Proses Pengolahan Pabrik Jamu Tradisional PT.X Di Semarang

Air merupakan salah satu sumber daya alam yang sangat dibutuhkan oleh manusia, hewan dan tumbuhan. Limbah cair merupakan unsur pencemaran yang sangat potensial bagi lingkungan air. Unsur tersebut dapat membahayakan baik terhadap manusia maupun kehidupan biota air. Oleh karena itu, pengolahan limbah cair menjadi semakin penting artinya sebagai bagian dari upaya manusia untuk mengamankan sumber-sumber air yang sangat dibutuhkan mengingat air tersebut sangat terbatas. Di dalam limbah cair terkandung zat-zat pencemar dengan konsentrasi tertentu yang bila dimasukkan ke bahan air dapat mengubah kualitas airnya.Industri jamu merupakan salah satu industri yang banyak menghasilkan limbah cair. Limbah cair industri jamu mengandung bahan organik dan bahan berbahaya lainnya  yang berasal dari bahan baku tanaman obat yang dipakai. Kehadiran fenol dan turunannya misalnya, pada badan air memiliki efek serius terhadap kehidupan mikroorganisme meskipun pada konsentrasi yang relative rendah.

Industri jamu X  di Semarang menghasilkan limbah cair jamu dengan datadata negatif. Hal ini masih sangat jauh dari ambang batas yang ditentukan pemerintah Provinsi Jawa Tengah sehingga dalam upaya mengatasi permasalahan yang ditimbulkan oleh limbah cair, maka proses pengolahan limbah wajib dilakukan sebelum limbah tersebut dibuang ke badan perairan. Hingga saat ini pengolahan limbah industri jamu dilakukan dengan proses kimia-fisika yaitu dengan penambahan koagulan, aerasi dan sedimentasi. Meskipun dapat mengurangi kandungan COD pada limbah, kadar COD limbah yang keluar dari unit pengolahan limbah tersebut masih cukup tinggi. Limbah cair jamu yang merupakan limbah organik dengan COD tinggi yang dapat diolah secara biologis menggunakan lumpur aktif. Mikroba yang terdapat pada lumpur aktif dapat menurunkan kadar COD limbah dengan memanfaatkan limbah tersebut sebagai nutrisi. Bakteri yang digunakan merupakan kultur campuran atau biakan murni. Untuk mendapatkan bakteri dengan biakan murni akan menambah  biaya. Karena pertimbangan ekonomis tersebut maka digunakanlah Activated Sludge/ Lumpur Aktif dengan biakan campuran. Limbah cair mempunyai efek negative bagi lingkungan karena mengandung zat-zat beracun yang mengganggu keseimbangan lingkungan dan kehidupan makhluk hidup yang terdapat di dalamnya.

Pengolahan Limbah Cair

     Pengolahan limbah cair bertujuan untuk menghilangkan atau menyisihkan kontaminan. Kontaminan dapat berupa senyawa organik yang dinyatakan oleh nilai BOD, COD, nutrient, senyawa toksik, mikrorganisme pathogen, partikel non biodegradable, padatan tersuspensi maupun terlarut. Kontaminan dapat disisihkan dengan pengolahan fisik, kimia maupun biologi (Metcalf & Eddy,2004).

Pengolahan Limbah Cair secara Biologi

          Hampir semua jenis limbah cair dapat diolah secara biologi bila dilakukan melalui  analisis dan kontrol lingkungan yang benar. Proses pengolahan biologi merupakan proses pengolahan air limbah dengan memanfaatkan aktivitas pertumbuhan mikroorganisme yang berkontak dengan air limbah, sehingga mikroorganisme tersebut dapat menggunakan bakteri organik pencemar yang ada sebagai bahan makanan dalam kondisi lingkungan tertentu dan mendegradasi atau menstabilisasinya menjadi bentuk yang lebih sederhana (Metcalf & Eddy, 2004). 

     Umumnya bakteri merupakan mikroorganisme utama dalam proses pengolahan biologi. Karakteristik mereka beragam dan kebutuhan lingkungan yang sederhana membuat mereka dapat bertahan pada lingkungan air limbah. Perlu diperhartikan bahwa mikroorganisme lain juga dapat ditemukan pada lingkungan pengolahan air limbah namun peranannya dalam oksidasi materi organik relatif kecil. Proses pengolahan biologi juga dapat dibagi berdasarkan media pertumbuhan mikroorganismenya, yaitu : 

a. Suspended growth atau pertumbuhan tersuspensi, mikroorganisme berada dalam keadaan tersuspensi di air limbah seperti pada reaktor lumpur akif atau kolam oksidasi.

b. Attached growth atau pertumbuhan terlekat, mikroorganisme tumbuh terlekat pada media pendukung yang berada di dalam air limbah. Media pendukung ini dapat berupa media pendukung yang bergerak (rotating biological contactor, fluidized bed, rotortogue), diam (trickling filter, baffled reactor), terendam (fluidized bed) maupun tidak terendam (trickling filter).

c. Kombinasi dari suspended dan attached growth. Secara keseluruhan, tujuan pengolahan limbah secara biologis pada limbah domestik ialah (1) Mengubah (mengoksidasi) unsure terlarut dan partikel biodegradable ke dalam bentuk akhir yang cocok (2) Menangkap dan menggabungkan padatan tersuspensi dan padatan koloid yang sulit diendapkan pada lapisan biofilm (3) Mengubah atau menghilngkan nutrien, seperti nitrogen dan fosfor (4). Pada beberapa kasus, menghilangkan unsur dan senyawa trace organik spesifik. (Metcalf & Eddy, 2004).

 

Gambar 2. Skema Diagram pengolahan Biologi

Beberapa limbah Industri dengan kadar COD dan BOD tinggi lebih efektif diolah dengan menggunakan proses anaerob. Pengolahan limbah anaerob adalah sebuah metode biological untuk peruraian bahan organik atau anorganik tanpa kehadiran  oksigen. Produk akhir dari degradasi anaerob adalah gas, paling banyak metana (CH4), karbondioksida (CO2), dan sebagian kecil hidrogen sulfide (H2S) dan hydrogen (H2). Proses yang terlibat adalah fermentasi asam dan fermentasi metana. Dalam proses anaerob ini peruraian bahan organik dilakukan oleh mikroorganisme. Mikroorganisme tersebut dibagi dalam dua kelompok yaitu kelompok 1 yang menghidrolisa dan memfermentasi komponen organik kompleks menjadi komponen organik sederhana seperti asam asetat dan asam propionat.Kelompok bakteri ini terdiri dari bakteri anaerob dan fakultatif yang disebut pembentuk asam. Kelompok II adalah mikroorganisme yang mengubah asam organik yang dibentuk oleh kelompok I menjadi gas methane dan gas CO2 . Bakteri ini disebut pembentuk methane. Beberapa kelompok bakteri anaerob dan fakultatif yang lain memenfaatkan macam-macam ion inorganik yang ada dalamlumpur seperti bakteri mereduksi ion sulfat (SO42-) menjadi ion sulfit (S2-) dan mereduksi Nitrat (NO3-) nenjadi nitrogen (N2).

Sistem pengolahan limbah secara anaerob dijaga kestabilannya agar proses berjalan secara effisien dengan cara mempertahankan keseimbangan antara bakteri pembentuk asam dan methane. Reaktor harus bebas dari oksigen dan logam berat pada konsentrasi tertentu. pH lingkungan harus dijaga agar berada pada rentang 6.67.6 dengan penambahan alkalinitas (CaCO3 atau dolomit) (Metcalf  & Eddy, 2004). 

       Activated Sludge (Lumpur Aktif) Sistem lumpur aktif adalah sistem yang paling banyak digunakan dalam pengolahan limbah cair (Sutapa DAI, 2000). Di dalam limbah yang mengandung bahan organik terdapat zat-zat yang merupakan makanan dan kebutuhan-kebutuhan lain bagi mikroorganisme yang akan digunakan dalam proses lumpur aktif. Proses lumpur aktif adalah salah satu proses pengolahan air limbah secara biologi, yang pada prinsipnya memanfaatkan mikroorganisme yang mampu memecah bahan organik dalam limbah cair. Proses lumpur aktif adalah proses dimana limbah cair dan lumpur aktif dicampur dalam satu reaktor.

Salah satu parameter yang sering digunakan dalam pengolahan limbah cair sistem lumpur aktif adalah Mixed Liquor Suspended Solids (MLSS). Mixed liquor suspended solids adalah jumlah dari bahan organik dan mineral berupa padatan terlarut, termasuk mikroorganisme di dalam mixed liquor(Sutapa DAI, 1999).

Pada sistem lumpur aktif aliran kontinyu (terus menerus limbah yang masuk) pertumbuhan mikroorganismenya sangat berbeda dengan sistem aliran periodik (misal bacth reactor). Dimana pada aliran terus menerus subtrat ditambahkan kontinyu pada debit Q pada reaktor dengan volume V dan mengandung konsentrasi biomassa X. Penambahan nutrien, parameter lingkungan seperti kadar oksigen, temperatur, dan pH pada dasarnya terkontrol (Sutapa DAI, 1999).

Komponen biologis lumpur aktif terdiri dari berbagai macam organisme. Bakteri, fungi, protozoa merupakan komponen biologis, massa biologis dari lumpur aktif. Proses pengolahan limbah secara biologi adalah cara yang memanfaatkan mikroorganisme untuk menguraikan material yang terkandung di dalam air limbah. Mikroorganisme sendiri selain menguraikan dan menghilangkan kandungan material, juga menjadikan material yang terurai tadi sebagai tempat berkembang biaknya, Metodologi penelitian menggunakan lumpur aktif adalah merupakan proses pengolahan air limbah yang memanfaatkan proses mikroorganisme tersebut (Metcalf & Eddy, 2004).

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pengolahan Limbah Cair dengan Lumpur Aktif

1. Oksigen

Oksigen dibutuhkan ketika pengolahan terhadap air limbah dilakukan secara aerob. Tetapi untuk proses anaerob, kehadiran oksigen pada reaktor pengolahan limabh tidak diperbolehkan sehingga mikroorganisme yang digunakan untuk mendegradasi limbah adalah bakteri anaerob yang tidak membutuhkan oksigen. 

2. Nutrisi

Mikroorganisme akan menggunakan bahan-bahan organik yang terkandung dalam limbah cair sbagai makanannya, tetapi ada beberapa unsur kimia penting yang banyak digunakan sebagai nutrisi untuk pertumbuhan bakteri sehingga pertumbuhan bakteri optimal. Sumber nutrisi  tersebut antara lain :

~ Makro nutrient                             ~ Mikro nutrient

3. Komposisi organisme

Komposisi mikroorganisme  dalam lumpur aktif sangat menentukan baik atau tidaknya proses pengolahan yang dilakukan. Kondisi yang paling baik untuk pengolahan limbah dengan lumpur aktif adalah apabila populasi mikroorgamisme yang dominan adalah free ciliata diikuti dengan stalk  ciliata dan terdapat beberapa rotifera. 

4. pH

Kondisi pH lingkungan sangat berperan dalam pertumbuhan mikroorganisme terutama bakteri karena derajat keasaman atau kebasaan akan mempengaruhi aktivitas enzim yang terdapat dalam sel bakteri. pH optimum untuk pertumbuhan bagi kebanyakan bakteri adalah antara 6.5- 7.5. Pergeseran pH dalam limbah cair dapat diatasi dengan larutan H2SO4 atau NaOH maupun larutan kapur. 

5. Temperatur

Pengaruh temperatur untuk pertumbuhan mikroorganisme terutama bakteri adalah terhadap proses kerja enzim yang berperan dalam sintetis bahan-bahan organik terlarut dalam limbah cair. Temperatur optimal dalam proses lumpur aktif  untuk pertumbuhan bakteri adalah 32-360C (Hammer, Mark J, 1931). 

Mikroorganisme dalam Lumpur Aktif

Flok lumpur aktif mengandung sel-sel bakteri baik itu anorganik maupun organik. Ukuran flok ini bervariasi dari < 1µm (ukuran sel bakteri) hingga 1000 µm atau lebih.

(a)    Bakteri 

Merupakan komponen utama dari flok lumpur aktif, lebih dari 300 jenis bakteri hidup dalam sistem lumpur aktif. Bakteri-bakteri tersebut mendegradasi bahan-bahan organik dan mentransformasi nutrien. Jenis umum yang sering ditemukan dalam lumpur aktif adalah Zooglea, Pseudomonas, Flavobacterium, Alkaligenes, Bacillus, Achromobacter, Corynebacterium, Comomonas, Brevibacterium, dan Acenetobactes juga Sphaerotillus, seperti Beggiatoa, dan  Vitreoscilla.

(b)   Fungi 

Yang umum ditemukan adalah Geotrichum,  Penicilium, Chephalos porium, Clados porium, dan Alternaria.  

(c)    Protozoa

Merupakan predator dari bakteri pada suatu sistem pengolahan air limbah menggunakan lumpur aktif seperti halnya yang terjadi di lingkungan alami Ruang Pemasukan Ruang Pengeluaran Lumpur Anaerobik

d) Rotifera 

Paling umum ditemukan adalah jenis Bdelloidea (e.g. Philodina spp.) dan Lecane Monogononta (e.g. spp) (Sutapa DAI, 1999). 

Reaktor Bersekat Anaerobik 

Pengolahan limbah cair proses anaerob dapat dilakukan dengan menggunakan reaktor bersekat anaerob(Bambang T. Basuki, 2000). Dalam hal ini peralatan untuk mengolah limbah cair berbentuk bak dengan sekat-sekat (baffled tank) yang telah terisi lumpur anareobik. Limbah cair masuk ke reaktor melalui ruang pemasukan dan akan mengalami aliran turun (down flow) yang akan kontak dengan lumpur aktif yang ada dalam dasar tangki, kemudian naik ke atas (up-flow) yang juga kontak dengan lumpur aktif yang ada. Aliran yang terjadi (down-flow dan up-flow) akan berulang sampai ke saluran pengeluaran limbah.

Degradasi Fenol

       Salah satu bahan pencemar yang sering menimbulkan masalah adalah hidrokarbon aromatis. Hidrokarbon yang sering dijumpai, terutama di perairan, adalah fenol dan derivatnya dari karbonisasi batubara, bahan kimia sintetik, dan industri minyak. Fenol dengan kadar 500 mg/L ke atas dalam air akan bersifat sebagai racun terhadap bakteri (Ir. C. Totok Sutrisno, Eni Suciastuti, 2004).

Buat limbah cair jamu sintetik lalu masukkan dalam tandon feed. Lakukan seeding  lumpur aktif. Lumpur aktif yang telah di seeding, dianalisa MLSS nya hingga sesuai dengan variabel. Alirkan feed (limbah cair sintetik) dari tandon feed menggunakan pompa ke tangki feed konstan, tunggu sampai overflow.  Masukkan lumpur aktif kedalam tangki lumpur aktif, lalu atur laju alir feed sesuai dengan variabel. Jaga pH di tangki lumpur aktif agar pH=7 dengan menambahkan serbuk dolomit sebanyak +100 gr. Setelah 6 jam, ambil sampel untuk selanjutnya dianalisa COD dan fenolnya. Untuk mengetahui pengaruh mikronutrient, Tambahkan  mikronutient Cu pada saat seeding lumpur aktif dengan kadar 50 µg/L untuk mengolah limbah pada  variabel yang penurunan COD dan fenolnya optimal.  

sumber

http://eprints.undip.ac.id/11892/1/Bab_1-5_skripsi_nurita-sukma.pdf