,:1
' 3f
^y*t
2*l-*
< ,
/ltnV.,.,*1tr 7.lt iL, e;-
a-:4rp tq
J*lr_q
PENGOLAHANLIMBAH CATRTNDUSTRITEIGTIL YANG MENGANDUNG ZAT WARNA AZ) REAKIIF DENGAN PROSESGABUNGAN ANAEROB DAN AEROB
Tjendre Setiadi,Frenstca l.Pertiwi' lrmr l.\Yidyarse. laboratoriumMikrobfulogidanTeknologiBioproses Kimia ITB JurusanTeknik JalanGmha l0 Bandung ABSTR/4K Penelitianini betluiuanm4*aluasi prosesgabungoroaercb fun aercb CI RactiveRd Emfuhair hrdr$tli*stil yry maryodng mt vvarrlo dalammangolah padaprosesanaeroblerjdi degradasiikatan I4l. Hasil penelitian menunjuklcan, kompleksberantai potjutg (pndttstt ikatan lvomofor uo (N:N) CI I4l ReactiveRed) nenjad seryxnia 1ng lebih sederlnna Hal ini ditotfui derSan turunnyn kanvntrasi warna rebw 77 - 89%o,COD vbew 78 - 87%, furl peningkdan BOD/COD mencapd 1,8 - 2,3 kali. Pafu Wss rerob te4ad penurunanlonrentrasi warna sebar 20 - 42% dut pnurunot COD 39 - 5I%' Nilai maksimumwaktu tinggal rel pada prorcs aerob teriad pada ffiT 30 hol Secarakeseluruhon,proses gabtryan ini menghasilkanpnurunan konsentrasi warnasebesar82 - 93%,penurunn COD sebesar88 - 92%,dannilai BOD ak:hir tidak terfuteksi
1. Pendahuluan Industri tekstil dan produk telsil (IPT) merupakansalah satu industri Fng ini terlihat dari ekspor TPT sebagai sangat berkembangdi Indqresia. Perlsembangan Padatahun1991,nilai eksporTPT mencapai komoditasnon-migaslang terusmeningkat. US$ 3,98 milyar @epublika,I I Desember1995),kemudianterjadi peningkatanterus nilai eksporTPT mencapaiUS$ 6,191milyar menerustiap tahun.Padatahun 1995/19P,6 (Kompas,18 September 1997). Meskipun industri tekstil menjadi komoditi ekspor yang diandalkan,tetapi industri TPT ini dapat menimbulkanmasalahyang serius bagi lingkunganterutama bahanorganikmaupunanorganikyangtinggi, masalahlimbahcaimyayangmengandrng juga logamberat.Paranreter fisika dan kimia air limbahindustritekstil kadang-kadang padaumumnyadi atasambangbataskriteriakualitasair limbahyangditentukan.Oleh karenaitu air limbahtekstilharusdiolahterlebihdahulusebelumkeluarpabrik. Pengolahan limbahcair industritekstildapatdilakukandengancarakimia,fisika, dan biologi. Akantetapiwarnayangditnsilkandari industritekstil biasanyaberasaldari senyawakanpleksaromatikyang sukardiuraikan,sehingga zat wamayangmerupakan
,23-?3 8"4 ,y??
biap operasidan wama secarakimia akanmeningkatkan bila dilakukanpenghilangan menghasilkanlumpurpng dikategorikanlimbah 83 dalamjumlah besar.Parygunaan karbon aktif untuk pengolahanlimbah menrerlukanbiap png tinggi karun harga karbal aktif relatif rnahal,sehinggapros€sini seringkalitidak memuaskan.Pengolahan limbahcair secarabiologismempakanalternatifpilihan karenamemprnyaipotensiyang Fnggi untuk pengolahanair limbah )rangm.ngandungcemaranorganik bidegr&ble dalamkadarpngtinggi, selainitu prosesnyalcbih efehif soderbanadanmurah.
2. Daser-desrrtcori air, prosesprodrlsi tekstil dibagt rnenjadi2 bagian,raint Menurut p€oggunaan proses kering (pemintalan& penenunan)dm proses basah(penyanpumaant€kstil). Prosesbasahmerrpakanbagianprosesyang perlu mendapdperh*ian khus$ kar€oa pros€s inilah yang menyebabkanterjadinp limbah in&stri tebil.
Industri t€kstil
mengkursumsiair dan bahankimia untuk prosesbasahdalampemucata4Pewarnan, pencetakan,dan penyempumium.Buangm dari prosesini menghasilkanlimbah padd, Pada bagi manusiadan lingkungannya. cair, dan gas yang menjadisumberpencemaftm umumnya air limbah industri tekstil mengandungalkalinitas tinggi, berwama,BOD (Nemerow,1977). tioggt" dan memiliki kandunganpadatantersuryensi Flanpir semuazat warnayang digunakandalamindu*ri telstil menryakmzd warna sintetilq karenazat warnajenis ini mudahdiperolehdengankompcisi png tetap, mempunyaianekawarna Fng banyah mudahcarapernakaiannyadan hargrup nddif tidak tinggi. Berdasarkanshuldurkimia, zat r,vamaazomendudukinomorteratassebagai zat wama lang paling banyakdigunakandalamindu*ri (Heatm, 1994).Ta.wana am mempunyai sistem kromofor bergugusazo (-N:N-) png berikatan dengan gugtts aromatik. Berdasarkanaplikasinya,zat warna realdifdan diryeni paling banlak dipakaidt industri (BPSJawaBarat, 1992).Tatwamarea*tif adalahzat wamayangdapd mencelrry serat dalam kondisi tertentu dan membentukreaksi kovalen denganserat, namun di sampingitu, dapatdenganmudahpula terhidrolisadi dalamair. I\{asalahmendasardari pencelupanreaktif adalahreaksizat wamareahif denganair (hidrolisis)bersaingdeng3n reaksifiksasi (membentukikatankovalenantarazatwarnadenganserattekstil). Pengolahanair buangandapatdilakukansecarafisika, kimia, dan biologi, atau memisahkan dari beban sebagian gabunganbiologi - kimia dankimia-biologi.Cora-fisilca dengancara adsorpsi,sedimeatasi. tersuspensi, pencenuranyang berupabahan-bahan
adsorbannla, karbst aktif se.bagai danfiltrasi. Adsorpsidilakukandenganmernanfaatftan namun kendala yaflg timbul adalah rmhalnya harga karbm aktif. Cara kimia yarlrg umunmla digunakan adalah koaguhsi, flokulasi, dan penetralan. Masalah dalam pengolahanlimbah kimiawi adalahbanyaknp endapanlunpur Fng dihasilkm s*ingga perlupenanganan lebih lanjut. Penghilanganwarna deigan sistembiologi kini muncul sebapi altematif baru. Pengolahanlimbah secarabiologi dryat dilalarl
X dr
x
+ q
€ n/
rArA
I
/\A/Y b*rr-.
Y adalatr vaiasi (COOH atau SO ,lI,H)
rnremuh
t
NIl
"" Y
IlN
co, Ambik____________r
,oc-"" THrk
lr'o I{I{t
Bimsr
banrmr
Gambar I Biodegradasi zat wama azo denganprosesanaerobdan aerob
Padatahap anaerobtidak hanya wama yang dapat dihitangkan,tdapi juga bahan yang sulit diuraikan secara biologi dapat didegradasi menjadi bahan yang mudah diuraikan secarabiologi. Beberapaorganik yang tidak mudah larut dan organik kompleks yang mudah larut dalam limbah zat wama dapat didegradasimenjadi organik sederhana
yang mudah larut. Oksidasi produk akhir adalah asam rantai pardek yang mudah menguapyangdapd didegradasilebih lanjut dahmahap aerob. &sladri dkk (1990)melakukanperombakanzat wama Acid Orange,Acid Red hasilnya senlawe orpdk 88 dan Acid Orange 7 dengur perlakuan anaorob-aerob, z*. wana Acid dihilangkanhingga 98o/o.BhattacharlndH.(1990), menggunakan Orange 10, yai0u zd warna nnno azo png lanr dalam air. Penghilanganwerna dilakukansecaraanaerob- aerobpadaskalalab.,diperolehpenurunanwanu padasistert zd anaerobsebesar30 - SV/odm aerob I - lE o/o.fuolnn dkk (1993) m€nggunakan wanu realci{ redulsi, dispeni, bas4 naplrol, hasilnfa parameter}ang ter@radasi warna72-78yo,BOD 95?EPVA 8G857o,danLl$TW/o. adalahCOD 75-80plo,
3. Perdrten den RencrngenPercobean dilakukan ber&sa*an Penelitianperombakanz*. wana socNraanaerob-aerob penelitian 'ang dilakukanBautacarf (1990Lnamundilakukanpadaterperatur 45'C yang belum pemahdicoba sebelumnya.Inohrlum png digunakanadalahlumpur aktif, sedangkanzat wama yang digunakansebagpiumpan dalam penelitian ini adalah C1 ReactiveRed I4I dengankonsentrasil0 mgA.Strukturzd wamatersebutdisajikanpada gambar2.
w:effi Gambar2 StrukturZat WamaCI ReactiveRed 141 Sebelumzat wama digunakan,zat warna diubahke bentuk terhi&olisa (Ganesh,dkk, 1994)untuk mendekatikondisizatwamadalarnlimbahcair pabriktekstil.Mediumpng tangki yangdigunakansebagai digunakansesuaidenganCarlielldkk. (1995).Rangkaian reaktordisajikanpadagambar3.
t-t
t l t l L l r
rl l
l
I [_ /
2>/.,
Poqr Firrrhit
l
It I t I |t .
/-, - "-lr I
Tr!!irqm
tl
-
- ] rcrob Trgli K;rlilr3,5L Keodbl: IllT = 24jm TcqerdBr = 4-rqc ?ll- 67
Tngli Eob Krpsioi ? lKor&l: HRT=,njm SRT' t0,20,lO,40hri 'l'ct?erdw neg
l l Tuglitcbrr
Gambar3 Susunanperalatansistemkontinuanaerob-aerob Prosedurpercobaanyaitu prmcs ewel untuk mengkondisikanmikroba supala dapat hidup dengan menggunakanlimbah zs wama s&gai
zuboap
Hal ini
berlangsungkurang lebih 2 bulu. Proscs ewd yainr penambahanzat wama sEcara teratur ke dalamrealdoranaerobdan aerobdenganlaju alir 3,5 l.lhari danwalau t"tggal cairan,HRI Glydraulic RetentionTirne) = 48 jam agar mikrobaterbiasamenggunakan (J satubulan),danprosesbiologispng terdiri dari proses zatwamasebagaisubstratnya anaerobdanaerob. Biorealdoranaerobdijalankandenganwaldutinggal cairan,HRT = 24 jampada kondisipH 67 dansuhu45"C.SedanglantrutukbioreaktoraerobdijalankanpadaHRT = 48 jam dan variasiwalcu tinggalsel, SRT (SolidRetentionTime): 10, 20,3Q,dan 40 hari. Nilai konsentrasizat wama alirm unpan dan keluarantangki anaerobdan aerob, serta MLSS dan SVI tangki aerob diukur socaraberkala. Saat pengukuranMLSS menunjukkannilai yang konstan,dilahrkan pengukuranCOD dan BOD. Keadaantunak ditandaidengannilai COD danBOD yangrelatif konscan.
4. Hasil penelitiandan pembahasan Padasetiaptempuhan(run) dilalotkanpengukurankonsentrasizat wama pada mpatt, keluarantangki anaerob,danaerob,MLSSdan SVI padatangki aerobsetiaphari. Seelah harga MLSS konstan,dilakukanpengukurandata COD dan BOD. Setiaptenpuhan akan dibahas dianggaptunak bila harga COD akhir telah konstan.Hasil pengamatan dalamempatsub bab yaitu umpan.prosesanaerob,prosesaerobdan prosesgabungan anaerob- aerob.
a. tfunpa! N, P, Umpanyangdigunakanpadapenelitianini tcrdiri dari mediumyangmeng:mdung mikronutrien dan zat wama dengan konsentrasis$esar l0 mg/l. Umpan tenebut 1350&n236 mglL mempunyainilai CODdanBOD masing-masing
b. Prosesanaerob Flasil degradasiwarna pad prosesaaerob disajikan pada tabel l. Petsentase penghilanganwamapadasciap tenrpuhanb€radapadarartangpng rehif kmstan sejak hari pertama karena degradasi senpuma zat wama CI-141 Reactivv Red hanlua membuttrhkanwaltu 12jam (Utomo & Ardimsrnh, 1998).Kqrserfrasi al&ir d wama &n persertasedegradasiyangberbedaartarNtsflpuhan I dan 2 dengruteryuhm 3 dm MISS danlermmpua milrrmrgpisme mtuk 4, diperkirakanakibat stlqnyapeningkatan zat wamasernakinbaik. mendegradasi Tabell.Degndasi?-atWamaPadaProsesAnaerob Konsentasi zat wanu padakondisi tuuk (mg/l) penghilanganwama(o/o) Perse,ntase
AnaerobI
Anaerob2
Anaerob3
Anaerob4
226
224
I , l5
t,l2
77,4
77,0
89,0
89,6
Meskipunkonsentrasialdrir zat warnapadaprosesanaerobantara2,2 - l.l mgl\ padakenyataannyawama merahpada umpantidak terlihat lagi padahasil keluarandari tangki anaerob.Jadi zat wama CI Realdif Red 141 telah terdegradasisenpuma atau hilangnyaikatan kromofor,N=N olehprosesanaerob.Degradasisempumazat wanraini didukung oleh hasil dari analisisspektrofcaneter pada gambar4. Dari hasil analisis spektrofotometerumpan (gambar4a.) terlihd, pada panjanggelombang520 terdapat puncakyang menunjukkankeberadaan zat wamaCI Realdif Red l4l. Namunpadahasil analisis spektrofdometer keluaran anaerob (gambar 4b.) puncak pada panjang gelombang520 t€lah hilang. Ini menunjukkil telah terjadi pemutusanikatan kromofor. Jadi parentuanpengukurankuantitatif akhir at wama oleh nilai absorbanyang tercatat tidak menunjukkankeberadaanwama dalam keluaran (Setiadi dkk., 1997). Nilai absorbanyangtercatatdiperkirakanproduk pcmutusansen),awakomplekszat warnadan hasilaktifitassel.
UIllh:
lfLl
. f:: ;u :It! $tCtr:t :Eillj3 : ifr br I
:H:& tr6 trlFltr !l:4r tlr:r -t : . I :t rti!
lJhi
lt.f,
*F lr r$tl gF' L' : C l: &trr:
Fa
! :ffi
tiqtlr: hfc!5:: lltr:
I
l
, l ' '
t
lu nr .ln
,
l i I li E r
isu
\
'-
. )::-:--.-, t
t
.
t
!
t
E
b. KeluaranAnaerob
a. Umpan
Gambar4 Hasil analisaspektrofcometerumpandankeluarananaerobtempuhanI
llasil penunrnanBOD dan COD padaprosesanaerobdapatdilih* padaabel 2. Sama sepertidegradasizat wama,penurunannilai COD padaanaerobtempuhan3 dan 4 lebih tempuhanI dan2. baik daripadaanaerob CODdanBOD padaprosesanaerob Tabel2. Perubahan Anaerob4
Anaerob I
Anaerob2
Anaercb3
coD(ms/l)
293
245
235
r87
PenurunmCOD(7d
78,9
82,3
83,1
86,9
BoD(msn)
122
lt7
75
58
BOD/COD
0,4
0,4
0,3
0,3
penurunanCOD dari prosesanaerobkeseluruhankuranglebih 80 % Persentase dengannilai COD 187-293 mfl. Dari nisbahantaraBOD danCOD (BOD/COD)dap* dilihat biodegndabilitashasil keluarananaerob.Nilai awal (umpan)BOD/CODadalah 0,17 kemudianpadakeluarananaerobnilai BOD/CODmeningkatmencapainilai 0,3 0,4. Nilai rasio BOD/CODmencapai1,8- 2,3 kah dari BOD/CODawal. Peningkatan nilai BODiCOD menunjukkanbahwa umpanakan semakinmudahdidegradasioleh mikrobadalamprosesaerob(Setiadidkk., 1997). c. ProsesAerob tunakpadaSRT 10,20,30, dan40 hari dicapaipadahari kePadapenelitianini, keadaan 18, 22,30, 38 hari. Semakinlama waktu tinggal sel yang digunakan,waktu yang umum keadaan tunaksemakinkecil dari waktukeberlakuan diperlukanuntukmencapai
untuk mencapaikeadaantunak (dua kali waknrtinggal sel). Hasil ini didukunghasil penelitiansebelumnp(Budiyorc,1997; funie & Kusbiantoro.1998).
o
-
aao {o 5
l I
u Iro l n
7
-
t6 ro
3 T I
!d 0
I
tr'r EL.af-r-qId-.15
Gambar5. Kuna MlSStethadapWaktu Pada gambar 5 terlihat, MLSS keadaantunak turun sebagaikonsekuensi tunak,nilai MLSS penumnanwaktutinggalseluntukSRT 10,20,30 hari. Padakeadaan untuk aerob 1,2, dan3 adalah661, 1336,dan2446qg/I. FIal ini logis karenasemakin besarSRT, lumpur aLtif yangdibuangsetiaphari semakinsedikit.NamunpadaSRT 4Q hari besamyaMLSS lebih rendahdaripadaMLSS pada SRT 30 hari, yain 226lmgL keberlakuanteori sehinggavariasiwalcu tinggal sel dalampenelitianini memperlihatkan 'nilai maksimumwaktutinggal sel' yang menydakan'akibat kenaikanwaktutinggal sel fraksi massa sel png lebih besar menjadi materi organik yang tidak terrespirasi (nonrespiring organic nnteriaf), sel mati, atau sel terfragmentasi,sehinggaflok mulai pecah, dan proses menjadi tidak stabil' (Schroeder,1977).Jadi pada penelitianini diperolehhasil, kenaikanefisiensiproseslumpur alcif mengikutikenaikanwa*tu tinggal seldanmencapainilai maksimumpadawaktutinggalsel30 hari.
Hasil degradasiwamapadaprosesaerobdisajikanpadaabel 3.
Tabel 3. Degradasizat wama pada prosesaerob
degradasizd Nilai rnaksimumwaktu tinggal sel padaSRT 30 mengakibatkmpers€rtase 0-66mgfl (tabel warnaterbesarterjadi padasRT 30 d€ogankonsentrasiakhir zat wama wamas€telah 3). Warnahasil prosesaerobini bersift penrunentanpaterjadi perubahan terjadi kortak denganu&ra'
padatabel4Nilai coD alilir tidak banlak mengahrniperubahansepertiterlihat CODpadaProsesAerob Tabel4.TabelPenurunan BOD
COD "wat (mgltj6ehraran bakanaerob) CODattrir(mefl)
coD(%)
SRT = l0 hari
t.d
293
r62
4sJ
SRT = 20 hari
t.d
244
ll5
49,8
SRT= 30hari
t.d-
234
|4
51,0
SRT= 40hai
Ld
t86
lll
39,'t
= tidak terdeteksi
senlawa Hal ini disebabkansen)xawayang tertinggal hanya yang nonbidegradable. pecahan7z;twama organik nonbidegradoble tersebutdiperkirakanmerupakansen)'awa senyawa dm soluble microbial products (sMP). sMP ini terjadi melalui biodegpdasi hasil samping organik dan degradasiendogenbionnssa.Sisa SMP tersebutmerupakan - l0 % hn coD yang dari oksidasi.Jumlahproduk nonbidegradablemencapaiI karena didegradasi(Eckenfelder,1992).Nilai BOD padakeluaranaerobtidak terd€teksi' HRT yang cukup lama yaitu 48 jam
dan nilai COD sudah mencapaibaAs
nonbiodegradable. Anaerob-Aerob d. Prosesgabungan dapatdilihatpadatabel5. anaerob-aerob Hasil prosesgabungan
Tabel5. HasilProsesGabrnganAnaerob-Aerob Tokehilaqan Tenrfruhan I SRT aerob - l0hari
Tenrp&en 3
Tenrpuhea 2 SRT aerob = 20hari
SRT aerob - 30 beri
'l'ernptfien
{
SRT aerob - tlOhari
Warna tolal t)
82.l
%.2
93.4
92.3
COD total ')
87.9
91.4
92.0
92.2
BOD total')
100
t00
lm
100
* - umpan keltraranasobx l0(p/o umpan
Dari tabel 5 dikdahui bahwapros€sgabunganini menghasilkanpenurunankonsentrasi warna sebesar82-93Vo\p€nurunanCOD sebesar88-92o/odan nilai BOD akhir tidak t€rd€teksi.
5. Kesimpulen ini terjadi penrutusanikatan kromofor azo (N=N) CI Prosesgabungananaerob-aerob ReactiveRed l4l dandegradasiikatankompleksberantaipanjangmenjadisenyawa)ang warna sebesar82-93o/o, Hal ini ditandaidengantunmya konsentrasi lebih sederhana. Prosesanaerobdapatmeningkatkanbiodegradabilitas penunmanCOD sebesar88-92o/o. BOD/CODyangmen€pai 1,8-2,3 limbahsintetistekstil,denganterjadinp peningkatan ^;nggBlselpadaprosesaerobterjadipadaSRT30 hari. kali. Nilai maksimumwaldu DAFTAR PUSTAKA BhatlacbaryaS.K., WangS., AngaraR V., Kawai T dm BishopF.D-,Fate od Efect $ Am Dy on an Araerobic
l0
12. Repuhlika,ll Dcsrmhr 1995. 1 3 . Sanic,D.R, Kusbiantro, R., PengtlahanLimbahCair 0ryanik DanganKonbinasi SistanIxnpur '4htif Dan Manbmn, taporm PenclitianJurusnTeknik Kimia InstitutTeknl Bl flandug, Badmg, l99t
t4. Schroeder,ldward, l).,l(ater atd ll/astmter Ttutmant, Mc{iraw l{ill, KogskushaLtd, lbkyq Japaa 1977. Trcatment{ Seletd Azo Oles in l{astetnter, Wa$e Marngement l4(2), 127-1317,1994. t6. Setiadi, T., Ma'np, [., KhuqfurLA., Sevt of Tempemtwe arul pH on The Bidegradability Enhancanantof TextileMill EflIuat By"$uetdb Ptocess,ProceedrngChsmicalEbgin€erins1997, l3-|5 Oklober1997,-HCIr,Malaysia. 1 7 . Utomo, D.A.S, Ardiaosfah, A.S, Percmfun h Wanu T*$il An RqhiIOld, Miffia Arnetd, I-spqan PerplitianJrrusanTeknik Kimiahstiltil TeknologiBaduU, Bandng, 1998. Y., Ke S., Gungliang S., Fan,Y., Jinslru, D. dan Hauniaq M. Amerdic-Aetdic Ttuonqt 7.aoyan, 18. o! a Dye llastetwter by Conbbutiat dnrc with Actiwtd SMge, Wal-Sci.Tcch., 264rll\ 2W}. 2096.1992.
t 5 . Scshadri"S. don tlislrop, P.1..Amenfiic*rob
il
