Chonny Ornella - Limbah Industri Tekstil

7/26/2019 Chonny Ornella - Limbah Industri Tekstil

1/7

Pengolahan Air Limbah Industri Tekstil yang Mengandung Zn2+

dan Cu2+

dengan

Menggunakan Koagulasi-Presipitasi

Chonny Ornella D.R 3312201013

Abstrak

Limbah industri bervariasi tergantung dari jenis dan besar kecilnya industry, pengawasan pada proses

industry, derajat penggunaan air, dan derajat pengolahan air limbah yang ada. Limbah dari industri tekstil

mengandung berbagai jenis pewarna dengan berat molekul yang tinggi dan struktur yang kompleks, sehingga

menyebabkan biodegradibilitasnya sangat rendah. Limbah industri tekstil mengandung berbagai macam logamberat dan konsentrasi terbesar pada umumnya adalah Zn

2+dan Cu

2+yaitu sebesar 43,21 mg/L dan 24,5 mg/L.

Sehingga digunakan metode pengolahan koagulasi-presipitasi dengan menggunakan koagulan kapur (Ca(OH) 2),untuk menghilangkan konsentrasi logam berat Zn

2+ dengan Cu

2+. Didapatkan kebutuhan Ca(OH)2 perhari utk

menaikan pH + Ca(OH)2 perhari untuk mengendapkan Zn2+

+ Ca(OH)2 perhari untuk mengendapkan Cu2+

adalah sebesar 154,93 kg/hari Ca(OH)2dan jumlah lumpur yang dihasilkan pada Zn(OH)2sebesar 131.347.856

mg solid Cd(OH)2(S)/hari dan Cu(OH)2sebesar 75.236.168 mg solid Hg(OH)2(s)/hari.

Kata kunci : Air Limbah Industri Tekstil, Zn2+

dan Cu2+

Latar Belakang

Seiring berkembangnya tekonologi dan perekonomian di Indonesia, maka perkembangan industri juga

semakin pesat dan industri tekstil dan produk tekstil merupakan salah satu bidang yang sangat berkembang diIndonesia. Perkembangan industri ini menimbulkan beberapa permasalahan. Permasalahan utama tentang

lingkungan saat ini yaitu salah satunya adalah limbah cair berasal dari industri yang dimana semakin

berkembang dan bertambah jumlah industri yang ada. Limbah cair yang tidak dikelola akan menimbulkan

dampak yang luar biasa pada perairan, khususnya sumber daya air. Limbah dari industri tekstil mengandungberbagai jenis pewarna dengan berat molekul yang tinggi dan struktur yang komples, sehingga menyebabkan

biodegradibilitasnya sangat rendah(Gao et al.,2007)Limbah industri bervariasi tergantung dari jenis dan besar kecilnya industry, pengawasan pada proses

industry, derajat penggunaan air, dan derajat pengolahan air limbah yang ada. Limbah dan emisi merupakan nonproduct output dari kegiatan industri tekstil. Khusus industri tekstil yang di dalam proses produksinya

mempunyai unit Finishing-Pewarnaan (dyeing) mempunyai potensi sebagai penyebab pencemaran air dengan

kandungan amoniak yang tinggi. Selain itu, air limbah juga dihasilkan dari proses desizing, penggosokan,

pemutihan, mercerizing, pencelupan dan pencetakan (Kumar P., etc. 2008).Pihak industri pada umumnya masihmelakukan upaya pengelolaan lingkungan dengan melakukan pengolahan limbah ( treatment), seperti

menggunakan metode pengolahan air limbah konvensional seperti koagulasi kimia, oksidasi eletrokimia, filtrasidan pengolahan biologis (S. Kim, etec. 2003).

Beberapa tahun terakhir metode thermolysis dengan oksidasi atau koagulasi (presipitasi-koagulasi)

merupakan metode yang efektif untuk mengolah berbagai air limbah industri. Penurunan maksimal BOD COD

untuk limbah desizing dapat mencapai nilai 71,6% dan 87,2% (Kumar P, etc.2007) dan efektif juga dalam

mengolah limbah yang mengandung logam berat Zn2+

dan Cu2+

.

Sumber dan Karakteristik Limbah

Limbah industri tergantung dari jenis dan besar kecilnya industri, pengoperasian pada proses industry,

penggunaan air, dan pengolahan air limbah yang ada. Jumlah air limbah terbesar dan berbahaya apabila industri

tersebut menggunakan bahan kimia dalam operasional pabriknya. Tahap operasional pabrik (persiapan,

pencelupan dan finishing) menghasilkan limbah cair dengan konsentrasi COD, BOD, TDS dan warna yang

sangat tinggi. Sejumlah kandungan kimia seperti alkali, asam, bahan kimia untuk pemutihan, enzim, pewarnaresin, lilin, dll. Proses desizing merupakan suatu proses menghilangkan bahan kimia dari teksrtil yang

menghasilkan limbah terbesar (Dos Santos et al., 2007). Proses pewarnaan menghasilkan sebagian besar limbahdari total limbah industri. Proses pewarnaan dan pembilasan menghasilkan limbah sekitar 91-129 m

3 per ton

produk. Proses finishing biasanya menghasilkan air limbah yang mengandung polimer alami dan sintesis serta

zat yang berpotensi beracun lainnya (Snowden-Swan, 1995). Industri tekstil biasanya menghasilkan limbah cair


2/7

sebesar 113-151 m3 per ton produk (Gozlvez-Zafrilla et al,2008) yang mengakibatkan pencemaran rata-rata

sebesar 100 kg COD per ton kain (Jekel, 1997).

Limbah dan emisi merupakan non product output dari kegiatan industri tekstil. Khusus industri tekstilyang di dalam proses produksinya mempunyai unit Finishing-Pewarnaan (dyeing) mempunyai potensi sebagai

penyebab pencemaran air dengan kandungan amoniak yang tinggi. Selain itu, air limbah juga dihasilkan dariproses desizing, penggosokan, pemutihan, mercerizing, pencelupan dan pencetakan (Kumar P., etc. 2008).

Karakteristik limbah cair dari setiap tahapan proses operasi tekstil akan berbeda. Limbah cair dari unitpencetakan dan pewarnaan biasanya banyak mengandung warna yang terdiri dari residu reaktif kimia dan

pewarnaan dan membutuhkan pengolahan khusus sebelum dibuang ke lingkungan. Karakteristik dan kuantitaseffluen dari industri tekstil akan berbeda antara industri tekstil satu dengan yang lainnya karena tergantung dari

proses produksi yang dilakukan. Umumnya, limbah cair industri tekstil besifat alkalin (basa) dan memiliki BODdengan rentang 700 hingga 2000 mg/L (World Bank ESH, 1998). Karakteristik limbah cair tekstil ditunjukkan

pada Tabel II.5 yang dibandingkan dengan baku mutu KepGub Jatim No. 45 Tahun 2002, dengan per unitproduksinya .

Tabel 1. Karakteristik Limbah Cair Tekstil

No. Parameter Jumlah Baku Mutu (kelas III)

(KepGub Jatim No. 45

Tahun 2002)1 Total dissolved solids 8000 4000

2 Total iron (Fe) 1,81

3 BOD, 3 hari suhu 20C 420

4 Tembaga (Cu) 24,5 3

5 Zinc (Zn) 43,21 15

6 Manganese (Mn) 0,46 5

7 COD 1960

8 Warna 2250 (PCU)

9 pH 7

Sumber : Kumar P., etc. 2008

Metode

Pengolahan limbah bertujuan untuk menetralkan air dari bahan-bahan tersuspensi dan terapung,

menguraikan bahan organic biodegradable, meminimalkan bakteri patogen, serta memerhatikan estetika dan

lingkungan.Penghilangan warna yang efektif dapat dicapai ketika pH mendekati netral, tetapi tergantung pada

jenis pewarna yang akan hilangkan (Kim et al, 2004;. Guendy, 2010; Moghaddam et al., 2010). Oleh karena itu,penambahan untuk mempertahankan pH menjadi persyaratan utama. Kapur atau NaOH dapat digunakan untuk

tujuan ini. Namun, penambahan kapur dapat menghasilkan tambahan lumpur.Beberapa metode dapat dijadikan sebagai alternatif dalam pengolahan limbah tekstil tergantung dari

parameter yang dihilangkan. Ozonisasi telah diusulkan dalam beberapa tahun terakhir sebagai potensial

alternatif (Lin dan Lin, 1993). Metode ini terbaru telah terbukti cukup efektif dalam decolorizingdan deterjen

pada air limbah tekstil. Namun, biaya ozonisasi cukup besar. Kekurangan dari ozonisasi,timbul busa,endapankalsium oksalat, kalsium karbonat dan feri hidroksida menyumbat aliran di reaktor, katup, pompa,biaya

pengadaan listrik tinggi (mahal),kelebihan dari ozonisasi tidak ada senyawa organik sampingan (halogen

dioksin)(Nugroho A dan Rudi, 2005). Sedangkan untuk menghilangkan logam berat yang terkandung dalam

limbah cair, dapat digunakan metode pengolahan menggunakan coagulation, foculation dan precipitation

(Environmental, Health, and Safety (EHS) Guidelines, World Bank GPO, 2007) dan banyak penelitian

menggunakan metode tersebut. Kelebihan menggunakan koagulasi-presipitasi adalah efektif dalam pemisahan

logam cu dan zn, endapan stabil, proses cepat, biaya murah (tergantung jenis koagulan), volume lumpur kecil

(tergantung jenis koagulan). Sedangkan kelemahan metode ini adalah Ketepapatan ph dan dosis

koagulan,banyak tahapan disebabkan adanya lumpur sehingga harus ditambahakan pengolahan fisik(Branden,

2006).

Seperti yang tertera pada Tabel 1, bahwa konsentrasi logam berat Cu dengan Zn berada di atas ambangbatas, sehingga metode pengolahan yang digunakan adalah koagulasi-presipitasi, untuk menghilangkan

konsentrasi logam berat Zn dengan Cu. . Proses koagulasi menggunakan Hydroxide precipitation-lime


3/7

(Ca(OH)2). Keuntungan menggunakan koagulan ini adalah ekonomis, dapat coprecipitatedengan ion sulfat, isukeselamatan kerja lebih sedikit, pengolahannya tidak rumit dan lebih mudah diendapkan dibandingkan dengan

menggunakan NaOH dan Mg(OH)2. Sedangkan kelemahan pada Hydroxide precipitation-limeadalah berdebu,lambat larut, menghasilkan banyak lumpur dan susah untuk ditangani.

Pembahasan

Presepitasi adalah pengendapan yang terjadi pada permukaan endapan pertama. Hal ini terjadi pada zatyang sedikit larut kemudian membentuk larutanyang lewat jenuh. Semakin lama dibiarkan, pencemar akan

semakin bertambah. Presipitasi adalah pengurangan bahan-bahan terlarut dengan cara penambahan bahan -bahan kimia terlarut yang menyebabkan terbentuknya padatan padatan. Dalam pengolahan air limbah,

presipitasi digunakan untuk menghilangkan logam berat, sufat, fluoride, dan fosfat. Pengendapan pada Zn2+

danCu

2+ menurut pada Removal of Inorganic Constituent, dapat mengendap sebagai senyawa Zn(OH)2, ZnCO3,

ZnS dan Zn3(PO4)2. Sedangkan pada senyawa Cu2+

dapat mengendap sebagai senyawa Cu(HCO3)2, Cu(OH)2,Cu(CO3), CuS, CuCrO4 dan Cu3(PO4)2. Diketahui bahwa Zn

2+dapat mengendap pada pH 9,3 dan untuk Cu2+

dapat mengendap pada pH 9 dan kelarutan ion logam sebagai hydroxide pada Zn2+

sebesar q,q mg/L dan Cu2+

sebesar 2,2 x 10-2

mg/L. Berikut adalah diagram alir proses pengolahan Zn2+

dan Cu2+

.

Diketahui bahwa Zn2+

dapat mengendap pada pH 9,3 dan untuk Cu2+

dapat mengendap pada pH 9,

sehingga dibutuhkan kenaikan pH yang awal pH adalah 7. Perhitungan kenaikan pH ini menggunakan pH

terbesar, yaitu 9,3 karena apabila pada pH tersebut mengendap, maka akan secara langsung pH dibawahnyaakan ikut mengendap pula. Hasil perhitungan kenaikan pH didapatkan sebesar 6,3.10

-4 mol/l. Kemudian

dilakukan perhitungan kebutuhan Ca(OH)2per hari untuk menaikkan pH menjadi 9,3 yaitu sebsar 46.616 mgCa(OH)2 = 0,046 kg Ca(OH)2dengan reaksi sebagai berikut:

Zn2+

+ 2OH- Zn(OH)2 ..(1)

CaO + H2O Ca(OH)2.(2)

Ca(OH)2 Zn2+

+ 2OH-..(3)

Setelah diketahui kebutuhan Ca(OH)2 per hari untuk menaikkan pH, maka perlu dicari kebutuhan

Ca(OH)2per hari untuk bereaksi dengan Zn2+

sebesar 97.784.098 mg/hari Ca(OH)2= 97,78 kg/hari Ca(OH)2,sedangkan untuk Cu

2+ sebesar 57.102.362 mg/hari Ca(OH)2 = 57,102 kg/hari Ca(OH)2. Sehingga kebutuhan

Ca(OH)2 perhari utk menaikan pH + Ca(OH)2 perhari untuk mengendapkan Zn2+

+ Ca(OH)2 perhari untukmengendapkan Cu2+adalah sebesar 154,93 kg/hari Ca(OH)2dan jumlah lumpur yang dihasilkan pada Zn(OH)2

sebesar 131.347.856 mg solid Cd(OH)2(S)/hari dan Cu(OH)2 sebesar 75.236.168 mg solid Hg(OH)2(s)/hari.

Sehingga total lumpur yang dihasilkan adalah sebesar 206.584.024 mg solid/hari = 206,58 kg solid/hari.

Perhitungan dimensi bangunan pengolahan sebagai berikut:

pH control

Influent Koagulasi Flokulasi Clarifier

Sludge

Efluent

Sludgetreatment


4/7

a. Tangki Pelarut Koagulan

Digunakan high-calcium hydrate Ca(OH)2= 97,78 kg/hari. Jika pelarutan dilakukan 1 kali seminggu dan

Ca(OH)2 dilarutkan dengan konsentrasi 5% maka perhitungan dimensi bak pembubuh sbb :

airzat

airairzatzatslud ge

SSS

%%

.%.%

Dimana besarnya lkgOHCa /24,22)( , lkgair /1 , 24,22)( OHCaS , airS = 1, sehingga melalui

persamaan diatas didapat besarnya Ssludgeadalah 1,062 kemudian dilakukan pencarian volume sludge dandidapat sebesar 12,89 m3, sehingga untuk tiap sisinya dibutuhkan 2 m untuk bak berbentuk kubus.

Dosis yang dibubuhkan :

lmgmkgharimharikg /89,48/048,0/2000:/78,97 33 Ca(OH)2

b. Koagulasi

Desain Kriteria Koagulasi : (smb : Unit Operation and Process in Environmental Engineering, p184, table

8.2), yaitu td sebesar 20-60 namun dalam hydroxide-precipitation system membutuhkan kontrol laju

dosis precipitan dg memonitor pH di tangki koagulasi. Jadi dibutuhkan 10-15 menit agar dosis precipitantdapat tercampur dengan baik. (diambil 15 menit), G=gradien Kecepatan = 700-1000 mps/m(900mps),kedalaman = H = 1,25 diameter tangki koagulan

383,20min15

min1440

1/

32000 m

hariharimkiKoagulanVolumeTang

2

25,14.. DKoagulanXTangkiVol )(25,1.. DKoagulanTangkiKedalaman

Didapat besarnya volume koagulan sebesar 20,83m3sehingga besarnya D yang dibutuhkan sebesar 1,74

dan kedalaman sebesar 2,2 m.

V

PWG

smNmmsNmpsVGP

msmNmsNmpsGW

/103.223

83,20/00131,02)900(

2

3/1,1061/00131,0

2)900(

2

53iDnTKP

Maka Diameter impeler adalah :

mmN

smsmN

nTK

cgP

iD 98,0

51

3/388,9875

3)667,1(8,4

2/806,9/103.22

3

%6,56566,07441,1

98,0

tan

atau

gkiD

iD

Cek bilangan Reynolds :

000.103,775.230.12

/806,9/00131,0

3/3888,9875667,1

2)98,0(

22

smmsN

mNrpsm

cg

niDniD

REN

aliran

turbulen.

c. Flokulator

Desain Kriteria :

td = 15-30 (Hazardous and Industrial Waste Treatment, Charles Hass, p.145) (ambil td = 25) G = 5 mps/m-100 mps/m, (Reynolds, 1982) (ambil 5 mps/m)


5/7

G.td = 10410

5(Weber, 1972)

Flokulator didesain seri dengan tingkat kedalaman yang sama. Dengan lebar bak flokulator = 5 m (yang

langsung terhubung dengan bak pengendap II).Nilai G1=50 s

-1, G2=20 s

-1, G3=10 s

-1, sehingga nilai G rata-rata = 26,7 s

-1

Cek td dengan nilai 72100min/60min451

7,26.

sstdG

Nilai G.td diantara 10.000 dan 100.0000 sehingga td=45 min. Sangat memadai.

Volume Bak Flokulator :

35,62min1440/1min45/

32000 mhariharimV

Luas Area bak2

3

5,125

5,62m

m

m

W

V

Jika diasumsikan bak flokulator berbentuk kotak dengan p:h = 3:1

3x(x) = 12,5m2

x = 1m, maka dimensi bak panjang = 6,12 m, lebar = 5 m, kedalaman 2,04m.

Volume = 6,12 x 5 x 2,04 = 62,5 m3

d. ClarifierDesain Kriteria Clarifier :

OFR = 40 m3/d.m

2

Solid Loading (SL) = 244 kg/d.m2

Kedalaman = 3,7 m4,6 mtd = 1-2,5 jam

ketebalan sludge = < 0,6 mQlimbah = 2000m

3/d

QR = Debit Lumpur yang direcycle = 70%

QR = 0,7 x 2000 m3/d = 1400 m

3/d

Qin = Qlimbah+ QR= 2000m

3/d + 1400 m

3/d

= 3400m3/hari

Zinc = 1700 mg/kg dry solid

Copper = 800 mg/kg dry solid

Jumlah solid yang dihasilkan oleh:

Zn(OH)2 = ( harimol/407.321.1 x 99,4 mg/mol)= 131.347.856 mg solid Zn(OH)2(S)/hari

Cu(OH)2 = ( harimol/653.771 x 97,5 mg/mol)= 75.236.168 mg solid Cu(OH)2(s)/hari

Jumlah sludge yang dihasilkan :Oleh Zn(OH)2(S) = 131.347.856 mg /hari : 1700 mg/kg dry solid

= 77.263,44 mg dry solid/hari= 0,077 kg dry solid/hari

Oleh Cu(OH)2(s) = 75.236.168 mg /hari : 800 mg/kg dry solid= 94.045,21 mg dry solid/hari

=0,094 kg dry solid/hari

Total sludge = 0,86 kg dry solid/hari

Spesific Gravity, S= 0,7 lb/103gal x 120,48 = 84,336 kg/10

3m

3

Volume sludge yang dihasilkan (Vs) dengan kelembaban 92,5% :

harimmkg

harikgsV /

35,231.729.185

075,033

10/336,84

/86,0

Dari Solid Loading Rate = 240 kg/d.m2 didapat zona lumpur bangunan yang dibutuhkan pengendapan

200358,0

2

./240

/86,0m

mharikg

harikgdrysolid

Dari OFR didapat luas zona pengendapan :


6/7

285

2./

340:/

33400 mmharimharim

Dibutuhkan 3 clarifier, maka :

mD

Dm

DA

mmA

023,0

00175,0

00175,02:0035,0

22

2

22

Dengan diameter bangunan clarifier =0,023 m,

Kedalaman yang disarankan = 2 m

Kesimpulan

Dari hasil diatas didapat kebutuhan Ca(OH)2 sebesar Zn = 97,78 kg/hari dan Cu = 154,93 kg/hari.

Sedangkan Jumlah solid yang dihasilkan oleh Zn(OH)2dan Cu(OH)2sebesar 206.584.024 mg solid/hari =206,58 kg solid/hari. Metode pengolahan presipitasi-koagulasi mampu mengurangi logam berat Zn2+ dan Cu2+

yang dilihat dari total solid yang dihasilkan. Karena lumpur yang dihasilkan adalah endapan dari kedua logamtersebut. Berikut adalah disain bangunan dari pengolahan ini:

Tabel 2. Desain Bangunan Pengolahan

No Bangunan Panjang sisi Lebar sisi Diameter Kedalaman Keterangan

1 Tangki koagulan 2 m 2 m - 2 m

Dibutuhkan dosis

Ca(OH)2 sebanyak

48,89 mg/l

2 Koagulasi - - 1,74 m 2,2 m

Aliran trubulen

didapat dari

pengecekan bilangan

Reynolds

3 Flokulator 6,12 m 5 m - 2,04 m

Desain seri dengan

tingkat kedalamansama

4 Clarifier - - 0,023 m 2 m

Dibuat tiga buah

clarifier

Daftar Pustaka

Branden. 2006.Mercury : real problem not mythologi.http://ipec.utulsa.edu/conf/2006/papers/branden_92.pdf.

Dos Santos, A.B., Cervantes, F.J., Van Lier, J.B., 2007. Review paper on current technologies for

decolourisation of textile wastewaters: perspectives for anaerobic biotechnology . Bioresource Technology 98,2369e2385.

Gao, B.Y., Yue, Q.Y., Wang, Y., Zhou, W.Z., 2007. Color removal from dye-containing wastewater by

magnesium chloride. Journal of Environmental Management 82,167e172.

Gozlvez-Zafrilla, J.M., Sanz-Escribano, D., Lora-Garca, J., Len Hidalgo, M.C., 2008. Nanofiltration ofsecondary effluent for wastewater reuse in the textile industry. Desalination 222, 272e279.

Jekel, M., 1997. Wastewater Treatment in the Textile Industry. In: Treatment of Wastewaters from Textile

Processing. TU Berlin. Schriftenreihe Biologische Abwasserreiigung des Sfb 193, Berlin, pp. 15e24.Kumar P., B. Prasad, I.M. Mishra, S. Chand.2007. Catalytic thermal treatment of desizing wastewater. J.

Hazard. Mater. 149, 2634.Kumar, P., Prasad, B., Mishra, I.M., Chand, S., 2008. Decolorization and COD reduction of dyeing wastewater

from a cotton textile mill using thermolysis and coagulation. Journal of Hazardous Materials 153, 635e645.

Kumar P., B. Prasad, I.M Mishra, Shri C. 2008. Treatment of Composite Wastewater of a Cotton Textile Mill byThermolysis and Coagulation. Journal of Hazardous Materials 151, 770-779.
http://ipec.utulsa.edu/conf/2006/papers/branden_92.pdfhttp://ipec.utulsa.edu/conf/2006/papers/branden_92.pdfhttp://ipec.utulsa.edu/conf/2006/papers/branden_92.pdfhttp://ipec.utulsa.edu/conf/2006/papers/branden_92.pdf


7/7

Lin and Lin C.M. 1993. Treatment of Textile Waste Effluents by Ozonitation and Chemical and Coagulation.Wat. Res. 27,1743chemical and coagulation.ar. Res. 27, 1743 Lin S. H. and Lin C. M. (1993) Treatment of xtile

Nugroho R dan Ikbal. 2005.Pengolahan Air Limbah Berwarna Industri Tekstil Proses Aops. JAI vol 1, no.2.S. Kim, C. Park, T.H. Kim, J. Lee, S.W. Kim. 2003. COD reduction and decolorization of textile effluent using

a combined process, J. Biosci.Bioeng. 95 (1), 102105.effluents by ozonation and chemical and coagulation.World Bank GPO.2007.Environmental, Health, and Safety (EHS) Guidelines27, 1743

Documents

Chonny Ornella - Limbah Industri Tekstil