Pengendalian Limbah Cair Pada Perkebunan Kelapa Sawit

Salah satu elemen yang sangat penting dalam operasional Pabrik Kelapa Sawit adalah dalam hal pengelolaan Limbah, salah satunya adalah limbah cair atau effluent yang jumlahnya lebih kurang 60% dari capasitas olah pabrik.

Jika pabrik mengolah FFB (fresh fruit bunches) sebanyak 420 ton sehari maka limbah cair yang dihasilkan adalah lebih kurang 252 ton effluent. Hal ini jika tidak menjadi perhatian tentunya dapat mencemari lingkungan disekitarnya apalagi tanpa adanya treatmen.

Akan tetapi dengan pengelolaan yang baik tidak saja menjadi ramah lingkungan akan tetapi menjadi nilai tambah untuk perusahaan karena dapat di jadikan sebagai nutrien pengganti pupuk dengan cara Land Aplikasi ataupun dikombinasikan dengan Janjangan Kosong sehingga menjadi Enriched Mulch yang dapat menggantikan fungsi pupuk an organik.

Pengertian dasar pencemaran air adalah apabila air tersebut telah menyimpang dari keadaan normal. Keadaan normal air masih tergantung pada faktor penentu , yaitu kegunaan air itu sendiri dan sumber air.

Faktor penentu tersebut adalah :

Kegunaan Air ; Air untuk minum, air untuk keperluan rumah tangga, air untuk industri, dll

Asal sumber air; Air dari mata air pegunungan, air danau, air sungai, air sumur, air hujan, dll.

Sebagian besar Pabrik Kelapa Sawit menggunakan sumber air dari air sungai, dan akan menghasilkan limbah yang dikelola dengan proses biologi menggunakan IPAL.

Jika limbah cair PKS tersebut dibuang langsung ke perairan atau diaplikasikan ke lahan kebun akan mengakibatkan perubahan sifat fisika, kimia, dan biologi bagi badan penerima. Oleh karena itu harus dilakukan pengolahan dan pengelolaan pada limbah sebelum dibuang ke badan penerima.

Secara konvensional pengolahan limbah cair dilakukan dengan sistem kolam yang terdiri dari kolam pengasaman dan anaerobik.

Tahapan proses acidification dan anaerobic merupakan tahapan yang menentukan keberhasilan perombakan limbah sehingga perlu dipantau dengan cermat.

Pada tahapan ini terjadi perombakan bahan–bahan organik menjadi asam, gas metana dan karbon dioksida sehingga penurunan COD dan BOD limbah mencapai lebih 80 %.

Pemantauan pada tahap acidification dan Anaerobic ini sangat penting untuk menjamin keberhasilan proses perombakan senyawa limbah cair.

Adapun parameter Total Alkalinity (TA), Volatile Fatty Acid (VFA) dan pH juga merupakan analisis sederhana dan cepat yang digunakan untuk pemantauan proses limbah cair di Laboratorium.

Metoda analisa ini sederhana dan cepat hanya membutuhkan bahan kimia dan peralatan yang relatif murah.

I. Sumber Limbah Cair

RAW POME (Palm Oil Mill Effluent)

Setiap Pabrik Kelapa Sawit menghasilkan limbah cair (POME) yang berasal dari:

1.            Sterilizer Condensate Waste         : 15 – 20 %

(digunakan kembali sebagai Dillution Water)

2.            Clarification & Centrifuge Waste  : 40 – 50 %   

3.            Claybath/Hydrocyclone Waste      :   9 – 11 %

PALM OIL MILL PROCESS FLOW DIAGRAM

 

 Limbah cair atau POME yang menjadi pemantauan utama adalah Centrifuge Waste. Hal ini mengingat tingkat pencemarannya sangat tinggi.

Karakteristik Raw POME Pabrik Kelapa Sawit pada umumnya adalah sbb:

Parameter	Observation from 28 Palm Oil Mill in Indonesia 1990		Observation from 40 Palm Oil Mill in Malaysia, PORIM 1980*
	Range	Mean	Range	Mean
pH BOD COD Susupended solid Total Solid Oil & Grease Ammoniacal Total Nitrogen	3.3 – 4.6 8.200– 35.400 15.300–65.100 1.330 – 50.700 16.580– 94.106 190 – 14.720 2.5 – 50 12 - 126	4.0 21.280 34.720 21.170 46.185 3.075 13 41	3.8 – 4.5 10.200– 47.500 15.550–106.360 410 – 60.360 11.450– 164.950 130 – 86.430 0 – 110 180 – 1.820	4.1 25.000 53.630 19.020 43.635 18.370 35 770

Semua parameter menggunakan satuan ppm kecuali pH

• Palm Oil Research Institute of Malaysia
• Di Indonesia dilakukan test BOD pada 20⁰C – inkubasi 5 Hari
• Di Malaysia dilakukan test BOD pada 30⁰C – inkubasi 3 Hari

Dari referensi percobaan tersebut diatas dapat dilihat bahwa POME memiliki kadar BOD yang sangat tinggi rata – rata berkisar 25.000 – 30.000 ppm. Hal ini telah merubah kadaan normal air dan untuk pengembalian ke badan penerima harus dilakukan pengolahan terlebih dahulu.

Parameter kunci untuk pemeriksaan air limbah adalah kandungan oksigen yang terlarut didalam air, dengan uji nilai BOD dan COD akan dapat diketahui apakah air tersebut sudah tercemar

-  Pengertian BOD

   BOD singkatan dari Biological Oxygen Demand , atau kebutuhan oksigen biologis untuk memecah (mendegradasi) bahan buangan didalam air limbah oleh mikroorganisme.

   Dalam hal ini bahan buangan organik akan dioksidasi oleh mikroorganisme didalam air limbah, proses ini adalah alamiah yang mudah terjadi apabila air lingkungan mengandung oksigen yang cukup.

   Jenis mikroorganisme/bakteri ditinjau dari kebutuhan oksigen ada 2 jenis yaitu :

-      Bakteri Aerob adalah mikroorganisme yang memerlukan oksigen untuk memecah bahan buangan organik.

-      Bakteri Anaerob adalah mikroorganisme yang tidak memerlukan oksigen untuk memcah bahan buangan organik.

           

-  Pengertian COD

   COD singkatan dari Chemical Oxygen Demand, atau kebutuhan oksigen kimia untuk reaksi oksidasi terhadap bahan buangan didalam air.

   Dalam hal ini bahan buangan organik akan dioksidasi oleh bahan kimia yang digunakan sebagai sumber oksigen (oxidizing agent)

II. Proses Pengolahan IPAL

POME dikelola melalui proses biologi di dalam kolam - kolam (Ponds) sebagai berikut:

1.    Acidification Pond

2.    Anaerobic Pond

3.    Facultative Pond

Acidification Ponds

Pertama sekali raw POME dari kolam Fat pit di alirkan ke pond A atau pond B, pada kolam ini terjadi perubahan bahan organik kompleks (karbohidrat, lemak, protein) menjadi asam mudah menguap, alkohol, CO₂ dan H₂O, perubahan ini dilakukan oleh bakteri thermopilic (suhu kerja 40⁰C-60⁰C) dan enzim untuk proses hidrolisa.  Secara bersamaan pula di alirkan liquor atau acid bakteria dari Pond C dengan mempergunakan pompa ke dalam pond A atau pond B. Perlakuan ini dinamakan back mixing. Bakteri akan mendapatkan feeding (umpan) di pond A dan pond B. Campuran Raw POME dan Anaerobic Liqour di Pond ini adalah dengan ratio pencampuran 1 – 1.5 sampai 1 : 3.

Campuran Raw POME dengan Anaerobic Liquor pada pengamatan harian baik secara visual maupun pengamatan melalui analisis pH, Total Alklinity per VFA adalah dengan nilai rasio 1 : 3.

Campuran di Acidification Pond ini bergantung dengan jumlah FFB yang diolah setiap hari, seperti contoh di bawah ini :

            FFB yang diolah                                     : 300 Ton

            Raw POME 60 %  dari FFB Olahan      : 210 Ton

            Ratio campuran di Pond A                     : 1 : 3

            Jumlah campuran adalah                         : 3 x 210 Ton

                                                                         : 630 Ton

Anaerobic Pond

Selanjutnya di dalam Pond ini terjadi perombakan bahan–bahan senyawa organik secara bertahap oleh Anaerobic Liquor (Mesophilic Bacteria, suhu kerja 20- 40 ⁰C). Bahan - bahan organik yang majemuk atau yang tidak larut terhidrolisa menjadi bahan–bahan organik yang larut, yang selanjutnya di rombak menjadii asam – asam mudah menguap (Volatile Fatty Acid) dan degradasi berlanjut dengan terbentuknya gas metan dan gas sulfida yang menimbulkan bau busuk.

Terbentuknya asam - asam mudah menguap ini dapat diketahui dari rasio TA/VFA > 3 dengan pH 6 - 9.

Akibat perlakuan terhadap limbah cair ini adalah terjadi kenaikan pH, menurunkan BOD, COD dan Solid Content seperti tabel berikut ini :

Paramater	Raw POME	POME setelah melalui Anaerobic Pond
pH C.O.D. B.O.D Solid N P K Mg	4 – 5 50.000 25.000 18.000 1.000 300 2.200 600	7,6 4.000 - 5.000 1.000 - 1.500 1.000 400 70 1.200 280

                Satuan ppm kecuali pH

Perkembang biakan bacteri juga masih terjadi di kolam ini.

Fakultatif Pond

Pada kolam ini masih terjadi proses degradasi oleh mikroorganisme selama masa penahanan (Retention time) oleh kedua jenis bakteri aerob dan anaerob, tetapi aktifitas bakteri sudah menurun karena kandungan organik sudah lebih sedehana dan kandungan oksigen terlarut meningkat.

Hasil pemecahan (degradasi) bahan organik oleh mikroorganisme yang memerlukan oksigen (aerobic) dan tanpa oksigen (anaerob) hasilnya akan berbeda terlihat seperti berikut ini :

Kondisi aerob                                             Kondisi anaerob

C   ----->   CO₂                                             C ----->       CH₄

N   ----->    NH₃ + HNO₃                              N  ----->      NH₃ + Amin

S   ----->    H₂SO₄                                        S  ----->      H₂S

P   ----->    H₃PO₄                                        P  ----->       PH₃ + Komponen Pospor

Flow Diagram

Effluent Treatment Plant Operation

Trenches (Land Application)

Pemanfaatan buangan akhir dari Pengolahan Limbah cair ke Land Application adalah upaya untuk menjadikan program produksi bersih yang meniadakan buangan akhir limbah cair ke badan air yang dapat mengakibatkan pencemaran terhadap lingkungan.

Untuk penampungan limbah di lahan kebun harus disediakan parit-parit penampung yang disebut trenches. Program ini dilakukan harus mendapat izin dari pemerintah sesuai peraturan yang dikeluarkan oleh Kementerian Lingkungan Hidup.

Adapun Persyaratan minimal yang wajib dipenuhi dalam hal pengajuan izin pemanfaatan air limbah industri sawit pada tanah diperkebunan kelapa sawit, yaitu :

1. BOD tidak boleh melebihi 5000 mg/l.
2. Nilai pH berkisar 6-9.
3. Dilakukan pada lahan selain lahan gambut.
4. Dilakukan pada lahan selain lahan dengan permeabilitas lebih besar 15 cm/jam.
5. Dilakukan pada lahan selain lahan dengan permeabilitas kurang dari 1,5 cm/jam.
6. Tidak boleh dilaksanakan pada lahan dengan kedalaman air tanah kurang dari 2 meter.
7. Pembuatan sumur pantau.

III.   Standard Nasional Mutu Limbah Cair Kelapa Sawit

Standard Baku Mutu

• Baku Mutu limbah yang di buang ke sungai/badan air.

           Tabel 1. Baku Mutu Limbah Cair untuk Industri Minyak Sawit

Parameter	Kadar Maksimum (mg/l)	Beban Pencemaran (Kg/ton)
BOD COD TSS Minyak dan Lemak Nitrogen Total	100 350 250 25 50	0,25 0,88 0,63 0,063 0,125
pH	6,0 – 9,0
Debit Limbah Maksimum sebesar 2,5 m3 per ton produk

           Sumber: Bapedal 2004

• Baku Mutu pemanfaatan air limbah ke lahan kebun.

BOD ≤ 5000 mg/l

pH        6-9

(sumber Bapedal,2004) 

IV. SOP Effluent treatment

A.        FUNCTIONS

• Mengolah semua limbah cair yang diproduksi oleh pabrik dan mengurangi polusi dari limbah yang dikeluarkan pada tingkat yang telah ditentukan oleh Departemen Lingkungan Hidup.
• Menghasilkan padatan yang berguna dari hasil pengolahan limbah untuk digunakan sebagai pupuk dilapangan.

B.        MACHINERY/EQUIPMENT

• Raw effluent pond
• Acidification Pond
• Anaerobic pond
• Anaerobic sedimentation pond
• Facultative pond
• Land application trenches
• Pumps and motors

C.   OPERATION PROCEDURES

           Raw effluent pond

• Periksa kolam limbah dari tanda-tanda banyaknya kandungan minyak yang berlebih dan perkirakan jumlah limbah yang dihasilkan untuk menentukan rata-rata pengisian ke kolam limbah anaerobic pada hari berikutnya.
• Kutip minyak dari kolam sludge/limbah sebelum pompa limbah dijalankan.
• Pompakan limbah  dari fat pit limbah pabrik sebanyak yang diproduksi.
• Pompakan sejumlah limbah dari kolam atau fat pit limbah di pabrik ke kolam pengasaman yang telah ditentukan untuk mengisi kolam pengasaman.

           Acidification ponds

• Limbah mengalami proses pengasaman di dalam kolam terbuka selama satu hari sebelum dipompakan selanjutnya untuk proses anaerobic. Proses pengasaman ini dengan mencampurkan limbah kelapa sawit dengan limbah anaerobik dari dari kolam pengendapan anaerobic (untuk pabrik yang tidak mempunyai kolam pengendapan, limbah anaerobik dapat dipompakan dari kolam facultative) dengan perbandingan 1:3.
• Pada saat dijalankan satu hari selama operasi normal akan ada satu kolam asam yang  telah mengalami proses pengasaman untuk mengisi kolam anaerobik. Kolam asam yang lain akan digunakan untuk mencampur limbah dari pabrik dan  limbah  anaerobik  dari kolam pengendapan.
• Segera setelah limbah anaerobik/ limbah pabrik yang telah bercampur  dengan merata, isikan limbah yang mengalami hari sebelumnya ke kolam anaerobik.

           Anaerobic pond

• Periksa kolam dari tanda-tanda kebocoran atau rembesan. Catat buih yang terbentuk, gelembung, warna dan bau.
• Satu minggu sekali ukur ketinggian padatan pada kolam. Ketinggian padatan harus dijaga sekitar 20 % dari kedalaman operasional kolam anaerobik. Padatan harus dikeluarkan oleh operator limbah pada batas yang ditentukan dari ketinggian padatan atas persetujuan Kepala pabrik.
• Pada saat kolam pengendapan anaerobik kosong, aliran limbah dengan jumlah yang sama melalui overflow kolam anaerobik masuk ke dalam kolam pengendapan. Jumlah yang dikeluarkan harus sama dengan jumlah cairan pengasaman yang diisikan pada hari itu.

           Anaerobic sedimentation pond

• Kolam pengendapan anaerobik akan membantu poses destruksi padatan  bio-solid.
• Ambil contoh pada bagian atas dan bawah pada cairan anaerobik yang telah terbentuk. Catat perbedaan kandungan padatan pada kedua contoh tersebut.  Pindahkan anaerobik supernatant dari cairan yang terbentuk ke kolam aerobik (facultative) yang diikuti oleh padatan anaerobik ke kolam asam yang telah ditentukan.
• Kosongkan seluruh kolam untuk mengurangi penimbunan dan pengendapan.

            Facultative pond

• Kolam ini beroperasi untuk proses aerobik dari pengolahan limbah secara anaerobik. Untuk pabrik yang tidak mempunyai kolam pengendapan, pengembalian padatan anaerobik dipompakan dari kolam facultative ke kolam pengasaman. 

              Land application trenches

• Periksa trenches yang akan diisi dengan limbah dari kolam fakultativ sebelum pompa trenches dijalankan. Buka kran main drain.
• Operator harus menjaga dan memastikan semua limbah dipompakan ke trenches.
• Pastikan limbah yang dipompakan tidak meluap ke pinggiran trenches.
• Semua rumput dan tanaman liar pada pinggiran trenches harus dipangkas dan dibersihkan.
• Pada saat pompa dihentikan, tutup  kran main drain.

 Pompa dan electromotor

• Periksa pompa secara biasanya dari kebocoran pada gland paking atau paking mekanik, keretakan pada kopling dan baut-baut pondasi masih pada posisinya. Lakukan perbaikkan bila diperlukan.
• Jika foot valve bocor, tidak ada gunanya untuk memancing pompa. Kebocoran pada foot valve harus diperbaiki segera.
• Pastikan dimana valve pemasukkan ke pompa terbuka penuh. Buang semua udara dari dalam pompa.
• Jalankan electromotor dan biarkan mencapai putaran penuh. Periksa getaran dan panas yang berlebihan. 
• Perhatikan dimana tekanan akan naik secara perlahan sejalan dengan naiknya putaran pompa. Jika tekanan tidak naik, lanjutkan pembuangan udara pada pompa.
• Pada saat dijalankan periksa tekanan pada saluran keluar dan pastikan pompa selalu dalam keadaan memompa sepanjang waktu.
• Pada saat pompa dihentikan, tutup kran pengeluaran sebelum pompa dihentikan. Jika tidak, tekanan balik dari limbah akan merusak foot valve. Bersihkan pompa dan areal sekitar pompa.

           Process Data

           Data proses yang harus dicatat sebagai berikut:

• ·      Kolam limbah

Tonase dari limbah yang diisikan ke kolam pengasaman.

• ·      Kolam Pengasaman

Perbandingan campuran dari limbah dan recycle solid anaerobic.

                     Lamanya penyimpanan di kolam pengasaman.

• ·      Kolam anaerobic

Tonase dari limbah yang diisikan.

                     Tinggi alat pengukur solid.

• ·      Kolam pengendapan anaerobic

Tonase cairan limbah padat yang didaur ulang ke kolam   pengasaman.

                    Tonase cairan anaerobic yang diisikan ke kolam fakultativ.

                    Tinggi alat pengukur solid.

                    Lamanya penyimpanan di kolam pengendapan.

• ·      Kolam fakultatif

 Tonase padatan anaerobic yang dipompakan ke kolam pengasaman dan/atau dibuang ke  Land Application