## PENGARUH PENAMBAHAN TRACE METAL
Fe TERHADAP PENYISIHAN KANDUNGAN PADATAN LIMBAH CAIR KELAPA SAWIT MENGGUNAKAN
REAKTOR HYBRID UPFLOW ANAEROBIC SLUDGE BLANKET
Julika Sitinjak, Janwarisman Purba, Fatimah Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Jl. Almamater Kampus USU, Medan 20155, Indonesia
Email : julika.sitinjak@yahoo.com

## Abstrak
Penelitian tentang pengaruh penambahan trace metal Fe terhadap penyisihan kandungan padatan limbah  cair  kelapa  sawit  menggunakan  Reaktor Hybrid  Upflow  Anaerobic  Sludge  Blanket bertujuan untuk mengetahui penambahan trace metal Fe terhadap penyisihan kandungan padatan limbah  cair  kelapa  sawit  menggunakan  reaktor  HUASB  berdasarkan  besar  penyisihan Chemical Oxygen  Demand (COD), Total  Suspended  Solid (TSS)  dan Volatile  Suspended  Solid (VSS). Reaktor  ini  merupakan  reaktor  dengan  kombinasi  reaktor  pertumbuhan  tersuspensi  di  bagian bawah dan reaktor pertumbuhan terlekat di bagian atas. Bahan yang digunakan adalah limbah cair kelapa  sawit  dan  inokulum  yang  berasal  dari  PKS  Pagar  Merbau.  Parameter  uji  yang  diamati adalah  COD,  TSS  dan  VSS.  Kondisi  optimum  didapat  pada  beban  organik  17024  mg/l  dengan penambahan Fe 0,5 mg/l sehingga diperoleh reduksi COD 85,891%,  reduksi TSS 86,047% dan reduksi VSS 36,566%.
Kata kunci : inokulum, beban organik, limbah cair kelapa sawit

## Abstract
Research about influence the addition of trace metal Fe against allowance for the solid content of palm  oil  mill  effluent  using  Hybrid  Upflow  Anaerobic  Sludge  Blanket  Reactor  aim  to  know  the addition of trace metal Fe against allowance for the solid content of palm oil mill effluent using HUASB  reactor  based  on  removal  of  Chemical  Oxygen  Demand  (COD),  Total  Suspended  Solid (TSS)  dan  Volatile  Suspended  Solid  (VSS).  The  reactor  is  a  reactor  with  a  combination  of suspended growth reactor in the bottom and attached growth reactor at the top. The material used is  palm  oil  mill  effluent  and  inoculum  derived  from  PKS  Pagar  Merbau.  Test  parameters  to observed are COD, TSS and VSS. The optimum conditions obtained on the organic load is 17024 mg/l  with  the  addition  of  Fe  is  0.5  mg  /l  so  that  obtained  COD  reduction  is  85.891%,  TSS reduction is 86.047% and VSS reduction is 36.566%.
Keywords : inoculum, organic load, palm oil mill effluent

## Pendahuluan
Limbah  cair  kelapa  sawit  mengandung COD  =  42500  mg/l,  BOD  =  32000  mg/l  dan TSS = 16500 mg/l [9]. Limbah cair tersebut tidak boleh  dibuang  langsung  ke  lingkungan  karena belum  memenuhi  baku  mutu.  Untuk  itu  perlu dicari  salah  satu  solusi  untuk  mengolah  limbah tersebut.  Reaktor  HUASB  dipilih  sebagai  salah satu  aplikasi.  Reaktor Hybrid  Upflow  Anaerobic Sludge  Blanket (HUASB)  merupakan  kombinasi reaktor pertumbuhan tersuspensi dibagian bawah dengan  pertumbuhan  terlekat  di  bagian  atasnya. Desain ini memiliki kelebihan dalam mempertahankan  konsentrasi  biomassa  dengan jumlah  yang  tinggi  di  dalam  reaktor  sehingga diharapkan dapat meningkatkan efisiensi pengolahan air buangan.
Dalam  reaktor  terdapat  media  melekatnya mikroorganisme, biasanya media pendukung bisa berupa  batu, Poli  Vinil  Chloride (PVC)  ataupun bambu.  Reaktor  ini  sangat  sesuai  dengan  iklim
Indonesia  yang  tropis  dan  dari  segi  ekonomis juga menguntungkan sebab biaya operasionalnya relatif  rendah  jika  dibandingkan  dengan  reaktor aerobik yang memerlukan sistem aerasi. Penambahan trace  metal dapat  menaikkan persentase  penyisihan  senyawa  organik  oleh mikroorganisme [8].
Penggunaan trace  metal dalam  mengolah limbah  cair  yang  telah  pernah  dilakukan  oleh penelitian sebelumnya, diantaranya adalah :
1. Fatimah,  dkk.,  telah  melakukan  fermentasi limbah  cair  kelapa  sawit  secara  anaerobik termofilik  dengan  waktu  tinggal  6  hari  dan sistem recycle .  Pada  penelitian  tersebut digunakan trace metal Ni 0,49 mg/l, Co 0,42 mg/l  dan  Fe  25  mg/l  dan  diperoleh  biogas sebanyak  7  -  9  l/hari  dan  dengan  sistem recycle  diperoleh  laju  dekomposisi  COD mencapai 85% [3].
2. Qiang,  dkk.,    juga  telah  meneliti  kebutuhan minimum trace metal pada digester
anaerobik  dari  limbah  makanan  secara mesofilik.  Dari  penelitian  yang  mereka lakukan  diperoleh  konsentrasi  yang  tepat untuk Fe/COD, Co/COD, dan Ni/COD yaitu 200  mg/kg  COD,  6,0  mg/kg  COD  dan  5,7 mg/kg COD [6].
Penyisihan  kandungan  padatan  dengan bioreaktor hybrid anaerob juga pernah ditambahkan dalam penelitian pengolahan limbah cair kelapa sawit, diantaranya adalah :
1. Nevolindo,  meneliti  bahwa  penggunaan bioreaktor hybrid anaerob bermedia pelepah sawit  dan  tandan  kosong  sawit  didapatkan besarnya  penyisihan  TSS  sebesar  81,92  % dan 80,54 % [4].
2. Ahmad, meneliti bahwa penggunaan bioreaktor hybrid anaerob bermedia
cangkang sawit didapatkan besarnya penyisihan  TSS  sebesar  82,78%  pada  laju alir 2,8 l/hari [1].
Permasalahan  pokok  yang  akan  dijawab dalam penelitian ini  adalah   bagaimana pengaruh trace  metal Fe  dalam  proses  penyisihan  senyawa organik  limbah  cair  kelapa  sawit  menggunakan reaktor HUASB.

## Teori
Berdasarkan  sifat  tumbuh  mikroorganisme dalam  reaktor  dapat  dibedakan  atas  dua  jenis, yaitu:  reaktor  pertumbuhan  tersuspensi  dan reaktor  pertumbuhan  terlekat.  Dalam  reaktor pertumbuhan tersuspensi, mikroorganisme tumbuh dan berkembang dalam keadaan tersuspensi.  Proses  lumpur  aktif  yang  banyak dikenal  berlangsung  dalam  reaktor  jenis  ini. Dalam reaktor pertumbuhan terlekat, mikroorganisme tumbuh di atas media pendukung  dengan  membentuk  lapisan  film untuk  melekatkan  dirinya.  Berbagai  modifikasi reaktor  pertumbuhan  terlekat  telah  banyak dikembangkan  selama  ini,  antara  lain: trickling filter , cakram biologi, filter terendam dan reaktor fluidisasi.
Ditinjau  dari  segi  kebutuhan  untuk  proses penguraian  secara  biologi,  dapat  dibedakan  juga menjadi dua jenis, yaitu:
1. Proses aerob, yaitu proses yang berlangsung dengan hadirnya oksigen.
2. Proses anaerob, yaitu proses yang berlangsung tanpa oksigen.
Hybrid  Upflow  Anaerobic  Sludge  Blanket termasuk ke dalam jenis pertumbuhan tersuspensi  dan  melekat  yang  berlangsung  tanpa kehadiran  oksigen  (anaerob).  Faktor-faktor
penting  yang  perlu  diperhatikan  dalam  proses pengolahan secara anaerob, yaitu: pH, temperatur, Organic  Loading  Rate (OLR), padatan  tersuspensi,  makro  dan  mikronutrien ( trace elements ) dan waktu tinggal hidrolik [2]. Hybrid  Upflow  Anaerobic  Sludge  Blanket dioperasikan  dalam  sebuah  sistem  dimana substrat  dialirkan  dari  bagian  bawah  reaktor  dan keluar  dari  puncak  reaktor  setelah  melewati unggun  (packing).  Pertumbuhan  tersuspensi terjadi  pada  bagian  bawah  reaktor  sementara pertumbuhan  terlekat  berlangsung  pada  bagian atas  reaktor.  Salah  satu  keuntungan  reaktor  ini adalah  berfungsinya fixed  bed sebagai  filter penahan biomassa dan sebagai media pertumbuhan  mikroorganisme  [3].  Desain  ini memiliki  kelebihan  dalam  mempertahankan konsentrasi biomassa dengan jumlah yang tinggi di  dalam  reaktor  sehingga  diharapkan  dapat meningkatkan efisiensi pengolahan bahan organik dengan konsentrasi organik tinggi.
Mikroorganisme membutuhkan nutrisi makro  dan  mikro  untuk  tumbuh.  Kebutuhan nutrisi  makro  diharapkan  dapat  tersuplai  dari LCPKS,  sedangkan  nutrisi  mikro  seperti trace metal disuplai  langsung  ke  dalam  reaktor. Trace metal mempunyai  peranan  penting  dalam pertumbuhan mikroorganisme bila sesuai dengan kadar  yang  dibutuhkan. Trace  metal dapat meningkatkan  produksi  metan  yang  terjadi  pada proses anaerob [3].
Metodologi Penelitian Penelitian ini mengenai pengaruh
penambahan trace  metal Fe  dalam  proses penyisihan  senyawa  organik  limbah  cair  kelapa sawit  menggunakan  reaktor  HUASB.  Untuk mengetahui  pengaruh  penambahan  trace  metal terhadap  penyisihan  beban  organik  dilakukan variasi  beban  organik  15    gr  COD/l  dan  17  gr COD/l.  Variasi  penambahan trace metal Fe dilakukan  0,3 ,  0,5  dan  0,7 mg/l.
Parameter analisa dari pengaruh variasi beban organik  dan  variasi  penambahan trace metal adalah  COD,  TSS  dan  VSS.  Selama  proses berlangsung  pH  dikontrol,  sehingga  sesuai dengan pertumbuhan mikroorganisme [1].
Parameter  analisa  COD  dengan  menggunakan larutan  standar  KMnO 4 0,025  N.  Parameter analisa  TSS  dengan  menggunakan  oven  pada temperatur 103-105 o C selama 1 jam. Sedangkan parameter  analisa  VSS  dengan  menggunakan furnace pada suhu 550 o C selama 30 menit.

## Hasil dan Pembahasan
Dari  hasil  pengamatan  menunjukkan  bahwa dengan  penambahan  Fe  yang  berperan  dalam
pertumbuhan  mikroorganisme  sehingga  dapat menurunkan  kandungan  COD,  TSS  dan  VSS yang  ada  dalam  sampel  limbah.  Dimana  hal  ini untuk  menurunkan  konsentrasi  COD,  TSS  dan VSS tersebut.
Dari hasil pengamatan menunjukkan bahwa dengan  penambahan  Fe  yang  berperan  dalam pertumbuhan  mikroorganisme  sehingga  dapat menurunkan  kandungan  COD,  TSS  dan  VSS yang  ada  dalam  sampel  limbah.  Dimana  hal  ini untuk  menurunkan  konsentrasi  COD,  TSS  dan VSS  tersebut.  Dari  gambar  1,  2  dan  3 menunjukkan  bahwa  efisiensi  penurunan  COD,
TSS  dan  VSS  dengan  menggunakan  Fe  akan meningkat  seiring  dengan  berjalannya  waktu yang telah ditentukan.
Tingginya  penurunan  konsentrasi  COD, TSS  dan  VSS    pada  reaktor  anaerob  disebabkan oleh aktivitas mikroorganisme yang secara alami di  dalam  air  limbah  menempel  pada  media terlekat  hingga  membentuk  lapisan biofilm .
Penguraian polutan organik oleh lapisan mikroorganisme  akan  bertambah  secara  linier dengan  bertambahnya  ketebalan  biofilm  sampai dengan  ketebalan  peghilangan  maksimum  tetap konstan  dengan  bertambahnya  ketebalan  lebih lanjut [2].
Penurunan  konsentrasi  COD  menandakan senyawa  organik  yang  ada  di  dalam  limbah hampir  seluruhnya  dapat  didegradasi  oleh mikroorganisme yang bekerja di dalam bioreaktor  hibrid  anaerob.  Makin  lama  waktu tinggal  akan  memberikan  waktu  kontak  antara bahan  organik  yang  terdapat  dalam  limbah  cair dengan  mikroorganisme  juga  semakin  lama sehingga  degradasi  senyawa  organik  (penurunan COD) menjadi paling besar [7].
Penurunan  TSS  dan  VSS  dipengaruhi  oleh tertahannya  partikel  tersuspensi  pada  media terlekat.  Selain  itu  adanya  aliran  air  limbah dalam reaktor pengolahan menyebabkan terjadinya  tabrakan  antara  partikel  tersuspensi hingga membentuk padatan yang lebih besar dan berat  sehingga  terjadi  pengendapan  secara  alami [5].
Hasil  penelitian  didapatkan  beban  organik optimum  pada organic loading 17024  mg/l
Gambar  1.  Pengaruh  Waktu  Terhadap  Reduksi COD  Untuk  Setiap  Variasi  Beban  Organik  Dan Variasi Penambahan Trace Metal Fe.
Gambar  2. Pengaruh  Waktu  Terhadap  Reduksi TSS  Untuk  Setiap  Variasi  Beban  Organik  Dan Variasi Penambahan Trace Metal Fe.
Gambar  3.  Pengaruh  Waktu  Terhadap  Reduksi VSS  Untuk  Setiap  Variasi  Beban  Organik  Dan Variasi Penambahan Trace Metal Fe.
dengan  penambahan  Fe  0,5  mg/l  pada  hari  yang ke-71  dengan  reduksi  COD  85,891%,  reduksi TSS 86,047% dan  reduksi VSS 36,566%.

## Kesimpulan
Dari  hasil  penelitian  didapatkan  beban organik  optimum  pada organic loading 17024 mg/l  dengan  penambahan  Fe  0,5  mg/l  pada  hari yang  ke  –  71  dengan  reduksi  COD  85,891%, reduksi TSS 86,047% dan reduksi VSS 36,566%.
Daftar Pustaka [1]  Ahmad, dkk., Penyisihan Kandungan
Padatan  Limbah  Cair  Pabrik  Kelapa  Sawit dengan Bioreaktor Hibrid Anaerob Bermedia  Cangkang  Sawit,  Prosiding Seminar Nasional Fakultas Teknik Universitas Riau, Riau, 2011.
[2]  Dartono,  dkk.,  Pengaruh  Penambahan  Poly
Aluminium Chloride (PAC) terhadap
Kekeruhan,  Warna,  dan Total  Suspended Solid (TSS)  pada  Leachate  (Air  Lindi), TPA  Putri  Cempo  Mojosongo,  Surakarta, 2009.
[3]  Fatimah,  dkk.,  Pengaruh  Pengembalian Lumpur (Recycle Sludge) Terhadap Fermentasi  Limbah  Cair  Pabrik  Kelapa Sawit (LCPKS). Prosiding Seminar Nasional Kimia, USU Press. Medan, 2011.
[4]  Nevolindo,  Penggunaan  Bioreaktor Hybrid Anaerob  Bermedia  Pelepah  Sawit  Dan
Tandan  Kosong  Sawit,  Jurusan  Teknik Kimia,  Universitas  Diponegoro,  Semarang, 2010.
[5]  Padmono, “Lumpur  Aktif:  Alternatif
Pengolahan  Limbah  Cair,”  Jurnal  Studi
Pembangunan, Kemasyarakatan
dan Lingkungan, Vol 1, hal 25-38, 2007.
[6]  Qiang,  dkk.,  “Minimum  Requirements  For Trace  Metal  In  Mesophilic  Anaerobic Digester  From  Foodwaste”,  Proc.  The  4 th
IWA-ASPIRE  Toward  Sustainable  Water Supply  And  Recycling  Systems,  Tokyo, 2011.
[7]  Sugiharto,  Dasar-dasar  Pengolahan  Air Limbah, UI Press, Jakarta, 1987 .
[8]  Yusup, dkk., Peningkatan Efektifitas
Pengolahan  Air  Limbah  Proses  Pemutihan Pulp  dengan  Reaktor  Up-flow  Anaerob Sludge  Blanket  (UASB)  dan  Lumpur  Aktif Termobilisasi,  Berita  Selulosa  Vol  43,  hal 74-82, 2006.
[9]  Zinatizadeh, A.A.L., Salamatinia B., Zinatizadeh  S.L.,  Mohamed  A.R.  and  Isa M.H.,  Palm  Oil  Mill  Effluent  Digestion  in an  Up-Flow  Anaerobic  Sludge  Fixed  Flm Bioreactor, 2007.