TUGAS PERANCANGAN IPAL RIVALDI SIDABUTAR / PENGOLAHAN AIR LIMBAH/LUMPUR DENGAN PROSES DIGESTASI ANAEROBIK

LATAR BELAKANG …(1) Limbah yang semakin meningkat dari tahun ke tahun Konsumsi energi meningkat Sumber energi utama : bahan bakar fosil (minyak bumi, gas alam, batubara) Cadangan energi utama semakin menipis SOLUSI : Pengolahan Limbah dan Konversi Energi Domestik Industri Infiltrasi

LATAR BELAKANG …(2) Limbah Cair Limbah cair merupakan salah satu sumber pencemaran lingkungan. Sebelum dibuang ke lingkungan, limbah cair harus diolah untuk melindungi keselamatan masyarakat dan kualitas lingkungan. Tujuan dasar pengolahan limbah cair adalah untuk menghilangkan sebagian besar padatan tersuspensi dan bahan terlarut Kandungan Limbah Cair Metals Ammonia Pesticides Herbicides Chlorine Acids/Bases Pathogens Nitrate Toxic Materials

LATAR BELAKANG …(2) Limbah Cair Limbah cair merupakan salah satu sumber pencemaran lingkungan. Sebelum dibuang ke lingkungan, limbah cair harus diolah untuk melindungi keselamatan masyarakat dan kualitas lingkungan. Tujuan dasar pengolahan limbah cair adalah untuk menghilangkan sebagian besar padatan tersuspensi dan bahan terlarut Kandungan Limbah Cair Metals Ammonia Pesticides Herbicides Chlorine Acids/Bases Pathogens Nitrate Toxic Materials

Kandungan Utama yang akan diolah: Padatan Oxygen Demand Mikroorganisme Nutrisi

Proses Pengolahan Limbah Scr Umum  Physical / Chemical  screening  sedimentation  filtration  precipitation  chemical destruct Biological –waste stabilization lagoon –trickling filter –rotating biological contactor –activated sludge

Tipe Digestasi Biologis Bakteri Aerobik Anaerobik Menggunakan Oksigen bebas Tanpa Oksigen

DIGESTASI ANAEROBIK Digestasi anaerobik adalah proses dimana bakteri mendegradasi bahan organik yang terkandung dalam air limbah dan mengubahnya terutama menjadi karbon dioksida (CO 2 ) dan metana (CH 4 ). Keuntungan utama dari teknologi ini adalah degradasi komponen organik tanpa penambahan oksigen dan menghasilkan produk samping yang berguna seperti bahan bakar gas dan residu padat yang bisa dijual sebagai pupuk tanah (Rajeshwari, et al., 2000).

TAHAPAN PROSES DIGESTASI ANAEROBIK Digestasi anaerobik adalah proses dimana bakteri mendegradasi bahan organik yang terkandung dalam air limbah dan mengubahnya terutama menjadi karbon dioksida (CO 2 ) dan metana (CH 4 ). Keuntungan utama dari teknologi ini adalah degradasi komponen organik tanpa penambahan oksigen dan menghasilkan produk samping yang berguna seperti bahan bakar gas dan residu padat yang bisa dijual sebagai pupuk tanah (Rajeshwari, et al., 2000).

PROSES DIGESTASI ANAEROBIK NoKelebihanKekurangan 1Sebagai sumber energi, Metana yang diproduksi melebihi energi yang dibutuhkan untuk mempertahankan suhu digester. Kelebihan energi dapat digunakan untuk memanaskan plant, menjalankan peralatan lain atau menghasilkan listrik. Diperlukan biaya modal yang tinggi karena besar tangki digester untuk memenuhi kebutuhan waktu detensi tinggi (10 hari), pencampuran lumpur, sistem pemanasan dan nutrisi. 2Penurunan signifikan dalam biaya untuk pembuangan lumpur. karena % dari padatan lumpur mentah dihancurkan selama proses digestasi. Proses digestasi yang lambat juga membatasi sistem untuk beradaptasi dengan perubahan beban limbah, suhu atau kondisi lingkungan lainnya. 3Menghilangkan bau yang terkandung dalam limbah.Mikroorganisme yang terlibat sangat rentan terhadap perubahan kondisi lingkungan. Sehingga diperlukan pengawasan yang baik 4Padatan hasil digestasi mengandung nutrisi seperti N, P dan organik yang dapat digunakan sebagai pupuk. Proses menghasilkan kadar oksigen yang tinggi dan memiliki konsentrasi suspended solid, N dan P yang tinggi pula. 5Penghancuran patogen yang efektif dapat dicapai, terutama pada kondisi termofilik Dibutuhkan penambahan alkalinitas (karena CO 2 dan produksi asam karbonat berikutnya). 6Kebutuhan energi lebih sedikit dibandingkan dengan proses aerobik karena tidak ada dibutuhkan proses aerasi. Tabel 2.1 Keuntungan dan Kerugian dari Proses Digestasi Anaerobik (Appels et al., 2008).

TAHAPAN PROSES DIGESTASI ANAEROBIK Secara umum digestasi anaerobik memiliki 4 tahapan yaitu : 1.Hidrolisis 2.Asidogenesis 3.Asetogenesis 4.Metanogenesis

PARAMETER DALAM PROSES DIGESTASI ANAEROBIK 1. Volatile Fatty Acid (VFA) Pada proses digestasi anaerobik, limbah pertama kali dikonversi menjadi asam lemak volatil (VFA) oleh bakteri pembentuk asam. Asam lemak volatil kemudian dikonversi menjadi metana (CH 4 ) dan karbon dioksida (CO 2 ). Dengan demikian, perhatian yang signifikan telah difokuskan pada hubungan antara konsentrasi VFA dan kinerja fermentasi anaerob (Poh dan Chong, 2010). Stabilitas proses digestasi anaerobik tercermin oleh konsentrasi produk intermediete seperti VFA. 2. pH dan Alkalinitas Penelitian menunjukan bahwa pembentukan metana relative terjadi pada interval pH 5,5-8,5 dengan rentang pH optimum diantara 7-8 untuk bakteri metanogens. Selama pencernaan dua proses yaitu pengasaman dan metanogenesis membutuhkan tingkat pH yang berbeda untuk kontrol proses yang optimal (Irvan et al., 2015). 3.Temperatur Ada beberapa keadaan temperatur untuk proses fermentasi anaerob, berkisar antara 3°C- 70°C. Secara umum, dibagi dalam tiga rentang suhu yaitu, pesofilik ( 40°C). Tingkat produksi metana meningkat dengan meningkatnya suhu. Di sisi lain, peningkatan suhu pada gilirannya juga akan meningkatkan konsentrasi amonia bebas. Akibatnya, proses akan terhambat dan produksi metana akan berkurang. Proses pembentukan metana sangat sensitif terhadap perubahan temperatur.

PARAMETER DALAM PROSES DIGESTASI ANAEROBIK 1. Volatile Fatty Acid (VFA) Pada proses digestasi anaerobik, limbah pertama kali dikonversi menjadi asam lemak volatil (VFA) oleh bakteri pembentuk asam. Asam lemak volatil kemudian dikonversi menjadi metana (CH 4 ) dan karbon dioksida (CO 2 ). Dengan demikian, perhatian yang signifikan telah difokuskan pada hubungan antara konsentrasi VFA dan kinerja fermentasi anaerob (Poh dan Chong, 2010). Stabilitas proses digestasi anaerobik tercermin oleh konsentrasi produk intermediete seperti VFA. 2. pH dan Alkalinitas Penelitian menunjukan bahwa pembentukan metana relative terjadi pada interval pH 5,5-8,5 dengan rentang pH optimum diantara 7-8 untuk bakteri metanogens. Selama pencernaan dua proses yaitu pengasaman dan metanogenesis membutuhkan tingkat pH yang berbeda untuk kontrol proses yang optimal (Irvan et al., 2015). 3.Temperatur Ada beberapa keadaan temperatur untuk proses fermentasi anaerob, berkisar antara 3°C- 70°C. Secara umum, dibagi dalam tiga rentang suhu yaitu, pesofilik ( 40°C). Tingkat produksi metana meningkat dengan meningkatnya suhu. Di sisi lain, peningkatan suhu pada gilirannya juga akan meningkatkan konsentrasi amonia bebas. Akibatnya, proses akan terhambat dan produksi metana akan berkurang. Proses pembentukan metana sangat sensitif terhadap perubahan temperatur.

TUJUAN PENELITIAN  Tujuan utama dari penelitian ini adalah konversi TKKS menjadi bio-char melalui pirolisis.  Tujuan khusus dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan data kinetik dengan pengaruh waktu pirolisis.  Tujuan utama dari penelitian ini adalah konversi TKKS menjadi bio-char melalui pirolisis.  Tujuan khusus dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan data kinetik dengan pengaruh suhu pirolisis. PENGARUH WAKTUPENGARUH SUHU

MANFAAT PENELITIAN …(1)  Memberikan informasi bahwa TKKS dapat dikonversi menjadi bio-char dengan pirolisis  Memberikan informasi mengenai keperluan energi yang diperlukan dalam pirolisis TKKS menjadi bio- char.  Memberikan informasi mengenai waktu pirolisis yang sesuai dengan kinerja reaktor yang dapat digunakan sebagai scale-up dalam perancangan.

MANFAAT PENELITIAN …(2)  Memberikan informasi bahwa TKKS dapat dikonversi menjadi bio-char dengan pirolisis  Memberikan informasi mengenai keperluan energi yang diperlukan dalam pirolisis TKKS menjadi bio- char.  Memberikan informasi mengenai suhu pirolisis yang sesuai dengan kinerja reaktor yang dapat digunakan sebagai scale-up dalam perancangan.

RUANG LINGKUP PENELITIAN …(1) Lokasi : Pusdiklat LPPM (Lembaga Penelitian dan Pengabdian Masyarakat) USU Laboratorium Ekologi Laboratorium Operasi Teknik Kimia Bahan : Tandan kosong kelapa sawit yang diperoleh dari PKS (Pabrik Kelapa Sawit) Kebun Rambutan PT. Perkebunan Nusantara III

RUANG LINGKUP PENELITIAN …(2)  Variabel tetap : Massa bahan baku=25 gram Suhu pirolisis = 400 O C  Variabel berubah : Waktu pirolisis = 5, 10, 15, 20, 25, 30, 45 menit  Variabel tetap : Massa bahan baku=25 gram Waktu pirolisis = 30 menit  Variabel berubah : Suhu pirolisis = 250, 275, 300, 325, 350, 375, 400 O C PENGARUH WAKTUPENGARUH SUHU