VFA Pada OLR 0 g/L.hari .............................. 53
Gambar 4.4 Produksi Biogas Harian Pada OLR 0 g/L.hari .................... 54
Gambar 4.5 Grafik Penyisihan Konsentrasi TCOD dan SCOD
Pada OLR 4 g/L.hari .......................................................... 55
Gambar 4.6 Grafik Regresi Penyisihan Konsentrasi TCOD dan SCOD
Pada OLR 4 g/L.hari .......................................................... 57
Gambar 4.7 Konsentrasi VFA Pada OLR 4 g/L.hari .............................. 58
Gambar 4.8 Produksi Biogas Harian Pada OLR 4 g/L.hari .................... 59
Gambar 4.9 Grafik Penyisihan Konsentrasi TCOD dan SCOD
Pada OLR 8 g/L.hari .......................................................... 60
Gambar 4.10 Grafik Regresi Penyisihan Konsentrasi TCOD dan SCOD
Pada OLR 8 g/L.hari .......................................................... 62
Gambar 4.11 Konsentrasi VFA Pada OLR 8 g/L.hari .............................. 63
Gambar 4.12 Produksi Biogas Harian Pada OLR 8 g/L.hari .................... 64
Gambar 4.13 Grafik Penyisihan Konsentrasi TCOD dan SCOD
Pada OLR 16 g/L.hari ........................................................ 65
Gambar 4.14 Grafik Regresi Penyisihan Konsentrasi TCOD dan SCOD
Pada OLR 16 g/L.hari ........................................................ 67
Gambar 4.15 Konsentrasi VFA Pada OLR 16 g/L.hari ............................ 68
Gambar 4.16 Produksi Biogas Harian Pada OLR 16 g/L.hari .................. 68
Gambar 4.17 Nilai pH Pada Semua OLR ................................................ 70
Gambar 4.18 Nilai Suhu Pada Semua OLR ............................................. 70
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Ringkasan Ilmiah ................................................................... 83
Lampiran 2 Data Bahan Organik Running ................................................. 93
Lampiran 3 Data VFA, pH, Suhu, dan Biogas Running ............................. 94
Lampiran 4 Hasil Seeding ......................................................................... 95
Lampiran 5 Hasil Analisis Data Secara Statistik ........................................ 96
Lampiran 6 Dokumentasi Penelitian .......................................................... 99
Lampiran 7 Data Pribadi Penyusun ........................................................... 100
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Air limbah didefinisikan sebagai kombinasi air buangan yang berasal dari
tempat tinggal, institusi, bangunan industri, dan komersial yang terbawa oleh air
tanah, air permukaan, dan air hujan (Metcalf & Eddy, 2003). Air limbah yang
berasal dari air limbah industri pengolahan bahan organik mengandung 70%
bahan organik, bahan organik yang terkandung ini akan mengurangi kadar
oksigen terlarut di badan air untuk proses degradasi (Templeton & Butler, 2011).
Konsentrasi bahan organik dalam air limbah dapat ditunjukan dengan oksidasi
kimia menggunakan potassium dibikromat yang disebut Chemical Oxygen
Demand (COD). Chemical Oxygen Demand adalah banyaknya oksigen yang
dibutuhkan untuk oksidasi sempurna bahan organik dalam air (Wiesmann dkk.,
2007).
Chemical Oxygen Demand yang terkandung dalam air limbah disebut total
Chemical Oxygen Demand (TCOD). Total Chemical Oxygen Demand (TCOD)
terdiri atas particulate Chemical Oxygen Demand (PCOD) dan soluble Chemical
Oxygen Demand (SCOD). Particulate Chemical Oxygen Demand (PCOD) adalah
kandungan COD yang terdapat pada koloid dan padatan yang tersuspensi pada air
limbah, sedangkan soluble Chemical Oxygen Demand (SCOD) adalah kandungan
COD yang terlarut pada air limbah (Metcalf & Eddy, 2003) dan bahan yang
mudah didegradasi secara biologis (Padmono, 2003).
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
2
Limbah yang mengadung bahan organik tinggi dapat menurunkan kualitas
badan air. Pengolahan yang tepat untuk mendegradasi bahan organik yang cukup
tinggi adalah pengolahan anaerobik (Nadais dkk., 2010). Pengolahan anaerobik
adalah pengolahan secara biologi yang memanfaatkan mikroorganisme untuk
mendegradasi bahan organik dalam kondisi tidak didapatkan oksigen terlarut
(Indriyati, 2005). Menurut Indriyati (2005), pengolahan anaerobik memiliki
keuntungan yaitu menghasilkan energi dalam bentuk biogas, dan memiliki
kerugian yaitu proses pertumbuhan mikroorganisme lambat dan perlu media
sebagai tempat bakteri melekat. Media pada pengolahan anaerobik bermacam-
macam, tetapi yang sering digunakan adalah reaktor dengan media tetap atau fixed
bed reactor. Reaktor dengan media tetap terdapat dua sistem aliran yaitu sistem
diam (batch) dan sistem kontinyu. Salah satu media yang digunakan pada
pengolahan anaerobik adalah arang aktif. Bahan yang digunakan untuk arang aktif
bermacam-macam, yaitu batok kelapa (Kurniati, 2008), kulit kacang kedelai
(Laras dkk., 2015), batang jagung (Suhendra & Gunawan, 2010), dan kulit buah
mahoni (Salamah, 2008). Salah satu bahan yang sering digunakan adalah batok
kelapa (Kurniati, 2008).
Pemilihan batok kelapa sebagai media untuk menyisihkan bahan organik
karena Indonesia merupakan salah satu penghasil kelapa, yaitu sebesar 16.846.000
ton (Siriphanich dkk., 2011). Besarnya produksi kelapa berbanding lurus dengan
besar limbah batok kelapa. Banyaknya limbah batok kelapa diharapkan dapat
digunakan dalam proses pengolahan air limbah. Batok kelapa yang dimanfaatkan
untuk pengolahan air limbah mengalami proses aktivasi. Batok kelapa yang
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
3
teraktivasi disebut arang aktif batok kelapa (Jamilatun & Setyawan, 2014).
Menurut beberapa penelitian arang aktif batok kelapa mampu menyisihkan COD
berkisar 75%-80% (Nakhla & Suidan, 1995). Batok kelapa juga mampu
menurunkan TSS dan VSS sebesar 87,78% dan 77,38% (Ahmad dkk., 2011).
Selain bahan organik batok kelapa mampu menyisihkan ammonia sebesar 30,78%
(Harahap, 2013). Kemampuan arang aktif batok kelapa untuk menyerap bahan
organik karena arang aktif batok kelapa mempunyai luas permukaan berkisar
antara 300 m2/g hingga 3500 m
2/g (Jamilatun & Setyawan, 2014). Beberapa
penelitian yang telah dilakukan tidak diketahui konsentrasi bahan organik influent
dan beban organik yang diolah. Oleh karena itu, pada penelitian yang akan
dilakukan konsentrasi bahan organik diketahui untuk menentukan beban organik
yang diolah.
Selain media, faktor yang mempengaruhi pengolahan anerobik antara lain
laju beban organik atau organic loading rate (OLR) (Indriyati, 2005) dan volatile
fatty acids (VFA) (Buyukkamaci & Filibeli, 2004). OLR adalah besaran yang
menyatakan jumlah material organik dalam air buangan atau limbah yang
diuraikan oleh mikroorganisme dalam reaktor per unit volume per hari (Indriyati,
2005). Besarnya nilai OLR atau laju beban organik yang terdapat didalam reaktor
didasarkan pada nilai waktu tinggal hidraulik (Padmono, 2003) dan kondisi
influent beban organik yang masuk (Chernicharo, 2007).
Penelitian yang dilakukan oleh Ramasamy dkk.,(2004) pada pengolahan
anaerobik tanpa media menunjukan OLR berpengaruh terhadap efisiensi
penyisihan COD sebesar 93% dan Farajzadehha dkk.,(2012) menunjukan OLR
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
4
mampu menyisihkan COD sebesar 85%. Akram & Stuckey (2008) melakukan
penelitian pengolahan anaerobik dengan media biofilter dalam bentuk bubuk
arang aktif dengan organic loading rate (OLR) 4 – 16 g/L.hari. Degradasi COD
sebesar 98% pada OLR 16g/L.hari. Han dkk., (2010) melakukan penelitian
pengolahan anaerobik dengan media butiran arang aktif dengan organic loading
rate (OLR) sebesar 4 – 8 g/L.hari. Degradasi COD sebesar 80% pada OLR 4
g/L.hari. Berdasarkan penelitian di atas, OLR berpengaruh terhadap efisiensi
penyisihan bahan organik yang terjadi pada pengolahan anaerobik. Penelitian
diatas menunjukan perbedaan nilai OLR untuk menyisihkan bahan organik.
Akram & Stuckey (2008) menunjukan efisiensi penyisihan tertinggi terjadi saat
OLR tinggi, sedangkan Han dkk., (2010) menunjukan efisiensi penyisihan
tertinggi saat OLR rendah. Oleh karena itu penelitian yang akan dilakukan
menggunakan variasi OLR yaitu 4, 8, dan 16 g/L.hari untuk mengetahui
efektivitas OLR dalam menyisihkan bahan organik. Selain organic loading rate
(OLR), faktor lain yang berpengaruh terhadap pengolahan anaerobik adalah
volatile fatty acids (VFA).
Volatile fatty acids adalah senyawa penting dalam proses metabolisme
pembentukan gas methan dan menyebabkan mikroba jenuh dalam konsentrasi
tinggi (Buyukkamaci &Filibeli, 2004). Konsentrasi VFA berbanding terbalik
dengan pH (Zhang dkk., 2015). Konsentrasi VFA meningkat pada saat pH turun
menyebabkan produksi biogas menurun (Komemoto dkk., 2009). Oleh karena itu,
pemantauan konsentrasi VFA penting untuk mengetahui kinerja proses degradasi
anaerobik (Wijekoon dkk., 2010). Berdasarkan Wijekoon dkk.,(2010) pada OLR
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
5
yang besar menghasilkan nilai VFA yang tinggi dan efisiensi penyisihan yang
tinggi. Oleh karena itu, penelitian ini juga melakukan pemantauan konsentrasi
VFA untuk mengetahui kinerja proses anaerobik yang terjadi pada reaktor.
Berdasarkan pada beberapa penelitian yang telah ada, belum terdapat
penelitian penggunaan butiran arang aktif batok kelapa sebagai media biofilter
dalam pengolahan anaerobik dengan variasi OLR untuk menurunkan bahan
organik dan peningkatan produksi biogas. Oleh karena itu, penelitian ini
menggunakan butiran arang aktif batok kelapa sebagai media dengan OLR 16
g/L.hari, 8 g/L.hari, dan 4 g/L.hari menggunakan reaktor anaerobik media tetap
secara kontinyu. Parameter yang digunakan dalam penelitian ini untuk mewakili
bahan organik adalah CODT, dan CODS. Selain itu dilakukan pemantauan VFA,
pH, suhu dan produksi biogas.
1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini, yaitu :
1. Berapakah konsentrasi penyisihan bahan organik menggunakan reaktor
anaerobik kontinyu bermedia arang aktif batok kelapa pada tiap nilai
OLR?
2. Apakah ada beda konsentrasi penyisihan bahan organik menggunakan
reaktor anaerobik kontinyu bermedia arang aktif batok kelapa bila nilai
OLR berbeda?
3. Manakah OLR efektif untuk menyisihkan bahan organik menggunakan
reaktor anaerobik kontinyu bermedia arang aktif batok kelapa?
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
6
1.3 Asumsi Penelitian
Asumsi dalam penelitian ini, yaitu :
1. Pada pengolahan anaerobik, OLR mempengaruhi proses penyisihan bahan
organik (Ramasamy dkk., 2011)
2. Organic loading rate pada pengolahan anaerobik dipengaruhi oleh HRT
(Padmono, 2003), influent bahan organik (Chernicharo, 2007), dan media
(Han dkk., 2010).
3. Media butir arang aktif batok kelapa mampu menyisihkan COD (Han dkk.,
2010)
Berdasarkan penelitian tersebut, maka dapat diasumsikan bahwa media
arang aktif batok kelapa dengan OLR mampu menyisihkan COD pada reaktor
anaerobik kontinyu.
1.4 Hipotesis
1.4.1 Hipotesis Kerja
Hipotesis kerja dalam penelitian ini, yaitu :
1. Semakin besar nilai OLR, konsentrasi penyisihan bahan organik semakin
tinggi.
2. Semakin besar nilai OLR, semakin efektif untuk menyisihkan bahan
organik.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
7
1.4.2 Hipotesis Statistika
Hipotesis statistika dalam penelitian ini, yaitu :
H0a = tidak ada perbedaan konsentrasi penyisihan TCOD menggunakan reaktor
anaerobik kontinyu bermedia batok kelapa berdasarkan nilai OLR
H1a = ada perbedaan konsentrasi penyisihan TCOD menggunakan reaktor
anaerobik kontinyu bermedia batok kelapa berdasarkan nilai OLR
H0b = tidak ada perbedaan konsentrasi penyisihan SCOD menggunakan reaktor
anaerobik kontinyu bermedia batok kelapa berdasarkan nilai OLR
H1b = ada perbedaan konsentrasi penyisihan SCOD menggunakan reaktor
anaerobik kontinyu bermedia batok kelapa berdasarkan nilai OLR
1.5 Tujuan
Tujuan dalam penelitian ini, yaitu :
1. Mengetahui konsentrasi penyisihan bahan organik menggunakan reaktor
anaerobik kontinyu bermedia arang aktif batok kelapa pada tiap nilai OLR
dengan parameter TCOD, dan SCOD.
2. Mengetahui perbedaan konsentrasi penyisihan bahan organik
menggunakan reaktor anaerobik kontinyu bermedia arang aktif batok
kelapa bila nilai OLR berbeda.
3. Mengetahui OLR efektif untuk menyisihkan bahan organik menggunakan
reaktor anaerobik kontinyu bermedia arang aktif batok kelapa.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
8
1.6 Manfaat
Manfaat dalam penelitian ini, yaitu :
1. Memberikan informasi efektivitas OLR untuk menyisihkan bahan organik
2. Memberikan alternatif pengolahan air limbah secara anaerobik.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
9
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Air Limbah
Air limbah didefinisikan sebagai kombinasi cairan yang berasal dari
tempat tinggal, institusi, bangunan industry, dan komersial yang terbawa oleh air
tanah, air permukaan, dan air hujan (Metcalf & Eddy, 2003). Kontaminan yang
terdapat dalam air limbah meliputi total padatan tersuspensi, komponen organik
terlarut, padatan anorganik, nutrien, logam dan mikroorganisme patogen
(Templeton & Butler, 2011). Menurut Peraturan Pemerintah nomor 82 tahun 2001
tentang kualitas air dan pengendalian pencemaran air, air limbah adalah sisa dari
usaha dan atau kegiatan yang berwujud cair. Komposisi air limbah yaitu 99,9% air
dan 0,1% padatan. Padatan dalam air limbah terdiri dari 70% organik, dan 30%
anorganik (Templeton & Butler, 2011).
2.1.1 Karakteristik Air Limbah
Karakteristik air limbah memberikan gambaran tentang materi yang
menyusun suatu air limbah. Karakteristik air limbah dapat dibedakan dalam tiga
jenis (Risdianto, 2007), yaitu:
1. Karakteristik fisik
Karakteristik fisik air limbah yang digunakan untuk menentukan kualitas
air meliputi suhu, kekeruhan, warna, bau, konduktivitas, dan padatan (Risdianto,
2007). Temperatur (suhu) menunjukkan derajat atau tingkat panas air limbah yang
ditunjukkan dalam berbagai skala, diantaranya celcius (oC). Perbedaan air limbah
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
10
baru dan lama secara fisik dapat dilihat berdasarkan tingkat kebauan serta warna
limbah tersebut. Limbah yang baru biasanya berwarna abu-abu kecoklatan,
sedangkan air limbah yang sudah membusuk akan berwarna kehitaman (Fitria,
2011). Padatan yang terdapat di dalam air limbah dapat diklasifikasikan menjadi
floating, seattleable, dan suspended (Siregar, 2005).
2. Karakteristik kimia
Karakteristik kimia air limbah meliputi senyawa organik dan senyawa
anorganik. Bahan organik dalam limbah mengandung sekitar 40%-60% protein,
25% - 50% karbohidrat, dan 10% lainnya berupa lemak. Bahan anorganik yang
berperan dalam pengontrolan air limbah antara pH, klor, alkalinitas, sulfur, dan
logam berat (Risdianto, 2007). Bahan organik dan anorganik dalam jumlah
berlebihan akan bersifat toksik dan menghalangi proses biologis. Gas-gas yang
terdapat dalam air limbah biasanya terdiri atas oksigen, nitrogen, karbondioksida,
hidrogen sulfida, amonia, dan metan (Siregar, 2005).
3. Karakteristik biologis
Karakteristik biologi pada air limbah untuk mengetahui potensi
mikoorganisme pathogen pada air limbah sebelum dibuang ke badan air..
Kebanyakan berupa sel tunggal yang bebas ataupun berkelompok dan mampu
melakukan proses kehidupan (tumbuh, metabolisme, dan reproduksi). Keberadaan
bakteri dalam pengolahan air limbah merupakan kunci efisiensi proses biologis
(Siregar, 2005). Mikroorganisme dalam air limbah dan air permukaan
diklasifikasikan menjadi tiga yaitu protista, binatang, dan tanaman (Risdianto,
2007).
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
11
2.1.2 Bahan Organik dalam Air Limbah
Penyusun utama bahan organik biasanya polisakarida (karbohidrat),
polipeptida (protein), lemak (fats), dan asam nukleat (nucleid acid). Salah satu
contoh komposisi dan persentase komponen penyusun limbah orgaik dapat dilihat
pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Komposisi Limbah Organik No. Jenis Bahan Organik Persentase (%) 1. Lemak 30 2 Protein 25 3 Abu 21 4 Asam Amino, kanji (starch) 8 5 Lignin 6 6 Selulosa 4 7 Hemiselulosa 3 8 Alkohol 3
Sumber: Effendi (2003)
2.1.3 Air Limbah Sintetik
Air limbah sintetik yang digunakan dalam penelitian ini memiliki karakter
dan komposisi tertentu. Karakter dan komposisi air limbah sintetik dapat dilihat
pada Tabel 2.2, sedangkan komposisi susu bubuk yang digunakan dapat dilihat
pada Tabel 2.3, dan komposisi nutrisi yang digunakan dapat dilihat pada Tabel
2.4.
Tabel 2.2 Karakter Air Limbah Sintetik
No. Parameter Nilai Tipikal 1. COD 3290 mg/L 2. pH 7 3. Suspended Solid 300 mg/L 4. Nitrogen 50 mg/L 5. Phospor 12 mg/L
Sumber: Dawood dkk. (2011)
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
12
Tabel 2.3 Karakter Susu Bubuk
No. Parameter Nilai Tipikal (mg) 1. Protein 20,5 2. Karbohidrat 52,7 3. Gula 23 4. Lemak 19
Sumber: Dawood dkk. (2011)
Tabel 2.4 Komposisi Nutrisi No. Kandungan Konsentrasi (g/L) 1. NH4Cl 2,8 2. KH2PO4 2,0 3. MgSO4.7H2O 0,1 4. CaCl2 0,076 5. NaHCO3 4,0
Sumber: Dawood dkk. (2011)
2.2 Pengolahan Air Limbah Secara Anaerobik
Proses pengolahan air limbah secara anaerob secara umum digunakan
untuk mengolah limbah padat, limbah pertanian, kotoran hewan, pengolahan
lumpur, dan limbah penduduk. Pada prinsipnya, semua bahan organik dapat
didegradasi pada proses anaerobik dan akan lebih efisien dan ekonomis apabila
limbahnya bersifat biodegradable (mudah terurai). Pengolahan secara anerobik
lebih banyak sesuai untuk negara yang memiliki iklim tropis hingga sub tropis
(Chernicharo, 2007).
Pengolahan air limbah anaerob adalah sebuah metode peruraian bahan
organik atau anorganik tanpa kehadiran oksigen. Produk akhir dari degradasi
anaerob adalah gas, paling banyak metana (CH4), dan karbondioksida (CO2).
Bakteri anaerob tidak memerlukan oksigen bebas dan dapat bekerja dengan baik
pada suhu yang semakin tinggi hingga 40°C, serta pada pH sekitar 7. Bakteri
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
13
anaerob juga akan bekerja dengan baik pada keadaan yang gelap dan tertutup
(Pohan, 2008).
Beberapa keuntungan yang diperoleh dengan menggunakan proses
anaerob, misalnya seperti waktu detensi yang dibutuhkan dalam pengolahan
sangat sedikit, teknologi yang sederhana, murah, dan mempunyai keuntungan
dalam pengoperasian dan perawatan. (Chernicharo, 2007).
Proses anaerobik secara umum terbagi menjadi 3 tahap yaitu proses
hidrolisis, proses pembentukan asam (Acidogenesis/Acetogenesis), serta proses
pembentukan gas metan (Methanogenesis) (Gerardi, 2003). Gambar 2.1
merupakan skema proses anaerobik. Setiap tahapan dari proses anaerobik
dijelaskan sebagai berikut:
1. Tahap Hidrolisis
Hidrolisis merupakan proses pemecahan senyawa menggunakan air oleh
bakteri hidrolitik atau fakultatif anaerob. Zat-zat organik seperti polisakarida
lemak, dan protein akan dihidrolisa menjadi monosakarida, asam lemak, dan asam
amino. Reaksi hidrolisis merupakan proses dimana pelarutan senyawa organik
yang mulanya tidak larut dan proses penguraian senyawa tersebut menjadi
senyawa dengan berat molekul yang cukup kecil untuk dapat melewati membran
sel. Reaksi ini dikatalis oleh enzim yang dikeluarkan oleh bakteri anaerob
(Gerardi, 2003). Enzim yang dikeluarkan adalah eksoenzim oleh bakteri
fermentasi hidrolitik (Chernicharo, 2007).
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
14
2. Tahap Pembentukan Asam
Tahap pembentukan asam, yang meliputi tahap acidogenesis dan
acetogenesis. Tahap acidogenesis, yaitu bahan organik yang telah terhidrolisis
secara enzimatik pada tahap hidrolisis akan dikonversi menjadi asam volatil.
Selain pembentukan asam volatil yang dapat dimanfaatkan oleh mikroba sebagai
sumber energi, pada tahap ini juga dihasilkan karbon dioksida (CO2). Salah satu
jalur penting dalam pembentukan asam volatil ini adalah pembentukan H2,
Akumulasi bahan organik yang terurai menjadi asam volatil dapat mengakibatkan
penurunan pH (Padmono, 2007). Tahapan selanjutnya yaitu acetogenesis dimana
asam lemak volatil yang telah terbentuk dikonversi oleh bakteri pembentuk asetat
menjadi asam asetat. Pada tahap ini asam lemak volatil dan alkohol dikonversikan
menjadi asam asetat (Padmono, 2007).
3. Tahap Metanogenik
Tahap ini merupakan tahap yang penting dalam proses dekomposisi bahan
organik secara anaerobik. Hal ini dikarenakan waktu duplikasi bakteri pembentuk
metan sangat lambat yaitu mencapai 3 hari, dibandingkan dengan bakteri
pembentuk asam yang hanya membutuhkan 3 jam. Bakteri pembentuk metan
menghasilkan komponen akhir yang sangat sederhana berupa gas metan (CH4)
dan gas karbon dioksida (CO2) dari hasil reduksi asam asetat yang telah terbentuk
pada tahap asetogenik (Padmono, 2007).
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
15
Gambar 2.1 Proses Anaerobik (Sumber : Chenicharo, 2007)
Pengolahan air limbah anaerobik ada dua macam yaitu anaerobic fluidized
bed reactor (reaktor anaerobik dengan media yang bergerak) dan anaerobic fixed
bed reactor (reaktor anaerobik dengan media lekat diam). Anaerobic fixed bed
reactor merupakan sebuah reaktor biologis tanpa suplai oksigen (anaerobik) yang
menggunakan sistem pertumbuhan mikroba melekat (attached), dimana mikroba
tumbuh dan berkembang dengan menempel pada suatu media (Padmono, 2003).
Media yang digunakan dapat berupa bahan-bahan yang tidak dapat terdegradasi
(inert), seperti plastik, keramik, tanah liat, batu apung, atau bahan alam lainnya.
Reaktor tipe fixed bed ini dapat dioperasikan secara upflow (aliran ke atas) dan
Hidrolisis
Acidogenesis
Acetogenesis
Asam volatil (Propionate, butirat, asam
laktat, dsb.)
CH4 dan CO2
Monosakarida, Asam amino
H2 dan CO2
Asam lemak, Alkohol
Asam asetat
Bahan organik kompleks (Karbohidrat, Protein,
Lipid)
Methanogenesis
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
16
downflow (aliran ke bawah) atau tanpa resirkulasi efluen. Reaktor dengan sistem
upflow, substrat umpan masuk melalui dasar reaktor yang kemudian terdistribusi
diantara media dan keluar melalui bagian atas. Reaktor dengan sistem downflow,
substrat umpan masuk melalui bagian atas reaktor yang kemudian terdistribusi di
antara material penyangga tetap dan keluar melalui bagian bawah (Indriyati,
2005). Struktur reaktor upflow dan downflow dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Proses yang terjadi pada reaktor anaerobik tipe fixed bed adalah air limbah
yang akan diolah dialirkan ke dalam reaktor melewati media. Pada reaktor ini
dicapai waktu tinggal yang pendek dan beban organik yang tinggi, akibat
pertumbuhan biofilm pada permukaan media (Indriyati, 2005). Kelebihan reaktor
fixed bed, yaitu media dapat diganti setelah penyerapan maksimum, struktur
reaktor yang digunakan tidak rumit, dan biaya operasi yang relatif ekonomis
(Wang dkk., 2011). Karakter reaktor fixed bed yaitu dapat mengolah air limbah
dengan bahan organik tinggi, mempunyai waktu detensi yang singkat, serta
produksi lumpur yang sedikit (Kocadagistan dkk., 2005).
Gambar 2.2 Struktur reaktor fixed bed, A: aliran upflow; B aliran downflow
(Sumber : Indriyati, 2005)
A B
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
17
2.3 Sistem Pengolahan Air Limbah pada Reaktor Anaerobik
2.3.1 Pengolahan Air Limbah dengan Sistem Batch
Pengolahan anaerobik dengan sistem batch adalah salah satu pengolahan
dengan biaya yang murah, pengoperasian yang mudah, perangkaian reaktor yang
mudah, dan sering diterapkan di daerah pedesaan karena kesederhanaan operasi.
Pengolahan dengan sistem batch banyak dikembangkan pada negara yang sedang
berkembang (Karagianndis, 2012). Pada sistem batch, reaktor diisi dengan bahan
baku (air limbah) selama sekali dengan penambahan inokulum atau tanpa
penambahan inokulum (Nayono, 2009). Reaktor tersebut harus berada dalam
keadaan tertutup dan diberikan waktu retensi dengan periode tertentu, bila telah
melewati waktu retensi maka reaktor dibuka. Air limbah dalam reaktor dibuang
dan diisi kembali dengan air limbah yang baru. Sistem batch merupakan sistem
tanpa aliran, sehingga pengisian hanya dilakukan sekali sebelum operasi dengan
periode tertentu (Nayono, 2009).
2.3.2 Pengolahan Air Limbah dengan Sistem Kontinyu
Pengolahan air limbah dengan sistem kontinyu dikembangkan pada tahun
1986 dengan syarat pengoperasian adalah tersedianya nutria (air limbah) dalam
waktu harian atau berkelanjutan (Agathos & Reineke, 2003). Sistem kontinyu
merupakan cara yang paling fleksibel untuk mengamati jumlah operasi yang
diperlukan dalam proses kontrol untuk pengolahan air limbah. Sistem aliran
kontinyu terbagi menjadi 2 jenis, yaitu aliran bersegmentasi dan tanpa segmen.
Aliran bersegmentasi bercirikan dengan gelembung udara yang diberikan pada
aliran air limbah, sedangkan aliran tanpa segmentasi adalah aliran dimana air
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
18
limbah disuntikkan secara berkelanjutan tanpa bersegmentasi oleh gelembung
udara (Korenaga, dkk., 1994).
2.4 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Stabilitas Reaktor
Pada proses pengolahan anaerob banyak faktor yang mempengaruhi
stabilitas reaktor, yaitu:
2.4.1 Organic Loading Rate (OLR)
OLR adalah besaran yang menyatakan jumlah material organik dalam air
buangan atau limbah yang diuraikan oleh mikroorganisme dalam reaktor per unit
volume per hari (Indriyati, 2005). Besarnya nilai OLR atau laju beban organik
yang terdapat didalam reaktor didasarkan pada nilai waktu tinggal hidraulik atau
(Padmono, 2003) dan kondisi influent beban organik yang masuk (Chernicharo,
2007). Laju organik yang berbeda memberikan dampak yang berbeda terhadap
laju reaksi (Indriyati, 2005). Nilai OLR dapat dihitung dengan persamaan 2.1
(Cernicharo, 2007).
�� =� � ��
(2.1)
Keterangan :
Lv = organic loading rate (kg/m3.hari atau g/L.hari)
Q = debit influen rata-rata (m3/hari atau L/hari)
So = influen COD (kg/m3 atau g/L)
V = total volume (m3 atau L)
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
19
2.4.2 Derajat keasaman (pH)
Derajat keasaman (pH) menunjukan sifat asam atau basa pada suatu
bahan. Derajat keasaman merupakan suatu ekspresi konsentrasi ion hidrogen.
Konsentrasi ion hidrogen merupakan parameter penting pada air dan air limbah.
Rentang pH yang cocok dengan kehidupan biologi adalah 6-9 (Metcalf & Eddy,
2003). Nilai pH berpengaruh terhadap proses anaerob. Harga pH yang rendah
diakibatkan oleh proses dari tahap kedua, yakni terbentuknya asam lemak volatil.
Pada kondisi yang sangat asam, bakteri acetogenic (bakteri pembentuk asam
asetat) mungkin masih bisa bertahan hidup, tetapi bakteri metanogenik (bakteri
pembentuk gas metan) sama sekali tidak bisa bertahan hidup (Padmono, 2007).
2.4.3 Alkalinitas
Alkalinitas pada proses anaerob diperlukan untuk mempertahankan pH
agar tetap di dalam rentang yang optimum sehingga bakteri metan dapat tumbuh
dengan baik dan dapat menghasilkan biogas dengan perbandingan 55-75% gas
metan dan 25-45% gar karbondioksida. Kondisi pH netral dan nilai alkalinitas
pada rentang 500-900 mg/L CaCO3 dibutuhkan untuk menghasilkan perbandingan
gas tersebut (Indriyati, 2005).
2.4.4 Suhu
Menurut Metcalf & Eddy (2003), suhu merupakan faktor lingkungan
terpenting yang mempengaruhi pertumbuhan mikroba karena enzim yang
menjalankan metabolisme sangat peka terhadap suhu. Kondisi optimum yang
mendukung pertumbuhan mikroba adalah sekitar 27-30°C. Suhu optimum untuk
pertumbuhan mikroba adalah sekitar 25-35 °C.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
20
2.4.5 Senyawa racun atau penghambat
Pada proses anaerob, senyawa penghambat dibedakan menjadi dua jenis
yaitu penghambat fisik dan penghambat kimia. Penghambat fisik adalah suhu,
sedangkan penghambat kimia adalah logam berat dan asam lemak volatil (Volatile
Fatty Acid / VFA). Pada proses anaerob, konsentrasi asam volatil dalam rentang
200 – 400 mg/L sebagai asam asetat menunjukan kondisi reaktor yang baik
(Indriyati, 2005). Ketika substrat terdegradasi dan memasuki tahap asidogenesis,
total asam volatil tinggi yaitu lebih dari 10.000 mg/L akan menjadi inhibitor
dalam degradasi anaerob (Wilkie, 2008).
2.5 Seeding dan Aklimatisasi
Seeding merupakan proses pembenihan mikroba yang nantinya akan
mengolah air limbah (Indriyati, 2003). Tujuan proses seeding agar didapatkan
suatu populasi mikroba yang mencukupi dan stabil secara kuantitas. Selain itu
seeding bertujuan untuk menjamin sel-sel mikroba mampu memanfaatkan
senyawa-senyawa pencemar pada limbah sebagai nutrisi, sehingga perombakan
dapat berlangsung dengan cepat (Titiresmi, 2007).
Aklimatisasi merupakan proses adaptasi mikroba dengan air limbah yang
akan diolah (Indriyati, 2003). Aklimatisasi bertujuan untuk mendapatkan kultur
biomassa yang telah teradaptasi terhadap air limbah yang akan diteliti. Pada
proses ini dilakukan dengan sistem batch karena mikroba dapat tumbuh dan
berkembang biak serta beradaptasi dengan lingkungan baru (Titiresmi, 2007).
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
21
2.6 Penggunaan Media
Pengertian media adalah tempat atau sarana untuk melekatkan koloni
mikroba di dalam suatu reaktor atau memperbanyak jumlah bakteri dalam reaktor.
Media dapat berupa berbagai bahan, namun pemilihan media pendukung untuk
tumbuhnya bakteri sangat mempengaruhi kinerja dari reaktor yang akan
digunakan sehingga diperlukan pemilihan media yang tepat. Faktor-faktor yang
mempengaruhi efektivitas media pendukung adalah ukuran dan bentuk,
perbandingan luas permukaan dan volume, porositas dan kekasaran permukaan
media pendukung (Indriyati, 2003).
2.6.1 Tempurung Kelapa
Tanaman kelapa (Cocos nucifera L) merupakan tanaman serbaguna,
karena dari akar sampai ke daun kelapa bermanfaat. Buah kelapa terdiri dari
beberapa komponen, yaitu sabut kelapa, tempurung kelapa, daging buah kelapa,
dan air buah kelapa. Daging buah adalah komponen utama yang dapat diolah
menjadi berbagai produk bernilai ekonomi tinggi. Sedangkan air, tempurung, dan
sabut sebagai hasil samping dari buah kelapa yang juga dapat diolah menjadi
berbagai produk yang juga memiliki nilai ekonomis (Sari, 2011).
Tempurung atau batok kelapa merupakan salah satu bagian dari buah
kelapa dengan presentase 17% dari buah kelapa yang berumur 12 bulan.
Tempurung kelapa biasa disebut juga batok seperti Gambar 2.3. Tempurung
kelapa merupakan lapisan keras dari buah kelapa yang terdiri dari lignin (29,4%),
selulosa (26,60%), pentosan (27,70%), abu (0,6%), nitrogen 0,11%, air (8%), dan
berbagai mineral. Kandungan tersebut beragam sesuai dengan jenis kelapanya.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
22
Struktur keras disebabkan oleh silikat (SiO2) yang cukup tinggi kadarnya pada
tempurung kelapa. Berat tempurung kelapa sekitar 15-19% dari berat keseluruhan
buah kelapa (Sari, 2011).
Tempurung kelapa mempunyai jumlah yang berlimpah, bahkan banyak
yang menjadi limbah. Tempurung kelapa yang mempunyai struktur keras di
lingkungan sulit terurai dan waktu yang dibutuhkan sangat lama. Tempurung
kelapa banyak dijadikan arang seperti Gambar 2.3. Arang ini banyak sekali
digunakan sebagai adsorben. Selain itu, tempurung kelapa memiliki kemungkinan
sebagai media filter karena strukturnya stabil, mempunyai daya adsorbsi air yang
tinggi, dan mempunyai pori yang banyak (Okafor dkk., 2012).
Gambar 2.3 Tempurung kelapa dan arang Tempurung kelapa (Asmara, 2014).
2.6.2 Arang Aktif Tempurung Kelapa
Produksi arang aktif di Indonesia dapat mencapai 20.000 ton dengan
konsumsi terbesar di dalam negeri. Tempurung kelapa dapat dimanfaatkan
sebagai arang aktif. Arang aktif adalah karbon tak berbentuk yang diolah secara
khusus untuk menghasilkan luas permukaan yang sangat besar, berkisar antara
300-2000 m2/g. Luas permukaan yang besar dari struktur dalam pori-pori karbon
aktif dapat dikembangkan, struktur ini memberikan kemampuan karbon aktif
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
23
menyerap gas-gas dan uap-uap dari gas dan dapat mengurangi zat-zat dari liquida.
Arang yang dimaksud disini adalah arang tempurung kelapa yang sudah
diaktivasi, baik secara fisik maupun kimia. Aktivasi adalah perubahan secara fisik
dimana luas permukaan dari karbon meningkat dengan tajam dikarenakan
terjadinya penghilangan senyawa tar dan senyawa sisa-sisa pengarangan. Arang
aktif seperti Gambar 2.4 dapat dibuat dengan melalui proses karbonisasi pada
suhu 550oC selama kurang lebih tiga jam (Kurniati, 2008).
Gambar 2.4 Arang aktif Tempurung kelapa (Asmara, 2014).
Dua jenis perbedaan dalam pembuatan dan penggunaan karbon aktif, yaitu
(Kurniati, 2008):
1. Fase liquid
Karbon aktif umumnya ringan dan halus berbentuk seperti serbuk.
2. Fase Penyerap uap
Karbon aktif keras, berbentuk butiran atau pil.
Berdasarkan ukuran pori-porinya karbon aktif dikelompokkan menjadi dua
jenis, yaitu (Kurniati, 2008):
1. Mikropori, dengan ukuran pori-pori 10-1000 Å.
2. Makropori, dengan ukuran pori-pori lebih besar dari 1000 Å.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
24
2.6.3 Aktivasi Arang Aktif
Proses aktivasi pada material arang aktif ada tiga proses, antara lain proses
fisika, kimia dan kombinasi fisika-kima. Proses pengaktifan secara fisika
dilakukan dengan pembakaran material dalam tungku dengan suhu 850o C. Proses
pengaktifan secara kimia dilakukan dengan menambahkan senyawa kimia tertentu
pada karbon. Senyawa kimia yang dapat digunakan sebagai bahan pengaktif
antara lain, H3PO4, garam mineral lainnya (Meisrilestari dkk., 2013) dan KOH (
Shoumkova & Stoyanova, 2013). Faktor-faktor yang mempengaruhi proses
aktivasi, yaitu waktu perendaman, konsentrasi aktivator, dan ukuran bahan
(Kurniati, 2008). Cara aktivasi secara kimia dengan cara, yaitu material ditimbang
sebanyak 100 g. KOH 10% sebanyak 500 mL direbus dengan suhu 1000 C,
setelah cukup panas, 100 g material dimasukkan dan diaduk selama kurang lebih
4 jam menggunakan stirrer. Setelah itu, material dituang diloyang dan dioven
selama 3 jam pada suhu 2000 C. Setelah dioven, material dikeluarkan dari oven,
dan dinetralkan dengan menggunakan air panas secukupnya. Material segera
disimpan dan diusahakan tidak terkena dengan angin atau udara luar (Boopathy
dkk., 2013).
2.7 Sifat Adsorpsi Arang Aktif
Adsorpsi atau penjerapan secara umum adalah proses mengumpulkan
benda-benda terlarut yang terdapat dalam larutan antara dua permukaan. Pada
sistem adsorpsi, media penjerapnya disebut adsorben dan zat yang terjerap disebut
adsorbat seperti Gambar 2.5. Salah satu adsorben yang banyak digunakan adalah
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
25
karbon aktif yang biasanya terbuat dari Tempurung kelapa. Karbon aktif ini
digunakan baik dari segi aplikasi maupun volume penggunaannya (Sugiharto,
2008).
Adsorpsi dapat dikelompokkan berdasarkan mekanisme terjadinya
adsorpsi, yaitu secara fisik, kimiawi, dan pertukaran ion (Rahayu, 2008). Adsorpsi
fisik disebabkan oleh gaya tarik yang lemah antar molekul. Molekul yang
teradsorpsi bebas bergerak di sekitar adsorben dan tidak hanya menetap pada satu
titik. Apabila gaya tarik molekuler antara zat terlarut dengan adsorben lebih besar
daripada gaya tarik antara zat terlarut dengan muka zat terlarut sehingga zat
terlarut teradsorpsi hanya di permukaan adsorben. Adsorpsi kimiawi merupakan
interaksi secara kimia antara padatan dan zat teradsorpsi, dan biasa disebut dengan
adsorpsi yang diaktifkan. Adsorpsi yang banyak digunakan merupakan adsorpsi
fisik dan untuk mempercepat, digunakan adsorpsi secara kimia. Adsorpsi secara
kimia hanya terjadi pada lapisan tunggal dan zat yang teradsopsi secara kimia
pada permukaan bahan padat sulit untuk disisihkan dengan gaya yang lebih kuat (
Singh & Kaushal, 2013).
Gambar 2.5 Adsorbat yang terjerap pada adsorben(Putro & Ardhiany, 2010)
Adsorben
Pori
Adsorpsi Adsorbat
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
26
Adsorpsi pertukaran adalah adsorpsi yang diperankan oleh tarikan listrik
antara adsorbat dan permukaan adsorben. Ion dari suatu substansi banyak
berperan dalam adsorpsi ini. Ion akan terkonsentrasi di permukaan adsorben
sebagai hasil tarikan elektrostatistik ke tempat yang bermuatan berlawanan di
permukaan. Pada umumnya ion bermuatan lebih besar akan tertarik lebih kuat ke
tempat yang bermuatan lebih kecil, seperti ion monovalen. Pertukaran ion
termasuk dalam kelompok adsorpsi pertukaran ini.
Sifat karbon aktif yang paling penting adalah daya serap. Dalam hal ini,
ada beberapa faktor yang mempengaruhi daya serap adsorpsi, yaitu (Nugroho,
2008):
a. Sifat Adsorben
Karbon aktif yang merupakan adsorben adalah suatu padatan berpori, yang
sebagian besar terdiri dari unsur karbon bebas dan masing-masing berikatan
secara kovalen. Dengan demikian, permukaan arang aktif bersifat non polar.
Tingkat adsorpsi umumnya sebanding dengan luas permukaan spesifik
(Suzuki,1990). Semakin kecil pori-pori arang aktif, mengakibatkan luas
permukaan semakin besar, dengan demikian kecepatan adsorpsi bertambah. Untuk
meningkatkan kecepatan adsorpsi, dianjurkan agar menggunakan karbon aktif
yang telah dihaluskan.
b. Sifat Serapan
Banyak senyawa yang dapat diadsorpsi oleh karbon aktif, tetapi
kemampuannya untuk mengadsorpsi berbeda untuk masing-masing senyawa.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
27
Adsorpsi akan bertambah besar sesuai dengan bertambahnya ukuran molekul
serapan dari struktur yang sama, seperti dalam deret homolog.
c. Temperatur
Dalam pemakaian karbon aktif dianjurkan untuk mengetahui temperatur
saat berlangsungnya proses. Tingkat adsorpsi umumnya meningkat dengan
menurunnya suhu, tetapi perubahan kecil dalam suhu cenderung tidak mengubah
proses adsorpsi dalam pengolahan limbah secara signifikan.
d. pH
Untuk asam-asam organik adsorpsi akan meningkat, apabila pH
diturunkan, yaitu dengan penambahan asam-asam mineral. Hal ini disebabkan
karena kemampuan asam mineral dapat mengurangi ionisasi asam organik
adsorben.
e. Waktu Kontak
Jika karbon aktif ditambahkan dalam suatu cairan, dibutuhkan waktu
untuk mencapai keseimbangan. Waktu yang dibutuhkan berbanding terbalik
dengan jumlah yang digunakan. Waktu yang dibutuhkan ditentukan oleh sifat
karbon aktif yang juga mempengaruhi waktu kontak (Nugroho, 2008).
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
28
2.8 Parameter Pengolahan Anaerobik
2.8.1 Total Chemical Oxygen Demand (TCOD)
Chemical Oxygen Demand adalah banyaknya oksigen yang dibutuhkan
untuk oksidasi sempurna bahan organik dalam air (Wiesmann dkk., 2007). COD
yang terkandung dalam air limbah disebut total Chemical Oxygen Demand
(TCOD). Total Chemical Oxygen Demand (TCOD) terdiri atas particulate
Chemical Oxygen Demand (PCOD) dan soluble Chemical Oxygen Demand
(SCOD) (Metcalf & Eddy, 2003). Analisis TCOD digunakan untuk menentukan
banyaknya oksigen pada bahan organik yang dapat dioksidasi kimia (Pottasium
dichromate) dalam kondisi asam (Davis, 2010). Penggunaan potassium dikromat
sebagai oksidator, diperkirakan sekitar 95%-100% bahan organik dapat
dioksidasi. Meskipun demikian, terdapat juga bahan organik yang tidak dapat
dioksidasi dengan metode ini, misalnya piridin dan bahan organik yang bersifat
sangat mudah menguap. Glukosa dan lignin dapat dioksidasi secara sempurna.
Asam amino dioksidasi menjadi amonia nitrogen. Nitrogen organik dioksidasi
menjadi nitrit. Reaksi yang terlibat dalam proses penentuan COD ditunjukan
dalam persaamaan 2.2 (Effendi, 2003).
CnHaOb + c Cr2O72- + 8c H+ � n CO2 + (a+8c)/2 H2O + 2c Cr3+ (2.2)
Kalium dikromat dapat mengoksidasi bahan organik secara sempurna
apabila berlangsung dalam suasana asam dan suhu tinggi. Oleh karena itu, bahan-
bahan mudah menguap (volatile) yang terdapat dalam air akan menguap selama
proses oksidasi berlangsung, jika tidak dilakukan pencegahan. Salah satu cara
untuk mencegah terjadinya penguapan bahan-bahan mudah menguap dengan
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
29
menggunakan kondensor refluks. Pada metode refluks, air sampel dapat didihkan
tanpa kehilangan bahan-bahan mudah menguap (Effendi, 2003).
2.8.2 Soluble Chemical Oxygen Demand (SCOD)
Total Chemical Oxygen Demand (TCOD) terdiri atas particulate Chemical
Oxygen Demand (PCOD) dan soluble Chemical Oxygen Demand (SCOD). Soluble
Chemical Oxygen Demand (SCOD) adalah kandungan COD yang terlarut pada air
limbah (Metcalf & Eddy, 2003) dan bahan yang mudah didegradasi secara
biologis (Padmono, 2003). Presentase SCOD pada TCOD adalah 40% dan sisanya
adalah PCOD sebesar 60%. PCOD adalah kandungan COD yang terdapat pada
koloid dan padatan yang tersuspensi pada air limbah. Persentase PCOD yang besar
dapat mudah dihilangkan dengan cara filtrasi atau penyaringan. Persentase SCOD
sebesar 40% terdiri dari 95% mudah terdegradasi dan 5% sukar terdegradasi
(Henze & Comeau, 2008).
Analisis SCOD sama seperti dengan TCOD dengan menggunaan potassium
dikromat sebagai oksidator, diperkirakan sekitar 95%-100% bahan organik dapat
dioksidasi. Air limbah yang akan di uji COD dilakukan penyaringan terlebih
dahulu (Effendi, 2003).
2.8.3 Volatile Fatty Acid (VFA)
Volatile Fatty Acid atau Asam Lemak Volatil (VFA) merupakan hasil
biokonversi senyawa organik polimer menjadi monomer pada proses
asidogenesis. VFA adalah senyawa penting dalam proses metabolisme
pembentukan gas methan dan menyebabkan mikroba jenuh dalam konsentrasi
tinggi (Buyukkamaci & Filibeli, 2004). Konsentrasi VFA berbanding terbalik
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
30
dengan pH (Zhang dkk., 2015). VFA meningkat pada saat pH turun menyebabkan
produksi biogas menurun (Komemoto dkk., 2009). Oleh karena itu, pemantauan
konsentrasi VFA penting untuk mengetahui kinerja proses degradasi anaerobik
(Wijekoon dkk., 2010).
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
31
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
3.1.1 Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan di tiga tempat, yaitu :
1. Laboratorium Basah, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga
sebagai tempat persiapan dan pengoperasian reaktor anaerobik.
2. Laboratorium Ekologi dan Lingkungan, Fakultas Sains dan Teknologi,
Universitas Airlangga sebagai tempat analisis air limbah.
3. Rumah Potong Hewan (RPH) di Pegirian Surabaya sebagai tempat
pengambilan sludge untuk sumber mikroorganisme.
3.1.2 Waktu Penelitian
Penelitian ini berlangsung selama tujuh bulan dari Desember 2015 hingga
Juni 2016. Penelitian ini meliputi kegiatan persiapan alat dan bahan, penelitian
pendahuluan, penelitian utama, analisis data dan pembahasan serta penyusunan
laporan.
3.2 Variabel Penelitian
Penelitian ini terdapat tiga variabel yaitu,
1. Variabel bebas : variasi Organic Loading Rate (OLR)
2. Variabel terikat : persentase penyisihan bahan organik
3. Variabel kontrol : konsentrasi awal bahan organik, pH, dan suhu
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
32
Berdasarkan variabel-variabel tersebut diketahui parameter yang akan di
analisis. Parameter utama pada penelitian ini adalah TCOD dan SCOD, sedangkan
parameter pendukung adalah VFA, suhu, pH dan biogas.
3.3 Bahan dan Alat Penelitian
3.3.1 Bahan Penelitian
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah arang aktif tempurung
kelapa 100 g mesh 20, akuades, bahan untuk aktivasi (larutan KOH 10%), bahan
untuk air limbah sintetis (20 g glukosa; 14,4 g KNO3; 30 g Na2S2O3; 100 g
NaHCO3; 2 g NH4Cl; 2 g MgSO4; dan 2 g bubuk susu instan merek Danstart
(Purnobasuki dkk., 2014)), sludge dari rumah pemotongan hewan (RPH) 50 mL,
bahan untuk analisis TCOD dan SCOD (K2Cr2O7 12,259 g; Ag2SO4 10 g; HgSO4
50 g; H2SO4 36 N 100 mL; larutan Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O 1 L; indikator feroin
100 mL (SNI-06-6989-15-2004); dan kertas saring Whatmann 42(SNI-06-6989-
26-2005)), dan bahan untuk analisis VFA (H2SO4 36 N 1 L; NaOH 0,1 N 2 L; dan
indikator phenolphtalein (PP) 100 mL (Rajakumar & Meenambal, 2008)),
3.3.2 Alat Penelitian
Alat penelitian yang digunakan pada penelitian ini adalah laboratory bottle
ukuran 1 L 2 buah, pompa peristaltik BT100-2J, botol sampel 50 mL bahan kaca 6
buah, pH meter, termometer air raksa 1 buah, test tube COD 6 buah, COD reaktor
dengan range suhu 100 oC dan range waktu 60 – 240 menit 1 buah, labu destilasi ,
heating mantle, erlenmeyer 250 mL 3 buah, buret 50 mL 2 buah, statif 2 buah,
klem 4 buah, beaker glass 50 mL 1 buah, gelas ukur Pyrex A 25 mL ± 0,25 mL,
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
33
gelas ukur Pyrex A 100 mL ± 1,0 mL, spektrofotometer, timbangan analitik, botol
reagen bahan kaca ukuran 500 mL, pengaduk kaca 1 buah, , cawan kaca 5 buah,
penjepit besi 1 buah, krus porselin 25 mL 4 buah, erlenmeyer vakum 1 buah,
corong penghisap 50 mm 2 buah, oven, desikator, pipet ukur Pyrex A 10 mL ±
0,05 mL, dan manometer.
3.4 Cara Analisis
Cara analisis pada penelitian ini disusun untuk membuktikan kebenaran
hipotesis. Cara analisis pada penelitian ini terdapat dua bagian, yaitu cara analisis
parameter yang dipantau dan cara analisis data.
3.4.1 Cara Kerja
Penelitian ini terdiri dari beberapa tahapan. Tahapan tersebut dilakukan
secara berurutan sesuai dengan bagan penelitian Gambar 3.1.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
34
Gambar 3.1 Bagan alir tahapan penelitian
Persiapan Media
Arang aktif tempurung kelapa dengan ukuran mesh 20 disiapkan sebanyak 100 g dan diaktivasi dengan KOH pada suhu 100 oC selama 4 jam
Persiapan Air Limbah
Seeding dan pembuatan air limbah sintetik yang memiliki konsentrasi COD 4.000 mg/l dengan rincian yaitu NH4Cl, KH2PO4, MgSO4.7H2O, CaCl2, NaHCO3, susu bubuk, dan sludge.
Reaktor anaerob yang digunakan sebanyak 2 buah dengan volume 1L. Reaktor 1 diisi dengan air limbah sintetik dan media dengan OLR 0 g/L.hari, sedangkan reaktor 2 diisi dengan air limbah sintetik dan media dengan pengaturan OLR
Running menggunakan dua reaktor yaitu sistem batch atau OLR 0 g/l.hari untuk reaktor 1 sebagai kontrol dan sistem kontinyu untuk masing-masing variasi OLR untuk reaktor 2. Variasi OLR yang dilakukan yaitu OLR 4, 8, dan 16 g/L.hari dan running dilakukan selama 15 hari untuk setiap OLR.
Parameter yang dipantau selama 15 hari adalah parameter utama konsentrasi TCOD, dan SCOD, serta parameter pendukung VFA, produksi biogas, pH, dan suhu pada hari ke-0, 3, 6, 9, 12, dan 15
Kemampuan penyisihan TCOD dan SCOD serta fluktuasi VFA, pH, suhu, dan produksi biogas, dianalisis secara deskriptif menggunakan grafik
Efektivitas OLR yang digunakan untuk pengolahan air limbah dianalisis secara statistika dan deskriptif dengan menggunakan metode two away ANOVA
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
35
1. Seeding
Seeding atau pembenihan merupakan tahapan awal sebelum penelitian.
Tujuan dari proses ini adalah untuk mendapatkan suatu populasi mikroorganisme
yang mencukupi untuk memulai penelitian dan mampu mengoksidasi zat-zat
organik yang terkandung di dalam air limbah. Proses seeding pada penelitian ini
dilakukan dengan mengambil sludge rumah potong hewan (RPH) sebagai
inokulum. Inokulum berfungsi sebagai sumber mikroorganisme dalam melakukan
penyisihan TCOD dan SCOD dalam air limbah sintetis.
Analisis awal sludge untuk mengetahui kandungan VSS sebelum proses
seeding dilakukan untuk mengetahui biomassa mikoorganisme. Seeding dilakukan
pada reaktor anaerob 1 L dengan volume sludge yang akan dilakukan proses
seeding sebanyak 1 L. Selanjutnya dilakukan pengamatan nilai VSS setiap hari,
hingga nilai VSS mencapai konsentrasi lebih besar dari 3.000 mg/L. Hal tersebut
dikarenakan proses seeding dianggap telah selesai jika konsentrasi VSS lebih
besar dari 3.000 mg/L (Titiresmi, 2007).
Parameter VSS yang dipantau pada tahap seeding dianalisis menggunakan
metode gravimetri (Alaerts & Santika, 1987). Adapun langkah untuk analisis VSS
adalah sebagai berikut:
a. Kertas saring dipanaskan pada suhu 1050C selama 1 jam, kemudian
didinginkan pada desikator selama 15 menit.
b. Kertas saring kemudian ditimbang dan dicatat sebagai berat awal (a gram)
c. Kertas saring kemudian dirangkaikan dengan alat analisis yang terdiri dari
corong penghisap, erlenmeyer vakum, dan pompa vakum.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
36
d. Sampel sludge RPH sebanyak 50 mL dituang ke dalam corong penghisap yang
telah berisi kertas saring secara bertahap.
e. Kertas saring yang telah mengandung filtrat dan cawan porselen kemudian
dipanaskan menggunakan oven pada suhu 1050C selama 1 jam.
f. Kertas saring beserta filtrat dan cawan porselen didinginkan pada desikator
selama 15 menit. Kertas saring beserta filtrat kemudian ditimbang sebagai
berat akhir (b gram). Cawan porselen kemudian ditimbang sebagai berat awal
cawan porselen (c gram).
g. Kertas saring beserta filtrat kemudian dimasukkan dalam cawan porselen dan
dipanaskan menggunakan furnace pada suhu 5500C selama 1 jam.
h. Cawan porselen yang berisi kertas saring kemudian dipanaskan pada suhu
1050C menggunakan oven selama 15 menit, kemudian didinginkan
menggunakan desikator selama 15 menit.
i. Cawan porselen yang berisi kertas saring kemudian di timbang sabagai berat
akhir (d gram). Besarnya nilai VSS dihitung menggunakan Persamaan 3.1.
VSS (mg/L) = TSS (mg/L) – FSS (mg/L) (3.1)
Keterangan: TSS = besarnya nilai Total Suspended Solid (TSS) dari sampel yang
sama FSS = besarnya nilai Fixed Suspended Solid (TSS) dari sampel yang
sama dimana nilai TSS dihitung menggunakan Persamaan 3.2 dan FSS
menggunakan Persamaan 3.3.
TSS (mg/L) =������ �
�� ��� ����� ���� (3.2)
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
37
Keterangan: a : berat awal kertas saring setelah pemanasan 1050C (gram) b : berat kertas saring beserta filtrat setelah pemanasan 1050C (gram)
FSS (mg/L) = =������ �
�� ��� ����� ���� (3.3)
Keterangan: c : berat awal cawan porselen sebelum pemanasan 5500C (gram) d : berat akhir cawan porselen setelah pemanasan 5500C (gram)
2. Persiapan Media
Media yang digunakan sebagai adsorben adalah arang aktif tempurung
kelapa. Arang aktif tempurung kelapa diaktivasi menggunakan KOH 10%.
Pembuatan KOH 10% adalah perkalian persentase KOH dipasaran dengan KOH
yang dibutuhkan. Jumlah KOH yang dibutuhkan untuk membuat KOH 10%
adalah 0,085 g tiap 100 mL. Tahapan proses aktivasi secara berurutan sebagai
berikut (Boopathy, dkk., 2013):
Sebanyak 50 g arang aktif tempurung kelapa dicampur dengan 250 mL
larutan aktivator dan dipanaskan pada suhu 850C selama 4 jam. Setelah proses
pemanasan selesai, arang aktif dan larutan aktivator dipisahkan, kemudian arang
aktif tempurung kelapa dipanaskan menggunakan oven selama 3 jam pada suhu
2000C. Arang aktif tempurung kelapa hasil aktivasi ini memiliki pH basa. Setelah
proses pemanasan menggunakan oven, arang aktif tempurung kelapa dicuci
dengan air panas hingga pHnya netral atau mendekati angka 7. Setelah netral,
arang aktif tempurung kelapa dikeringkan menggunakan oven dengan suhu
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
38
1050C. Arang aktif tempurung kelapa teraktivasi segera disimpan dan diusahakan
tidak kontak dengan udara luar.
3. Persiapan Air Limbah
Air limbah yang digunakan adalah air limbah sintetis yang memiliki
konsentrasi COD 4.000 mg/L. Untuk membuat air limbah sintetis per 1 L
dibutuhkan bahan dengan rincian sebagai berikut (Purnobasuki dkk., 2014) :
Komposisi air limbah adalah 14,4 g KNO3, 30 g Na2S2O3, 100 g NaHCO3,
2 g NH4Cl, 2 g MgSO4, 2 g bubuk susu instan dan 5 mL sludge RPH. Komposisi
bubuk susu instan yang digunakan dalam 100 g adalah 10,5 g protein, 26 g lemak,
58 g karbohidrat, 3,2 g asam linoleat, 390 mg asam linolenat, 50 mg DHA, dan 50
mg ARA. Tahapan proses pembuatan air limbah dimulai dengan melarutkan 14,4
g KNO3, 30 g Na2S2O3, 100 g NaHCO3, 2 g NH4Cl, dan 2 g MgSO4 dalam 100
mL akuades dengan labu ukur 100 mL sebagai nutrisi. Susu bubuk sebanyak 2 g
dilarutkan dalam 100 mL akuades dengan labu ukur 500 mL. Larutan 100 mL
nutrisi dimasukkan ke dalam labu ukur 500 mL berisi larutan susu bubuk
kemudian diaduk hingga tercampur merata. Nutrisi dan larutan susu tersebut
dicampurkan dengan 5 mL sludge RPH kemudian ditambahkan hingga volume
500 mL dan dicampur hingga merata.
4. Persiapan dan running reaktor
Pada penelitian ini menggunakan reaktor anaerobik yaitu laboratory bottle
ukuran 1 L dan tertutup. Penelitian ini menggunakan dua reaktor yaitu reaktor 1
dijalankan dengan OLR 0 g/L.hari dan reaktor 2 dijalankan secara kontinyu
dengan variasi OLR 4, 8, dan 16 g/L.hari. Reaktor 2 dilengkapi unit pendukung
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
39
yaitu bak ekualisasi inlet dan bak outlet. Bak ekualisasi inlet air limbah memiliki
kapasitas 16 L yang akan dialirkan kedalam reaktor 2 sesuai dengan OLR.
Reaktor 2 dilengkapi dengan katup dan pompa yang berfungsi untuk mengatur
aliran dan outlet untuk mengambil sampel Contoh bentuk reaktor 1 dapat dilihat
pada Gambar 3.2 dan reaktor 2 dapat dilihat pada Gambar 3.3.
Pengaturan OLR dilakukan dengan mengatur debit yang masuk pada
reaktor 2. OLR 4 g/L.hari, 8 g/L.hari, dan 16 g/L.hari menggunakan debit 1
L/hari, 2 L/hari, dan 4 L/hari. OLR diperoleh dengan persamaan 3.4.
Lv =� � ��
� (3.4)
Keterangan :
Lv = organic loading rate ( g/L.hari )
Q = debit influen rata-rata ( L/hari )
So = influen COD ( g/L)
V = total volume ( L )
Penentuan aliran atau debit didapat dari perbandingan volume dengan
HRT. Nilai debit tersebut diaplikasikan dalam pengoperasian reaktor dengan cara
menampung air limbah di gelas ukur dan dicatat waktu yang dibutuhkan untuk
memenuhi volume tersebut. Debit diperoleh dengan persamaan 3.5.
Q = �
� (3.5)
Keterangan :
Q : Debit (L/hari) V : Volume ( L ) t : Waktu ( hari )
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
40
Waktu operasional untuk masing-masing OLR adalah 15 hari dan
replikasi sebanyak 3 kali. Pengambilan sampel dilakukan pada hari ke 0, 3, 6, 9,
12, dan 15.
Gambar 3.2 Desain reaktor 1 dengan OLR 0 g/L.hari
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
41
Gambar 3.3 Desain reaktor 2 dengan variasi OLR
5. Analisis parameter yang dipantau selama penelitian
Parameter yang dipantau pada penelitian ini adalah TCOD, sCOD, VFA,
produksi biogas, pH, dan suhu
A. Analisis Total Chemical Oxygen Demand (TCOD) dan Soluble Chemical
Oxygen Demand (SCOD)
Pembuatan reagen analisis TCOD dan SCOD meliputi larutan baku kalium
dikromat 0,25 N, larutan asam sulfat-perak sulfat, larutan indicator ferroin, dan
larutan ferro ammonium sulfat (FAS) 0,1 N dengan cara berikut (Alaerts &
Santika, 1987) :
1. Larutan baku kalium dikromat 0,25 N
K2Cr2O7 sebanyak 12,259 g (yang telah dikeringkan pada 150oC selama 2
jam) dilarutkan dengan akuades dan tepatkan sampai 1.000 mL.
2. Larutan Asam sulfat-perak sulfat
Ag2SO4 sebanyak 10 g dilarutkan dalam 1.000 mL asam sulfat pekat.
Pelarutan ini membutuhkan waktu 1-2 hari.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
42
3. Larutan indikator ferroin
1,10 phenanthrolin monohidrat sebanyak 1,485 g dan FeSO4.7H2O
sebanyak 0,695 g dicampurkan dalam akuades dan diencerkan sampai 100 mL.
4. Larutan fero ammonium sulfat (FAS) 0,1 N
FeSO4.7H2O, Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O sebanyak 39 g dilarutkan di dalam 1
L labu takar berisi 500 mL akuades. Ditambahkan 20 mL H2SO4 pekat. Larutan
tersebut didinginkan dengan merendam labu takar di dalam air yang mengalir.
Akuades ditambahkan sampai mencapai 1 L. Larutan FAS harus distandarkan
dengan K2Cr2O7. Larutan FAS ini tidak stabil karena sebagai zat pereduksi akan
dioksidasi sedikit demi sedikit oleh oksigen terlarut di udara. Standardisasi perlu
dilakukan setiap hari sebelum dan sesudah tes COD.
Standarisasi larutan FAS dengan menggunakan beaker tinggi 20 mL untuk
mengencerkan 10 mL larutan standar K2Cr2O7 dengan akuades sampai 100 mL.
Ditambahkan 30 mL H2SO4 pekat. Dinginkan, kemudian dititrasikan dengan fero
ammonium sulfat dengan menggunakan 2-3 tetes indikator feroin. Warna larutan
berubah dari hijau ke biru-biruan menjadi oranye kemerah-merahan. Normalitas
FAS ditentukan dengan persamaan 3.6 (Alerts & Santika, 1987).
Normalitas FAS = �� � !" #$ � %�"�� &��� � !" #$
�� '() *�%+ �&+�%�,�% (3.6)
Analisis COD dilakukan analisis TCOD menggunakan metode bikarbonat
yaitu air limbah 0,5 mL dimasukkan ke dalam COD tube ditambahkan 0,4 g
HgSO4, 2 mL K2Cr2O7 dan 2 mL Ag2SO4 kemudian dikocok hingga merata. COD
tube yang berisi air limbah dan reagen yang telah homogen dimasukan pada COD
reaktor dengan suhu 100oC selama 2 jam. COD tube didinginkan kemudian
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
43
larutan dimasukan dalam Erlenmeyer 250 mL dan ditambahkan indikator feroin 2-
3 tetes lalu di homogenkan. Larutan pada erlenmeyer tersebut dititrasi dengan
larutan standar fero ammonium sulfat (FAS) 0,10 N hingga berwarna merah
kecoklatan. Nilai COD diperoleh dengan perhitungan menggunakan persamaan
3.7.
COD (mg/L) = ������ - � . �
� (3.7)
Keterangan: a : volume titran yang digunakan untuk titrasi blanko (mL) b : volume titran yang digunakan untuk titrasi sampel (mL) N : normalitas FAS V : volume sampel (mL)
Selain TCOD, sampel dianalisis SCOD langkah kerja yang dilakukan sama
dengan analisis TCOD tetapi air limbah disaring terlebih dahulu. Air hasil
penyaringan dilakukan analisis SCOD.
B. Analisis Volatile Fatty Acid (VFA)
Pembuatan reagen yang dibutuhkan untuk analisis VFA meliputi larutan
NaOH 0,1 N dan larutan Asam Sulfat adalah (Stepnowski dkk., 2008) :
1. Pembuatan larutan NaOH 0,1 N
NaOH 4 g dilarutkan dengan akuades dalam labu ukur 1.000 mL dan
tepatkan sampai tanda batas.
2. Larutan Standard Asam Asetat/Acetic Acid (H2SO4 1 : 1)
Larutan Standard Asam Asetat/Acetic Acid 5.000 ppm adalah dengan
larutkan 1,9 mL Acetic Acid Glacial (s.g. 1,043) dengan 1 L akudes.
Analisis VFA dilakukan dengan cara memasukkan 50 mL sampel ke
dalam labu ukur 500 mL dengan penambahan 150 mL akuades dan 5 mL asam
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
44
sulfat. Labu ukur dirangkaikan dalam alat destilasi untuk diuapkan. Hasil destilasi
(destilat) pertama sebanyak 10-15 mL dibuang, kemudian dilakukan proses
destilasi untuk memperoleh 150 mL destilat dalam Erlenmeyer. Destilat dalam
Erlenmeyer dikocok agar homogen. Destilat dalam Erlenmeyer diberi 3 tetes
indicator PP, kemudian dititrasi menggunakan NaOH 0,1 N. Pada proses titrasi
akan terjadi perubahan warna dari yang tidak berwarna menjadi merah muda.
Hasil volume NaOH yang digunakan titrasi kemudian dicatat dan dilakukan
perhitungan dengan persamaan 3.8.
Kadar VFA = �� -�#/ � -�"�� &��� -�#/ � 0.
�� ��� ����� (mg/L) (3.8)
C. Pengukuran pH
Pengukuran pH dilakukan untuk mengetahui fluktuasi nilai pH pada air
limbah sintetis. Pengukuran pH menggunakan metode elektrometri (APHA,
1999). Berikut merupakan langkah-langkah dalam melakukan pengukuran pH.
a. Sebelum digunakan pH meter dikalibrasi terlebih dahulu ke dalam pH 4,
pH 7, dan pH 10.
b. Elektroda dikeringkan dengan kertas tisu dan dibilas dengan akuades.
c. Elektroda dibilas dengan sampel air limbah.
d. Elektroda dicelupkan ke dalam sampel air limbah hingga pH meter
menunjukkan pembacaan yang tetap.
e. Hasil pembacaan angka pada tampilan pH meter dicatat.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
45
D. Pengukuran suhu
Pengukuran suhu dilakukan untuk mengetahui fluktuasi suhu pada dari air
limbah sintetis. Pengukuran suhu menggunakan termometer air raksa (APHA,
1999). Berikut merupakan langkah-langkah dalam melakukan pengukuran suhu:
a. Termometer dicelupkan ke dalam sampel air limbah dan dibiarkan 2 menit
sampai dengan 5 menit sampai termometer menunjukkan nilai yang stabil.
b. Pembacaan skala termometer dicatat tanpa mengangkat terlebih dahulu
termometer dari sampel air limbah.
E. Pengukuran produksi biogas
Pengukuran biogas dilakukan dengan mengalirkan selang biogas pada
reaktor menuju manometer yang berisi air destilasi. Air destilasi pada manometer
akan terdesak ketika terdapat biogas yang masuk ke dalam manometer.
Permukaan air destilasi berhimpit dengan skala yang ada pada manometer.
Perubahan permukaan air destilasi yang ditunjukkan pada skala dipantau dan
dicatat untuk mengetahui banyaknya produksi biogas selama penelitian.
3.4.2 Analisis Data
Analisa data dilakukan terhadap data yang diperoleh dari hasil analisis
setiap parameter yakni parameter TCOD, SCOD, VFA, pH, dan suhu:
1. Analisis penyisihan konsentrasi TCOD, dan SCOD pada tahap running.
Analisis penyisihan konsentrasi dilakukan terhadap data TCOD dan SCOD
pada konsentrasi OLR tertentu selama tahap running. Data konsentrasi penyisihan
TCOD dan SCOD dilakukan tabulasi data dalam bentuk tabel dan diplotkan dalam
bentuk grafik dengan sumbu X adalah waktu pengamatan dan sumbu Y adalah
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
46
konsentrasi penyisihan TCOD dan SCOD. Besarnya penurunan konsentrasi TCOD,
dan SCOD dihitung dengan menggunakan persamaan 3.9.
Penyisihan (mg/L) = C0 – C1 (3.9)
Keterangan: C0 = konsentrasi parameter inlet pada hari ke-i (mg/L) C1 = konsentrasi parameter oulet pada hari ke-i (mg/L)
2. Analisi fluktuasi VFA
Data VFA selama 15 hari pengamatan dilakukan tabulasi data dalam
bentuk tabel dan diplotkan dalam bentuk grafik. Sumbu X pada grafik merupakan
waktu pengataman (hari ke-) dan sumbu Y merupakan konsentrasi VFA (mg/L).
Grafik yang diperoleh dianalisis secara deskriptif.
3. Analisis uji beda konsentrasi penyisihan bahan organik pada OLR dengan
uji statistik
Data inlet dan oulet bahan organik pada tiap OLR didapatkan kemudian
dilakukan perhitungan penyisihan bahan organik. Data konsentrasi penyisihan
bahan organik dianalisis secara statistik menggunakan software Statistical
Product and Service Solution (SPSS). Uji awal yang dilakukan yaitu uji
normalitas menggunakan One Sample Kolmogorov Smirnov (K-S) dan uji
homogenitas dengan Levene Test. Jika didapatkan data yang berdistribusi normal
dan varian data yang homogen, maka uji statistik dilanjutkan dengan
menggunakan uji Analysis Of Varian (ANOVA) dua arah dengan derajat
signifikansi 5% untuk mengetahui adanya pengaruh perlakuan. Bila didapatkan
pengaruh dari perlakuan yang diberikan, uji dilanjutkan dengan uji Duncan untuk
mengetahui adanya signifikasi antar perlakuan.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
47
Cara pengambilan keputusan dari uji ANOVA ini adalah :
Jika diperoleh sig < α, maka H0 ditolak dan H1 diterima.
Jika diperoleh sig > α, maka H0 diterima dan H1 ditolak.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
48
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini akan dijelaskan hasil penelitian dan pembahasan yang
meliputi data konsentrasi penyisihan TCOD dan SCOD untuk parameter bahan
organik pada tiap OLR yang dapat dilihat pada Lampiran 2, serta data pemantaun
pH, suhu, VFA, dan produksi biogas tiap OLR pada Lampiran 3. Data hasil
running dilakukan analisis data untuk mengetahui konsentrasi penyisihan bahan
organik pada tiap OLR, mencari perbedaan tingkat penyisihan bahan organik pada
OLR yang berbeda, serta menentukan OLR efektif untuk menyisihkan bahan
organik
Penelitian ini dilakukan selama 15 hari dengan pengambilan sampel pada
hari ke 0, 3, 6, 9, 12, dan 15. Penelitian dilakukan secara bertahap yaitu
pengoperasian OLR 0 dan 4 g/L.hari pada tahap pertama selama 15 hari. Tahap
selanjutnya OLR 8 g/L.hari selama 15 hari dan tahap terakhir OLR 16 g/L.hari
selama 15 hari. Pada setiap tahapan dilakukan pengukuran parameter TCOD dan
SCOD pada saat inlet dan outlet untuk mengetahui konsentrasi penyisihannya.
Penelitian ini diawali dengan proses seeding dari lumpur RPH. Proses
seeding dilakukan untuk memperoleh jumlah mikroorganisme yang digunakan
dalam proses pengoperasian reaktor (running). Jumlah mikroorganisme dapat
dipantau dari nilai VSS. Nilai VSS selama proses seeding dapat dilihat pada
Lampiran 4. Nilai VSS yang telah lebih dari 3000 mg/L menunjukan proses
seeding telah selesai dan lumpur RPH dapat digunakan sebagai sumber
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
49
mikroorganisme pada pengoperasisan reaktor (running). Penelitian dilanjutkan
dengan pengoperasian reaktor (running) untuk mendapatkan data penyisihan
bahan organik, sehingga diketahui OLR efektif yang digunakan untuk pengolahan
air limbah secara anaerobik kontinyu.
4.1 Penyisihan Konsentrasi Total Chemical Oxygen Demand (TCOD) dan
Soluble Chemical Oxygen Demand (SCOD) Pada Tiap Organic Loading
Rate (OLR)
Pada penelitian ini dilakukan pengukuran TCOD dan SCOD pada saat inlet
untuk mengetahui seberapa besar kemampuan penyisihan TCOD dan SCOD yang
terjadi pada reaktor dengan proses anaerobik. Pengukuran TCOD untuk
mengetahui jumlah bahan organik dalam bentuk senyawa kompleks, sedangkan
SCOD diukur untuk mengetahui bahan organik terlarut dalam bentuk senyawa
sederhana hasil dari degradasi bahan organik yang dilakukan oleh
mikroorganisme dalam proses anaerobik. OLR yang digunakan pada penelitian
tahap pertama adalah OLR 0 g/L.hari. Pada OLR 0 g/L.hari tidak terjadi proses
aliran air limbah secara kontinyu melainkan proses yang terjadi aliran diam
(batch). Penyisihan konsentrasi TCOD dan SCOD pada OLR 0 g/L.hari dapat
dilihat pada Gambar 4.1.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
50
Gambar 4.1 Grafik Penyisihan Konsentrasi TCOD dan SCOD Pada OLR 0 g/L.hari
Berdasarkan Gambar 4.1 diketahui bahwa terjadi penyisihan TCOD dan
SCOD pada OLR 0 g/L.hari. Rentang penyisihan TCOD sebesar 1.968 – 2.496
mg/L dan SCOD sebesar 1.787 – 2.400 mg/L. Penyisihan konsentrasi TCOD
tertinggi terjadi pada hari ke-6 sebesar 2.496 mg/L sedangkan penyisihan
konsentrasi SCOD tertinggi terjadi pada hari ke-3 sebesar 2.400 mg/L. Penyisihan
terjadi mulai hari ke-3 hingga hari ke-15. Pada penyisihan konsentrasi TCOD
terjadi fluktuasi penyisihan selama waktu operasional, sedangkan penyisihan
konsentrasi SCOD menurun setelah hari ke-3. Oleh karena itu dilakukan uji beda
secara statistik untuk mengetahui beda penyisihan yang terjadi saat waktu
operasional. Hasil uji beda dapat dilihat pada Tabel 4.1.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0 3 6 9 12 15
Pen
yisi
han
Konse
ntr
asi (m
g/L
)
Waktu Operasional (Hari)
TCOD
SCOD
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
51
Tabel 4.1 Hasil Uji Beda Statistik Penyisihan TCOD dan SCOD Pada OLR 0 g/L.hari
Waktu
Operasional
Mean Penyisihan
TCOD SCOD
Hari ke-0 0 ± 0.00 mg/L a 0 ± 0,00 mg/L d Hari ke-3 1.968 ± 332,55 mg/L b 2.400 ± 219,96 mg/L f Hari ke-6 2.496 ± 144,00 mg/L c 1.968 ± 83,13 mg/L e Hari ke-9 2.095 ± 322,09 mg/L c 1.832 ± 286,70 mg/L e Hari ke-12 2.415 ± 286,30 mg/L c 1.786 ± 79,09 mg/L e Hari ke-15 2.352 ± 56,73 mg/L c 2.112 ± 415,69 mg/L ef
Pada Tabel 4.1, notasi huruf yang sama menunjukkan tidak ada beda
signifikan sedangkan huruf yang berbeda menunjukkan adanya beda signifikan.
Berdasarkan Tabel 4.1 penyisihan konsentrasi TCOD dan SCOD terdapat beda
nyata antara penyisihan konsentrasi TCOD dan SCOD selama waktu operasional.
Pada Tabel 4.1 dapat dilihat bahwa pada hari ke-6 hingga hari ke-15 tidak terdapat
perbedaan penyisihan, namun pada hari ke-3 terdapat perbedaan penyisihan
dengan hari-hari lainnya. Hal tersebut menunjukan pada hari ke-3 telah terjadi
proses anaerobik pada reaktor. Berdasarkan data tersebut dilakukan regresi pada
hari yang berbeda signifikan dapat dilihat pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2 Grafik Regresi Penyisihan Konsentrasi TCOD dan SCOD Pada OLR 0 g/L.hari
y = 1248x - 1008
R² = 0.9001y = 984x - 512
R² = 0.5916
0
1000
2000
3000
0 3 6
Pen
yisi
han
Konse
ntr
asi
(mg/L
)
Waktu Operasional (Hari)
TCOD
SCOD
Linear (TCOD)
Linear (SCOD)
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
52
Berdasarkan Gambar 4.2 diketahui bahwa hubungan waktu operasional
dan penyisihan konsentrasi TCOD dan SCOD mengalami regresi linier positif. Hal
tersebut karena nilai slope yang positif sebesar 1248 dan 984. Pengaruh waktu
operasional dan penyisihan konsentrasi TCOD dapat diketahui dari koefisien
determinasi yaitu 0,9001 dan 0,5916 sehingga pengaruh antara waktu operasional
dengan penyisihan konsentrasi TCOD sebesar 90,01% dan SCOD sebesar 58,16%.
Oleh karena itu, nilai korelasi antara waktu operasional dan konsentrasi TCOD
dan SCOD OLR 0 g/L.hari sebesar 0,9487 dan 0,7691 sehingga dapat diartikan
bahwa semakin lama waktu operasional reaktor maka semakin meningkat
penyisihan konsentrasi TCOD dan SCOD. Peningkat penyisihan konsentrasi
TCOD dan SCOD akibat dari proses anaerobik pada reaktor.
Proses anaerobik diawali dengan proses hidrolisis adalah proses
penguraian senyawa polimer menjadi monomer sederhana dengan bantuan bakteri
(Metcalf & Eddy, 2003). Proses selanjutnya adalah proses asidogenesis yaitu yaitu
mikroba mengubah partikel tersuspensi menjadi terlarut. Proses asidogenesis
diketahui dengan meningkatnya konsentrasi SCOD dan VFA. Proses terakhir dari
proses anaerobik adalah proses metanogenesis. Proses metanogenesis adalah
proses tereduksi SCOD dan VFA untuk dikonversikan menjadi gas metan (biogas)
(Soetopo dkk., 2011).
Pada proses anaerobik dapat menyebabkan rasio TCOD dan SCOD
berfluktuasi seperti yang terlihat pada Gambar 4.1. Persentase ratio penyisihan
konsentrasi SCOD dibandingkan penyisihan konsentrasi TCOD pada penelitian ini
antara 50% - 80%. Besarnya persentase rasio penyisihan konsentrasi SCOD
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
53
dibandingkan penyisihan konsentrasi TCOD menunjukan proses anaerobik pada
reaktor telah berlangsung (Nadais dkk., 2010). Hal tersebut ditunjukan dengan
tingginya penyisihan SCOD berbanding lurus dengan penurunan konsentrasi VFA
dapat dilihat pada Gambar 4.3. sehingga menghasilkan produksi biogas yang
cukup tinggi dapat dilihat pada Gambar 4.4.
Selain dari penyisihan konsentrasi TCOD dan SCOD, penurunan VFA, dan
produksi biogas, proses anaerobic pada reaktor ditunjukan dengan nilai pH 6,6 -
7,0 dan suhu 27 – 29 OC. Gerardi (2003) menyatakan bahwa bakteri anaerob
mampu tumbuh dan bekerja dengan baik pada pH 6.5 – 7.5. dan menurut
Angelidaki dan Ahring (1993) menyatakan bahwa proses anaerobik dapat terjadi
pada suhu 25 – 40 oC sehingga bakteri mampu mendegradasi bahan organik.
Gambar 4.3 Konsentrasi VFA Pada OLR 0 g/L.hari
0
10000
20000
30000
0 3 6 9 12 15Konse
ntr
asi VFA
(m
g/L
)
Waktu Operasional (Hari)
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
54
Gambar 4.4 Produksi Biogas Harian Pada OLR 0 g/L.hari
Berdasarkan data-data diatas dapat diketahui bahwa pada reaktor
anaerobik OLR 0 g/L.hari terjadi proses anaerobik. Pada reaktor ini menunjukan
efisiensi penyisihan sebesar 41%-52% untuk penyisihan konsentrasi TCOD dan
37%-50% untuk penyisihan konsentrasi SCOD. Efisiensi tertinggi penyisihan
TCOD dan SCOD sebesar 50% terjadi pada hari ke-3. Hal tersebut menunjukan
bahwa setelah hari ke-3 bakteri masih mampu melakukan penyisihan TCOD dan
SCOD tetapi tidak lagi optimum. Menurut Dareioti & Kornaros, (2014)
menyatakan efisiensi penyisihan konsentrasi TCOD dan SCOD yang rendah akibat
dari akumulasi asam asetat yang ditunjukan dengan konsentrasi VFA.
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 3 6 9 12 15
Volu
me
Bio
gas
(cm
3 )
Waktu Operasional (Hari)
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
55
Pada OLR 4 g/L.hari air limbah dialirkan dari bak ekualisasi menuju outlet
dengan melewati reaktor anaerobik. Pada OLR ini dilakukan pengukuran
konsentrasi TCOD dan SCOD pada bak ekualisasi sebelum mengukur konsentrasi
TCOD dan SCOD pada outlet reaktor. Hal tersebut dilakukan untuk mengetahui
kemampuan penyisihan yang terjadi pada reaktor anaerobik kontinyu. Pada bak
ekualisasi konsentrasi TCOD berkisar 3.509 – 3.920 mg/L dan konsentrasi SCOD
berkisar 1.755 – 2352 mg/L. Hasil penyisihan pada reaktor anaerobik dengan
OLR 4 g/L.hari dapat dilihat pada Gambar 4.3.
Gambar 4.5 Grafik Penyisihan Konsentrasi TCOD dan SCOD Pada OLR 4 g/L.hari
Berdasarkan Gambar 4.5 diketahui bahwa terjadi penyisihan konsentrasi
TCOD dan SCOD pada OLR 4 g/L.hari. Penyisihan terjadi mulai hari ke-3 hingga
hari ke-15. Rentang penyisihan konsentrasi TCOD sebesar 1.381 – 2.090 mg/L
dan SCOD sebesar 510 – 971 mg/L. Penyisihan konsentrasi TCOD tertinggi terjadi
0
500
1000
1500
2000
2500
0 3 6 9 12 15
Pen
yisi
han
Konse
ntr
asi (
mg/L
)
Waktu Operasional (Hari)
TCOD
SCOD
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
56
pada hari ke-3 sebesar 2.090 mg/L, sedangkan penyisihan konsentrasi SCOD
tertinggi terjadi pada hari ke-3 dan ke-12 yaitu sebesar 971 dan 784 mg/L. Pada
penyisihan konsentrasi TCOD terjadi fluktuasi penyisihan selama waktu
operasional, sedangkan penyisihan konsentrasi SCOD tidak mengalami perubahan
pada hari ke-6 dan ke-9. Oleh karena itu dilakukan uji beda secara statistik untuk
mengetahui beda penyisihan yang terjadi saat waktu operasional. Hasil uji beda
dapat dilihat pada Tabel 4.2
Tabel 4.2 Hasil Uji Beda Statistik Penyisihan TCOD dan SCOD Pada OLR 4 g/L.hari
Waktu
Operasional
Mean Penyisihan
TCOD SCOD
Hari ke-0 0 ±0,00 mg/L a 0 ± 0,00 mg/L d Hari ke-3 2.090 ± 636,63 mg/L b 971 ± 193,99 mg/L f Hari ke-6 1.505 ± 265,01 mg/L b 510 ± 205,77 mg/L de Hari ke-9 1.642 ± 171,08 mg/L b 510 ± 218,87 mg/L de Hari ke-12 1.381 ± 466,29 mg/L b 784 ± 326,31 mg/L ef Hari ke-15 1.792 ± 403,82 mg/L b 635 ± 155,56 mg/L ef
Pada Tabel 4.2, notasi huruf yang sama menunjukkan tidak ada beda
signifikan sedangkan huruf yang berbeda menunjukkan adanya beda signifikan.
Pada tabel 4.2 dapat dilihat bahwa pada penyisihan konsentrasi TCOD tidak terjadi
beda penyisihan dari hari ke-3 hingga hari ke-15, sedangkan pada penyisihan
konsentrasi SCOD terdapat beda penyisihan antara hari ke-3 dengan hari-hari
lainnya. Namun besar penyisihan konsentrasi SCOD pada hari ke-3 tidak terlalu
jauh berbeda dengan hari ke-12 dan hari ke-15. Pada OLR 4 g/L.hari penyisihan
konsentrasi TCOD dan SCOD tidak terlalu berbeda nyata. Berdasarkan data
tersebut dilakukan regresi pada hari yang berbeda signifikan dapat dilihat pada
Gambar 4.6.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
57
Gambar 4.6 Grafik Regresi Penyisihan Konsentrasi TCOD dan SCOD Pada OLR 4 g/L.hari
Berdasarkan Gambar 4.6 diketahui bahwa hubungan waktu operasional
dan penyisihan konsentrasi TCOD dan SCOD mengalami regresi linier positif. Hal
tersebut karena nilai slope yang positif sebesar 634 dan 261. Pengaruh waktu
operasional dan penyisihan konsentrasi TCOD dapat diketahui dari koefisien
determinasi yaitu 0,3631 dan 0, 2687 sehingga pengaruh antara waktu operasional
dengan penyisihan konsentrasi TCOD sebesar 36,31% dan SCOD sebesar 26,87%.
Oleh karena itu, nilai korelasi antara waktu operasional dan konsentrasi TCOD
dan SCOD OLR 0 g/L.hari sebesar 0,6025 dan 0,5183 sehingga dapat diartikan
bahwa semakin lama waktu operasional reaktor maka semakin meningkat
penyisihan konsentrasi TCOD dan SCOD. Peningkat penyisihan konsentrasi
TCOD dan SCOD akibat dari proses anaerobik pada reaktor.
y = 634.67x - 149.33
R² = 0.3631
y = 261.33x - 12.444
R² = 0.2687
0
500
1000
1500
2000
2500
0 3 6
Pen
yisi
han
Konse
ntr
asi (m
g/L
)
Waktu Operasional (Hari)
TCOD
SCOD
Linear (TCOD)
Linear (SCOD)
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
58
Persentase ratio penyisihan konsentrasi SCOD dibandingkan penyisihan
konsentrasi TCOD pada OLR 4 g/L.hari antara 54% - 74%. Ratio penyisihan
konsentrasi TCOD dan SCOD pada OLR 4 g/L.hari lebih kecil dari OLR 0
g/L.hari. Namun pada OLR ini rasio penyisihan konsentrasi TCOD dan SCOD
semakin meningkat hingga hari ke-15, berbeda dengan OLR 0 g/L.hari yang
memiliki rasio besar pada hari ke-3 dan berfluktuasi pada hari berikutnya.
Peningkatan rasio pada OLR 4 g/L.hari berbanding lurus dengan penurunan VFA
dapat dilihat pada Gambar 4.7 dan peningkatan produksi biogas pada Gambar 4.8.
Pada OLR 4 g/L.hari proses anaerobik terjadi pada hari ke-6 yang ditandai
dengan penurunan konsentrasi VFA dan produksi biogas. Selain itu pada hari ke-6
kondisi pH reaktor 7,3 dan suhu 29OC menunjukan kondisi optimum bakteri untuk
mendegradasi bahan organik.
Gambar 4.7 Konsentrasi VFA Pada OLR 4 g/L.hari
0
5000
10000
15000
20000
25000
0 3 6 9 12 15
Konse
ntr
asi VFA
Waktu Operasional (Hari)
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
59
Gambar 4.8 Produksi Biogas Harian Pada OLR 4 g/L.hari
Berdasarkan data-data diatas dapat diketahui bahwa pada reaktor
anaerobik OLR 4 g/L.hari terjadi proses anaerobik. Pada reaktor ini menunjukan
efisiensi penyisihan sebesar 32% - 53% untuk penyisihan konsentrasi TCOD dan
22% - 46% untuk penyisihan konsentrasi SCOD. Efisiensi tertinggi penyisihan
TCOD sebesar 53% terjadi pada hari ke-3 dan SCOD sebesar 46% terjadi pada hari
ke-12. Namun kinerja optimum reaktor OLR 4 g/L.hari terjadi pada hari ke-12
ditunjukan penurunan VFA dan produksi biogas yang cukup tinggi.
Pada OLR 4 g/L.hari kemampuan penyisihan bahan organik lebih rendah
dari OLR 0 g/L.hari. Hal tersebut terjadi karena pada OLR 4 g/L.hari terjadi
sistem kontinyu yaitu dilakukan pengaliran air limbah secara kontinyu pada
reaktor dengan waktu tinggal tertentu sehingga beban organik yang masuk dalam
reaktor selalu bertambah. Pada OLR 0 g/L.hari tidak ada aliran air limbah
sehingga beban organik yang ada pada reaktor tetap dan mikroba lebih optimum
mendegradasi air limbah. Menurut Indriyati (2003), kenaikan konsentrasi bahan
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0 3 6 9 12 15
Volu
me
Bio
gas
(cm
3 )
Waktu Operasional (Hari)
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
60
organik yang terlalu cepat menyebabkan bakteri metanogenik yang tumbuh lebih
lambat daripada bakteri asidogenik, belum siap untuk mengolah beban organik
yang lebih besar. Hal tersebut yang menyebabkan efisiensi penyisihan OLR 4
g/L.hari lebih rendah OLR 0 g/L.hari. Pada tahap selanjutnya pada penelitian ini
nilai OLR ditingkat menjadi 8 g/L.hari.
Pada OLR 8 g/L.hari air limbah dialirkan dari bak ekualisasi menuju outlet
dengan melewati reaktor anaerobik memiliki konsentrasi TCOD berkisar 3.504 –
4.966 mg/L dan konsentrasi SCOD berkisar 2.614 – 4.045 mg/L. Hasil penyisihan
TCOD dan SCOD dapat dilihat pada Gambar 4.9.
Gambar 4.9 Grafik Penyisihan Konsentrasi TCOD dan SCOD Pada OLR 8 g/L.hari
Berdasarkan Gambar 4.9 diketahui bahwa terjadi penyisihan konsentrasi
TCOD dan SCOD pada OLR 8 g/L.hari. Penyisihan terjadi mulai hari ke-3 hingga
0
500
1000
1500
2000
2500
0 3 6 9 12 15
Pen
yisi
han
Konse
ntr
asi (
mg/L
)
Waktu Operasional (Hari)
TCOD
SCOD
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
61
hari ke-15. Rentang penyisihan konsentrasi TCOD sebesar 1.329 – 2.304 mg/L
dan SCOD sebesar 1.143 – 2.186 mg/L. Penyisihan konsentrasi TCOD tertinggi
terjadi pada hari ke-3 sebesar 2.304 mg/L, sedangkan penyisihan konsentrasi
SCOD tertinggi terjadi pada hari ke-15 sebesar 2.293 mg/L. Pada penyisihan
konsentrasi TCOD terjadi penurunan penyisihan setelah hari ke-3, sedangkan
penyisihan konsentrasi SCOD terjadi fluktuasi hingga hari ke-15. Oleh karena itu
dilakukan uji beda secara statistik untuk mengetahui beda penyisihan yang terjadi
saat waktu operasional. Hasil uji beda dapat dilihat pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3 Hasil Uji Beda Statistik Penyisihan TCOD dan SCOD Pada OLR 8 g/L.hari
Waktu
Operasional
Mean Penyisihan
TCOD SCOD
Hari ke-0 0 ± 0,00 mg/L a 0 ± 0,00 mg/L d Hari ke-3 2.304 ± 144,00 mg/L c 1.600 ± 363,45 mg/L ef Hari ke-6 2.252 ± 620,40 mg/L c 1.143 ± 484,11 mg/L e Hari ke-9 1.329 ± 57,73 mg/L b 1.488 ± 299,76 mg/L e Hari ke-12 1.330 ± 79,67 mg/L b 1.666 ± 464,18 mg/L ef Hari ke-15 1.926 ± 137,50 mg/L c 2.293 ± 356,18 mg/L f
Pada Tabel 4.3, notasi huruf yang sama menunjukkan tidak ada beda
signifikan sedangkan huruf yang berbeda menunjukkan adanya beda signifikan.
Berdasarkan Tabel 4.3 penyisihan konsentrasi TCOD dan SCOD terdapat beda
nyata antara penyisihan konsentrasi TCOD dan SCOD selama waktu operasional.
Pada tabel 4.3 dapat dilihat bahwa pada penyisihan konsentrasi TCOD terjadi beda
penyisihan pada hari ke-9 dan hari ke-12 dengan hari-hari lainnya, sedangkan
pada penyisihan konsentrasi SCOD terdapat beda penyisihan antara hari ke-15
dengan hari-hari lainnya. Perbedaan pada penyisihan konsentrasi TCOD hari ke-9
dan hari ke-12 karena memiliki penyisihan yang lebih rendah dari hari-hari
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
62
lainnya, sedangkan pada penyisihan SCOD hari ke-15 berbeda dengan hari lainnya
karena memiliki nilai penyisihan yang tinggi dari hari-harinya. Berdasarkan data
tersebut dilakukan regresi pada hari yang berbeda signifikan dapat dilihat pada
Gambar 4.10.
Gambar 4.10 Grafik Regresi Penyisihan Konsentrasi TCOD dan SCOD Pada OLR 8 g/L.hari
Berdasarkan Gambar 4.10 diketahui bahwa hubungan waktu operasional
dan penyisihan konsentrasi TCOD dan SCOD mengalami regresi linier positif. Hal
tersebut karena nilai slope yang positif sebesar 369 dan 532. Pengaruh waktu
operasional dan penyisihan konsentrasi TCOD dapat diketahui dari koefisien
determinasi yaitu 0,1939 dan 0,559 sehingga pengaruh antara waktu operasional
dengan penyisihan konsentrasi TCOD sebesar 19,39% dan SCOD sebesar 55,9%.
Oleh karena itu, nilai korelasi antara waktu operasional dan konsentrasi TCOD
dan SCOD OLR 0 g/L.hari sebesar 0,4403 dan 0,7476 sehingga dapat diartikan
bahwa semakin lama waktu operasional reaktor maka semakin meningkat
y = 369.28x + 528
R² = 0.1939
y = 532.16x - 72
R² = 0.559
0
500
1000
1500
2000
2500
0 3 6 9
Pen
yisi
han
Konse
ntr
asi (m
g/L
)
Waktu Operasional (Hari)
TCOD
SCOD
Linear (TCOD)
Linear (SCOD)
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
63
penyisihan konsentrasi TCOD dan SCOD. Peningkat penyisihan konsentrasi
TCOD dan SCOD akibat dari proses anaerobik pada reaktor.
Persentase ratio penyisihan konsentrasi SCOD dibandingkan penyisihan
konsentrasi TCOD pada OLR 8 g/L.hari antara 74% - 83%. Rasio penyisihan
konsentrasi TCOD dan SCOD lebih besar daripada OLR sebelumnya. Rasio
penyisihan konsentrasi TCOD dan SCOD berfluktuasi hingga hari ke-15. Rasio
tertinggi terjadi pada hari ke-12 dengan rasio 1,25. Tingginya rasio tersebut tidak
menyebabkan penurunan penyisihan bahan organik maupun peningkatan VFA
dapat dilihat pada Gambar 4.11. Namun pada hari ke-12 menyebabkan bakteri
metanogenik tidak memproduksi biogas dapat dilihat pada gambar 4.12. Hal
tersebut karena bakteri metanogenik tumbuh lebih lambat dan belum siap untuk
mengolah SCOD yang meningkat (Indriyati, 2011).
Gambar 4.11 Konsentrasi VFA Pada OLR 8 g/L.hari
0
5000
10000
15000
20000
25000
0 3 6 9 12 15
Konse
ntr
asi VFA
(m
g/L
)
Waktu Operasional (Hari)
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
64
Gambar 4.12 Produksi Biogas Harian Pada OLR 8 g/L.hari
Berdasarkan data penyisihan bahan organik diatas dapat diketahui bahwa
pada reaktor anaerobik OLR 8 g/L.hari terjadi proses anaerobik. Pada reaktor ini
menunjukan efisiensi penyisihan sebesar 31% - 51% untuk penyisihan konsentrasi
TCOD dan 47% - 70% untuk penyisihan konsentrasi SCOD. Efisiensi tertinggi
penyisihan TCOD sebesar 51% terjadi pada hari ke-3 dan hari ke-15 dan SCOD
sebesar 70% terjadi pada hari ke-15. Peningkatan efisiensi penyisihan pada hari
ke-15 karena bakteri metanogenik telah siap mendegradasi SCOD dan konsentrasi
VFA untuk dikonversi menjadi biogas. Menurut Soetopo dkk., (2011), bakteri
metanogenik mereduksi SCOD dan menguraikan konsentrasi VFA menjadi gas
metan (CH4) dan CO2.
Pada OLR 8 g/L.hari efisiensi penyisihan bahan organik lebih tinggi dari
OLR sebelumnya karena pada OLR ini debit aliran yang masuk lebih cepat dari
pada OLR 4 g/L.hari sehingga biomassa yang terdapat pada air limbah cepat
berganti dengan biomassa yang baru. Hal tersebut yang membuat peningkatan
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0 3 6 9 12 15
Pro
duks
i Bio
gas
(cm
3 )
Waktu Operasional (Hari)
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
65
efisiensi penyisihan pada OLR 8 g/L.hari daripada OLR 4 g/L.hari yang memiliki
debit lebih lamban. Oleh karena itu, penelitian dilanjutkan pada tahap terakhir
dengan OLR 16 g/L.hari.
Pada OLR 16 g/L.hari air limbah dialirkan dari bak ekualisasi menuju
outlet dengan melewati reaktor anaerobik memiliki konsentrasi TCOD berkisar
4.128 – 4.992 mg/L dan konsentrasi SCOD berkisar 2.832 – 4.512 mg/L. Hasil
penyisihan TCOD dan SCOD dapat dilihat pada Gambar 4.7.
Gambar 4.13 Grafik Penyisihan Konsentrasi TCOD dan SCOD Pada OLR 16 g/L.hari
Berdasarkan Gambar 4.13 diketahui bahwa terjadi penyisihan konsentrasi
TCOD dan SCOD pada OLR 16 g/L.hari. Penyisihan terjadi mulai hari ke-3 hingga
hari ke-15. Rentang penyisihan konsentrasi TCOD sebesar 1.488 – 2.736 mg/L
dan SCOD sebesar 1.184 – 2.016 mg/L. Penyisihan konsentrasi TCOD tertinggi
terjadi pada hari ke-15 sebesar 2.736 mg/L, dan penyisihan konsentrasi SCOD
tertinggi terjadi pada hari ke-15 sebesar 2.016 mg/L. Pada penyisihan konsentrasi
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0 3 6 9 12 15
Pen
yisi
han
Konse
ntr
asi (m
g/L
)
Waktu Operasional (Hari)
TCOD
SCOD
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
66
TCOD dan SCOD terjadi penurunan penyisihan setelah hari ke-3, kemudian
mengalami peningkatan secara bertahap hingga hari ke-15. Oleh karena itu
dilakukan uji beda secara statistik untuk mengetahui beda penyisihan yang terjadi
saat waktu operasional. Hasil uji beda dapat dilihat pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4 Hasil Uji Beda Statistik Penyisihan TCOD dan SCOD Pada OLR 16 g/L.hari
Waktu
Operasional
Mean Penyisihan
TCOD SCOD
Hari ke-0 0 ± 0,00 mg/L a 0 ± 0,00 mg/L d Hari ke-3 1.968 ± 581,96 mg/L bc 1.248 ± 219,96 mg/L e Hari ke-6 1.488 ± 462,89 mg/L b 1.184 ± 99,92 mg/L e Hari ke-9 1.536 ± 462,89 mg/L b 1.488 ± 299,76 mg/L ef Hari ke-12 2.080 ± 483,18 mg/L bc
2.736 ± 659,89 mg/L c 1.872 ± 380,98 mg/L ef
Hari ke-15 2.016 ± 380,98 mg/L f
Pada Tabel 4.4, notasi huruf yang sama menunjukkan tidak ada beda
signifikan sedangkan huruf yang berbeda menunjukkan adanya beda signifikan.
Berdasarkan Tabel 4.4 penyisihan konsentrasi TCOD dan SCOD terdapat beda
nyata antara penyisihan konsentrasi TCOD dan SCOD selama waktu operasional.
Pada tabel 4.4 dapat dilihat bahwa pada penyisihan konsentrasi TCOD dan SCOD
terjadi beda penyisihan pada hari ke-15 dengan hari-hari lainnya. Pada hari ke-15
menunjukan penyisihan tertinggi dari hari-hari lainnya. Berdasarkan data tersebut
dilakukan regresi pada hari yang berbeda signifikan dapat dilihat pada Gambar
4.14.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
67
Gambar 4.14 Grafik Regresi Penyisihan Konsentrasi TCOD dan SCOD Pada OLR 16 g/L.hari
Berdasarkan Gambar 4.14 diketahui bahwa hubungan waktu operasional
dan penyisihan konsentrasi TCOD dan SCOD mengalami regresi linier positif. Hal
tersebut karena nilai slope yang positif sebesar 744 dan 552. Pengaruh waktu
operasional dan penyisihan konsentrasi TCOD dapat diketahui dari koefisien
determinasi yaitu 0,5257 dan 0, 6536 sehingga pengaruh antara waktu operasional
dengan penyisihan konsentrasi TCOD sebesar 52,57% dan SCOD sebesar 65,36%.
Oleh karena itu, nilai korelasi antara waktu operasional dan konsentrasi TCOD
dan SCOD OLR 0 g/L.hari sebesar 0,725 dan 0,8084 sehingga dapat diartikan
bahwa semakin lama waktu operasional reaktor maka semakin meningkat
penyisihan konsentrasi TCOD dan SCOD. Peningkat penyisihan konsentrasi
TCOD dan SCOD akibat dari proses anaerobik pada reaktor.
Persentase ratio penyisihan konsentrasi SCOD dibandingkan penyisihan
konsentrasi TCOD pada OLR 16 g/L.hari antara 41% - 80%. Rasio penyisihan
y = 744x - 336
R² = 0.5257
y = 552x - 320
R² = 0.65360
500
1000
1500
2000
2500
0 3 6
Pen
yisi
han
Konse
ntr
asi (m
g/L
)
Waktu Operasional (Hari)
TCOD
SCOD
Linear (TCOD)
Linear (SCOD)
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
68
konsentrasi TCOD dan SCOD pada OLR 16 g/L.hari lebih kecil dari OLR lainnya.
Rasio penyisihan konsentrasi TCOD dan SCOD tertinggi terjadi pada hari ke-9.
Peningkatan rasio pada OLR 16 g/L.hari berbanding lurus dengan penurunan
VFA dapat dilihat pada Gambar 4.15 dan peningkatan produksi biogas pada
Gambar 4.16.
Gambar 4.15 Konsentrasi VFA Pada OLR 16 g/L.hari
Gambar 4.16 Produksi Biogas Harian Pada OLR 16 g/L.hari
0
5000
10000
15000
20000
25000
0 3 6 9 12 15
Konse
ntr
asi VFA
(m
g/L
)
Waktu Operasional (Hari)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 3 6 9 12 15
Pro
duks
i Bio
gas
(cm
3 )
Waktu Operasional (Hari)
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
69
Berdasarkan data-data penyisihan bahan organik diatas dapat diketahui
bahwa pada reaktor anaerobik OLR 16 g/L.hari terjadi proses anaerobik. Pada
reaktor ini menunjukan efisiensi penyisihan sebesar 37% - 58% untuk penyisihan
konsentrasi TCOD dan 37% - 71% untuk penyisihan konsentrasi SCOD. Efisiensi
tertinggi penyisihan TCOD sebesar 58% dan SCOD sebesar 71% terjadi pada hari
ke-15. Peningkatan efisiensi penyisihan pada hari ke-15 karena bakteri
metanogenik telah siap mendegradasi SCOD dan konsentrasi VFA untuk
dikonversi menjadi biogas. Menurut Soetopo dkk., (2011), bakteri metanogenik
mereduksi SCOD dan menguraikan konsentrasi VFA menjadi gas metan (CH4)
dan CO2.
Pada OLR 16 g/L.hari memiliki efisiensi penyisihan bahan organik
tertinggi dari OLR 0, 4, dan 8 g/L.hari. Tinggi konsentrasi penyisihan bahan
organik pada OLR 16 g/L.hari karena biomassa yang terdapat pada reaktor lebih
cepat berganti sehingga mampu mendegradasi beban organik yang masuk
kedalam reaktor. Menurut Akram & Stuckey (2008), semakin baik efisiensi
penyisihan pada OLR yang besar disebabkan terlepasnya biomassa yang telah
menyerap bahan organik dan digantikan biomassa yang baru, sehingga membuat
kinerja reaktor lebih stabil dan lebih baik dari OLR yang kecil. Pada penelitian ini
dapat disimpulkan bahwa semakin besar OLR maka efisiensi penyisihan TCOD
dan SCOD semakin tinggi dan waktu tinggal yang terjadi semakin singkat. Selain
itu, semakin besar OLR produksi biogas semakin tinggi dan konsentrasi VFA
menurun. Selain itu, media arang aktif tempurung kelapa juga melakukan adsorpsi
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
70
bahan organik yang terdapat dalam air limbah membuat proses pengolahan
anaerobik lebih optimal (Kasam dkk., 2005).
Pada penelitian ini kinerja proses anaerobik pada reaktor masing-masing
OLR termasuk optimum dan berjalan baik dipantau dari nilai pH dapat dilihat
pada Gambar 4.17 dan suhu dapat dilihat pada Gambar 4.18.
Gambar 4.17 Nilai pH pada semua OLR
Gambar 4.18 Nilai suhu pada semua OLR
1
2
3
4
5
6
7
8
0 3 6 9 12 15
Nila
i pH
Waktu Operasional (Hari)
OLR 0 g/L.hari OLR 4 g/L.hari OLR 8 g/L.hari OLR 16 g/L.hari
25
26
27
28
29
30
31
0 3 6 9 12 15
Suhu (
OC)
Waktu Operasional (Hari)
OLR 0 g/L.hari OLR 4 g/L.hari OLR 8 g/L.hari OLR 16 g/L.hari
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
71
Pada Gambar 4.17, nilai pH pada setiap reaktor berkisar 6.6 – 7.4. Nilai
pH tersebut dapat menunjukan bahwa pada setiap reaktor telah terjadi proses
anaerobik. Gerardi (2003) menyatakan bahwa bakteri anaerob mampu tumbuh dan
bekerja dengan baik pada pH 6.5 – 7.5. Pada Gambar 4.18 nilai suhu pada setiap
reaktor berkisar 27 – 30 oC. Menurut Gerardi (2003) suhu optimum pada proses
anaerobik berkisar antara 32 -35 oC, tetapi Angelidaki & Ahring (1993)
menyatakan bahwa proses anaerobik dapat terjadi pada suhu 25 – 40 oC dan
mampu mendegradasi bahan organik. Berdasarkan data-data yang didapatkan
pada penelitian ini dapat diketahui bahwa pada penelitian ini kinerja reaktor
anaerobik berjalan baik.
4.2 Beda Konsentrasi Penyisihan Bahan Organik Menggunakan Reaktor
Anaerobik Kontinyu Bermedia Arang Aktif Tempurung Kelapa
(Cocos nucifera) Bila Nilai OLR Berbeda
Data penyisihan konsentrasi TCOD dan SCOD yang diperoleh dari semua
OLR kemudian diuji secara statistik untuk menjawab hipotesis statistik. Sebelum
dilakukan uji statistik untuk menjawab hipotesis statistik dilakukan uji beda
pengaruh waktu operasional pada penelitian ini. Hasil analisis statistik pengaruh
waktu operasional digunakan untuk menentukan perlakuan efektif terhadap
penyisihan konsentrasi TCOD dan SCOD pada air limbah secara anaerob dapat
dilihat pada Lampiran 5 Tabel 1. Berdasarkan Lampiran 5 Tabel 1 diketahui
bahwa pada hari ke-6 tidak terdapat beda signifikan dengan hari ke-15. Oleh
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
72
karena itu pada uji beda konsentrasi penyisihan bahan organik bila nilai OLR
berbeda menggunakan konsentrasi penyisihan TCOD dan SCOD pada hari ke- 15.
Selain dari hasil analisis statistik, menggunakan konsentrasi penyisihan
TCOD dan SCOD pada hari ke-15 karena pada hari ke-15 proses anaerobik
dianggap telah selesai dan penyisihan tertinggi terjadi pada hari ke-15.
Berdasarkan data-data yang ada, OLR 16 g/L.hari mampu menyisihkan bahan
organik dengan penyisihan tertinggi dibandingkan OLR yang lainnya. Konsentrasi
penyisihan bahan organik OLR 16 g/L.hari TCOD sebesar 2.726 mg/L dan SCOD
sebesar 2.016 mg/L.
Data konsentrasi penyisihan bahan organik berdasarakan nilai OLR diuji
secara statistika dengan software SPSS versi 22. Berdasarkan uji One Sample
Kolmogorov-Smirnov, diperoleh nilai signifikan penyisihan TCOD sebesar 0,180
dan SCOD sebesar 0,129 (Lampiran 5 Tabel 2). Nilai signifikasi yang lebih dari
0,05 menunjukan sampel berdistribusi normal. Langkah selanjutnya dilakukan uji
Homogenitas sampel taraf (α) 0,05 dengan Levene’s test. Hasil uji tersebut
menunjukan signifikansi taraf TCOD dan SCOD lebih dari 0,05 (Lampiran 5 Tabel
3), sehingga varian data bersifat homogen. Tahap selanjutnya, dilakukan uji
Anova Two-Way dengan taraf (α) 0,05. Hasil uji Anova menunjukan nilai
signifikasi TCOD sebesar 0,005 dan sCOD sebesar 0,000 (Lampiran 5 Tabel 4).
Berdasarkan uji Anova didapat hasil beda nyata pada Tabel 4.5.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
73
Tabel 4.5 Hasil Uji Beda Statistik Penyisihan TCOD dan SCOD Untuk Penentuan OLR Efektif
OLR Mean Penyisihan
TCOD SCOD
OLR 0 g/L.hari 2.352 ± 180,937 cb 2.112 ± 339.411 e
OLR 4 g/L.hari 1.792 ± 329,719 a 634 ± 279,377 d
OLR 8 g/L.hari 1.926 ± 112,269 ab 2.293 ± 360,977 e
OLR 16 g/L.hari 2.736 ± 538,799 c 2.016 ± 311,076 e
Pada Tabel 4.5, notasi huruf yang sama menunjukkan tidak ada beda
signifikan sedangkan huruf yang berbeda menunjukkan adanya beda signifikan.
Hasil uji beda menyatakan bahwa konsentrasi penyisihan konsentrasi TCOD dan
SCOD ada beda signifikan. Oleh karena itu, untuk hipotesis pertama dapat
dinyatakan H0a ditolak dan H1a diterima, dan untuk hipotesis kedua dapat
dinyatakan H0b ditolak dan H1b diterima.
4.3 Organic Loading Rate (OLR) Efektif Untuk Menyisihkan Bahan
Organik Menggunakan Reaktor Anaerobik Kontinyu Bermedia
Arang Aktif Tempurung Kelapa (Cocos nucifera)
Berdasarkan hasil uji statistik dapat diketahui bahwa variasi nilai OLR
berpengaruh pada konsentrasi penyisihan bahan organik. Hal tersebut dapat dilihat
dari OLR 0, 4, 8, dan 16 g/L.hari yang memiliki beda signifikan pada konsentrasi
penyisihan TCOD dan SCOD. Pada konsentrasi penyisihan TCOD OLR 0 g/L.hari
dengan OLR 16 g/L.hari tidak memiliki beda signifikan, sedangkan pada
konsentrasi penyisihan SCOD OLR 4g/L.hari memiliki beda signifikan dengan
OLR lainnya. Hasil uji beda signifikan dapat dilihat pada Tabel 4.5.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
74
Berdasarkan hasil uji statistik pada Tabel 4.5, diketahui bahwa pada
konsentrasi penyisihan TCOD terjadi perbedaan yang signifikan bila nilai OLR
berbeda sedangkan pada konsentrasi penyisihan SCOD ada perbedaan yang
signifikan antara OLR 4 g/L.hari dengan OLR 0, 8, dan 16 g/L.hari. Namun
berdasarkan hasil mean penyisihan OLR 16 g/L.hari memiliki konsentrasi
penyisihan TCOD yang lebih tinggi dari OLR lainnya. Pada konsentrasi
penyisihan SCOD mean penyisihan OLR 16 g/L.hari memiliki nilai lebih rendah
dari OLR 0 dan 8 g/L.hari tetapi tidak terdapat beda signifikan dapat dilihat pada
Tabel 4.5. Oleh karena itu OLR 16 g/L.hari mampu menyisihkan bahan organik
lebih tinggi dari OLR lainnya
Organic Loading Rate 16 g/L.hari memiliki konsentrasi penyisihan tinggi
sebesar 2.736 mg/L karena disebabkan terlepasnya biomassa yang telah
menyerap bahan organik dan digantikan biomassa yang baru, sehingga membuat
kinerja reaktor lebih stabil dan lebih baik dari OLR yang kecil (Akram & Stuckey,
2008). Semakin besar OLR yang digunakan waktu yang dibutuhkan untuk proses
anaerobik semakin singkat dan air limbah yang diolah semakin besar. Oleh karena
itu, OLR yang efektif untuk digunakan pada proses pengolahan anaerobik adalah
OLR yang memiliki nilai besar dan pada penelitian ini OLR yang efektif adalah
OLR 16g/L.hari. Pada penelitian ini terlepasnya biomassa dapat terlihat dengan
semakin banyak endapan yang terdapat pada reaktor dapat dilihat pada Lampiran
6, sehingga pada OLR yang besar membutuhkan reaktor yang lebih besar. Namun
pada penelitian ini tidak dilakukan pengukuran biomassa yang terdapat selama
proses anaerobik pada reaktor. Selain itu, pada OLR 16 g/L.hari menghasilkan
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
75
jumlah biogas lebih tinggi daripada OLR lainnya dapat dilihat pada sub bab 4.1.
Oleh karena itu, OLR 16 g/L.hari adalah OLR yang efektif untuk digunakan
sebagai pengolahan anaerobik secara kontinyu.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
76
BAB V
SIMPULAN DAN SARAN
5.1 Simpulan
Berdasarkan penelitian yang dilakukan maka dapat disimpulkan :
1. Konsentrasi penyisihan TCOD pada OLR 0, 4, 8, dan 16 g/L.hari
berturut turut sebesar 2.352 mg/L, 1.792 mg/L, 1.926 mg/L, dan 2.736
mg/L, sedangkan untuk penyisihan konsentrasi SCOD berturut turut
sebesar 2.112 mg/L, 635 mg/L, 2.293 mg/L, 2.016 mg/L.
2. Konsentrasi penyisihan TCOD dan SCOD terdapat beda pada nilai
OLR 0, 4, 8, dan 16 g/L.hari.
3. Organic Loading Rate yang efektif digunakan untuk penyisihan bahan
organik adalah OLR 16 g/L.hari.
5.2 Saran
Berdasarkan penelitian yang dilakukan maka saran yang didapatkan :
1. Perlu dilakukan pengukuran biomassa selama proses anaerobik pada
reaktor.
2. Perlu menggunakan reaktor dengan volume besar untuk nilai OLR
yang besar.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
77
DAFTAR PUSTAKA
Agathos, S. N., & Reineke, W., 2003. Biotechnology for the Enviroment :
Wastewater Treament and Modeling, Waste Gas Handling. Kluwe
Academic Publishers. Netherlands. Hal.: 137
Ahmad, A., Bahruddin, dan Rahmi, A., 2011. Penyisihan Kandungan Padatan
Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit dengan Bioreaktor Hibrid Anaerob
Bermedia Cangkang Sawit. Prosiding. Hal. C04-1 – C04-6. ISSN 1693 –
4393.
Akram, A., & Stuckey, D. C., 2008. Flux and Performance Improvement in A
Submerged Anaerobic Membrane Bioreactor (SAMBR) Using Powdered
Activated Carbon (PAC). Process Biochemistry. 4: 93 – 102.
Alaerts, G., & Santika, S. S., 1984. Metode Penelitian Air. Usahan Nasional,
Surabaya. Hal.: 141 – 159.
APHA, 1999. Standart Methods for the Examination of Water and
Wastewater 20th
edition. American Public Health Association. Hal.: 56-
107.
Asmara, A. A., 2014. Pengaruh Variasi Massa Arang Aktif Batok Kelapa
Terhadap Penyisihan Konsentrasi Kadar Amonia dengan Anaerobic Fixed
Bed Reactor. Skripsi. Sarjana Teknik, Universitas Airlangga, Surabaya. Hal.
23.
Bansal, R. S. & Goyal, M. 2005. Activated Carbon Adsorption. CRC Press,
Taylor & Francais Group. USA. Hal.: 50-100.
Boopathy, R., Karthikeyan, S., Mandal, A. B., dan Sekaran, G. 2013. Adsorption
of Ammonium Ion By Coconut Shell-Activated Carbon From Aquoeous
Solution; Kinetics, isotherm, and Thermodynamic Studies. Environmental
Science Pollution Res. 20: 533-542.
Buyukkamaci, N., & Filibeli, A., 2004. Volatile Fatty Acid in Anerobic Hybrid
Reactor. Process Biochemistry. 39: 1491 – 1494.
Chernicharo, C. A. L., 2007. Biological Wastewater Treatment Series Volume
Four: Anaerobic Reactors. IWA Publishing, London. Hal.: 77.
Dareioti, M. A., & Kornaros, M., 2014. Effect of Hydraulic Retention Time
(HRT) On The Anaerobic Co-Digestion Of Agro-Industrial Wastes In a
Two-Stage CSTR System. Bioresource Technology. 167 (2014): 407 –
415.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
78
Davis, M.L., 2010. Water and Wastewater Engineering. McGraw Hill, New
York. Hal.: 884.
Dawood, A. T., Kumar, A., & Sambi, S. S. 2011. Study on Anaerobic Treatment
of Synthetic Milk Wastewater under Variable Experimental Conditions.
International Journal of Environmental Science and Development. 2(1): 17-
23.
Effendi, H., 2003. Telaah Kualitas Air Bagi Pengelolaan Sumberdaya dan
Lingkungan Perairan. Kanisius, Yogyakarta. Hal.: 25-64
Farajzadehha, S., Mirbagheri, S. A., Farajzadehha, S., dan Shayegan, J., 2012.
Lab Scale Study of HRT and OLR Optimization in UASB Reactor for
Pretreating Fortified Wastewater in Various Operational Temperatures.
APCBEE Procedia. Hal. 90 – 95.
Fitria, N. N., 2011. Analisa Outlet Proses Pengolahan Limbah Cair di Unit Effluen
Treatment dan Advanced Treatment Pabrik III PT. Petrokomia Gresik Jawa
Timur. Tugas Akhir. Universitas Sebelas Maret. Hal. 17 – 19.
Gerardi, M. H., 2003. The Microbiology of Anerobic Digesters. John Wiley and
Sons Inc, New Jersey. Hal.: 31 – 55.
Han, W., Chen, H., Yao, X., Li, Y., dan Yang, C., 2010. Biohydrogen Production
with Anaerobic Sludge Immobilized by Granular Activated Carbon in A
Continuous Strirred-tank. Journal of Forestry Research. 21(4): 509 – 513.
Harahap, S., 2013. Pencemaran Perairan Akibat Kadar Amoniak yang Tinggi dari
Limbah Cair Industri Tempe. Jurnal Akutika. 4(2): 183-194
Henze, M., & Comeau, Y., 2008. Wastewater Characterization. Biological
Wastewater Treatment: Priciples Modelling and Design. IWA
Publishing. Hal: 33 – 36.
Indriyati, 2003. Proses Pembenihan (Seeding) dan Aklimatisasi pada Reaktor Tipe
Fixed Bed. Jurnal Teknik Lingkungan, 4(2): 55 – 59.
Indriyati, 2005. Pengolahan Limbah Cair Organik secara Biologi Menggunakan
Reaktor Anerobik Lekar Diam. JAI, 1(3): 341-343.
Jamilatun, S., & Setyawan, M., 2014. Pembuatan Arang Aktif dari Tempurung
Kelapa dan Aplikasinya Untuk Penjernihan Asap Cair. Spektrum Industri.
12(1): 73 – 83.
Karagianndis, A., 2012. Waste to Energy Opportunities and Challenges for
Developing and Transition Economies. Springer. London. Hal. 116
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
79
Kocadagistan, B., Kocadagistan, E., Topcu, N., dan Demircioǧlu, N. 2005.
Wastewater Treatment With Combined Upflow Anaerobic Fixed-bed and
Suspended Aerobic Reactor Equipped With a Membrane Unit. Process
Biochemistry. 40: 177-182.
Komemoto, K.., Lim, Y. G., Onoue, Y., Niwa, C., dan Toda, T., 2009. Effect of
Temperature on VFA’s and Biogas Production in Anerobic Solubilization
of Food Waste. Waste Management. 29: 2950 – 2955.
Korenaga, T., Tsukube, H., Shinoda, S., dan Nakamura, I., 1994. Hazardous
Waste Control in Research and Education. CRC Press. United State
America. Hal: 224.
Kurniati, E., 2008. Pemanfaatan Cangkang Kelapa Sawit Sebagai Arang Aktif.
Jurnal Penelitian Ilmu Teknik. 8(2): 96 – 103.
Laras, N. S., Yuliani., dan Fitrihidajati, H., 2015. Pemanfaatan Arang Aktif
Limbah Kulit Kacang Kedelai (Glycine max) dalam Meningkatkan
Kualitas Limbah Cair Tahu. LenteraBio. 4(1): 72 – 76.
Meisrilestari, Y., Khomaini, R., dan Wijayanti, H. 2013. Pembuatan Arang Aktif
Dari Cangkang Kelapa Sawit Dengan Aktivasi Secara Fisika, Kimia, dan
Fisika-Kimia. Konversi. 2(1): 1-6.
Metcalf & Eddy, 2003. Wastewater Engineering: Treatment and Reuse 4th
Edition. McGraw Hill. Hal. 546-602.
Nadais, M. H. G. A. G., Capela, M. I. A. P. F., Arroja, L. M. G. A., dan Hung, Y.
T., 2010. Anaerobic Treatment of Milk Processing Wastewater. Handbook
of Enviromental Enginnering, Volume: Enviromenrtal
Bioengineering.Springer Science and Business Media. Hal. 555.
Nakhla, G. F., & Suidan, M. T., 1995. Effect of Anaerobic Biological Activity on
The Adsopryive Capacity of Granular Activated Carbon. Jstor. 67(7):
1020 – 1026.
Nayono, S. E., 2009. Anaerobic Digestion of Organic Solid Waste for Energy
Production. KIT Scientific Publishing. Hal. 21
Nugroho, R. 2010. Pengembangan Teknologi untuk Mengolah Senyawa Nitrogen
dalam Air Limbah dengan Menggunakan Reaktor Berbahan Isian Batu
Belerang dan Batu Kapur. Laporan Akhir. Kementrian Riset dan Teknologi.
Hal.13. Okafor, P. C., Okon, P. U., Daniel, E. F., dan Ebenso E. E. 2012. Adsorption
Capacity of Coconut (Cocos nucifera L.) Shell for Lead, Copper,
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
80
Cadmium, and Arsenic From Aqueous Solutions. J. Electrochem. Sci. 7.
12354-12369Padmono, D., 2003. Pengaruh Beban Organik Terhadap
Efisiensi Anerobic Fixed Bed Reactor dengan Aliran Catu Upflow. Jurnal
Teknik Lingkungan. 4(3): 150-151.
Padmono, D., 2007. Distribusi Substrat di dalam Fixed Bed Reactor (FBR).
Jurnal Teknik Lingkungan. 8(1): 30.
Pohan, N., 2008. Pengolahan Limbah Cair Industri Tahu dengan Proses Biofilter
Aerobik. Tesis. Universitas Sumatera Utara, Meda. Hal.34.
Purnobasuki, H., Oktavitri, N. I., Kuncoro, E. P., Asmara, A. A., dan Rafsanjani,
S. I., 2014. Ammonia and Organic Compound Removal From Dairy Milk
Simulation Wastewater by Coconut Shell (Cocos nucifera). Journal of
Chemical and Pharmaceutical Research. 6(12): 619-624.
Putro, A. N. H. dan Ardhiany, S. A. 2010. Proses Pengambilan Kembali Bioetanol
Hasil Fermentasi dengan Metode Adsorpsi Hidrophobik. Skripsi.
Universitas Diponegoro. 9-10.
Rajakumar, R., & Meenambal, T., 2008. Comparative Study on Start-Up
Performance of HUASB and AF Reactors Trearing Poultry Slaughterhouse
Wastewater. Int.J.Environ. Res. 4: 403.
Ramasamy, E.V., Gajalaksmi, S., Sanjeevi, R., Jithesh, M. N., dan Abbasi, S. A.,
2004. Feasibility Studies on The Treatment of Dairy Wastewaters with
Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors. Biosource Technology. 93.
209 – 212.
Risdianto, D., 2007. Optimalisasi Proses Koagulasi Flokulasi untuk Pengolahan
Air Limbah Industri Jamu (Studi Kasus PT. Sido Muncul). Tesis. Magister
Teknik Kimia, Universitas Diponegoro, Semarang. Hal. 44-46.
Salamah, S., 2008. Pembuatan Karbon Aktif dari Kulit Buah Mahoni dengan
Perlakuan Perendaman dalam Larutan KOH. Prosiding. Hal. B-55 – B-5.
ISBN : 978-979-3980-15-7.
Sari. 2011. Optimalisasi Nilai Kalor Pembakaran Biobriket Campuran Batubara
dengan Arang Tempurung Kelapa. Skripsi. Universitas Negeri Solo. Hal.
35-37.
Shoumkova, A., & Stoyanova, V., Zeolites Formation by Hydrothermal Alkali
Activation of Coal Fly Ash from Thermal Power Station “Maritsa 3”,
Bulgaria. Fuel. 103. 533-541.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
81
Singh, U., & Kaushal, R. K., 2013. Treatment of Wastewater with Low Cost
Adsorbent – A Review. Intern. Journal of Technichal and Non Technical
Research. 4: 33-42.
Siregar, S. A. 2005. Instalasi Pengolahan Air Limbah. Kanisius, Yogyakarta.
Hal: 25-107.
Siriphanich, J., Saradhuldhat, P., Romphopak, T., Krisanapook, K., Pathaveerat,
S., dan Tongchitpakdee, S., 2011. Postharvest Biology and Technology of
Tropical and Subtropical Fruits : Cocona to Mango. Woodhead Publishing
Series in Food Science, Technology and Nutrition. Hal: 8-28.
SNI-06-6989-15-2004 tentang Air dan air limbah – Bagian 15: Cara uji kebutuhan
oksigen kimiawi (KOK) refluks terbuka dengan refluks terbuka secara
titrimetri. Badan Standarisasi Nasional.
SNI-06-6989-26-2005 tentang Air dan air limbah – Bagian 26: Cara uji kadar
padatan total secara gravimetri. Badan Standarisasi Nasional
Stepnowski, P., Siedlecka, A. M., Kurmirska, J., Ossowaski, T., Glamowski, P.,
Golebiowski, M., Gajdus, J., dan Kaczynski, Z., 2008. Determination of
Volatile Fatty Acids in Environmental Aqueous Samples. Polish J. of
Environ. Stud. 17 (3): 351-356.
Sugiharto, 2008. Dasar – Dasar Pengelolaan Air Limbah. UI-Press, Jakarta.
Hal: 45 – 126.
Suhendra, D., & Gunawan, E. R., 2010. Pemmbuatan Arang Aktif dari Batang
Jagung Menggunakan Aktivator Asam Sulfat dan Penggunaannya Pada
Penjerapan Ion Tembaga(II). Makara,Sains. 14(1): 22 – 26.
Suzuki, M., 1990. Adsorption Engineering. Kodansha LTD., Tokyo and
Elsevier Science Publisher B. V., Amsterdam. Hal : 5 – 22.
Templeton, M. R., & Butler, D., 2011. An Introduction to Wastewater Treatment.
Ventus Publishing, USA. Hal: 9-13.
Titiresmi, 2007. Penurunan Kadar COD Air Limbah Industri Permen dengan
Menggunakan Reaktor Lumpur Aktif. Jurnal Teknik Lingkungan. 8: 91-
96.
Wang, Q., Yang, Y., Yu, C., Huang H., Kim, M., Feng, C., dan Zhang, Z. 2011.
Study on a Fixed Zeolit Bioreactor For Anaerobic Digestion of
Ammonium-Rich Swine Wastes. Bioresource Technology. 102: 7064-7068
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
82
Wiesmann, U., Choi, I. S., dan Dombrowski, E. M., 2007. Fundamental
Biological Wastewater Treatment. Wiley-VchVerlag Gmbh and Co.
Kgaa, Berlin. Hal: 36-169.
Wijekoon, K. C., Visvanathan, C., dan Abeynayaka, A., 2010. Effect of Organic
Loading Rate on VFA Production, Organic Matter Removal and Microbial
Activity of A Two-Stage Thermophilic Anaerobic Membrane Bioreactor.
Bioresource Technology. 102: 5353 – 5360.
Wilkie, A.C., 2008. Biomethane From Biomass, Biowaste, and Biofuels. ASM
Press, Washington DC. Hal: 200
Zhang, C., Su, H., Wang, Z., Tan, T., dan Qin, P., 2015. Biogas by Semi-
Continuous Anaerobic Digestion of Food Waste. Appl Biochem
Biotechnol.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
83
Lampiran 1 Ringkasan Ilmiah
EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE TERHADAP PENYISIHAN BAHAN ORGANIK DENGAN MEDIA ARANG TEMPURUNG KELAPA (Cocos nucifera) PADA REAKTOR ANAEROBIK KONTINYU
Arya Zulfikar Paramartaa*, Nur Indradewi Oktavitria, Bambang Irawanb.
aProgram Studi S1 Ilmu dan Teknologi Lingkungan, Departemen Biologi, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Indonesia
bProgram Studi S1 Biologi, Departemen Biologi, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Indonesia
(*) Alamat Koresponden: Banyu Urip Wetan, Sawahan, Surabaya, +6285 73034 4644, e-mail: [email protected]
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh organic loading rate (OLR) yang efektif untuk menyisihkan bahan organik menggunakan reaktor anaerobik kontinyu bermedia arang aktif tempurung kelapa (Cocos nucifera). Bahan organik pada penelitian ini diukur dengan parameter TCOD dan SCOD. Pengoperasian reaktor pada penelitian ini menggunakan variasi OLR yaitu OLR 0, 4, 8, dan 16 g/L.hari Penelitian ini dilakukan selama 15 hari pada tiap OLR dengan volume reaktor 1 liter dan pengambilan sampel air limbah dilakukan setiap 3 hari. Hasil dari penelitian menunjukan penyisihan konsentrasi TCOD dan SCOD ada beda signifikan. Organic loading rate yang efektif untuk penyisihan konsentrasi TCOD dan SCOD adalah OLR 16 g/L.hari yang mampu menyisihkan konsentrasi TCOD sebesar 2.736 mg/L dan menyisihkan konsentrasi SCOD sebesar 2.016 mg/L.
Kata Kunci: Organic Loading Rate, Anaerobik, TCOD, SCOD.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
84
1. Pendahuluan
Air limbah didefinisikan sebagai kombinasi air buangan yang berasal dari tempat tinggal, institusi, bangunan industri, dan komersial yang terbawa oleh air tanah, air permukaan, dan air hujan (Metcalf & Eddy, 2003). Air limbah yang berasal dari air limbah industri pengolahan bahan organik mengandung 70% bahan organik, bahan organik yang terkandung ini akan mengurangi kadar oksigen terlarut di badan air untuk proses degradasi (Templeton & Butler, 2011). Konsentrasi bahan organik dalam air limbah dapat ditunjukan dengan oksidasi kimia menggunakan potassium dibikromat yang disebut Chemical Oxygen Demand (COD). Chemical Oxygen Demand adalah banyaknya oksigen yang dibutuhkan untuk oksidasi sempurna bahan organik dalam air (Wiesmann dkk., 2007). COD yang terkandung dalam air limbah disebut total Chemical Oxygen Demand (TCOD). Total Chemical Oxygen Demand (TCOD) terdiri atas particulate Chemical Oxygen Demand (PCOD) dan soluble Chemical Oxygen Demand (SCOD). PCOD adalah kandungan COD yang terdapat pada koloid dan padatan yang tersuspensi pada air limbah, sedangkan SCOD adalah kandungan COD yang terlarut pada air limbah (Metcalf & Eddy, 2003) dan bahan yang mudah didegradasi secara biologis (Padmono, 2003).
Limbah yang mengadung bahan organik tinggi dapat menurunkan kualitas badan air. Pengolahan yang tepat untuk mendegradasi bahan organik yang cukup tinggi adalah pengolahan anaerobik (Nadais dkk., 2010). Pengolahan anaerobik adalah pengolahan secara biologi yang memanfaatkan mikroorganisme untuk mendegradasi bahan organik dalam kondisi tidak didapatkan oksigen terlarut (Indriyati, 2005). Menurut Indriyati (2005), pengolahan anaerobik memiliki keuntungan yaitu menghasilkan energi dalam bentuk biogas, dan memiliki kerugian yaitu proses pertumbuhan mikroorganisme lambat dan perlu media sebagai tempat bakteri melekat. Salah satu media yang digunakan pada pengolahan anaerobik adalah arang aktif. Bahan yang digunakan untuk arang aktif bermacam-macam, yaitu tempurung kelapa (Kurniati, 2008).
Selain media, faktor yang mempengaruhi pengolahan anerobik antara lain laju beban organik atau organic loading rate (OLR) (Indriyati, 2005) dan volatile fatty acids (VFA) (Buyukkamaci & Filibeli, 2004). OLR adalah besaran yang menyatakan jumlah material organik dalam air buangan atau limbah yang diuraikan oleh mikroorganisme dalam reaktor per unit volume per hari (Indriyati, 2005). Besarnya nilai OLR atau laju beban organik yang terdapat didalam reaktor didasarkan pada nilai waktu tinggal hidraulik (Padmono, 2003) dan kondisi influent beban organik yang masuk (Chernicharo, 2007).
Penelitian yang dilakukan oleh Ramasamy dkk.,(2004) pada pengolahan anaerobik tanpa media menunjukan OLR berpengaruh terhadap efisiensi penyisihan COD sebesar 93% dan Farajzadehha dkk.,(2012) menunjukan OLR mampu menyisihkan COD sebesar 85%. Akram & Stuckey (2008) melakukan penelitian pengolahan anaerobik dengan media biofilter dalam bentuk bubuk arang aktif dengan organic loading rate (OLR) 4 – 16 g/L.hari. Degradasi COD
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
85
sebesar 98% pada OLR 16g/L.hari. Han dkk., (2010) melakukan penelitian pengolahan anaerobik dengan media butiran arang aktif dengan organic loading rate (OLR) sebesar 4 – 8 g/L.hari. Degradasi COD sebesar 80% pada OLR 4 g/L.hari. Oleh karena itu penelitian yang akan dilakukan menggunakan variasi OLR yaitu 4, 8, dan 16 g/L.hari untuk mengetahui efektivitas OLR dalam menyisihkan bahan organik. Selain organic loading rate (OLR), faktor lain yang berpengaruh terhadap pengolahan anaerobik adalah volatile fatty acids (VFA).
Pada penelitian ini menggunakan butiran arang aktif tempurung kelapa sebagai media dengan variasi OLR, yaitu OLR 0, 4, 8, dan 16 g/L.hari menggunakan reaktor anaerobik media tetap secara kontinyu. Parameter yang digunakan dalam penelitian ini untuk mewakili bahan organik adalah TCOD, dan
SCOD. Selain itu dilakukan pemantauan VFA, pH, suhu dan produksi biogas.
2. Metode
2.1 Tempat dan Waktu
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Ekologi dan Lingkungan (Ruang 122), dan Laboratorium Basah Departemen Biologi Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya. Pengambilan sludge sebagai inokulum penelitian diambil dari Rumah Pemotongan Hewan (RPH) Jalan Pegirian, Surabaya. Waktu pelaksanaan penelitian berlangsung selama 7 bulan terhitung dari bulan Desember 2015 – Juni 2016.
2.2 Alat dan Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah arang aktif tempurung kelapa 100 g mesh 20, akuades, bahan untuk aktivasi (larutan KOH 10%), bahan untuk air limbah sintetis (20 g glukosa; 14,4 g KNO3; 30 g Na2S2O3; 100 g NaHCO3; 2 g NH4Cl; 2 g MgSO4; dan 2 g bubuk susu instan merek Danstart, sludge dari rumah pemotongan hewan (RPH) 50 mL, bahan untuk analisis TCOD dan SCOD (K2Cr2O7 12,259 g; Ag2SO4 10 g; HgSO4 50 g; H2SO4 36 N 100 mL; larutan Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O 1 L; indikator feroin 100 mL; dan kertas saring Whatmann 42), dan bahan untuk analisis VFA (H2SO4 36 N 1 L; NaOH 0,1 N 2 L; dan indikator phenolphtalein (PP) 100 mL),
Alat penelitian yang digunakan pada penelitian ini adalah laboratory bottle ukuran 1 L 2 buah, pompa peristaltik BT100-2J, botol sampel 50 mL bahan kaca 6 buah, pH meter, termometer air raksa 1 buah, test tube COD 6 buah, COD reaktor dengan range suhu 100 oC dan range waktu 60 – 240 menit 1 buah, labu destilasi , heating mantle, erlenmeyer 250 mL 3 buah, buret 50 mL 2 buah, statif 2 buah, klem 4 buah, beaker glass 50 mL 1 buah, gelas ukur Pyrex A 25 mL ± 0,25 mL, gelas ukur Pyrex A 100 mL ± 1,0 mL, spektrofotometer, timbangan analitik, botol reagen bahan kaca ukuran 500 mL, pengaduk kaca 1 buah, , cawan kaca 5 buah, penjepit besi 1 buah, krus porselin 25 mL 4 buah, erlenmeyer vakum 1 buah, corong penghisap 50 mm 2 buah, oven, desikator, pipet ukur Pyrex A 10 mL ± 0,05 mL, dan manometer.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
86
3. Hasil dan Pembahasan
Penelitian ini dilakukan selama 15 hari dengan pengambilan sampel pada hari ke 0, 3, 6, 9, 12, dan 15. Penelitian dilakukan secara bertahap yaitu pengoperasian OLR 0 dan 4 g/L.hari pada tahap pertama selama 15 hari. Tahap selanjutnya OLR 8 g/L.hari selama 15 hari dan tahap terakhir OLR 16 g/L.hari selama 15 hari. Pada setiap tahapan dilakukan pengukuran parameter TCOD dan
SCOD pada saat inlet dan outlet untuk mengetahui konsentrasi penyisihannya. Penelitian ini diawali dengan proses seeding dari lumpur RPH. Proses
seeding dilakukan untuk memperoleh jumlah mikroorganisme yang digunakan dalam proses pengoperasian reaktor (running). Jumlah mikroorganisme dapat dipantau dari nilai VSS. Nilai VSS selama proses seeding. Nilai VSS yang telah lebih dari 3000 mg/L menunjukan proses seeding telah selesai dan lumpur RPH dapat digunakan sebagai sumber mikroorganisme pada pengoperasisan reaktor (running). Penelitian dilanjutkan dengan pengoperasian reaktor (running) untuk mendapatkan data penyisihan bahan organik, sehingga diketahui OLR efektif yang digunakan untuk pengolahan air limbah secara anaerobik kontinyu.
3.1 Penyisihan Konsentrasi Total Chemical Oxygen Demand (TCOD) dan Soluble Chemicel Oxygen Demand (SCOD) Pada Tiap Organic Loading Rate (OLR)
Pada penelitian ini bahan organik air limbah ditunjukan dengan parameter COD. Parameter COD pada penelitian ini terdiri dari TCOD dan SCOD. TCOD diukur untuk mengetahui jumlah bahan organik dalam bentuk senyawa kompleks, sedangkan SCOD diukur untuk mengetahui bahan organik terlarut dalam bentuk senyawa sederhana hasil dari degradasi bahan organik yang dilakukan oleh mikroorganisme dalam proses anaerobik. Nilai TCOD dan SCOD didapat dari nilai influen dan efluen air limbah yang diukur setelah waktu tinggal tercapai. Waktu tinggal pada reaktor dipengaruhi oleh variasi OLR atau laju beban organik. Variasi OLR yang digunakan pada penelitian ini adalah 0, 4, 8, dan 16g/L.hari, serta OLR 0g/L.hari sebagai kontrol. Variasi OLR mempengaruhi konsentrasi penyisihan bahan organik yang ditunjukan pada Gambar 4.1 dan Gambar 4.2.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
87
Gambar 4.1 Konsentrasi penyisihan TCOD berdasarkan nilai OLR
Gambar 4.2 Konsentrasi penyisihan SCOD berdasarkan nilai OLR
Pada OLR 0 g/L.hari menunjukan penyisihan sebesar sebesar 1.968 – 2.496 mg/L untuk penyisihan konsentrasi TCOD dan 1.787 – 2.352 mg/L untuk penyisihan konsentrasi SCOD. Penyisihan konsentrasi TCOD tertinggi terjadi pada hari ke-6 sebesar 2.496 mg/L sedangkan penyisihan konsentrasi SCOD tertinggi terjadi pada hari ke-3 sebesar 2.352 mg/L. Hal tersebut menunjukan bahwa setelah hari ke-3 bakteri masih mampu melakukan penyisihan TCOD dan
SCOD tetapi tidak lagi optimum. Menurut Dareioti & Kornaros, (2014) menyatakan penyisihan konsentrasi TCOD dan SCOD yang rendah akibat dari akumulasi asam asetat yang ditunjukan dengan konsentrasi VFA. Pada OLR 4 g/L.hari menunjukan penyisihan sebesar 2.090 – 1.793 mg/L untuk penyisihan konsentrasi TCOD dan 2.090 – 1.793 mg/L untuk penyisihan konsentrasi SCOD. penyisihan tertinggi TCOD sebesar 2.090 mg/L terjadi pada hari ke-3 dan SCOD sebesar 697 mg/L terjadi pada hari ke-12. Namun kinerja optimum reaktor OLR 4 g/L.hari terjadi pada hari ke-12 ditunjukan penurunan VFA dan produksi biogas yang cukup tinggi.
Pada OLR 4 g/L.hari kemampuan penyisihan bahan organik lebih rendah dari OLR 0 g/L.hari. Hal tersebut terjadi karena pada OLR 4 g/L.hari terjadi
0
1000
2000
3000
0 3 6 9 12 15
Konsentrasi Penyisihan
TCOD (mg/L)
Waktu Operasional (Hari)
OLR 0 g/L.hari OLR4 g/L.hari OLR 8 g/L.hari OLR 16 g/L.hari
0
1000
2000
3000
0 3 6 9 12 15
Konsentrasi Penyisihan
SCOD (mg/L)
Waktu Operasional (Hari)
OLR 0 g/L.hari OLR 4 g/L.hari OLR 8 g/L.hari OLR 16 g/L.hari
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
88
sistem kontinyu yaitu dilakukan pengaliran air limbah secara kontinyu pada reaktor dengan waktu tinggal tertentu sehingga beban organik yang masuk dalam reaktor selalu bertambah. Pada OLR 0 g/L.hari tidak ada aliran air limbah sehingga beban organik yang ada pada reaktor tetap dan mikroba lebih optimum mendegradasi air limbah. Menurut Indriyati (2003), kenaikan konsentrasi bahan organik yang terlalu cepat menyebabkan bakteri metanogenik yang tumbuh lebih lambat daripada bakteri asidogenik, belum siap untuk mengolah beban organik yang lebih besar. Hal tersebut yang menyebabkan konsentrasi penyisihan OLR 4 g/L.hari lebih rendah OLR 0 g/L.hari.
Pada OLR 8 g/L.hari menunjukan penyisihan sebesar 1.248 – 2.304 mg/L untuk penyisihan konsentrasi TCOD dan 1.344 – 2.293 mg/L untuk penyisihan konsentrasi SCOD. Penyisihan tertinggi TCOD sebesar 2.304 mg/L terjadi pada hari ke-3 dan SCOD sebesar 2.293 mg/L terjadi pada hari ke-15. Peningkatan penyisihan pada hari ke-15 karena bakteri metanogenik telah siap mendegradasi
SCOD dan konsentrasi VFA untuk dikonversi menjadi biogas. Pada OLR 8 g/L.hari penyisihan bahan organik lebih tinggi dari OLR sebelumnya karena pada OLR ini debit aliran yang masuk lebih cepat dari pada OLR 4 g/L.hari sehingga biomassa yang terdapat pada air limbah cepat berganti dengan biomassa yang baru. Hal tersebut yang membuat peningkatan penyisihan pada OLR 8 g/L.hari daripada OLR 4 g/L.hari yang memiliki debit lebih lamban. Pada OLR 16 g/L.hari menunjukan penyisihan sebesar 1.536 – 2.736 mg/L untuk penyisihan konsentrasi TCOD dan 1.104 – 2.016 mg/L untuk penyisihan konsentrasi SCOD. Penyisihan tertinggi TCOD sebesar 2.736 mg/L dan SCOD sebesar 2.016 mg/L terjadi pada hari ke-15. Peningkatan penyisihan pada hari ke-15 karena bakteri metanogenik telah siap mendegradasi SCOD dan konsentrasi VFA untuk dikonversi menjadi biogas. Menurut Soetopo dkk., (2011), bakteri metanogenik mereduksi SCOD dan menguraikan konsentrasi VFA menjadi gas metan (CH4) dan CO2.
Pada OLR 16 g/L.hari memiliki penyisihan bahan organik tertinggi dari OLR 0, 4, dan 8 g/L.hari. Tinggi penyisihan bahan organik pada OLR 16 g/L.hari karena biomassa yang terdapat pada reaktor lebih cepat berganti sehingga mampu mendegradasi beban organik yang masuk kedalam reaktor. Menurut Akram & Stuckey (2008), semakin tinggi penyisihan pada OLR yang besar disebabkan terlepasnya biomassa yang telah menyerap bahan organik dan digantikan biomassa yang baru, sehingga membuat kinerja reaktor lebih stabil dan lebih tinggi dari OLR yang kecil. Pada penelitian ini dapat disimpulkan bahwa semakin besar OLR maka penyisihan TCOD dan SCOD semakin tinggi dan waktu tinggal yang terjadi semakin singkat. Selain itu, semakin besar OLR produksi biogas semakin tinggi dan konsentrasi VFA menurun. .Selain itu, media arang aktif tempurung kelapa juga melakukan adsorpsi bahan organik yang terdapat dalam air limbah membuat proses pengolahan anaerobik lebih optimal (Kasam dkk., 2005).
Berdasarkan data-data diatas dapat disimpulkan bahwa semakin besar OLR maka penyisihan TCOD dan SCOD semakin tinggi dan waktu tinggal yang terjadi semakin singkat. Selain itu, semakin besar OLR produksi biogas semakin tinggi
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
89
dapat dilihat pada Gambar 4.3 dan konsentrasi VFA menurun. Selain dari penyisihan bahan organik keberhasilan proses anaerobik pada reaktor terlihat dari nilai pH dan suhu dapat dilihat pada Gambar 4.4 dan Gambar 4.5.
Gambar 4.3 Produksi biogas pada tiap OLR
Gambar 4.4 Nilai pH pada semua OLR
Gambar 4.5 Nilai suhu pada semua OLR Pada Gambar 4.4, nilai pH pada setiap reaktor berkisar 6.6 – 7.4. Nilai pH tersebut dapat menunjukan bahwa pada setiap reaktor telah terjadi proses anaerobik. Gerardi (2003) menyatakan bahwa bakteri anaerob mampu tumbuh dan bekerja dengan baik pada pH 6.5 – 7.5. Pada Gambar 4.5 nilai suhu pada
0.000
0.050
0.100
0 3 6 9 12 15
Pro
duks
i Bio
gas
(Cm
3 )
Waktu Operasional (Hari)OLR 4 g/L.hari OLR 8 g/L.hariOLR 16 g/L.hari OLR 0g/L.hari
6.0
6.5
7.0
7.5
0 3 6 9 12 15
Nila
i pH
Hari ke-
OLR 4g/L.hari OLR 8g/L.hari OLR 16g/L.hari OLR 0g/L.hari
24.0
26.0
28.0
30.0
32.0
0 3 6 9 12 15
Suhu (
oC)
Hari ke-
OLR 4g/L.hari OLR 8g/L.hari OLR 16g/L.hari OLR 0g/L.hari
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
90
setiap reaktor berkisar 27 – 30 oC. Menurut Gerardi (2003) suhu optimum pada proses anaerobik berkisar antara 32 -35 oC, tetapi Angelidaki & Ahring (1993) menyatakan bahwa proses anaerobik dapat terjadi pada suhu 25 – 40 oC dan mampu mendegradasi bahan organik. Berdasarkan data-data yang didapatkan pada penelitian ini dapat diketahui bahwa pada penelitian ini kinerja reakto anaerobik berjalan baik.
3.2 Beda Konsentrasi Penyisihan Bahan Organik Menggunakan Reaktor Anaerobik Kontinyu Bermedia Arang Aktif Tempurung Kelapa (Cocos nucifera) Bila Nilai OLR Berbeda
Pada uji beda konsentrasi penyisihan bahan organik bila nilai OLR berbeda menggunakan konsentrasi penyisihan TCOD dan SCOD pada hari ke- 15 karena pada hari ke-15 proses anaerobik dianggap telah selesei dan penyisihan tertinggi terjadi pada hari ke-15. Berdasarkan hasil analisis dapat dilihat bahwa pada setiap OLR menunjukan tingkat konsentrasi penyisihan bahan organik yang berbeda-beda. Penyisihan bahan organik pada setiap OLR dapat dilihat pada Gambar 4.1 dan Gambar 4.2.
Berdasarkan Gambar 4.1 dan Gambar 4.2, OLR 16 g/L.hari mampu menyisihkan bahan organik dengan penyisihan tertinggi dibandingkan OLR yang lainnya. Penyisihan bahan organik OLR 16 g/L.hari TCOD sebesar 2.726 mg/L dan SCOD sebesar 2.016 mg/L. Data penyisihan bahan organik berdasarakan nilai OLR diuji secara statistika dengan software SPSS versi 22.
Berdasarkan uji One Sample Kolmogorov-Smirnov, diperoleh nilai signifikan penyisihan TCOD sebesar 0,180 dan SCOD sebesar 0,129. Nilai signifikasi yang lebih dari 0,05 menunjukan sampel berdistribusi normal.
Langkah selanjutnya dilakukan uji Homogenitas sampel taraf (α) 0,05 dengan Levene’s test. Hasil uji tersebut menunjukan signifikansi taraf TCOD dan SCOD lebih dari 0,05, sehingga varian data bersifat homogen. Tahap selanjutnya,
dilakukan uji Anova Two-Way dengan taraf (α) 0,05. Hasil uji Anova menunjukan nilai signifikasi TCOD sebesar 0,005 dan sCOD sebesar 0,000. Hasil uji beda menyatakan bahwa konsentrasi penyisihan konsentrasi TCOD dan SCOD ada beda signifikan.
3.3 Organic Loading Rate (OLR) Efektif Untuk Menyisihkan Bahan Organik
Menggunakan Reaktor Anaerobik Kontinyu Bermedia Arang Aktif
Tempurung Kelapa (Cocos nucifer)
Berdasarkan hasil uji statistik dapat diketahui bahwa variasi nilai OLR berpengaruh pada konsentrasi penyisihan bahan organik. Hal tersebut dapat dilihat dari OLR 0, 4, 8, dan 16 g/L.hari yang memiliki beda signifikan pada konsentrasi penyisihan TCOD dan SCOD. Pada konsentrasi penyisihan TCOD OLR 0 g/L.hari dengan OLR 16 g/L.hari tidak memiliki beda signifikan, sedangkan pada konsentrasi penyisihan SCOD OLR 4g/L.hari memiliki beda signifikan dengan OLR lainnya. Namun berdasarkan hasil mean penyisihan OLR
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
91
16 g/L.hari memiliki konsentrasi penyisihan TCOD yang lebih tinggi dari OLR lainnya dapat dilihat pada Gambar 4.1 dan Gambar 4.2. Organic Loading Rate 16 g/L.hari memiliki penyisihan tinggi karena disebabkan terlepasnya biomassa yang telah menyerap bahan organik dan digantikan biomassa yang baru, sehingga membuat kinerja reaktor lebih stabil dan lebih baik dari OLR yang kecil. Semakin besar OLR juga waktu yang dibutuhkan untuk proses anaerobik lebih singkat dan air limbah yang diolah semakin. Oleh karena itu, OLR yang efektif untuk digunakan pada proses pengolahan anaerobik adalah OLR yang memiliki nilai besar dan pada penelitian ini OLR yang efektif adalah OLR 16g/L.hari.
4. Simpulan
Berdasarkan penelitian yang dilakukan maka dapat disimpulkan :
1. Penyisihan konsentrasi TCOD pada OLR 0 g/L.hari sebesar 2.352 mg/L, OLR 4 g/L.hari sebesar 1.792 mg/L, OLR 8 g/L.hari sebesar 1.926 mg/L, dan OLR 16 g/L.hari sebesar 2.736 mg/L. Untuk penyisihan konsentrasi SCOD pada OLR 0 g/L.hari sebesar 2.112 mg/L, OLR 4 g/L.hari sebesar 635 mg/L, OLR 8 g/L.hari sebesar 2.293 mg/L, dan OLR 16 g/L.hari sebesar 2.016 mg/L.
2. Konsentrasi penyisihan TCOD dan SCOD terdapat beda bila nilai OLR 0, 4, 8, dan 16 g/L.hari.
3. Organic Loading Rate yang efektif digunakan untuk penyisihan bahan organik adalah OLR 16 g/L.hari.
Daftar Pustaka
Akram, A., & Stuckey, D. C., 2008. Flux and Performance Improvement in A Submerged Anaerobic Membrane Bioreactor (SAMBR) Using Powdered Activated Carbon (PAC). Process Biochemistry. 4: 93 – 102.
Angeldaki, I., & Ahring, B. K., 1993. Anaerobic Thermophilic Digestion Of Manure At Different Ammonia Loads : Effect Of Temperature. Was. Res. 28(3). 727 – 731
Buyukkamaci, N., & Filibeli, A., 2004. Volatile Fatty Acid in Anerobic Hybrid Reactor. Process Biochemistry. 39: 1491 – 1494.
Chernicharo, C. A. L., 2007. Biological Wastewater Treatment Series Volume Four: Anaerobic Reactors. IWA Publishing, London. Hal.: 77.
Dareioti, M. A., & Kornaros, M., 2014. Effect of Hydraulic Retention Time (HRT) On The Anaerobic Co-Digestion Of Agro-Industrial Wastes In a Two-Stage CSTR System. Bioresource Technology. 167 (2014): 407 – 415.
Farajzadehha, S., Mirbagheri, S. A., Farajzadehha, S., dan Shayegan, J., 2012. Lab Scale Study of HRT and OLR Optimization in UASB Reactor for Pretreating Fortified Wastewater in Various Operational Temperatures. APCBEE Procedia. Hal. 90 – 95.
Gerardi, M. H., 2003. The Microbiology of Anerobic Digesters. John Wiley and Sons Inc, New Jersey. Hal.: 31 – 55.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
92
Han, W., Chen, H., Yao, X., Li, Y., dan Yang, C., 2010. Biohydrogen Production with Anaerobic Sludge Immobilized by Granular Activated Carbon in A Continuous Strirred-tank. Journal of Forestry Research. 21(4): 509 – 513
Indriyati, 2003. Proses Pembenihan (Seeding) dan Aklimatisasi pada Reaktor Tipe Fixed Bed. Jurnal Teknik Lingkungan, 4(2): 55 – 59.
Indriyati, 2005. Pengolahan Limbah Cair Organik secara Biologi Menggunakan Reaktor Anerobik Lekat Diam. JAI, 1(3): 341-343.
Kasam, Yulianto, Andik, dan Sukma, T., 2005. Penurunan Chemical Oxygen Demand dalam Limbah Cair Laboratorium Menggunakan Filter Karbon Aktif Arang Tempurung Kelapa. Jurnal Logika. 2(2): 3-17.
Kurniati, E., 2008. Pemanfaatan Cangkang Kelapa Sawit Sebagai Arang Aktif. Jurnal Penelitian Ilmu Teknik. 8(2): 96 – 103.
Metcalf & Eddy, 2003. Wastewater Engineering: Treatment and Reuse 4th Edition. McGraw Hill. Hal. 546-602
Nadais, M. H. G. A. G., Capela, M. I. A. P. F., Arroja, L. M. G. A., dan Hung, Y. T., 2010. Anaerobic Treatment of Milk Processing Wastewater. Handbook.
Padmono, D., 2003. Pengaruh Beban Organik Terhadap Efisiensi Anerobic Fixed Bed Reactor dengan Aliran Catu Upflow. Jurnal Teknik Lingkungan. 4(3): 150-151.
Ramasamy, E.V., Gajalaksmi, S., Sanjeevi, R., Jithesh, M. N., dan Abbasi, S. A., 2004. Feasibility Studies on The Treatment of Dairy Wastewaters with Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors. Biosource Technology. 93. 209 – 212.
Soetopo, R.S., Purwati, S., Setiawan, Y., dan Adhytia, K.W. 2011. Efektivitas Proses Kontinyu Digestasi Anaerobik Dua Tahap Pada Pengolahan Lumpur Biologi Industri Kertas. Jurnal Riset Industri. 5 (2): 131 – 142.
Templeton, M. R., & Butler, D., 2011. An Introduction to Wastewater Treatment. Ventus Publishing, USA. Hal: 9-13.
Wiesmann, U., Choi, I. S., dan Dombrowski, E. M., 2007. Fundamental Biological Wastewater Treatment. Wiley-VchVerlag Gmbh and Co. Kgaa, Berlin. Hal: 36-169.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
93
Lampiran 2 Data Bahan Organik Running
Tabel 1 Data Rata-rata Hasil Analisis Bahan Organik Pada Setiap OLR OLR 0 g/L.hari
Hari
ke-
TCOD SCOD
Inf
(mg/L)
Penyisiha
n (mg/L)
Efisie
nsi
(%)
Inf
(mg/L)
Penyisiha
n (mg/L)
Efisien
si (%)
0 4800 0 0 4080 0 0
3 2832 1968 41 1680 2400 50
6 2304 2496 52 2112 1968 41
9 2706 2094 44 2247 1833 38
12 2385 2415 50 2293 1787 37
15 2448 2352 49 1968 2112 44
OLR 4 g/L.hari
Hari
ke-
TCOD SCOD
Inf
(mg/L)
Eff
(mg/L)
Penyisi
han
(mg/L)
Efisiensi
(%)
Inf
(mg/L)
Eff
(mg/L)
Penyisiha
n (mg/L)
Efisien
si (%)
0 3920 3920 0 0 2352 2352 0 0
3 3920 1829 2091 53 2352 1568 971 43
6 3920 2651 1269 32 2352 2029 510 17
9 3920 2464 1456 37 2352 1991 510 21
12 3509 2128 1381 39 2128 1431 784 46
15 3771 1979 1792 48 1755 1245 635 36
OLR 8 g/L.hari
Hari
ke-
TCOD SCOD
Inf
(mg/
L)
Eff
(mg/L)
Penyisiha
n (mg/L)
Efisien
si (%)
Inf
(mg/L)
Eff
(mg/L)
Penyisiha
n (mg/L)
Efisien
si (%)
0 4320 4320 0 0 3600 3600 0 0
3 4512 2208 2304 51 2736 1392 1600 49
6 4966 2714 2252 45 4045 1843 1143 54
9 3504 2175 1329 36 3168 1680 1488 47
12 4266 2935 1330 31 2614 1193 1666 54
15 3807 1881 1926 51 3257 963 2293 70
OLR 16 g/L.hari
Hari
ke-
TCOD SCOD
Inf
(mg/L)
Eff
(mg/L)
Penyisihan
(mg/L)
Efisiensi
(%)
Inf
(mg/L)
Eff
(mg/L)
Penyisihan
(mg/L)
Efisiensi
(%)
0 4992 4992 0 0 4512 4512 0 0
3 4224 2256 1968 47 2832 1584 1248 44
6 4272 2784 1488 35 3024 1920 1104 37
9 4128 2592 1536 37 3216 1728 1488 46
12 4320 2240 2080 38 3408 1536 1872 55
15 4704 1968 2736 58 2832 816 2016 71
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
94
Lampiran 3 Data VFA, pH, Suhu, dan Biogas Running
Tabel 1 Data Rata-rata Hasil Analisis VFA, pH, Suhu, dan Biogas Pada Setiap
OLR
OLR 0 g/L.hari
Hari ke- VFA (mg/L) pH Suhu (oC) Biogas (cm
3)
0 15060 6.9 29 0
3 8800 6.9 29 0.025
6 11780 6.6 27 0.035
9 16640 7 27.5 0.038
12 22140 6.9 29 0.047
15 17900 7 29 0.053
OLR 4 g/L.hari
Hari ke- VFA (mg/L) pH Suhu (oC) Biogas (cm
3)
0 19400 7.3 28.5 0
3 19600 6.9 30 0
6 10060 7.3 29 0.003
9 10300 7 28 0.016
12 6920 7.4 29 0.031
15 6760 7.4 28 0.047
OLR 8 g/L.hari
Hari ke- VFA (mg/L) pH Suhu (oC) Biogas (cm
3)
0 20000 7.1 28.5 0
3 6720 7.1 28 0.016
6 10280 6.9 29 0.038
9 11340 6.9 28 0.050
12 9700 7.3 27 0.050
15 8300 7.1 28 0.053
OLR 16 g/L.hari
Hari ke- VFA (mg/L) pH Suhu (oC) Biogas (cm
3)
0 14360 7.1 28.5 0
3 15140 6.9 29 0.006
6 19200 6.6 29 0.025
9 15380 6.9 28 0.050
12 15600 7 30 0.053
15 11000 7.2 29 0.063
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
95
Lampiran 4 Hasil Seeding
OLR 0 g/L.hari
Pra Seeding Pasca Seeding
2160 5308
- -
OLR 4 g/L.hari
Pra Seeding Pasca Seeding
2060 2908
2908 4225
OLR 8 g/L.hari
Pra Seeding Pasca Seeding
1105 2008
2010 4509
OLR 16 g/L.hari
Pra Seeding Pasca Seeding
1200 2160
2160 5360
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
96
Lampiran 5. Hasil Analisis Data Secara Statistik
Tabel 1. Beda Nyata Waktu Operasional
TCOD
Duncana,b
hari N
Subset
1 2 3 4
H0 12 .00
H9 12 1583.50
H12 12 1689.58 1689.58
H6 12 1876.50 1876.50 1876.50
H3 12 2082.67 2082.67
H15 12 2201.58
Sig. 1.000 .218 .098 .172
SCOD
Duncana,b
hari N
Subset
1 2
H0 12 .00
H9 12 1332.83
H6 12 1449.17
H3 12 1500.00
H12 12 1584.83
H15 12 1764.00
Sig. 1.000 .147
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
97
Tabel 2. Beda Nyata Tiap OLR
One-Sample Kolmogorov-Smirnov Test
SCOD TCOD
N 16 16
Normal Parametersa,b
Mean 1764.00 2201.56
Std. Deviation 740.299 479.030
Most Extreme Differences Absolute .179 .189
Positive .125 .189
Negative -.179 -.076
Test Statistic .179 .189
Asymp. Sig. (2-tailed) .180c .129
c
Tabel 3. Hasil Uji Homogenitas
Levene's Test of Equality of Error Variancesa
F df1 df2 Sig.
TCOD 2.511 3 12 .108
SCOD .089 3 12 .965
Tabel 4. Hasil Uji Beda
Tests of Between-Subjects Effects
Source
Dependent
Variable
Type III Sum of
Squares df Mean Square F Sig.
Corrected Model TCOD 2207173.188a 3 735724.396 7.149 .005
SCOD 6959676.500b 3 2319892.167 22.077 .000
Intercept TCOD 77550039.063 1 77550039.063 753.603 .000
SCOD 49787136.000 1 49787136.000 473.798 .000
Perlakuan TCOD 2207173.188 3 735724.396 7.149 .005
SCOD 6959676.500 3 2319892.167 22.077 .000
Error TCOD 1234868.750 12 102905.729
SCOD 1260971.500 12 105080.958
Total TCOD 80992081.000 16
SCOD 58007784.000 16
Corrected Total TCOD 3442041.938 15
SCOD 8220648.000 15
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
98
Tabel 5. Hasil Uji Duncan
TCOD
Duncana,b
Perlakuan N
Subset
1 2 3
OLR 4 4 1792.00
OLR 8 4 1926.25 1926.25
OLR 0 4 2352.00 2352.00
OLR 16 4 2736.00
Sig. .565 .085 .116
SCOD
Duncana,b
Perlakuan N
Subset
1 2
OLR 4 4 634.75
OLR 16 4 2016.00
OLR 0 4 2112.00
OLR 8 4 2293.25
Sig. 1.000 .272
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
99
Lampiran 6 Dokumentasi Penelitian
Gambar 1. OLR 0 g/L.hari Gambar 2. OLR 4 g/L.hari
Gambar 3 OLR 8 g/L.hari Gambar 4 OLR 16 g/L.hari
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P
100
Lampiran 7. Data Pribadi Penyusun
Nama : Arya Zulfikar Paramarta
Tempat dan Tanggal Lahir : Surabaya, 21 Maret 1994
Alamat : Banyu Urip Wetan VD/55 Surabaya
Nama orang tua (Ayah) : Andi T.S
Nama orang tua (Ibu) : Aisyah
Status dalam keluarga : Saya dalam keluarga sebagai anak tunggal.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI EFEKTIVITAS ORGANIC LOADING RATE ... ARYA ZULFIKAR P