## PENGOLAHAN AIR LIMBAH INDUSTRI SUSU DENGAN SISTEM SEMI BATCH REACTOR
Ahmad Zakaria 1 , Erizal Tanjung 2 , Khansa Fay’i Safira 1 , Aynuddin 1
1 Politeknik AKA Bogor, Tanah Baru, Bogor, Indonesia
2 PT. Prasadha Pamunah Limbah Industri, Cileungsi, Bogor, Indonesia

## Abstrak
Air limbah industri susu berasal dari susu dan produk jadi yang hilang karena kebocoran pipa, luberan ( overflow ) tangki penampungan, kegagalan proses produksi, atau  buruknya proses handling. Air limbah industri susu juga mengandung  beberapa  senyawa  kimia  (NaOH,  KOH,  H 3 PO 4 ,  HNO 3 ,  dan  NaOCl)  yang  digunakan  untuk membersihkan  peralatan  dan  area  produksi.  Karakteristik  limbah  industri  susu  umumnya  memiliki  kandungan organik  yang  tinggi  sehingga  dalam  pengolahannya  dilakukan  kombinasi  pengolahan  dengan  metode  biologi, fisika, dan kimia. Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui nilai karakteristik effluent hasil pengolahan dengan sistem  semi  batch  reactor  dan  membandingkannya  dengan  Baku  Mutu  Lingkungan  yang  berlaku  (Permen  LH No. 5/2014 Lampiran VIII). Tiga tahap percobaan meliputi persiapan contoh, proses pengolahan dan pengujian, serta  interpretasi  data.  Berdasarkan  percobaan  didapatkan  hasil  bahwa  rangkaian  unit  pengolahan  ini  mampu memperbaiki semua karakteristik limbah secara signifikan. Nilai parameter kualitas limbah yaitu pH 8,83; TDS 986 mg/L; COD < 100 mg/L; amonia < 1 mg/L; BOD 36 mg/L; minyak dan lemak  dibawah limit deteksi; TSS 24 mg/L. Hasil pengolahan sudah memenuhi baku mutu lingkungan yang berlaku.
Kata kunci: industri susu, semi batch reactor, anaerob, koagulasi, flokulasi

## Abstract
Dairy  industry  wastewater  comes  from  milk  and  finished  products  lost  due  to  leakage  of  pipes,  overflow  of storage tanks, failure of production processes, or poor handling processes. Dairy industrial wastewater contains several chemical compounds (NaOH, KOH, H 3 PO 4 , HNO 3 , and NaOCl) used to clean production equipment and areas.  Due  to  its  high  organic  content,  the  dairy  industry  processes  its  wastewater  by  a  batch  system  that combines  the  biological,  physical,  and  chemical  methods.  This  experiment  aims  to  determine  the  effluent's characteristic  value  from  processing  with  a  semi-batch  reactor  system  and  compare  it  with  the  applicable Environmental Quality Standards (Permen LH No. 5/2014 Annex VIII). We did three experimental stages, which include preparation, processing and testing, and data interpretation. The data showed that these batch treatment units  improved  all  of  the  waste  characteristics  significantly  based  on  the  experiment.  Waste  parameters  value respectively are pH 8.83; TDS 986 mg / L; COD <100 mg / L; Ammonia <1 mg / L; BOD 36 mg / L; Oil and grease  below  the  detection  limit;  and  TSS  24  mg  /  L.  The  processing  results  have  met  the  applicable environmental quality standards.
Keyword : dairy industry, semi-batch reactor, anaerobic, coagulation, flocculation

## PENDAHULUAN
Perkembangan  industri  susu  di Indonesia  semakin  meningkat  seiring dengan meningkatnya kebutuhan
masyarakat  terhadap  produk  olahan  susu. Rata-rata  volume  air  limbah  industri  susu sebesar 2,5 L per liter susu cair olahan atau
2  L  per  kg  susu  bubuk  (EPA,  1997; Hendrawati,  2006).  Salah  satu  perusahaan pengolahan  susu  di  Indonesia  setiap harinya  mengolah  650.000  L  susu  cair menjadi 200 ton susu bubuk dan diperkirakan  volume  air  limbah  yang
dihasilkannya sekitar 400.000 L
(Setyawan, 2015).
Air  limbah  industri  susu  berasal dari  susu  dan  produk  jadi  yang  hilang karena  kebocoran  pipa,  luberan  ( overflow ) tangki  penampungan,  kegagalan  proses produksi,  atau  buruknya  proses handling.
Air limbah industri  susu  juga mengandung beberapa  senyawa  kimia  (NaOH,  KOH, H 3 PO 4 , HNO 3 , dan NaOCl) yang digunakan  untuk  membersihkan  peralatan dan area produksi (Liu dan Haynes, 2010). Air  limbah  industri  susu  pada  tahap  awal sebelum  proses  memiliki  BOD  sebesar 600-2000  mg/L,  COD  sebesar  800-4500 mg/L,  total  nitrogen  sebesar  20-230  mg/L, kadar  total  fosfor  sebesar  20-100  mg/L, kalium sebesar 6,78 mg/L, susbtansi lemak 80-250  mg/L,  sedimen  12  mL/L  dan  pH bekisar 6-11 (Pambudi et  al ., 2012;  DWA, 2010).
Reaktor semibatch tidak  dapat digambarkan  secara  akurat  sebagai  reaktor continue atau batch .  Reaktor semibatch biasanya  diklasifikasikan  sebagai  jenis reaktor  transien.  Keuntungan  dari  reaktor ini  adalah  dapat  mengontrol  panas  reaksi yang sangat eksotermis dengan memasukkan umpan secara bertahap selama  berlangsungnya  reaksi,  konsentrasi umpan  dalam  reaktor  dapat  dipertahankan lebih  rendah  daripada  dalam  operasi batch normal.  Beberapa  panas  yang  dilepaskan
selama reaksi digunakan untuk memanaskan  bahan  umpan,  sehingga mengurangi kapasitas  yang diperlukan dari koil pemanasan.
Percobaan ini bertujuan studi pengolahan air limbah industri susu dengan rangkaian unit anaerob, koagulasi, flokulasi,  dan  aerob  dengan semi  batch reactor. Hasil yang diperoleh dibandingkan dengan  baku  mutu  lingkungan  yang  telah ditetapkan  oleh  Pemerintah  Republik Indonesia  yang  mengacu  pada  Peraturan Menteri  Lingkungan  Hidup  Nomor  05 Tahun  2014  tentang  Baku  Mutu  Air Limbah Lampiran VIII.

## METODOLOGI PENELITIAN

## Alat dan Bahan
Peralatan  yang  digunakan  meliputi peralatan  proses  dan  peralatan  analisis. Peralatan  yang  digunakan  untuk  proses terdiri  dari Mini-Reactor  Anaerobic , Mini- Reactor  Aerobic,  Aerator ,  dan Jar  Test . Peralatan  yang  digunakan  untuk  analisa adalah Stirrer  magnetic  Rexim  RSH-1DR , Buret  Makro Pyrex 50  mL, Water  Pump merck Soldex , Aerator Luckiness L-828 , pH meter Orion  4star ,  DO  meter Mettiler Toledo ,  Botol Winkler 350  mL,  COD Reactor  HACH , Vial  For  COD  Pyrex , Spektrometer  UV-VIS Shimadzu ,  Kertas Saring Whatman ,  Neraca  Analitik  merek
Saffron ,  Oven  merek Biobasse ,  dan  alat gelas lain untuk analisis
Bahan yang  digunakan  dalam percobaan ini meliputi bahan uji dan bahan kimia.  Bahan  uji  yang  digunakan  adalah contoh limbah industri susu dan contoh air limbah proses evaporasi. Bahan kimia yang digunakan  adalah  larutan  NaOH  3%, larutan  H 2 SO 4 5N,  larutan  NaOH  10  N, larutan ammonium molibdat, larutan kalium  antimonil  tartrat,  larutan  asam askorbat,  larutan  Na 2 CO 3 ,  larutan  HCl, larutan  tetra  kloroetilen,  larutan  Ag 2 SO 4 , Poliferisulfat  (Fe 2 (SO 4 ) 3 )n  ,  Lime  (CaO) 10%, dan Poliakrilamida ((C 3 H 5 NO)n).

## Metode Penelitian

## Tahap Persiapan Contoh
Sludge dari kolam SBR
( Sequencing  Batch  Reactor )  dipisahkan dari  campurannya, sludge dimasukan  ke dalam botol kaca selama 16 hari. Indikator pematangan  bakteri  warna sludge yang berubah menjadi hitam dan tekstur mengental.
Aklimatisasi  dilakukan  selama  16- 30  hari  atau  sampai  nilai  COD  tidak fluktuatif  dengan  memasukan  contoh  air limbah  industri  susu  murni  melalui  cerat inlet yang berada diatas reaktor menggunakan  selang  yang  dipompakan secara peristaltik agar saat proses pengumpanan  tidak  perlu  dibuka  tutup
reaktor. Sludge mikroba  diumpankan dengan volume 150 mL setiap 2 hari sekali selama  proses  aklimatisasi.  Pada  sisi samping  reaktor  terdapat  cerat outlet yang berfungsi  untuk  sistem decant dan  untuk memudahkan  dalam  mengambil  contoh  uji analisis pemantauan.

## Tahap Pengolahan
Reaktor  anaerob  yang  siap running proses  dikosongkan  limbah  yang  ada didalamnya,  disisakan  sebagian sludge yang  dianggap  adalah  mikroba  dari  unit tersebut.  Setelah  proses decant dilakukan proses feeding dengan  contoh  air  limbah murni.
Pengolahan secara anaerob
dilakukan  dengan  cara  mengumpankan contoh 250 mL melalui  cerat dibagian atas reaktor.  Penambahan  bahan  kimia  NaOH 3% untuk menjaga pH pada kondisi netral. Selama  proses  dilakukan  pengadukan menggunakan strirer  magnetic. Proses  ini dilakukan  analisis  pemantauan  setiap harinya  dengan  parameter  DO,  pH,  TDS, ammonia,  alkalinitas,  COD,  MLSS,  dan MLVSS.
Contoh  uji  sebanyak  1000  mL dimasukan  ke  dalam beaker  glass .  Proses koagulasi  dilakukan  dengan  penambahan koagulan  polyferi  sulfat  dan  dilakukan pengadukan cepat 120-150 rpm selama 3-5 menit.  Contoh  uji  ditambahkan Lime 10% dan  dilakukan  pengadukan  selama  2-3
menit. Proses flokulasi ditambahkan
flokulan poliakrilamida, dilakukan pengadukan  lambat  30-45  rpm  selama  1-2 menit.  Setelah  proses  flokulasi,  lakukan proses  sedimentasi  untuk  memisahkan sludge dan supernatant . Supernatant dianalisis  parameter  pH,  TDS,  TSS,  COD, amonia, dan fosfat.
Contoh  uji  diumpankan  kedalam reaktor  dengan  variasi  volume  65  mL  dan 75  mL  serta  limbah  evaporasi  1000  mL. Proses  berlangsung  selama  tiga  hari  dan dilakukan  dekantasi  pada  hari  ketiga. Selama  jalannya  proses  pengolahan  pada sistem aerob dilakukan analisis monitoring dengan  parameter  DO,  pH,  TDS,  COD, alkali,  amonia,  fosfat,  dan  MLVSS.  Hasil dari  pengolahan  aerob  dianalisis  dengan paramter  pH,    TSS,  Amonia,  COD,  BOD, dan  Minyak  lemak.  Hasil  analisis effluent dibandingkan dengan baku mutu lingkungan  yaitu  PERMEN  LH  No.  05 Tahun 2014.
Contoh  uji  awal  sebagai inffluent dianalisis  karakteristiknya,  parameter  yang diujikan  sesuai  dengan  parameter  yang ditetapkan  didalam  baku  mutu  lingkungan meliputi  parameter  pH,  TSS,  COD,  BOD, amonia,  dan  minyak  lemak.  Selain  itu, dianalisis  parameter  kunci  sesuai state perusahaan dengan menganalisis parameter TDS  dan  fosfat.  Contoh  uji  awal  sebagai effluent dianalisis karakteristiknya, parameter  yang  diujikan  sesuai  dengan
parameter  yang  ditetapkan  didalam  baku mutu  lingkungan  meliputi  parameter  pH, TSS, COD, amonia, dan minyak lemak.

## Tahap Interpretasi Data
Data  hasil  pengolahan  yang  didapatkan dibandingkan  dengan  regulasi  pemerintah yaitu  mengacu  pada  PERMEN  LH  No. 05/2014 Lampiran VIII.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Tahap Persiapan
Tahap  aklimatisasi  pada  bakteri juga bertujuan untuk mengoptimalkan kerja bakteri  dalam    mendegradasi  senyawa organik  kompleks  menjadi  senyawa  yang lebih  sederhana. Feeding dimulai  dengan dosis  150  mL  hingga  250  mL  perharinya sampai  nilai  COD  anaerob  konstan  di bawah  40.000  mg/L.  Efisiensi  penyisihan bahan organik dan pembentukan mikroorganisme  pada  tahap  aklimatisasi adalah 65,66%. Pada setiap tahap, efisiensi pembentukan  mikroorganisme  semakin kecil karena bahan organik yang digunakan sebagai substrat semakin kompleks.
Tabel 1. Data Aklimatisasi
Hari Ke- Volume Feeding (mL) OLR (kg day/m3) COD (mg/L) 1-3 150 4,64 35.750 4-6 175 5,41 34.550 7-9 200 6,19 33.483 10-16 250 7,73 28.343
Biasanya organic loading ditetapkan  pada  satuan  Kg  BOD  (atau COD) per m 3 volume tangki, namun hal ini juga  didefinisikan  sebagai  kuantitas  bahan organik  yang  diterapkan  per  hari  melalui satuan area permukaan (Azhari, 2016).

## Pengujian Influent
Parameter  yang  diujikan  untuk
contoh inffluent merupakan parameter yang sesuai  dengan  baku  mutu  lingkungan  yang ditetapkan.  Selain  itu,  dilakukan  juga analisis parameter yang sesuai dengan state perusahaan.  Hasil  analisis  parameter  kunci contoh  air  limbah  industri  susu  terlihat belum  memenuhi  standar  acuan  yang digunakan  seperti  dapat  dilihat  pada  Tabel 2.
Tabel 2. Parameter Influent Air Limbah Industri

## Susu
Parameter  Nilai Standar Acuan Satuan pH 3,45 6-9 TDS 2600 2000 mg/L COD 92.800 100 mg/L Amonia 29,6 1 mg/L Fosfat 103,8 0,5 mg/L BOD 53.885 40 mg/L Minyak Lemak 146 10 mg/L TSS 11200 50 mg/L
Nilai  pH  awal  contoh  sebesar  3,45 melalui  proses  anaerob  nilai  pH  naik menjadi  5,80  –  7,01  sebagian  besar  data analisis monitoring harian cenderung  asam dibawah  pH  7  hal  ini  dikarenakan  bakteri asidogenik  menghasilkan  asam  organik yang cenderung menurunkan pH bioreaktor.

## Pengujian Effluent
Hasil  akhir  dari  rangkaian  pengolahan ini  dianalisis  karakteristiknya  sebagai  data effluent untuk  dibandingkan  dengan  baku mutu  lingkungan  yang  sudah  ditetapkan sebelum dibuang ke badan air. Berdasarkan Tabel  3  nilai effluent sudah  memenuhi baku  mutu  lingkungan  yang  mengacu kepada Permen LH No. 05/ 2014 Lampiran VIII . Pengolahan  air  limbah  industri  susu dengan rangkaian unit biologycal treatment, physical treatment, and chemical  treatment dapat  disimpulkan bahwa  hasil  pengolahan  limbah  layak dibuang ke badan air.

## Tabel  3.  Nilai  Effluent  dibandingkan  dengan Baku Mutu Lingkungan
Para- meter Nilai Effluent Satuan Regulasi Permen LH Keterangan pH 8,83 6-9 Memenuhi TSS 24 mg/L 50 Memenuhi COD 93 mg/L 100 Memenuhi BOD 36 mg/L 40 Memenuhi Amonia 0,205 mg/L 10 Memenuhi Oil  and grease 0 mg/L 10 Memenuhi
Nilai  pH  untuk  proses  koagulasi- flokulasi  berada  pada  nilai  6,08-6,10. Pengaturan  pH  menggunakan  Lime  10% sebelum  proses  flokulasi.  Nilai  pH  pada proses aerob cenderung  basa diatas 7,5 hal ini  dikarenakan  dilakukan  pengolahan secara multi-waste yaitu  menggabungkan dua  jenis  atau  lebih  limbah  untuk  diolah didalam  reaktor.  Selain  itu,  ke  fluktuatifan data  pH  pada  proses  aerob  ini  dipengaruhi
oleh respirasi
mikroorganisme
pendegradasi  yang berada di dalam reaktor (Danapriatna, 2010).
Berlebihnya kandungan amonia
tidak  diharapkan  untuk  proses  anaerob karena dapat meracuni bakteri pendegradasi  sehingga  akan  menyebabkan kematian  pada  mikroorganisme  pengurai (Mojiri,  2012).  Konsentrasi  ammonia  pada proses anaerob masih di bawah 1.500 mg/L menandakan  konsentrasi  ammonia  di dalam  reaktor  tidak  mempengaruhi  proses
pengolahan  secara  anaerobik  di  dalam reaktor.  proses  koagulasi-flokulasi  dapat menurunkan  nilai  amonia  sebesar  34,34%, penurunan  nilai  amonia  pada  proses  ini hanya bertujuan untuk membantu penurunan  beban  pengolahan  sebelum masuk ke proses aerob.
Proses  anaerob  memiliki  nilai efisiensi  untuk  mengurangi  kadar  COD contoh  air  limbah  sebesar  71,42%.  Proses koagulasi-flokulasi memiliki pengaruh penurunan  nilai  COD  sebesar  27,45%. Penurunan  nilai  COD  pada  proses  ini hanya  bertujuan  untuk  mengurangi  beban pengolahan bahan organik untuk diumpankan  kedalam  proses  aerob.  Proses aerob  didapatkan  nilai  COD  dibawah  100 mg/L  yang  artinya  memenuhi  baku  mutu lingkungan yang mengacu kepada regulasi.

## KESIMPULAN
Berdasarkan percobaan yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa rangkaian  unit  pengolahan  secara  biologis, fisika dan kimia dapat diaplikasikan dalam pengolahan limbah cair industri susu tinggi kandungan  organiknya.  Hasil  pengolahan dan  pengujian  proses  anaerob  memiliki nilai organic  loading  rate sebesar  7,73 kg/m 3 perhari,  pada  proses  Koagulasi- Flokulasi  memiliki  nilai  Effisiensi  97,35% dalam  menurunkan  nilai  TSS,  dan  pada
proses  aerob  memiliki  nilai organic loading  rate sebesar  0,41  kg  /m 3 perhari.
Hasil  pengolahan  sudah  memenuhi  baku mutu  lingkungan  yang  mengacu  pada Peraturan  Menteri  Lingkungan  Hidup  No. 05  Tahun  2014  Lampiran  VIII  sehingga dapat dibuang ke badan air.

## DAFTAR PUSTAKA
Anonim.    2014.    Keputusan  Menteri
Lingkungan Hidup Nomor 5 Tahun 2014  Tentang  Baku  Mutu  Air Limbah. Jakarta: Sekertariat Lingkungan Hidup. Azhari, A.R. 2016. Pendekatan Perencanaan WWTP Organic Loading  (BOD,  COD,  dan  VSS Loading). Fakultas Kesehatan Masyarakat Universitas Diponegoro, Semarang.
Basri,  A.  H . 2016.    Pengaruh  Beban Organik  dan  Pengadukan  Terhadap Penyisihan COD Lindi Terstabilisasi Secara Anaerob dengan  Sistem  Kontinu.    Skripsi. Jurusan Teknik Lingkungan.
Program  Studi  Teknik  Lingkungan
ITB, Bandung.
Danapriatna,  N.    2010.    Biokimia Penambatan  Nitrogen  Oleh  Bakteri Non  Simbiotik.  Jurnal  Agribisnis
dan  Pengembangan  Wilayah.    Vol. 1 No. 2.
Hendrawati,  T.  2006.  Panduan  Inspeksi Penataan  Pengelolaan  Lingkungan Industri  Pengolahan  Susu.  Asisten
Deputi
Urusan Pengendalian Pencemaran  Agroindustri,  Jakarta Timur.
Mojiri,  A.,  AZIZ,  A.  H.;  ZAMAN,  N.Q. dan AZIZ, S.Q. 2012. A Review on Anaerobic  Digestion,  Bio-reactor and Nitrogen Removal from Wastewater  and  Landfill  Leachate by  Bio-reactor. Advances  in  Env. Biology , 6(7): 2143-2150.
Pambudi, F.H., K. Sa’diyah,  S.R. Juliastuti
&  N.  Hendrianie.    2012.  Peran Mikroorganisme
Azotobacter
chrooccuum,  Pseudomonas  putida , dan Aspergillus niger pada Pembuatan Pupuk Cair dari Limbah cair  Industri  Pengolahan  Susu. Jurnal Teknik Pomits.1(1): 1-4.
Permen  Lingkungan  Hidup 05  Tahun 2014  Tentang  Baku  Mutu  Air Limbah.
Setyawan,  H.    2010.    Nestle  Indonesia
Masuk  ke  Pasar  Susu  Murah. Kompas, 4 Maret 2010.http://entertainment.kompas.c om/read/20
10/03/04/04003492/Nestle.Indonesi
a.Masuk.ke.Pasar.Susu.Murah.
Diakses tanggal 23 Maret 2018.
U.S. EPA. 1997. Exposure  Factors Handbook  (1997,  Final  Report).
U.S. Environmental Protection
Agency.  EPA/600/P-95/002F  a-c.
Washington, DC.