1.         Prinsip Pengolahan Limbah Cair Organik

Limbah cair organik yang dihasilkan dari industri dialirkan dengan pipa menuju tangki penampung melalui proses penyaringan, setelah dari tangki penampung kemudian limbah cair dimasukkan kedalam reaktor anaerobik berisi media penyangga atau support material berupa potongan bambu untuk tempat melekat bakteri. Didalam reaktor anaerobik terjadi proses degradasi bahan organik yang dilakukan oleh bakteri sehingga kandungan bahan organiknya turun. Proses anaerobik dengan menggunakan reaktor tipe Fixed Bed dilakukan dengan waktu tinggal 3 hari menghasilkan gas bio yang ditampung dalam gas holder. Bila proses pembenihan dan aklimatisasi berjalan dengan dengan baik, selanjutnya efluen yang berasal dari proses anaerobik dialirkan menuju ke tempat pengolahan secara aerobik menggunakan Trickling Filter, proses ini dilakukan agar limbah cair yang masih mengandung bahan organik di degradasi oleh mikroorganisme yang ada pada potongan bambu, sehingga bila dibuang ke badan air tidak mencemari perairan sekitarnya.

2.         Proses yang terjadi

L.imbah cair industri  tahu adalah limbah cair yang mempunyai kandungan bahan organik yang cukup tinggi sekitar 15.798 mg/L  sehingga pengolahan yang tepat adalah pengolahan secara biologi dengan sistem anaerobik menggunakan reaktor tipe Fixed Bed dengan support material berupa potongan bambu. Unit Pengolah Limbah Cair yang dibangun dengan sistem secara biologi yaitu proses yang menggunakan kemampuan mikroba untuk mendegradasi bahan-bahan polutan organik. Adapun proses dilakukan secara anaerob yaitu pengolahan biologi yang memanfaatkan mikroorganisme dalam mendegradasi bahan organik dalam kondisi tidak didapatkan atau sangat sedikit oksigen terlarut. Keuntungan dan kerugian pengolahan anaerob²⁾ adalah dalam prosesnya menghasilkan energi dalam bentuk biogas, lumpur yang dihasilkan sedikit, tidak memerlukan lahan yang besar dan tidak membutuhkan energi untuk aerasi. Degradasi senyawa organik secara anaerobik.

Pada proses anaerob, penguraian senyawa organik berlangsung secara bertahap dan pada setiap tahapan ada aktivitas jenis bakteri tertentu yang dominan, dan setiap jenis bakteri mempunyai kondisi lingkungan optimum yang menjadi salah satu parameter penting^1). Tahapan-tahapan yang terjadi dalam proses degradasi anaerobik melalui tiga tahapan yang saling terkait.  Proses pertama adalah hidrolisis yaitu proses dimana aktivitas kelompok bakteri Saprofilik menguraikan bahan organik kompleks. Aktivitas terjadi karena bahan organik tidak larut sepeti polisakarida, lemak, protein dan karbohidrat akan dikonsumsi bakteri Saprofilik, dimana enzim ekstraseluler akan mengubahnya menjadi bahan organik yang larut dalam air. Selanjutnya proses asidogenesis, pada proses ini bahan organik terlarut akan diubah menjadi asam organik rantai pendek seperti asam butirat, asam propionat, asam amino,    asam asetat dan asam-asam lainnya oleh bakteri Asidogenik. Salah satu bakteri yang hidup dalam kelompok Asidogenik adalah bakteri pembentukan asam asetat yaitu bakteri Asetogenik, bakteri ini yang berperan dalam tahap perombakan asam propionat, asam amino, asam butirat, maupun asam rantai panjang lainnya menjadi asam organik yang mudah menguap/volatil seperti asam asetat. Proses terakhir adalah proses dimana bakteri Metanogenik akan mengkonversi asam organik volatil menjadi gas metan (CH₄) dan karbondioksida (CO₂), proses ini dinamakan metanogenesis. Pada proses pembentukan gas metana sekitar 70% metana yang dihasilkan dalam penguraian berasal dari asam asetat. Reaksi yang terjadi adalah dekarboksilase.

CH₃COOH  +  H₂O  à     CH₄  +  H₂CO₃

Pengubahan asam asetat menjadi metana adalah yang utama dalam penelitian ini, paling tidak dikarenakan asam asetat adalah hasil produk antara yang dominan dalam fermentasi penguraian senyawa organic secara anaerobic untuk bahan-bahan alam.

Hasil degradasi komponen utama buangan air limbah cair organic mempunyai kandungan metana⁹⁾ sebagai berikut :

Karbohidrat             50 % CH₄

Lemak                        68 % CH₄

Protein                       70 % CH₄

Umumnya 85 – 95 % COD dari air buangan limbah organic dapat didegradasi secara anaerobik. Seperti terlihat di Gambar ..bahwa lebih dari 80% jumlah karbon dikonversi menjadi gas bio dan hanya 5 – 10 % menjadi biomasa.

Degradasi senyawa organik secara anaerobik,  pada proses anaerob penguraian senyawa organik berlangsung secara bertahap dan pada setiap tahapan ada aktivitas jenis bakteri tertentu yang dominan, dan setiap jenis bakteri mempunyai kondisi lingkungan optimum yang menjadi salah satu parameter penting^5).

Dalam proses anaerob degradasi 1 kg COD (Chemical Oxygen demand) menghasilkan 0,35 m3 gas metana. Jumlah gas metana dan karbon dioksida dalam gas bio tergantung pada komposisi kimia substrat yang didegradasi.

1.3   Gambaran Umum Reaktor Pengolahan Limbah

Proses degradasi limbah cair organik dapat dilakukan pada bioreaktor tanpa atau dengan support material yang dapat diperinci sebagai berikut :

1)     Reaktor tanpa support material adalah jenis reaktor yang mempunyai tempat untuk menempel bakteri, yang termasuk jenis ini adalah

(a) reaktor tanpa pengaduk,

(b) reaktor dengan pengaduk dan

(c) Reaktor tipe sludge bed.

2)     Reaktor dengan support material adalah jenis reaktor yang mempunyai tempat untuk menempel bakteri, yang termasuk jenis reaktor ini adalah

(a) reaktor tipe fixed bed,

(b) reaktor tipe fluidized bed.

Pada percontohan ini reaktor yang digunakan adalah tipe Fixed Bed Reactor yaitu reaktor yang terdiri tangki berisi bahan pembantu berupa support material. Fungsi dari support material adalah sebagai tempat menempel mikroba, sehingga mikroba tidak ikut terbawa oleh cairan sisa buangan atau efluen yang keluar dari reaktor

Keuntungan lain menggunakan support material adalah jumlah mikroorganisme tidak dipengaruhi oleh jumlah beban atau banyaknya substrat yang dimasukkan atau laju beban yang tinggi, karena mikroba telah menempel dengan baik di support material. Reaktor ini dapat dioperasikan secara : up flow dan down flow dengan dan tanpa sirkulasi efluen Mubyarto, 1984  (Gambar 4.5 )  Reaktor dengan system up flow, substrat umpan masuk melalui dasar reaktor yang kemudian didistribusikan diantara support material dan keluar melalui bagian atas. Pada system up flow terjadi akumulasi mikroba, sedangkan reaktor dengan system down flow substrat masuk melalui bagian atas reaktor yang kemudian terdistribusi diantara support material dan keluar melalui bagian bawah.

Faktor lain yang mempengaruhi untuk kerja reaktor adalah tipe jenis support material yang digunakan untuk tempat menempel biomassa mikroba. Support material dapat dibuat dari berbagai macam bahan yang tidak terdegradasi, misalnya keramik, tanah liat, batu apung atau bahan alam lainnya. Ukuran dan bentuk support material yang digunakan dapat berbentuk tidak beraturan yang dibuat dari sejenis plastik dengan bentuk geometri tertentu yaitu Hi flow 90, Plasdek C.10, Flocor R dan potongan bambu dengan ukuran tertentu.

4.2.5      Support Material

Support material didalam bio reaktor dapat berfungsi memperbanyak jumlah mikroba didalam reaktor (Nawawi, H, 1995). Pengembangan perbanyakan mikroba yang menempel pada support material dipengaruhi oleh efektifitas support material itu sendiri. Pada proses pengolahan limbah cair pabrik tahu dilakukan secara anaerobik yang menggunakan reaktor tipe Fixed Bed dengan potongan bambu sebagai support material.

II.            Referensi

1.         Anonymus : Deutsche Einheit Verfahren zur Wasser, Abwasser und Schlamm – Untersuchung. Ed : Fachgruppe Wasserchemie in der Gesellschaft mit dem Nomenausschuss wasserwesen (NAW) im DIN Deutsches Institut fuer Normung e.V = VCH, Weinheim, New York, 1966

2.         Sahm, H: Anaerobic Waste Water Treatment Advance Biochem Eng/Biotecnol, 29, 83, 1984

3.         Buswell, A.M; Mueller, H.F : Mechanism of methane Fermentation, Ind.Eng. Chem,       44, 550, 1958

4.         Franson, M.A.W : Standard Methods for the Examination of Water and Waste Water 17 th Ed. APHA, AWWH, WPCF USA, 1993.

Stronach, S. M; Ruud, T; Lester, J. N : Anaerobic Digestion Process in Industrial Waste Water Treatment, Biotechnology Monographs Springer – Verlag, Berlin Heidelberg, 19