NO - Eprints undip - Universitas Diponegoro
advertisement
NO. TA. JO. 06. 471 / AK / 2010 Laporan Tugas Akhir PENURUNAN COD LIMBAH TAHU DENGAN BIOFILTER MEDIA KERIKIL Disusun Oleh : BEATA RATNAWATI L2J 006 012 PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2010 III - 1 III - 2 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah atas rahmat dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir dengan judul “Penurunan COD Limbah Tahu dengan Biofilter Media Kerikil”. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui penurunan COD pada biofilter dengan media kerikil, mengetahui pengaruh lama kontak terhadap penurunan COD pada biofilter dengan media kerikil, serta mengetahui efesiensi pengolahan biofilter anaerob dibandingkan dengan biofilter aerob. Laporan ini berisi tentang keuntungan dari biofilter pada pengolahan limbah tahu. Selain itu laporan ini juga membahas tentang pengaruh waktu tinggal terhadap efisiensi penurunan COD berdasarkan sistem pengelolaan yang dipakai baik biofilter anaerob maupun aerob. Dalam laporan ini air limbah yang dihasilkan dibandingkan dengan baku mutu dan dengan pengolahan Anaerobic Baffled Methane Fermentation Tank (ABMFT) sehingga pengolahan dengan biofilter dapat direkomendasikan sebagai salah satu alternatif dalam pengolahan limbah terutama limbah tahu. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Ir. Mochtar Hadiwidodo selaku Ketua Program Studi Teknik Lingkungan dan dosen penguji, Bapak M. Arief Budiharjo, ST. MEng selaku koordinator Tugas Akhir Teknik Lingkungan Universitas Diponegoro. Bapak Wiharyanto Oktiawan ST, MT, selaku dosen pembimbing, dan Ibu Sri Hapsari Budisulistiorini, ST, M.Eng selaku dosen pembimbing, dan Ibu Sri Sumiyati, ST, MSi selaku dosen penguji. Keluarga dan orang tercinta yang selalu mendoakan, membantu, dan memberi dukungan dalam menyelesaikan laporan ini. Seluruh dosen dan staf karyawan Program Studi Teknik Lingkungan. Serta teman-teman mahasiswa Teknik Lingkungan Angkatan 2006 atas segala bantuan dan saran untuk penulis. Penulis telah berusaha semaksimal mungkin untuk menyelesaikan laporan ini. Semoga dengan adanya laporan ini akan memberikan manfaat untuk pembaca dan khususnya untuk mahasiswa Teknik Lingkungan. Penulis III - 3 ABSTRAK Dalam upaya untuk membuat pengolahan air limbah tahu yang lebih optimal dan ekonomi, terutama untuk menghilangkan COD sebagai parameter dengan konsentrasi paling tinggi pada air limbah tahu yaitu sebesar 12.390 mg/l. Salah satu alternatif pengolahan limbah tahu adalah dengan menggunakan biofilter dengan proses pengolahan anaerob-aerob. Penelitian untuk mengetahui pengaruh waktu tinggal dan proses pengolahan anaerob-aerob terhadap efisiensi penurunan COD dari limbah cair industri tahu telah dilaksanakan dalam reaktor biofilter dengan media kerikil. Sebagai variabel bebas adalah waktu tinggal dan proses pengolahan yaitu: 96 jam, 48 jam, dan 24 jam untuk proses anaerobik, sedangkan untuk proses pengolahan aerobik 48 jam, 24 jam, dan 12 jam. Variabel terikat diilustrasikan dengan efisiensi penurunan COD. Hasil penelitian menunjukkan, bahwa peningkatan waktu tinggal di dalam reaktor berpengaruh terhadap penurunan COD. Semakin lama waktu tinggal yang dipakai, semakin besar % penurunan COD. Selain itu % penurunan COD pada biofilter aerob jauh lebih besar dibanding pada biofilter anaerob. Waktu tinggal paling optimum pada penelitian ini adalah pada biofilter anaerob 96 jam dan pada biofilter aerob 48 jam dengan konsentrasi COD awal 12.290 mg/L dan tinggi media masing-masing 21 cm memberikan hasil terbaik terhadap penurunan konsentrasi COD, dengan konsentrasi akhir 146,89 mg/l. Efisiensi dari pengolahan anaerob sebesar 88%, dan pada aerob 90%. Bila dibandingkan dengan baku mutu effluent berdasarkan Perda Jateng No. 10 Tahun 2004 (konsentrasi COD maksimum yang diperbolehkan adalah 275 mg/L), sehingga setelah pengolahan konsentrasi COD telah di bawah baku mutu. Oleh karena itu, pengolahan dengan menggunakan biofilter merupakan salah satu alternatif yang efektif dan ekonomi dalam pengelolaan limbah tahu. Kata kunci : Biofilter, COD, Proses pengolahan anaerob-aerob III - 4 ABSTRACT In an effort to make waste water treatment know which is more optimal and economic development, especially to remove the COD as a parameter with the highest concentration in the wastewater know that is equal to 12 390 mg / l. One idea is an alternative waste treatment using biofilter with anaerobic-aerobic treatment process. Research to determine the effect of residence time and the process of anaerobic-aerobic treatment of COD reduction efficiency of industrial wastewater has been carried out in a biofilter reactor with gravel media. As the independent variable is the residence time and processing that is: 96 hours, 48 hours, and 24 hours for the anaerobic process, while for the aerobic treatment process 48 hours, 24 hours, and 12 hours. Dependent variable is illustrated by the COD reduction efficiency. The results showed that the increase in reactor residence time effect on COD reduction. The longer residence time is used, the greater% reduction in COD. Further% COD reduction in aerobic biofilter is much greater than in the anaerobic biofilter. The optimum residence time of this research is on the anaerobic biofilter 96 hours and 48 hours in aerobic biofilter with initial COD concentration of 12 290 mg / L and the height of media each 21 cm gives the best result of the decrease in the concentration of COD, with a final concentration of 146.89 mg / l. The efficiency of anaerobic treatment at 88% and 90% in aerobic condition. When compared with effluent quality standards based on legislation Jateng No. 10 of 2004 (the maximum allowable concentration of COD was 275 mg / L), so that the COD concentration after treatment was below the quality standard. Therefore, treatment using biofilter is one effective and economic alternatives in waste management know. Keywords : Keywords : Biofilter, COD, aerobic-anaerobic treatment processes III - 5 DAFTAR ISI HAL HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i KATA PENGANTAR ...................................................................................... ii ABSTRAK ........................................................................................................ iii ABSTRAK .......................................................................................................... iv DAFTAR ISI ..................................................................................................... v DAFTAR TABEL ............................................................................................ ix DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xi DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ............................................................................................ I-1 1.2 Identifikasi Masalah ................................................................................... I-3 1.3 Pembatasan Masalah .................................................................................. I-3 1.4 Perumusan Masalah .................................................................................... I-4 1.5 Tujuan Penelitian ........................................................................................ I-4 1.6 Ruang Lingkup ........................................................................................... I-4 1.6.1 Ruang Lingkup Keilmuan ................................................................. I-4 1.6.2 Ruang Lingkup Waktu danTempat.................................................... I-5 1.6.3 Ruang Lingkup Pembahasan ............................................................. I-5 1.7 Manfaat Penelitian ...................................................................................... I-5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengolahan Biologis ............................................................................... II-1 2.1.1. Mikroorganisme dalam Pengolahan Biologis ............................... II-1 2.1.1.1 Bakteri ................................................................................ II-2 2.1.1.2 Fungi (jamur) ..................................................................... II-2 2.1.1.3 Rotifera ............................................................................... II-3 2.1.1.4 Protozoa ............................................................................. II-3 2.1.1.5 Alga..................................................................................... II-3 III - 6 2.1.2. Sumber Karbon dan Energi Untuk Pertumubuhan Bakteri ........... II-4 2.1.3. Kinetika Pertumbuhan Bakteri ...................................................... II-5 2.2 Limbah Cair Industri Tahu ...................................................................... II-5 2.2.1. Bahan Baku ................................................................................... II-6 2.2.2. Proses Pembuatan Tahu ................................................................ II-7 2.2.3. Karakteristik Limbah Cair Tahu ................................................... II-10 2.3 Parameter Dalam Air Limbah ................................................................. II-11 2.3.1 Padatan Total (Total Solids) .......................................................... II-11 2.3.2 Temperature ................................................................................... II-12 2.3.3 Chemical Oxygen Demand (COD) ................................................ II-12 2.3.4 pH .................................................................................................. II-13 2.4. Proses Pengolahan Biologi Secara Aerob ............................................... II-14 2.4.1 Biofilter .......................................................................................... II-15 2.4.2 Proses Biofilter ............................................................................... II-15 2.4.3 Kelebihan Biofilter ......................................................................... II-17 2.4.4.Kriteria Pemilihan Media Biofilter ................................................ II-18 2.5. Proses Pengolahan Biologi Secara Anaerob ........................................... II-18 2.6. Analisa Data ............................................................................................ II-21 2.6.1 Analisa Data Kualitatif ................................................................... II-21 2.6.2 Analisa Data Kuantitatif................................................................. II-22 2.6.2.1 Uji Normalitas .................................................................... II-22 2.6.2.2 Korelasi .............................................................................. II-22 2.6.2.3 Regresi Berganda ................................................................ II-23 2.7. Penelitian Biofilter Terdahulu ................................................................. II-24 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Tujuan Operasional Penelitian .............................................................. III-1 3.2 Metode dan Jenis Penelitian ................................................................... III-1 3.3 Variabel Penelitian ................................................................................. III-2 3.3.1. Variabel Bebas (Independent Variable) ....................................... III-2 III - 7 3.3.2. Variabel Terikat (dependent Variable) ......................................... III-2 3.3.3. Variabel Kontrol ........................................................................... III-3 3.4 Alat dan Bahan ....................................................................................... III-3 3.5. Tahapan Penelitian ................................................................................. III-3 3.5.1. Tahap Persiapan ............................................................................ III-5 3.5.2. Pelaksanaan Penelitian ................................................................. III-7 3.5.3. Analisis Data................................................................................. III-8 3.5.3.1. Analisa Data Kualitatif ..................................................... III-8 3.5.3.2 Analisa Data Kuantitatif ................................................... III-9 3.6. Pengujian Bahan Organik dengan Permanganat .................................... III-9 3.7. Pengujian COD (Chemical Oxygen Demand) ........................................ III-11 3.8. Jadwal Penelitian .................................................................................... III- 14 BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Karakteristik Air Limbah ....................................................................... IV-1 4.2 Tahap Penelitian ...................................................................................... IV-2 4.3 Hasil dan Pembahasan Penelitian............................................................ IV-6 4.3.1 Biofilter Anaerob ........................................................................... IV-6 4.3.2 Analisis Data Biofilter Anaerob ............................................... IV-7 4.3.2.1 Uji Normalitas Biofilter Anaerob .......................................... IV-7 4.3.2.2 Uji Korelasi Biofilter Anaerob .............................................. IV-8 4.3.2.3 Analisis Regresi Berganda Biofilter Anaerob ....................... IV-9 4.3.3 Biofilter Aerob ......................................................................... IV- 11 4.3.4 Analisis Data Biofilter Aerob .................................................. IV- 12 4.3.4.1 Uji Normalitas Biofilter Aerob ........................................ 12 IV- III - 8 4.3.4.2 Uji Korelasi Biofilter Aerob .................................................. IV13 4.3.4.3 Analisis Regresi Berganda Biofilter Aerob untuk Efisiensi COD ............................................................. IV14 4.4 Analisa dan Pembahasan Hasil Penelitian .............................................. IV16 4.4.1 Hubungan Antara Waktu Tinggal dan Proses Pengolahan dengan Penyisihan COD................................................................. IV- 16 4.4.2 Kondisi Operasional Penelitian ................................................ IV- 18 4.4.3 Perbandingan Efluent COD Tiap Waktu Tinggal dengan Baku Mutu .................................................................... IV- 19 4.4.4 Rekomendasi Aplikasi Biofilter Pada Pengolahan Air Limbah Tahu ............................................................................ IV- 21 4.4.4.1 Perbandingan Efluent Hasil Penelitian Biofilter dengan Baku Mutu Efluent .............................................. IV- 4.4.4.2 Aplikasi Biofilter Pada Industri Limbah Tahu ................ IV- 21 22 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ............................................................................................. V- 1 5.2 Saran ........................................................................................................ 1 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN V- III - 9 DAFTAR TABEL HAL Tabel 2.1. Analisis Perkiraan Kebutuhan Air pada Pengolahan Tahu dari 3 kg Kedelai .................................................................. II-8 Tabel 2.2. Kualitas Limbah Cair Tahu ........................................................... II-11 Tabel 2.3. Baku Mutu Air Limbah Industri Tahu .......................................... II-14 Tabel 2.4. Kelebihan dan Kekurangan Proses Anaerob ................................. II-21 Tabel 2.5. Interpretasi Nilai Pearson .............................................................. II-23 Tabel 3.1. Jadwal Pelaksanaan Penelitian ...................................................... III-16 Tabel 4.1. Hasil Uji Karakteristik Awal Air Limbah Tahu ............................ IV-1 Tabel 4.2. Data Harian Efisiensi Bahan Organik Pada Biofilter Anaerob ..... IV-4 Tabel 4.3. Data Harian Efisiensi Bahan Organik Pada Biofilter Aerob ......... IV-5 Tabel 4.4. Hasil Penelitian Biofilter Anaerob ............................................... IV-6 Tabel 4.5. Hasil Uji Normalitas Kolmogorov-Smirnov Biofilter Anaerob ... IV-8 Tabel 4.6. Hasil Uji Korelasi Bivariate Biofilter Anaerob Antara Waktu Tinggal dengan Efisiensi COD ............................. IV-8 Tabel 4.7. Variables Entered/Removed(b) Biofilter Anaerob ....................... IV-9 Tabel 4.8. Model Summary(b) Biofilter Anaerob ......................................... IV-9 Tabel 4.9. Anova(b) Biofilter Anaerob ......................................................... IV-10 Tabel 4.10. Coeficients(a) Biofilter Anaerob .................................................. IV-10 Tabel 4.11. Hasil Penelitian Biofilter Aerob .................................................. IV-11 Tabel 4.12. Hasil Uji Normalitas Kolmogorov-Smirnov Biofilter Aerob ..... IV-13 Tabel 4.13. Hasil Uji Korelasi Bivariate Biofilter Aerob Antara Waktu Tinggal, Proses Pengolahan dan Efisiensi COD .......................... IV-13 Tabel 4.14. Variables Entered/Removed(b) Biofilter Aerob ......................... IV-14 Tabel 4.15. Model Summary(b) Biofilter Aerob ............................................ IV-14 Tabel 4.16. Anova(b) Biofilter Aerob ............................................................ IV-15 Tabel 4.17. Coeficients Biofilter Aerob ........................................................ IV-15 Tabel 4.18.Hubungan antara Proses Pengolahan dan Waktu Tinggal Terhadap Efisiensi COD .............................................................. IV-17 III - 10 Tabel 4.19 Rata-rata Efluent COD Dibandingkan Baku Mutu COD ............. IV-20 Tabel 4.20 Efluent Air Limbah Tahu Dibandingkan baku mutu Efluent ....... IV-21 Tabel 4.21 Efisiensi Penyisihan COD Dibandingkan dengan ABMFT .......... IV-22 Tabel 4.22 Perbandingan Biofilter Laboratorium dengan Aplikasi ............... IV-22 Tabel 4.23 Perbandingan Biofilter Aplikasi dengan ABMFT ....................... IV-23 III - 11 DAFTAR GAMBAR HAL Gambar 2.1. Protozoa ..................................................................................... II- 3 Gambar 2.2. Skema Proses Pembuatan Tahu................................................. II-9 Gambar 2.3. Kelompok Bakteri Pengurai Limbah Anaerobik ....................... II-19 Gambar 2.4. Korelasi Ganda .......................................................................... II-23 Gambar 3.1 Tahapan Penelitian .................................................................. III-4 Gambar 3.2 Biofilter ................................................................................... III-5 Gambar 4.1 Grafik Efisiensi Bahan Organik Pada Biofilter Anaerob ........ IV-4 Gambar 4.2 Grafik Efisiensi Bahan Organik Pada Biofilter Aerob ............ IV-5 Gambar 4.3 Grafik Penurunan COD Biofilter Anaerob.............................. IV-7 Gambar 4.4 Grafik Penurunan COD Biofilter Aerob ................................. IV-12 Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Biofilter Anaerob dan Aerob ................ IV-17 Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Efluent COD Terhadap Baku Mutu ...... IV-19 III - 12 DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A Data Sekunder Hasil Analisa Statistik LAMPIRAN B Dokumentasi Penelitian LAMPIRAN C Surat-surat Tugas Akhir III - 13 BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Seiring dengan meningkatnya permintaan masyarakat terhadap bahan makanan berprotein dengan harga yang terjangkau, maka tahu dapat menjadi salah satu alternatif yang dapat dipilih. Tahu merupakan makanan yang digemari oleh sebagian besar masyarakat Semarang pada khususnya dan masyarakat Indonesia pada umumnya. Hal ini ditunjukan dengan adanya berbagai macam makanan yang dibuat dengan bahan dasar tahu, baik berupa keripik, kudapan, maupun masakan. Tahu diproduksi oleh industri, baik industri kecil, menengah maupun industri besar dengan menggunakan bahan baku kedelai. Tahu mempunyai nilai gizi yang tinggi, dimana dalam 100 gram tahu mengandung kalori 68 kalori, protein 7,8 gram, lemak 4,6 gram, hidrat arang 1,6 gram, kalsium 124 mg, fosfor 63 mg, besi 0,8 mg, vitamin B 0,06 mg, air 84,8 gram (Partoatmodjo, 1991). Produksi tahu masih dilakukan dengan teknologi yang sederhana yang sebagian dibuat oleh para pengrajin sendiri maupun oleh bengkel kecil, dan dalam skala industri rumah tangga atau industri kecil, sehingga tingkat efisiensi penggunaan sumber daya yaitu air dan bahan kedelai dirasakan masih rendah dan tingkat produksi limbahnya sangat tinggi. Industri tahu meskipun dengan modal kecil, memberikan sumbangan terhadap perekonomian negara dan menyediakan banyak lapangan kerja. Namun pada sisi lain industri tahu menghasilkan limbah yang sangat berpotensi mempengaruhi kualitas air sungai karena mengandung COD yang tinggi sebesar 12.390 mg/l. Limbah cair mengakibatkan bau busuk dan bila dibuang langsung ke sungai akan menyebabkan pencemaran lingkungan pada sungai tersebut. Setiap kilogram kedelai akan menghasilkan limbah 1,5 – 2 m3 limbah cair. Limbah tahu yang dihasilkan mengandung konsentrasi COD (Chemical Oxygen Demand) sebesar 12.390 mg/l. Sedangkan baku mutu limbah industri tahu berdasarkan Perda Prop. Jateng No 10/ Tahun 2004 adalah sebesar 275 mg/l. Oleh III - 14 karena itu, untuk menghindari dampak negatif dari pencemaran limbah tahu diperlukan suatu proses untuk mereduksi kandungan zat organik terutama COD pada limbah tahu sehingga tidak melebihi baku mutu. Tingginya konsentrasi COD yang dihasilkan pada limbah tahu maka diperlukan adanya pengolahan baik secara anaerobik maupun aerobik untuk mengurangi konsentrasi COD yang dihasilkan. Beberapa metode pengolahan telah dikembangkan untuk mereduksi konsentrasi COD pada limbah tahu. Pengolahan yang dikembangkan saat ini adalah dengan Anaerobic Baffled Methane Fermentation Tank (ABMFT). Metode tersebut memiliki kelemahan berupa banyaknya lumpur yang dihasilkan. Untuk itu, diperlukan metode pengolahan secara sederhana yang dapat menurunkan COD air limbah tahu dan tidak banyak menghasilkan lumpur yaitu dengan metode pertumbuhan melekat (attached growth). Metode pertumbuhan melekat yang dipilih adalah biofilter, baik secara anaerob maupun aerob. Efisiensi pengolahan proses biofilter anaerob hanya berkisar antara 50%-70% (Pujiastuti, 2009). Dengan demikian kadar COD yang keluar masih diatas baku mutu yaitu 275 ppm, sehingga hal ini masih menjadi sumber pencemaran lingkungan. Sedangkan proses biofilter aerob dapat diperoleh efisiensi pengolahan sebesar 80%-90%. Limbah industri tahu/tempe merupakan salah satu jenis limbah yang banyak mengandung bahan organik. Oleh karena itu, pengolahan dengan biofilter digunakan secara kombinasi antara anaerob dan aerob agar efisiensi pengolahannya lebih maksimal. Biofilter memiliki kelebihan utama yaitu membentuk biofilm sebagai tempat hidup bakteri. Biofilm yang terbentuk menahan bakteri sehingga tidak ikut keluar bersama effluent. Beberapa parameter yang harus dipertimbangkan dalam perancangan alat biofilter antara lain: pemilihan jenis media, penentuan dimensi alat, serta penentuan komponen-komponen yang harus digunakan dalam mendukung sistem biofilter tersebut. Semua parameter tersebut diharapkan mampu mengakomodasi kebutuhan mikroorganisme dan kondisi operasi biofilter. Berdasarkan hal tersebut maka perlu dilakukan penelitian untuk menurunkan parameter-parameter yang terkandung dalam limbah cair tahu, terutama parameter III - 15 organik seperti kandungan COD. Untuk menurunkan konsentrasi COD, pada tulisan ini akan dibahas mengenai efektifitas dari beberapa proses pengolahan limbah cair industri tahu baik menggunakan biofilter anaerob maupun biofiter aerob. Sedangkan, uji kinerja dari rancangan alat biofilter dilakukan dengan memvariasikan waktu tinggal yaitu 96 jam, 48 jam, dan 24 jam untuk proses anaerob, sedangkan untuk proses pengolahan aerob 48 jam, 24 jam, dan 12 jam dengan diameter kerikil antara 2-3 cm untuk mendapatkan hasil operasi (efisiensi degradasi) yang optimum. 1.2 IDENTIKASI MASALAH Industri tahu menghasilkan limbah yang dapat mencemari lingkungan sekitar. Sebagian besar industri tahu membuang limbah yang dihasilkannya langsung ke sungai tanpa pengolahan terlebih dahulu, sehingga menimbulkan bau yang tidak sedap serta mencemari sungai selain itu konsentrasi COD pada limbah tahu melebihi baku mutu yaitu sebesar 12.390 mg/l. Oleh karena itu, dibutuhkan adanya pengolahan limbah tahu yang sederhana dan ekonomis. Maka, diperlukan penelitian untuk mengetahui seberapa besar konsentrasi COD yang dapat diturunkan dan berapa lama waktu tinggal yang dibutuhkan dengan menggunakan biofilter baik dengan pengolahan anaerob maupun aerob. 1.3 PEMBATASAN MASALAH Berdasarkan identifikasi masalah yang ada, maka penelitian ini hanya terbatas pada penyisihan COD. Besar penyisihan COD dinyatakan dalam nilai efisiensi penyisihan COD. Efisiensi penyisihan COD yang paling optimal dapat dilihat pada konsentrasi efluen yang semakin kecil. Konsentrasi efluent yang dihasilkan berasal dari pengolahan terhadap limbah industri tahu dengan menggunakan miniatur biofilter media kerikil. Penelitian ini membahas pula pengaruh proses pengolahan biofilter terhadap efisiensi COD. Dimana proses pengolahan biofilter yang dipakai dalam penelitian ini adalah pengolahan biofilter secara anaerob dan aerob. III - 16 1.4 PERUMUSAN MASALAH Permasalahan yang diangkat dalam penelitian pengolahan limbah tahu dengan biofilter media kerikil dituangkan dalam bentuk pertanyaan – pertanyaan penelitian sebagai berikut: 1. Seberapa besar konsentrasi COD limbah tahu yang dapat diturunkan dengan menggunakan biofilter? 2. Adakah pengaruh waktu tinggal dengan penurunan COD? 3. Seberapa besar efisiensi pengolahan dengan menggunakan biofilter anaerob dibandingkan dengan biofilter aerob ? 1.5 TUJUAN PENELITIAN Berdasarkan permasalahan yang diangkat, tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Mengetahui penurunan COD pada biofilter dengan media kerikil. 2. Mengetahui pengaruh lama kontak terhadap penurunan COD pada media biofilter dengan media kerikil. 3. Mengetahui efisiensi pengolahan biofilter anaerob dibandingkan dengan biofilter aerob. 1.6 RUANG LINGKUP Ruang lingkup penelitian meliputi ruang lingkup keilmuan, wilayah, dan sasaran. 1.6.1 Ruang Lingkup Keilmuan Ruang lingkup penelitian ini merupakan penelitian dengan skala laboratoris yaitu dengan menggunakan miniatur suatu sistem pengolahan yang dioperasikan untuk mendapatkan informasi tentang karakteristik sistem pengolahan tersebut. Pengolahan tersebut menggunakan perbedaan proses pengolahan dan waktu tinggal untuk memperoleh kondisi yang terbaik dalam penurunan COD. III - 17 1.6.2 Ruang Lingkup Waktu dan Tempat Penelitian ini direncanakan akan dilaksanakan pada 4 April 2010. Lokasi penelitian Jl. Manggis IV/ 16 A, Semarang. Sedangkan untuk pengujian COD dilakukan di Laboratorium Penelitian Teknik Lingkungan Gedung Kuliah Bersama Fakultas Teknik. 1.6.3 Ruang Lingkup Pembahasan Ruang lingkup pembahasan dalam penelitian ini adalah : 1. Analisis karakteristik air limbah tahu. 2. Analisis pengaruh variasi waktu tinggal terhadap efisiensi penyisihan COD. 3. Analisis pengolahan biofilter anaerob dan biofilter aerob terhadap efisiensi penyisihan COD. 1.7 MANFAAT PENELITIAN Dengan tercapainya tujuan–tujuan penelitian yang telah dikemukakan di atas, penelitian ini diharapkan akan membawa manfaat baik manfaat di bidang ilmu pengetahuan dan pengelolaan lingkungan. Di bidang ilmu pengetahuan, penelitian ini diharapkan dapat berperan sebagai sumbangsih bagi perkembangan ilmu pengetahuan, khususnya dalam bidang pengolahan limbah cair. Bagi masyarakat, penelitian ini diharapkan memberi masukan terutama mengenai pengolahan limbah dengan menggunakan biofilter dengan media kerikil sehingga dapat menurunkan konsentrasi COD sehingga dapat memperoleh konsentrasi COD yang aman bagi kesehatan manusia yang berasal dari aktivitas industri III - 18 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Air limbah yaitu air yang telah dipergunakan untuk berbagai keperluan dan harus dikumpulkan serta dibuang untuk menjaga lingkungan hidup yang baik. Tchobanoglous et al., (2003) mendefinisikan limbah berdasarkan titik sumbernya sebagai kombinasi cairan hasil buangan rumah tangga (permukiman), instansi perusahaaan, pertokoan, dan industri dengan air tanah, air permukaan, dan air hujan. Dekomposisi materi organik dapat meningkatkan timbulnya gas yang berbahaya. Jika limbah tidak diolah maka akan terakumulasi dan banyak mengandung bakteri patogen atau sumber penyakit lainnya, mikroorganisme tersebut masuk ke dalam organ pencernaan manusia. Karena itulah maka perlu adanya pengelolaan air limbah dimulai dari pengurangan sumber, diikuti dengan pengolahan serta pembuangan (Tchobanoglous et al., 2003). 2.1 Pengolahan Biologis Pengolahan biologis adalah pengolahan yang dilakukan untuk menyisihkan atau mengurangi konsentrasi komponen organik dan inorganik dalam air limbah (Tchobanoglous et al., 2003). Dalam suatu perencanaan pengolahan limbah secara biologi, penting untuk diketahui dasar-dasar III - 19 pengolahan biologis yang meliputi mikroorganisme dalam pengolahan biologis, sumber makanan bakteri, dan kinetika pertumbuhan bakteri. 2.1.1 Mikroorganisme dalam Pengolahan Biologis Berdasarkan struktur sel dan fungsinya, mikroorganisme digolongkan menjadi eukaryote dan prokaryote. Kelompok prokaryote yaitu eubacteria dan archaebacteria adalah kelompok mikroorganisme yang paling penting dalam pengolahan biologis dan umumnya cukup disebut sebagai bakteri. Kelompok eucaryote biasanya jamur, protozoa, rotifera, dan alga juga mikroorganisme yang penting dalam pengolahan biologis (Tchobanoglous et al., 2003). 2.1.1.1 Bakteri Bakteri paling banyak terdapat pada biofilter dan lumpur aktif. Lebih sering ditemui pada lumpur aktif. Tugas utamanya adalah pendegradasi dan transformator utama dari zat organik terlarut. Bakteri juga mendegradasi zat organik tersuspensi melalui produksi enzim ekstraseluler. Kandungan bakteri dalam lumpur aktif berkisar 1010 – 1012 per liter (Henze, et al., 1995). Bakteri dapat berkembang biak pada lingkungan air limbah karena karakteristik yang beraneka ragam dan juga karena syarat-syarat pertumbuhan yang minimal (Droste, 1997). Macam-macam bakteri yang terdapat pada proses pengolahan biologi adalah : 1. Bakteri Nitrifikasi Bakteri nitrifikasi berperan dalam proses nitrifikasi. Terdapat 2 macam bakteri nitrifikasi yaitu (Tchobanoglous et al., 2003): a. Bakteri nitrosomonas, yang berfungsi membentuk nitrit. NH3 + 3/2 O2 HNO2 + H2O (2-1) b. Nitro bakteri, yang berfungsi membentuk nitrat. HNO2 + ½ O2 HNO3 (2-2) 2. Bakteri Denitrifikasi Bakteri denitrifikasi mempunyai fungsi yang berlawanan dengan bakteri nitrifikasi. Bakteri ini berperan mengubah nitrat dan nitrit menjadi N2 (Tchobanoglous et al., 2003). III - 20 3. Bakteri Pereduksi Sulfat Bakteri ini berfungsi untuk mereduksi sulfat yaitu mereduksi SO4- menjadi SO2-. Contoh: Desulvofibrio (Henze, et al., 1995). 2.1.1.2 Fungi (Jamur) Fungi memegang peran penting dalam menyisihkan materi organik terlarut. Fungi adalah organisme non-fotosintetik dan dapat hidup dalam keadaan kelembaban dan pH yang rendah dimana bakteri tidak dapat hidup. Berdasarkan siklus hidupnya fungi dapat berupa makhluk satu sel atau multiselular. Ukurannya 5-10 mikrometer dan dapat diidentifikasi menggunakan mikroskop (Sundstorm dan Klei, 1979). 2.1.1.3 Rotifera Rotifera adalah binatang multiselular aerobik yang mengkonsumsi senyawa organik. Rotifera membutuhkan banyak oksigen terlarut untuk hidup dan ditemukan dalam air yang mempunyai kandungan zat organik rendah, oleh sebab itu kehadirannya mengindikasikan adanya purifikasi biologi yang tinggi (Degremont, 1991). 2.1.1.4 Protozoa Protozoa adalah mikroorganisme eucaryotic bersel tunggal tanpa dinding sel. Protozoa lebih banyak terdapat pada biofilter. Protozoa dapat memakan bakteri dan mikroorganisme mikroskopik lainnya dan diperlukan dalam proses pengolahan biologis serta purifikasi limbah karena protozoa menjaga keseimbangan alami diantara berbagai kelompok mikroorganisme yang berbeda (Henze, et al., 1995). (a) (b) (c) Gambar 2.1 Protozoa (a) Opercula (b) Ciliata (c) Paramecium III - 21 Sumber: Water Environment Association, 1987 2.1.1.5 Alga Alga merupakan mikroorganisme uniseluler dan multiseluler, autotrof, dan fotosintetik mikroorganisme. Alga dan bakteri dapat bersimbiosis di dalam sistem pengolahan biologis karena alga dapat memproduksi oksigen dari proses fotosintesis yang dapat digunakan oleh bakteri heterotrof untuk pertumbuhannya. Alga biasanya terdapat pada permukaan biofilter dengan syarat terdapat makanan yang cukup (Tchobanoglous et al., 2003). 2.1.2 Sumber Karbon dan Energi Untuk Pertumbuhan Bakteri Untuk melakukan reproduksi dan fungsi-fungsi lainnya mikroorganisme harus mempunyai sumber energi dan karbon untuk sintesis sel baru. Zat-zat anorganik sebagai nutrisi seperti nitrogen, pospor, sulfur, potasium, kalsium, dan magnesium (Tchobanoglous, et al, 2003) : a. Sumber Karbon Sumber karbon yang digunakan oleh mikroorganisme terutama berasal dari materi organik dan karbon dioksida. Konsentrasi zat organik dalam air limbah dinyatakan dengan BOD (Biological Oxygen Demand) atau COD (Chemical Oxygen Demand). Pengolahan limbah cair secara biologi akan bekerja optimal jika rasio BOD/COD > 0.5. Mikroorganisme yang menggunakan karbon organik untuk membentuk sel baru disebut heterotroph, sedangkan yang memperoleh karbon dari karbon dioksida disebut bakteri autotroph. b. Sumber Energi Bakteri membutuhkan energi untuk menghasilkan sel baru. Energi ini dapat diperoleh dari sinar matahari dan reaksi oksidasi kimia, tergantung dari jenis bakterinya apakah heterotrof atau autotrof. c. Nutrisi dan faktor-faktor yang dibutuhkan untuk pertumbuhan Nutrisi yang dibutuhkan oleh mikroorganisme pada prinsipnya terdiri dari: N, S, P, K, Mg, Ca, Fe, Na, dan Cl. Ada beberapa nutrisi yang dibutuhkan oleh mikroorganisme dalam jumlah kecil antara lain: Zn, Mn, Mo, Se, Co, Cu, dan Ni (Madigan et al., 2000 dalam Eckenfelder, 2000). Nutrien Nitrogen tersedia dalam bentuk nitrat dan amonia di alam. Tingkat penyisihan organik dengan amonia sebagai sumber nitrogen lebih tinggi daripada nitrat. Hal ini disebabkan nitrat harus direduksi dahulu menjadi amonia, sehingga membutuhkan lebih banyak energi (Eckenfelder dan Musterman, 1995). Dalam keterbatasan nutrien, penyisihan BOD akan berjalan tidak sempurna, III - 22 maka pada pengolahan biologi perlu ditambahkan nutrisi jika sampel air limbah tidak terdapat unsur N dan P (Tchobanoglous et al., 2003). 2.1.3 Kinetika Pertumbuhan Bakteri Keberhasilan proses biologi dalam mengolah air limbah sangat tergantung pada dinamika penggunaan substrat dan pertumbuhan mikroba. Desain dan operasi sistem yang efektif membutuhkan pemahaman yang baik tentang reaksi biologi dan pemahaman tentang prinsip dasar pertumbuhan mikroorganisme. Tchobanoglous et al. (2003) menyatakan kinetika pertumbuhan mikroba menentukan oksidasi substrat dan produksi biomassa, yang berpengaruh terhadap konsentrasi padatan total terlarut dalam sebuah reaktor biologi. Limbah domestik dan industri mengandung banyak substrat, konsentrasi materi organik biasanya didefinisikan sebagai biodegradable COD (bCOD) yang terdiri dari larutan, koloid, dan komponen partikulat biodegradable. Prinsip pengolahan biologis adalah untuk penyisihkan materi organik, dengan kata lain tujuan pengolahan biologis adalah menghabiskan donor elektron (sebagai contoh: komponen organik dalam oksidasi aerob). Untuk bakteri heterotrotof, donor elektron adalah substansi organik, sedangkan untuk bakteri nitrifikasi auototropik donor elektron adalah nitrit, nitrat atau mengurangi komponen organik lain. 2.2 Limbah Cair Industri Tahu Tahu merupakan satu diantara bahan pangan yang berasal dari kedelai yang sangat diminati masyarakat, karena selain murah, juga mengandung nilai gizi yang tinggi, khususnya protein. Akan tetapi dalam pembuatannya, menimbulkan bau yang mencemari lingkungan. Badan air memiliki kemampuan memperbaiki kualitasnya sendiri secara alami (self purification). Dengan bertambahnya beban pencemaran yang masuk pada badan air, maka kemampuan self purification dari badan air tersebut berkurang dengan ditandai adanya perubahan fisik, kimia, dan biologi pada badan air. Pada umumnya, badan air yang telah tercemar kandungan oksigennya akan sangat rendah, hal ini dikarenakan oksigen yang terlarut di dalam air digunakan III - 23 untuk mendegradasi bahan buangan organik menjadi bahan yang mudah menguap (ditandai dengan bau busuk). Semakin banyak buangan organik yang terkandung di dalam badan air, maka semakin sedikit oksigen yang terlarut. Langkah yang dapat dilakukan untuk mengurangi pencemaran adalah dengan mereduksi potensi limbah pada sumbernya, dengan demikian limbah yang mungkin dihasilkan dapat berkurang kuantitasnya. Selain itu, air limbah yang dihasilkan oleh suatu kegiatan harus diolah sebelum masuk pada badan air sehingga tidak mencemari lingkungan sekitar. Industri tahu menggunakan bahan utama berupa kedelai baik kedelai lokal maupun kedelai import. Selain kedelai komponen utama dalam pembuatan tahu lainnya adalah air. Pemakaian air bersih dalam proses produksi tahu, mencapai minimal sepuluh kali lipat volume bahan baku yang digunakan (Dhahiyat 1990). Kebutuhan air yang cukup tinggi dalam proses produksi mengakibatkan terbentuknya limbah cair dari proses produksi dengan volume yang cukup tinggi pula. Limbah cair dengan volume yang tinggi ini jika tidak ditangani dengan baik akan sangat berpotensi mencemari lingkungan. Selain limbah cair, industri tahu juga menghasilkan limbah padat berupa ampas tahu. Limbah padat ini dapat diolah menjadi tempe gembus. 2.2.1 Bahan Baku Bahan baku utama untuk membuat tahu adalah kacang kedelai (Glysine max (L) Merril), dan zat penggumpal. Industri tahu pada umumnya menggunakan zat penggumpal sebagai berikut: a. Asam cuka 90 % (CH3COOH), menurut Dhahiyat (1990), tujuan penggunaan asam cuka dalam proses pembuatan tahu adalah: a. Mengembangkan atau memperbesar sari pati b. Mempersatukan sari pati c. Membentuk gumpalan-gumpalan putih untuk siap cetak d. Membuat tahu menjadi padat b. Koagulan garam kalsium seperti kalsium sulfat atau batu tahu, kalsium sitrat, kalsium glukoat, kalsium karbonat, dan kalsium klorida. III - 24 c. Air kelapa d. Cairan “whey” (air sari tahu bila tahu telah menggumpal) yang telah dieramkan. e. Air bersih Air bersih dipakai untuk mencuci, merendam, membuat sari kedelai dan sumber air panas (air dipanaskan di ketel uap). f. Zat pewarna alami (kunyit) Kunyit dipergunakan untuk tahu berwarna kuning, contohnya tahu sumedang. 2.2.2 Proses Pembuatan Tahu Pembuatan tahu pada prinsipnya dibuat dengan mengekstrak protein, kemudian mengumpulkannya, sehingga terbentuk padatan protein. Pada pengolahan tahu diperlukan air yang banyak, karena hampir semua tahap pada pembuatan tahu memerlukan air. Hasil sampingan dari proses pembuatan tahu yaitu “whey”, berupa cairan dan ampas tahu berupa padatan. Menurut Nuraida 1985 dalam Dhahiyat 1990 sebagian pabrik tahu ada yang menggunakan sebagian kecil “whey” sebagai biang. Sedangkan ampas tahu dapat diolah menjadi bahan pembuat oncom dan makanan ternak. Dari 60 kg kedelai diperoleh ampas sekitar 70-75 kg, dan “whey” sekitar 2.610 kg dari air yang digunakan dalam proses pembuatan tahu sebesar 2700 kg. Selain itu, terdapat dua jenis tahu yang biasa diproduksi yaitu tahu goreng atau tahu pong atau sering juga disebut tahu sumedang, dan tahu sayur. Pada dasarnya prinsip pembuatan kedua tahu ini adalah sama. Perbedaannya adalah pada tahu goreng biasanya setelah tahu dipotong langsung digoreng tanpa perendaman terlebih dahulu. Sedangkan pada tahu sayur setelah dipotong kemudian direndam. Perbedaan lainnya adalah zat penggumpal yang digunakan pada tahu sayur adalah cioko (batu tahu), sedangkan tahu goreng adalah biang yaitu “whey” yang telah dibiarkan selama semalam. Tahu diperoleh melalui proses penggumpalan (pengendapan) protein susu kedelai. Menurut Dhahiyat (1990), bahan penggumpal yang lazim digunakan ialah III - 25 batu tahu atau cioko (CaSO4), asam cuka (CH3COOH), dan MgSO4. Menurut Nuraida (1985) dalam Dhahiyat (1990), jumlah air yang dibutuhkan dari tahap perendaman sampai pencucian ampas adalah 45 liter untuk setiap 1 kg kedelai. Analisis perkiraan kebutuhan air pada proses pembuatan tahu dapat dilihat pada Tabel 2.1. Tabel 2.1. Analisis Perkiraan Kebutuhan Air pada Pengolahan Tahu dari 3 kg kedelai Tahap Pengolahan Kebutuhan Air (liter) Pencucian Perendaman Penggilingan Pemasakan Pencucian ampas 10 12 3 30 50 Jumlah 135 Sumber: Nuraida (1985) dalam Dhahiyat (!990) Pada Gambar 2.2. dapat dilihat skema proses pembuatan tahu. Dalam proses pembuatan tahu, bahan baku atau input berupa kedelai dengan bantuan air, akan menghasilkan tahu, sedangkan hasil sampingannya berupa ampas tahu dan limbah cair berupa “whey”. Ampas tahu dapat dikonversikan sebagai bahan makanan ternak dan ikan serta oncom, sedangkan “whey” sebagian besar belum dapat dimanfaatkan (kadang-kadang digunakan sebagai biang), di alam akan berupa limbah (sampah organik) yang kemudian akan diuraikan oleh bakteri. Proses pembuatan tahu akan menghasilkan air limbah yang berasal dari air bekas perendaman kedelai air hasil penirisan kedelai setelah direndam, busa yang terjadi pada waktu pemasakan bubur kedelai, air sisa penggumpalan susu kedelai, air hasil dari pencetakan dan air hasil pengepresan (Hartati, 2003). Air limbah ini masih banyak mengandung zat organik, seperti protein, karbohidrat, lemak, zat terlarut yang mengandung padatan tersuspensi atau padatan terendap (Sola, 1994). Adanya bahan organik yang cukup tinggi (ditunjukkan dengan nilai BOD dan COD) menyebabkan mikroba menjadi aktif dan menguraikan bahan organik tersebut secara biologis menjadi senyawa asam-asam organik. III - 26 Air Pencucian Kedelai Air Limbah Air Matang dan Bersih Perendaman Air Limbah Air Dingin (4-10 Jam) Air hangat 55 0C (1-2 jam) Penggilingan Air hangat (9:1) Pemasakan 1000C (15-20 menit) Penyaringan Ampas Tahu Penggumpalan Air Limbah Pencetakan dan Pengerasan Air Limbah Pemotongan Tahu III - 27 Gambar 2.2. Skema Proses Pembuatan Tahu Sumber: Dhahiyat 1990 2.2.3 Karakteristik Limbah Cair Tahu Limbah bagi industri hasil pertanian adalah bahan yang merupakan buangan dari proses perlakuan atau pengolahan untuk memperoleh hasil utama dan hasil samping. Limbah cair tahu adalah hasil sampingan dari proses pembuatan tahu berupa limbah cair tahu yaitu “whey”. Sebagian besar “whey” belum dapat dimanfaatkan (kadang-kadang digunakan sebagai biang), di alam akan berupa limbah organik yang akan diuraikan oleh bakteri (Dhahiyat 1990). Untuk limbah industri tahu tempe ada dua hal yang perlu diperhatikan yakni karakteristik fisik dan kimia. Karakteristik fisik meliputi padatan total, suhu, warna dan bau. Karakteristik kimia meliputi bahan organik, bahan anorganik dan gas. Suhu buangan industri tahu berasal dari proses pemasakan kedelai. Suhu limbah cair tahu pada umumnya lebih tinggi dari air bakunya, yaitu 40ºC sampai 46ºC. Tingginya suhu buangan tersebut akan mempengaruhi lingkungan perairan yang selanjutnya akan berpengaruh terhadap kehidupan biologis, kelarutan oksigen dan gas lain, kerapatan air, viskositas, dan tegangan permukaan. Bahan-bahan organik yang terkandung di dalam buangan industri tahu pada umumnya sangat tinggi. Senyawa-senyawa organik di dalam air buangan tersebut antara lain protein, karbohidrat, lemak dan minyak. Di antara senyawa-senyawa tersebut, protein dan lemaklah yang jumlahnya paling besar (Dhahiyat 1990), yang mencapai 40-60% protein, 25-50% karbohidrat, dan 10% lemak (Sugiarto 1987). Semakin lama jumlah bahan organik ini semakin banyak, dalam hal ini akan menyulitkan pengelolaan limbah, karena beberapa zat sulit diuraikan oleh mikroorganisme di dalam air limbah tahu tersebut. Untuk menentukan besarnya kandungan bahan organik digunakan beberapa teknik pengujian yaitu COD (Chemical Oxygen Demand) . Pada umumnya, konsentrasi ion hidrogen buangan industri tahu ini cenderung bersifat asam. Komponen terbesar dari limbah cair tahu yaitu protein III - 28 sebesar 226,06 mg/L sampai 434,78 mg/L sehingga masuknya limbah cair tahu ke lingkungan perairan akan meningkatkan total nitrogen di perairan tersebut. Tabel 2.2 menunjukkan kualitas limbah cair tahu berdasarkan parameter pH,COD, dan BOD yang berasal dari industri tahu di kelurahan Jomblang dari penelitian sebelumnya. Tabel 2.2. Kualitas Limbah Cair Tahu NO. Parameter Satuan Nilai 1. pH - 5 2. COD mg / ltr 15462 3. BOD mg / ltr 1640,23 Sumber: Andita, 2009 2.3 Parameter Dalam Air Limbah Pengetahuan mengenai limbah cair dapat dilihat dari karakteristik/ parameter limbah cair yang ada. Karakteristik limbah cair ini meliputi: parameter fisik (jumlah padatan total, pH, kekeruhan , warna, bau, dan temperatur), parameter kimia (COD, BOD, jumlah logam berat, jumlah nitrogen, dan sebagainya), dan parameter biologi (mikroorganisme dalam limbah seperti bakteri koliform, jamur, alga, protozoa, dan virus). 2.3.1 Padatan Total (Total Solids) Secara analitis, zat padat total yang terkandung dalam air buangan adalah semua zat-zat yang tersisa sebagai residu dalam suatu bejana, bila sampel air dalam bejana tersebut dikeringkan pada suhu 103-105oC selama 1 jam (Jenie, B.S.L dan Rahayu, W.P, 1993). Zat padat total terdiri dari zat padat terlarut dan zat padat tersuspensi. Zat padat tersuspensi dapat didefinisikan sebagai material yang dapat dipisahkan melalui penyaringan membran. Zat padat tersuspensi juga dapat diklasifikasikan menjadi zat padat terapung yang selalu bersifat organik dan zat padat terendap yang bersifat organik maupun anorganik (Tchobanoglous et al., 2003). Pada pembuatan tahu, dilakukan penggilingan kedelai yang dilarutkan dalam air dan kemudian diekstraksi proteinnya dan digumpalkan. Sedangkan III - 29 protein yang tidak mengumpal ikut terbuang yang merupakan zat padat terlarut dalam limbah tahu. 2.3.2 Temperatur Temperatur air merupakan parameter yang sangat penting dikarenakan efeknya terhadap reaksi kimia, laju reaksi, kehidupan organisme air dan penggunaan air untuk berbagai aktifitas. Sebagai contoh, industri yang menggunakan air permukaan untuk proses pendinginan, sangat memperhatikan temperatur dari air intake. Selain itu, oksigen yang terlarut di dalam air panas lebih sedikit dibandingkan dengan air dingin. Peningkatan reaksi biokimia, dikombinasikan dengan penurunan jumlah oksigen yang ada dalam air permukaan dapat menyebabkan penurunan secara serius konsentrasi oksigen terlarut (Dissolved Oxygen/ DO) di musim panas, sehingga dapat menyebabkan kematian kehidupan organisme air, dan meningkatkan pertumbuhan tumbuhan air yang tidak diinginkan seperti jamur. Temperatur optimal untuk aktifitas bakteri adalah dalam kisaran 25-35C. Temperatur air limbah harus selalu dimonitor, karena: a. Kecepatan dan kelangsungan reaksi kimia tergantung pada suhu air limbah. b. Kehidupan bakteri dalam air limbah tergantung pada suhu. Pencernaan aerobik, dan nitrifikasi akan terhenti pada suhu diatas 50 0C. Sebaliknya pada suhu kurang dari 15 0C, bakteri yang memproduksi metana berhenti sama sekali. c. Zat asam semakin berkurang pada suhu tinggi, maka diperlukan adanya proses oksidasi untuk zat organik yang ada. 2.3.3 Chemical Oxygen Demand (COD) Chemical Oxygen Demand (COD) adalah jumlah kebutuhan oksigen dalam air untuk proses reaksi secara kimia guna menguraikan unsur pencemar yang ada. COD dinyatakan dalam ppm (part per milion) atau mg /liter. Nilai COD mencakup kebutuhan oksigen untuk reaksi biokimiawi, karena senyawa organik yang dapat dirombak oleh mikroorganisme dapat pula mengalami oksidasi lewat III - 30 reaksi kimiawi. Jadi nilai COD akan memiliki numerik yang lebih besar daripada nilai BOD. COD merupakan salah satu parameter kunci untuk pendeteksian tingkat pencemaran air. Semakin tinggi COD semakin jelek kualitas air yang ada (Alaerts dan Santika, 1984). Tes COD dilakukan untuk mengukur kandungan zat organik di dalam air limbah maupun air bersih. Oksigen ekivalen dari zat organik, yang dapat dipergunakan untuk oksidasi diukur dengan menggunakan agen pengoksidasi (kalsium dikromat) dalam suasana asam. Tes harus dilakukan dalam temperatur yang bertingkat dan katalis (perak sulfat) dibutuhkan untuk mencapai tingkat oksidasi bakteri secara cepat. Senyawa anorganik mungkin muncul dan mengganggu tes COD sehingga perlu dihilangkan. Persamaan reaksi yang terjadi : Zat Organik ( Ca HbOc ) Cr2O7 2.3.4 -2 H katalis Cr 3 CO2 H2O ….(2-5) pH Mencerminkan jumlah ion H+ yang ada dalam air limbah seperti yang diperlihatkan pada rumus : pH= -10Log [H+]. Jika air limbah memiliki pH diluar batasan yang telah ditentukan maka biota dan bakteri yang berguna untuk menguraikan zat organik mati sehingga kualitas air limbah akan semakin menurun. Apabila hal ini terjadi di dalam IPAL maka fungsi dan efisiensinya akan menurun dengan drastis. pH dapat mempengaruhi kehidupan biologi dalam air. Bila terlalu rendah ataupun terlalu tinggi dapat mematikan kehidupan organisme dalam air. Nilai pH yang normal untuk kehidupan di air sekitar 6 – 8, sedangkan pH air yang tercemar, misalnya air limbah berbeda-beda tergantung pada jenis limbahnya. Konsentrasi ion hidrogen merupakan parameter kualitas yang sangat penting bagi air limbah maupun air bersih. Limbah cair dengan konsentrasi ion hidrogen yang merugikan akan sulit diolah dengan media biologi. pH dalam perairan dapat diukur dengan mudah dengan pH meter. Kertas pH juga dapat dipergunakan sebagai indikator nilai pH, dengan cara membandingkan warna dari kertas pH yang digunakan pada sampel dengan warna standar yang ada (Tchobanoglous et al., 2003). Baku mutu air limbah industri tahu untuk III - 31 parameter- parameter tertentu meliputi : temperature, BOD, COD, TSS, pH, Debit max dapat dilihat pada Tabel 2.3. Tabel 2.3. Baku Mutu Air Limbah Industri Tahu No. Parameter 1. 2. 3. 4. 5. 6. Temperatur BOD5 COD TSS pH Debit Max Industri Tahu Kadar Max (mg/L) Beban Pencemaran Max (kg/ton) 0 38 C 150 3 275 5,5 100 2 6,0 – 9,0 20 m3/ton kedelai Sumber: Peraturan Daerah Provinsi Jawa Tengah Nomor: 10 Tahun 2004 Catatan: 1. Kadar maksimum untuk setiap parameter pada tabel dinyatakan dalam miligram parameter per liter air limbah. 2. Beban pencemaran maksimum untuk setiap parameter pada tabel diatas dinyatakan dalam kilogram parameter per ton kedelai. 2.4 Proses Pengolahan Biologi secara Aerob Pengolahan air buangan limbah secara biologi merupakan sebuah proses biokimia yang berlangsung dalam 2 (dua) perlakuan yaitu perlakuan aerobik (membutuhkan oksigen) dan perlakuan anerobik (tidak membutuhkan oksigen) (Suriawiria, 1996). Lingkungan aerobik adalah lingkungan dimana oksigen terlarut (DO) di dalam air terdapat cukup banyak sehingga oksigen bukan merupakan faktor pembatas. Pada lingkungan ini oksigen bertindak sebagai aseptor elektron akhir dalam metabolisme mikroba dan pertumbuhan akan berlangsung secara efisien. Dalam hal penyisihan zat organik terlarut, proses aerob merupakan proses yang sesuai untuk melangsungkan penyisihan bahan organik terlarut pada konsentrasi 50 – 4000 mg/L sebagai COD yang dapat terurai secara biologi (Djajadiningrat, 1992). Proses aerobik ini sering digunakan dalam pengolahan air buangan secara biologis baik limbah domestik maupun non domestik. Untuk mencapai kondisi aerob dalam reaktor dapat menggunakan diffused atau mechanical aerator, selain itu juga supaya terjadi pencampuran air limbah yang merata. Proses yang terjadi selanjutnya yaitu sintesa dan oksidasi materi organik yang melibatkan kultur bakteri aerobik yang akan mengkonversikan materi organik tersebut dengan reaksi sebagai berikut : CO2 + NH3 + C5H7NO2 + produk akhir lainnya..(2-6) CHONS + O2 + nutrien bakteri III - 32 (zat organik) (Sel bakteri baru) respirasi endogenous : C5H7NO2 + 5 O2 bakteri 5 CO2 + 2 H2O + NH3 + energi.......................(2-7) Pada reaksi tersebut, CHONS terdapat di air limbah dalam bentuk zat organik. Meskipun pada reaksi respirasi endogenous menghasilkan produk akhir yang lebih sederhana dan energi, juga dihasilkan produk akhir berupa materi organik yang stabil (Tchobanoglous et al., 2003). 2.4.1 Biofilter Biofilter dimana mikroorganisme tumbuh dan berkembang di atas suatu media, yang dapat terbuat dari plastik, kerikil, yang di dalam operasinya dapat tercelup sebagian atau seluruhnya, atau hanya dilewati air saja (tidak tercelup sama sekali), dengan membentuk lapisan lendir untuk melekat di atas permukaan media tersebut, sehingga membentuk lapisan biofilm. Proses pengolahan air limbah dengan biofilter secara garis besar dapat dilakukan dalam kondisi aerob, anaerob, atau kombinasi anaerob dan aerob. Proses aerobik dilakukan dengan kondisi adanya oksigen terlarut di dalam reaktor air limbah. Sedangkan proses kombinasi anaerob dan aerob adalah merupakan gabungan proses anaerob dan proses aerob. Proses operasi biofilter secara anaerob digunakan untuk air limbah dengan kandungan zat organik cukup tinggi, dan dari proses ini akan dihasilkan gas metana. Jika kadar COD limbah kurang dari 4000 mg/l seharusnya limbah tersebut diolah pada kondisi aerob, sedangkan COD lebih besar dari 4000 mg/l diolah pada kondisi anaerob (Herlambang,dkk,2002). 2.4.2 Proses Biofilter Proses pengolahan air limbah dengan proses biofilter dilakukan dengan cara mengalirkan air limbah ke dalam reaktor biologis yang telah diisi dengan media penyangga untuk pengembangbiakan mikroorganisme dengan atau tanpa aerasi. Untuk proses anaerobik dilakukan tanpa pemberian udara atau oksigen. Media biofilter yang digunakan secara umum dapat berupa bahan material organik atau bahan material anorganik. Untuk media biofilter dari bahan organik misalnya III - 33 dalam bentuk jaring, bentuk butiran tak teratur (random packing), bentuk paparan (plate), bentuk sarang tawon. Sedangkan untuk media dari bahan anorganik misalnya batu pecah, kerikil, batu marmer, batu tembikar. Proses pengolahan dengan biofilter dilakukan pengkondisian limbah terlebih dahulu dimana sampai efluent yang berasal dari proses pengolahan mengalami kondisi tunak (steady state) dengan efisiensi penyisihan relatif konstan dengan toleransi 10%. Di dalam proses pengolahan air limbah dengan proses biofilter aerobik, suplai udara dapat dilakukan dengan berbagai cara seperti aerasi samping, aerasi tengah, aerasi merata seluruh permukaan, aerasi eksternal, aerasi dengan air lift pump, dan aerasi dengan sistem mekanik. Sistem aerasi juga bergantung dari jenis media maupun efisiensi yang diharapkan. (Herlambang,dkk,2002) Metode biofilter yang terbuat dari bahan anorganik, ringan, dan mempunyai luas permukaan spesifik yang tinggi. Semakin tinggi luas permukaan spesifiknya maka jumlah mikroorganisme yang dapat melekat juga semakin banyak. Volume media biofilter dapat diperoleh dari persamaan berikut ini: Beban BOD di dalam air limbah (kg/hari) = Q KonsentrasiBOD ..... (2.8) dimana: Q = debit air limbah yang masuk (m3/hari) Konsentrasi BOD dalam mg/l Maka diperoleh Volume media yang diperlukan (m3)= BebanBODda lamair lim bah ..(2.9) BebanBODpe rvolumemedia dimana: Beban BOD per volume media dalam kg/ m3hari Volume media = persentase porositas kerikil terhadap air x volume reaktor..(2.10) Sehingga, waktu tinggal yang dibutuhkan = Volumereaktor 24 jam / hari ..(2.11) Q (Herlambang, dkk, 2002) 2.4.3 Kelebihan Biofilter Adanya air buangan yang melalui media kerikil yang terdapat pada media biofilter mengakibatkan timbulnya lapisan lendir yang menyelimuti kerikil atau yang disebut juga biological film. Air limbah yang masih mengandung zat III - 34 organisme yang belum teruraikan pada bak pengendap bila melalui lapisan lendir ini akan mengalami proses penguraian secara biologis. Efisiensi biofilter tergantung dari luas kontak antara air limbah dengan mikro organisme yang menempel pada permukaan media filter tersebut. Makin luas bidang kontaknya maka efisensi penurunan zat organiknya (BOD) semakin besar. Selain menghilangkan atau mengurangi konsentrasi BOD dan COD, cara ini dapat juga mengurangi konsentrasi padatan tersuspensi atau suspended solid, ammonium, dan phospor (Herlambang,dkk,2002). Biofilter juga berfungsi sebagai media penyaring air limbah yang melalui media ini. Sebagai akibatnya, air limbah yang mengandung suspended solids dan bakteri E.coli setelah melalui filter ini akan berkurang konsentrasinya. Biofilter sangat sederhana, operasinya mudah dan tanpa memakai bahan kimia serta tanpa membutuhkan energi. Poses ini cocok digunakan untuk mengolah air limbah dengan kapasitas yang tidak terlalu besar. Teknologi ini jelas berbeda dengan activated sludge (lumpur aktif), yang merupakan teknologi yang paling sering dipakai pada pengolahan air limbah skala kecil. Pengolahan limbah dengan lumpur aktif dipengaruhi oleh beberapa jenis mikroba aerobik yang tersuspensi dalam cairan dengan konsentrasi yang sangat tinggi, memerlukan aerasi aktif untuk menjamin mikrobanya tetap hidup. Keadaan cairan harus dikontrol dengan ketat, biasanya dengan mengeluarkan lumpur aktif beberapa jam atau akan terjadi kejenuhan dalam sistem. Karakteristik inilah yang menyebabkan sistem ini tidak stabil, memerlukan input energi secara konstan serta perhatian penuh untuk menjaga parameter operasi tetap sesuai yang disyaratkan. Selain itu, proses ini tidak mampu menangani air limbah yang tidak uniform, lagipula tidak ada teori yang sesuai untuk proses ini kecuali bila dianggap sebagai proses steady-state. Karena tidak ada penghalang bagi aliran air sebelum keluar sistem, bila terjadi kegagalan operasi, effluent yang keluar akan langsung terpengaruh. Sekali terjadi kegagalan, lumpur aktif memerlukan waktu yang cukup lama untuk dapat kembali beroperasi normal. Karakteristik yang kontras dan tidak membutuhkan perhatian yang intensif kepada sistem inilah yang menyebabkan teknologi biofiltrasi lebih cocok untuk III - 35 digunakan pada skala kecil, karena tidak membutuhkan perhatian yang intensif kepada sistem. 2.4.4 Kriteria Pemilihan Media Biofilter Valentis dan Lasavre (1990) dalam Herlambang (2002) menyatakan bahwa dalam memilih media biofilter ada beberapa kriteria yang harus dipenuhi antara lain: a. Prinsip – prinsip yang mengatur pelekatan (adhesi) bakteri pada permukaan media dan pembentukan biofilm. b. Parameter yang mengendalikan pengolahan limbah. c. Sifat-sifat yang harus dipenuhi oleh paket media biofilter dalam reaktor biologi pada lingkungan spesifik dan sesuai dengan teknik aplikasinya. Media biofilter termasuk hal yang penting, karena sebagai tempat tumbuh dan menempel mikroorganisme, untuk mendapatkan unsur-unsur kehidupan yang dibutuhkannya, seperti nutrien dan oksigen. Oleh karena itu, dalam penelitian ini dipilih dengan media kerikil. Kerikil memili luas permukaan yang besar, dan bakteri dapat hidup dan melekat pada permukaannya. Selain itu penyumbatan yang terjadi pada media kerikil sangat kecil dan volume rongganya besar dibanding media lainnya. 2.5 Proses Pengolahan Biologi secara Anaerob Penguraian anaerob terdiri dari serangkaian proses mikrobiologi yang merubah bahan organik menjadi metana. Produksi metana adalah suatu fenomena umum dalam bermacam – macam lingkungan alam berkisar dari es gleiser sampai sedimen, rawa, pencemaran hewan pemakan rumput, dan ladang minyak. Fenomena alam mengenai proses pembentukan metana (metanogenesis) ditemukan lebih dari seabad yang lalu (Koster, 1988 dalam Herlambang, 2002). Jika dalam proses anaerob mikroorganisme yang terlibat hanya dari beberapa jenis saja, sedangkan dalam proses anaerob sebagian besar proses terjadi akibat bakteri. Dari hasil identifikasi, mikroorganisme pada biofilter yang paling umum terdapat pada media adalah Pseudomonas aeruginosa dan Eschericia coli. III - 36 Penguraian zat organik oleh mikroorganisme dalam lingkungan anaerob bisa berlangsung bila mikroorganisme tersebut menggunakan molekul selain oksigen (O2) sebagai akseptor elektron akhirnya. Penguraian secara anaerob ini dapat menghasilkan biogas yang terdiri dari metana (50–70 %) , karbondioksida (25–45%) dan sebagian kecil sisanya terdiri dari hidrogen, nitrogen dan hidrogen sulfida. Keseluruhan reaksi dapat dilihat pada persamaan 2.12. Zat organik → CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S.............................................(2-12) Proses penguraian senyawa organik secara anaerobik secara garis besar ditunjukkan pada gambar 2.3. Zat Organik Komplek Misal: Karbohidrat, Lemak, Protein Bakteri Hidrolitik Monomer Misal: Glukosa, asam animo, asam lemak Bakteri asidogenik fermentasi Asam organik, alkohol, ketone Bakteri asetogenik Asetat, CO2, H2 Bakteri Metanogen Metana Gambar 2.3. Kelompok Bakteri Pengurai Limbah Anaerobik Sumber: Eckenfelder, W.W (2000) Ada empat kategori bakteri yang terlibat dalam transformasi bahan komplek menjadi molekul yang sederhana seperti metan dan karbondioksida. Kelompok bakteri tersebut antara lain: (Gabriel Bitton, 1994 dalam Herlambang, 2002): a. Kelompok kesatu, Bakteri Hidrolitik III - 37 Kelompok bakteri anaerobik memecah molekul organik komplek menjadi monomer terlarut yang dapat dimanfaatkan oleh kelompok bakteri selanjutnya. Penguraian anaerobik sangat lambat jika bahan organik mengandung lignin. b.Kelompok kedua, Bakteri Asidogenesis Fermentatif. Bakteri asidogenik (pembentuk asam) menjadi asam-asam organik, asetat, CO2 dan H2. Asetat adalah produk utama dalam fermentasi karbohidrat dimana hasilnya bervariasi tergantung kondisi lingkungan. c. Kelompok ketiga, Bakteri Asetogenik. Bakteri asetogenik merubah asam lemak dan alkohol menjadi asetat, hidrogen dan CO2 yang digunakan bakteri pembentuk metan. Dibawah kondisi tekanan H2 parsial yang relatif tinggi, pembentukan asetat berkurang dan substrat diubah menjadi asam propionat, asam butirat dan etanol dari pada metana. Ada hubungan simbiotik antara bakteri asetonik dan metanogen. Metanogen membantu menghasilkan ikatan hidrogen rendah yang dibutuhkan oleh bakteri asetogenik. Bakteri asetogenik tumbuh lebih cepat daripada bakteri metanogenik Bakteri penurunan sulfat dan metanogen memperebutkan donor elektron yang sama, asetat dan H2. Studi kinetika pertumbuhan dari dua kelompok bakteri menunjukkan bahwa bakteri pengurai sulfat mempunyai afinitas yang lebih tinggi terhadap asetat. Hal ini berarti bahwa bakteri pengurai sulfat akan memenangkan kompetisi pada konsentrasi asetat rendah. Bakteri pengurai sulfat dan metanogen sangat kompetitif terhadap nisbah COD/SO4 1,7-2,7. Pada nilai lebih tinggi baik untuk metanogen, sedangkan bakteri pengurai sulfat lebih baik pada rasio lebih kecil (Herlambang, 2002). d Kelompok keempat, Bakteri Metanogen. Mikroorganisme metanogen tumbuh secara lambat dalam air limbah dan waktu tumbuh berkisar 3 hari pada suhu 35oC sampai dengan 50 hari pada suhu 10oC. Faktor yang mempengaruhi proses penguraian anaerob adalah temperatur, waktu tinggal, keasaman, komposisi kimia air limbah, kompetisi antara metanogen dan bakteri sulfat. III - 38 Kelebihan dan kelemahan proses anaerobik dibandingkan proses aerobik diantaranya dapat dilihat pada Tabel 2.4. Tabel 2.4 Kelebihan dan Kekurangan Proses Anaerob Kelebihan Anaerob Kekurangan Anaerob a. Proses tersebut tidak membutuhkan a. Lebih lambat dari proses aerobik. oksigen dan pemakaian oksigen dalam proses penguraian limbah akan menambah biaya pengoperasian. b.Penguraian anaerobik menghasilkan b. Sensitif oleh senyawa toksik. lebih sedikit lumpur (3-20 kali lebih sedikit dari pada proses aerobik), energi yang dihasilkan bakteri anaerobik relatif rendah. c. Proses anaerobik menghasilkan gas c. Kecepatan yang bermanfaat, metan. pertumbuhan bakteri penghasil methan lambat, sehingga membutuhkan proses start-up yang lama. d.Energi untuk penguraian limbah kecil. d. Energi yang dipakai untuk temperature reactor untuk memelihara aktifitas mikroba (350C) e. Penguraian anaerobik cocok untuk e. Bau yang tidak disadari dihasilkan limbah industri dengan konsentrasi proses anaerob karena menghasilkan polutan organik yang tinggi. gas H2S dan merkaptan. III - 39 2. 6 Analisa Data Analisa data yang digunakan dalam penelitian ini ada dua yaitu analisa data kualitatif dan analisa data kuantitatif. 2. 6.1 Analisa Data Kualitatif Data yang didapat dari perlakuan variasi bebas terhadap variasi terikat yang dilakukan pada penelitian ini. Analisa data dilakukan dengan membahas bagaimana hubungan yang terjadi antara variasi-variasi bebas yang digunakan terhadap variasi terikat berdasar teori-teori dalam buku yang sudah disajikan dalam tinjauan pustaka dan penelitian yang sudah pernah dilakukan berkaitan dengan variabel-variabel yang digunakan pada penelitian ini, untuk kemudian diambil kesimpulan. 2.6.2. Analisa data kuantitatif Untuk mengetahui pengaruh variasi-variasi bebas yang digunakan dalam penelitian terhadap variasi terikat, data dianalisa menggunakan program SPSS 16.0. 2.6.2.1. Uji Normalitas Uji normalitas digunakan untuk mengetahui apakah data dihasilkan terdistribusi normal. Karena jenis data bersifat kuantitatif dan merupakan data rasio maka uji yang digunakan adalah Kolmogorov-Smirnov (Santoso, 2000). Dasar pengambilan keputusan yang digunakan adalah: Jika probabilitas > 0,05; H0 diterima. Jika probabilitas < 0,05; H0 ditolak. 2.6.2.2.Korelasi Menurut Usman dan Akbar (2003) korelasi menyatakan derajat hubungan antara dua variabel atau lebih. Korelasi digunakan untuk mencari hubungan antara dua variabel bebas atau lebih yang secara bersama-sama dihubungkan dengan variabel terikatnya (Y), sehingga akhirnya dapat diketahui besarnya sumbangan seluruh variabel bebas terhadap variabel terikat. III - 40 X1 X2 Y Gambar 2.4. Korelasi Ganda Sumber: Usman dan Akbar, 2003 Rumus ganda dua variabel adalah sebagai berikut: RY . X 1 X 2 RY . X 1 X 2 r 2YX 1 r 2YX 2 2rYX 1 rYX 2 rX 1 X 2 1 rX21 X 2 ............................................(2-13) : Koefisien korelasi ganda antara variabel X1 dengan X2 secara bersama-sama dengan variabel Y rYX 1 : Koefisien korelasi X1 dengan Y rYX 2 : Koefisien korelasi X2 dengan Y rX 1 X 2 :Koefisien korelasi X1 dengan X2 Koefisien korelasi yaitu nilai yang menyatakan keeratan hubungan dan arah hubungan antara suatu variabel dengan variabel lain. Koefisien korelasi merupakan akar dari koefisien determinasi (r2). Tabel 2.5 Interpretasi Nilai Pearson r 0 0,01-0,20 0,21-0,40 0,41-0,6 0,61-0,8 0,81-0,99 1 Interpretasi Tidak berkorelasi Sangat rendah Rendah Agak rendah Cukup Tinggi Sangat tinggi Sumber: Usman dan Akbar, 2003 2.6.2.3 Regresi Berganda Analisis regresi berguna untuk mendapatkan hubungan fungsional antara dua variabel atau lebih dan untuk mendapatkan pengaruh antara variabel bebas terhadap variabel terikat atau meramalkan pengaruh variabel bebas terhadap variabel terikatnya. Analisis regresi yang menghubungkan tiga atau lebih variabel III - 41 disebut analisis regresi berganda dengan persamaan sebagai berikut (Usman dan Akbar, 2003): Y = a + b1X1 + b2X2 +......+ bnXn ..............................................(2-14) Keterangan: Y = variabel terikat X = variabel bebas a = bilangan konstan b = koefisien arah regresi linier Tujuan utama penggunaan analisis regresi adalah untuk memperkirakan nilai dari variabel tak bebas pada nilai variabel bebas tertentu dengan menggunakan uji t. Selain itu uji t berguna untuk menguji signifikansi konstanta dengan variabel dependen pada persamaan regresi apakah memang valid untuk memprediksi variabel terikat (tidak bebas) dengan hipotesa sebagai berikut: Ho = koefisien regresi tidak signifikan Ha = koefisien regresi signifikan. Koefisien determinasi (r2) adalah salah satu nilai statistik yang dapat digunakan untuk mengetahui apakah ada hubungan antara dua variabel. Nilai koefisien determinasi menunjukkan persentase variasi nilai variabel dependen yang dapat dijelaskan oleh persamaan regresi yang dihasilkan. 2. 7 Penelitian Biofilter Terdahulu Pada penelitian Peni Pujiastuti,2009 diperoleh efisiensi limbah tahu dari parameter angka COD, dengan teknologi pengolahan gabungan biofilter anaerobaerob mempunyai efisiensi pengolahan 88,18% - 89,40 %. Sehingga outlet hasil pengolahan ini aman untuk di buang ke badan air. Sedangkan pada hasil penelitian Nusa Idaman Said, 2009 dengan limbah domestik pada biofilter dengan media kerikil memiliki efisiensi COD sebesar 80,9%. Oleh karena itu, dalam penelitian ini dipilih pengolahan secara anaerob-aerob dengan media kerikil dengan waktu tinggal yang optimum untuk memperoleh efisiensi COD yang besar pada pengolahan limbah tahu. III - 42 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Tujuan Operasional Penelitian Tujuan operasional penelitian ini digunakan untuk mempermudah penyampaian tujuan penelitian. Tujuan operasional ini menerangkan secara lengkap tujuan penelitian dan membimbing langkah kerja selanjutnya. Tujuan operasional dari penelitian ini adalah: 1. Mengetahui pengaruh waktu tinggal air limbah tahu terhadap penurunan COD. Penentuan waktu tinggal dengan menentukan debit dari air limbah, dan Penentuan waktu tinggal dengan percobaan menggunakan interval 96 jam, 48 jam, dan 24 jam untuk biofilter anaerob dan variasi waktu tinggal 48 jam, 24 jam, dan 12 jam untuk aerob dengan tujuan untuk mengetahui pengaruh perubahan interval dengan penurunan COD sehingga dapat III - 43 diperkirakan waktu tinggal yang paling efisien dalam menurunkan konsentrasi COD. 2. Mengetahui tingkat efesiensi biofilter anaerob serta biofilter aerob dalam menyisihkan COD limbah tahu. 3.2 Metode dan Jenis Penelitian Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental-laboratoris dimana penelitian dilakukan dalam skala laboratorium dengan membuat miniatur biofilter. Limbah tahu yang digunakan berasal dari home industri Koperasi Lestari Mandiri, Tandang, Jomblang, Semarang. Penelitian dilaksanakan pada tanggal 4-27 April 2010 di Jl. Manggis IV/ 16 A, Semarang dan pengujian COD dilakukan di Laboratorium Penelitian Teknik Lingkungan,Gedung Kuliah Bersama Fakultas Teknik. 3.3 Variabel Penelitian Variabel-variabel yang digunakan dalam penelitian ini ada tiga jenis variabel yaitu variabel bebas (Independent Variable), Variabel Terikat (Dependent Variable), dan Variabel Kontrol. 3.3.1 Variabel Bebas (Independent Variable) Variabel bebas adalah variabel yang secara sengaja diubah untuk dipelajari pengaruhnya terhadap variabel terikat. Pada penelitian ini yang dianggap sebagai variabel bebas adalah : a. Waktu tinggal di dalam reaktor Dalam penelitian ini waktu tinggal yang dipilih adalah 96 jam, 48 jam, dan 24 jam untuk biofilter anaerob dan variasi waktu tinggal 48 jam, 24 jam, dan 12 jam untuk aerob. Waktu tinggal tersebut divariasikan dari waktu tinggal yang dibutuhkan dari reaktor berdasarkan perhitungan waktu tinggal. b. Proses pengolahan biofilter III - 44 Penelitian ini menggunakan reaktor biofilter dengan proses pengolahan anaerob dan aerob. Dalam biofilter ini pengolahan anaerob dilakukan terlebih dahulu karena yield biomass untuk proses anaerob lebih rendah dibanding system aerob, tidak ada energi yang dibutuhkan, gas metana yang dihasilkan proses anaerob bisa dinilai secara ekonomis, dan loading organik lebih tinggi pada system anaerob dibandingkan system aerob. Setelah proses anaerob dilakukan pengolahan dengan proses aerob agar tidak banyak menghasilkan gas H2S. 3.3.2 Variabel Terikat (Dependent Variable) Variabel terikat adalah variabel yang ditetapkan sebagai akibat atau dalam pengertian yang lain adalah yang menjadi titik persoalan, yang keadaannya tergantung kepada variabel bebas. Pada penelitian ini yang dianggap variabel terikat adalah parameter yang akan dianalisa, yaitu efisiensi COD air limbah tahu. 3.3.3 Variabel Kontrol Variabel kontrol adalah variabel yang digunakan sebagai kontrol dalam penelitian, dimana parameter ini harus dikontrol jangan sampai tidak sesuai dengan nilai variabel kontrol yang telah ditentukan. Pada penelitian ini yang dianggap sebagai variabel kontrol adalah ketinggian media kerikil dan suhu air limbah. Dimana ketinggiannya adalah 19 cm pada biofilter anaerob dan aerob dengan suhu air limbah adalah 29- 30oC. 3.4 Alat dan Bahan Bahan yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah limbah tahu, dan kerikil. Selain itu perlatan yang digunakan sebagai penunjang dalam penelitian ini adalah: Miniatur alat Biofilter yang terdiri dari bak biofilter dari kaca, malam, ember, valve, saringan dan aerator, alat untuk analisa berupa alat refluks, buret, kompor listrik, statis buret, pH meter dan termometer. III - 45 3.5 Tahapan Penelitian Penelitian terbagi menjadi tiga tahap, yaitu tahap persiapan, tahap pelaksanaan penelitian, dan tahap analisa data, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.1. Pada tahap persiapan dilakukan desain biofilter. Desain biofilter meliputi dimensi, jenis selang, dan persiapan media. Tahap selanjutnya adalah pelaksanaan penelitian dengan variasi waktu tinggal sampai diperoleh kondisi tunak (steady state). Kondisi tunak ditandai dengan efisiensi penyisihan bahan organik relatif konstan dengan toleransi 10%. Setelah diperoleh kondisi tunak dilakukan penelitian untuk setiap variasi. Dari variasi waktu tinggal dan proses pengolahan tersebut diperoleh data hasil penelitian. Data hasil penelitian untuk laporan ini merupakan hasil pengujian COD terhadap air limbah tahu baik yang berasal dari limbah tahu sebelum proses pengolahan dengan biofilter hingga hasil akhir dari pengolahan. Data-data yang telah diperoleh tersebut digunakan dalam tahap analisis, dalam tahap ini terdiri dari analisa kualitatif dan kuantitatif. III - 46 MULAI IDE STUDI PERSIAPAN PERSIAPAN PENELITIAN A. PERSIAPAN LIMBAH analisa karakteristik limbah tahu B. PERSIAPAN ALAT DAN ZAT Untuk analisa COD Parameter Kontrol - Suhu - Tinggi Media Parameter Terukur - COD Parameter Bebas - Waktu Tinggal - Proises Pengolahan PELAKSANAAN - DESAIN BIOFILTER MEDIA KERIKIL SKALA LAB - PEMBUATAN BIOFILTER PENGKONDISIAN LIMBAH PENELITIAN SIAP DILAKSANAKAN ( RUNNING ) STUDI LITERATUR PENGOPERASIAN BIOFILTER SAMPLING DAN ANALISA PARAMETER TERUKUR (COD) ANALISIS DATA PENGOLAHAN DATA DAN ANALISA KESIMPULAN DAN SARAN SELESAI Gambar 3.1. Tahapan penelitian III - 47 3.5.1 Tahap Persiapan Pada tahap ini dilakukan persiapan alat-alat yang akan digunakan dalam penelitian. Alat-alat tersebut meliputi desain reaktor. Desain reaktor yang digunakan dalam penelitian ini adalah reaktor biofilter yang terdiri dari bak influent, biofilter anaerob, bak aerasi, bak biofilter aerob dan bak penampung efluen. Bak influen merupakan tempat dimana air limbah ditampung sebanyak 18 liter. Bak biofilter aerob yang digunakan mempunyai volume 144 liter. Volume bak biofilter anaerob adalah 72 liter. Sedangkan bak aerasi digunakan untuk memompa udara ke dalam air limbah. Waktu tinggal air limbah dalam bak biofilter ini selama 96 jam, 48 jam, dan 24 jam untuk biofilter anaerob dan variasi waktu tinggal 48 jam, 24 jam, dan 12 jam untuk aerob. Dimensi bak biofilter ditampilkan dalam gambar 3.2. Gambar 3.2. Biofilter Bak efluent untuk menampung efluent yang dihasilkan. III - 48 Perhitungan dimensi Biofilter yang digunakan adalah: A. Biofilter Anerobik BOD Masuk Biofilter = 1640,23 mg/l Efisiensi = 50 % BOD Masuk Biofilter = 1640,23-(0,50 x 1640,23 mg/l) = 820,15 mg/l Qrata-rata = 50 ml/menit = 0,072 m3/hari Untuk pengolahan air dengan proses biofilter standar Beban BOD per volume media 0,4 – 4,7 kg BOD /m3.hari (Ebie Kunio, 1995). Ditetapkan beban BOD yang digunakan = 1,5 kg BOD /m3.hari. Beban BOD dalam air buangan = 0,072 m3/hari x 1640,23 g/m3 = 118,1 g/hari = 0,1181kg/hari. Volume media yang diperlukan = (0,1181 kg / hari ) (1,5 kg / m 3 .hari ) = 0,078 m3 Volume Media = 54 % dari total Volume reaktor (nusa said, 2001), Volume Reaktor yang diperlukan = 100/54 x 0,078 m3 = 0,144 m3 Waktu tinggal di dalam reaktor = Volume (0,144 m 3 x 24 jam / hari ) = 48 jam Q (0,072 m 3 / hari ) Dimensi bak anaerob filter (2 bak) : Lebar = 41 cm Tinggi = 35 cm Panjang = 100 cm B. Biofilter Aerobik BOD Masuk = 820,15 mg/l Efisiensi = 60 % BOD Keluar = 820,15 -(0,6 x 820,15 mg/l) = 328,046 mg/l Beban BOD dalam air buangan = 0,0715 m3/hari x 820,15 g/m3 = 58,64 g/hari = 0,058 kg/hari. Jumlah BOD yang dihilangkan = 0,6 x 0,058 kg/hari = 0,035 kg/hari III - 49 Volume media yang diperlukan = Volume media (0,058 kg / hari ) = 0,039m3 (1,5 kg / m 3 .hari ) = 54 % dari Volume Reaktor (nusa said, 2001) Volume Reaktor Biofilter Areob Yang diperlukan = 100/54 x 0,039m3 = 0,072 m3 Waktu tinggal di dalam reaktor = Volume (0,072 m 3 x 24 jam / hari ) = 24 jam Q (0,0715 m 3 / hari ) Variasi penelitian : Waktu tinggal anaerob : 96 jam, 48 jam, 24 jam Waktu tinggal 3.5.2 aerob : 48 jam, 24 jam, 12 jam Pelaksanaan Penelitian Pada penelitian ini dilakukan dengan tiga variasi waktu tinggal pada masing-masing proses pengolahan baik anaerob maupun aerob. Dengan demikian variasi penelitian ini dilakukan sebanyak 9 kali. Pada penelitian ini dilakukan perlakuan dengan variasi sebagai berikut: a. Waktu tinggal anaerob: 1. 96 jam 2. 48 jam 3. 24 jam a. Waktu tinggal aerob: 1. 48 jam 2. 24 jam 3. 12 jam b. Proses pengolahan biofilter anaerob dan anaerob-aerob Prosedur Penelitian: 1. Mengisi bak influent dengan limbah Tahu sebanyak 18 liter. 2. Memvariasikan waktu tinggal. 3. Melakukan uji konsentrasi COD pada efluen hasil pengolahan. Sebelum penelitian dilakukan menurut variasinya masing-masing terlebih dahulu limbah dikondisikan dengan media kerikil yang dipakai. Dalam tahap ini III - 50 dilakukan sampai diperoleh kondisi tunak (steady state). Kondisi tunak ditandai dengan efisiensi penyisihan bahan organik relatif konstan dengan toleransi 10%. Volume yang digunakan dalam penelitian ini 18 liter. Debit yang keluar diatur menggunakan reducer sebesar 25 ml/menit. Pengukuran debit diukur dengan cara sebagai berikut: 1. Menyiapkan gelas ukur 50 ml, stopwatch, dan alat tulis. 2. Air yang mengalir melalui selang transparan ditampung sampai volume 25 ml dengan waktu 1 menit. Pengukuran dilakukan setiap jam selama 1 hari sehingga didapat akurasi data. 3. Debit dihitung dengan rumus: Q V ……………………………………………………… (3-1) t Dimana , Q = debit, ml/dt V = volume, ml t = waktu, dt 3.5.3 Analisis Data Analisis data yang digunakan dalam penelitian ini ada dua yaitu analisa data kualitatif dan analisa data kuantitatif. Data yang diperoleh dari hasil variasi waktu tinggal dan proses pengolahan dari penurunan COD. 3.6.2. Analisa data kualitatif Data yang didapat dari perlakuan variasi waktu tinggal dan proses pengolahan adalah penurunan konsentrasi COD dalam efluen. Analisa data dilakukan dengan membahas bagaimana hubungan yang terjadi antara waktu tinggal konsentrasi COD dan proses pengolahan terhadap penurunan konsentrasi COD dalam efluen berdasar teori-teori dalam buku yang sudah disajikan dalam tinjauan pustaka dan penelitian yang sudah pernah dilakukan berkaitan dengan variabel-variabel yang digunakan pada penelitian ini, untuk kemudian diambil kesimpulan. III - 51 3. 5.3.2 Analisa data kuantitatif Untuk mengetahui pengaruh antara waktu tinggal dan proses pengolahan terhadap penurunan konsentrasi COD dalam efluen, data dianalisa menggunakan program SPSS 16.0. a. Uji Normalitas Uji normalitas digunakan untuk mengetahui apakah data dihasilkan terdistribusi normal. Karena jenis data bersifat kuantitatif dan merupakan data rasio maka uji yang digunakan adalah Kolmogorov-Smirnov (Santoso, 2003). Data yang diuji dengan menggunakan uji normalitas adalah data efisiensi COD terhadap waktu tinggal berdasarkan proses pengolahannya baik anaerob maupun aerob. b. Korelasi Data dari penelitian berupa efisiensi COD dibandingkan terhadap waktu tinggal dan proses pengolahannya masing-masing. Uji korelasi ini bertujuan untuk mengetahui hubungan dari masing-masing variabel. c. Regresi Berganda Analisis regresi berguna untuk mendapatkan hubungan fungsional antara dua variabel atau lebih dan untuk mendapatkan pengaruh antara variabel bebas terhadap variabel terikat atau meramalkan pengaruh variabel bebas terhadap variabel terikatnya. Dalam penelitian ini ada dua variabel bebas, yaitu dengan waktu tinggal dan proses pengolahan terhadap efisiensi COD. Analisis regresi yang menghubungkan dua variabel disebut analisis regresi berganda (Usman dan Akbar, 2003). 3.6. Pengujian Bahan Organik dengan Permanganat Data yang diambil setiap kali pengkondisian limbah, sampai limbah mencapai kondisi tunak dimana efisiensi penyisihannya relatif konstan dengan toleransi 10 %. Permanganat adalah garam yang mengandung ion MnO4 sebagai kation, biasanya kalium, berwarna ungu tua, untuk desinfektan. Nilai permanganate adalah jumlah miligram kalium permanganat yang dibutuhkan III - 52 untuk mengoksidasi organik dalam 1000 mL air pada kondisi mendidih. Permanganat digunakan hanya untuk sampel yang mengandung besi. Ukuran konsentrasi besi sampai beberapa ratus mg/L sebagai kandungan asam dalam air, mungkin dengan penambahan 1 mL Potasium Fluoride ( KF ) dan azide, yang dilakukan pada akhir titrasi yang dibuat segera setelah pengasaman. Prosedur ini tidak aktif untuk oksidasi sulfite, thiosulfate, polythionate atau bahan organic dalam limbah. Kesalahan dengan sampel yang mengandung 0,25% dari volume limbah pabrik kertas ( sulfite pulp ) boleh terjadi hanya dengan jumlah antara 7 sampai 8 mg DO/L. a. Bahan dan alat Larutan Mangan Sulfat Reagen Alkali Iodida Azide Asam Sulfat ( H2SO4 ) Standard Sodium thiosulfate Larutan standard potassium bi-iodate Larutan potassium fluoride Larutan potassium permanganate Larutan potassium oksalat Buret Erlenmeyer Pipet Ukur ( 0,5 dan 5 mL ) Botol Winkler b. Prosedur a. Ambil sampel 250-300 mL dalam botol, tambahkan 0,7 mL H2SO4 , 1 mL larutan KMnO4 dan 1 mL larutan potassium klorida. Campurkan ketiga larutn tersebut. Sebagai catatan untuk langkah pertama jangan menambahkan lebih dari 0,7 mL larutan H2SO4. Kemudian tambahkan secukupnya larutan KMnO4 sampai berwarna ungu kira-kira 5 menit. Jika warna permanganate rusak dalam waktu singkat tambahkan larutan KMnO4, tetapi tidak berlebihan. III - 53 b. Merubah warna permanganate dengan menambahkan 0,5-1 mL larutan K2C2O4 kemudian dicampurkan. Letakkan dalam tempat gelap agar reaksi berjalan dengan baik. Kelebihan oksalat menyebabkan hasil yang rendah, maka ditambahkan secukupnya larutan K2C2O4 ( tidak lebih dari 0,5 mL ) untuk menghilangkan warna secara sempurna. Warna akan hilang dalam waktu 2-10 menit. c. Penambahan 1 mL larutan MnSO4 dan 3 mL reagen alkali iodide azide dan biarkan sampai mengendap. Pengasaman 2mL konsentrasi H2SO4, ketika 0,7 mL asam, 1 mL larutan KF, 1 mL larutan KMnO4, 1 mL larutan K2C2O4, 1mL larutan MnSO4, dan 3 mL alkali iodide azide ( atau total dari reagen adalah 7,7 mL ) yang dimasukkan ke dalam botol berukuran 300 mL, diambil 200x300/(300-7,7)=205mL untuk titrasi. Perhitungan ulang ini memiliki tingkat kesalahan yang kecil dikarenakan larutan KMnO4 hampir jenuh karena DO dan 4 mL ini akan ditambahkan 0,008 mg oksigen ke botol BOD. Bagaimana pun juga, presisi untuk metode ini ( standar deviasi 0,06 mL titrasi thiosulfat atau 0,012 mg DO ). 50% lebih besar dari kesalahan tersebut, maka dari itu penghitungan ulang tidak dibutuhkan. Ketika penambahan larutan KMnO4 digunakan secara rutin maka kita gunakan larutan yang lebih pekat sehingga 1 mL akan mencukupi yang dibutuhkan oleh permanganate. 3.7. Pengujian COD (Chemical Oxygen Demand) Data yang diambil setiap kali running meliputi konsentrasi COD pada reaktor biofilter. Prinsip analisa COD adalah oksidasi zat organik oleh larutan K2Cr2O7 dalam keadaan yang mendidih. CO2 + H2O + Cr3+....................(3-2) C6H12O6 + Cr2O72- + H+ Ag2 SO4 (Warna Kuning) (Warna Hijau) Reaksi berlangsung selama 2 jam dengan adanya pemanasan, uap yang terjadi direfluks menggunakan kondensor agar zat organik tidak ikut menguap. Ag2SO4 III - 54 digunakan sebagai katalisator untuk mempercepat reaksi. Untuk memastikan bahwa hampir semua zat organik habis teroksidasi maka zat pengoksidasi K2Cr2O7 harus tersisa sesudah refluks. K2Cr2O7 yang tersisa didalam larutan tersebut digunakan untuk menentukan berapa oksigen yang telah terpakai. Sisa K2Cr2O7 ditentukan melalui titrasi dengan fero amonium sulfat (FAS). Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut: 6 Fe2+ + Cr2O72- +14 H+ 6 Fe3+ + 2 Cr3+ + 7 H2O.........................(3-3) Larutan akan berwarna kuning kemudian ditambahkan indikator feroin (3-4 tetes). Titik akhir titrasi didapat saat larutan berwarna merah kecoklatan. Sisa K2Cr2O7 dalam larutan blanko adalah K2Cr2O7 awal, karena diharapkan blanko tidak mengandung zat organik yang dapat dioksidasi oleh K2Cr2O7. Prosedur pengukuran COD adalah sebagai berikut: a. Alat –alat yang digunakan: 1. Alat refluks yang terdiri dari gelas erlenmeyer 250 ml dan kondensor liebig dengan sistem ground glass joint (sambungan kaca yang tergosok) 2. Batu didih terbuat dari kaca atau porselin 3. Pemanas listrik atau pembakar bunsen 4. Buret 50 ml 5. Dispenser volume 30 ml (untuk membagikan H2SO4 pekat pada penyiapan sampel) 6. Pipet 10 ml, 20 ml 7. 2 beker tinggi 200 ml, karet hisap 8. 2 labu takar b. Reagen dan cara pembuatannya 1. Larutan standar kalium dikromat 0,250 N Gunakan labu takar 1 L untuk melarutkan 12,259 g K2Cr2O7 (telah dikeringkan dalam oven 105°C selama 2 jam dan didinginkan menggunakan desikator untuk menghilangkan kelembaban), tambahkan air suling sampai 1000 ml. 2. Asam sulfat III - 55 3. Indikator fenantrolin fero sulfat (feroin) 4. Reagen asam sulfat (perak sulfat) H2SO4 pekat yang tambahkan 10 g Ag2SO4 per satu liter asam. Pelarutan Ag2SO4 ini membutuhkan waktu 1-2 hari. 5. Larutan standar fero amonium sulfat (titran) 0,10 N Gunakan labu takar 1 liter untuk melarutkan 39 g Fe (NH4)2(SO4)2.6H2O di dalam 500 ml air suling. Tambahkan 20 ml H2SO4 pekat (selalu gunakan karet penghisap), akibatnya larutan menjadi hangat. Dinginkan labu takar dengan merendam labu takar dalam air yang mengalir. Tambahkan air suling sampai 1 liter. Larutan ini harus distandarkan dengan larutan standar kalium dikromat (K2Cr2O7). Larutan FAS ini tidak stabil karena sebagai zat pereduksi akan dioksidasi sedikit demi sedikit oleh oksigen terlarut dari udara. Standarisasi perlu dilakukan setiap hari sebelum dan sesudah tes COD. Standarisasi larutan titran FAS: Gunakan beker tinggi 200 ml untuk mengencerkan 10 ml larutan standar K2Cr2O7 dengan air suling samapai 100 ml. Tambahkan 30 ml H2SO4 pekat. Dinginkan kemudian titrasi dengan fero amonium sulfat dengan menggunakan 2 sampai 3 tetes (0,1 sampai 0,15 ml) indikator feroin. Warna larutan berubah dari hijau kebiru-biruan menjadi oranye kemerahmerahan. Dengan demikian: Normalitas FAS = = mLK 2Cr2O7 normalitas K 2Cr2O7 ...................(3-4) mL FAS yang digunakan 10 0,25 mL FAS c. Cara kerja Cara kerja pengukuran COD adalah sebagai berikut: 1. Pindahkan 0,4 g HgSO4 kedalam gelas erlenmeyer COD 250 ml 2. Masukkan 2 atau 6 batu didih yang telah dibersihkan terlebih dahulu kedalam gelas erlenmeyer tersebut. III - 56 3. Tambahkan larutan sampel sebanyak 20 ml, dan tambahkan larutan K2Cr2O7 0,25 N sebanyak 10 ml 4. Siapkan reagen asam sulfat, perak sulfat, pindahkan menggunakan dispenser sebanyak 5 ml reagen H2SO4 tersebut kedalam gelas erlenmeyer COD. Kocoklah perlahan-lahan dan hati-hati untuk mencegah penguapan, tetapi larutan harus tercampur dan panasnya merata. 5. Alirkan air pendingin pada kondensor dan letakkan gelas erlenmeyer COD di bawah kondensor. Tuangkan sisa reagen H2SO4 dari butir (5) yaitu 25 ml, melalui kondensor ke dalam gelas erlenmeyer COD (gelas refluks) sedikit demi sedikit dengan menggunakan dispenser dan selama itu goyangkan gelas refluks agar semua reagen dan sampel tercampur. 6. Tempatkan kondensor dengan gelas erlenmeyer COD (gelas refluks) di atas pemanas bunsen. Nyalakan alat pemanas dan refluks larutan selama 2 jam. Biarkan gelas refluks dingin terlebih dahulu, kemudian bilaslah kondensor dengan air suling sebanyak 25-50 ml. 7. Lepaskan gelas refluks dari kondensor, dinginkan larutan (untuk lebih cepat gelas refluks dapat direndam dalam air) kemudian encerkan larutan yang telah direfluks tadi sampai dua kali jumlah larutan dalam gelas refluks dengam air suling. Tambahkan air suling kira-kira 150 sampai 200 ml. Dinginkan lagi sampai suhu ruang. 8. Tambahkan 3-4 tetes indikator feroin. Dikromat yang tersisa di dalam larutan sesudah direfluks, dititrasi dengan larutan standar fero amonium sulfat 0,10 N, sampai warna hijau-biru menjadi coklat-merah. 9. Blangko terdiri dari 20 ml air suling yang mengandung semua reagen yang ditambahkan pada larutan sampel. Refluks dengan cara yang sama seperti diatas. 10. Untuk mendapatkan hasil yang teliti, maka harus dibuat duplikat untuk setiap sampel. Bila taksiran COD sampai > 800 mg O2/L. Maka sampel harus diencerkan dengan air suling hingga COD berada sekitar 50 sampai 800 mg O2/l III - 57 11. Bila konsentrasi COD kurang dari 70 mg/L, caranya sama seperti nomor 10 namun ada beberapa perubahan: a. Normalitas larutan kalium dikromat adalah 0,025 N b. Lindungi larutan sampel dalam gelas refluks dari sisa zat organik pada gelas yang mungkin ada atau debu udara. d. Perhitungan COD(mg O2/L) a - b N 8000 mL sampel .................................................(3-5) Dimana: a = ml FAS untuk titrasi blanko b = ml FAS untuk titrasi sampel N = Normalitas larutan FAS Y = a + b1X1 + b2X2 +......+ bnXn ..............................................(3.8) Keterangan: Y = variabel terikat X = variabel bebas a = bilangan konstan b = koefisien arah regresi linear III - 58 3.8. Jadwal Penelitian Tabel 3.1. Jadwal Pelaksanaan Penelitian Desember Kegiatan I Studi Pustaka Desain dan pembuatan Alat-alat Penelitian Persiapan Penelitian Aklimatisasi dan Penelitian Pembahasan Seminar II III Januari IV I II III Februari IV I II III Maret IV I II III April IV I II III Mei IV I II III IV III - 59 BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Karakteristik Air Limbah Tahu Karakteristik air limbah tahu dilaksanakan dengan mengambil sampel air limbah tahu dari industri tahu rumah tangga di kelurahan Jomblang, Semarang. Sampel air limbah diambil dengan menggunakan metode grab sampel dimana air limbah tahu dimasukkan pada sebuah botol dan diambil pada waktu tertentu. Setelah sampel air limbah tahu ini diambil maka dilakukan uji kandungan air limbah tahu di laboratorium. Hasil uji karakteristik awal air limbah tahu dapat dilihat pada Tabel 4.1 No. 1. 2. 3. 4. 5. Tabel 4.1 Hasil Uji Karakteristik Awal Air Limbah Tahu Hasil Uji Perda Prop. Jateng No. 10 Parameter Keterangan (mg/l) Thn 2004 (mg/l) Melebihi COD 12390 < 275 baku mutu Melebihi pH 4,7 <6-9 baku mutu Melebihi Suhu 45.5 ˚C < 38 ˚C baku mutu Melebihi BOD 5984,33 < 150 baku mutu Melebihi TSS 1010 < 100 baku mutu Dari hasil pengujian air limbah tahu tersebut, dapat disimpulkan bahwa konsentrasi untuk semua parameter air limbah tahu yang dihasilkan melebihi baku mutu. Pada Tabel 4.1 konsentrasi COD jauh lebih tinggi dibandingkan parameter yang lain. Oleh karena itu, diperlukan pengolahan limbah tahu yang dapat mengurangi konsentrasi COD sehingga dapat memenuhi baku mutu. Pengolahan limbah tahu yang dipilih adalah dengan menggunakan biofilter media kerikil. Sebelum pengolahan tersebut dijadikan alternatif untuk pengolahan limbah tahu, III - 60 terlebih dahulu dilakukan penelitian untuk mengetahui seberapa besar efesiensi penyisihan COD yang dihasilkan. Suhu dijadikan sebagai variabel kontrol dalam penelitian ini. Pemilihan suhu sebagai variabel kontrol didasarkan atas pertimbangan bahwa mikroorganisme yang ada di dalam reaktor dapat hidup pada pH dan suhu tertentu. Oleh karena itu untuk menjaga agar mikroorganisme tetap hidup maka diperlukan adanya kontrol suhu. Selain itu, ketinggian media pada reaktor juga dipakai sebagai kontrol pada penelitian ini. Hal ini dikarenakan fungsi media sebagai tempat melekatnya mikroorganisme hingga terbentuk biofilm pada media tersebut. Ketinggian media untuk reaktor anaerob dan aerob sama yaitu 19 cm. Pengolahan dengan menggunakan biofilter memiliki kelebihan dan kekurangan jika dibandingkan dengan pengolahan yang lain, seperti UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), dan ABMFT (Anaerobic Baffled Methane Fermentation Tank). Keuntungan menggunakan biofilter yaitu proses yang sederhana (tidak membutuhkan pompa recycle), dan biaya murah karena menggunakan media yang mudah ditemukan di alam serta bakteri yang melekat membentuk biofilm sehingga bakteri yang hidup tidak ikut larut dalam effluent, sedangkan UASB membutuhkan waktu lama untuk membentuk biofilm, kelemahan menggunakan biofilter untuk penyisihan COD adalah terjadinya penyumbatan, sedangkan pada pengolahan dengan ABMFT tidak terjadi penyumbatan tetapi membutuhkan waktu tinggal yang jauh lebih lama. 4.2 Tahap Penelitian Tahap Penelitian ini terdiri dari dua tahap yaitu tahap pengkondisian limbah dengan media dan tahap proses penelitian dengan variasi waktu tinggal. Pada tahap pengkondisian limbah dengan media kerikil bertujuan agar bakteri yang ada pada limbah tahu dapat beradaptasi atau menyesuaikan diri terhadap media kerikil. Pada tahap pengkondisian limbah ini terjadi pengembangbiakkan mikroorganisme. Pembiakkan mikroorganisme dilakukan secara alami yaitu dengan cara mengalirkan air limbah tahu yang akan diolah secara terus menerus ke dalam reaktor biofilter anaerob dan biofilter aerob yang sudah terisi media III - 61 kerikil sampai terbentuk lapisan biofilm yang melekat pada media dengan waktu tinggal untuk anaerob 96 jam dan aerob 48 jam. Pada biofilter aerob pertumbuhan mikroorganisme dibantu dengan pemberian oksigen secara terus menerus selama 24 jam dengan menggunakan alat pompa udara (blower). Kerikil yang digunakan berasal dari kerikil gunung. Kerikil tersebut dipilih karena kerikil gunung selain harganya yang murah dan mudah didapat kerikil juga tidak ikut larut ke dalam limbah. Kerikil gunung yang digunakan memiliki diameter rata-rata 2 - 3 cm. Berdasarkan pengamatan secara fisik (dengan mata), pada awal proses yaitu pengamatan setelah enam hari operasi, proses pengolahan mulai berjalan dengan baik, baik pada anaerob maupun aerob. Ini dibuktikan dengan efisiensi penyisihan bahan organik dari limbah industri tahu dengan efisiensi lebih dari 50% dan mikroorganisme mulai terbentuk. Pada biofilter anaerob mikroorganisme jauh lebih banyak tumbuh daripada biofilter aerob. Bakteri melakukan penyesuaian diri terhadap pH dan temperatur, dimana hasil pengukuran pH menunjukkan nilai 6,68-7,67 yaitu netral. Sedangkan hasil pengukuran temperatur adalah 29,2-31,80C. Menurut Tchobanoglous et al. (2003), bakteri dapat hidup dan berkembang biak optimal pada pH 6,5–7,5 dan suhu 25-350C. Pada hari ke-8 mulai terbentuk biofilm pada media baik pada biofilter anaerob maupun aerob. Pada 8 hari pertama konsentrasi bahan organik efluen dan efisiensi penyisihan bahan organik masih berfluktuasi, kemudian mulai konstan pada tanggal 14 April 2010 yaitu pada hari ke-11 efisiensi bahan organik mencapai efisiensi sebesar 82.64%. Hal ini menunjukkan bahwa proses awal pertumbuhan mikroorganisme dan pembentukan lapisan biofilm pada media membutuhkan waktu, yang dikenal dengan proses pematangan (Herlambang, 2002). Mikroorganisme tersebut sangat membantu menguraikan senyawa organik yang ada di dalam air limbah. Dengan berkembangbiaknya mikroorganisme pada permukaan kerikil, maka proses penguraian senyawa polutan yang ada dalam air limbah menjadi lebih efektif. Hasil pengkondisian limbah dengan biofilter pada reaktor anaerob dapat dilihat pada Gambar 4.1 sedangkan untuk data harian dapat dilihat pada Tabel III - 62 4.2. Pada saat aklimatisasi pengukuran limbah dilakukan setiap hari dengan 12000.00 100.00 10000.00 80.00 8000.00 60.00 6000.00 4000.00 40.00 20.00 2000.00 0.00 Efisiensi Bahan Organik (%) Konsentrasi Bahan Organik (mg/l) mengukur penyisihan bahan organik di dalam reaktor biofilter. 0.00 4-Apr 5-Apr 6-Apr 7-Apr 8-Apr 9-Apr 10Apr 11Apr 12Apr 13Apr 14Apr Waktu (Tanggal) Bahan Organik (mg/l) In Bahan Organik (mg/l) Out Efisiensi Bahan Organik (%) Gambar 4.1 Grafik Efisiensi Bahan Organik Pada Biofilter Anaerob Tabel 4.2 Data Harian Efisiensi Bahan Organik Pada Biofilter Anaerob No. TGL Suhu (°C) Bahan Organik (mg/L) Td Debit Ph (jam) (ml/menit) In Out In Out In Out Efisiensi Bahan Organik (%) 1 4-Apr 96 31.8 4.11 6.77 7022.74 5462.29 22.22 5-Apr 96 25 25 45.2 2 43.3 30.6 4.21 6.68 7063.53 5660.01 19.87 3 6-Apr 96 25 46.8 30.8 4.19 7.29 5916.60 4463.48 24.56 4 7-Apr 96 25 42.1 30.3 4.31 7.35 5597.71 4446.82 20.56 5 8-Apr 25 41.2 30.1 4.2 7.48 5818.41 4056.02 30.29 6 9-Apr 96 96 25 40.3 30 4.15 7.42 6783.64 2454.32 63.82 10-Apr 96 25 39.2 30 4.4 7.49 8866.94 1965.80 77.83 11-Apr 96 25 41.2 30.9 4.28 7.51 8522.42 2141.69 74.87 12-Apr 96 25 38.4 30.5 4.3 7.5 8756.63 2072.69 76.33 13-Apr 96 25 41.2 30.6 4.67 7.5 9013.22 1570.10 82.58 14-Apr 96 25 42.3 30.5 4.71 7.55 9866.94 1712.90 82.64 7 8 9 10 11 Pada masa aklimatisasi pH relatif stabil dan efisiensi bahan organik makin lama meningkat. Efisiensi dari reaktor anaerob berkisar antara 19,87 - 82.64 %. Dari Tabel 4.2 kondisi stabil ditunjukkan mulai tanggal 14 April 2010 dengan efisiensi 82,64 %. Pada tahap pengkondisian limbah pada reaktor biofilter aerob efisiensi bahan organik lebih tinggi dari pada biofilter anaerob. Besar efisiensinya adalah 20,54 - 90,27 %. Efisiensi bahan organik paling tinggi adalah sebesar III - 63 90,27 %. Hasil aklimatisasi dapat dilihat pada Tabel 4.3 dan grafik dari data 6000.00 100.00 5000.00 80.00 4000.00 60.00 3000.00 40.00 2000.00 20.00 1000.00 0.00 Efisiensi Bahan Organik (%) Konsentrasi Bahan Organik (mg/l) tersebut dapat dilihat pada gambar 4.2. 0.00 4-Apr 5-Apr 6-Apr 7-Apr 8-Apr 9-Apr 10Apr 11Apr 12Apr 13Apr 14Apr Waktu (Tanggal) Bahan Organik (mg/l) In Bahan Organik (mg/l) Out Efisiensi Bahan Organik (%) Gambar 4.2 Grafik Efisiensi Bahan Organik Pada Biofilter Aerob Tabel 4.3 Data Harian Efisiensi Bahan Organik Pada Biofilter Aerob No. TGL Suhu (°C) Bahan Organik (mg/L) Td Debit Ph (jam) (ml/menit) In Out In Out In Out Efisiensi Bahan Organik (%) 1 4-Apr 48 25 31.8 29.7 6.77 7.2 5462.29 4340.33 20.54 2 5-Apr 48 25 30.6 29.2 6.68 7.32 5660.01 3579.95 36.75 3 6-Apr 48 25 30.8 29.6 7.35 7.45 4463.48 2969.55 33.47 4 7-Apr 48 25 30.1 29.6 7.29 7.4 4446.82 2407.51 45.86 5 8-Apr 48 25 30 29.5 7.48 7.52 4056.02 2424.69 40.22 6 9-Apr 48 25 30 29.5 7.5 7.58 2454.32 773.85 68.47 7 10-Apr 48 25 30.9 29.6 7.55 7.61 1965.80 582.27 70.38 8 11-Apr 48 25 30.5 29.4 7.42 7.6 2141.69 312.26 85.42 9 12-Apr 48 25 30.6 29.4 7.49 7.64 2072.69 328.94 84.13 10 13-Apr 48 25 30.5 29.5 7.5 7.65 1570.10 154.34 90.17 11 14-Apr 48 25 30.5 29.5 7.51 7.67 1712.90 166.67 90.27 Pengolahan dengan reaktor anaerob dan aerob dioperasikan secara kontinyu. Waktu tinggal yang digunakan pada saat aklimatisasi pada reaktor biofilter anaerob adalah 96 jam sedangkan pada biofilter aerob sebesar 48 jam. Pada masa ini efisiensi reaktor aerob lebih tinggi dari reaktor anaerob, hal ini dikarenakan air limbah yang berasal dari biofilter anaerob sebelum masuk ke biofilter aerob diaerasi terlebih dahulu. 4.3. Hasil dan Pembahasan Penelitian Setelah mencapai kondisi stabil untuk hasil efisiensi bahan organik kemudian dilakukan penelitian dengan variasi waktu tinggal dan proses pengolahan. III - 64 Variasi dari penelitian ini bertujuan untuk memperoleh kondisi optimum dari pengolahan dengan biofilter media kerikil. Hasil penelitian dari variasi tersebut dianalisis berdasarkan proses pengolahan yang digunakan yaitu biofilter anaerob dan biofilter aerob. 4.3.1 Biofilter Anaerob Tahapan pengkondisian limbah dengan media yang telah mencapai kondisi stabil dilanjutkan dengan mengoperasikan reaktor sesuai dengan variasi waktu tinggal dan proses pengolahan yang diinginkan. Proses pengolahan yang paling optimal nantinya diperoleh dari besarnya efisiensi penyisihan COD sebagai variabel terikat. Hasil penelitian dapat dilihat pada Tabel 4.4 dan Gambar 4.3. Tabel 4.4 Hasil Penelitian Biofilter Anaerob No. TGL Td Debit (jam) (ml/menit) In Out In Out In Out Efisiensi COD (%) 25 25 4.12 7.58 46.8 30.9 15363.13 2014.11 86.89 4.11 7.56 46.6 30.6 12290.50 1501.90 87.78 Suhu (°C) Ph COD (mg/L) 15-Apr 2 16-Apr 96 96 3 17-Apr 96 25 4.28 7.58 45.5 30.2 15921.79 1913.80 87.98 4 21-Apr 7.58 45.2 30.2 13302.93 2496.96 81.23 22-Apr 50 50 4.12 5 48 48 4.11 7.55 44.2 30.1 11264.39 2232.60 79.25 6 23-Apr 48 50 4.11 7.53 42.1 30.1 12290.50 2550.28 80.18 7 25-Apr 7.53 40.2 30 13245.23 2765.60 79.12 26-Apr 99 99 4.12 8 24 24 4.11 7.54 39.2 30 15921.79 3572.45 76.24 27-Apr 24 99 4.11 7.53 40.1 29.8 14463.13 3436.44 77.56 Konsentrasi COD (mg/L) 9 18000.00 100.00 16000.00 90.00 14000.00 80.00 12000.00 70.00 10000.00 60.00 8000.00 50.00 6000.00 40.00 4000.00 30.00 2000.00 20.00 0.00 10.00 15-Apr 16-Apr 17-Apr 21-Apr 22-Apr 23-Apr 25-Apr 26-Apr 27-Apr Waktu (Tanggal) COD (mg/L) In COD (mg/L) Out Efisiensi COD (%) Gambar 4.3 Grafik Penurunuan COD Biofilter Anaerob Efisiensi COD (%) 1 III - 65 Hasil penelitian menunjukkan bahwa efisiensi penurunan COD tinggi sebesar 87,98 % pada waktu tinggal 96 jam, yaitu pada tanggal 15-17 April 2010 dengan debit influent 25 ml/menit. Dengan waktu tinggal yang lama maka, kontak air limbah dengan media menjadi lebih lama. Semakin lama kontak antara air limbah dengan media, semakin besar pula efisiensi penurununan COD. pH yang keluar dari reaktor biofilter anaerob telah netral tanpa perlu penambahan NaoH, sehingga reaktor ini jauh lebih efektif karena tanpa adanya penambahan bahan kimia, reaktor ini mampu mengubah pH menjadi netral. Selain itu efisiensi COD dengan pengolahan biofilter anaerob dapat mencapai 76,24 - 87,98 %. 4.3.2 Analisis Data Biofilter Anaerob Untuk mengetahui pengaruh antara waktu tinggal dan proses pengolahan terhadap efisensi penurunan COD efluen secara kuantitatif maka dilakukan uji statistik dengan menggunakan software SPSS 16.0 4.3.2.1 Uji Normalitas Biofilter Anaerob Untuk mencari hubungan antar variabel waktu tinggal dengan efisiensi COD maka data harus berupa data acak dan terdistribusi normal. Hasil uji normalitas dapat dilihat pada Tabel 4.5. Tabel 4.5 Hasil uji normalitas Kolmogorov-Smirnov Biofilter Anaerob Unstandardized Residual N 9 Normal Mean Parametersa .0000000 Std. Deviation Most Extreme Absolute .122 Differences Positive .122 Negative -.116 1.24066371 Kolmogorov-Smirnov Z .367 Asymp. Sig. (2-tailed) .999 a. Test distribution is Normal. III - 66 Hasil uji normalitas Kolmogorov-Smirnov menyatakan bahwa data terdistribusi normal karena signifikansi > 0,05. 4.3.2.2 Uji Korelasi Biofilter Anaerob Hasil uji korelasi antara waktu tinggal dengan efisiensi COD dapat dilihat pada Tabel 4.6. Tabel 4.6 Hasil Uji Korelasi Bivariate Biofilter Anaerob Antara Waktu Tinggal dengan Efisiensi COD Efisiensi COD _Anaerob Anaerob 1 .962** Pearson Correlation .000 Sig. (2-tailed) 9 9 Pearson Correlation .962** 1 Sig. (2-tailed) .000 N 9 N **. Correlation is significant at the 0.01 level (2-tailed). 9 Hasil uji korelasi Pearson menyatakan bahwa angka korelasi untuk waktu tinggal dan efisiensi COD adalah 0.962, dalam Tabel 4.6 terdapat hubungan yang erat (tinggi) antara waktu tinggal dengan efisiensi COD. Semakin tinggi waktu tinggal maka nilai efisiensi COD juga semakin tinggi. Dilihat dari angka korelasi dapat dikatakan bahwa pengaruh waktu tinggal secara anaerob sebanding terhadap nilai efisiensi COD. Angka probabilitas adalah 0 (0< 0,05) hal ini menunjukkan bahwa Ho ditolak yang berarti terdapat hubungan antara waktu tinggal pada pengolahan anaerob terhadap efisiensi COD. 4.3.2.3 Analisis Regresi Berganda Biofilter Anaerob Analisis regresi berguna untuk mendapatkan hubungan fungsional antara dua variabel atau lebih dan untuk mendapatkan pengaruh antara variabel bebas terhadap variabel terikat atau meramalkan pengaruh variabel bebas terhadap variabel terikatnya. Dimana dalam penelitian ini waktu tinggal sebagai variable III - 67 bebas dan efisiensi COD sebagai variable terikat. Hasil analisis regresi adalah sebagai berikut: Tabel 4.7 Variables Entered/Removed(b) Biofilter Anaerob Variables Entered Model 1 Variables Removed Method Waktu Tinggal Anaerob(a) . Enter a All requested variables entered. b Dependent Variable: Efisiensi COD Anaerob Tabel 4.8 Model Summary(b) Biofilter Anaerob Model 1 R R Square Adjusted R Square Std. Error of the Estimate .976(a) .953 .946 1.05572 a Predictors: (Constant), Waktu Tinggal Anaerob b Dependent Variable: Efisiensi COD Anaerob Tabel 4.8 menunjukkan bahwa angka Adjusted R square adalah 0,946. Hal ini berarti 94,6 % dari efisiensi COD bisa dijelaskan oleh variabel waktu tinggal. Sedangkan sisanya yaitu 5,4 % dijelaskan oleh sebab-sebab lain. Tabel 4.9 ANOVA(b) Biofilter Anaerob Model 1 Sum of Squares Regressio n Residual Total df Mean Square 157.584 1 157.584 7.802 7 1.115 165.386 8 F 141.388 Sig. .000(a) a Predictors: (Constant), Waktu Tinggal Anaerob b Dependent Variable: Efisiensi COD Anaerob Tabel 4.10 Coefficients(a) Biofilter Anaerob Unstandardized Coefficients Model 1 B (Constant) 73.975 Standardized Coefficients Std. Error .747 Beta t 99.095 Sig. .000 III - 68 Waktu Tinggal .140 Anaerob a Dependent Variable: Efisiensi COD Anaerob .012 .976 11.891 Dari uji ANOVA atau F test, didapat F hitung adalah 141,388 dengan tingkat signifikansi 0,000. Oleh karena probabilitas (0,000) jauh lebih kecil dari 0,05 maka model regresi bisa dipakai untuk memprediksi efisiensi COD. Atau bisa dikatakan waktu tinggal pada pengolahan anaerob berpengaruh terhadap efisiensi COD. Persamaan regresi yang dihasilkan adalah: Y = 73,975 + 0,140 X1 dimana, Y = Efisiensi COD X1= Waktu tinggal anaerob Hipotesis : H0 = Koefisien regresi tidak signifikan H1 = Koefisien regresi signifikan Pengambilan keputusan: Berdasarkan probabilitas Jika probabilitas > 0,05 maka H0 diterima Jika probabilitas < 0,05 maka H0 ditolak Keputusan: ● Untuk waktu tinggal anaerob signifikasi adalah 0,000 atau probabilitas jauh lebih kecil dari 0,05 maka H0 ditolak atau koefisien regresi signifikan atau waktu tinggal pada pengolahan anaerob berpengaruh secara signifikan terhadap efisiensi COD. 4.3.3 Biofilter Aerob Air limbah yang berasal dari biofilter anaerob diaerasi terlebih dahulu sebelum masuk ke biofilter aerob. Aerasi tersebut bertujuan untuk menambahkan oksigen ke dalam air limbah sehingga bakteri dapat hidup di dalamnya dan membantu untuk menguraikan zat organik yang ada di dalam air limbah. Hasil penelitian pada biofilter aerob dapat dilihat pada Tabel 4.11 dan Gambar 4.4. Tabel 4.11 Hasil Penelitian Biofilter Aerob .000 III - 69 Td Debit (jam) (ml/menit) In Out In Out In Out Efisiensi COD (%) TGL Suhu (°C) Ph COD (mg/L) 15-Apr 48 25 7.58 7.69 30.9 28.8 2014.11 204.03 89.87 2 16-Apr 48 25 7.56 7.68 30.6 28.2 1501.90 146.89 90.22 3 17-Apr 48 25 7.58 7.67 30.2 28.2 1913.80 174.73 90.87 4 21-Apr 24 50 7.58 7.67 30.2 28.1 2496.96 291.40 88.33 5 22-Apr 24 50 7.55 7.65 30.1 28 2232.60 306.76 86.26 6 23-Apr 24 50 7.53 7.64 30.1 27.9 2550.28 347.60 86.37 7 25-Apr 12 99 7.53 7.65 30 27.3 2765.60 427.01 84.56 8 26-Apr 12 99 7.54 7.64 30 27.3 3572.45 666.98 81.33 9 27-Apr 12 99 7.53 7.62 29.8 27 3436.44 588.66 82.87 Konsentrasi COD (mg/L) 1 4000.00 100.00 3500.00 90.00 3000.00 80.00 70.00 2500.00 60.00 2000.00 50.00 1500.00 40.00 1000.00 30.00 500.00 20.00 0.00 10.00 15-Apr 16-Apr 17-Apr 21-Apr 22-Apr 23-Apr 25-Apr 26-Apr 27-Apr Waktu (Tanggal) COD (mg/L) In COD (mg/L) Out Efisiensi COD (%) Gambar 4.4 Grafik Penurunuan COD Biofilter Aerob Pada biofilter aerob ditunjukkan bahwa efisiensi penurunan COD tinggi pada waktu tinggal 48 jam yaitu pada tanggal 15-17 April 2010 dengan debit influent 25 ml/menit. Efisiensi COD yang dihasilkan pada biofilter aerob berkisar antara 81,33 -90,87 % lebih tinggi dibanding efisiensi yang dihasilkan pada reaktor anaerob. Pada gambar 4.4 efisiensi COD paling tinggi adalah 90,87 %, sedangkan efisiensi terkecil adalah 81,33 %. Hal ini dikarenakan pada biofilter aerob dibantu dengan adanya aerasi. 4.3.4 Analisis Data Biofilter Aerob Untuk pengolahan dengan biofilter aerob juga dilakukan analisis data dengan menggunakan software SPSS 16.0 untuk mengetahui hubungan waktu tinggal pada pengolahan aerob terhadap efisiensi COD. Efisiensi COD (%) No. III - 70 4.3.4.1 Uji Normalitas Biofilter Aerob Uji normalitas juga digunakan untuk mencari hubungan antar variabel waktu tinggal dan efisiensi COD yang dipakai pada pengolahan. Hasil uji normalitas dapat dilihat pada Tabel 4.12. Tabel 4.12 Hasil uji normalitas Kolmogorov-Smirnov Biofilter Aerob Unstandardized Residual N 9 Normal Parametersa Mean Std. Deviation .0000000 1.29350346 Most Extreme Absolute .159 Differences Positive .153 Negative -.159 Kolmogorov-Smirnov Z .477 Asymp. Sig. (2-tailed) .977 a. Test distribution is Normal. Hasil uji normalitas Kolmogorov-Smirnov menyatakan bahwa data terdistribusi normal karena signifikansi > 0,05. 4.3.4.2 Uji Korelasi Biofilter Aerob Uji korelasi dalam penelitian ini digunakan untuk mengetahui hubungan antara waktu tinggal terhadap efisiensi COD. Tabel 4.13 menunjukkan hasil uji korelasi bivariate antara waktu tinggal dan efisiensi COD. Tabel 4.13 Hasil Uji Korelasi Bivariate Biofilter Aerob Antara Waktu Tinggal, Proses Pengolahan, dan Efisiensi COD Efisiensi COD_Aerob Aerob Efisiensi Pearson Correlation COD_Aerob Sig. (2-tailed) Aerob 1 .923** .000 N 9 9 Pearson Correlation .923** 1 III - 71 Sig. (2-tailed) .000 N 9 9 **. Correlation is significant at the 0.01 level (2-tailed). Hasil uji korelasi Pearson menyatakan bahwa angka korelasi untuk proses pengolahan dan efisiensi COD adalah 0.923, hal ini berarti terdapat hubungan yang erat (tinggi). Semakin tinggi proses pengolahan maka nilai efisiensi COD juga semakin tinggi. Dilihat dari angka korelasi dapat dikatakan bahwa pengaruh waktu tinggal secara aerob sebanding terhadap nilai efisiensi COD. Angka probabilitas adalah 0 (0< 0,05) hal ini menunjukkan bahwa Ho ditolak yang berarti terdapat hubungan antara proses pengolahan baik secara aerob terhadap efisiensi COD. 4.3.4.3 Analisis Regresi Berganda Biofilter Aerob untuk Efisiensi COD Hasil analisis regresi berganda pengaruh proses pengolahan dan waktu tinggal terhadap efisiensi COD ditunjukkan pada Tabel 4.14. Tabel 4.14 Variables Entered/Removed(b) Biofilter Aerob Model Variables Entered Variables Removed Aeroba 1 Method . Enter a. All requested variables entered. Tabel 4.15 Model Summary(b) Biofilter Aerob Model 1 R .923a R Square .853 Adjusted R Std. Error of the Square Estimate .832 1.38281 a. Predictors: (Constant), Aerob Tabel 4.15 menunjukkan bahwa angka Adjusted R square adalah 0,832. Hal ini berarti 83,2 % dari efisiensi COD bisa dijelaskan oleh variabel waktu tinggal Sedangkan sisanya yaitu 16,8 % dijelaskan oleh sebab-sebab lain. III - 72 Tabel 4.16 ANOVA(b) Biofilter Aerob Model Sum of Squares 1 df Mean Square Regression 77.472 1 77.472 Residual 13.385 7 1.912 Total 90.857 8 F 40.515 Sig. .000a a. Predictors: (Constant), Aerob b. Dependent Variable: Efisiensi COD_Aerob Tabel 4.17 Coefficients(a) Biofilter Aerob Unstandardized Coefficients Model 1 B Std. Error (Constant) 81.253 .978 Aerob .196 .031 Standardized Coefficients t Sig. 83.098 .000 6.365 .000 Beta .923 a. Dependent Variable: EfisiensiCOD_Aerob Dari uji ANOVA atau F test, didapat F hitung adalah 40,515 dengan tingkat signifikansi 0,000. Oleh karena probabilitas (0,000) jauh lebih kecil dari 0,05 maka model regresi bisa dipakai untuk memprediksi efisiensi COD. Atau bisa dikatakan waktu tinggal pada pengolahan aerob berpengaruh terhadap efisiensi COD. Persamaan regresi yang dihasilkan adalah: Y = 81,253 + 0,196 X1 dimana, Y = Efisiensi COD X1= Waktu tinggal aerob Hipotesis : H0 = Koefisien regresi tidak signifikan H1 = Koefisien regresi signifikan III - 73 Pengambilan keputusan: Berdasarkan probabilitas Jika probabilitas > 0,05 maka H0 diterima Jika probabilitas < 0,05 maka H0 ditolak Keputusan: ● Untuk waktu tinggal aerob adalah 0,000 atau probabilitas jauh lebih kecil dari 0,05 maka H0 ditolak maka waktu tinggal berpengaruh secara signifikan terhadap efisiensi COD. 4.4. Analisa dan Pembahasan Hasil Penelitian Waktu tinggal dan proses pengolahan mempengaruhi penyisihan COD pada pengolahan biofilter. Selain hal itu kondisi operasional pada saat pengolahan menjadi salah satu hal penting yang perlu diperhatikan dalam penelitian ini. Dalam bab ini akan dibahas tentang hubungan antara waktu tinggal, dan proses pengolahan dengan penyisihan COD, kondisi operasional, perbandingan efluent terhadap baku mutu. 4.4.1 Hubungan antara waktu tinggal, dan proses pengolahan dengan penyisihan COD Pengaruh waktu tinggal terhadap efisiensi penyisihan COD dapat dilihat dari penelitian dengan tiga variasi waktu tinggal, yaitu 96 jam, 48 jam, dan 24 jam untuk pengolahan secara anaerob. Variasi waktu tinggal yang dibutuhkan pada reaktor aerob adalah 48 jam, 24 jam, dan 12 jam. Tabel 4.18 Hubungan antara Proses Pengolahan dan Waktu Tinggal III - 74 Terhadap Efisiensi COD No. Proses Pengolahan Waktu Tinggal (jam) Efisiensi COD (%) 86.89 1 Anaerob 48 24 48 2 Aerob 24 95.00 100 90.00 80 85.00 60 80.00 40 75.00 20 70.00 0 65.00 b 120 A A er o na er ob Waktu Tinggal (Jam) 12 87.78 87.98 81.23 79.25 80.18 79.12 76.24 77.56 89.87 90.22 90.87 88.33 86.26 86.37 84.56 81.33 82.87 Efisiensi COD 96 Proses Pengolaha n Proses Pengolahan Waktu Tinggal (jam) Efisiensi COD (%) Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Biofilter Anaerob dan Aerob Pada tabel 4.18 dapat dilihat bahwa pengolahan biofilter dengan aerob jauh lebih tinggi dari pengolahan biofilter anaerob. Rata–rata efisiensi COD yang dihasilkan dari reaktor aerob dapat mencapai 90 % sedangkan dengan reaktor anaerob hanya dapat diperoleh sebesar 88 %. Hal ini disebabkan karena biofilter aerob menggunakan aerasi dalam pengolahannya, sehingga hasil efisiensi untuk pengolahan aerob jauh lebih besar. Pada Tabel 4.18 dapat dilihat juga bahwa dengan menggunakan waktu tinggal yang jauh lebih lama dalam pengolahan tersebut efisiensi penyisihan COD akan jauh lebih besar. Saat pengolahan dengan waktu tinggal selama 96 jam III - 75 pada anaerob dan 48 jam pada aerob efisiensi yang dihasilkan jauh lebih tinggi daripada pengolahan dengan waktu tinggal 24 jam pada anaerob dan 12 jam pada aerob. Waktu tinggal yang dibutuhkan air limbah tahu tersebut berhubungan erat dengan debit air limbah yang masuk ke dalam reaktor. Berdasarkan Tabel 4.18 dan Gambar 4.6 dapat disimpulkan bahwa efisiensi COD untuk variasi waktu tinggal pada proses pengolahan anaerob dan aerob yang diterapkan dalam penelitian ini yang paling tinggi adalah variasi dengan proses pengolahan aerob dan variasi dengan waktu tinggal 48 jam. Hal ini disebabkan karena limbah cair tahu yang melalui media kerikil yang terdapat pada biofilter mengakibatkan timbulnya lapisan lendir yang menyelimuti kerikil atau yang disebut juga biological film. Limbah cair yang masih mengandung zat organik yang belum teruraikan pada bak pengendap bila melalui lapisan lendir ini akan mengalami proses penguraian secara biologis. Proses penguraian secara biologis dapat membantu memperbesar efisiensi pengolahan. Proses penguraian yang terjadi pada biofilter anaerob adalah proses hidrolisis, asidogenesis, asetogenesis, dan metanogenesis. Proses tersebut dapat terjadi karena adanya bakteri pada biofilter anaerob yaitu bakteri hidrolitik, asetogenik, asidogenik, dan metanogenik. Bakteri-bakteri tersebut bertugas untuk menguraikan senyawa organik yang terdapat pada limbah menjadi senyawa yang lebih sederhana. Sehingga dari proses penguraian senyawa organik oleh bakteri tersebut menghasilkan metan, karbondioksida, serta H2S. Sedangkan pada proses aerob penguraian senyawa organik dibantu dengan adanya aerator, dengan aerator oksigen yang terdapat pada limbah semakin banyak sehingga dapat digunakan oleh bakteri untuk menguraikan senyawa organik. Selain proses penguraian senyawa organik, efisiensi biofilter juga tergantung dari luas kontak antara limbah cair dengan mikroorganisme yang menempel pada permukaan media filter tersebut. Sehingga biofilter dapat berperan sebagai penyaring limbah cair yang melalui media kerikil. 4.4.2 Kondisi Operasional Penelitian III - 76 Kondisi operasional penelitian merupakan faktor penentu keberhasilan penelitian. Operasional yang dilakukan diusahakan tidak mengganggu penelitian. Limbah yang masuk diatur dengan debit sebesar 25 ml/menit. Biofilter anaerob diisi dengan media dari kerikil. Limbah cair industri tahu dimasukkan ke dalam bak anaerob dari atas bak dengan arah aliran dari atas ke bawah dan keluar dari sebelah pinggir bak. Air keluaran dari tangki pengurai ini kemudian dikumpulkan untuk selanjutnya dianalisis terhadap parameter COD. Air limpasan dari bak anaerob dialirkan ke bak kontaktor aerob. Pada reaktor aerob diaerasi atau dihembus dengan udara sehingga mikroorganisme yang ada akan menguraikan zat organik. DO (Dissolved oxygen) pada bak aerasi dari biofilter tersebut diperhatikan agar lebih dari 2. Pada penelitian ini, DO yang terkandung sebesar 3,25 mg/L, hal tersebut menunjukkan bahwa kandungan oksigen pada air limbah adalah 3,25 mg/L sehingga bakteri dapat hidup dan air limbah tidak menjadi keruh. Pengukuran DO dilakukan dengan menggunakan alat Water Quality Contol. Penguraian zat-zat organik yang ada dalam limbah cair dilakukan oleh bakteri anaerobik atau fakultatif aerobik. Setelah beberapa hari operasi, pada permukaan media filter akan tumbuh lapisan film mikroorganisme. Mikroorganisme inilah yang akan menguraikan zat organik. Selanjutnya outlet dari proses ini diambil untuk dianalisa terhadap parameter COD. 4.4.4.3 Perbandingan Efluen COD Tiap Waktu Tinggal dengan Baku Mutu Selama ini parameter yang melebihi baku mutu pada efluen limbah tahu adalah BOD dan COD. Tetapi pada penelitian ini lebih difokuskan terhadap parameter COD karena konsentrasinya yang jauh lebih tinggi daripada BOD. Diharapkan pengolahan dengan biofilter dapat menurunkan konsentrasi COD agar sesuai dengan baku mutu. Perbandingan konsentrasi COD dengan baku mutu Perda Prop. Jateng No 10/ Tahun 2004 dapat dilihat pada Gambar 4.5. III - 77 Konsentrasi COD (mg/l) 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 Anaerob Aerob Prose s Pe ngola ha n Proses Pengolahan Rata2 COD Outlet (mg/l) Rata2 COD Inlet (mg/l) Baku Mutu COD (mg/l) Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Efluen COD Terhadap Baku Mutu Rata-rata konsentrasi COD pada biofilter aerob beberapa telah dibawah baku mutu Perda Prop. Jateng No 10/ Tahun 2004 untuk industri makanan, seperti ditunjukkan dalam Tabel 4.19. Tabel 4.19 Rata-rata Efluen COD dibandingkan Baku Mutu Efluen COD No. Proses Pengolahan Waktu Tinggal (jam) 15363 COD Outlet (mg/l) 2014.11 12290.50279 15921.78771 1501.90 1913.80 13302.93 11264.39 12290.50279 2496.96 2232.60 2550.28 24 13245.23 15921.78771 2765.60 3572.45 3436.44 48 14463.12849 2014.11 1501.90 1913.80 2496.96 174.73 291.40 24 2232.60 2550.28 2765.60 306.76 347.60 427.01 12 3572.45 3436.44 666.98 588.66 96 1 2 Anaerob Aerob 48 COD Inlet (mg/l) 204.03 146.89 Baku Mutu COD (mg/l) *) 275 275 275 275 275 275 275 275 275 275 275 275 275 275 275 275 275 275 *) Perda Jateng No. 10 tahun 2004 Berdasarkan Gambar 4.5 dan Tabel 4.19 dapat disimpulkan bahwa efluen COD untuk variasi waktu tinggal 48 jam pada aerob yang diterapkan dalam penelitian ini telah di bawah baku mutu yang ada, yaitu 275 mg/L COD bebas. Efisiensi yang dihasilkan dari pengolahan biofilter aerobik mencapai 90% dan di bawah baku mutu. III - 78 4.4.4. Rekomendasi Aplikasi Biofilter Pada Pengolahan Air Limbah Tahu 4.4.4.1 Perbandingan Efluent Hasil Penelitian Biofilter dengan Baku Mutu Efluent Berdasarkan penelitian ini kombinasi antara biofilter anaerob dengan biofilter aerob dapat menjadi alternatif yang sederhana dan ekonomis. Hal itu ditunjukkan dengan pengoperasian biofilter yang sederhana, lumpur yang dihasilkan relatif sedikit, biaya pengoperasiannya murah, serta efisiensi dari pengolahan yang dihasilkan tinggi. Adapun efluent air limbah tahu pada kondisi optimum dengan parameter selain COD yaitu BOD, TSS, pH, serta suhu dapat dilihat pada Tabel 4.20. Tabel 4.20 Efluen Air Limbah Tahu dibandingkan Baku Mutu Efluen NO. PARAMETER SATUAN BAKU MUTU *) EFLUENT KETERANGAN 1 COD mg/l < 275 174.73 Memenuhi 2 BOD mg/l < 150 91.81 Memenuhi 3 TSS mg/l < 100 46.66 Memenuhi 4 pH - < 6 -9 7.67 Memenuhi 5 Suhu 0C < 38 0C 28.2 0 C Memenuhi *) Perda Jateng No. 10 tahun 2004 Dari tabel 4.20 dapat dilihat bahwa pengolahan dengan menggunakan biofilter kombinasi antara anaerob dan aerob dapat mengolah air limbah tahu. Hal tersebut ditunjukkan dengan menurunnya konsentrasi COD yang dihasilkan sehingga dapat dibawah baku mutu. Menurunnya konsentrasi COD hingga di bawah baku mutu juga diikuti pula untuk parameter yang lain sehingga dengan adanya pengolahan limbah dengan biofilter, limbah tahu tidak lagi mencemari lingkungan. Pengolahan terhadap limbah tahu yang sudah dilakukan sebelumnya adalah dengan menggunakan ABMFT. Pengolahan dengan ABMFT menggunakan proses anaerob untuk menghasilkan gas metana. Tabel 4.21 merupakan perbandingan hasil analisa dari pengolahan biofilter anaerob-aerob dengan ABMFT. III - 79 Tabel 4.21 Efisiensi Penyisihan COD dibandingkan dengan ABMFT Pengolahan Waktu Tinggal Influent (mg/l) Efluent (mg/l) Efisiensi (%) Biofilter Anaerob-Aerob anaerob 96jam aerob 48 jam 15922 175 98,9 ABMFT 10 hari 6300 117 98 Dengan waktu tinggal yang lebih cepat dibandingkan dengan ABMFT, biofilter anaerob-aerob memiliki efisiensi jauh lebih besar yaitu sebesar 98,9%. Selain itu dengan menggunakan biofilter kombinasi antara anaerob dengan aerob konsentrasi untuk BOD serta TSS dapat dibawah baku mutu. Oleh karena itu, biofilter anaerob-aerob dapat dijadikan sebagai alternatif dalam pengolahan limbah tahu yang sederhana dan ekonomis. 4.4.4.2 Aplikasi Biofilter Pada Industri Limbah Tahu Rancangan biofilter yang dapat diterapkan dalam industri tahu dengan perbandingan dari biofilter laboratorium yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 4.22. Perbandingan antara biofilter laboratorium dengan aplikasi untuk memperoleh volume yang akan digunakan. Volume biofilter yang digunakan diperoleh dari waktu tinggal 4 hari untuk biofilter anaerob dan 2 hari untuk biofilter aerob dimana debit yang ada di lapangan sebesar 1,8 m3/hari. Tabel 4.22 Perbandingan Biofilter Laboratorium dengan Aplikasi Keterangan Satuan Biofilter Laboratorium Anaerob Aerob Debit Waktu Tinggal Volume m3 /hari hari m3 0.07150 4 0.143 0.0715 2 0.0715 Biofilter Aplikasi Anaerob Aerob 1.8 4 7.2 1.8 2 3.6 Dari Tabel 4.22 diperoleh bahwa volume yang digunakan pada aplikasi biofilter anaerob sebesar 7,2 m3 dan anaerob 3,6 m3 dengan waktu tinggal pada anaerob 4 hari dan aerob 2 hari, dengan debit air limbah sebesar 1,8 m 3/hari. Volume biofilter laboratorium yang digunakan dengan volume aplikasi memiliki perbadingan 1 : 50. Dimana volume pada aplikasi sebesar 7,2 m3, dengan dimensi III - 80 yang dibutuhkan panjang sebesar 2,5 m untuk anaerob dan 1,25 m untuk aerob. Sedangkan untuk lebar biofilter yang digunakan adalah 2 m, dengan tinggi 1,5 m. Dari hasil aplikasi yang ada jika dibandingkan dengan pengolahan yang sudah ada yaitu ABMFT jauh lebih menguntungkan biofilter. Hal ini dapat dilihat pada Tabel 4.23. Aplikasi biofilter dibandingkan dengan ABMFT berdasarkan dengan volume, waktu tinggal, hasil efisiensi COD, operasional, serta biaya biofilter. Tabel 4.23 Perbandingan Biofilter Aplikasi dengan ABMFT Keterangan Satuan Volume m3 Waktu Tinggal hari Hasil Efisiensi COD % Operasional dan bangunan - Biofilter Anaerob = 7,2 Aerob = 3,6 Anaerob = 7,2 Aerob = 3,6 98,8 Sedikit menghasilkan Lumpur sehingga pengurasan tidak dilakukan setiap hari, penambahan aerator ABMFT 18 10 98 Menghasilkan Lumpur dan dibutuhkan pembuangan lumpur secara rutin, dengan 24 kompartemen, dan aerator pada kompartemen akhir Pada Tabel 4.23 dapat dilihat bahwa banyak keunggulan dan keuntungan yang dapat diperoleh dari biofiler dibandingkan ABMFT. Volume yang dibutuhkan biofilter jauh lebih kecil, dengan waktu tinggal lebih cepat dan operasional yang lebih mudah dibandingkan ABMFT. Oleh karena itu, biofilter dapat dijadikan sebagai salah satu alternatif dalam pengolahan limbah tahu yang sederhana dan ekonomis. III - 81 III - 82 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Dari hasil penelitian dan pembahasan yang telah dilakukan, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Terjadinya penurunan konsentrasi COD yang ditunjukkan dengan influent yang masuk pada biofilter anaerob sebesar 15.921,79 mg/l konsentrasi efluentnya menjadi 1.913,80 mg/l. Kemudian setelah melalui pengolahan aerob konsentrasinya menurun menjadi 174,73 mg/l. 2. Adanya pengaruh lama kontak terhadap penurunan COD hal itu ditunjukkan dengan semakin lama waktu tinggal pada biofilter, semakin besar pula efisiensi COD yang dihasilkan hal ini ditunjukkan pada waktu tinggal 96 jam pada biofilter anaerob efisiensi penyisihan COD yang dihasilkan sebesar 87,98 % dan waktu tinggal 48 jam pada biofilter aerob efisiensi penyisihan COD yang dihasilkan sebesar 90,87 %. 3. Pengolahan biofilter aerob jauh lebih efektif daripada biofilter anaerob, karena efisiensi yang dihasilkan jauh lebih besar yaitu 90,87% sedangkan anaerob sebesar 87,98%. 5.2. Saran Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, penulis menyarankan untuk meneliti lebih lanjut pengaruh ketinggian media terhadap efisiensi COD. III - 83 DAFTAR PUSTAKA Alaerts, G dan Sri Simesti Santika. 1984. Metode Penelitian Air. Surabaya : Usaha Nasional Darsono.2007.Pengolahan Limbah Cair Tahu Secara Anaerob dan aerob. Yogyakarta: Fakultas Teknologi Industri, Universitas Atma Jaya Degrëmont. 1991. Water Treatment Handbook. Lavoisier Publishing. Perancis Dhahiyat, Y. 1990. Kandungan limbah cair pabrik tahu dan pengolahannya dengan eceng gondok (Eichhornia crassipes (Mart) Solms.) Tesis. Program Pasca sarjana Institut Pertanian Bogor Djajadiningrat, A.H. 1992. Pengendalian Pencemaran Limbah industri. Teknik Lingkungan, ITB. Bandung. Droste, Ronald L. 1997. Theory and Practice of Water and Wastewater Treatment. John Wiley and Sons, Inc. New York. USA Eckenfelder, W. Wesley. 2000. Industrial Water Pollution Control, Third Edition. Mc Graw – Hill Book Company Inc. Singapore Grady, C.P. Leslie, Jr., Lim, Henry. C. 1980. Biological Wastewater Treatment. Marcel Dekker Inc. USA Hartati. 2003. Mengelola Air Limbah Hasil Proses Pembuatan Tahu. ProRistand Indag Surabaya Henze, Mogens, Poul Harremoes, Jes la Cour Jansen, dan Erik Arvin. 1995. Wastewater Treatment Biological and Chemical Processes. Springer– Verlag. Jerman. Idaman, Nusa Said, dan Herlambang. 2002. Teknologi Pengolahan Air Limbah. BBPT. Jakarta Jenni L S. B, dan Rahayu P. W. 1993. Penanganan Limbah Industri. Yogyakarta: Kanisius. Musterman, Jack L., Wesley Eckenfelder. 1995. Activated Sludge Treatment of Industrial wastewater. Technomic Publishing Company,Inc. USA. Partoatmodjo, S. (1991). “Karakteristik Limbah Cair Pabrik Tahu dan Pengolahannya dengan Eceng Gondok (Eichornia crassipes (Mart) III - 84 Solms)”. Pusat Penelitian Lingkungan Hidup Lembaga Penelitian Institut Pertanian Bogor. Pujiastuti, Peni. 2009. Perbandingan Efisiensi Teknologi Pengolahan Limbah Cair Industri Tahu Secara Aerasi; Flokulasi; Biofilter Anaerob Dan Biofilter Anaerob-Aerob Ditinjau Dari Parameter Bod5 & Cod. Surakarta: Fakultas Teknik Universitas Setia Budi Santoso, Singgih. 2000. Buku Latihan SPSS Statistik Parametrik. PT. Elex Media Komputindo. Jakarta Sola, Laban. 1994. Pengembangan dan Uji Coba Peralatan Pengolahan Air Limbah Industri Tempa dan Tahu. Laporan Penelitian. Badan Penelitian dan Pengembangan Industri Ujung Pandang Sugiarto. 1987. “Dasar-dasar Pengelolaan Air Limbah”. Universitas Indonesia. Jakarta. Sundstrom, Donald W dan Herbert E Klei. 1979. Wastewater Treatment. PrenticeHal. Inc., Englewood Cliffs USA. Suriawiria, Unus. 1996. Mikrobiologi Air dan Dasar- dasar Pengolahan Air Buangan. Alumni. Bandung. Swastika, Andita. Laporan Tugas Akhir “Pengaruh Tanaman Kayu Apu ( Pistia Stratiotes Linn ) Terhadap Penurunan Konsentrasi Bod Pada Air Limbah Tahu”. Semarang: Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Tchobanoglous, George and Franklin L. Burton, 2003, Wastewater Engineering Treatment, Disposal and Reuse fourth edition, Mc. Graw Hill Inc, Singapore. Usman, Husaini dan R. Purnomo Setiady Akbar. 2003. Pengantar Statistika. Bumi Aksara, Jakarta. Water Environment Association, 1987, Microorganism and Their Role in The Activated Sludge Process Widanarko,Sulistyoweni.1994. Pengolahan Limbah Industri Tahu/Tempe dan Penerapannya.Jakarta: Fakultas Teknik Universitas Indonesia III - 85 Pengkondisian Limbah dengan Media Kerikil Data Efisiensi Bahan Organik Pada Biofilter Anaerob No. TGL Bahan Organik (mg/L) Efisiensi Bahan Organik (%) Td Debit (jam) (ml/menit) In Out 7022.74 5462.29 22.22 1 4-Apr 96 2 5-Apr 96 25 25 7063.53 5660.01 19.87 96 25 5916.60 4463.48 24.56 5597.71 4446.82 20.56 3 6-Apr 4 7-Apr 96 25 5 8-Apr 25 5818.41 4056.02 30.29 9-Apr 96 96 25 6783.64 2454.32 63.82 10-Apr 96 25 8866.94 1965.80 77.83 8 11-Apr 96 25 8522.42 2141.69 74.87 9 12-Apr 96 25 8756.63 2072.69 76.33 13-Apr 96 25 9013.22 1570.10 82.58 14-Apr 96 25 9866.94 1712.90 82.64 6 7 10 11 Data Efisiensi Bahan Organik Pada Biofilter Aerob No. TGL Bahan Organik (mg/L) Td Debit (jam) (ml/menit) In Out Efisiensi Bahan Organik (%) 1 4-Apr 48 25 5462.29 4340.33 20.54 2 5-Apr 48 25 5660.01 3579.95 36.75 3 6-Apr 48 25 4463.48 2969.55 33.47 4 7-Apr 48 25 4446.82 2407.51 45.86 5 8-Apr 48 25 4056.02 2424.69 40.22 6 9-Apr 48 25 2454.32 773.85 68.47 7 10-Apr 48 25 1965.80 582.27 70.38 8 11-Apr 48 25 2141.69 312.26 85.42 9 12-Apr 48 25 2072.69 328.94 84.13 10 13-Apr 48 25 1570.10 154.34 90.17 11 14-Apr 48 25 1712.90 166.67 90.27 III - 86 Running Data Efisiensi COD Biofilter Anaerob No. TGL 1 15-Apr 2 16-Apr 3 17-Apr 4 21-Apr 5 22-Apr 6 23-Apr 7 25-Apr 8 26-Apr 9 27-Apr COD (mg/L) Efisiensi COD Td Debit (jam) (ml/menit) In Out (%) 96 96 25 25 15363.13 2014.11 86.89 12290.50 1501.90 87.78 96 25 15921.79 1913.80 87.98 48 48 50 50 13302.93 2496.96 81.23 11264.39 2232.60 79.25 48 50 12290.50 2550.28 80.18 24 24 99 99 13245.23 2765.60 79.12 15921.79 3572.45 76.24 24 99 14463.13 3436.44 77.56 Data Efisiensi COD Biofilter Aerob No. TGL COD (mg/L) Efisiensi COD Td Debit (jam) (ml/menit) In Out (%) 1 15-Apr 48 25 2014.11 204.03 89.87 2 16-Apr 48 25 1501.90 146.89 90.22 3 17-Apr 48 25 1913.80 174.73 90.87 4 21-Apr 24 50 2496.96 291.40 88.33 5 22-Apr 24 50 2232.60 306.76 86.26 6 23-Apr 24 50 2550.28 347.60 86.37 7 25-Apr 12 99 2765.60 427.01 84.56 8 26-Apr 12 99 3572.45 666.98 81.33 9 27-Apr 12 99 3436.44 588.66 82.87 III - 87 Analisa Statistik 1. Hubungan Antara Efisiensi COD dengan Waktu Tinggal Pada Biofilter Anaerob A. One-Sample Kolmogorov-Smirnov Test Unstandardized Residual N 9 Normal Mean Parametersa .0000000 Std. Deviation Most Extreme Absolute .122 Differences Positive .122 Negative -.116 1.24066371 Kolmogorov-Smirnov Z .367 Asymp. Sig. (2-tailed) .999 a. Test distribution is Normal. B. Correlations Pearson Correlation Efisiensi COD _Anaerob Anaerob 1 .962** .000 Sig. (2-tailed) 9 9 Pearson Correlation .962** 1 Sig. (2-tailed) .000 N 9 N **. Correlation is significant at the 0.01 level (2-tailed). 9 III - 88 C. Regression Variables Entered/Removed(b) Variables Entered Model 1 Variables Removed Waktu Tinggal Anaerob(a) Method . Enter Model Summary Model 1 R R Square Adjusted R Square Std. Error of the Estimate .976(a) .953 .946 1.05572 ANOVA(b) Model 1 Sum of Squares Regression Residual Total df Mean Square F 157.584 1 157.584 7.802 7 1.115 165.386 8 Sig. 141.388 .000(a) Coefficients(a) Unstandardized Coefficients Model 1 B (Constant) Waktu Tinggal Anaerob Standardized Coefficients Std. Error 73.975 .747 .140 .012 Beta t .976 Sig. 99.095 .000 11.891 .000 III - 89 2. Hubungan Antara Efisiensi COD dengan Waktu Tinggal Pada Biofilter Aerob A. One-Sample Kolmogorov-Smirnov Test Unstandardized Residual N 9 Normal Parametersa Mean .0000000 Std. Deviation 1.29350346 Most Extreme Absolute .159 Differences Positive .153 Negative -.159 Kolmogorov-Smirnov Z .477 Asymp. Sig. (2-tailed) .977 a. Test distribution is Normal. B. Correlations Efisiensi COD_Aerob Aerob Efisiensi Pearson Correlation COD_Aerob Sig. (2-tailed) Aerob .923** 1 .000 N 9 9 Pearson Correlation .923** 1 Sig. (2-tailed) .000 N 9 9 **. Correlation is significant at the 0.01 level (2-tailed). C. Regression Variables Entered/Removed(b) Model 1 Variables Entered Variables Removed Aeroba a. All requested variables entered. Method . Enter III - 90 Model Summary Model R R Square .923a 1 Adjusted R Std. Error of the Square Estimate .853 .832 1.38281 a. Predictors: (Constant), Aerob ANOVA(b) Model 1 Sum of Squares df Mean Square Regression 77.472 1 77.472 Residual 13.385 7 1.912 Total 90.857 8 F 40.515 Sig. .000a a. Predictors: (Constant), Aerob b. Dependent Variable: Efisiensi COD_Aerob Coefficients(a) Unstandardized Coefficients Model 1 B Std. Error (Constant) 81.253 .978 Aerob .196 .031 a. Dependent Variable: EfisiensiCOD_Aerob Standardized Coefficients t Sig. 83.098 .000 6.365 .000 Beta .923 III - 91 DOKUMENTASI PENELITIAN Gambar 1: Miniatur Rangkaian Biofilter III - 92 Gambar 2: Biofilter Anaerob Gambar 3: Biofilter Aerob III - 93 Gambar 2 : Gelas Beker Aerator Gambar 3 : Gelas Ukur Gambar 6 : Botol Sampel COD Gambar 5 : Pipet Gambar 3 : Gambar 7 : pH meter Gambar 7 : Water Quality Control
