Pabrik Tahu

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.       Latar Belakang

Tahu merupakan makanan yang digemari masyarakat, baik masyarakat kalangan bawah hingga atas. Keberadaannya sudah lama diakui sebagai makanan yang sehat, bergizi dan harganya murah. Hampir ditiap kota di Indonesia dijumpai industri tahu. umumnya industri tahu termasuk ke dalam industri kecil yang dikelola oleh rakyat dan beberapa di antaranya masuk dalam wadah Koperasi Pengusaha Tahu. (KOPTI).

Proses pembuatan tahu masih sangat tradisional dan banyak memakai tenaga manusia. Bahan baku utama yang digunakan adalah kedelai (Glycine spp). Konsumsi kedelai Indonesia pada Tahun 1995 telah mencapai 2.287.317 Ton (Sri Utami, 1997). Sarwono (1989) menyatakan bahwa lebih dari separuh konsumsi kedelai Indonesia dipergunakan untuk diolah menjadi tahu. Shurtleff dan Aoyagi (1979) memperkirakan jumlah pengusaha tahu di Indonesia sekitar 10.000 buah, yang sebagian besar masih berskala rumah tangga, dan terutama terpusat di Pulau Jawa, sebagai bandingan di Jepang sekitar 38 000 buah, di Korea 1 470 buah, Taiwan 2 500 buah dan Cina 158 000 buah.

Air banyak digunakan sebagai bahan pencuci dan merebus kedelai untuk proses produksinya. Akibat dari besarnya pemakaian air pada proses pembuatan tahu, limbah yang dihasilkan juga cukup besar. Sebagai contoh limbah industri tahu di Semanan, Jakarta Barat kandungan BOD 5 mencapai 1 324 mg/l, COD 6698 mg/l, NH 4 84,4 mg/l, nitrat 1,76 mg/l dan nitrit 0,17 mg/l (Prakarindo Buana, 1996). Jika ditinjau dari Kep-03/MENKLH/11/1991 tentang baku mutu limbah cair, maka industri tahu memerlukan pengolahan limbah.

Pada saat ini sebagian besar industri tahu masih merupakan industri kecil skala rumah tangga yang tidak dilengkapi dengan unit pengolah air limbah, sedangkan industri tahu yang dikelola koperasi beberapa diantaranya telah memiliki unit pengolah limbah. Unit pengolah limbah yang ada umumnya menggunakan sistem anaerobik dengan efisiensi pengolahan 60-90%. Dengan sistem pengolah limbah yang ada, maka limbah yang dibuang ke peraian kadar zat organiknya (BOD) masih terlampau tinggi yakni sekitar 400 – 1 400 mg/l. Untuk itu perlu dilakukan proses pengolahan lanjut agar kandungan zat organik di dalan air limbah memenuhi standar air buangan yang boleh dibuang ke saluran umum.

1.2.       Rumusan Masalah

Agar pembahasan didalam tugas kami ini mudah difahani, maka kami akan merumuskan masalah-masalah yang akan kami bahas, diantaranya adalah :

1.2.1.      Bagaimana proses dalam pembuatan tahu?

1.2.2.      Apakah tujuan dibangunnya pabrik tahu didesa tersebut?

1.2.3.      Bagaimana cara memproses limbah tahu?

1.2.4.      Mengapa pabrik tahu dibuang kesungai?

1.3.       Tujuan

1.3.1.      Untuk menjelaskan bagaimana proses dalam membuat tahu.

1.3.2.      Untuk mengetahui apa tujuan dibangunya pabrik tahu.

1.3.3.      Untuk menjelaskan dan mengembangkan teknologi pengolahan air limbah khususnya pengolahan air limbah industri tahu yang sederhana, murah dan dapat diterapkan sesuai dengan kondisi di Indonesia, sehingga dapat digunakan langsung oleh masyarakat.

1.3.4.      Untuk mengetahui mengapa limbah pabrik tahu dibuang kesungai.

1.4.       Manfaat

Teknologi tersebut dapat disebarluaskan dan dapat dimanfaatkan atau ditiru oleh masyarakat, dan bisa menambah ilmu pengetahuan tentang cara mengelola sebuah pabrik, menjadikan pelajaran yang sangat berharga dikemudian hari, dan apa nila hari-hari besar tiba maka penjualan meningkat tiga kali lipat.

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1.       Proses Pembuatan Tahu

Tahu merupakan makanan yang terbuat dari bahan baku kedelai, dan prosesnya masih sederhana dan terbatas pada skala rumah tangga. Suryanto (dalam Hartaty, 1994) menyatakan bahwa yang dimaksud dengan tahu adalah makanan padat yang dicetak dari sari kedelai (Glycine spp) dengan proses pengendapan protein pada titik isoelektriknya, tanpa atau dengan penambahan zat lain yang diizinkan.

Pembuatan tahu pada prinsipnya dibuat dengan mengekstrak protein, kemudian mengumpulkannya, sehingga terbentuk padatan protein. Cara penggumpalan susu kedelai umumnya dilakukan dengan cara penambahan bahan penggumpal berupa asam. Bahan penggumpal yang biasa digunakan adalah asam cuka (CH3COOH), batu tahu (CaSO4nH 2O) dan larutan bibit tahu (larutan perasan tahu yang telah diendapkan satu malam).

Secara umum tahapan proses pembuatan tahu adalah sebagai berikut :

a.              Kedelai yang telah dipilih dibersihkan dan disortasi. Pembersihan dilakukan dengan ditampi atau menggunakan alat pembersih.

b.             Perendaman dalam air bersih agar kedelai dapat mengembang dan cukup lunak untuk digiling. Lama perendaman berkisar 4 - 10 jam.

c.              Pencucian dengan air bersih. Jumlah air yang digunakan tergantung pada besarnya atau jumlah kedelai yang digunakan.

d.             Penggilingan kedelai menjadi bubur kedelai dengan mesin giling. Untuk memperlancar penggilingan perlu ditambahkan air dengan jumlah yang sebanding dengan jumlah kedelai.

e.              Pemasakan kedelai dilakukan di atas tungku dan dididihkan selama 5 menit. Selama pemasakan ini dijaga agar tidak berbuih, dengan cara menambahkan air dan diaduk.

f.              Penyaringan bubur kedelai dilakukan dengan kain penyaring. Ampas yang diperoleh diperas dan dibilas dengan air hangat. Jumlah ampas basah kurang lebih 70% sampai 90% dari bobot kering kedelai.

g.             Setelah itu dilakukan penggumpalan dengan menggunakan air asam, pada suhu 50^oC, kemudian didiamkan sampai terbentuk gumpalan besar. Selanjutnya air di atas endapan dibuang dan sebagian digunakan untuk proses penggumpalan kembali.

h.             Langkah terakhir adalah pengepresan dan pencetakan yang dilapisi dengan kain penyaring sampai padat. Setelah air tinggal sedikit, maka cetakan dibuka dan diangin-anginkan.

2.2.       Limbah Industri Tahu

2.2.1.      Karakteristik Limbah

Untuk limbah industri tahu ada dua hal yang perlu diperhatikan yakni karakteristik fisika dan kimia. Karakteristik fisika meliputi padatan total, suhu, warna dan bau. Karakteristik kimia meliputi bahan organik, bahan anorganik dan gas.

Suhu buangan industri tahu berasal dari proses pemasakan kedelai. Suhu limbah cair tahu pada umumnya lebih tinggi dari air bakunya, yaitu 400C sampai 46 0C. Suhu yang meningkat di lingkungan perairan akan mempengaruhi kehidupan biologis, kelarutan oksigen dan gas lain, kerapatan air, viskositas, dan tegangan permukaan.

Bahan-bahan organik yang terkandung di dalam buangan industri tahu pada umumnya sangat tinggi. Senyawa-senyawa organik di dalam air buangan tersebut dapat berupa protein, karbohidrat, lemak dan minyak. Di antara senyawa-senyawa tersebut, protein dan lemaklah yang jumlahnya paling besar (Nurhasan dan Pramudyanto, 1987), yang mencapai 40% - 60% protein, 25 - 50% karbohidrat, dan 10% lemak (Sugiharto, 1987). Semakin lama jumlah dan jenis bahan organik ini semakin banyak, dalam hal ini akan menyulitkan pengelolaan limbah, karena beberapa zat sulit diuraikan oleh mikroorganisme di dalam air limbah tahu tersebut. Untuk menentukan besarnya kandungan bahan organik digunakan beberapa teknik pengujian seperti BOD, COD dan TOM. Uji BOD merupakan parameter yang sering digunakan untuk mengetahui tingkat pencemaran bahan organik, baik dari industri ataupun dari rumah tangga (Greyson, 1990; Welch, 1992).

Air buangan industri tahu kualitasnya bergantung dari proses yang digunakan. Apabila air prosesnya baik, maka kandungan bahan organik pada air buangannya biasanya rendah (Nurhasan dan Pramudya, 1987). Pada umumnya konsentrasi ion hidrogen buangan industri tahu ini cenderung bersifat asam. Komponen terbesar dari limbah cair tahu yaitu protein (N-total) sebesar 226,06 sampai 434,78 mg/l. sehingga masuknya limbah cair tahu ke lingkungan perairan akan meningkatkan total nitrogen di peraian tersebut.

Gas-gas yang biasa ditemukan dalam limbah adalah gas nitrogen (N2 ), oksigen (O2 ), hidrogen sulfida (H2S), amonia (NH3 ), karbondioksida (CO2 ) dan metana (CH4). Gas-gas tersebut berasal dari dekomposisi bahan-bahan organik yang terdapat di dalam air buangan. Beberapa contoh hasil pengukuran kadar BOD Dan COD di dalam air limbah tahu di daerah DKI Jakarta ditunjukkan pada Tabel 1.

Tabel. Hasil Analisa Limbah Cair Industri Tahu

PARAMETER LOKASI	COD(mg/l)	BOD(mg/l)
Cipinang	1102	910
Kebon Pala	3211	2200
Utan Kayu	8327	1200
Setia Budi	5904	2250
Tebet	2362	2100
Kebayoran Lama	7916	3450
Kuningan Barat	8360	8100
Mampang	4897	3550
Cilandak	9207	5425
Pasar Minggu	3779	1750
Tegal Parang	15055	12100

Limbah cair yang berasal dari industri kecil tahu

2.2.2.      Permasalahan

Limbah cair yang dikeluarkan oleh industri-industri masih menjadi masalah bagi lingkungan sekitarnya, karena pada umumnya industri-industri, terutama industri rumah tangga mengalirkan langsung air limbahnya ke selokan atau sungai tanpa diolah terlebih dahulu. Demikian pula dengan industri tahu yang pada umumnya merupakan industri rumah tangga.

Keadaan ini akibat masih banyaknya pengrajin tahu yang belum mengerti akan kebersihan lingkungan dan disamping itu pula tingkat ekonomi yang masih rendah, sehingga pengolahan limbah akan menjadi beban yang cukup berat bagi mereka. Namun demikian keberadaan industri tahu harus selalu didukung baik oleh pemerintah maupun oleh masyarakat karena makanan tahu merupakan makanan yang digemari oleh hampir seluruh lapisan masyarakat Indonesia, disamping nilai gizinya tinggi harganya pun relatif murah.

Limbah industri tahu dapat menimbulkan pencemaran yang cukup berat karena mengandung polutan organik yang cukup tinggi. Dari beberapa hasil penelitian, konsentrasi COD (Chemical Oxygen Demand) di dalam air limbah industri tahu cukup tinggi yakni berkisar antara 7.000 - 10.000 ppm, serta mempunyai keasaman yang rendah yakni pH 4-5. Dengan kondisi seperti tersebut di atas, air limbah industri tahu merupakan salah satu sumber pencemaran lingkungan yang sangat potersial.

Saat ini pengelolaan air limbah industri tahu umumnya dilakukan dengan cara membuat bak penampung air limbah sehingga terjadi proses anaerob. Dengan adanya proses biologis anaerob tersebut maka kandungan polutan organik yang ada di dalam air limbah dapat diturunkan. Tetapi dengan proses tersebut efisiesi pengolahan hanya berkisar antara 50 % - 70 % saja. Dengan demikian jika konsertarsi COD dalam air limbah 7000 ppm, maka kadar COD yang keluar masih cukup tinggi yakni sekitar 2100 ppm, sehinga hal ini masih menjadi sumber pencemaran lingkungan.

Pengolahan air limbah industri kecil tahu di Semanan, Jakarta Barat, dengan sistem Penampungan (lagon) Anaerob. Dengan sistem lagon tersebut dapat menurunkan kadar zat organik (BOD) sekitar 50 %.

Dengan sistem penampungan anaerob terjadi penguraian secara biologis anaerobik, maka zat organik akan terurai dan menghasilgan produk gas methan dan gas H₂S serta NH₃ yang menyebabkan bau yang kurang sedap.

Suatu alternatif pengolahan limbah yang cukup sederhana adalah pengolahan secara biologis, yakni dengan kombinasi proses biologis "Anaerob-Aerob". Sistem ini cocok diterapkan pada pengolahan limbah yang banyak mengandung bahan-bahan organik. Limbah industri tahu merupakan salah satu jenis limbah yang banyak mengandung bahan-bahan organik.

2.3.       Teknologi Pengolahan Air Limbah Tahu dengan Sistem Kombinasi Biofilter Anaerob-Aerob

Salah satu cara untuk mengatasi masalah air limbah industri tahu tersebut adalah dengan kombinasi proses pengolahan biologis anaerob dan aerob. Secara umum proses pengolahannya dibagi menjadi dua tahap yakni pertama proses penguraian anaerob (Anaerobic digesting), dan yang ke dua proses pengolahan lanjut dengan sistem biofilter anaerob-aerob. Secara garis besar proses pengolahan air limbah industri tahu.

2.4.       Pengolahan

Air limbah yang dihasilkan dari proses pembuatan tahu kumpulkan melalui saluran air limbah, kemudian dilairkan ke bak kontrol untuk memisahkan kotoran padat. Selanjutnya, sambil di bubuhi dengan larutan kapur atau larutan NaOH air limbah dialirkan ke bak pengurai anaerob. Di dalam bak pengurai anaerob tersebut polutan organik yang ada di dalam air limbah akan diuraikan oleh mikroorganisme secara anaerob, menghasilkan gas methan yang dapat digunakan sebagai bahan bakar. Dengan proses tahap pertama konsentrasi COD dalam air limbah dapat diturukkan sampai kira-kira 600 ppm (efisiensi pengolahan 90 %). Air olahan tahap awal ini selanjutnya diolah dengan proses pengolahan lanjut dengan sistem biofilter aerob.

Keunggulan proses anaerobik dibandingkan proses aerobik adalah sebagai berikut (Lettingan et al, 1980; Sahm, 1984; Sterritt dan Lester, 1988; Switzenbaum, 1983) :

a.    Proses anaerobik dapat segera menggunakan CO₂ yang ada sebagai penerima elektron. Proses tersebut tidak membutuhkan oksigen dan pemakaian oksigen dalam proses penguraian limbah akan menambah biaya pengoperasian.

b.    Penguraian anaerobik menghasilkan lebih sedikit lumpur (3-20 kali lebih sedikit dari pada proses aerobik), energi yang dihasilkan bakteri anaerobik relatif rendah. Sebagian besar energi didapat dari pemecahan substrat yang ditemukan dalam hasil akhir, yaitu CH₄. Dibawah kondisi aerobik 50% dari karbon organik dirubah menjadi biomassa, sedangkan dalam proses anaerobik hanya 5% dari karbon organik yang dirubah menjadi biomassa. Dengan proses anaerobik satu metrik ton COD tinggal 20 - 150 kg biomassa, sedangkan proses aerobik masih tersisa 400 - 600 kg biomassa (Speece, 1983; Switzenbaum, 1983).

c.    Proses anaerobik menghasilkan gas yang bermanfaat, metan. Gas metan mengandung sekitar 90% energi dengan nilai kalori 9.000 kkal/m³, dan dapat dibakar ditempat proses penguraian atau untuk menghasilkan listrik. Sedikit energi terbuang menjadi panas (3-5%). Pruduksi metan menurunkan BOD dalam Penguraian lumpur limbah.

d.   Energi untuk penguraian limbah kecil.

e.    Penguraian anaerobik cocok untuk limbah industri dengan konsentrasi polutan organik yang tinggi.

f.     Memungkinkan untuk diterapkan pada proses Penguraian limbah dalam jumlah besar.

g.    Sistem anaerobik dapat membiodegradasi senyawa xenobiotik (seperti chlorinated aliphatic hydrocarbons seperti trichlorethylene, trihalo-methanes) dan senyawa alami recalcitrant seperti liGnin.

Beberapa kelemahan Penguraian anaerobik:

a.    Lebih Lambat dari proses aerobik

b.    Sensitif oleh senyawa toksik

c.    Start up membutuhkan waktu lama

d.   Konsentrasi substrat primer tinggi

2.5.       Proses Penguarian Senyawa Organik Secara Anaerob

Secara garis besar penguraian senyawa organik secara anaerob dapat di bagi menjadi dua yakni penguraian satu tahap dan penguraian dua tahap.

Penguraian satu tahap

Penguraian anaerobik membutuhkan tangki fermentasi yang besar, memiliki pencampur mekanik yang besar, pemanasan, pengumpul gas, penambahan lumpur, dan keluaran supernatan (Metcalf dan Eddy, 1991). Penguraian lumpur dan pengendapan terjadi secara simultan dalam tangki. Stratifikasi lumpur dan membentuk lapisan berikut dari bawah ke atas : lumpur hasil penguraian, lumpur pengurai aktif, lapisan supernatan (jernih), lapisan buih (skum), dan ruang gas.

Penguraian dua tahap

           Proses ini membutuhkan dua tangki pengurai (reaktor) yakni satu tangki berfungsi mencampur secara terus-menerus dan pemanasan untuk stabilisasi lumpur, sedangkan tangki yang satu lagi untuk pemekatan dan penyimpanan sebelum dibuang ke pembuangan. Proses ini dapat menguraikan senyawa organik dalam jumlah yang lebih besar dan lebih cepat.

2.6.       Proses Mikrobiologi di Dalam Penguraian Anaerob

           Kumpulan mikroorganisme, umumnya bakteri, terlibat dalam transformasi senyawa komplek organik menjadi metan. Lebih jauh lagi, terdapat interaksi sinergis antara bermacam-macam kelompok bakteri yang berperan dalam penguraian limbah.

Senyawa Organik ---> CH₄ + CO₂ + H₂ + NH₃ + H₂S

Meskipun beberapa jamur (fungi) dan protozoa dapat ditemukan dalam penguraian anaerobik, bakteri bakteri tetap merupakan mikroorganisme yang paling dominan bekerja didalam proses penguraian anaerobik. Sejumlah besar bakteri anaerobik dan fakultatif (seperti : Bacteroides, Bifidobacterium, Clostridium, Lactobacillus, Streptococcus) terlibat dalam proses hidrolisis dan fermentasi senyawa organik.

Ada empat grup bakteri yang terlibat dalam transformasi material komplek menjadi molekul yang sederhana seperti metan dan karbon dioksida. Kelompok bakteri ini bekerja secara sinergis (Archer dan Kirsop, 1991; Barnes dan Fitzgerald, 1987; Sahm, 1984; Sterritt dan Lester, 1988; Zeikus, 1980),

2.6.1. Bakteri Hidrolitik

Kelompok bakteri anaerobik memecah molekul organik komplek (protein, cellulose, lignin, lipids) menjadi molekul monomer yang terlarut seperti asam amino, glukosa, asam lemak, dan gliserol. Molekul monomer ini dapat langsung dimanfaatkan oleh kelompok bakteri berikutnya. Hidrolisis molekul komplek dikatalisasi oleh enzim ekstra seluler seperti sellulase, protease, dan lipase. Walaupun demikian proses penguraian anaerobik sangat lambat dan menjadi terbatas dalam penguraian limbah sellulolitik yang mengandung lignin (Polprasert, 1989; Speece, 1983).

2.6.2. Bakteri Asidogenik Fermentatif

Bakteri asidogenik (pembentuk asam) seperti Clostridium merubah gula, asam amino, dan asam lemak menjadi asam organik (seperti asam asetat, propionik, formik, lactik, butirik, atau suksinik), alkohol dan keton (seperti etanil, metanol, gliserol, aseton), asetat, CO₂ dan H₂. Asetat adalah produk utama dalam fermentasi karbohidrat. Hasil dari fermentasi ini bervariasi tergantung jenis bakteri dan kondisi kultur seperti temperatur, pH, potensial redok.

2.6.3. Bakteri Asetogenik

Bakteri asetogenik (bakteri yang memproduksi asetat dan H₂) seperti Syntrobacter wolinii dan Syntrophomonas wolfei (McInernay et al., 1981) merubah asam lemak (seperti asam propionat, asam butirat) dan alkohol menjadi asetat, hidrogen, dan karbon dioksida, yang digunakan oleh bakteri pembentuk metan (metanogen). Kelompok ini membutuhkan ikatan hidrogen rendah untuk merubah asam lemak; dan oleh karenanya diperlukan monitoring hidrogen yang ketat.

Dibawah kondisi tekanan H₂ parsial yang relatif tinggi, pembentukan asetat berkurang dan subtrat dirubah menjadi asam propionat, asam butirat, dan etanol dari pada metan. Ada hubungan simbiotik antara bakteri asetonik dan metanogen. Metanogen membantu menghasilkan ikatan hidrogen rendah yang dibutuhkan oleh bakteri asetogenik.

Etanol, asam propionat, dan asam butirat dirubah menjadi asam asetat oleh bakteri asetogenik dengan reaksi seperti berikut:

CH₃CH₂OH + CO₂ ---> CH₃COOH + 2H₂

Etanol                                               Asam Asetat

CH₃CH₂COOH + 2H₂O ---> CH₃COOH + CO₂ + 3H₂

Asam Propionat                                Asam asetat

CH₃CH₂CH₂COOH + 2H₂O ---> 2CH₃COOH + 2H₂

Asam Butirat                                    Asam Asetat

Bakteri asetogenik tumbuh jauh lebih cepat dari pada bakteri metanogenik. Kecepatan pertumbuhan bakteri asetogenik (m _mak) mendekati 1 per jam sedangkan bakteri metanogenik 0,04 per jam (Hammer, 1986).

2.6.4. Bakteri Metanogen

Penguraian senyawa organik oleh bakteri anaerobik dilingkungan alam melepas 500 - 800 juta ton metan ke atmosfir tiap tahun dan ini mewakili 0,5% bahan organik yang dihasilkan oleh proses fotosintesis (Kirsop, 1984; Sahm, 1984). Bakteri metanogen terjadi secara alami didalam sedimen yang dalam atau dalam pencernaan herbivora. Kelompok ini dapat berupa kelompok bakteri gram positip dan gram negatif dengan variasi yang banyak dalam bentuk. Mikroorganime metanogen tumbuh secara lambat dalam air limbah dan waktu tumbuh berkisar 3 hari pada suhu 35^oC sampai dengan 50 hari pada suhu 10^oC.

Bakteri metanogen dibagi menjadi dua katagori, yaitu :

1.    Bakteri metanogen hidrogenotropik (seperti : chemolitotrof yang menggunakan hidrogen) merubah hidrogen dan karbon dioksida menjadi metan.

CO₂ + 4H₂ ---> CH₄ + 2H₂O

Bakteri metanogen yang menggunakan hidrogen membantu memelihara tekanan parsial yang sangat rendah yang dibutuhkan untuk proses konversi asam volatil dan alkohol menjadi asetat (speece, 1983).

2.    Bakteri metanogen Asetotropik, atau biasa disebut sebagai bakteri asetoklastik atau bakteri penghilang asetat, merubah asam asetat menjadi metan dan CO₂.

CH₃COOH ---> CH₄ + CO₂

Bakteri asetoklastik tumbuh jauh lebih lambat (waktu generasi = beberapa hari) dari pada bakteri pembentuk asam (waktu generasi = beberapa jam). Kelompok ini terdiri dari dua kelompok, yaitu : Metanosarkina (Smith dan Mah, 1978) dan Metanotrik (Huser et al., 1982). Selama penguraian termofilik (58^oC) dari limbah lignosellulosik, Metanosarkina adalah bakteri asetotropik yang ditemukan dalam bioreaktor. Sesudah 4 minggu, Metanosarkina (m _mak = 0,3 tiap hari; K_s = 200 mg/l) digantikan oleh Metanotrik (m _mak = 0,1 tiap hari; K_s = 30 mg/l).

Kurang lebih sekitar 2/3 metan dihasilkan dari konversi asetat oleh metanogen asetotropik. Sepertiga sisanya adalah hasil reduksi karbon dioksida oleh hidrogen (Mackie dan Bryant, 1984). Diagram neraca masa pada penguraian zat organik komplek menjadi gas methan secara anaerobic.

Secara umum klasifikasi bakteri metanogen dapat dilihat pada Tabel 2. (Balch et al, 1979). Metanogen dikelompokkan menjadi tiga order: Metanobakteriales (contoh : Metanobakterium, Metanobreviater, Metanotermus), Metanomikrobiales (contoh : Metanomikrobium, Metanogenium, Metanospirilium, Metanosarkina, dan Metanokokoid), dan Metanokokales (contoh : Metanokokkus). Paling sedikit ada 49 spesies metanogen yang telah didiskripsi (Vogels et al., 1988). Koster (1988) telah mengkompilasi beberapa bakteri metanogen yang telah diisolasi dan masing-masing substratnya, ditunjukkan sperti pada Tabel 3.

Tabel 2 : Klasifikasi Metanogen

Order	Famili	Genus	Spesies
Methanobacteriales	Methanobacteriaceae	Methanobacterium Methanobrevibacter	M. formicicum M. bryanti M. thermoautotrophicum M. ruminantium M. arboriphilus M. smithii M. vannielli
Methanococcales	Methanococcaceae	Methanococcus  Methanomicrobium	M. voltae  M. mobile
methanomicrobiales	Methanomicrobiaceae	Methanogenium Methanospillum	M. cariaci M. marisnigri M. hungatei M. barkeri
	Methanosarcinaceae	Methanosarcina	M. mazei

Dari : Balch et al., 1979.

Tabel 3 : Metanogen terisolasi dan Subtratnya

Bakteri	Subtrat
Methanobacterium bryantii	H2
M. formicicum	H2 dan HCOOH
M. thermoautotrophicum	H2
m. alcaliphilum	H2
Methanobrevibacter arboriphilus	H2
M. ruminantium	H2 dan HCOOH
M. smithii	H2 dan HCOOH
Methanococcus vannielii	H2 dan HCOOH
M. voltae	H2 dan HCOOH
M. deltae	H2 dan HCOOH
M. maripaludis	H2 dan HCOOH
M. jannaschii	H2
M. thermolithoautotrophicus	H2 dan HCOOH
M. frisius
Methanomicrobium mobile	H2 dan HCOOH
M. paynteri	H2
Methanospirillum hungatei	H2 dan HCOOH
Methanoplanus limicola	H2 dan HCOOH
M. endosymbiosus	H2
Methanogenium cariaci	H2 dan HCOOH
M. marisnigri	H2 dan HCOOH
M. tatii	H2 dan HCOOH
M. olentangyi	H2
M. thermophilicum	H2 dan HCOOH
M. bourgense	H2 dan HCOOH
M. aggregans	H2 dan HCOOH
Methanoccoides methylutens	CH3NH2 dan CH3OH
Methanotrix soehngenii	CH3COOH
M. conilii	CH3COOH
Methanothermus fervidus	H2
Methanolobus tindarius	CH3OH, CH3NH2, (CH3)2NH, dan (CH3)3N
Methanosarcina barkeri	CH3OH, CH3COOH, H2, CH3NH2, (CH3)2NH, dan (CH3)3N
Methanosarcina themophila	CH3OH, CH3COOH, H2, CH3NH2, (CH3)2NH, dan (CH3)3N

Sumber : Koster (1988).

2.7.       Proses Pengolahan Lanjut

Proses pengolahan lanjut ini dilakukan dengan sistem biofilter anaerob-aerob. Pengolahan air limbah dengan proses biofilter anaerob-aerob terdiri dari beberapa bagian yakni bak pengendap awal, biofilter anaerob (anoxic), biofilter aerob, bak pengendap akhir, dan jika perlu dilengkapi dengan bak kontaktor khlor. Air limbah yang berasal dari proses penguraian anaerob (pengolahan tahap perama) dialirkan ke bak pengendap awal, untuk mengendapkan partikel lumpur, pasir dan kotoran lainnya. Selain sebagai bak pengendapan, juga berfungasi sebagai bak pengontrol aliran, serta bak pengurai senyawa organik yang berbentuk padatan, sludge digestion (pengurai lumpur) dan penampung lumpur.

Air limpasan dari bak pengendap awal selanjutnya dialirkan ke bak kontaktor anaerob dengan arah aliran dari atas ke dan bawah ke atas. Di dalam bak kontaktor anaerob tersebut diisi dengan media dari bahan plastik atau kerikil/batu split. Jumlah bak kontaktor anaerob ini bisa dibuat lebih dari satu sesuai dengan kualitas dan jumlah air baku yang akan diolah. Penguraian zat-zat organik yang ada dalam air limbah dilakukan oleh bakteri anaerobik atau facultatif aerobik Setelah beberapa hari operasi, pada permukaan media filter akan tumbuh lapisan film mikro-organisme. Mikroorganisme inilah yang akan menguraikan zat organik yang belum sempat terurai pada bak pengendap.

Air limpasan dari bak kontaktor anaerob dialirkan ke bak kontaktor aerob. Di dalam bak kontaktor aerob ini diisi dengan media dari bahan kerikil, plastik (polyethylene), batu apung atau bahan serat, sambil diaerasi atau dihembus dengan udara sehingga mikro organisme yang ada akan menguraikan zat organik yang ada dalam air limbah serta tumbuh dan menempel pada permukaan media. Dengan demikian air limbah akan kontak dengan mikro-orgainisme yang tersuspensi dalam air maupun yang menempel pada permukaan media yang mana hal tersebut dapat meningkatkan efisiensi penguraian zat organik, deterjen serta mempercepat proses nitrifikasi, sehingga efisiensi penghilangan ammonia menjadi lebih besar. Proses ini sering di namakan Aerasi Kontak (Contact Aeration). Dari bak aerasi, air dialirkan ke bak pengendap akhir. Di dalam bak ini lumpur aktif yang mengandung massa mikroorganisme diendapkan dan dipompa kembali ke bagian inlet bak aerasi dengan pompa sirkulasi lumpur. Sedangkan air limpasan (over flow) dialirkan ke bak khlorinasi. Di dalam bak kontaktor khlor ini air limbah dikontakkan dengan senyawa khlor untuk membunuh mikroorganisme patogen. Air olahan, yakni air yang keluar setelah proses khlorinasi dapat langsung dibuang ke sungai atau saluran umum. Dengan kombinasi proses anaerob dan aerob tersebut selain dapat menurunkan zat organik (BOD, COD), ammonia, deterjen, padatan tersuspensi (SS), phospat dan lainnya. Dengan adanya proses pengolahan lanjut tersebut konsentrasi COD dalam air olahan yang dihasilkan relatif rendah yakni sekitar 60 ppm.

Proses pengolahan lanjut dengan sistem Biofilter Anaerob-Aerob ini mempunyai beberapa keuntungan yakni :

• Adanya air buangan yang melalui media kerikil yang terdapat pada biofilter mengakibatkan timbulnya lapisan lendir yang menyelimuti kerikil atau yang disebut juga biological film. Air limbah yang masih mengandung zat organik yang belum teruraikan pada bak pengendap bila melalui lapisan lendir ini akan mengalami proses penguraian secara biologis. Efisiensi biofilter tergantung dari luas kontak antara air limbah dengan mikro-organisme yang menempel pada permukaan media filter tersebut. Makin luas bidang kontaknya maka efisiensi penurunan konsentrasi zat organiknya (BOD) makin besar. Selain menghilangkan atau mengurangi konsentrasi BOD dan COD, cara ini dapat juga mengurangi konsentrasi padatan tersuspensi atau suspended solids (SS) , deterjen (MBAS), ammonium dan posphor.
• Biofilter juga berfungsi sebagai media penyaring air limbah yang melalui media ini. Sebagai akibatnya, air limbah yang mengandung suspended solids dan bakteri E.coli setelah melalui filter ini akan berkurang konsentrasinya. Efesiensi penyaringan akan sangat besar karena dengan adanya biofilter up flow yakni penyaringan dengan sistem aliran dari bawah ke atas akan mengurangi kecepatan partikel yang terdapat pada air buangan dan partikel yang tidak terbawa aliran ke atas akan mengendapkan di dasar bak filter. Sistem biofilter anaerob-aerb ini sangat sederhana, operasinya mudah dan tanpa memakai bahan kimia serta tanpa membutuhkan energi. Poses ini cocok digunakan untuk mengolah air limbah dengan kapasitas yang tidak terlalu besar.
• Dengan kombinasi proses "Anaerob-Aerob", efisiensi penghilangan senyawa phospor menjadi lebih besar bila dibandingankan dengan proses anaerob atau proses aerob saja. Selama berada pada kondisi anaerob, senyawa phospor anorganik yang ada dalam sel-sel mikrooragnisme akan keluar sebagi akibat hidrolosa senyawa phospor. Sedangkan energi yang dihasilkan digunakan untuk menyerap BOD (senyawa organik) yang ada di dalam air limbah. Efisiensi penghilangan BOD akan berjalan baik apabila perbandingan antara BOD dan phospor (P) lebih besar 10. (Metcalf and Eddy, 1991). Selama berada pada kondisi aerob, senyawa phospor terlarut akan diserap oleh bakteria/ mikroorganisme dan akan sintesa menjadi polyphospat dengan menggunakan energi yang dihasik oleh proses oksidasi senywa organik (BOD). Dengan demikian dengan kombinasi proses anaerob-aerob dapat menghilangkan BOD maupun phospor dengan baik. Proses ini dapat digunakan untuk pengolahan air limbah dengan beban organik yang cukup besar.

2.8.       Keunggulan Proses Biofilter Anaerob-Aerob

Beberapa keunggulan proses pengolahan air limbah dengan biofilter anaerb-aerob antara lain yakni : pengelolaannya sangat mudah, biaya operasinya rendah, dibandingkan dengan proses lumpur aktif, Lumpur yang dihasilkan relatif sedikit, dapat menghilangkan nitrogen dan phospor yang dapat menyebabkan euthropikasi, suplai udara untuk aerasi relatif kecil, dapat digunakan untuk air limbah dengan beban BOD yang cukup besar, dan dapat menghilangan padatan tersuspensi (SS) dengan baik.

2.9.       Uji Coba Alat Pengolahan Air Limbah Indutri Tahu "Kombinasi Biofilter Anaerob-Aerob"

2.9.1.      Disain Proses Pengolahan

Air limbah yang diolah berasal dari empat pengrajin dengan total debit sekitar 10-16 M³/hari. Air limbah dari masing-masing pengrajin sebelum masuk ke unit alat pengolahan air limbah terlebih dahulu di alirkan ke bak kontrol, selanjutnya air limbah dialirkan ke saluran pengumpul, dan kemudian masuk ke bak pengurai anaerobik melalui bagian tengah bak. Di dalam bak pengurai anaerobik air limbah masuk pada bagian tengah bak dengan arah aliran dari atas ke bawah dan keluar dari sebelah pinggir bak dengan arah aliran dari bawah ke atas (Up Flow). Air limpasan limpasan dari bak pengurai anaerob dikumpulkan melalui pipa berlubang-lubang dan dialirkan ke unit pengolahan lanjut.

Unit reaktor pengolahan lanjut terdiri dari 5 (lima) buah ruangan, yakni ruangan pertama adalah bak pengendapan awal yang berfungsi untuk mengendapkan partikel-partikel tersuspesi yang masih terbawa dan juga sebagai bak pengurai. Ruangan ke dua dan ke tiga merupakan biofilter yang berisi media dari media plastik sarang tawon yang merupakan zona anaerob (tanpa udara). Air limbah masuk ke ruangan ke dua melalui bagian atas dengan arah aliran dari atas ke bawah dan kemudian masuk ke rungan ke tiga dengan arah aliran dari bawah ke atas. Selanjutnya air limpasan dari ruangan ke tiga (zona anaerob) masuk ke ruangan ke empat melalui weir pada bagian atas. Di dalam ruangan ke empat tersebut juga diisi dengan media plastik sarang tawon sambil dihembus dengan udara. Udara yang digunakan disuplai dengan menggunakan blower dengan daya listrik 60 watt. Ruangan ke empai ini disebut dengan zona aerobik. Dari zona aerobik air limbah masuk ke ruangan ke lima melalui bagian bawah. Ruangan ke lima tersebut berfungsi sebagai bak pengendapan akhir. Air limbah pada bak pengendapan akhir sebagian disirkulasikan kembali ke rungan pertama atau bak pengendapan awal dengan menggunakan pompa celup 25 watt. Air limpasan dari bak pengedapan akhir adalah merupakan air olahan yang dapat sudah dapat dibuang ke saluran umum.

2.9.2.      Peralatan

Rancangan alat pengolahan air limbah tahu dengan sistem kombinasi biofilter anerob-aerob, kapasitas pengolahan 6-10 m3/hari yang akan di terapkan di PIK Tahu Semanan, Jakarta Barat, terdiri dari dua buah bak yakni bak pengurai anerob dan bak pengolahan lanjut. Spesifikasi teknis alat adalah sebagai berikut :

2.9.3.      Bak Pengurai Anaerob

Dimensi: 100 ^cm x 100 ^cm x 220 ^cm Diameter inlet: 4 "

Diameter Outlet: 4 "

Lubang Kontrol: 25 ^cm X 25 ^cm ( jumlah 3 buah)

Bahan: Fiberglass

Waktu Tinggal: 5-8 jam

2.9.4.      Bak Pengolahan Lanjut

Dimensi: 100 ^cm x 310 ^cm x 210 ^cm

Diameter inlet: 4 "

Diameter Outlet: 4 "

Lubang Kontrol: 60 ^cm X 60 ^cm ( jumlah 4 buah)

Bahan: Fiberglass (FRP)

Waktu Tinggal: 16 24 jam

Mdia Biofilter: Tipem Sarang Tawon

Bahan: PVC

Spesifik Area: + 200 M²/M³ Diameter Lubang: 2 cm

2.9.5.      Media Biofilter

Media biofilter yang digunakan untuk percobaan adalah media dari bahan PVC dengan bentuk sarang tawon. Spesifikasi teknis media biofilter yang digunakan adalah sebagai berikut :

Ukuran Modul: 30^cm x 25^cm x 30^cm

Ukuran Lubang: 2 cm x 2 cm

Ketebalan: 0,5 mm

Luas Spesifik: + 150 m²/m³

Berat: 30-35 kg/m³

Porositas Rongga: 0,98

Warna: Hitam

2.9.6.      Hasil Percobaan

Uji coba proses pengolahan dengan kondisi anaerobik dilakukan dengan tanpa proses aerasi maupun tanpa sirkulasi. Dengan demikian maka proses di dalam bak pengurai anaerobik maupun bak pengolahan lanjut berada dalam kondisi anaerob.

Berdasarkan pengamatan secara fisik (dengan mata), pada awal proses yakni pengamatan setelah tiga hari operasi, proses penguraian sudah mulai berjalan. Hal ini dapat dilihat dari timbulnya bau yang menyengat pada bak pengurai anaerob dan juga pada bak pengolahan lanjut.

Setelah proses berjalan berjalan sekitar dua minggu, mikroorganisme sudah mulai tumbuh atau berkembang biak di dalam reaktor. Di dalam bak pengendapan awal sudah mulai terlihat lapisan mikro organisme yang menempel pada permukaan media. Mikro orgnisme tersebut sangat membantu menguraikan senyawa organik yang ada di dalam air limbah.

Dengan berkembang-biaknya mikro orgnisme atau bakteri pada permukaan media maka proses penguraian senyawa polutan yang ada di dalam air limbah menjadi lebih efektif. Selain itu, setelah proses berjalan beberapa tiga minggu pada permukaan media kontaktor plastik sarang tawon yang ada di dalam zona anaerob maupun zona aerob, telah diselimuti oleh lapisan mikroorganisme meskipun masih sangat tipis.. Dengan tumbuhnya lapisan mikroorganisme tersebut maka proses penyaringan padatan tersuspensi (SS) maupun penguraian senyawa polutan yang ada di dalam air limbah menjadai lebih baik. Hal ini secara fisik dapat dilihat dari air limpasan yang keluar dari zona anaerob sudah cukup jernih, dan buih atau busa yang terjadi di zona aerob (bak aerasi) sudah sangat berkurang. Sedangkan air olahan yang keluar secara fisik sudah sangat jernih. Sedangkan hasil analisa kualitas air limbah sebelum dan sesudah pengolahan., tanpa proses tanpa aerasi dapat dilihat pada tabel 4.

Tabel 4 : Hasil analisa air sebelum dan sesudah Pengolahan secara anaerob

No	PARAMETER	KONSENTRASI AIR LIMBAH (mg/l)	KONSENTRASI AIR OLAHAN (mg/l)	EFISIENSI(%)
1	BOD	334.75	85	74.5
2	COD	1826	450	75.4
3	Organik (KMnO4)	-	-	-
4	Total SS (suspended solids)	250	40	84
5	NH4-N	79.45	-	-
6	Nitrit	ttd	-	-
7	Nitrat	0.24	-	-
8	Sulfida	9.11	4.10	55
9	Sulfat	ttd	28.6	-
10	pH	7,0	7.4	-

Setelah operasi berjalan 4 minggu

Dari hasil analisa kualitas air limbah sebelum dan sesudah pengolahan pada kondisi proses tanpa aerasi menunjukkan bahwa dengan proses secara anaerobik didapatkan efisiensi penghilangan BOD 74,5 %, COD 75,4 % dan efisiensi penghilangan padatan tersuspensi (SS) 84 %.

Jika dilakukan kombinasi proses anaerobik dan aerobik, proses pengolahan akan berjalan lebih baik. Dari hasil uji coba kombinasi proses pengolahan anaerobik-aerobik, dapat menurunkan konsentrasi BOD dari 585 mg/lt menjadi 62 mg/l, COD turun dari 1252 mg/l menjadi 148 mg/lt, dan padatan tersuspensi SS) turun dari 429 mg/lt menjadi 26 mg/lt. Dengan kombinasi proses biofilter anaerob-aerob didapatkan efisiensi penghilangan BOD 89,4 %, COD 88,2 % dan SS 94 % ( Tabel 5).

Tabel 5 : Hasil analisa air sebelum dan sesudah pengolahan dengan proses anaerob-aerob

No	PARAMETER	KONSENRASI AIR LIMBAH (mg/l)	KONSENTRASI AIR OLAHAN (mg/l)	EFISIENSI (%)
1	BOD	585	62	89.4
2	COD	1252	148	88.2
3	Organik (KMnO4)	-	-
4	Total SS (suspended solids)	429	26	94
5	NH4-N	33,03	15,6	53
5	pH	7.4	8.2	-

Setelah proses berjalan 2 bulan.