KARAKTERISTIK LIMBAH TERNAK

Karakterisitik Limbah Ternak Diperlukan dalam merancang sistem pengolahan limbah Meliputi : Sifat Fisik, Kimia, dan Biologi

VARIABEL YANG DIGUNAKAN UNTUK MENGUKUR/EVALUASI KARAKTERISTIK LIMBAH Unit 1. Jumlah limbah Kg/hari 2. Kelembaban persen 3. BOD5 Mg/l 4. Zat padat total 5. Zat padat tersuspensi 6. Zat padat terlarut 7. Nitrogen total Mg/l sebagai N 8. Amoniak 9. Fosfor Mg/l sebagai P 10. pH

Bahan Padat Penentuan kandungan bahan padat dalam limbah sangat diperlukan dalam evaluasi karakteristik limbah dan dalam penentuan jenis pengolahan yang diperlukan.

Bahan padat dalam limbah cair dapat dibedakan kedalam dua kelompok : Suspended solid (partikel bahan padat yang tersuspensi dalam cairan) volatile solid (mudah menguap) fixed solid Dissolved solid (bahan padat yang terlarut dalan cairan) volatile solid Volatile solid diindikasikan dengan kekuatan limbah menjadi busuk

Pembagian bahan padat dalam limbah cair menjadi komponen yang terpisah Total solid = volatile solid + fixed solid Total suspended = volatile suspended + fixed suspended Total dissolved = volatile dissolved + fixed dissolved

Nitrogen Nitrogen dalam limbah cair dapat digolongkan dalam 4 bentuk yaitu : Nitrogen organik Nitrogen ammonia Nitrogen nitrit Nitrogen nitrat Jumlah dari keempat komponen tersebut adalah TOTAL NITROGEN.

Limbah segar umumnya mengandung bahan organik tinggi dan nitrogen ammonia rendah. Ammonia adalah hasil dekomposisi bahan organik yang dilakukan oleh bakteri. Nitrit merupakan hasil oksidasi ammonia oleh bakteri. Nitrit hanya ditemukan pada limbah yang telah mengalami dekomposisi oleh bakteri. Kehadiran nitrit menunjukkan bahwa kondisi limbah masih belum stabil Nitrit dapat direduksi kembali menjadi ammonia atau dioksidasi menjadi nitrat.

Nitrat merupakan hasil oksidasi nitrit dan merupakan bentuk nitrogen yang paling stabil dan nitrat merupakan suatu indicator kestabilan limbah dan menunjukkan bahwa proses dekomposisi oleh bakteri telah selesai.

Fosfor Fosfor memegang peranan penting dalam kehidupan, oleh karena itu penting dalam proses pengolahan limbah. Fosfor terdapat dalam air limbah sebagai fosfat dalam bentuk ortofosfat dan polifosfat. Kelebihan fosfor dalam air dapat menstimulasi “algal bloom” yang mengarah ke organic overloading.

Dalam kondisi kelebihan fosfor, fotosintesis akan melampaui respirasi (P>R). Bila respirasi melampaui fotosintesis (R>P) maka akan terjadi penurunan kandungan oksigen yang kemudian akan menurunkan kandungan NO3 , SO4 dan CO2 karena dikonversi menjadi NH4 , H2S dan CH4 Akibatnya badan air menjadi tercemar proses ini disebut Eutrophication (penyuburan).

Pada proses pengolahan limbah aktifitas mikroorganisme hanya mampu menurunkan fosfor tidak lebih dari 50%, Penghilangan selanjutnya dapat dilakukan melalui proses pengendapan dengan penambahan kapur, besi atau garam alumunium.

pH pH digunakan untuk mengontrol operasional berbagai proses pengolahan limbah secara biologis, terutama pada proses anaerob.

Nutrient Cycling Meat Milk Hay NH3 - Volatilization Inputs Outputs Feed Nutrients Mineralization Plant Uptake NO3 - Leaching

KARAKTERISTIK LIMBAH TERNAK Dipengaruhi : a. Unit produksi: padat, semipadat, cair b. Kandang : Lantai keras : terakumulasi diatas lantai  kelembaban dan konsistensinya merupakan fungsi dari umur kotoran dan pemaparan terhadap lingkungan

Bila kandang beratap : kelembaban limbah ternak akan dipengaruhi kemiringan lantai, ventilasi, temperatur, dan kelembaban udara. Drainase baik, ventilasi baik, iklim panas Limbah bentuk padat (mudah untuk dikumpulkan) Drainase buruk, ventilasi buruk Limbah bentuk cair/semi padat

d. Ukuran Ternak c. Umur dan Spesies Limbah ternak ruminansia ≠ Limbah ternak non-ruminansia d. Ukuran Ternak Ternak besar ≠ Ternak kecil Produksi limbah ternak : ± 7-8% BB

e. Bedding Material digunakan untuk alas kandang (menyerap air) jerami, tatal, serbuk gergaji digunakan untuk alas kandang (menyerap air) sebaiknya tidak disatukan dengan kotoran

Limbah peternakan dan pertanian dapat digolongkan ke dalam dua kelompok besar yaitu : limbah padat dan limbah cair (limbah gas dalam jumlah kecil) Limbah cair : adalah limbah yang dapat mengalir bebas (free- flowing) melalui saluran drainase. Limbah padat : adalah limbah yang tidak dikeluarkan/dibuang melalui cerobong/saluran/drainase atau tidak dapat mengalir dengan sempurna.

Jenis limbah akan mempengaruhi proses pengelolaan : a. LIMBAH CAIR limbah organic terlarut : perlakuan secara biologis, land disposal Limbah anorganik terlarut : land disposal, perlakuan secara fisik dan kimia Limbah organik tersuspensi : sedimentasi, perlakuan secara biologis, pengendapan secara kimiawi, land disposal.

Limbah anorganik tersuspensi : sedimentasi, land disposal, dan perlakuan secara kimiawi. b. LIMBAH PADAT Limbah organik : insinerasi, pembuatan kompos, land disposal, dehidrasi, conditioner tanah, pakan ternak Limbah anorganik : land disposal

c. LIMBAH GAS Langsung : CH4, Bau Tidak Langsung : NH3, H2S

Bau disebabkan oleh suatu kelompok nyawa radikal yang disebut osmophores (APCA, 1997). yaitu: CHO- Aldehydes CH2OH- Carbinols CO-2 Carbonyls COOH- Carboxyls OH- Hydroxyl compounds SH- Sulphydryls Perbedaan bau yang disebabkan oleh osmophores karena kehadiran molekul berikut C2H5OH Ethyl Alcohol, sweet-smelling C3H5OH Allyl Alcohol, irritating smell C9H19OH Nonyl Alcohol, offensive smell

Senyawa H2O, H2O2, and CO2 yang mengandung atom oksigen tidak berbau, Bila oksigen digantikan oleh sulfur menjadi hidrogen sulfida (H2S), hidrogen persulfida (H2S2), and karbon disulfida (CS2) berbau.

KARAKTERISTIK LIMBAH TERNAK Variable Unit Sapi potong Sapi perah Babi Unggas Produksi Kg/hari 75-90 36 - 45 0,67 0,11 RH % 85 75 - 85 75 BOD Mg/l 1,0 – 1,6 0,6 – 0,78 0,2 – 0,25 0,007-0,015 Zat padat total Volatile 7-12 5,9 – 10,2 3,0 – 4,7 2,6 0,5 – 0,97 0,35 – 0,8 0,03 0,02-0,022 Nitrogen total Amonia 0,26 – 0,40 0,17 0,10 0,032-0,064 0,024 0,0014-0,0028 0,001-0,0012 Fosfor total 0,18 0,05 0,25-0,37 0,0005-0,0021 pH 7,3 7,5-8,5

Sifat air limbah yang harus diketahui: Volume aliran Konsentrasi organik Sifat-sifat khusus Toksisitas BOD5 BOD rendah ; COD tinggi  bahan organik yang tidak dapat diurai secara biologis atau berupa bahan beracun

MENGUKUR KADAR ORGANIK DALAM AIR LIMBAH 1. Biochemical Oxygen Demand (BOD) BOD merupakan salah satu parameter yang digunakan untuk mengukur beban pencemaran oleh limbah organik (cair). Suatu karakteristik yang menunjukkan jumlah oksigen terlarut yang diperlukan oleh mikroorganisme  (biasanya bakteri) untuk mengurai atau mendekomposisi bahan organik dalam kondisi aerobik (Umaly dan Cuvin, 1988)

Suatu ukuran jumlah oksigen yang digunakan oleh populasi mikroba yang terkandung dalam perairan sebagai respon terhadap masuknya bahan organik yang dapat diurai (May, 1996)

Beberapa alasan BOD digunakan sebagai parameter kualitas limbah (1) BOD penting untuk mengetahui perkiraan jumlah oksigen yang akan diperlukan untuk menstabilkan bahan organik yang ada secara biologi; (2) Untuk mengetahui ukuran fasilitas unit pengolahan limbah; (3) untuk mengukur efisiensi suatu proses perlakuan dalam pengolahan limbah; dan (4) untuk mengetahui kesesuaiannya dengan batasan yang diperbolehkan bagi pembuangan air limbah.

Prinsip pengukuran BOD Mengukur kandungan oksigen terlarut awal (DOi) dari sampel segera setelah pengambilan contoh Kemudian mengukur kandungan oksigen terlarut pada sampel yang telah diinkubasi selama 5 hari pada kondisi gelap dan suhu tetap (20oC) yang sering disebut dengan DO5.  Selisih  DOi  dan DO5 (DOi – DO5) merupakan nilai BOD yang dinyatakan dalam miligram oksigen per liter (mg/L). 

Karena melibatkan mikroorganisme (bakteri) sebagai pengurai bahan organik, maka analisis BOD memerlukan waktu yang cukup Oksidasi biokimia adalah proses yang lambat.  Dalam waktu 20 hari, oksidasi bahan organik karbon mencapai 95 – 99 %, dan dalam waktu 5 hari sekitar 60 – 70 % bahan organik telah terdekomposisi (Metcalf & Eddy, 1991). Limahari inkubasi adalah kesepakatan umum dalam penentuan BOD BOD5

Bahan organic yang dapat didekomposisi yang digunakan oleh bakteri sebagai bahan makanannya. BOD dapat juga ditentukan dengan menggunakan waktu inkubasi yang berbeda, asalkan dengan menyebutkan lama waktu tersebut dalam nilai yang dilaporkan (misal BOD7, BOD10) agar tidak salah dalam interpretasi atau memperbandingkan. Standar temperatur inkubasi dalam perhitungan BOD adalah 20oC. 

Temperatur 20oC adalah nilai rata-rata temperatur sungai beraliran lambat di daerah beriklim sedang (Metcalf & Eddy, 1991) Kelemahan : temperatur perairan tropik (misal :Indonesia) umumnya berkisar antara 25 – 30oC Dengan temperatur inkubasi yang relatif lebih rendah bisa jadi aktivitas bakteri pengurai juga lebih rendah dan tidak optimal sebagaimana yang diharapkan.

Persyaratan Pengukuran BOD Bebas dari bahan racun yang dapat membunuh mikroorganisme pH harus sesuai Temperature harus sesuai Cukup tersedia nutrisi yang dibutuhkan oleh mikroorganisme Terdapat sejumlah populasi organisme

Chemical Oxygen Demand (COD) COD : jumlah oksigen yang diperlukan untuk mengurai seluruh bahan organik yang terkandung dalam air (Boyd, 1990).  Jumlah (mg) oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasikan zat organik dalam 1 liter air dengan menggunakan oksidator kalium dikromat selama 2 jam pada suhu 150 oC.

Bahan organik yang ada sengaja diurai secara kimia dengan menggunakan oksidator kuat (kalium bikromat) pada kondisi asam dan panas dengan katalisator perak sulfat , sehingga segala macam bahan organik, baik yang mudah urai maupun yang kompleks dan sulit urai, akan teroksidasi

Uji COD mengoksidasi secara kimia sebagian besar senyawa organic yang terdapat dalam air limbah menjadi karbon dioksida, air dan senyawa-senyawa nonorganik seperti NH3 Selisih nilai antara COD dan BOD memberikan gambaran besarnya bahan organik yang sulit urai yang ada di perairan/air limbah Nilai BOD bisa sama dengan COD, tetapi BOD tidak bisa lebih besar dari COD.  COD menggambarkan jumlah total bahan organik yang ada

Metode Pengukuran COD Pada prinsipnya pengukuran COD adalah penambahan sejumlah tertentu kalium bikromat (K2Cr2O7) sebagai oksidator  pada sampel (dengan volume diketahui) yang telah ditambahkan asam pekat dan katalis perak sulfat, kemudian dipanaskan selama beberapa waktu. Kelebihan K2Cr2O7 ditera dengan cara titrasi.  Dengan demikian kalium bikromat yang terpakai untuk oksidasi bahan organik dalam sampel dapat dihitung dan nilai COD dapat ditentukan

Kelemahan : senyawa kompleks anorganik yang ada di perairan/air limbah yang dapat teroksidasi juga ikut dalam reaksi sehingga dalam kasus-kasus tertentu nilai COD mungkin sedikit over estimate untuk gambaran kandungan bahan organik Kelebihan : hasil analisis dapat diketahui secara cepat (1-2 jam) Dengan memperbandingkan nilai BOD terhadap COD  akan diketahui seberapa besar jumlah bahan-bahan organik yang lebih persisten/permanen yang ada di perairan/air limbah.

NILAI BOD PADA INDUSTRI PETERNAKAN No Sumber Limbah BOD 1 Pengepakan daging 600 – 2.700 2 Rumah Potong 360 – 2.600 3 Pengolahan susu 80.000-100.000 4 Kotoran Unggas 42.000-80.000 5 Babi 16.000-30.000 6 Sapi perah 17.000-29.000 7 Lindi kotoran sapi perah 4.200-21.000

Karbon Organik Total (Total organic Carbon = TOC TOC mengukur semua bahan yang bersifat organic. TOC diukur dengan konversi karbon organic dalam air limbah secara oksidasi katalitik pada suhu 9000C menjadi karbon dioksida dalam waktu 5-10 menit. Nilai TOC berkorelasi dengan uji BOD5 dan COD.

BOD dan COD menggunakan pendekatan oksigen, TOC menggunakan pendekatan karbon. TOC sulit dilakukan karena membutuhkan alat yang canggih

selesai