## TEKNOLOGI  ELEKTROKOAGULASI  HASIL PENELITIAN UNTUK PENGOLAHAN LIMBAH DOMESTIK

## Bambang Iswanto
Jurusan Teknik Lingkungan, FALTL, Universitas Trisakti, Jl Kyai Tapa No.1, Grogol Jakarta Barat 11440, Indonesia
biswanto@trisakti.ac.id

## Abstrak
Sistem  pengelolaan    limbah  rumah  tangga  terpusat  dapat  mencegah  penurunan  kualitas  badan  air  di  perkotaan. Tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk  mengembangkan  teknologi  koagulasi  dan  denitrifikasi  pada  proses  pengolahan limbah  cair  domestic  sehingga  lebih  murah,  mudah  dan  ramah  lingkungan  yaitu  dengan  memutus  koagulan  Poly Aluminium  Chlorida  (PAC)  dan  atau    Poly  Aluminium  Sulfat  yang  terserap  dalam  tanah.  Sampel  limbah  dari  pada penelitian yang dilakukan dilakukan pada tahun 2009 ini, diambil dari unit pengolahan limbah Gedung M universitas Trisakti, dengan reactor elektrokoagulasi secara proses kontinyu dengan kecepatan aduk 8000 rpm dan waktu tunggal 55 detik untuk menganalisis parameter pencemar BOD, TKN, TSS, VSS, Total Phosphat, Minyak lemak, Deterjen dan Kekeruhan pada pH 6,54 pada temperatur operasi 28°C. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pengaruh konduktivity limbah lebih kuat terhadap waktu tinggal dan kecepatan pengadukan di dalam reaktor. Hasil analisis pengolahan limbah minyak Cutting(Konduktivity 1000-1250 µ S/Cm) dengan proses Elektrokoagulasi pada reactor berpengaduk 120 rpm dengan waktu tinggal 30 dan 45 menit maka penyisihan COD =95,00–97,92%, penyisihan surfaktan 81,66-86,60% dan penyisihan Besi/Fe=98,49-99,59%

## Abstract
Electro  Coagulation  Technology  of  Reseach  Results  for  Domestic  Waste  Treatment .  Centralized  domestic  waste management system could prevent degradation of water quality in urban area. The purpose of this research is to develop cheaper,  easier  and  more  environmentally  friendly  coagulants  poly  aluminium  chloride  (PAC)  and  poly  aluminium sulphate  by  reducing  in  the  soil  absorbed  sulphate  and  chloride.  The  studay  was  conducted  in  2009.  Waste  water samples were taken from the waste management unit in M building Trisakti University. Continous electrocoagulation reactor  of  180  rpm  and  the  determination  time  of  55  seconds  was  used  to  analyse  pollutant  parameters  BOD,  TKN, TSS,  VSS,  total  phosphate,  oil  fats,  detergents  and  turbidity  at  pH  7.54  and  28°C.  The  result  showed  a  stronger influence on waste conductivity detention time and rapid mixing in the reactor. The result of the cutting oil waste water treatment analysis (conductivity 1000-1250 µ s/cm) by electrocoagulation process at 120 rpm reactor with a detention time of 30 minutes and 45 % shows the separation of COD 95.00-97.92 %, surfactant 86.60 %, and iron/Fe 98.49-99,59 %.
Keywords: electrocoagulation, communal waste water, management

## 1. Pendahuluan
Air limbah dari rumah tangga, kantor dan restauran sampai  dengan  saat  ini  sebagian  besar  masuk  ke badan  air  penerima  lewat  drainase  atau  saluran  air tanpa  diolah  terlebih  dahulu.  Kualitas  limbah rumah  tangga,  kantor  dan  restaurant  tersebut mempunyai  andil  yang  cukup  besar  terhadap kualitas badan air penerima seperti sungai sehingga dari  tahun  ke  tahun  pencemaran  terus  meningkat, terutama di daerah perkotaan.
Bercampurnya  air  drainase  dengan  limbah  rumah tangga  akan  sangat  mempengaruhi  kualitas  air sungai,  dan  akan  diperparah  oleh  pebuangan limbah  industri  yang  belum  diolah  dan  atau  sudah diolah  tetapi  masih  diatas  baku  mutu.  Hidayat (2006)  menyatakan  bahwa  dibuangnya  air  limbah rumah  tangga  secara  langsung  karena  terbatasnya jumlah  dan  kapasitas  Instalasi  Pengolahan  Air Limbah  (IPAL)  penduduk  terpusat  di  Indonesia. Sebagian  besar grey  water dari  permukiman dibuang  tanpa  diolah  ke  saluran  terbuka  yang selanjutnya bermuara ke sungai [1].
Sampai  saat  ini  sebagian  besar  kota-kota  di Indonesia  masih  menggunakan  sistem  drainase tercampur  tanpa  dilengkapi  dengan  fasilitas instalasi  pengolah  air  limbah  (IPAL).  Kondisi  ini mengkhawatirkan  mengingat  air  limbah  yang dibuang  ke  sistem  dranase  makin  meningkat volumenya  dengan  kualitas  yang  makin  menurun [2]. Selain itu, air limbah yang berasal dari sumber pencemar  yang  berasal  dari  permukiman, perkantoran  dan  restaurant  sampai  saat  ini merupakan  salah  satu  sumber  masalah  bagi  badan air  penerima,  fakta  di  lapangan  menunjukkan bahwa pengolahan limbah domestik dari permukiman,  perkantoran  dan  restauran  dengan menggunakan  proses  biologis  masih  diatas  baku mutu yang ditetapkan pemerintah.
Hasil  penelitian  yang  telah  dilakukan  dalam pengolahan  air  limbah  domestik  di  gedung  M Universitas Trisakti menunjukkan bahwa pengolahan  secara  kimia  dengan  proses  koagulasi- flokulasi  lebih  baik  dari  pada  secara  biologis. Penyisihan  parameter  COD  dan  BOD  dengan menggunakan    proses  kimia  sebesar  90-95%, sedangkan  dengan  menggunakan  proses  biologis sebesar  80-85%.  Namun  demikian,  secara  teknis proses  kimia  mempunyai  kendala  dibandingkan dengan  secara  biologis,  karena sludge yang dihasilkan cukup besar jumlahnya dan penambahan koagulan perlu pengontrolan rutin.
Proses  elektrokoagulasi  merupakan  proses  kimia, yaitu sumber Aluminium berupa kation Aluminium (Al ³ + )  yang  dihasilkan  dari  elektrolisa  logam Aluminium  untuk  ditambahkan  ke  limbah  sebagai koagulan.  Jika  proses  kimia  sebagai  koagulannya
berupa  kation  Aluminium  hasil  elektrokoagulasi maka  sludge  yang  dihasilkan  secara  teoritis  lebih kecil  dibandingkan  dengan  koagulan  Aluminium Sulfat  pada  reaksi  dengan  surfaktan.  Hasil  sludge juga  lebih  aman  karena  tidak  mengandung  Sulfat atau Chlorida, sehingga lebih mudah penanganannya dibanding dengan memakai koagulan  Aluminium  Sulfat  atau  Poly  Aluminium Chlorida (PAC). Kation Aluminium yang terbuang di tanah akan terjerap oleh kolloid tanah (lempung), seperti  diketahui  Kation  Aluminium  terhidrat mempunyai  ukuran  terkecil,  sehingga  akan  paling mudah terjerap oleh permukaan lempung yang juga mempunyai kandungan Al 2 O 3 tergantung komposisi dan jenis lempung.  Kendala dari proses ini adalah besar kecilnya Al ³ + yang dihasilkan dari elektrolysa  logam  Aluminium  sangat  tergantung pada  besar  kecilnya  sifat  elektrolit  dan  atau  TSS  , sulfat dan chlorida dari limbah yang diolah.
Tujuan  penelitian  ini  untuk  mengembangkan teknologi  koagulasi  dan  denitrifikasi  pada  prosese pengolahan  limbah  cair  domestic  sehingga  lebih murah, mudah dan ramah lingkungan yakni dengan memutus    koagulan      PAC  dana  tau  aluminium sulfat untuk mengurangi limbah sulfat dan khlorida dalam tanah.

## 2. Metode Penelitian
Elektrokoagulasi merupakan suatu proses koagulasi dengan  menggunakan  arus  listrik  searah  melalui peristiwa  elektrokimia  yaitu  gejala  dekomposisi elektrolit digunakan untuk mengolah air limbah [2]. Adanya  medan  listrik  menyebabkan  ion-ion  yang ada  dalam  larutan  bergerak,  yaitu  kation  akan bergerak  ke  katoda  dan  anion  akan  bergerak  ke anoda [1].

## Mekanisme Reaksi Elektrokoagulasi.
Reaksi yang terjadi sebagai berikut [3]:
Catatan     : O 2 yang terbentuk sangat kecil .
Elektrokoagulasi  mempunyai  efisiensi  yang  tinggi dalam penghilangan kontaminan dan biaya operasi yang  rendah.  Proses  ini  berdasarkan  pada  prinsip ilmu  dimana  adanya  respon  air  yang  mengandung kontaminan  terhadap  medan  listrik  melalui  reaksi reduksi-oksidasi dan dapat menghilangkan beberapa kation berat 99% serta dapat mengurangi mikroorganisme  dalam  air.  Beberapa  ion-ion lainnya dan koloid-koloid dapat dihilangkan [4].
Hal  tersebut  menunjukkan  bahwa  Pengaruh perubahan  Arus  (Ampere)  lebih  dominan
dibandingkan  dengan    perubahan  Voltage  dengan pertimbangan  pengaruh  elektrosity  limbah  lebih dominan  ,artinya  dengan  memperkecil    R( Ω )  pada larutan  limbah  maka  Arus  (I)  besar    yang  akan mempengaruhi  besarnya  Aluminium  yang  terlarut (Al ³ + ) M . I . t Hukum Faraday:    m =  --------------- Z . F Dimana: m  = Massa zat hasil elektrolysa (gram) M = Berat Molekul  Logam I  = Arus listrik (ampere) t  = Lamanya arus listrik mengalir (detik ) Z  = Valensi Logam. F =Konstanta Faraday’s (96500 Coulomb)
Untuk  elektrokoagulasi  dengan  sel  Aluminium persamaan  tersebut  disederhanakan  oleh  Syamsul Bachri Suaib (1994) menjadi m = 0,093 . I . t  (mg) Mekanisme  reaksi  koagulasi  Aluminium  Sulfat menurut  Saur  &  rubach  (1997)  seperti  skema berikut [6]:
Gambar 1. Reaksi koagulasi aluminium sulfat
Al(H 2 O) ³ + adalah  Al ³ + terhidrasi  mempunyai ukuran  kecil  dan  mobilitas  tinggi,dalam  waktu 0,00001  –  1  detik  akan  berubah  menjadi  beberapa bentuk  Aluminium  Hidroksida  sesuai  dengan  pH larutan  limbah.Pada  gambar  terlihat  Al•(OH) ² *  ; Al•(OH)2* ; Al7•(OH)17 ² * merupakan Aluminium Hidroksida  yang  mempunyai  ikatan  bebas  yang berarti sangat reaktip  (tanda titik hitam).
Dalam waktu sekitar 0,00001- 1 detik Aluminium hidroksida  akan  bereaksi  dengan  kolloid  karena proses  Adsorpsi  dan  Netralisasi  muatan  sehingga akan  memampatkan  /menekan  lapisan  Diffus  pada lapisan  Ganda  kolloid  dan  ini  akan  berakibat terjadinya koagulasi . Tetapi jika reaksi lebih dari 1  detik ,  maka  Aluminium  Hidroksida Al(OH) 3 yang  tidak  bermuatan  akan  mengadsorpsi  Kolloid dengan  gaya tarik menarik Van DerWalls  (Sweep Coagulation) yang akan bekerja untuk memperkuat ikatan antar partikel untuk penggabungan/koagulasi [5].
Alternatif pemilihan waktu reaksi akan menentukan desain  reaktor  yang  akan  dibuat  seperti  kriteria desain reaktor untuk waktu sekitar 1 – 5 detik oleh Susumu  Kawamura  (1991).  Untuk  waktu  yang lebih dari dua puluh (20) detik [6].

## 3. Hasil dan Pembahasan
Hubungan  Al ³ + terlarut  dengan  Daya  Hantar Listrik (DHL) larutan.
Sifat  elektolit  suatu  limbah  akan  sangat  berperan besar  terhadap  proses  dan  kondisi  operasi berlangsungnya elektrokoagulasi. Terdapat hubungan  Conductivity  (DHL)  dengan  besarnya arus  (Ampere)  dan  Al ³ + terlarut  dengan  jarak elektrode 0,5 Cm seperti berikut [7]:
Selanjutnya  hasil  penelitian  tentang  Pengolahan limbah minyak cutting dengan reactor berpengaduk elektrokoagulasi  secara  continue  akan  dihasilkan prosen penyisihan sebagai berikut.

## Tabel 1. Hubungan Conductivity (DHL) dengan
Arus (Ampere) dan Al 3+ terlarut
No. Conductivity ( µS/ Cm  ) Arus (Ampere) Al ³ + terlarut (gram/detik.  dm ² )  x 1/10 5 1. 2. 3. 300 - 600 1000-1650 1400-1900 0,01- 0,16 1,27- 1,94 2,16- 3,12 4,52 ( 3,40- 4,90 ) 8,50 ( 7,02- 9,00 ) 11,88 (10,20-13,00 )
Jika  dibandingkan  pengaruh  sifat  konduktivity limbah,waktu tinggal dan kecepatan pengaduk maka disimpulkan  bahwa  pengaruh  konduktivity  limbah terhadap  waktu  tinggal  lebih  kuat  jika  dibandingkan dengan  pengaruh  kecepatan  pengadukan  terhadap waktu  tinggal  didalam  reaktor.  Dalam  penelitian tersebut juga terbukti bahwa Hukum Faraday tentang besarnya  logam  Aluminium  terlarut  terhadap besarnya arus listrik I dan waktu t.
W  =  5,58.  I  .  t      dimana  w  adalah  berat Aluminium(mg) dalam I (ampere) dan t(menit) Semakin I (ampere) besar dan t (menit) besar maka factor bias lebih besar karena tenaga panas(Entrophy)yang  ditimbulkan  semakin  besar sehingga gerak Brown dalam larutan akanmempengaruhi  Tahanan  arus  dan  besarnya arus  I  semakin  besar  serta  Aluminium  terlarut semakin besar (Gambar 2).
Pengaruh Arus I(am pere) terhadap Al³*(gram ) terlarut 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 0 1 2 3 4 5 Arus I (am pere) Al (g ra m ) t er la ru t t = 60 m enit t =30 m enit t = 10 m enit
Gambar  2.  Hubungan  Al ³ + terlarut  dengan penyisihan COD limbah.
Dari  hasil  analisa  pengolahan  limbah  minyak Cutting  (Konduktivity  1000-1250    S/Cm)dengan proses  Elektrokoagulasi  pada  reactor  berpengaduk 120  rpm  dengan  waktu  tinggal  30  dan  45  menit maka  prosen  penyisihan  COD  =95,00  –  97,92% ,penyisihan  Surfaktan=  81,66  -  86,60%  dan penyisihan Besi/Fe = 98,49 - 99,59% (Gambar 3)
Pengaruh Al terlarut terhadap COD 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 0 0.5 1 1.5 2 Al terlarut (gram) CO D (m g /l)

## Gambar 3. Hubungan Al terlarut dengan COD
Berikut  ini  hasil  proses  elektrokoagulasi  dengan Reaktor    Berpengaduk  pada  waktu  Tinggal    55 detik , kecepatan pengaduk 180 rpm dengan  grafik Aluminium  terlarut    hubungannya  terhadap  % penyisihan COD.

## Al Terlarut Versus %  COD
87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 0 0.002 0.004 0.006 Al Terlarut ( gram) % P en yi si h an C O D % COD
Gambar  4.  Penyisihan  COD  dengan  waktu tinggal 55 detik dan 180 rpm
Gambar 4. Menunjukkan hasil proses elektrokoagulasi  aluminium  terlarut  terhadap penyisian  COD  dengan  reactor  pengaduk  180  rpm dan  waktu  tinggal  55  detik  [12].  Aluminium terlarut  0,0022  gram,  didapat  persen  (%) penyisihan  yang  terbesar  yaitu  pada  persen  (%) penyisihan  VSS (mg/l) sebesar 99,38%.
Parameter
COD,
BOD, TSS(mg/l), kekeruhan(NTU),  Surfaktan,  Minyak/Lemak  dan Posphat(mg/l)  dengan  persen  (%)  penyisihan sebesar 95,54%, 95,93% ,98,94% ,98,70%, 86,92% ,31,80% dan 25,35% pada pH : 7,54 dan temperatur operasi 28°C.
Gambar 5
menunjukkan hasil proses
elektrokoagulasi  dengan  reaktor  Berikut  ini  hasil proses elektrokoagulasi dengan Reaktor Berpengaduk  pada  waktu  Tinggal    45  detik  , kecepatan  pengaduk  150  rpm  dengan    grafik Aluminium  terlarut    hubungannya  terhadap  % penyisihan COD [8].
Aluminium  Terlarut Versus %  COD
0 20 40 60 80 100 120 0 0.005 0.01 0.015 0.02 Aluminium Terlarut (gram) % pe ny is ih an C O D % COD
Gambar  5.  Penyisihan  COD  dengan  waktu tinggal 45 detik, 150 rpm

## Kesimpulan
1. Besarnya  Aluminium  terlarut  sangat tergantung dengan Arus I (ampere), hal mana Arus dipengaruhi oleh elektrosity larutan limbah .
2. Penambahan    Aluminium  terlarut  akan memperbesar  %  penyisihan  COD limbah.
3. Penambahan  Aluminium  terlarut  ,pada Arus  I  yang  tak  berubah  dapat dilakukan  dengan  memperbesar  luas permukaan  logam  Aluminium  sebagai Anode pada proses Elektrokoagulasi.

## DAFTAR PUSTAKA
[1  Sunardi,  2007.Pengaruh  Tegangan  Listrik  dan Kecepatan  Alir  terhadap  hasil  Pengolahan limbah cair yang mengandung logam Pb,Cd dan TSS  menggunakan  alat  Elektrokoagulasi. Seminar  Nasional  III  SDM  Teknologi  Nuklir ,Yogyakarta,21-22 November 2007.
[2] Susetyaningsih, R ; Kismolo, E ;Prayitno,2008. Kajian Proses Elektrokoagulasi untuk Pengolahan    limbah  cair.  Seminar  Nasional  IV SDMTeknologiNuklir,Yogyakarta,            25-    26 Agustus 2008.
[3]  Dahl,O  ;  Kuokkanen,T;Kurvi,M;Niinimaki,J and  Kuopanportti  Hannu,1998.Treatment  of Acidic          affluent  fromelement  Chlorine  free Bleaching  by  electrolyticflocculation  Filtration & Separation,      Pp.827-830.
[4]  Aditya,  Dhiti,  H.,  2008.  Mekanisme  Proses Elektrokoagulasi.  Thesis  Magister  Fakultas Pasca Sarjana. Institut Teknologi Bandung.
[5]  Suib,S  B.  1994.  Pengaruh  rapat  arus  listrik jumlah  dan  jenis  electrode  terhadap  efektivitas penutunan  warna  pada  cair  gambut  dengan proses  elektrokoagulasi.  Tesis  Magister  teknik Lingkungan,  Fakultas  Pasca  Sarjana,  Institut Tekologi Bandung.
[6] Rubach,S and Saur,I.F,1997. Onshore testing of produced water by electroflocculation. Filtration & Separation, Pp 877-882
[7]  Reynold,  Tom  D.,  Richards,  Paul,  1996.  Unit Operation  and  Processing  Environmental Engineering, Standford, USA.
[8]  Iswanto,  B.  2001.  Pengelolahan  limbah  cair emulasi minyak- air dengan proses Elektroflokulasi  dalam  reaktor  berpengaduk secara  kontinue.  Tesis  Magister  Teknik Lingkungan,  Fakultas  Pasca  sarjana,    Institut Ekologi Bandung.