BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Industri di Indonesia dewasa ini mengalami peningkatan

cukup besar yang di samping membawa dampak positif juga

membawa dampak negatif, khususnya limbah cair yang

dihasilkan dari sisa produksi yang banyak mengandung amonia,

serta bahan-bahan organik dengan konsentrasi tinggi. Dalam

pengolahan limbah, senyawa nitrogen menjadi parameter tingkat

pencemaran terhadap lingkungan. Limbah yang mengandung

sejumlah besar senyawa nitrogen atau amonia tidak diizinkan

dibuang ke lingkungan secara langsung karena akan berdampak

buruk terhadap ekologi dan kesehatan manusia. Pada industri-

industri yang berhubungan dengan nitrogen seperti industri pupuk

petrokimia, limbah yang dihasilkan mengandung senyawa amonia

yang cukup besar,yakni berkisar antara 135-1500 mg/L. Untuk

mengolah limbah tersebut biasanya dilakukan secara

konvensional dengan menggunakan teknologi activated sludge

(lumpur aktif).

Pengolahan limbah dengan activated sludge merupakan

proses biologis menggunakan mikroorganisme untuk

mendegradasi bahan-bahan organik yang terkandung dalam

limbah cair. Proses lumpur aktif terdiri dari bak aerasi dan bak

sedimentasi, sehingga kualitas effluent sangat tergantung pada

kondisi bak sedimentasi dan karakteristik lumpur yang

mengendap dimana mikroorganisme lebih banyak berperan

didalamnya (William, 1999).

Proses lumpur aktif relatif sederhana namun cukup berat

untuk limbah yang mengandung bahan-bahan organik dan

amonia dengan konsentrasi tinggi. Pengolahan ini juga memiliki

beberapa kendala, khususnya pada proses sedimentasi yang

membutuhkan waktu lama serta lahan yang luas. Efisiensi proses

akan menurun bila beban organik limbah yang akan diolah terlalu

fluktuatif. Selain itu, tingginya senyawa amonia yang terkandung

dalam limbah juga dapat menghambat kinerja mikroorganisme.

Bab I Pendahuluan I - 2

“Kinerja Membrane Bioreactor (MBR) dengan Kombinasi Powdered

Activated Carbon (PAC) dalam Menyisihkan Bahan Organik dan Amonia pada Limbah Industri”

I - 2 I - 2

Untuk mengatasi kelemahan yang terdapat pada sistem

lumpur aktif konvensional, maka ditawarkan solusi teknologi

membran dalam proses lumpur aktif dengan menggunakan

Membrane Bioreactor (MBR). Konsep MBR secara teknis

hampir sama dengan pengolahan limbah biologis konvensional,

kecuali proses pemisahan activated sludge dengan effluent yang

dilakukan menggunakan membran filtrasi. Pengolahan limbah

dengan teknologi membran memiliki kelebihan di antaranya

mampu mendegradasi bahan organik dengan konsentrasi yang

tinggi. Penggunaan bioreaktor membran dapat mengatasi

fluktuasi yang berlebih pada kualitas influent dan effluent dapat

langsung digunakan. Kualitas effluent sangat meningkat, bebas

dari padatan tersuspensi, virus, dan bakteri (Chang et al, 2002).

Beberapa tahun belakangan ini, integrasi dari proses activated

sludge dan MBR merupakan salah satu penyelesaian yang

inovatif dan menjanjikan untuk unit pengolahan limbah

(Katanyon, 2004), bahkan MBR telah diakui sebagai sebuah

design yang sukses (Kie, et al., 2002).

Untuk lebih memaksimalkan proses degradasi limbah

maka dilakukan penambahan PAC (Powdered Activated Carbon)

pada tangki aerasi MBR. Penambahan PAC diketahui

menunjukkan kinerja yang lebih stabil karena PAC diharapkan

dapat mengambil bahan beracun secara adsorpsi dan kemampuan

peruraian (biodegradasi) dari lumpur aktif akan bertambah (De

Walle and Chian, 1977; Specchia and Gianetto, 1984). De Walle

dan Chian (1977) melaporkan bahwa dengan penambahan karbon

aktif menunjukkan kestabilan yang lebih baik pada keadaan shock

loading untuk mengolah bahan beracun. Sundstrom dkk. (1979)

juga melaporkan bahwa pengolahan limbah cair dengan

penambahan karbon aktif mempunyai kinerja yang baik untuk

kondisi shock loading terhadap komponen-komponen beracun,

yang dalam hal ini adalah amonia.

Bab I Pendahuluan I - 3

“Kinerja Membrane Bioreactor (MBR) dengan Kombinasi Powdered

Activated Carbon (PAC) dalam Menyisihkan Bahan Organik dan Amonia pada Limbah Industri”

I - 3 I - 3

Kombinasi MBR dan Powder Activated Carbon (PAC)

diharapkan mampu menyisihkan bahan organik dengan baik

walaupun konsentrasi biomassa cukup tinggi, karena PAC dapat

mengikat mikroba substances, bahan organik, maupun bahan

toksik yang terkandung dalam limbah cair sehingga dapat

memberikan removal mikrobiologi dan organik yang baik (Kim et

al,. 2001; Tomaszewska dan Mozia, 2002). Pada MBR, proses

adsorpsi/biodegradasi, pemisahan solid-liquid, akumulasi dan

pembuangan lumpur dapat dilakukan dalam satu unit.

Berdasarkan latar belakang di atas, maka perlu dilakukan

penelitian mengenai kinerja Membrane Bioreactor (MBR)

dengan kombinasi Powder Activated Carbon (PAC) dalam

menyisihkan bahan organik dan amonia pada limbah industri.

Dalam penelitian ini dilakukan pengamatan pengaruh konsentrasi

MLSS (Mixed Liquor Suspended Solid), konsentrasi DO

(Dissolved Oxygen), dan pengaruh penambahan PAC pada MBR

terhadap removal organik dan removal amonia yang dihasilkan.

Penelitian ini dioperasikan pada SRT, konsentrasi COD

(Chemical Oxygen Demand), dan konsentrasi amonia tertentu

untuk mengetahui pengaruh variabel-variabel di atas.

I.2 Rumusan Masalah

1. Adanya kandungan amonia dalam limbah menyebabkan

limbah sulit dibiodegradasi sehingga didapatkan removal

biologis yang relatif kecil jika dibandingkan limbah tanpa

amonia,

2. Konsentrasi MLSS dan konsentrasi oksigen terlarut (DO)

pada MBR, akan mempengaruhi metabolisme

mikroorganisme sehingga akan mempengaruhi proses

degradasi limbah industri yang mengandung amonia,

Bab I Pendahuluan I - 4

“Kinerja Membrane Bioreactor (MBR) dengan Kombinasi Powdered

Activated Carbon (PAC) dalam Menyisihkan Bahan Organik dan Amonia pada Limbah Industri”

I - 4 I - 4

3. Pengaruh penambahan PAC pada MBR untuk mengikat

bahan-bahan organik dan amonia yang terkandung dalam

limbah sehingga dapat memberikan removal yang baik.

I.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Mengevaluasi performance MBR dalam mendegradasi bahan

organik dan amonia yang terkandung dalam limbah,

2. Mengetahui pengaruh penambahan PAC terhadap removal

organik dan removal amonia,

3. Mengetahui pengaruh MLSS dan konsentrasi DO terhadap

removal organik dan removal amonia.

I.4 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Mengetahui kinerja MBR dalam meremove bahan-bahan

organik dan amonia,

2. Dapat mengetahui efektivitas proses degradasi limbah dengan

MBR dimana proses degradasi biologis dan proses separasi

membran terjadi dalam satu unit reaktor termasuk aspek

mikrobiologi dan penambahan PAC,

3. Mengetahui pengaruh konsentrasi biomassa (MLSS) dan

konsentrasi oksigen terlarut (DO) serta penambahan PAC

dalam proses degradasi limbah industri yang mengandung

amonia.

I.5 Batasan Masalah

Agar tugas akhir ini tidak menyimpang dari ketentuan

yang digariskan maka diambil batasan dan asumsi sebagai

berikut:

Bab I Pendahuluan I - 5

“Kinerja Membrane Bioreactor (MBR) dengan Kombinasi Powdered

Activated Carbon (PAC) dalam Menyisihkan Bahan Organik dan Amonia pada Limbah Industri”

I - 5 I - 5

1. Yang akan dikerjakan dalam tugas akhir ini adalah

pengolahan limbah dengan menggunakan Membrane

Bioreactor (MBR),

2. Bioreaktor yang digunakan pada pengolahan limbah ini

adalah reaktor kontinyu,

3. Lumpur aktif yang digunakan adalah lumpur aktif yang

berasal dari tangki aerasi pengolahan limbah Surabaya

Industrial Estate Rungkut (SIER),

4. Amonia ditambahkan pada lumpur aktif sebagai limbah

sintetis dengan konsentrasi 125 mg/L.

Bab I Pendahuluan I - 6

“Kinerja Membrane Bioreactor (MBR) dengan Kombinasi Powdered

Activated Carbon (PAC) dalam Menyisihkan Bahan Organik dan Amonia pada Limbah Industri”

I - 6 I - 6

Halaman ini sengaja dikosongkan