Pengolahan Limbah Industri Pangan
Pengelolaan limbah industri pangan (cair, padat dan gas) diperlukan untuk meningkatkan pencapaian tujuan pengelolaan limbah (pemenuhan peraturan pemerintah), serta untuk meningkatkan efisiensi pemakain sumber daya. Secara umum, pengelolaan limbah merupakan rangkaian kegiatan yang mencakup reduksi (reduction), pengumpulan (collection), penyimpangan (storage), pengangkutan (transportation), pemanfaatan (reuse, recycling), pengolahan (treatment), dan/ atau penimbunan (disposal).
Timbulnya limbah dan industri pangan, baik-limbah cair, padat maupun gas, tidak dapat dihindari seratus persen. Setelah dilakukan usaha-usaha minimisasi melalui modifikasi proses maupun pemanfaatan (dengan prinsip produksi bersih), langkah berikutnya yang harus dilakukan adalah pengolahan/penanganan limbah tersebut untuk menghindari pencemaran lingkungan. Kriteria utama pengolahan limbah pada umumnya adalah pemenuhan baku mutu yang berlaku dengan biaya minimum. Berikut diuraikan teknik pengolahan limbah industri pangan skala kecil, meliputi pengolahan limbah cair, limbah padat dan limbah gas.
2. Pengolahan Limbah Cair
Limbah cair industri pangan merupakan salah satu sumber pencemaran lingkungan. Jumlah dan karakteristik air limbah industri bervariasi menurut jenis industrinya.
Secara umum, pengolahan limbah cair dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu pengolahan primer, pengolahan sekunder, dan pengolahan tersier. Pengolahan primer merupakan pengolahan secara fisik untuk menyisihkan benda-benda terapung atau padatan tersuspensi terendapkan (seltleable solids). Pengolahan primer ini berupa penyaringan kasar, dan pengendapan primer untuk memisahkan bahan inert seperti butiran pasir / tanah.
Pengolahan primer hanya dapat mengurangi kandungan bahan yang mengambang atau bahan yang dapat terendapkan oleh gaya gravitasi. Sebagian polutan limbah cair industri pangan terdapat dalam bentuk tersuspensi dan terlarut yang relatif tidak terpengaruh oleh pengolahan primer tersebut. Untuk menghilangkan / mengurangi kandungan polutan tersuspensi atau terlarut diperlukan pengolahan sekunder dengan proses biologis (aerobik maupun anaerobik).
Pengolahan secara biologis pada prinsipnya adalah pemanfaatan aktivitas mikroorganisme seperti bakteri dan protozoa. Mikroba tersebut mengkonsumsi polutan organik biodegradable dan mengkonversi polutan organik tersebut menjadi karbondioksida, air dan energi untuk pertumbuhan dan reproduksinya.
Dengan pengolahan. sekunder BOD dan TSS dalam limbah cair dapat dikurangi secara signifikan, tetapi efluen masih mengandung amonium atau nitrat, dan fosfor dalam bentuk terlarut.
Oleh karena itu, untuk meningkatkan kualitas efluen dibutuhkan pengolahan tambahan, yang, dikenal sebagai pengolahan tersier (advanced waste waten treatment) untuk mengurangi / menghilangkan konsentrasi BOD, TSS dan nutrien. (N,P). Proses pengolahan tersier yang dapat diterapkan antara lain adalah filtrasi pasir, eliminasi nitrogen (nitrifikasi dan denitrifikasi), dan eliminasi fosfor (secara kimia maupun biologis).
Berikut diuraikan beberapa sistem pengolahan limbah cair yang sesuai untuk limbah cair industri pangan skala kecil, meliputi: (a) sistem lumpur aktif (b) sistem trikling filter, (c) sistem RBC (Rotating Biolocal Disk), (d) sistem SBR (Sequencing Batch Reactor), (e) kolam oksidasi, (f) sistem UASB, dan (e) septik tank.
a. Sistem lumpur aktif
Prinsip, aada dasarnya sistem lumpur aktif terdiri atas dua unit proses utama, yaitu bioreaktor (tangki aerasi) dan tangki sedimentasi. Dalam sistem lumpur aktif, limbah cair dan biomassa dicampur secara sempurna dalam suatu reaktor dan diaerasi. Pada umumnya, aerasi ini juga berfungsi sebagai sarana pengadukan suspensi tersebut. Suspensi biomassa dalam limbah cair kemudian dialirkan ke tangki sedimentasi dimana biomassa dipisahkan dari air yang telah diolah.
b. Sistem trickling filter
Prinsip. Trickling filter terdiri atas tumpukan media padat dengan kedalaman sekitar 2 m, umumnya berbentuk silinder. Limbah cair disebarkan ke permukaan media bagian atas dengan lengan distributot berputar, dan air kemudian mengalir (menetes) ke bawah melalui lapisan media. Polutan dalam limbah cair yang mengalir melalui permukaan media padat akan terabsorps oleh miikrooreanisme yang tumbuh dan berkembang pada permukaan media padat tersebut.
c. RBC (Rotating Biolocal Contactor)
Prinsip. Sistem RBC terdiri atas deretan cakram yang dipasang pada as horisontal dengan jarak sekitar 4 cm. Sebagian dari cakram tercelup dalam limbah cair, dan sebagian lagi kontak dengan udara. Pada saat as diputar, permukaan cakram secara bergantian kontak dengan limbah cair dan kemudian kontak dengan udara. Akibatnya, mikroorganisme tumbuh pada permukaan cakram sebagai lapisan biologis (biomasa), dan mengabsorpsi bahan organik dalam limbah cair.
d. SBR (Sequencing Batch Reactor)
Prinsip. Sistem SBR adalah suatu sistem lumpur aktif yang dioperasikan secara curah (batch). Satuan proses dalam sistem SBR identik dengan satuan proses dalam sistem lumpur aktif, yaitu aerasi dan sedimentasi untuk memisahkan biomassa. Pada sistem lumpur aktif, kedua proses tersebut berlangsung dalam dua tanki yang berdan, sedangkan pada SBR berlangsung secara bergantian pada tanki yang sama. Keunikan lain sistem SBR adalah bahwa tidak diperlukan resirkulasi sludpe. Proses sistem SBR terdiri atas lima tahap, yaitu pengistan, reaksi (aerasi), pengendapan (sedimentasi), pembuangan, dan istirahat (idle)
e. Sistem Kolam (Kolam Oksidasi)
Prinsip. Sistem kolam (pola sistem) atau sering disebut juga sebagai kolam oksidasi merupakan salah satu sistem pengolahan limbah cair tertua, dan merupakan perkembangan dari cara pembuangan limbah cair secara langsung ke badan air. Pada sistem kolam. konsentrasi mikroorganisme relatif kecil, suplai oksigen dan pengadukan berlangsung secara alami, sehingga proses perombakan bahan organik berlangsung relatif lama dan pada area yang luas.
Berbagai jenis mikroorganisme berperan dalam proses perombakan, tidak terbatas mikroorganisme aerobik, tetapi juga mikroorganisme anaerbik. Organisme heterotrof aerobik dan aerobik berperan dalam proses konversi bahan organik; organisme autotrof (fitoplankton, alga, tanaman air) mengambil bahan-bahan anorganik (nitrat dan fosfat) melalui proses fotosintetsis.
f. UASB (Up-flow Anaerobic Sludge Blanket)
Prinsip. UASB (Up-flow Anaerobic Sludge Blanket) merupakan salah jenis reaktor anaerobik yang paling banyak- diterapkan untuk pengolahan berbagai Jenis limbah cair. Berbeda dengan proses aerobik, dimana bahan organik dikonversi menjadi produk akhir berupa karbon dioksida dan air, pada proses anaerobik sebagai produk adalah gas metana dan karbon dioksida.
Perbedaan lain antara proses aerobik dan anerobik terletak pada karakteristik biomassa yang menentukan jalannya proses perombakan. Pada proses aerobik, biomassa terdiri atas berbagai jenis mikroorganisme, tetapi masing-masing merombak bahan organik untuk keperluannya masing-masing. Pada proses anaerobik, sebenamya biomassa juga terdiri atas berbagai jenis mikroorganisme, tetapi merombak bahan organik satu setelah yang lain dafi bahan organik hingga biogas. Dengan demikian, proses berlangsung sempurna hingga menghasilkan produk akhir, hanya jika proses pertukaran massa pada setiap mikroorganisme yang terlibat berlangsung dengan kecepatan sama. Karena alasan tersebut, proses anaerobik lebih sensitif terhadap pengaruh.
g. Septik Tank
Prinsip. Sistem septik tank merupakan salah satu cara pengolahan limbah cair yang paling sederhana. Dalam sistem septik tank proses perombakan limbah cair berlangsung dalam kondisi anaerobik. Sistem septik tank harus dilengkapi dengan fasilitas untuk peresapan efluen.
3. Pengolahan Limbah Padat
Pendahuluan. Limbah padat industri pangan terutama terdiri dari bahan bahan organik seperti karbohidrat, protein, lemak, serat kasar dan air. Bahan-bahan ini mudah terdegradasi secara biologis dan menyebabkan pencemaran lingkungan, terutama menimbulkan bau busuk.
Pengomposan merupakan salah satu altematif pemecahan masalah manajemen limbah padat industri pangan. Pengomposan adalah suatu proses biologis dimana bahan organik didegradasi pada kondisi aerobik terkendali. Dekomposisi dan transformasi tersebut dilakukan oleh bakteri fungi dan mikroorganisme lainnya. Pada kondisi optimum, pengomposan dapat mereduksi volume bahan bau sebesar 50-70 %.
Secara umum tahapan proses pengomposan adalah sebagai berikut
I) pengecilan ukuran hingga 4-5 cm
II) penyusunan tumpukan di atas bilah-bilah untuk membantu. aerasi
III) pemantauan dan pengaturan suhu serta kelembaban
IV) pembalikan dan penyiraman
V) pematangan
VI) pengayakan
4. Pengolahan Limbah Gas
Prinsip. Salah satu cara yang. efektif untuk pengolahan limbah gas adalah pengolahan secara biologis, karena komponen penyebab bau umumnya dalam, konsentrasi sangat rendah. Pengolahan limbah gas secara biologis didasarkan pada kemampuan m1kroorganisme untuk mengoksidasi senyawa organik maupun anorganik dalam limbah gas penvebab bau. misainva amonia, amina, fenol, formaldefild, fildrogen sulfida, ketone, asam-asam lemak.
Dalam hal ini, polutan tersebut berfungsi sebagai makanan (substrat) bagi m1kroorganisme, dan diubah menjadi produk-produk yang tidak menimbulkan masalah, seperti air, karbon d1oksida, biomassa, (garam-garaman, dll. Untuk mempercepat proses perobakan polutan, konsentrasi mikroorganisme di dalam sistem pengolahan limbah gas perlu dipertahankan tinggi, misalnya dengan cara ammobilisasi pada permukaan media padat yang sesuai.
Pengelolaan limbah industri pangan (cair, padat dan gas) diperlukan untuk meningkatkan pencapaian tujuan pengelolaan limbah (pemenuhan peraturan pemerintah), serta untuk meningkatkan efisiensi pemakain sumber daya. Secara umum, pengelolaan limbah merupakan rangkaian kegiatan yang mencakup reduksi (reduction), pengumpulan (collection), penyimpangan (storage), pengangkutan (transportation), pemanfaatan (reuse, recycling), pengolahan (treatment), dan/ atau penimbunan (disposal).
Timbulnya limbah dan industri pangan, baik-limbah cair, padat maupun gas, tidak dapat dihindari seratus persen. Setelah dilakukan usaha-usaha minimisasi melalui modifikasi proses maupun pemanfaatan (dengan prinsip produksi bersih), langkah berikutnya yang harus dilakukan adalah pengolahan/penanganan limbah tersebut untuk menghindari pencemaran lingkungan. Kriteria utama pengolahan limbah pada umumnya adalah pemenuhan baku mutu yang berlaku dengan biaya minimum. Berikut diuraikan teknik pengolahan limbah industri pangan skala kecil, meliputi pengolahan limbah cair, limbah padat dan limbah gas.
2. Pengolahan Limbah Cair
Limbah cair industri pangan merupakan salah satu sumber pencemaran lingkungan. Jumlah dan karakteristik air limbah industri bervariasi menurut jenis industrinya.
Secara umum, pengolahan limbah cair dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu pengolahan primer, pengolahan sekunder, dan pengolahan tersier. Pengolahan primer merupakan pengolahan secara fisik untuk menyisihkan benda-benda terapung atau padatan tersuspensi terendapkan (seltleable solids). Pengolahan primer ini berupa penyaringan kasar, dan pengendapan primer untuk memisahkan bahan inert seperti butiran pasir / tanah.
Pengolahan primer hanya dapat mengurangi kandungan bahan yang mengambang atau bahan yang dapat terendapkan oleh gaya gravitasi. Sebagian polutan limbah cair industri pangan terdapat dalam bentuk tersuspensi dan terlarut yang relatif tidak terpengaruh oleh pengolahan primer tersebut. Untuk menghilangkan / mengurangi kandungan polutan tersuspensi atau terlarut diperlukan pengolahan sekunder dengan proses biologis (aerobik maupun anaerobik).
Pengolahan secara biologis pada prinsipnya adalah pemanfaatan aktivitas mikroorganisme seperti bakteri dan protozoa. Mikroba tersebut mengkonsumsi polutan organik biodegradable dan mengkonversi polutan organik tersebut menjadi karbondioksida, air dan energi untuk pertumbuhan dan reproduksinya.
Dengan pengolahan. sekunder BOD dan TSS dalam limbah cair dapat dikurangi secara signifikan, tetapi efluen masih mengandung amonium atau nitrat, dan fosfor dalam bentuk terlarut.
Oleh karena itu, untuk meningkatkan kualitas efluen dibutuhkan pengolahan tambahan, yang, dikenal sebagai pengolahan tersier (advanced waste waten treatment) untuk mengurangi / menghilangkan konsentrasi BOD, TSS dan nutrien. (N,P). Proses pengolahan tersier yang dapat diterapkan antara lain adalah filtrasi pasir, eliminasi nitrogen (nitrifikasi dan denitrifikasi), dan eliminasi fosfor (secara kimia maupun biologis).
Berikut diuraikan beberapa sistem pengolahan limbah cair yang sesuai untuk limbah cair industri pangan skala kecil, meliputi: (a) sistem lumpur aktif (b) sistem trikling filter, (c) sistem RBC (Rotating Biolocal Disk), (d) sistem SBR (Sequencing Batch Reactor), (e) kolam oksidasi, (f) sistem UASB, dan (e) septik tank.
a. Sistem lumpur aktif
Prinsip, aada dasarnya sistem lumpur aktif terdiri atas dua unit proses utama, yaitu bioreaktor (tangki aerasi) dan tangki sedimentasi. Dalam sistem lumpur aktif, limbah cair dan biomassa dicampur secara sempurna dalam suatu reaktor dan diaerasi. Pada umumnya, aerasi ini juga berfungsi sebagai sarana pengadukan suspensi tersebut. Suspensi biomassa dalam limbah cair kemudian dialirkan ke tangki sedimentasi dimana biomassa dipisahkan dari air yang telah diolah.
b. Sistem trickling filter
Prinsip. Trickling filter terdiri atas tumpukan media padat dengan kedalaman sekitar 2 m, umumnya berbentuk silinder. Limbah cair disebarkan ke permukaan media bagian atas dengan lengan distributot berputar, dan air kemudian mengalir (menetes) ke bawah melalui lapisan media. Polutan dalam limbah cair yang mengalir melalui permukaan media padat akan terabsorps oleh miikrooreanisme yang tumbuh dan berkembang pada permukaan media padat tersebut.
c. RBC (Rotating Biolocal Contactor)
Prinsip. Sistem RBC terdiri atas deretan cakram yang dipasang pada as horisontal dengan jarak sekitar 4 cm. Sebagian dari cakram tercelup dalam limbah cair, dan sebagian lagi kontak dengan udara. Pada saat as diputar, permukaan cakram secara bergantian kontak dengan limbah cair dan kemudian kontak dengan udara. Akibatnya, mikroorganisme tumbuh pada permukaan cakram sebagai lapisan biologis (biomasa), dan mengabsorpsi bahan organik dalam limbah cair.
d. SBR (Sequencing Batch Reactor)
Prinsip. Sistem SBR adalah suatu sistem lumpur aktif yang dioperasikan secara curah (batch). Satuan proses dalam sistem SBR identik dengan satuan proses dalam sistem lumpur aktif, yaitu aerasi dan sedimentasi untuk memisahkan biomassa. Pada sistem lumpur aktif, kedua proses tersebut berlangsung dalam dua tanki yang berdan, sedangkan pada SBR berlangsung secara bergantian pada tanki yang sama. Keunikan lain sistem SBR adalah bahwa tidak diperlukan resirkulasi sludpe. Proses sistem SBR terdiri atas lima tahap, yaitu pengistan, reaksi (aerasi), pengendapan (sedimentasi), pembuangan, dan istirahat (idle)
e. Sistem Kolam (Kolam Oksidasi)
Prinsip. Sistem kolam (pola sistem) atau sering disebut juga sebagai kolam oksidasi merupakan salah satu sistem pengolahan limbah cair tertua, dan merupakan perkembangan dari cara pembuangan limbah cair secara langsung ke badan air. Pada sistem kolam. konsentrasi mikroorganisme relatif kecil, suplai oksigen dan pengadukan berlangsung secara alami, sehingga proses perombakan bahan organik berlangsung relatif lama dan pada area yang luas.
Berbagai jenis mikroorganisme berperan dalam proses perombakan, tidak terbatas mikroorganisme aerobik, tetapi juga mikroorganisme anaerbik. Organisme heterotrof aerobik dan aerobik berperan dalam proses konversi bahan organik; organisme autotrof (fitoplankton, alga, tanaman air) mengambil bahan-bahan anorganik (nitrat dan fosfat) melalui proses fotosintetsis.
f. UASB (Up-flow Anaerobic Sludge Blanket)
Prinsip. UASB (Up-flow Anaerobic Sludge Blanket) merupakan salah jenis reaktor anaerobik yang paling banyak- diterapkan untuk pengolahan berbagai Jenis limbah cair. Berbeda dengan proses aerobik, dimana bahan organik dikonversi menjadi produk akhir berupa karbon dioksida dan air, pada proses anaerobik sebagai produk adalah gas metana dan karbon dioksida.
Perbedaan lain antara proses aerobik dan anerobik terletak pada karakteristik biomassa yang menentukan jalannya proses perombakan. Pada proses aerobik, biomassa terdiri atas berbagai jenis mikroorganisme, tetapi masing-masing merombak bahan organik untuk keperluannya masing-masing. Pada proses anaerobik, sebenamya biomassa juga terdiri atas berbagai jenis mikroorganisme, tetapi merombak bahan organik satu setelah yang lain dafi bahan organik hingga biogas. Dengan demikian, proses berlangsung sempurna hingga menghasilkan produk akhir, hanya jika proses pertukaran massa pada setiap mikroorganisme yang terlibat berlangsung dengan kecepatan sama. Karena alasan tersebut, proses anaerobik lebih sensitif terhadap pengaruh.
g. Septik Tank
Prinsip. Sistem septik tank merupakan salah satu cara pengolahan limbah cair yang paling sederhana. Dalam sistem septik tank proses perombakan limbah cair berlangsung dalam kondisi anaerobik. Sistem septik tank harus dilengkapi dengan fasilitas untuk peresapan efluen.
3. Pengolahan Limbah Padat
Pendahuluan. Limbah padat industri pangan terutama terdiri dari bahan bahan organik seperti karbohidrat, protein, lemak, serat kasar dan air. Bahan-bahan ini mudah terdegradasi secara biologis dan menyebabkan pencemaran lingkungan, terutama menimbulkan bau busuk.
Pengomposan merupakan salah satu altematif pemecahan masalah manajemen limbah padat industri pangan. Pengomposan adalah suatu proses biologis dimana bahan organik didegradasi pada kondisi aerobik terkendali. Dekomposisi dan transformasi tersebut dilakukan oleh bakteri fungi dan mikroorganisme lainnya. Pada kondisi optimum, pengomposan dapat mereduksi volume bahan bau sebesar 50-70 %.
Secara umum tahapan proses pengomposan adalah sebagai berikut
I) pengecilan ukuran hingga 4-5 cm
II) penyusunan tumpukan di atas bilah-bilah untuk membantu. aerasi
III) pemantauan dan pengaturan suhu serta kelembaban
IV) pembalikan dan penyiraman
V) pematangan
VI) pengayakan
4. Pengolahan Limbah Gas
Prinsip. Salah satu cara yang. efektif untuk pengolahan limbah gas adalah pengolahan secara biologis, karena komponen penyebab bau umumnya dalam, konsentrasi sangat rendah. Pengolahan limbah gas secara biologis didasarkan pada kemampuan m1kroorganisme untuk mengoksidasi senyawa organik maupun anorganik dalam limbah gas penvebab bau. misainva amonia, amina, fenol, formaldefild, fildrogen sulfida, ketone, asam-asam lemak.
Dalam hal ini, polutan tersebut berfungsi sebagai makanan (substrat) bagi m1kroorganisme, dan diubah menjadi produk-produk yang tidak menimbulkan masalah, seperti air, karbon d1oksida, biomassa, (garam-garaman, dll. Untuk mempercepat proses perobakan polutan, konsentrasi mikroorganisme di dalam sistem pengolahan limbah gas perlu dipertahankan tinggi, misalnya dengan cara ammobilisasi pada permukaan media padat yang sesuai.
No comments:
Post a Comment