## KINETIKA  FILTRASI  LIMBAH CAIR  INDUSTRI TAHU  DENGAN MENGGUNAKAN  METODE  BIOFILTER  MEDIA  ZEOLIT

## BIOFILTRATION KINETICS OF TOFU  INDUSTRY WASTEWATER USING OF ZEOLITE  MEDIUM
Rodiyanti 1 ,  Sugeng  Triyono 2 ,  Nugroho  Haryono 3
1 Mahasiswa Teknik Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Lampung
2,3 Dosen Teknik Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Lampung
 komunikasi penulis, email : e-mail :rodiyanti66@gmail.com
Naskah  ini  diterima  pada  26  September  2014;  revisi  pada  6  November  2014; disetujui  untuk  dipublikasikan  pada  10  November  2014

## ABSTRACT
This research was aimed to investigate reaction kinetic of tofu industry wastewater using zeolite medium.  A static filter reactor using zeolite medium was constructed to carry out this research.  Tofu wastewater was resirculated through the medium with various hydraulic retention times (HRT): 0, 3, 6, 12, 24, 36, and 48 hours.  First order reaction was then applied on this kinetics.  The results showed that pH increased from 4.1 to 8.02.  Total P in the wastewater decreased from 12,1 mg/L to 6,91 mg/L (42% reduction), while in the media total P increased from 3,04 mg/L to 5,97 mg/L  within 48 hours of filtration.  N-NH 4 + decreased from 64.184 mg/L  to 12.85 mg/L (79.9% reduction).  Total Solids decreased from 10.404 mg/L to 4003 m (61.5% reduction).
Keywords: wastewater, biofilter, zeolite

## ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kinetika reaksi air limbah industri tahu dengan menggunakan media zeolit.  Pada penelitian ini dibuat sebuah reaktor biofilter tetap menggunakan media zeolit.  Air limbah tahu disirkulasi melewati media dengan variasi waktu tinggal atau Hydraulic Retention Times (HRT): 0, 3, 6, 12, 24, 36, 48 jam.  Reaksi orde pertama diterapkan pada kinetika ini.  Hasil penelitian menunjukkan bahwa pH meningkat dari 4,1 menjadi 8,02.  P total dalam air limbah menurun dari 12,1 mg/L menjadi 6,91 mg/L (penurunan 42%), sementara P total di media meningkat dari 3,04 mg/L menjadi 5,97 mg/L saat filtrasi 48 jam.  N-NH 4 + menurun dari 64,184 mg/L menjadi 12.85 mg/L (penurunan 79,9%).  Total Solids menurun dari 10,404 mg/L menjadi 4003 mg/L (penurunan 61,5%).
Kata kunci : air limbah, biofilter, zeolit

## I.  PENDAHULUAN
Pada setiap industri pengolahan bahan pangan akan menghasilkan sisa dari proses pengolahan tersebut yang disebut limbah (Jenie dan Rahayu, 1993)  salah  satunya  adalah  produksi  tahu. Produksi  limbah  akan  meningkat  apabila produksi tahu meningkat.  Pada umumnya limbah yang dihasilkan  dibuang ke  lingkungan tanpa dilakukan pengolahan secara tepat, hal ini akan menyebabkan  permasalahan  baru  yaitu pencemaran lingkungan (Suprapti, 2003).
Penanganan pencemaran lingkungan tersebut adalah dengan menggunakan biofilter.  Menurut Patil  (2007)  biofilter  merupakan  teknologi
terbaru pengontrol polusi.  Biofilter berfungsi sebagai penghilang dan oksidasi bahan pencemar dengan  memanfaatkan  mikroorganisme  yang hidup dan melekat pada media biofilter tersebut. Menurut  Devinny  et  al  (1999)  material  yang digunakan sebagai media pada biofilter antara lain kompos, potongan kayu, kulit kayu, gambut, tanah  dan  campuran  pasir,  karbon  aktif,  batu lahar dan organik sintetik.
Pada  penelitian  ini  bahan  padat  yang  akan digunakan sebagai media biofilter adalah batuan zeolit.  Zeolit merupakan sumber daya alam yang melimpah.  Zeolit memiliki sifat-sifat fisika dan kimia yang unik yaitu sebagai penyerap, penukar
Kinetika filtrasi  limbah cair....  (Rodiyanti, Sugeng  T   dan    Nugroho  H)
ion, penyaring molekul dan sebagai katalisator. Berdasarkan  sifat-sifat  tersebut  zeolit berpotensial digunakan sebagai bahan pengisi atau media biofilter.
Pemakaian  zeolit  sebagai  media  biofilter memiliki  kemampuan  menurunkan  polutan organik  yang  lebih  tinggi  yaitu  ±  90% dibandingkan  tanpa  media  sebesar  70%. Perbedaan  tersebut  disebabkan  karena  zeolit menjadi  media  melekatnya  mikroorganisme, hingga  membentuk  lapisan  biologis  (biofilm) yang  berfungsi  menguraikan  bahan  organiK (Budijono, dkk., 2010).
Kandungan protein limbah cair tahu cukup tinggi yaitu sebesar 0,155% (Ratnani, 2012). Unsur N yang  terdapat  dalam  protein  tersebut  dapat dimanfaatkan  sebagai  alternatif  pembuatan pupuk nitrogen (N).  Biofiltrasi limbah cair tahu dengan menggunakan batuan zeolit diharapkan dapat  menyaring  bahan  organik  terlarut  dan tersuspensi  dalam  sample  limbah  cair  yang digunakan serta akan melekat pada media yang digunakan.    Akan  tetapi  hal  tersebut  belum memiliki  acuan  mengenai  lama  filtrasi  yang harus  dilakukan  untuk  suatu  volume  tertentu. Tujuan dari penelitian ini adalah menentukan kinetika bioreaksi dan mengkaji kinerja biofilter media zeolit.

## II. METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Juni 2014 sampai  dengan  bulan  Juli  2014  bertempat  di
Keterangan : 1. Penampung limbah cair 2. Pompa 3. Limbah cair sebelum filtrasi 4. Kolom biofilter 5. Media biofilter 6. Limbah cair setelah difiltrasi
Laboratorium Rekayasa Sumber  Daya Air dan Lahan,  Jurusan  Teknik  Pertanian  dan Laboratorium Ilmu Tanah Jurusan Agroteknologi  Fakultas  Pertanian  Universitas Lampung.
Alat-alat  yang  digunakan  pada  penelitian  ini adalah seperangkat biofilter, erlenmeyer, kertas saring Whatman GF/C berpori 1.2 mikron, pH meter, tabung, shaker, spektrofotometer dan alat labolatorium  lainnya.    Bahan  yang  digunakan adalah limbah cair tahu (whey) yang berasal dari Kelurahan  Gunung  Sulah,  Bandar  Lampung, zeolit sebagai media biofilter, akuades, reagen, asam askorbat, HgI 2 , KI, NaOH dan berbagai zat kimia lain yang dibutuhkan untuk analisis.
Media yang digunakan pada penelitian ini adalah batu zeolit alam klinoptilotit dengan rumus kimia (Na 4 K 4 ) (Al 8 Si 40 O 96 ) 24 H 2 O.  Sebelum digunakan, batu  zeolit  yang  berukuran  besar  diperkecil ukurannya menjadi 3 – 5 mm.  Hal ini bertujuan untuk memperbesar luas permukaan batu zeolit tersebut.   Selain  itu, batu zeolit  juga diaktifasi terlebih dahulu dengan cara dipanaskan dalam oven  pada  suhu  110 0 C  selama  24  jam. Pemanasan ini bertujuan untuk mengeluarkan air dan menguapkan senyawa-senyawa organik yang  terdapat  pada  pori-pori  zeolit,  sehingga pori-pori  menjadi  lebih  bersih  dan  luas permukaan  spesifik  menjadi  lebih  besar, akibatnya  kapasitas  tukar  kation  dan  daya serapnya juga semakin besar (Sugianto, 2012). Rancangan biofilter yang digunakan disajikan pada Gambar 1.
Limbah cair tahu akan disirkulasikan ke kolom biofilter dan melalui media yang terdapat pada kolom  biofilter  yaitu  zeolit  dengan  bantuan pompa.  Setelah  melewati  media  limbah  akan kembali  ke  wadah  penampung  dan  akan disirkulasi kembali.  Limbah cair tahu disirkulasi dengan variasi waktu 0 jam, 3 jam, 6 jam, 12 jam, 24 jam, 36 jam dan 48 jam.  Variabel pengamatan pada penelitian ini adalah pH, TS, P total, P larut, N-amonium.

## III.  HASIL  DAN  PEMBAHASAN

## 3.1 Kadar Fosfor Total (P Total) Pada Media Biofilter
Pengukuran  P  total  dilakukan  dengan menggunakan  metode  asam  askorbat  yang dianalisis dengan menggunakan spektrofotometer  dengan  panjang  gelombang 720  nm.    Sebelum  dianalisis  batu  zeolit  di homogenkan dengan pengocok elektrik selama 6  jam,  hal  ini  bertujuan  untuk  melarutkan kandungan P pada batu zeolit.
Hasil yang diperoleh pada saat sebelum filtrasi dan  sesudah  filtrasi 48 jam kadar  P total  pada batu zeolit masing-masing adalah 3,04 mg/L dan 5,97 mg/L.  Peningkatan kadar P total pada batu zeolit sebelum dan sesudah filtrasi adalah sebesar 49%.    Hal  ini  dikarenakan  terjadinya  proses kimia fisik pada air limbah.  Kandungan P pada air limbah terabsorbsi oleh media biofilter dalam
Gambar 2. Analisis regresi eksponensial waktu filtrasi terhadap perubahan pH
hal ini batu zeolit, sehingga kadar P total pada batu zeolit akan bertambah.

## 3.2 pH
pH atau derajat keasaman merupakan salah satu karakteristik  penting  dari  air  limbah  karena reaksi-reaksi  yang  terjadi  pada  air  limbah tersebut salah satunya dipengaruhi oleh pH.  Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh nilai pH seperti yang disajikan pada Gambar 2.
pH sebelum filtrasi atau 0 jam sebesar 4,104 dan pH sesudah filtrasi yang tertinggi sebesar 8,023 dengan waktu filtrasi selama 48 jam.    Hasil yang di  dapat  terjadi  perbedaan  pH  sebelum  dan sesudah  filtrasi  karena      semakin  lama  waktu filtrasi maka interaksi antara air limbah dengan batu  zeolit  akan  semakin  lama.    Hal  ini dikarenakan  batu  zeolit  bersifat  basa  dengan stabilitas basa 7-10 (Sugianto, 2012).  Koefisien korelasi  (R)  untuk  hubungan  pH  dengan  lama filtrasi  adalah  sebesar  0,865.    Ketepatan permodelan persamaan adalah sebesar 86,5%.

## 3.3  Total  Solids  (TS)
Total solids atau total padatan yang terkandung pada  limbah  cair  tahu  berasal  dari  sisa-sisa proses pembuatan tahu tersebut misalnya dari proses pencucian kedelai.  Apabila nilai TS pada limbah tinggi maka proses terjadinya endapan pada  daerah  buangan  akan  lebih  cepat.    Oleh karena itu perlu dilakukan pengolahan pada air
Kinetika filtrasi  limbah cair....  (Rodiyanti, Sugeng  T   dan    Nugroho  H)
limbah  sebelum  dibuang  ke  lingkungan. Pengolahan TS pada air limbah dapat dilakukan dengan  3  cara  yaitu secara  fisik,  biologis  dan kimia.    Pada  penelitian  ini  pengolahan  yang digunakan adalah pengolahan secara fisik dan
Gambar 3. Analisis regresi eksponensial waktu filtrasi terhadap perubahan TS
Persentase penurunan TS sebelum dan sesudah filtrasi  adalah sebesar  61,5%.   Penurunan  ini terjadi karena adanya proses fisik dan biologis pada proses filtrasi tersebut.  Bahan organik pada
partikulat  maupun  terlarut,  anorganik  maupun organik.  Pengukuran kadar P total pada air limbah sama  dengan  pengukuran  P  total  pada  media biofilter yaitu dengan menggunakan metode asam askorbat.  Akan tetapi pengukuran P total pada air limbah  tidak  melalui  tahapan  pengocokan  atau shaker.    Dari  penelitian  yang  telah  dilakukan diperoleh  hasil  seperti  yang  disajikan  pada Gambar 4.
Persentase  penurunan  kadar  P  total  pada  air limbah adalah sebesar 42,9%.  Pengukuran P total pada air limbah berlangsung secara kimia fisik dan biologis.  Proses kimia fisik adalah dengan adanya proses absorbsi unsur P yang terdapat pada air limbah.  Unsur P pada air limbah akan diserap oleh batu zeolit, sehingga kadar P total di air limbah akan berkurang dan kadar P total pada batu zeolit akan bertambah.  Proses biologis adalah dengan adanya  proses  asimilasi  sel.    Pengambilan  P anorganik dari air limbah (HPO 4 2- or H 2 PO 4 - ) akan diubah menjadi  P organik oleh mikroorganisme yang tedapat pada batu zeolit.
air limbah akan terhalang oleh tumpukan media biofilter,  sehingga  kandungan  bahan  organik atau  TS  pada  air  limbah  akan  berkurang. Sedangkan  pengolahan  secara  biologis  pada penelitian ini adalah lapisan biofilm yang dibuat oleh mikroorganisme yang terdapat pada zeolit kandungan  bahan  organik  yang  terdapat  di limbah cair tahu terjerap ke dalam rongga dan saluran yang terdapat pada batu zeolit.  Selain itu  pada  batu  zeolit  tumbuh  mikroorganisme yang  akan  menguraikan  bahan  organik  yang terkandung pada air limbah sehingga TS pada air  limbah  akan  mengalami  penurunan. Koefisien  korelasi  (R)  untuk  hubungan  TS dengan  waktu  filtrasi  adalah  sebesar  0,856. Ketepatan  permodelan  persamaan  tersebut adalah sebesar 85,6%.

## 3.4  Kadar  Fosfor  Total  (P  Total)  Pada  Air Limbah
Fosfor total merupakan jumlah total fosfor yang terdapat pada air limbah  tersebut, baik berupa
Gambar 4. Analisis regresi eksponensial waktu filtrasi terhadap perubahan kadar P total pada air limbah
Kadar  N-NH 4 + di  dalam  air  limbah  mengalami penurunan.  Semakin lama waktu filtrasi maka kadar  N-NH 4 + akan  semakin  menurun. Persentase  penurunan  kadar  N-NH 4 + adalah sebesar  79,9%.    Koefisien  korelasi  (R)  untuk hubungan kadar  N-NH 4 + dengan  waktu  filtrasi adalah  sebesar 0,755.     Ketepatan  permodelan persamaan yang diperoleh adalah sebesar 75,5%.
Sample  dibaca  dengan  menggunakan spektrofotometer  dengan  panjang  gelombang 425  nm.  Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh  hasil  seperti  yang  disajikan  pada Gambar 5.
3.5 Kadar N-NH 4 + (Nitrogen-amonium) Pada air Limbah
Jumlah  fosfor  yang  berlebihan  dan  disertai dengan  adanya  nitrogen  dapat  menyebabkan pertumbuhan  alga  di  perairan  menjadi meningkat.    Peningkatan  jumlah  alga  ini membentuk  lapisan  pada  permukaan  air, sehingga dapat menghambat masuknya cahaya matahari ke dasar perairan yang akan merugikan ekosistem perairan (Efendi, 2003).  Oleh karena itu keberadaan nitrogen dalam air limbah perlu direduksi.
Pada penelitian  ini pengukuran  kadar N-NH 4 + dilakukan dengan menggunakan metode Nessler.
Kinetika filtrasi  limbah cair....  (Rodiyanti, Sugeng  T   dan    Nugroho  H)

## IV.  KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Kesimpulan
1.  Kadar  P  total  pada  air  limbah  mengalami penurunan  sebesar  50,6%  dibandingkan sebelum  difiltrasi  dan  persamaan  kinetika reaksi yang diperoleh adalah P total = 13,16 - 0,01x .  Sedangkan kadar P total pada batu zeolit mengalami peningkatan sebesar 49% setelah difiltrasi.
2. Kadar N-NH 4 + di dalam air limbah mengalami penurunan  sebesar  79,9%  dan  persamaan kinetika  reaksinya  adalah  Kadar  N-NH 4 + = 115,3e -0,03x .
3.  Nilai  pH  sebelum  dan  sesudah  filtrasi mengalami kenaikan sebesar 48,9%, nilai pH tertinggi terjadi saat filtrasi 48 jam dengan nilai pH sebesar 8,02.  Hal ini  dikarenakan batu zeolit bersifat basa dengan stabilitas basa 7-10  dan  karena  proses  penguraian  bahan organik  oleh  mikroorganisme  yang membentuk amonia.

## 4.2 Saran
Untuk menyempurnakan hasil dari penelitian ini maka perlu dilakukan penelitian lanjutan tentang penggunaan  media  biofilter  secara  berulang. Berapa  lama  waktu  yang  dibutuhkan  untuk filtrasi sampai terjadi penyumbatan pada media tersebut.

## DAFTAR  PUSTAKA
Budijono,  M.  Hasbi,  dan  Ahmali.    2010.
Efektivitas Pemakaian Zeolit sebagai Media Biofilter  Limbah  Cair  Tahu.    Jurnal  Ilmu Perairan.  Vol. 8 (2): 64-70.
Devinny, J. S., M. A. Deshusses, and T. S. Webster. 1999.Biofiltration for Air Pollution Control. Lewis Publishers. New York.
Effendi,  H.    2003.    Telaah  Kualitas  Air  Bagi Pengelolaan Sumber Daya Dan Lingkungan Perairan.  Kanisius.  Yogyakarta.
Jenie,  B.S.L.,  dan  W.  P.  Rahayu.    1993. Penanganan  Limbah  Industri  Pangan. Kansius.  Yogyakarta.
Patil,  K.  D.    2007.    Mechanical  Operations Fundamental  Principles  and  Aplications. Nirali Prakashan.  Mumbai.
Ratnani,  R. D.   2012.   Kemampuan  Kombinasi Eceng  Gondok  dan  Lumpur  Aktif  untuk Menurunkan Pencemaran pada Limbah Cair Industri  Tahu.    Momentum.    Universitas Wahid Hasyim Semarang.  Vol 8 (1): 1-5.
Sugianto, R.  2012.  Zeolite Untuk Perairan Siapa Takut.  CV Minatama.  Bandar Lampung.
Suprapti,  M.  L.    2003.    Teknologi  Pengolahan Pangan  Pembuatan  Tahu.    Kanisius. Yogyakarta.