S56433-nur Aisyah Al Anbiya.pdf

Identifikasi dan Evaluasi Pengolahan Limbah Cair Industri Farmasi (Studi Kasus: PT.Kimia Farma Plant Jakarta) Nur Aisyah al-Anbiya dan Setyo Sarwanto Moersidik Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Kampus Baru UI, Depok, 16424, Indonesia Email: [email protected]

Abstrak Instalasi Pengolahan Air Limbah PT. Kimia Farma Plant Jakarta mengolah air limbah yang berasal dari kegiatan produksi obat, pencucian, limbah domestik yang menggunakan proses biologis dengan metode anaerob-aerob. Setelah 20 tahun beroperasi, IPAL tidak pernah dicek kesesuaian parameter disain unit pengolahannya sehingga harus dilakukan evaluasi untuk meningkatan efisiensinya. Evaluasi dilakukan dengan menghitung parameterparameter disain pada kondisi eksisting dan membandingkannya dengan kriteria disain pada literatur. Hasilnya yaitu efisiensi pengolahan keseluruhan penyisihan BOD=91%, COD=88%, TSS=96% dan telah masuk kriteria disain. Selain itu, terdapat beberapa parameter yang tidak masuk rentang kriteria disain diantaranya waktu tinggal dan organic loading (bak anaerob), F/M dan MLSS (bak aerob), overflow rate (bak sedimentasi). Sehingga pada perhitungan keseuaian kondisi rencana IPAL, bak anaerob tidak difungsikan dan dilakukan beberapa kontrol perbaikan agar mencapai nilai kinerja MLSS 4000 mg/L, F/M Ratio 0,076, kebutuhan udara 4195,37 m3/day, overflow rate 8,182 m3/m2.h.

Identification and Evaluation of Pharmaceutical Industry Waste Water Treatment (Case study: PT.Kimia Farma Plant Jakarta)) Abstract Wastewater Treatment Plant of PT Kimia Farma Jakarta processes influent from the units of producing drugs and washing equipment. It also processes waste water from biological process using anaerobic-aerobic method.After 20 years of operation, WWTP of PT Kimia Farma Plant Jakarta have never checked the suitability of the design parameters and the application in each unit, so that should have been done to improve the efficiency of The WWTP. An evaluation is conducted by calculating the design parameters on existing conditions and comparing it to the design criteria’s literature. The results of the overall processing efficiency in removal BOD were : 91%, COD: 88%, TSS: 96%. Moreover, there are several parameters that are not in the range of design criteria such as residence time and organic loading (unit of anaerobic), the F/M ratio and MLSS (unit of aerobic), overflow rate (unit of sedimentation). So that in the planning process, anaerobic unit was not used. Then, the writer used some improvements to achieve the performance value of MLSS 4000 mg/L, the F/M Ratio 0,076, aeration air demand 4195,37 m3/day, overflow rate 8,182 m2 m3/h. Keyword : evaluation, efficiency, pharmaceutical waste water,design criteria

Pendahuluan Seiring perkembangan penduduk, pemenuhan akan kebutuhan dituntut dapat menyeimbangi agar tercapai kesejahteraan kehidupan. Salah satu aspek pontensial dalam pemenuhan kesejahteraan yaitu aspek kesehatan. Industri farmasi sebagai pihak yang berperan penting 1 Identifikasi dan …, Nur Aisyah Al Anbiya, FT UI, 2014

dalam pemenuhan kebutuhan obat-obatan dan alat kesehatan masyarakat juga ikut tumbuh pesat menyeimbangi tingginya permintaan. Dari data Badan Pengawas Obat dan Makanan (BPOM RI, 2005), pertumbuhan industri farmasi Indonesia rata-rata mencapai 14,10% per tahun lebih tinggi dari angka pertumbuhan nasional yang hanya mencapai 5-6% per tahun. Untuk menghasilkan sebuah produk maka diperlukan proses produksi yang kuga akan menghasilkan produk sampingan atau limbah. Limbah farmasi merupakan salah satu sumber pencemaran yang sangat potensial. Pada dasarnya, limbah farmasi merupakan salah satu dari limbah medis berbahaya karena sifatnya yang berbahaya, reaktif, beracun, mudah terbakar, korosif, serta konsentrasi atau jumlahnya yang baik secara langsung maupun tidak langsung dapat merusak lingkungan. Oleh karena itu, diperlukan pengelolaan yang tepat dan benar sebelum menimbulkan dampak yang berbahaya bagi lingkungan. Limbah industri farmasi dapat berupa senyawa asam, basa, garam dan katalis, pelarut, dan berbagai macam hasil sisa produksi kegiatan setiap industri. Karakteristik dan kompleksitas limbahnya bergantung dengan karakteristik produk yang dihasilkan. Produk industri farmasi yang sering terdeteksi mencemari lingkungan berupa antibiotik, bahan formulasi, produk kimiawi, dan kontaminan organik. Semua bahan pencemar tersebut dapat menyebabkan resestensi pada bakteri dan mengganggu kesehatan masyarakat apabila terdapat di badan air (Kolpin et al, 2002). Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi dan mengevaluasi mengenai limbah cair farmasi di PT. Kimia Farma. PT. Kimia Farma dipilih menjadi tempat penelitian karena plant ini merupakan satu-satunya pabrik obat di Indonesia yang mendapat tugas dari pemerintah untuk memproduksi obat golongan narkotika sehingga kemungkinan karakteritik air limbahnya lebih kompleks. Oleh karena itu dilakukan pengkajian terhadap pengolahan limbah di PT. Kimia Farma Plant Jakarta untuk mengetahui pengolahan limbah cair industri farmasi serta mencari titik optimasi pengolahan agar berwawasan ramah lingkungan.

Tinjauan Teoritis Limbah cair adalah kombinasi antara cairan dan air yang membawa sisa-sisa dari permukaan, bangunan komersil, perkantoran dan industri-industri yang mengalir bersama-sama dengan air hujan atau air permukaan yang mungkin ada, (Metcalf dan Eddy, 2003).

2 Identifikasi dan …, Nur Aisyah Al Anbiya, FT UI, 2014

Pada prinsipnya setiap industri farmasi memiliki karakteristik limbah yang berbeda-beda karena kegiatan produksi masing-masing industri yang dilakukan pun berbeda. Kegiatan produksi yang dilakukan oleh industri farmasi dapat dikategorikan sebperti kegiatan produksi obat (fermentasi, kimia sintetis, biologis) dan kegiatan pencampuran, formulasi, dan persiapan pengepakan (USEPA,1997). Karakteristik air limbah industri farmasi dari keseluruhan proses dirangkum dalam Tabel 1. Sedangkan untuk karakteristik air limbah farmasi yang beraasal dari golongan antibiotika dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 1. Karakteristik Air Limbah Industri Farmasi dari Keseluruhan Proses Parameter pH Warna TDS (mg/L) TSS (mg/L) BOD ( mg/L) COD (mg/L) Alkalinitas sebagai CaCO3 (mg/L) Kekeruhan (mg/L) Phenol (mg/L) Sumber: Metcalf and Eddy, 2003

Range 6,2-7 600-1300 690-930 1300-1800 2500-3200 90-180 2,2-3,0 95-125

Tabel 2. Karakteristik Influen Limbah Cair Antibiotika Parameter BOD COD pH TSS

Kriteria 1500-1900 2500-6000 2-11 500-1000 Sumber: Nemerow,1984

Satuan mg/L mg/L mg/L

Terdapat beberapa tipe pengolahan air limbah baik berupa fisik, kimiawi, maupun biologis. PT.Kimia Farma Plant Jakarta yang menggunakan metode pengolahan secara biologis menggunakan anaerob-aerob. Tipe pengolahan anaerob yang digunakan adalah conventional anaerob, untuk parameter disainnya dapat dilihat pada Tabel 2. Sedangkan tipe pengolahan aerob yang digunakan adalah extended aeration, untuk parameter disainnya dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Deskripsi dan parameter desain dari Conventional Anaerob Volumetric Organik Hydraulic Loading (kg Retention Suhu COD/m3.d) Time (jam) Conventional Anaerobic 1-5 240-360 250-300 Sumber: Prof Dr. Goksel N, Demirer.Anaerobic Process Technology Jenis Pengolahan Anaerobik

3 Identifikasi dan …, Nur Aisyah Al Anbiya, FT UI, 2014

% efisiensi removal COD 60-80

Tabel 4. Deskripsi dan Parameter Disain dari Extendeed Aeration Modifikasi Activated Sludge Modifikasi proses Extended Aerator

SRT (θc), hari

Tipe aliran

Rasio F/M (d-1)

Aerator loading (kg/m3 hari)

MLSS (mg/L)

Periode Aerasi (jam)

Plug atau 0,05 – 0,15 3000 – 6000 18 - 36 complete 20 – 30 0,05 – 0,15 mixed Sumber : Watewater Treatement Plant, Syed R. Qasim (1985)

Rasio resirkulasi Qr / Q 0,5 – 2

Baku mutu merupakan suatu legal aspek yang ditetapkan oleh pemerintah berupa batas maksimum kandungan parameter dari suatu media lingkungan. Untuk baku mutu limbah industri farmasi yang digunakan dicantumkan pada Pergub DKI Jakarta Nomor 69 tahun 2013 tentang Baku Mutu Air Limbah Bagi Kegiatan dan/atau Usaha khusunya untuk industri farmasi sebagi berikut: Tabel 5. Baku Mutu Limbah Cair Industri Farmasi Parameter Kadar Maksimum (mg/L) BOD5 50 COD 100 TSS 60 Total N 30 Fenol 1,0 pH 6-9 Zat Organik 85 Antibiotika Negatif Sumber: Pergub DKI Jakrta Nomor 69 Tahun 2013

Metode Penelitian Pengumpulan data dilakukan dengan pengamatan di lapangan untuk memperoleh gambaran secara langsung proses pengolahan limbah cair yang meliputi sarana fisik dan sistem pengolahan limbah cair. Selain itui, melakukan wawancara dengan petugas yang bertanggung jawab terhadap pengelolaan limbah cair. Sehingga didapatkan data primer berupa timbulan dan kualitas air limbah, serta data sekunder berupa catatan pemakaian air bersih dan kualitas effluen limbah cair per bulan yang melebihi baku mutu. Untuk contoh uji diambil langsung IPAL PT.Kimia Farma Plant Jakarta denan mengacu pada SNI 6989,59:2008 Bagian 59: Metoda pengambilan contoh air limbah. Pengambilan sampel untuk evaluasi efisiensi IPAL. Titik pengambilan sampel ditampilkan pada Gambar 1, lalu dianaliasa di laboratorium pH, BOD, COD, TSS untuk mendeskripsikan karakteristiknya.

4 Identifikasi dan …, Nur Aisyah Al Anbiya, FT UI, 2014

Gambar 1.Titik Pengambilan Sampel

Setelah melakukan analisa laboratorium terhadap sampel uji yang diambil pada 17 April 2014, maka dilakukan pengolahan data untuk menganaliasa kinerja IPAL dengan tahapan seperti Tabel 5. Tabel 6. Analisa Kinerja IPAL Input • • •

Proses

Pengukuran debit limbah cair pada pre-treatment dan main treatment Data catatan flow meterdi outlet Data pemakaian air bersih pdam

Sampel dari pengolahan treatment dan ekualisasi

pre-

Data kualitas influent pre-treatment dan ekualisasi Data laboratorium influent- effluent Data hasil pengujian

Data kualitas effluent Debit dan kualitas rencana dari keseimbangan massa Kriteria disain literature

Perhitungan timbulan rata-rata

Output

Timbulan limbah cair

Perhitungan kesetimbangan massa antara influent setiap pretreatment dan setelah diekualisasi Perhitungan efisiensi Perhitungan konsentrasi influent dan effluent, pemeriksaan kesesuaian parameter kinerja dibandingkan dengan literatur, perhitungan kriteria disain pengolahan biologis serta sedimentasi Perbandingan nilai effluent dengan baku mutu

Karakteristik influent limbah cair (pH, BOD5, COD, TSS) Karakteristik influent non betalaktam (ph, BOD5, COD, TSS) Efesiensi total IPAL % Kinerja ipal (per unit dan evaluasi kinerja pengolahan biologis serta sedimentasi) Effluent aman atau tidak dibuang ke lingkungan

Perhitungan debit, kualitas rencana Perhitungan kriteria disain pengolahan biologis serta sedimentasi rencana

Kesesuaian perencanaan dan kriteria disain

Uji lab parameter pH, BOD5, COD, TSS

disain

Hasil Penelitian Pengujian sampel dilakukan di BPLHD (parameter BOD,COD, TSS) dan laboratorium PT. Kimia Farma Plant Jakarta (parameter pH). Hasil analisa laboratorium sampel uji dapat dilihan pada Tabel 7.

5 Identifikasi dan …, Nur Aisyah Al Anbiya, FT UI, 2014

Tabel 7.Hasil Uji Sampel Tiap Titik Uji Kualitas BOD

COD

TSS

10.45

171.3

422.7

60

Influent ARV

6.9

87.35

231.7

71

Influent Domestik

7.04

31.87

57.93

58

4

Effluent Laundry, Betalaktam, ARV

11.16

49.25

106.5

23

5

Bak Ekualisasi

6.57

207.39

335.03

109

Bak Anaerob

6.67

196.94

331.9

63

Bak Aerob

7.76

125.87

313.11

490

Bak Sedimentasi

7.55

7.24

24.52

18

Effluent

7.67

18.69

40.61

4

No

Pengolahan

1 2 3

6 7 8

pH

Influent Laundry Prelimenary Treatment

Main Treatment

9

Pembahasan a. Evaluasi Timbulan. Timbulan limbah cair di IPAL PT. Kimia Farma Plant Jakarta berasal dari kegiatan produksi, kegiatan domestik, dan kegiatan pencucian. Debit yang ditimbulkan dari kegiatan tersebut dihitung berdasarkan dua cara yaitu: 1. Perhitungan langsung debit (per satuan detik) Perhitungan langsung dilakukan penulis pada 17 April 2014 jam 10.00 WIB dengan mengukur debit di bak ekualisasi per satuan detik. Pengukuran menggunakan gelas ukur 3 liter. Setelah beberapa kali percobaan didapatkan gelas ukur terisi penuh pada 2 detik sehingga debitnya yaitu 1,5 liter/detik. Karena IPAL terus berjalan selama 24 jam maka debit hariannnya dapat diperkirakan +130 m3/hari. 2. Data pemakaian Air bersih PT. Kimia Farma Plant Jakarta Perhitungan pada meteran PAM dilihat dengan menganalisa perubahan angka meteran pada tanggal 17 April 2014 jam 10.00 WIB dan 18 April 2014 jam 10.00 WIB didapatkan debit hariannya yaitu 165 m3/detik. Pemakaian air bersih tersebut diasumsikan 100% menjadi limbah. 3. Data meteran IPAL pada titik efluen Terdapat flow meter pada titik outlet IPAL sehingga dianalisis juga perubahan angka pada meteran. perhitungan pada flow meter ini dilihat pada tanggal 17 April 2014 jam 10.00 WIB dan 18 April 2014 jam 10.00 WIB. Angka meterannya menunjukkan debit hariannya yaitu 95 m3/hari. 6 Identifikasi dan …, Nur Aisyah Al Anbiya, FT UI, 2014

Pada perhitungan evaluasi digunakan debit rata-rata yaitu 130 m3/hari, karena adanya kemungkinan debit yang fluktuatif per harinya. Kemungkinan lainnya yaitu perbedaan antara debit input dari air bersih dan debit yang masuk ke IPAL serta debit air keluaran IPAL. Karakteristik. Sumber air limbah yang diolah pada IPAL merupakan air limbah yang dihasilkan dari kegiatan kegiatan produksi, kegiatan domestik, dan kegiatan pencucian. Dengan berbagai macam jenis influen yang ada maka diperlukan analisa karakteristik inlet limbah tersebut. Adapun beberapa parameter untuk mengetahui karakteristik air limbah yang diolah baik dari segi fisik, kimiawi, dan biologi yaitu pH, BOD, COD, TSS. Tabel berikut ini adalah hasil analisis kimiawi yang dilakukan pada inlet yang diambil pada setiap titik influen IPAL pada tanggal 17 April 2014 pukul 10.00 WIB. Tabel 8. Analisa Laboratorium Karakteristik Influen IPAL

pH

BOD

Kualitas COD

10,45

171,3

Influen ARV

6,9

Influen Domestik Bak Ekualisasi

Pengolahan Influen Laundry

TSS

BOD/COD

422,7

60

0,41

87,35

231,7

71

0,38

7,04

31,87

57,93

58

0,55

6,57

207,39

335,03

109

0,62

Pada tabel tersebut dianalisa rasio BOD dan COD air limbah setiap influen yang menggambarkan kondisi biodegrability air limbah, semakin tinggi rasionya maka semakin tinggi pula tingkat biodegrability (Mark J Hammer, 2004). Apabila rasio BOD/COD kurang dari 0,6 maka diperlukan pengolahan fisik dan kimia terlebih dahulu (pretreatment) sebelum digabungkan untuk diolah secara biologis. Berdasarkan data diatas, rasio BOD/COD semua influen, kecuali dari kegiatan produksi obat non betalaktam, lebih kecil dari 0,6 sehingga diperlukan pretreatment sebelum masuk ke bak ekualisasi. Untuk non betalaktam, rasionya adalah 0,63. Saat ini, air buangan laundry dan kegiatan produksi obat telah mempunyai pengolahan awal. Sedangkan air dari limbah domestik dan produksi obat non betalaktam tidak dilakukan pengolahan awal. Karakteristik Air Limbah Non-Betalaktam. Pada saat sampling hanya influen limbah dari produksi obat non betalaktam (titik x) yang tidak bisa dianalisa. Sedangkan titik 2 diabaikan karena tidak ada produksi obat betalaktam pada 2014. Prinsip yang digunakan yaitu keseimbangan massa antara debit dan kualitas air dari setiap sumber dan yang digabungakn.

7 Identifikasi dan …, Nur Aisyah Al Anbiya, FT UI, 2014

Pada kasus ini, diasumsikan debit dan kualitas dari influen laundry + Influen ARV + influen domestik + influen non betalaktam sama dengan debit dan kualitas pada influen ekualisasi. Ma+b+c+d = Mekualisasi !!   ×  !! + !!   ×  !! + !! ×  !! + !!   ×  !! =   !!"#$%   ×!!"#$% Karena titik 1,2,3 diolah terlebih dahulu, maka yang dijadikan perhitungan kestimbangan massa yaitu hasil efluen dari pengolahan awal limbah laundry dan ARV. Sehingga rumus berikut digunakan untuk perhitungan setiap parameter di influen non betalaktam (titik x). M4,5,x = Mekualisasi !! ×  !! + !!   ×  !! + !! ×  !! =   !!"#$%   ×!!"#$% 1 Pengolahan Limbah Laundry

2

5 Pengolahan Limbah Betalaktam

3

6

Ekualisasi dan Naturalisasi

Pengolahan Limbah ARV

4 Limbah domestik

x Limbah Non-betalaktam

Gambar 2. Diagram alir pre-treatment

Sehingga: Q Non betalaktam = Q Ekualisasi – (Q laundry+ Q ARV+ Q Domestik) = 130 m3/hari – (18 + 11 + 6,6) m3/hari = 94,4 m3/hari Debit influen limbah non betalaktam diperkirakan 94,4 m3/hari. Dari hasil perhitungan keseimbangan massa antara ikatan H+ dikali debit setiap influen, maka nilai pH Influen Limbah Non Betalaktam adalah 6,44, sehingga ikatan hidrogennya bersifat asam. Sedangkan untuk BODnya cukup tinggi 268,24 mg/L dan COD yaitu 424,6 mg/L. Tingginya kandungan COD pada influen limbah non betalaktam diakibatkan penggunaan bahan kimiawi dan produksi berbagai macam jenis obat. Walaupun kandungan CODnya tinggi apabila dibandingkan dengan nilai BOD5 nya maka rasionya telah mencapai 0,6 atau sekitar 0,63. Hal ini berarti tidak diperlukan pretreatment pada limbah cair non betalaktam. Selanjutnya nilai TSS pada influen non betalaktam yaitu 139 mg/L. 8 Identifikasi dan …, Nur Aisyah Al Anbiya, FT UI, 2014

Efisiensi. Nilai efisiensi IPAL dihitung berdasarkan selisih influen dan effluen pada setiap unit pengolahan. Sedangkan nilai efisiensi total dihitung dari selisih influen dan effluen yang di ambil di inlet dan outlet IPAL. Rangkuman efisiensi IPAL dapat dilihat pada tabel 8. Tabel 9. Efesiensi IPAL Eksisting Efisiensi per Unit Pengolahan Removal BOD (%) COD (%) TSS (%)

Efisiensi Total

Efisiensi Litertur (Metcalf&Eddy, 2003)

Ekualisasi

Anaerob

Aerob

Sedimentasi

Hanya proses pengabungan dari tiap sumber influent

5,04

92,84

-158,15

91

85-95

1

96,33

-62,52

88

80-85

42,2

71,43

77,78

96

80-90

Berdasarkan tabel diatas dapat disimpulkan persentase penghilangan BOD dan COD pada bak anaerob sangat kecil, hal ini mengindikasikan bahwa bak anaerob tidak berfungsi secara maksimal dalam menurunkan kadar organik. Hal ini dipengaruhi oleh kecilnya konsentrasi BOD dan COD influen untuk pengolahan bak anaerob yang berkisar 300-1000 mg/L untuk BOD dan 1500-6000 mg/L untuk COD (Metcalf&Eddy, 2003). Sedangkan konsentrasi BOD dan COD pada influen anaerob tidak mencapai rentang konsentrasi yang disyaratkan. Hal ini berdampak pada kemampuan bakteri pengurai pada bak anaerob yang tidak bisa bekerja pada kondisi konsentrasi beban yang disyaratkan secara optimal. Pada unit pengolahan activated sludge extended aeration efisiensi removal BOD dan COD sudah sangat baik, melebihi 90%. Hal ini dipengaruhi oleh mesin aerator yang bekerja selama 24 jam sehingga suplai udara sangat terpenuhi. Sedangkan untuk removal TSS walaupun sudah tinggi mencapai 70% tetapi masih dibawah kriteria disain seharusnya. Hal ini mungkin dipengaruhi oleh terlalu banyaknya jumlah makanan yang diberikan pada mikroorganisme sehingga makanan tersebut juga menjadi sumber pencemar padatan. Hasil perhitungan nilai efisiensi pencemaran pada parameter TSS sudah menunjukan bahwa kinerja bak sedimentasi untuk menurunkan konsentrasi TSS sangat baik. Efisiensi penyisihannya yaitu 77,78 dan telah berada pada rentang efisiensi seharusnya. Persentase penurunan kadar TSS berkisar antara 50-80% (Metcalf & Eddy,2003). Sedangkan nilai efisiensi penurunan konsentrasi BOD dan COD pada unit sedimentasi sangat buruk. Terjadi peningkatan kandungan BOD dan COD pada efluen. Data ini dianggap kurang menggambarkan kandungan BOD dan COD sebenarnya karena sampel air limbah uji pada influen sedimentasi diambil di permukaan bak yang mana proses penuruan flok pada setiap 9 Identifikasi dan …, Nur Aisyah Al Anbiya, FT UI, 2014

kedalamannya berbeda, sehingga dianggap tidak merepresentasikan kandungan influen sebenarnya. Pengambilan sampel pada permukaan bak karena letak pipa influennya di dasar bak, sehingga tidak mungkin diambil secara langsung, dan apabila akan diambil maka bak sedimentasi harus berada dalam kondisi kosong. Kinerja bak. Perbandingan hasil evaluasi kinerja bak anaerob, aerob, dan sedimentasi eksisting dengan kriteria disain literatur ditujukan untuk memastikan kondisi ideal IPAL dan mengetahui kinerja prosesnya agar dapat dilakukan perbaikan kedepannya. Tabel 10. Kinerja Bak Anaerob Parameter Organic Loading Hydraulic detention time

Hasil perhitungan 0,23

satuan kg COD/m3 hari

Kriteria disain 1-6

34,9

jam

240-360

Sumber Kriteria disain Prof Dr. Goksel N, Demirer.Anaerobic Process Technology

Perhitungan organic loading yang dilakukan menunjukkan bahwa proses penguraian beban pencemar organiknya masih sangat rendah dan tidak sesuai rentang batasan seharusnya. Kriteria disain untuk conventional anaerobic pada organic loading yaitu 1-6 kg COD/m3.hari sedangkan organic loading yang terjadi pada bak anaerob eksisting ini hanya 0,23 kg COD/m3.hari.

Rendahnya

beban

organik

pada

pengolahan

ini

membuat

kinerja

mikroorganisme anaerob pengurai yang berkarakteristik hanya bisa menguraikan kandungan organic loading 1-6 kg COD/m3.hari tidak bekerja optimal. Seharusnya untuk mendapatkan organic loading sesuai kriteria, konsentrasi COD (mg/L) harus lebih tinggi. Sedangkan untuk waktu tinggalnya, menurut kriteria disain harus lebih lama dari kondisi sekarang. Minimal 10 hari untuk mendapatkan waktu terjadinya proses anaerob (hidrolisis, acidogenesis, acetogenensis, methanogenesis) air limbah terdapat pada bak tersebut. Waktu detensi yang lebih cepat dari seharusnya membuat proses yang mikroorganisme lakukan dalam kondisi anaerob ini tidak sempurna, sehingga mempengaruhi efisisnsi penyisihan kandungan organiknya baik COD dan BOD. Berdasakan perhitungan dan pertimbangan atas hasil evaluasi terhadap kinerja bak anaerob maka dapat menjadi sebuah pertimbangan penting untuk menghilangkan unit pengolahan ini pada IPAL PT. Kimia Farma Plant Jakarta. Berdasarkan perhitungan efisiensi dan kinerja baknya sangat jauh dari kata optimal.

10 Identifikasi dan …, Nur Aisyah Al Anbiya, FT UI, 2014

Tabel 11. Kinerja Bak Aerob Hasil perhitungan

satuan

Kriteria disain

Sumber Kriteria disain

MLSS

490

mg/l

2500-5000

Metcalf&eddy 2003

SOR

2208

4320

Perbandingan blower yang ada

HDT F/M

34,8 0,28

m /day jam

18-36 0,04-0,1

Metcalf&eddy 2003

Parameter

Organic loading

0,235

3

3

0,16-0,4

kg/m .d

Pada bak aerob digunakan blower sebagai suplai udaranya. Volume udara blower saat ini yaitu 1,5 m3/ min dan terdapat 3 buah blower dimana 1 menjadi cadangan sehingga supplai udaranya menjadi 3 m3/min. Blower dioperasikan selama 24 jam. Dengan begitu, udara yang dihasilkan dalam satu harinya oleh blower yaitu 4320 m3/ hari. Apabila dibandingkan kebutuhan oksigen teori yaitu 2208 m3/hari dengan kemampuan supplai udara blower yang digunakan, maka supplai udara pada bak aerob sangat memenuhi. Nilai waktu tinggal atau hydraulic retention time pada bak aerob ini yaitu 34,8 jam. Bila dibandingkan dengan kriteria disain untuk extended aeration maka angka ini berada pada rentang cukup baik. Kriteria disain waktu tinggal hidrauliknya yaitu 18-36 jam. Pada perhitungan F/M ratio didapatkan hasil 0,28, bila dibandingkan dengan parameter disain yang hanya 0,04-0,1 Maka nilai F/M ratio tidak berada pada rentang yang baik. Nilainya terlalu tinggi dan mengindikasikan jumlah makanan yang diberikan pada mikroorganisme terlalu banyak. Sesuai dengan konfirmasi petugas lapangan IPAL, jadwal pemberian makanan yaitu setiap Selasa dan Kamis. Seharusnya pemberian makanan ini dapat dikontrol dengan mengurangi jumlah makanan atau mengurangi jadwal pemberian makanan. Terlalu banyaknya jumlah makananan yang diberikan membuat kerja mikroorganisme bisa menurun dan kemampuan untuk menguraikan beban organik air limbah berkurang. Selain itu, makanan berlebih bisa meningkatkan jumlah lumpur. Hasil perhitungan nilai organic loading pada bak aerob sesuai dengan kriteria disain yang ada yaitu 0,16-0,4. Hal ini menandakan beban organik yang masuk pada bak aerob sesuai dengan kemampuan mikroorganisme aerob untuk menguraikan pencemar organik di air limbah. Karena itulah nilai efisiensi penyisihan BOD dan COD pada bak ini tinggi sesuai dengan kriteria disain yang diharapkan.

11 Identifikasi dan …, Nur Aisyah Al Anbiya, FT UI, 2014

Tabel 12. Kinerja Bak Sedimentasi Parameter Q/Qr Overflow rate Solid Loading

Hasil perhitungan

Satuan

0,051 7,16 0,15

3

2

m /m .h 2

kgCOD/m .h

Kriteria disain

Sumber

0,5-2

Metcalf&eddy 2003

0,5-2

Metcalf&eddy 2003

1-5

Metcalf&eddy 2003

Rasio resirkulasi Qr/Q = 0,051. Berdasarkan kriteria disainnya rasio resirkulasi berkisar 0,5-2 (Metcalf&Eddy, 2003). Nilai rasio ini menunjukan bahwa jumlah lumpur yang diresirkulasi tidak pada rentang kriteria disain dan lumpur yang dikembalikan belum optimal. Parameter penting untuk melihat kinerja bak sedimentasi adalah overflow rate dan solid loading. Hasil perhitungan overflow rate apabila dibandingkan dengan Metcalf&Eddy,2003 tidak pada rentang sesuai. Overflow rate untuk bak sedimentasi persegi panjang dengan pengolahan extended aeration berkisar antara 8-16 m3/m2.d. Hal ini berarti kecepatan terjadinya pemisahan antara flok dengan air berada pada rentang yang kurang baik. Begitu pula nilai solid loading pada perhitungan, tidak berada pada rentang kriteria disain (1-5 kg/m2 .jam). Nilai solid loading eksisting hanya 0,5 kg/m2.jam, hal ini berarti massa lumpur yang dipindahkan ke dasar clarifier belum sesuai. Pada permukaan bak yang masih banyak terlihat flok-flok. Apabila flok ini tidak mengendap sedangkan aliran air yang diolah terus berjalan maka flok tersebut akan terbawa keluar menuju pipa efluen. Seharusnya terdapat unit filtrasi untuk menangkap flok sehingga kandungan organik dan kekeruhan di efluen tidak meningkat. Pengendapan yang baik dapat terjadi jika mikroorganisme berada dalam fase endogeneous, yaitu bila jumlah karbon dan sumber energi terbatas sehingga jika pertumbuhan bakteri rendah dan umur hidupnya lebih lama. Pengendapan lumpur yang baik dapat terjadi pada F/M ratio yang rendah (contohnya tingginya MLSS). Sebaliknya F/M ratio yang tinggi dapat mengakibatkan pengendapan lumpur yang buruk (Linvil, 1980). Berdasarkan hasil perhitungan F/M ratio pada bak aerob terlalu tinggi sehingga menjadikan adanya lumur yang mengapung. Outlet IPAL. Efluen IPAL dibandingkan dengan baku mutu untuk mengatahui bahwa air limbah aman dibuang ke lingkungan Baku mutu yang digunakan untuk pengolahan air limbah industri adalah Pergub DKI Jakarta Nomor 69 tahun 2013. Parameter yang dibandingkan yaitu pH, BOD5, COD, TSS dengan mengacu pada industri farmasi. Data pada grafik per parameter ini diambil dari pengecekan laboratorium BPLHD. 12 Identifikasi dan …, Nur Aisyah Al Anbiya, FT UI, 2014

Tabel 13. Efluen Proses Pengolahan vs Baku Mutu (I) Waktu

BM

pH

BM

BOD

BM

COD

BM

Sep-13

6

7.2

9

8.8

50

42.75

100

Oct-13

6

7.7

9

10.66

50

44.27

100

Nov-13

6

7.4

9

16.29

50

39

100

Dec-13

6

7.6

9

4.53

50

39

100

Jan-14

6

7.9

9

8.2

50

39

100

Feb-14

6

7.8

9

2.52

50

39

100

Mar-14

6

7.2

9

14.13

50

44.44

100

Apr-14

6

7.8

9

1.65

50

39

100

Tabel 14. Efluen Proses Pengolahan vs Baku Mutu (II) Waktu

TSS

BM

Fenol

BM

Nitrogen Total

BM

Organik

Sep-13

13

60

0.012

0.5

22.52

30

22

BM

Oct-13

22

60

0.012

0.5

18.18

30

26.78

85

Nov-13

40

60

0.014

0.5

22.26

30

20.11

85

Dec-13

7

60

0.012

0.5

11.24

30

5.86

85

Jan-14

25

60

0.006

0.5

13.58

30

23.87

85

Feb-14

14

60

0.02

0.5

8.53

30

9.75

85

Mar-14

3

60

0.006

0.5

19.32

30

41.71

85

Apr-14

7

60

0.01

0.5

9.63

30

3.33

85

Dari tabel diatas terlihat bahwa nila semua parameter pada outlet IPAL masih berada pada rentang aman sebelum di buang ke badan air terdekat yaitu sungai Cakung. Apbila ada parameter yang melebihi baku mutu, maka bisa mengganggu stabilitas dan keadaan ekosisitem di badan air sehingga akan mempurburuk kualitas air. b. Rencana Kondisi Rencana. Disain untuk perencanaan ini dibuat sebagai rekomendasi kepada pihak PT. Kimia Farma Plant Jakarta untuk mempertimbangkan kondisi-kondisi yang memungkinkan agar IPAL eksisting dapat berjalan optimum. Kondisi perencanaan yaitu dengan penerapan unit pengolahan yang ada (eksisting) kecuali pada bak anaerob. Bak anaerob tidak digunakan lagi, dengan mempertimbangkan hasil efisiensi dan kinerja bak yang tidak optimum. Fungsi bak anaerob ini sebagai removal COD yang efektif bila kandunagnnya mencapai 1500-6000 mg/L (Metcalf&Eddy, 2003), tetapi karena kandungan CODnya tidak mencapai nilai tersebut, maka penon-aktifan unit ini tidak akan mengurangi fungsi pengolahan biologis. Selain itu, apabila bak ini tidak dioperasikan maka dapat lebih menghemat energi dan mempercepat total keseluruhan waktu air yang diolah. 13 Identifikasi dan …, Nur Aisyah Al Anbiya, FT UI, 2014

Pada kondisi perencanaan juga diasumsikan bahwa unit produksi obat betalaktam berjalan secara normal. Selama tahun 2014, unit ini tidak melakukan kegiatan produksi sehingga tidak ada limbah yang dibuang. Kedepannya, unit ini diasumsikan berjalan normal (memproduksi obat) sehingga akan mempengaruhi debit dan kualitas air limbah. Untuk debit, penulis mendapatkan hasil catatan penggunaan air di unit ini yaitu +14 m3/hari. Selain itu, karena betalaktam merupakan golongan antibiotika sehingga untuk kualitas obat ini diambil dari literatur mengenai karakteristik influen air limbah antibiotika secara umum seperti Tabel 2. Debit Rencana. Jumlah air yang akan diolah pada kondisi perencanaan mengacu pada debit eksisting. Sehingga debit rencana menjadi 144 m3/hari dengan rincian sebagai berikut: Tabel 15. Debit Rencana Timbulan Air Limbah Debit (m3/hari) 18 11 6,6 94,4 130 14 144

Sumber timbulan Influen Laundry Influen ARV Influen Domestik Influen Non Betalaktam Eksisting Influen Betalaktam Rencana

Kualitas Rencana. Kualitas influen rencana didasarkan dari hasil pengecekan laboratorium pada setiap unit eksisting yang beroperasi dan kualitas unit yang akan beroperasi (unit produksi obat betalaktam) berdasarkan literatur. Berdasarkan rentang parameter literatur, maka pada unit produksi obat betalaktam konsentrasi BOD yaitu 2000 mg/L, pH= 6, COD= 3000 mg/L, TSS= 500 mg/L. Baik unit produksi obat maupun kegiatan karyawan memiliki kualitas influen air limbah yang berbeda untuk setiap parameternya sehingga diperlukan perhitungan keseimbangan massa. Perhitungan ini untuk mengetahui kualitas influen pada bak ekualisasi yang akan diolah pada IPAL induk. Perhitungannya berdasarkan rumus berikut: Ma+b+c+d+e = Mekualisasi !!   ×  !! + !!   ×  !! + !! ×  !! + !!   ×  !! + !!   ×  !! =   !!"#$%   ×!!"#$% Keterangan: Q = Debit (m3/s) b = influen ARV

S = Konsentrasi kualitas c = Influen Domestik

a = influen Laundry d = Influen Betalaktam

e = Influen Non Betalaktam 14 Identifikasi dan …, Nur Aisyah Al Anbiya, FT UI, 2014

Dengan perhitungan tersebut dapat disimpulkan kualitas rencana seperti yang ditunjukan pada tabel berikut. Tabel 16. Kualitas Rencana Influen IPAL pada Bak Ekualisasi Pengolahan

Kualitas BOD COD 171,3 422,7 87,4 231,7 31,9 57,9 2000,0 3000,0 268,2 424,6

pH 10,5 6,9 7,0 6,0 5,1

Influen Laundry Influen ARV Influen Domestik Influen Betalaktam Influen Non BL Efluen Laundry, Betalaktam, ARV Influen IPAL induk= Bak Ekualisasi

6,46

399,8~400

643,2

TSS 60,0 71,0 58,0 500,0 139,0

DEBIT (m3/hari) 18 11 6,6 14 94,4 43

155,3

144

Kinerja Unit Saat Perencanaan. Unit pengolahan yang akan dievaluasi pada bagian perencanaan yaitu pada bak aerob dan bak sedimentasi dengan membandingkannya dengan kriteria disain literatur. Tabel 17. Rangkuman Perhitungan Kinerja Bak Aerob Kondisi Rencana Parameter BODin % removal BODout MLSS SOR HDT F/M Organic loading

Hasil perhitungan

satuan

400 90 40 4000 4195,37 31,5 0,0761 0,305

mg/l % mg/l mg/l m3/day jam

Kriteria disain

Sumber

85-95

hitungan keseimbangan massa Qasim, 1985

2500-5000 4320 18-36 0,04-0,1 0,16-0,4

kg/m3.d

Qasim, 1985 Perbandingan blower yang ada Metcalf&eddy 2003

Pada hasil perhitungan diketahui bahwa udara yang dihasilkan dalam satu harinya oleh blower yaitu 4320 m3/ hari. Sedangkan kebutuhan udara teoritis adalah 4635 m3/hari. Hal ini menunjukkan pada kondisi perencanaan kebutuhan oksigen tidak terpenuhi. Oleh sebab itu diperlukan satu unit blower lagi untuk mencukupi kebutuhan udara tersebut. Berdasarkan perhitungan nilai waktu tinggal atau hydraulic retention time pada bak aerob ini yaitu 31,5 jam. Waktu tinggal air limbah pada bak ini sangat bagus karena berada pada rentang kriteria disain yaitu 18-36 jam. F/M ratio pada bak aerob ini yaitu 0,076. Bila dibandingkan dengan parameter disain yaitu 0,04-0,1 maka nilai F/M ratio berada rentang yang baik. F/M yang tepat akan membuat mikroorganisme bekerja secara optimal dalam mendegradasi beban organik. Karena dengan 15 Identifikasi dan …, Nur Aisyah Al Anbiya, FT UI, 2014

jumlah makanan yang sesuai dengan jumlah mikroorganisme dapat memicu kinerjanya lebih teratur antara waktu makan dan waktu bekerja menguraikan pencemar di air limbah. Tabel 18. Rangkuman Perhitungan Kinerja Bak Sedimentasi Kondisi Rencana Parameter BODin % removal BODout Qr Q/Qr Overflow rate Solid Loading

Hasil perhitungan 39,984 67 13,195 96 0,667 8,182 2,273

Satuan mg/l % mg/l m3 m3/m2.h kgCOD/m2.h

Kriteria disain 55-85

Sumber Keseimbangan massa Qasim, 1985

0,5-2 0,5-2 1-5

Metcalf&eddy 2003 Metcalf&eddy 2003 Metcalf&eddy 2003

Dapat terlihat berdasarkan hasil perhitungan kondisi rencana ini, semua parameter baik pada bak aerob dan bak sedimentasi berada pada rentang yang sesuai dengan kriteria disain literatur. Jumlah lumpur yang diresirkulasi ke bak aerob yaitu 96 m3/hari. Bila dibandingakan dengan debit yang hariannya yaitu 144 m3/hari maka rasio resirkulasi Qr/Q = 0,667. Bila dibandingkan dengan kriteria disainnya rasio resirkulasi berkisar 0,5-2 (Metcalf&Eddy, 2003). Nilai rasio ini berada pada rentang kriteria disain dan menunjukan bahwa jumlah lumpur yang diresirkulasi telah optimal. Hasil perhitungan overflow rate dan solid loading kondisi rencana berada pada kriteria disian. Sehingga diharapkan pada kondisi perencanaan ini kualitas efluen limbah menjadi stabil dan aman bagi lingkungan. Gambaran secara umum perubahan pada kondisi rencana yang terjadi pada IPAL PT.Kimia Farma Plant Jakarta dapat dilihat pada Gambar 3.

16 Identifikasi dan …, Nur Aisyah Al Anbiya, FT UI, 2014

Gambar 3. Gambaran IPAL Kondisi Perencanaan

17 Identifikasi dan …, Nur Aisyah Al Anbiya, FT UI, 2014

Kesimpulan 1. Air limbah yang diolah di IPAL PT.Kimia Farma Plant Jakarta berasal dari kegiatan pencucian (Q= 18 m3/hari), kegiatan produksi obat ARV (Q= 11 m3/hari), kegiatan produiksi obat betalaktam (tahun 2014 tidak beroperasi) kegiatan produksi obat non betalaktam (Q= 94.4 m3/hari), dan kegiatan domestik (Q= 6.6 m3/hari). 2. Karakteristik pH, BOD, COD, TSS untuk Influen yang berasal dari kegiatan pencucian yaitu: 10,5(kondisi basa), 171,3 mg/L, 422,7 mg/L, 60 mg/L, sedangkan yang berasal dari kegiatan produksi obat ARV yaitu: 6,9 (cenderung asam), 87,4 mg/L, 231,7 mg/L, 71 mg/L, lalu dari kegiatan produksi obat non betalaktam yaitu: 5,1(kondisi asam), 268,2 mg/L, 424,6 mg/L, 139 mg/L, 94,4 mg/L, dan dari unit produksi obat non betalaktam yaitu 5,12 (kondisi asam), 268 mg/L, 424,6 mg/L, 138,98 mg/L, serta dari kegiatan domestik yaitu: 7 (netral), 31,9 mg/L, 57,9 mg/L, 58 mg/L, 6,6 mg/L,. 3. Unit pengolahan anaerob tidak bekerja optimal baik dari efisiensi penyisihan BOD dan COD maupun hasil perhitungan evaluasi kinerjanya. Berdasarkan hasil perhitungan evaluasi kinerjanya, parameter disain hydraulic detention time dan organic loading pada bak anaerob ini tidak memenuhi kriteria disain literatur. HDTnya yaitu 1,45 hari ( kriterianya minimal 10 hari agar terbentuk proses anaerob yang sempurna) dan untuk organic loadingnya yaitu 0,23 kg COD/m3 (kriteria 1-6 kg COD/m3) . 4. Untuk unit pengolahan aerob efisiensi penyisihan pencemarnya telah bagus yaitu 71,43% untuk TSS, 92,84% penyisihan BOD, dan 96,33% penyisihan COD. Sedangkan untuk peninjauan parameter disainnya, nilai F/M ratio dan organic loadingnya tidak berada pada rentang kriteria disain 5. Pada unit pengolahan sedimentasi, terjadi peningkatan kualitas efluen efisiensi BOD dan COD menjadi bernilai minus. Hasil perhitungan parameter disainya menunjukan Q/Qr, overflow rate, dan solid loading yang tidak berada pada rentang kriteria literatur. 6. Berdasarkan nilai influen dan efluen, efisiensi total dari IPAL PT.Kimia Farma Plant Jakarta sudah sangat baik. Efisiensi penyisihan kandungan BOD adalah 91%, COD adalah 88%, TSS adalah 96%. 7. Kondisi rencana diterapkan dengan menggunakan unit pengolahan eksisting, menonaktifkan bak anaerob, serta mengasumsikan unit produksi obat betalaktam berjalan normal. Berdasarkan hasil perhitungan, pada unit unit aerob maupun unit sedimentasi telah masuk rentang kriteria disain sesuai literatur, sehingga IPAL eksisting masih bisa beroperasi secara baik dalam kondisi perencanaan. 18 Identifikasi dan …, Nur Aisyah Al Anbiya, FT UI, 2014

Saran 1. Untuk meningkatkan kinerja IPAL maka perlu ditur jadwal pemberian makanan pada mikroorganisme di bak aerob dan manajemen suplai udara dari blower agar tidak memberikan oksigen berlebih. Selain itu, bak sedimentasi harus dibersihkan setidaknya 1 minggu sekali. Sangat disarankan pemakaian unit filtrasi agar flok yang berada di atas permukaan bak sedimentasi tidak ikut terbawa ke saluran efluen 2. Me-non-operasikan bak anaerob untuk penghematan energi yang dikonsumsi dan mempercepat waktu pengolahan karena air limbah tidak mengalami waktu detensi di bak anaerob. 3. Menggunakan flow meter dan mengecek secara rutin konsentrasi influen di unit pengolahan pencucian, produksi obat betalaktam, produksi obat non betalkatam, produksi obat ARV, dan kegiatan domestik agar dapat terlihat kecendrungan karakteristik IPAL per waktunya dengan mengetahui jumlah timbulan yang dominan. 4. Melakukan pengecekan MLSS secara rutin di bak aerob agar laju resirkulasi lumpur meningkat dan sesuai kriteria disain.

Kepustakaan Demirer,

Goksel

N,

Anaerobic

Process

http://www.mebig.marmara.edu.tr/Enved424/Chapter7.pdf, (diakses 16

Technology, Mei

2014

pukul 21.58 WIB Kolpin DW, Furlong ET, Meyer MT, Thurman EM, Zaugg SD. (2002). Pharmaceuticals, hormones, and other organic wastewater contaminants in US streams, 1999–2000: a national reconnaissance. Environ Sci Technol. Linvil Gene Rich. (1980). Low-Maintanance Mechanically Simple Waste Water Treatment Systems. Singapore: Mc Graw Hill Metcalf & Eddy, Inc. (2003). Wastewater Engineering: Treatment, Disposal and Reuse, 4th ed. New York: McGraw Hill. Nemerow, N.L. (1984). Industrial Solid Wastes. USA: Ballinger Publishing Co. Peraturan Gubenur DKI Jakarta Nomor 69 tahun 2013 Tentang Baku Mutu Air

Limbah

Bagi Kegiatan dan/atau Usaha Reynolds, Tom D dan Richards, Paul A. (2005). Unit Operations and Processes in Environmental Engineering. USA: PWS Publishing Company

19 Identifikasi dan …, Nur Aisyah Al Anbiya, FT UI, 2014

Qasim, S.R. (1985). Waste Water and Treatment Plans (Planning, Design and Operation). USA: CBS Collage Publishing USEPA. September (1997). EPA Office Compliance Sector Notebook Project. Profile of the Pharmaceutical Manufacturing Industry. Washington, DC: United States Environmental Protection Agency, Office of Enforcement and Compliance Assurance. Website Resmi BPOM RI (2005) <www.pom.go.id> (diakses 2-10-2013 pukul 19.05 WIB)

20 Identifikasi dan …, Nur Aisyah Al Anbiya, FT UI, 2014