Karakteristik Limbah Cair Tapioka

Karakteristik dan Pengolahan Limbah Cair Tapioka

Limbah cair dijumpai pada industri yang menggunakan air dalam proses produksinya. Mulai dari pra pengolahan bahan baku, seperti pencucian, sebagai bahan penolong, sampai pada produksi akhir menghasilkan limbah cair. Limbah cair ini tidak hanya bersumber dari air masuk melainkan air itu sendiri sudah ada dalam bahan baku dan harus dikeluarkan. Seperti pada pengolahan tepung tapioka ubi kayu mengandung kadar air mencapai 40% dari beratnya dan pada proses produksinya masih membutuhkan air. Limbah cair yang dihasilkannya nantinya akan lebih banyak dari air yang dimasukkan karena telah mendapat tambahan dari bahan baku.

Limbah cair industri tapioka tradisional mencapai 14 – 18 m³ per ton ubi kayu.
Dengan teknologi yang lebih baik jumlah limbah cair dapat direproduksi menjadi 8 m³ /ton ubi kayu. Limbah cair industri tapioka mengandung padatan tersuspensi – 10.000 mg/L dan bahan organik 1.500 – 5.300 mg/L.²²

Dalam prosesnya, industri tepung tapioka mengeluarkan tiga macam limbah yaitu limbah padat, gas dan limbah cair . Proses pengolahan singkong menjadi tepung tapioka akan menghasilkan limbah 2/3 sampai 3/4 dari bahan mentahnya. Limbah padat berasal dari proses pengupasan kayu dan proses pemerasan serta penyaringan (ampas dan onggok). Limbah cair berasal dari pencucian ubi terutama terdiri atas polutan organik, kulit ubi, tanah atau pasir serta proses suspensi tepung. Limbah gas dari persenyawaan organik dan anorganik yang mengandung nitrogen, sulfur dan fosfor yang berasal dari pembusukan protein. Parameter penting yang menentukan kualitas limbah cair industri tepung tapioka adalah :

Kekeruhan: Kekeruhan terjadi karena adanya zat organik (sisa pati) yang terurai, mikroorganisme dan koloid lainnya yang tidak dapat mengendap segera. Kekeruhan ini merupakan sifat fisik yang mudah dilihat untuk menilai kualitas air limbah tepung tapioka.

Warna: Air limbah industri tapioka yang masih baru berwarna putih kekuning-kuningan, sedangkan air limbah yang basi atau busuk berwarna abu-abu gelap.

Bau: Bau busuk dapat menunjukkan apabila air limbah tersebut masih baru atau telah membusuk. Air limbah tepung tapioka yang masih baru berbau khas ubi. Bau tersebut akan berubah menjadi asam setelah 1 sampai 2 hari, kemudian air tersebut akan menjadi busuk dan mengeluarkan bau khas yang tidak sedap. Salah satu zat yang dihasilkan dari proses penguraian senyawa-senyawa organik adalah asam sulfida, posfor dan amoniak yang menyebabkan air jadi busuk dan berbau amat menusuk yang tercium pada jarak sampai 5 kilometer.

Padatan tersuspensi: Padatan tersuspensi mempengaruhi kekeruhan dan warna air limbah. Apabila terjadi pengendapan dan pembusukan zat-zat tersebut di badan air penerima air buangan. Sehingga akan mengurangi nilai guna perairan tersebut. Padatan tersuspensi di dalam air cukup tinggi, berkisar 1500-5000 mg/l. Padatan tersuspensi ini merupakan suspensi pati yang terendapkan pada (pengendapan tingginya kandungan padatan tersuspensi menandakan bahwa proses pengendapan belum sempurna. Nilai padatan tersuspensi,BOD, COD saling berkaitan tinggi padatan tersuspensi semakin tinggi nilai COD dan BOD nya.

pH (Keasaman): Konsentrasi ion hydrogen adalah ukuran kualitas air maupun dari air limbah. Perubahan pH pada air limbah industri tepung tapioka menandakan bahwa sudah terjadi aktivitas mikroorganisme yang merubah bahan-bahan organik yang mudah terurai menjadi asam. Limbah cair yang nasih segar 6-6,5 akan turun menjadi pH kira-kira 4,0 (Departemen Perindustrian, 1986).

Biochemical Oxigen Demand (BOD): Merupakan parameter yang umum dipakai dalam menentukan pencemaran oleh bahan-bahan organic biodegradable pada air limbah.

Sianida (CN): Komponen kimia lainnya yang terdapat pada limbah industri tepung tapioka adalah asam sianida. Asam sianida disebut juga asam biru, mudah sekali menguap. Asam ini sering digunakan untuk fumigasi tikus dan untuk sintesis bahan kimia. Senyawa ini sangat beracun dan apabila terminum dalam jumlah yang melampaui batas yang ditetapkan maka akan mengganggu rantai pernafasan sel. Kadar sianida dalam air minum tidak boleh lebih besar dari 0,05 ppm/l. Sedangkan berdasarkan KEPMEN LH No.5 1 1995, kadar sianida dalam air limbah tapioka maksimum 0,5 mg/l

Secara garis besar pengelolaan limbah industri ada 3 macam yaitu :

Memanfaatkan limbah yang bersangkutan misalnya limbah padat dari industri tapioka dapat dimanfaatkan sebagai bahan karbon aktif, kompos, atau makanan ternak.
Mendaur ulang limbah yang bersangkutan misalnya air limbah industri setelah melalui suatu proses tententu dapat dimanfaatkan menjadi air proses.
Mengolah limbah yang bersangkutan dengan teknologi tertentu, kemudian dibuang ke media pembuangan limbah.

Ditinjau dari kandungan bahan yang ada di dalamnya, air buangan ada yang bersifat biodegradable yaitu buangan yang secara alami dapat atau mudah diurai oleh jasad renik (mikroba). Karena adanya aktivitas mikroba yang tidak terkontrol maka akan menyebabkan komposisi bahan organik di dalam limbah pati ini menimbulkan dampak negatif yaitu pencemaran lingkungan. Namun apabila sistem peruraian secara biologi ini dikendalikan pada kondisi yang tepat serta dikelola dengan baik justru merupakan cara yang tepat untuk pengolahan air buangan.

Proses produksi pembuatan tepung tapioka membutuhkan air yang sangat banyak untuk memisahkan pati dari serat, sehingga buangan (limbah cair) yang dihasilkan oleh pabrik tapioka cukup besar yaitu 40-60 m³ per ton tapioka yang diproduksi. Limbah cair itu banyak mengandung bahan organik yang cukup tinggi.

Kualitas limbah cair pati secara garis besar meliputi BOD (Biological Oxygen Demand) : 3000 – 7500 mg/l; COD (Chemical Oxygen Demand) : 7000 – 30000 mg/l; pH 4.0 – 6.5; padatan tersuspensi : 1500 -5000 mg/l.

Limbah cair industri tapioka dihasilkan dari proses kegiatan pencucian dan penguapan. Kandungan dari limbah tersebut diantaranya padatan tersuspensi, kasar dan halus terbanyak serta senyawa organic. Pemekatan dan pencucian pati dengan sentrifus menghasilkan limbah cukup banyak juga dengan kandungan padatan tersuspensi halus yang cukup tinggi Kehadiran zat-zat tersebut dalam limbah cair dapat menimbulkan gangguan-gangguan sebagai berikut :

Menyebabkan perubahan rasa dan bau yang tidak sedap
Menimbulkan penyakit: misalnya gatal-gatal
Mengurangi estetika sungai
Menurunkan kualitas air sumur di sekitar pabrik tapioka

Parameter limbah cair yang harus diperhatikan dan diuji sebelum dibuang kelingkungan diantaranya yaitu pH, BOD (Biochemical Oxygen Demand), COD (Chemical Oxygen Demand), DO (Dissolved Oxygen), padatan tersuspensi (TSS) dan kekeruhan air, dan Warna. Pemerintah telah menetapkan baku mutu limbah cair yang diijinkan untuk dibuang ke lingkungan seperti terlihat pada tabel berikut.

Width = 286px Height = 149px

Beberapa alternatif pengolahan limbah cair tapioka antara lain dengan sistem aerasi sistem kontinyu, sistem elektroflokulasi, dan sistem yang mempergunakan bakteri EM (Effective Microorganisms), Penjelasan masing-masing sistem sebagai berikut :

1) Sistem Elektroflokulasi

Salah satu metode yang dapat digunakan untuk pengolahan limbah cair adalah elektroflokulasi yang memiliki keunggulan diantaranya yaitu baik digunakan untuk menghilangkan senyawa organik, tanpa penambahan zat kimia dan baik untuk menghilangkan padatan tersuspensi.

Metode elektroflokulasi telah digunakan dengan baik untuk mengolah limbah minyak dengan tingkat efisiensi sampai 99%, juga telah digunakan untuk mengolah limbah yang mengandung zat warna sintetis, limbah restoran, dan limbah yang mengandung nitrat dan fluoride. Serta dalam satu dasawarsa terakhir terbukti bahwa metode elektrokoagulasi/ elektroflokulasi juga efektif untuk mengolah limbah yang mengandung logam berat.

Prinsip pengolahan limbah cair dengan menggunakan elektroflokulasi adalah bahwa koagulan atau flokulan dihasilkan dari proses elektro-oksidasi dari anoda yang umumnya dibuat dari besi atau aluminium. Peralatan terdiri dari tiga tangki utama yaitu tangki elektrolisis, tangki pengendapan (sedimentasi) /flotasi dan tangki penyaringan . Pada tangki elektrolisis terjadi penggumpalan materi pencemar yang terkandung dalam limbah cair, yang dilakukan dengan mengalirkan tegangan listrik searah (DC) dari anoda menuju katoda. Sebagai anoda digunakan logam Aluminium dan katoda berupa karbon. Reaksi yang terjadi pada kedua elektroda sebagai berikut :

Anoda (-) : Al Al3+ + 3e E° =1,66 volt

Katode (+) : H2O + 2e H2 + OH^– E° = -0,83 volt

Unsur-unsur tersebut akan membentuk gumpalan (flok) berupa Al(OH)3 yang memiliki luas permukaan adsorpsi yang besar sehingga sangat cepat menjerap senyawa organik dan partikel koloid berdasarkan reaksi : Al³⁺ + 3 OH^–Al (OH)3

Setelah mengalami proses elektrolisis, koagulasi dan flokulasi, limbah dialirkan menuju tangki penyaring. Tangki penyaring dilengkapi dengan kasa dan ijuk sehingga limbah cair yang keluar dari tangki penyaringan dapat seminimal mungkin mengandung kotoran.

Gas H2 yang dihasilkan membentuk gelembung gelembung gas mempunyai fungsi yang penting dalam proses pemisahan yaitu mengangkat dan membawa partikel-partikel yang telah terkoagulasi dan terflokulasi ke permukaan cairan sehingga memudahkan proses penyaringan.

Sedangkan peralatan utama yang digunakan adalah elektroflokulator. Peralatan ini merupakan sebuah alat pengolahan limbah yang menggunakan zetode elektrolisis, pengendapan (sedimentasi)/flotasi dan penyaringan. Ini keunggulan elektroflokulator dibandingkan alat-alat pengolahan limbah cair lainnya.

1) Sistem EM (Effective Microorganisms)

Proses pembuatan tapioka memerlukan air untuk memisahkan pati dari serat. Pati yang larut dalam air harus dipisahkan. Teknologi yang ada belum mampu memisahkan seluruh pati yang terlarut dalam air, sehingga limbah cair yang dilepaskan ke lingkungan masih mengandung pati. Limbah cair akan mengalami dekomposisi secara alami di badan-badan perairan dan menimbulkan bau yang tidak sedap. Bau tersebut dihasilkan pada proses penguraian senyawa mengan-dung nitrogen, sulfur dan fosfor dari bahan berprotein.

Alternatif solusi pengolahan limbah cair tapioka adalah dengan menggunakan teknologi EM (Effective Microorganisms). Effective Microorganisms merupakan kultur campuran lima kelompok mikroorganisme yang mampu melakukan biodegradasi limbah organik, seperti senyawa karbon, hidrogen, nitrogen dan oksigen. Mikroorganisme EM memerlukan bahan organik untuk mempertahankan hidupnya seperti karbohidrat, protein, lemak dan mineral lainnya. Bahan-bahan tersebut banyak terdapat dalam limbah cair tapioka. Reaksi fermentasi berlangsung dengan cepat dan EM mampu hidup secara sinergis dengan mikroorganisme lain.

Bakteri fotosintetik dapat menggunakan karbon dioksida dan hidrogen sulfida untuk hidup dengan memecahkan dan menggunakan senyawa-senyawa bersulfur tanpa menim-bulkan bau dan dapat menghasilkan zat gula bagi bakteri EM yang lain. Mikroorganisme EM mampu hidup baik pada medium asam atau basa, temperatur tinggi 45-500°C (mikroorganisme termofilik) dan pada kondisi aerob atau anaerob.

Reference:

Sakti A. Siregar, 2005, “Instalasi Pengolahan Air Limbah”, Yogyakarta: Penerbit Kanisius.
Salman Alfarisy, Taufik Hidayat Alfarino, 2004, “Laporan Penelitian, Penanganan Limbah Cair Tapioka dengan Proses Lumpur Aktif”, Universitas Diponegoro Semarang.
Sutapa, I.D.A (2000), Uji Korelasi Pengaruh Limbah Tapioka Terhadap Kualita Air Sumur, Jurnal Studi Pembangunan, Kemasyarakatan & Lingkungan, Vol. 2, No. 1, 47-65
T. Abu Hanifah, Christine Jose dan Titania T. Nugroho, (2001), Pengolahan Limbah Cair Tapioka Dengan Teknologi Em (Effective Mikroorganisms). Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau.
Is Fatimah, Karna Wijaya, Sintesis Tio2/Zeolit Sebagai Fotokatalis Pada Pengolahan Limbah Cair Industri Tapioka Secara Adsorpsi-Fotodegradasi, Lab. Kimia, Jurusan Ilmu Kimia FMIPA UII, Yogyakarta dan Lab. Kimia Fisika, Jurusan Kimia FMIPA Univ. Gadjah mada Yogyakarta
Martia Siti Akhirruliawati dan Shofiyatul Amal, Pengolahan Limbah Cair Pati Secara Aerob Menggunakan Mikroba Degra Simba. Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, Semarang
Tri Widayatno, Sriyani. Pengolahan limbah cair industri tapioka dengan menggunakan metode elektroflokulasi. Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Hermain, Pemisahan Padatan Tersuspensi Limbah Cair Tapioka Dengan Teknologi Membran Ultrfiltrasi.
Jose, C., Abdullah, C., Anggraini, Y., dan Bahri, S. 2000. Peningkatan nutrisi limbah padat tapioka sebagai bahan dasar pakan ter-nak dengan penggunaan effective microorganisms (EM)