Pengaruh resirkulasi lindi terhadap laju degradasi sampah ... · tercemarnya air tanah, dan...
Transcript of Pengaruh resirkulasi lindi terhadap laju degradasi sampah ... · tercemarnya air tanah, dan...
PENGARUH RESIRKULASI LINDI TERHADAP LAJU DEGRADASI SAMPAH DI TPA NGIPIK, GRESIK Oleh: Ummy Arofah A. NRP. 3308100014 Dosen Pembimbing: I.D.A.A. Warmadewanthi, ST., MT., PhD. NIP. 19750212 1999 03 2 001
LATAR BELAKANG
- Open Dumping yang mengakibatkan timbulnya bau, tercemarnya air tanah, dan timbulnya asap.
- Belum ada pengolahan lindi di TPA (resirkulasi lindi)
- Resirkulasi lindi adalah upaya untuk mempercepat proses degradasi sampah (Francois, et al., 2007).
TPA Ngipik, Gresik
Rumusan Masalah & Tujuan Rumusan Masalah Tujuan
Pengaruh resirkulasi lindi terhadap laju degradasi sampah
Pengaruh resirkulasi lindi terhadap effluent lindi
Pengaruh resirkulasi lindi terhadap produksi gas methane
Mengkaji pengaruh resirkulasi lindi terhadap laju degradasi sampah
Mengkaji Pengaruh resirkulasi lindi terhadap effluent lindi
Mengkaji Pengaruh resirkulasi lindi terhadap produksi gas methane
RUANG LINGKUP 1. Sampel sampah dan lindi berasal dari TPA Ngipik, Gresik.
2. Penelitian dilakukan pada skala laboratorium dengan menggunakan reaktor sampah .
3. Analisa kualitas lindi dan sampah dilakukan di Laboratorium Teknik Lingkungan FTSP-ITS.
4. Analisa sampah (Ultimate analysis) dilakukan di Laborathorium Research Center, Robotika ITS.
5. Sampah pada reaktor dicacah.
6. Bahan Biostarter yang digunakan adalah organodegra.
7. Pada penelitian ini digunakan First Order Reaction.
MANFAAT Penelitian ini diharapkan dapat menjadi salah satu alternatif efektif pengolahan sampah di TPA khususnya TPA Ngipik, Gresik. Berdasarkan hasil penelitian nantinya akan diketahui pengaruh resirkulasi lindi terhadap laju degradasi sampah dan kualitas lindi yang dihasilkan. Resirkulasi lindi juga merupakan suatu alternatif yang dapat diterapkan pada TPA dengan sistem Sanitary Landfill.
Fase Degradasi Sampah secara Anaerobik di TPA
• Hydrolisis (I)
• Acedogenesis (II)
• Acetogenesis (III)
• Methanogenesis (IV)
• Stabilisasi (V)
Sumber: Williams, 2005.
Resirkulasi Lindi di TPA Manfaat: • Resirkulasi memiliki manfaat mempercepat stabilisasi bahan
organik dalam sampah (McBean, 1995). • Resirkulasi tidak menghilangkan kandungan yang dibutuhkan
untuk mendegradasi sampah (McBean, 1995). • Resirkulasi tidak hanya meningkatkan kualitas lindi, tetapi
mampu mempersingkat waktu degradasi sampah (Sponza dan Agdad, 2004).
• Resirkulasi lindi mempercepat produksi biogas (Hao, et al., 2007).
Bioactivator Organodegra Kandungan Mikroorganisme adalah isolat khusus Bacillus sp., Lactobacillus sp., Aspergillus sp., Trichoderma sp., dan Yeast. Fungsi organodegra yaitu: • Mempercepat proses
pengomposan • Memperbaiki kualitas kompos Keunggulannya adalah: • Mempercepat proses degradasi
sampah (kompos) yaitu 7-14 hari • Mengandung 5 macam mikroba
aktif
Reaktor Sampah (Anaerobik)
• Volume 110 L • Sampah diacak terlebih
dahulu • Densitas 500 kg/m3
• Terdapat 8 reaktor anaerobik.
Con’t - R1 = Resirkulasi (240 mL/mnt), tanpa organodegra
- R2 = Resirkulasi (240 mL/mnt), organodegra 3,75 gram/L
- R3 = Resirkulasi (240 mL/mnt), organodegra 5 gram/L
- R4 = Resirkulasi (240 mL/mnt), organodegra 6,25 gram/L
- R5 = Resirkulasi (480 mL/mnt), tanpa organodegra
- R6 = Resirkulasi (480 mL/mnt), organodegra 3,75 gram/L
- R7 = Resirkulasi (480 mL/mnt), organodegra 5 gram/L
- R8 = Resirkulasi (480 mL/mnt), organodegra 6,25 gram/L
Pelaksanaan Penelitian
Variasi Penelitian: Debit resirkulasi & beban organodegra
Pengoperasian Reaktor: Debit 240 mL/menit & 480 mL/menit
Pengujian Parameter: COD, BOD, pH, suhu, salinitas, dan laju degradasi
Analisa & Pembahasan
Yield Gas Methane. Y(%) = [CH4/COD]x100%
Kualitas effluent lindi. COD, BOD, pH, suhu, salinitas, dan laju degradasi
Laju Degradasi Sampah. -dc/dt = k.C
Penelitian Pendahuluan Analisis Parameter Satuan
(w/w) Nilai
Proximate Analysis
Moisture Content
% 37,46
Volatile Solid % 15.14 Ultimate Analysis
Karbon % 63.77 Hidrogen % 6.96 Oksigen % 28.77 Nitrogen % 0.50
Rumus Empiris Sampah (C149H206O50N)
Parameter Satuan Nilai
BOD mg/L 2876 COD mg/L 4640 Salinitas ppt 6.01
Karakteristik Lindi
Perhitungan Gas
𝐶149𝐻206𝑂50𝑁 +4 149286 − (206) − 2(50) − 3(1)
4𝐻2𝑂
→4 149 + (206) − 2(50) − 3(1)
8𝐶𝐻4
+4 149 − (206) + 2(50) + 3(1)
8𝐶𝑂2 + (1)𝑁𝐻3
• Koefisien H2O = 4 149 −(206)−2(50)−3(1)
4 = 73,25
• Koefisien CH4 = 4 149 +(206)−2(50)−3(1)
8 = 83,37
• Koefisien CO2 = 4 149 −(206)+2(50)+3(1)
8 = 61,62
𝐶149𝐻206𝑂50𝑁 + 73,25 𝐻2𝑂 → 83,37 𝐶𝐻4 + 61,62 𝐶𝑂2 + 𝑁𝐻3 Mr 2811,56 1319,96 1338 2711,89 17,04
Volume CH4 (g) = 𝐾𝑜𝑒𝑓 𝐶𝐻4
𝐾𝑜𝑒𝑓 𝐶149
𝐻206
𝑂50
𝑁×
𝑀𝑟 𝐶𝐻4
𝑀𝑟 𝐶149
𝐻206
𝑂50
𝑁×
𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝐶𝐻4
𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑆𝑎𝑚𝑝𝑎ℎ
= 83,37
1×
1338
2811,56×
0,7167 𝑘𝑔/𝑚3
500𝑘𝑔/𝑚3 = 0,057 L (per 100 gram sampel) = 0,00057 L/gram Berat Kering Sampah (kg) = 100% − 𝑀𝐶 𝑥 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑆𝑎𝑚𝑝𝑎ℎ = (100%-37,46%) x 45 kg = 28,143 kg = 28143 gram Produksi CH4 = Berat kering sampah x Volume CH4 = 28143 gram x 0,00057 L/gram = 16 L
Yield Gas Metan (%)
Yield yang dihasilkan paling tinggi adalah R8 dengan debit resirkulasi 480 mL/menit dengan penambahan organodegra 6,25 gram/L. Nilai terkecil terletak pada R1 yang merupakan reaktor kontrol tanpa resirkulasi dan tanpa penambahan organodegra.
Debit (mL/menit)
Organodegra Reaktor Yield (%)
240
0 Reaktor 1 4.73
30 Reaktor 2 3.88
40 Reaktor 3 4.73
50 Reaktor 4 6.58
480
0 Reaktor 5 2.71
65 Reaktor 6 5.08
75 Reaktor 7 5.56
85 Reaktor 8 7.50
Kualitas effluent lindi
Konsentrasi BOD debit 240 mL/menit
0
2000
4000
6000
8000
0 5 10 15 20 25 30 35
Kon
sen
trasi
BO
D (
mg/L
)
Waktu (hari)
R1 R2 R3 R4
R1 : Resirkulasi, tanpa organodegra
R2 : Resirkulasi, organodegra 3.75 g/L
R3 : Resirkulasi, organodegra 5 g/L
R4 : Resirkulasi, organodegra 6.25 g/L
Kualitas effluent lindi
Konsentrasi BOD debit 480 mL/menit
0
2000
4000
6000
8000
0 5 10 15 20 25 30 35
Kon
sen
trasi
BO
D (
mg/L
)
Waktu (hari)
R5 R6 R7 R8
R5 : Resirkulasi, tanpa organodegra
R6 : Resirkulasi, organodegra 3.75 g/L
R7 : Resirkulasi, organodegra 5 g/L
R8 : Resirkulasi, organodegra 6.25 g/L
Kualitas effluent lindi
Konsentrasi COD debit 240 mL/menit
0
5000
10000
15000
20000
25000
0 5 10 15 20 25 30 35
Kon
sen
trasi
CO
D (
mg/L
)
Waktu (hari)
R1 R2 R3 R4
R1 : Resirkulasi, tanpa organodegra
R2 : Resirkulasi, organodegra 3.75 g/L
R3 : Resirkulasi, organodegra 5 g/L
R4 : Resirkulasi, organodegra 6.25 g/L
III
IV
Kualitas effluent lindi
Konsentrasi COD debit 480 mL/menit
0
5000
10000
15000
20000
25000
0 5 10 15 20 25 30 35
Kon
sen
trasi
CO
D (
mg/L
)
Waktu (hari)
R5 R6 R7 R8
R5 : Resirkulasi, tanpa organodegra
R6 : Resirkulasi, organodegra 3.75 g/L
R7 : Resirkulasi, organodegra 5 g/L
R8 : Resirkulasi, organodegra 6.25 g/L
III
IV
Laju degradasi Sampah Debit 240 mL/menit
Hari Ke- So Se -In Se/So
R1 R2 R3 R4 R1 R2 R3 R4 R1 R2 R3 R4
3 12800 14400 20800 16000 12800 14400 20800 16000 0.0000 0.0000 0.0000 0.000
0
6 12800 14400 20800 16000 9600 11200 17600 14400 0.2877 0.2513 0.1671 0.1054
9 12800 14400 20800 16000 11200 12800 16000 11200 0.1335 0.1178 0.2624 0.3567
12 12800 14400 20800 16000 6400 4800 11200 9600 0.6931 1.0986 0.6190 0.5108
15 12800 14400 20800 16000 6162 4613.6 10997 9480 0.7310 1.1382 0.6373 0.5234
18 12800 14400 20800 16000 8000 3200 9600 8000 0.4700 1.5041 0.7732 0.6931
21 12800 14400 20800 16000 6400 4000 6400 6400 0.6931 1.2809 1.1787 0.9163
24 12800 14400 20800 16000 5119 4044.8 5972 2844 0.9164 1.2698 1.2478 1.7274
27 12800 14400 20800 16000 4930 3792 5783 2749 0.9542 1.3343 1.2801 1.7613
30 12800 14400 20800 16000 4550 3855.2 5498 2607 1.0342 1.3178 1.3305 1.8144
Organodegra (gram) k (hari-1) b R2
y = 0.0356x + 0.0038 0.0356 0.0038 0.826
y = 0.0528x + 0.0608 0.0528 0.0608 0.7031
y = 0.0536x - 0.134 0.0536 0.134 0.9591 y = 0.0731x - 0.3645 0.0731 0.3645 0.9214
Laju degradasi Sampah Debit 480 mL/menit
Hari Ke- So Se -In Se/So
R5 R6 R7 R8 R5 R6 R7 R8 R5 R6 R7 R8
3 16000 9600 11200 11200 1600
0 9600 11200 11200 0.0000 0.0000 0.0000
0.0000
6 16000 9600 11200 11200 14400 1600
0 14400 9600 0.1054 -0.5108 -0.2513 0.1542
9 16000 9600 11200 11200 13367 13841 14504 9290 0.1798 -0.3659 -0.2585 0.1869 12 16000 9600 11200 11200 10902 12893 13841 8848 0.3836 -0.2949 -0.2117 0.2357 15 16000 9600 11200 11200 11660 11945 12893 8216 0.3164 -0.2185 -0.1408 0.3098
18 16000 9600 11200 11200 8640 1008
0 11520 5760 0.6162 -0.0488 -0.0282 0.6650
21 16000 9600 11200 11200 7920 4320 11520 2880 0.7032 0.7985 -0.0282 1.3581
24 16000 9600 11200 11200 7200 4320 1008
0 2880 0.7985 0.7985 0.1054 1.3581
27 16000 9600 11200 11200 6480 2880 7920 2160 0.9039 1.2040 0.3465 1.6458 30 16000 9600 11200 11200 6400 1600 4800 1600 0.9163 1.7918 0.8473 1.9459
Organodegra (gram) k (hari-1) b R2
y = 0.0367x + 0.0684 0.0367 0.0684 0.9683
y = 0.0756x - 0.4205 0.0756 0.4205 0.7746
y = 0.0289x - 0.1871 0.0289 0.1871 0.6006 y = 0.0758x - 0.3316 0.0758 0.3316 0.9162
Kondisi Akhir Penelitian
Ditunjukkan bahwa pada debit 240 mL/menit R4 merupakan reaktor yang paling bagus dan efektif. Sedangkan pada debit 480 mL/menit R8 merupakan reaktor yang paling bagus dan efektif.
1. Hasil Akhir Penelitian
Debit (mL/menit)
Reaktor Organodeg
ra (gr/L) Removal BOD (%)
Removal COD (%)
yield (%) laju degradasi
(kg/hari)
240
1 0 50 64 4.73 0.0356 2 3.75 60 73 3.88 0.0528 3 5 60 74 4.73 0.0536 4 6.25 74 84 6.58 0.0731
480
5 0 47 67 2.71 0.0367 6 3.75 82 90 5.08 0.0756 7 5 55 67 5.56 0.0289 8 6.25 87 90 7.50 0.0758
Kondisi Akhir Penelitian COD(a) = COD(b) + COD(c) + COD(d)+ COD(e) dimana : (a) = COD lindi yang dimasukkan ke reaktor (g) (b) = COD lindi yang tertahan dalam sampah (g) (c) = COD lindi yang keluar setelah resirkulasi (g) (d) = COD yang diubah menjadi gas metan (g) (e) = COD yang terdegradasi oleh sampah (g) - COD(a) = 𝑄𝑎𝑤𝑎𝑙 𝑥 𝐶 = 14,4 L x 16000 mg/L = 230400 mg = 230 gram - COD(b) = 𝐶𝑂𝐷 𝑎 − 𝐶𝑂𝐷 𝑐 − 𝐶𝑂𝐷(𝑑) = 230-21-0,78 (gram) = 209 gram - COD(c) = 𝑄𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟 𝑥 𝐶 = 13 L x 1600 mg/L = 20800 mg = 21 gram - COD(d) = 𝑃. 𝑉 = 𝑛. 𝑅. 𝑡 n = P.V/R.t n = 0,05 massa = n x Mr CH4
= 0,78 gram - COD(e) pada penelitian ini dianggap tidak ada.
2. Perhitungan Mass Balance
Kondisi Akhir Penelitian 2. Perhitungan Mass Balance
diketahui bahwa dengan COD lindi awal yang dimasukkan sebelum resirkulasi (R8) sebesar 230 gram, setelah diresirkulasi selama 30 hari maka COD yang tertahan di sampah adalah sebesar 209 gram. COD yang keluar dan tersisa di lindi sebesar 21 gram serta COD yang diubah menjadi gas metan adalah 0,78 gram.
Reaktor Mass Balance (gram)
COD(a) COD(b) COD(c) COD(d) 1 58 30 27 0.24 2 46 27 19 0.16 3 58 30 27 0.25 4 46 30 16 0.27 5 276 193 83 0.33 6 184 163 21 0.42 7 207 144 62 0.52 8 230 209 21 0.78
Rekomendasi Rekomendasi yang dapat diberikan melalui penelitian ini adalah diharapkan adanya pengolahan lindi pada TPA Ngipik, Gresik. Pengolahan lindi yang bisa dilakukan adalah dengan resirkulasi lindi. Resirkulasi lindi mampu menurunkan kadar bahan organik pada lindi serta mempercepat proses degradasi sampah, sehingga umur pakai TPA menjadi maksimal.
Kesimpulan • Laju degradasi sampah pada debit 240 mL/menit dengan penambahan
organodegra 6,25 gr/L mempunyai nilai sebesar 0,0731 kg/hari. Sedangkan laju degradasi sampah pada debit 480 mL/menit dengan penambahan organodegra 6,25 gr/L mempunyai nilai sebesar 0,0758 kg/hari
• Resirkulasi lindi dengan penambahan organodegra mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap kualitas effluent lindi yang dihasilkan. Parameter kualitas lindi tersebut meliputi bahan organik (COD&BOD) dan pH lindi. Pengaruh tersebut ditunjukkan dengan penurunan konsentrasi COD dan BOD yang dihasilkan.
• Yield gas metan dengan debit 240 mL/menit dengan penambahan organodegra 6,25 gr/L sebesar 6,58% dan dengan debit 480 mL/menit dengan penambahan organodegra 6,25 gr/L sebesar 7,5%..