Abstrak—Limbah cair industri tahu hingga saat ini masih sering dibuang  ke  badan  air  tanpa  melalui  proses  pengolahan sebelumnya.  Limbah  cair  ini  mengandung  zat  organik  (BOD, COD, TSS) yang sangat tinggi. Hal ini dapat mencemari badan air dan merusak biota perairan. IPAL (Instalasi Pengolahan Air Limbah)  industri  tahu  pada  umumnya  menggunakan  sistem pengolahan  konvensional  antara  lain  secara  biologis  yaitu aerobik,  anaerobik,  kombinasi  aerob  dan  anaerob,  gabungan fisik kimiawi dan fitoremediasi. Kekurangan sistem konvensional  adalah  membutuhkan  lahan  yang  sangat  luas. Saat ini penggunaan teknologi membran sedang populer dalam pengolahan  air  limbah  baik  domestik  maupun  industri. Teknologi  membran  memiliki  keunggulan  seperti  rendah konsumsi  energi,  tidak  membutuhkan  tambahan  bahan  kimia dalam  pengoperasiannya  sehingga  tidak  menghasilkan  limbah lainnya, pengoperasian dan perawatan cukup mudah, dan tidak membutuhkan lahan yang luas. Hasil kajian pada Industri Tahu Sari Bumi di Kabupaten Sumedang menunjukkan bahwa untuk mengolah  limbah  cair  tahu  menggunakan  teknologi  membran harus  didahului  dengan  pra-pengolahan.  Pada  studi  kasus  ini digunakan  opsi  pra-pengolahan  menggunakan  biofiltrasi anaerobik dengan efisiensi mencapai 70%. Teknologi membran yang diterapkan sendiri menggunakan MBR dengan konfigurasi membran terendam menggunakan jenis ultrafiltrasi. Rangkaian pengolahan ini dapat memiliki efisiensi sampai 90%.
Kata  Kunci—Limbah  Cair  Tahu,  Pengolahan  Limbah  Cair Tahu, Membran.

## I. PENDAHULUAN
AHU merupakan salah satu jenis panganan yang sudah tidak asing bagi masyarakat Indonesia. Produksi tahu di Indonesia  sendiri  masih  banyak  dilakukan  oleh  masyakat menengah  kebawah  dalam  skala  rumahan  ( home  industry ) dimana  ada  sekitar  84.000  industri  tahu  saat  ini  [1].  Hal inipun memunculkan masalah lain dari buangan limbah hasil produksi tahu yang cukup besar dan tidak diolah dikarenakan biaya yang cukup mahal dan kurangnya pengetahuan dalam pengolahan limbah oleh produsen tahu itu sendiri [2].
Industri tahu di  Indonesia menggunakan sekitar 2,56 juta ton  kacang  kedelai  setiap  tahunnya  untuk  membuat  tahu dimana dari jumlah ini dihasilkan limbah cair tahu rata-rata 20 juta m 3 /tahun dan limbah padat tahu sekitar 1,024 juta ton [3].  Apabila  limbah  padat  tahu  masih  banyak  memiliki manfaat  seperti  menjadi  pakan  ternak  atau  dijadikan  tempe gembus, berbeda dengan limbah cair tahu yang sampai saat ini  masih  sering  dibuang  langsung  ke  badan  air  dan  tidak pernah  diolah  sehingga  menimbulkan  masalah  baru  di lingkungan khususnya pada badan air. Limbah cair tahu ini dihasilkan  dari  beberapa  proses  antara  lain  pencucian, perebusan, pengepresan dan pencetakan tahu. Karena berasal dari  beberapa  proses  itulah  limbah  cair  tahu  memiliki
kandungan Total Suspended Solid (TSS), Chemical Oxygen Demand (COD)  dan Biological  Oxygend  Demand (BOD) yang sangat tinggi [4]. Beberapa penelitan juga menyebutkan bahwa kandungan limbah cair tahu juga memiliki kadar NH 4 (amonia) dan PO 4 (phosphat) yang cukup tinggi. Amonia dan phosphat  sendiri  merupakan  salah  satu  agen  penyebab eutrifikasi pada badan air [5].
Penelitian  pada  kandungan  organik  limbah  cair  tahu sendiri  sudah  pernah  dilakukan  dan  didapatkan  range  COD antara  6.870-10.800  mg/L,  BOD  antara  5.643-6.870  mg/L, TSS antara 400-700 mg/L, NH 4 antara 44-59,3 mg/L dan PO 4 antara  80,5-82,6  mg/L  [6].  Kandungan  organik  ini  masih sangat  jauh  dari  baku  mutu  limbah  cair  industri  tahu  pada Peraturan Menteri Lingkungan Hidup RI No. 5 Tahun 2014 dimana nilai maksimum untuk BOD adalah 150 mg/L, COD 300 mg/L dan TSS 200 mg/L agar diperbolehkan dibuang ke badan air.
Penelitian  terkait  pengolahan  limbah  cair  industri  tahu

## Penerapan Teknologi Membran untuk Mengolah Limbah Cair Industri Tahu (Studi Kasus: UKM Sari Bumi, Kabupaten Sumedang)
Moh. Risky Maulana dan Bowo Djoko Marsono Departemen Teknik Lingkungan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) e-mail : bowodjok@enviro.its.ac.id
T
telah banyak dilakukan sebelumnya dari yang menggunakan konvensional  seperti  sistem  biologis  menggunakan  aerob, anaerob  dan  kombinasi  aerob-anaerob,  menggunakan gabungan  fisik  kimiawi  dengan  pembubuhan  koagulan, menggunakan tumbuhan melalui mekanisme phytoremediation, dan menggunakan teknologi membran [7– 10].
Saat  ini  penggunaan  teknologi  membran  menjadi  sangat populer  dalam  pengolahan  air  limbah  domestik.  Hal  ini dikarenakan teknologi ini mampu mengurangi kadar polutan pada  air  limbah  dengan  efisiensi  yang  cukup  tinggi  [11]. Selain  itu  beberepa  kelebihan  teknologi  membran  seperti rendah  konsumsi  energi,  tidak  membutuhkan  tambahan bahan  kimia  dalam  pengoperasiannya  sehingga  tidak menghasilkan limbah lainnya, pengoperasian dan perawatan cukup mudah, dan tidak membutuhkan lahan yang luas [12]. Kelebihan  pada  teknologi  membran  ini  sangat  menjanjikan dalam  pengolahan  air  limbah  domestik  secara  luas kedepannya.
Jenis-jenis  teknologi  membran  yang  sering  digunakan adalah microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration, reverse osmosis,  electrodialysis,  osmotic  evaporation, liquid membran dan pervaporation [13] . Berbagai  jenis  macam membran  ini  dipilih  sesuai  kebutuhan  pengolahan  air limbahnya. Pada beberapa penelitian sebelumnya menyebutkan  bahwa  efisiensi  pengolahan  limbah  cair  tahu menggunakan membran ultrafiltrasi mencapai 91,68 % [10]. Sedangkan  kombinasi  membran  ultrafiltrasi  dengan reverse osmosis menunjukkan efisiensi pengolahan yang cukup besar yaitu 99,28 % [14].
Beberapa  penjelasan  diatas  dapat  kita  ketahui  bahwa pengolahan  limbah  cair  tahu  menggunakan  teknologi membran  dapat  menjadi  salah  satu  alternatif  yang  cukup efektif  dalam  mengurangi  zat  pencemar  pada  limbah  cair tahu.  Analisis  literatur  secara  mendalam  diperlukan  guna mengetahui kemampuan teknologi membran dalam
mengurangi  zat  pencemar  dalam  limbah  cair  tahu.  Setelah dilakukan studi literatur, diambil studi kasus atas kajian yang telah  dilakukan  sebagai  pemecahan  masalah  terhadap permasalahan yang ada.

## II. METODE PENULISAN
Metode  penulisan  menggunakan  kaidah  penulisan  studi literatur  dengan  mengumpulkan  dan  mengkaji  berbagai pustaka.  Studi  literatur  dilakukan  dengan  menelurusi berbagai referensi yang berkaitan dengan masalah limbah cair tahu,  penggunaan  teknologi  membran,  serta  pemilihan membran  ultrafiltrasi  dalam  pengolahan  limbah  cair  tahu. Dari  hasil  penelusuran  referensi  ini  kemudian  disusun kembali dengan bahasa penulis sendiri. Setelah dikumpulkan dan dikaji kemudian dilakukan studi kasus pada suatu industri tahu.  Studi  kasus  dilakukan  pada  UKM  (Usaha  Kecil Menengah) Sari Bumi yang terletak di Kabupaten Sumedang, Jawa Barat. Studi kasus dalam penulisan ini adalah tinjauan kasus  pencemaran  badan  air  yang  disebabkan  oleh pembuangan  limbah  cair  tahu  tanpa  melalui  pengolahan terlebih dahulu dengan referensi dari berbagai literatur yang telah  dipelajari.  Data  yang  diambil  mengenai  kasus pencemaran akibat pembuangan limbah cair tahu merupakan data  sekunder.  Data  yang  didapat  dianalisa  dengan  studi literatur yang telah dipelajari sebelumnya.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Limbah Industri Tahu
Proses produksi tahu dibutuhkan bahan utama yaitu kacang kedelai  yang  mudah  didapatkan  di  pasaran  sehingga  tidak heran  jika  industri  ini  banyak  berasal  dari  masyarakat golongan menengah ke bawah. Selain itu, proses pembuatan tahu yang cukup mudah serta tidak dibutuhkan keterampilan khusus  dan  permintaan  konsumen  tahu  yang  cukup  tinggi menjadikan  industri  ini  sebuah  peluang  usaha  yang menjanjikan.  Prinsip  utama  dalam  proses  pembuatan  tahu adalah  penggumpalan  (pengendapan)  protein  susu  kedelai dengan  bantuan  agen  penggumpal  yaitu batu  tahu  (CaSO 4 ), asam cuka (CH 3 COOH) dan biang/kecutan (sisa cairan dari tahap  penggumpalan),  kunyit  dan  garam  [7].  Proses pembuatan  tahu sendiri terdiri dari beberapa tahapan antara lain  perendaman,  penggilingan,  pemasakan,  penyaringan,
Tabel 1.
Baku Mutu Limbah Cair Industri Tahu
Parameter Kadar (mg/L) Beban (kg/ton) BOD 150 3 COD 300 6 TSS 200 4 pH 6-9 Kuantitas air limbah paling tinggi (m 3 /ton) 20
Gambar 2. Skenario Pengolahan Limbah Tahu UKM Sari Bumi.
Gambar 3. Skema Alur Pengolahan.
pengasaman, penggumpalan, pencetakan/pengerasan, pewarnaan  dan  pemotongan.  Dari  beberapa  tahapan  ini dihasilkan limbah tahu yang terdiri dari 2 jenis yaitu limbah padat  dan  limbah  cair.  Gambar  1  akan  menjelaskan  proses penghasilan limbah pada industri tahu [7-8].

## B. Karakteristik Limbah Cair Industri Tahu
Secara umum karakteristik limbah cair dapat digolongkan menjadi  3  sifat  yaitu  fisika,  kimia  dan  biologi.  Akan  tetapi pada  limbah  cair  industri  biasanya  hanya  terdiri  dari karakteristik  fisik  dan  kimia  saja.  Pada  limbah  cair  tahu sendiri  paramater  yang  menunjukkan  karakteristik  limbah cair adalah sebagai berikut:

## 1) Padatan Tersuspensi
Padatan tersuspensi pada proses pembuatan tahu ini terjadi ketika air bersih membawa zat yang terkandung dalam proses perendaman,  pencucian,  dan  pencetakan.  Range  nilai  TSS pada limbah cair tahu adalah 380-700 mg/L [1], [6], [9].

## 2) Derajat Keasaman
Nilai  pH  sendiri  sangat  berpengaruh  dalam  proses pengolahan air limbah khususnya pada proses biologis. Nilai pH  limbah  cair  tahu  cenderung  asam  pada  range  3,9-5,53 karena  pada  prosesnya  banyak  menggunakan  cairan  asam untuk agen penggumpalannya [1], [9].

## 3) Biochemical Oxygen Demand
BOD merupakan parameter yang sering digunakan dalam pengolahan  air  limbah.  BOD  adalah  jumlah  oksigen  yang dibutuhkan  oleh  mikroorganisme  untuk  mengoksidasi seluruh zat organik yang ada pada air limbah [15]. Biasanya BOD  diekspresikan  sebagai  BOD5  atau  pengukuran  BOD selama  5  hari.  Pada  limbah  cair  tahu  nilai  BOD  sangatlah tinggi karena pada proses pembuatan tahu sendiri melibatkan banyak  bahan-bahan  organik.  Nilai  BOD  pada  limbah  tahu berkisar antara 5.643-6.870 mg/L [6].

## 4) Chemical Oxygen Demand
COD  merupakan  parameter  yang  menunjukkan  jumlah oksigen  yang  dibutuhkan  untuk  mengoksidasi  seluruh material  organik  dan  anorganik  pada  air  limbah. Perbandingan nilai BOD dan COD sangat berpengaruh dalam pemilihan  proses  pengolahan  pada  air  limbah.  Nilai  COD pada limbah cair tahu berkisar antara 6.870-10.500 mg/L [6].

## 5) Total Nitrogen
Parameter  N-Total  merupakan  campuran  senyawa kompleks  antara  lain  asam  amino,  gula  amino  dan  protein (polimer  asam  amino).  Senyawa  organik  pada  limbah  cair tahu  akan  mengulami  penguraian  oleh  mikroorganisme
menjadi  karbondioksida  (CO 2 ),  air  (H 2 O)  dan  ammonium (NH 3 ). Kadar NH 3 pada limbah cair tahu berkisar antara 44 - 59,3 mg/L [6]. Sedangkan kadar N-total pada limbah cair tahu berkisar antara 223,06-434,78 mg/L [16].

## C. Baku Mutu Limbah Industri Tahu
Baku  mutu  limbah  cair  tahu  di  Indonesia  diatur  oleh Peraturan Menteri Lingkungan Hidup Indonesia No. 5 Tahun 2014  Tentang  Baku  Mutu  Air  Limbah.  Baku  mutu  limbah industri tahu dijelaskan pada Tabel 1.

## D. Teknologi Membran
Prinsip  utama  pengolahan  menggunakan  teknologi membran adalah filtrasi. Influent dari air limbah dilewatkan pada  membran  kemudian  zat  pencemar  yang  mempunyai ukuran  lebih  besar  daripada  ukuran  pori  membran  akan tertahan pada membran sehingga air yang melewati membran akan  bersih  [17].  Istilah  yang  sering  digunakan  pada teknologi  membran  antara  lain feed  water , permeate dan retentate . Feed  water adalah  influent  air  limbah  yang dimasukkan  ke  dalam  sistem  membran  untuk  kemudian diolah. Permeate adalah air limbah yang masuk dan melewati membran  sedangkan retentate adalah  air  limbah  yang  tidak melewati  membran  (juga  disebut concentrate,  reject dan waste stream ). Selain itu terdapat istilah pada membran yaitu flux dimana  nilai  ini  merupakan  laju permeate melewati membran  sebagai  L/m 2 .h  atau  L/m 2 .d.  Nilai flux ini digunakan  untuk  mengukur  kinerja  pada  sistem  membran. Nilai ini sendiri dapat bersinonim dengan hydraulic loading rate (HLR) pada sistem filter [15].
E. Membrane Bio Reactor
Membrane  Bio  Reactor (MBR)  adalah  jenis  terbaru pengolahan air limbah baik domestik maupun industri yang menggabungkan  antara  dua  pengolahan  yaitu  lumpur  aktif konvensional  dan  membran  [18].  Saat  ini  pengolahan menggunakan  MBR  sudah  banyak  diterapkan  di  seluruh dunia.  Selain  menggabungkan  antara  dua  pengolahan tersebut, MBR juga dapat mengganti peran bak pengendap II karena  pada  reaktor  yang  sama  dapat  memisahkan  padatan ( sludge )  dan  cairan  [19].  Berikut  adalah  keuntungan  dari penggunaan MBR.
1. Pengurangan mikroorganisme pada effluent
2. OLR sangat tinggi (2-4 kg COD/m 3 .hari)
3. MLVSS sangat tinggi (10.000-20.000 mg/L)
4. Penggunaan oksigen (aerasi) yang efisien
5. SRT yang lama (30-100 hari)
6. 35-45% produksi lumpur yang lebih sedikit
Tabel 2.
Neraca Massa Pembuatan Tahu UKM Sari Bumi
Proses Bahan Masuk (kg) Bahan Keluar (kg) Efisiensi (%) Produk Air Jumlah Produk Limbah Jumlah Perendaman 10 18,2 28,2 14,7 13,5 28,2 52,13 Pencucian 14,7 18,2 32,9 14,7 18,2 32,9 44,68 Penggilingan 14,7 28 42,7 42,7 0 42,7 100 Pemasakan bubur 42,7 209,1 251,8 247,3 0* 247,3 98,21 Penyaringan 247,3 76,8 324,1 307,7 16,4 324,1 94,94 Penggumpalan 307,7 50,9 358,6 194,3 163,6 358,6 54,18 Pencetakan 194,3 0 194,3 33,8 160,5 194,3 17,4 Jumlah 831,5 401,7 1.232,6 855,2 372,9 1.228,1 69,38
Keterangan:
* = selisih input dan output sebesar 4,5 kg adalah air yang teruapkan selama proses pemasakan
7. Mendukung pertumbuhan bakteri yang lambat
8. Mencegah terbentuknya bulking agent

## F. Proses di Industri Tahu UKM Sari Bumi
Hasil penelitian yang di UKM Tahu Sumedang Sari Bumi menunjukkan  bahwa  setiap  10  kg  kedelai  yang  diolah diperlukan  air  untuk  proses  pengolahan  sebanyak  401,2  L atau setara dengan 401,2 kg. Air ini berasal dari 350,3 L air tanah  dan  50,9  L  biang  tahu.  Dari  hasil  pengolahan  ini didapatkan  produk  utama  tahu  sebanyak  33,8  kg  dengan produk  sampingan  limbah  cair  sebanyak  305,6  L,  limbah padat  ampas  tahu  sebanyak  16,4  kg  dan  sebagian  air  biang (dipakai kembali)  untuk proses  pembuatan tahu  selanjutnya sebanyak 50,9 L. Air yang terbuang dalam proses pemasakan sebanyak  4,5  L  [20].  Prosentase  hasil  proses  dalam pembuatan tahu ini adalah produk utama tahu sebesar 8,23%, limbah  padat  (ampas  tahu)  sebesar  3,99%  dan  limbah  cair tahu sebesar 71,29%. Efisiensi total keseluruhan proses pada pembuatan  tahu  ini  sebesar  69,38%.  Pada  Tabel  2  akan dijelaskan  neraca  massa  pada  proses  pengolahan  tahu  di UKM Tahu Sumedang Sari Bumi beserta efisiensinya.
Berdasarkan  kualitas  air  limbah  yang  dihasilkan  oleh UKM Tahu Sumedang Sari Bumi masih sangat jauh dari baku mutu yang ditetapkan pemerintah khususnya BOD dan COD sehingga dapat menimbulkan pencemaran apabila limbahnya tidak  diolah  terlebih  dahulu  sebelum  dibuang  ke  badan  air. Pada Tabel 3 akan disajikan kualitas limbah cair UKM Tahu Sumedang Sari Bumi.

## G. Skenario Pengolahan Limbah Cair Tahu
Industri  tahu  merupakan  industri  menengah  kebawah sehingga  alternatif  pengolahan  yang  dipilih  harus  memiliki biaya yang paling rendah tetapi cukup efisien dan juga mudah dioperasikan. Pengolahan dengan hanya menggunakan MBR saja  tidak  akan  berjalan  optimal  dan  potensi  untuk fouling sangat  besar  sehingga  dibutuhkan  pra  pengolahan.  Limbah cair  tahu  memiliki  parameter  organik  yang  sangat  tinggi. Sehingga  dibutuhkan  pra  pengolahan  yang  tepat  untuk membantu menurunkan kandungan organik di dalamnya. Pra pengolahan yang digunakan untuk limbah dengan parameter organik tinggi harus didahulukan dengan proses anaerobik.
Skenario  pengolahan  limbah  cair  tahu  yang  dihasilkan industri tahu dialirkan terlebih dahulu kedalam bak biofilter dalam  keadaan  anaerobik.  Setelah  itu,  limbah  akan dimasukkan  kedalam  MBR  dengan  membran  terendam dalam  keadaan  aerobik  dengan  bantuan  penambahan  udara melalui aerator dan effluent dari MBR akan ditampung pada bak effluent yang kemudian dapat dibuang langsung ke badan sungai.  Skenario  pengolahan  dengan  penjelasan  neraca massanya disajikan pada Gambar 2.

## H. Analisis Kebutuhan Lahan
Analisis  kebutuhan  lahan  berkaitan  dengan  desain  pada instalasi  pengolahan  limbah  cair.  Pada  studi  kasus  ini diketahui limbah cair tahu yang dihasilkan sebanyak 305,6 L setiap  10  kg  kedelai  yang  diolah  menjadi  tahu.  UKM  Sari Bumi  setiap  harinya  mempu  mengolah  50-100  kg  kedelai sehingga debit limbah cair tahu tiap harinya berkisar 1.528 – 3.056  L/hari.  Proses  yang  dipakai  adalah  intermiten.  Pada hakikatnya desain reaktor menggunakan Q rata-rata . Dibawah ini akan dilakukan analisis perhitungan kebutuhan lahan secara
kasar.  Analisis  dapat  dilakukan  lebih  mendalam  dalam Desain Teknik Terinci ( Detail Engineering Design ).

## 1) Kebutuhan Lahan Bak Biofilter Anaerob
Digunakan  2  hari  untuk  memastikan  proses  anaerobik berjalan optimal
Waktu tinggal (td)          = 48 jam = 2 hari Debit pengolahan (Q ave )      = 2.292 L/hari = 2,292 m 3 /hari Volume (V) = Q ave × td Volume (V) = 2,292 m 3 hari × 2 hari Volume (V) = 4,584 m 3 (1)
H bak = 2 m
As = V H bak As = 4,584 2
As = 2,292 m 2
(2)
L = P = √2,292 L = P = 1,51 m (3)
Penyisihan COD           = 70% COD influent              = 4.529,54 mg/L COD effluent              = 30% x 4.529,54 mg/L = 1.358,86 mg/L

## 2) Kebutuhan Lahan MBR
Sebelum  memasuki  MBR,  air  limbah  dari  Bak  Biofilter Anaerob memasuki Bak Peralihan antara keduanya  dimana ruang  ini  berfungsi  untuk  bak  ekualisasi  sekaligus  bak resirkulasi  dari  MBR  agar  tidak  terjadi  lonjakan  kematian bakteri dari anaerobik menjadi aerobik.
Volume (V) = Q × td
Volume (V) = 2,292 m 3 hari × 1 hari Volume (V) = 2,292 m 3 (4)
H bak = 2 m
As = V H bak As = 2,292 2 As = 1,146 m 2
(5)
L = P = √1,146 L = P = 1,07 m
(6)
Perhitungan  kebutuhan  lahan  untuk MBR  adalah  sebagai berikut.
COD influent            = 1.358,86 mg/L Removal COD            = 90% COD effluent            = 135,88 mg/L Konsentrasi lumpur (X)    = 10.000 mg/L (direncanakan) Ns                    = 0,3 g COD/g MLVSS.hari
Volume = Q(COD influent − COD effluent) X Ns Volume = 2,292(1.358,86 − 135,88) 1000 × 0,3
Volume = 0,934 m 3 (7) H bak = 2m
As = V H bak As = 0,934
2
As = 0,467 m 2
(8)
L = P = √0,467
L = P = 0,7 m (9)
HRT = V Q HRT = 0,934
2,292 HRT = 0,407 hari/9,78 jam (10)
Untuk perhitungan jumlah membran yang digunakan maka diperlukan  spesifikasi  membran  tertentu.  Pada  perhitungan ini akan digunakan modul membran hollow fiber RENO-16 buatan Hangzhou Reno Membrane Technology Co., Ltd.
Flux = 15 − 25 L m 2 ⁄ jam
Flux = 0,015 − 0,025  m 3 m 2 ⁄ . jam (11)
Luas membran (A) = Q 24 × flux Luas membran (A) = 2,292 24 × 0,015 Luas membran (A) = 6,36 m 2 Luas tiap membran = 16 m 2 /modul (12)
Kebutuhan modul = 6,36
16 Kebutuhan modul = 0,4 modul~1modul (13)

## I. Analisis Proses
Bak  Biofilter  Anaerob  merupakan  salah  satu  jenis pengolahan  biologis  jenis submerged  attached  growth processes [21] . Jenis  pengolahan  ini  memanfaatkan  media dimana  terdapat  biofilm  pada  permukaanya.  Biofilm  ini merupakan mikroorganisme yang menempel pada permukaan  media  dan  berfungsi  untuk  mendekomposisi kandungan  organik  pada  air  limbah  ketika  air  limbah mengalami  kontak  langsung  dengan  biofilm.  Keadaan anaerobik dipilih untuk menurunkan kandungan organik yang sangat tinggi pada air limbah. Sedangkan kombinasi dengan aerobik dapat menurunkan COD sampai 93,54% pada HRT 24 jam [22].
Proses attached growth membutuhkan sejumlah mikroorganisme yang besar untuk membentuk biofilm pada media  sehingga  menjadi  aspek  yang  sangat  krusial  dalam pengolahan [23]. Debit dan konsentrasi nutrien di dalam air
limbah  menjadi  faktor  kunci  yang  sangat  mempengaruhi ketebalan biofilm. Selain itu luas permukaan media, porositas dan  kekasaran  permukaan  media  menjadi  faktor  lain  dalam pembentukan biofilm  [24].  Untuk membentuk  biofilm  pada media,  reaktor  tidak  dapat  dioperasikan  secara  langsung tetapi  membutuhkan  proses  seeding  dan  aklimatisasi. Seeding adalah proses untuk memperbanyak mikroorganisme pada  reaktor  sedangkan  aklimatisasi  merupakan  proses adaptasi  mikroorganisme  pada  air  limbah  yang  akan diolahnya.  Pada  proses  seeding  diberikan  penambahan glukosa  sebagai  sumber  karbon  selama  24  jam.  Tujuan selama itu agar mikrorganisme memiliki waktu kontak yang cukup dengan media untuk membentuk biofilm.
Aklimatisasi dilakukan dengan mengganti seeding dengan limbah  cair  tahu  yang  sebenarnya.  Penggantian  dilakukan secara  bertahap  dari  rasio  limbah  cair  tahu  sebanyak  10% terhadap  seeding  lalu  dilanjutkan  sampai  90%.  Proses aklimatisasi selesai ketika limbah cair tahu yang ditambahkan sebanyak  100%.  Kedua  proses  ini  diamati  terus-menerus sampai  efisiensi  removal  COD  stabil  (fluktuasi  5%)  dan limbah cair tergantikan dengan 100% limbah cair tahu. Hasil penelitian  pada  seeding  dan  aklimatisasi  berakhir  pada minggu  ke  5  atau  hari  ke  34 dengan  removal  COD  sebesar 90,3% pada HRT 24 jam [22].
Untuk Desain MBR yang digunakan pada pengolahan ini adalah jenis terendam (submerged) karena jenis konfigurasi ini sangat ekonomis dari segi modal dan operasinya. Selain itu jenis ini juga banyak terdapat di pasaran. Pada pengolahan ini akan dilakukan pengolahan dalam keadaan aerobik. Oleh karena itu dibutuhkan sistem aerasi di dalam reaktor. Sistem aerasi  pada  reaktor  ini  dibutuhkan  untuk  pembentukan lumpur  dan  memberikan  oksigen  terlarut  (DO)  untuk menjaga  jumlah  mikroorganisme  yang  terdapat  di  dalam reaktor.  Selain  itu,  fungsi  aerasi  ini  dapat  mencegah terbentuknya  padatan  pada  permukaan  membran  (scouring) [18]. Terdapat 3 tipe aerasi yang dapat digunakan pada MBR yaitu coarse-bubble  aeration , fine-bubble  aeration ,  dan jet aeration [15] . Proses  aerasi  membutuhkan  blower  untuk memasukkan  udara  yang  mengandung  oksigen  ke  dalam reaktor. Blower yang digunakan dapat menyesuaikan dengan jenis  aerasi.  Skema  alur  pengolahan  di  dalam  Biofilter Anaerob dan MBR disajikan pada Gambar 3.
Sebelum  memasuki  MBR,  air  limbah  dari  Bak  Biofilter Anaerob  akan  masuk  ke  dalam  Bak  Peralihan.  Bak  ini berfungsi sebagai tempat resirkulasi lumpur  dari MBR agar tidak  terjadi  lonjakan  kematian  bakteri  dari  anaerobik menjadi  aerobik.  Pada  proses  di  dalam  MBR,  semua parameter  pencemar  organik  dapat  hilang  dengan  bantuan mikroorganisme  dan  rejeksi  pada  membran  meningkatkan efisiensi penyisihannya. Penelitian menunjukkan penyisihan COD,  BOD  dan  SS  menggunakan  sistem  MBR  pada  air limbah domestik mencapai diatas 90% [18]. Kandungan SS pada  air  limbah  yang  diolah  menggunakan  MBR  hampir keseluruhannya  tersisihkan.  Konsekuensi  dari  keadaan  ini adalah logam berat maupun zat mikro yang menempel pada SS juga akan ikut tersisihkan. Selain itu, proses pada MBR ini  dapat  menyisihkan  bakteri  dan  virus  yang  mungkin terkandung  dalam  air  limbah.  Ukuran  membran  sangat berperan penting dalam menyisihkan bakteri dan virus.
Pada  proses  pemisahan  ini  permeate  yang  melewati membran  tidak semua zat pencemar  akan  ikut ke dalamnya
akan  tetapi  sebagian  besar  tertahan  pada  permukaan membran.  Pada  bagian  inilah  yang  disebut  kemampuan rejeksi  membran.  Zat  yang  terlarut  dan  terakumulasi  pada permukaan membran ini akan kembali kepada aliran umpan (feed) dengan cara difusi balik. Konsentrasi zat terlarut pada permukaan  membran  jauh  lebih  besar  daripada  konsentrasi pada permeate ataupun aliran umpan. Fenomena inilah yang disebut polarisasi konsentrasi [25].
Konsentrasi pada permukaan membran ini tergantung pada fluks rejeksi membran, koefisien dan difusi dari zat terlarut tersebut. Cara yang dapat dipilih untuk mengurangi polarisasi konsentrasi adalah dengan memodifikasi permukaan menjadi lebih  hidrofilik,  meningkatkan  kecepatan  aliran  umpan (untuk  mekanisme  cross  flow),  membentuk  aliran  menjadi turbulen,  dan  desain  modul.  Polarisasi  konsentrasi  dapat menjadi penyebab terjadinya fouling pada membran apabila terjadi  terus  menerus.  Apabila  pada  proses  operasi  fluks permeat  menurun  sekitar  10-15%  dan  tekanan  menurun bervariasi  sekitar  10-15%  maka  membran  perlu  dilakukan pencucian  untuk  mencegah  terjadinya  fouling  lebih  besar [26].

## J. Analisis Kebutuhan Biaya
Perhitungan  kebutuhan  biaya  modal  atau capital expenditure (CAPEX)  untuk  penelitian  ini  sangat  terbatas karena  membutuhkan  banyak  data  untuk  mendukung perhitungannya.  Produsen  membran  pada  studi  kasus  ini mematok harga membran per modul yang sudah lengkap dan langsung pasang dengan harga 200 USD atau setara dengan Rp.2.859.360. Biaya ini hanya kisaran kasar saja. Dibutuhkan analisis  lebih  mendalam  melalui  Desain  Teknik  Terinci ( Detail  Engineering  Design )  sehingga  dapat  ditarik kebutuhan biaya sebenarnya.
Selain  biaya  modal  terdapat  juga  biaya  operasi.  Biaya operasi  yang  dimaksud  adalah  biaya  kebutuhan  berbagai faktor  yang  mendukung  operasi  MBR.  Dalam  hal  ini  salah satunya  adalah  energi  listrik  karena  penggunaan  pompa, blower dan motor membutuhkan listrik untuk menjalankannya.  Industri  tahu  dikategorikan  sebagai  tarif listrik  bisnis  besar  (6.600  VA  –  220kVA)  dimana  harga listriknya adalah Rp.1.447,70 per kWh. Sedangkan itu, biaya operasi juga meliputi biaya perawatan membran yaitu sekitar 79,16 $/m 2 atau Rp.1.147.820/m 2 [27].
Analisis biaya operasional atau biasa disebut operational expenditure (OPEX)  dapat  dihitung  melalui  pendekatan kebutuhan  biaya  energi,  komponen  penggantian  membran, kebutuhan bahan kimia, manajemen pengolahan dan sumber daya manusia sebagai operatornya [28]. Pendekatan tersebut diformulasikan menjadi persamaan berikut.
OPEX = L E E tot +
365L M Jt mem + L C + L W +L L (14)
Keterangan:
L E = biaya kebutuhan energi ($/kWh) L M = biaya membran ($/m 2 ) J          = flux (m/hari) t mem = umur membran (tahun)
L C , L W , L L = biaya kebutuhan spesifik ($/m 3 )
Nilai  Etot  menunjukkan  total  kebutuhan  energi  spesifik (dalam  satuan  kWh/m 3 )  dapat  dihitung  melalui  persamaan berikut.
E tot = ∑ 24 Wτ Q p (15)
Keterangan:
W           = kebutuhan energi tiap komponen (kW) τ            = fraksi waktu (jam/hari) Q p = debit permeat (m 3 /hari)

## IV. KESIMPULAN DAN SARAN

## A. Kesimpulan
Berdasarkan  uraian  yang  dipaparkan  pada  hasil  dan pembahasan maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: (1)  Industri  tahu  menghasilkan  2  jenis  limbah  yaitu  limbah padat dan limbah cair. Limbah cair industri tahu didominasi oleh  kandungan  BOD,  COD,  TSS  tinggi  dengan  pH  yang rendah. Hal ini dapat menyebabkan pencemaran berupa bau yang  tidak  sedap  disekitar  industri  dan  apabila  limbahnya dibuang  ke  sungai  maka  akan  menimbulkan  pencemaran yang  sama  sepanjang  sungai.  (2)  Teknologi  membran  yang diterapkan  pada  pengolahan  air  limbah  salah  satunya menggunakan  MBR  ( Membrane  Bio  Reactor )  dimana pengolahan air limbah baik domestik maupun industri yang menggabungkan  antara  dua  pengolahan  yaitu  lumpur  aktif konvensional dan membran. (3) Hasil studi kasus pengolahan limbah  cair  tahu  di  UKM  Sari  Bumi  menunjukkan  bahwa pengolahan  menggunakan  MBR  dapat  menjadi  alternatif pada pangolahan limbah cair tahu di Indonesia. Karakteristik limbah  cair  tahu  UKM  ini  adalah  COD  sebesar  4.529,54 mg/L,  BOD  3.207,89  mg/L,  TSS  0,946  mg/L.  Pra- pengolahan  menggunakan  biofilter  anaerobik  mampu menurunkan beban organik sebesar 70% dilanjutkan dengan pengolahan  menggunakan  MBR  dapat  menurunkan  sampai 90%.  Efluent  akhir  pengolahan  ini  menghasilkan  COD sebesar 135,88 mg/L yang mana telah memenuhi baku mutu limbah cair tahu di Indonesia diatur oleh Peraturan Menteri Lingkungan  Hidup  Indonesia  No.  5  Tahun  2014  Tentang Baku Mutu Air Limbah sebesar 300 mg/L.

## B. Saran
Saran  dari  studi  literatur  dengan  studi  kasus  ini  adalah berikut:  (1)  Perlu  dilakukan  penelitian  dan  pengaplikasian lebih lanjut untuk pengolahan limbah cair tahu menggunakan MBR.  (2)  Alternatif  pengolahan  menggunakan  MBR  dapat dimodifikasi sesuai dengan karakteristik limbah cair tahu. (3) Pengolahan mengunakan MBR membutuhkan operator yang terampil  sehingga  penyuluhan  dan  edukasi  diperlukan  agar umur MBR dapat lebih lama.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  M.  Faisal,  A.  Gani,  F.  Mulana,  and  H.  Daimon,  “Treatment  and utilization of industrial tofu waste in Indonesia,” Asian J. Chem. , vol. 28, no. 3, p. 501, 2016.
[2]  B.  Yudisthira,  “Karakterisasi:  Limbah  Cair  Industri  Tahu  dengan
Tabel 3. Hasil Analisa Limbah Cair Tahu UKM Sari Bumi No Parameter Hasil Analisa 1. pH 5,29 2. BOD (ppm) 3.207,89 3. COD (ppm) 4.529,54 4. TSS (ppm) 0,946 5. TDS (ppm) 6,9
Koagulan  yang  Berbeda  (Asam  Asetat  dan  Kalsium  Sulfat),” Universitas Sebelas Maret, 2010.
[3]  N.  Sintawardani,  “Socio-economic  problem  on  reducing  the  waste water pollution from tofu processing in the Cibuntu area, Indonesia,”
Res. Cent. Phys. Indones. Insitute Sci. , 2011.
[4]  T.  D.  Pradana,  S.  Suharno,  and  A.  Apriansyah,  “Pengolahan  limbah cair tahu untuk menurunkan kadar TSS dan BOD,” J. Vokasi Kesehat. , vol. 4, no. 2, p. 56, 2018.
[5]  A.  W.  Tungka,  H.  Haeruddin,  and  C.  Ain,  “Konsentrasi  nitrat  dan ortofosfat  di  muara  sungai  banjir  kanal  barat  dan  kaitannya  dengan kelimpahan fitoplanton harmful alga blooms (HABs) concentration of nitrate  and  orthophosphate  at  banjir  kanal  barat  estuary  and  their relationship with the abundance,” SAINTEK Perikan. Indones. J. Fish. Sci. Technol. , vol. 12, no. 1, pp. 40–46, 2016.
[6]  A. Alimsyah and A. Damayanti, “Penggunaan arang tempurung kelapa dan  eceng  gondok  untuk  pengolahan  air  limbah  tahu  dengan  variasi konsentrasi,” J. Tek. ITS , vol. 2, no. 1, pp. D6--D9, 2013.
[7]  F.  Kaswinarni,  “Kajian  Teknis  Pengolahan  Limbah  Padat  dan  Cair Industri  Tahu  Studi  Kasus  Industri  Tahu  Tandang  Semarang, Sederhana Kendal dan Gagak Sipat Boyolali,” Universitas Diponegoro, 2007.
[8]  S.  Satyanarayan,  A.  P.  Venerkar,  and  Ramakant,  “Organic  removals from  highly  proteinous  wastewater  from  soya  milk  and  tofu manufacturing plant,” J. Environ. Sci. Heal. Part A , vol. 39, no. 3, pp. 759–771, 2004.
[9]  R.  Seroja,  H.  Effendi,  and  S.  Hariyadi,  “Tofu  wastewater  treatment using vetiver grass (Vetiveria zizanioides) and zeliac,” Appl. water Sci. , vol. 8, no. 1, pp. 1–6, 2018.
[10]  A.  A.  Said,  D.  Noviyandika,  and  Y.  Ramadhan,  “Optimasi  kinerja membran  pada  pengolahan  limbah  cair  tahu  secara  ultrafiltrasi,” Saintek ITM , vol. 32, no. 1, 2019.
[11]  S. M. K. Sadr and D. P. Saroj, “Membrane Technologies for Municipal Wastewater Treatment,” in Advances  in  Membrane  Technologies  for Water Treatment , Amsterdam,  Netherlands: Elsevier, 2015, pp. 443– 463.
[12]  J. Gao, “Membrane Separation Technology for Wastewater Treatment and its Study Progress and Development Trend,” in 4th International Conference on Mechanical Materials and Manufacturing Engineering , 2016, pp. 5–8.
[13]  E.  Obotey  Ezugbe  and  S.  Rathilal,  “Membrane  technologies  in wastewater treatment: a review,” Membranes (Basel). , vol. 10, no. 5, p. 89, 2020.
[14]  N. Fathia and S. Kartohardjono, “Effects of Trans-Membrane-Pressure on  Tofu  Industry  Wastewater  Treatment  Through  Ultrafiltration  and Reverse Osmosis  Processes,” in AIP  Conference  Proceedings ,  2020, vol. 2230, no. 1, p. 30009.
[15]  Metcalf  &  Eddy  Inc. et  al. , Wastewater  engineering : treatment  and resource recovery . McGraw-Hill, 2003.
[16]  E.  Erawati,  “Rekayasa  Teknologi  untuk  Perbaikan  Proses  Produksi Tahu  yang  Ramah  Lingkungan,”  Universitas  Muhammadiyah Surakarta, 2013.
[17]  S.-H.  Yoon, Membrane  Bioreactor  Processes:  Principles  and Applications . New York: CRC press, 2015.
[18]  G. Wen, J. Ma, L. Zhang, and G. Yu, “Membrane bioreactor in water treatment,” Compr. Membr. Sci. Eng. , pp. 195–209, 2010.
[19]  T. Hernaningsih, “Aplikasi membrane bioreactor (MBR) untuk proses daur ulang air limbah,” J. Air Indones. , vol. 7, no. 2, 2014.
[20]  D.  A.  Darmajana, Pemanfaatan  Teknologi  Tepat  Guna  dalam Penerapan Cleaner Production di Industri Kecil Pengolahan Tahu di Subang dan Sumedang . Jakarta: LIPI Press, 2015.
[21]  S. R. Qasim and G. Zhu, Wastewater Treatment and Reuse Theory and Design  Examples,  Volume  2::  Post-Treatment,  Reuse,  and  Disposal . United States: CRC Press, 2017.
[22]  A.  D.  Astuti  and  D.  I.  Ayu,  “Treatment  of  tofu  industry  wastewater using bioreactor anaerobic-aerobic and bioball as media with variation of hidraulic retention time,” Reaktor , vol. 19, no. 1, pp. 18–25, 2019.
[23]  X. B. Hu, Z. Wang, K. Xu, and H. Q. Ren, “Biofilm regeneration on carriers in MBBR used for vitamin C wastewater treatment,” Water Sci. Technol. , vol. 67, no. 6, pp. 1310–1316, 2013.
[24]  P. Stoodley, I. Dodds, J. D. Boyle, and H. M. Lappin-Scott, “Influence of  hydrodynamics  and  nutrients  on  biofilm  structure,” J.  Appl. Microbiol. , vol. 85, no. S1, pp. 19S--28S, 1998.
[25]  M.  Mahmud,  “Kinetika  fouling  membran  ultrafiltrasi  (UF)  pada pengolahan  air  berwarna:  pengaruh  interval  dan  lamanya  pencucian balik (backwashing) membran,” INFO-TEKNIK , vol. 6, no. 1, pp. 62– 69, 2005.
[26]  I. G. Wenten, A. N. Hakim, A. Khoiruddin, and D. K. PTP, “Polarisasi konsentrasi dan fouling pada membran,” J.  Tek.  Kim.  Insitut  Teknol. Bandung , 2013.
[27]  C. H. Lo,  E.  McAdam, and S. Judd, “The cost  of a small  membrane bioreactor,” Water Sci. Technol. , vol. 72, no. 10, pp. 1739–1746, 2015.
[28]  P. Krzeminski, J. H. J. M. van der Graaf, and J. B. van Lier, “Specific energy  consumption  of  membrane  bioreactor  (MBR)  for  sewage treatment,” Water Sci. Technol. , vol. 65, no. 2, pp. 380–392, 2012.