Penghilangan ion Besi dan Mangan dalam Limbah Tekstil Melalui Bioreaktor Anaerobik

Iron and Manganese Removal from Textile Effluents in Anaerobic Attached-growth Bioreactor Filled with Coirfibres

M.W. Jayaweera*, P.I.A. Gomes* and S.L.J. Wijeyekoon**

(ini adalah kajian studi literatur yang saya lakukan dan saya resumekan)

Ditemukan Unsur Fe dan Mn dalam air tanah sekitar area industri tekstil dan pabrik garment. Fe dan Mn merupakan unsur yang membentuk senyawa yang digunakan sebagai colouring agents yang baik.

Air tanah sekarang mengandung Fe and Mn pada konsentrasi 10 + 3.0 and 5 + 2.0 mg/L sedangkan yang diizinkan 1.6 mg/L untuk Fe dan  1.1 mg/L untuk Mn (Asian Regional Research Program on Environmental Technology (ARRPET) Phase II, Department of Civil Engineering, University of Moratuwa, Sri Lanka), namun sayangnya metode yang ada untuk mengatasi Fe dan Mn sekarang tidak efektif dan efisien.

Pengolahan Limbah Tekstil pada umumnya biasa dilakukan dengan cara sebagai berikut:

• Pengolahan secara mekanis
• Pengolahan secara biologis
• Pengolahan dengan degradasi kimia
• Pengolahan secara fisika

Metode pengolahan yang diusulkan adalah pengolahan anaerobik dengan manfaat:

• konsumsi energi rendah
• produksi lumpur berlebih rendah
• produksi bau dan aerosol rendah

 

Pengolahan anaerobic ini bisa mengoptimalkan kinerja Sulphate Reducing Bacteria (SRB) yang menghasilkan sulfat yanga akan bereksi dengan Fe dan Mn sebagai sulfide dan Methane Producing Bacteria (MPB).

Sulphate Reducing Bacteria (SRB) adalah sekoelompok bakteri anaerob yang memiliki kemampuan untuk mereduksi senyawa sulfur seperti sulfat, sulfit, tiosulfat, dan sulfur itu sendiri menjadi bentuk sulfide, dan mampu ber-respirasi dengan ion Fe ³⁺  atau oksigen dengan hidrogen berperan sebagai donor electron. Contoh bakterinya: Desulfovibrio alaskensis.

SRB melakukan serangkaian mekanisme pengendapan Fe dan Mn sebagai sulfida. Endapan ini dapat dideteksi dari bagian bawah reaktor serat sabut kelapa, serta dalam bentuk agregat.

SO₄+ 8HàS^– + 4H₂O

8H₂Oà 8OH^-1 + 8H⁺¹

2 H⁺¹ + S^-2àH₂S

Fe+² + S^-2 à FeS

3Fe⁺² + 6(OH)^-1 à3Fe(OH)₂

 

Sedangkan Methane Producing Bacteria (MPB) adalah bakteri anaerobik yang memilki kemampuan mendegradasi asam lemak sederhana, alkohol, CO_{2 ,} dan hidrogen menghasilkan gas methana (CH₄). Contoh MPB: Methanobacteriales, Methanococcales, dan Methanomicrobacteriales.

Kinerja Alami SRB di Siklus Sulfur

Material dan Metode yang digunakan untuk mencoba mengolah limbah tekstil tersebut:

• Dilakukan dengan skala laboratorium
• Digunakan limbah sintetik yang mengandung 2.175 g K₂HPO₄, 1.77 g Na₂HPO₄, 2.25 g MgSO₄.7H₂O, 0.17 NH₄Cl, 7.15 g urea, 0.85 g KH₂PO₄, 2.75 g CaCl₂ and 60 g pati, dan aquades sampai volume 1 liter
• Variabel yang divariasikan adalah hydraulic retention times (HRT), COD, laju sulphate loading, konsentrasi Fe dan Mn

Konfigurasi Reaktor

Teknis Percobaan

• COD ditentukan dengan rentang 500–600 mg/L.
• Rasio COD:SO₄^2- diatur dengan penambahan MgSO₄ ke dalam umpan limbah
• Fe dan Mn ditambahkan dalam bentuk FeSO₄.7H₂O dan MnSO₄.7H₂O
• Dilakukan analisis hasil percobaan dengan standar baku yang ditetapkan

Uji Analisis Hasil dilakukan dengan:

• Analisis COD, SO₄^2- , dan alkalinitas diuji dengan Standard Methods for Examination of Water and Wastewater
• Fe dan Mn diuji dengan GBC 932 Plus Atomic Absorption Spectrometer setelah dilakukan metode aqua regia (ASTM, 1991).

Hasil yang dapat diamati adalah sebagai berikut:

• Adanya persaingan antara bakteri pereduksi sulfat dengan bakteri penghasil metana
• Tidak terjadi perubahan signifikan dari pengurangan Fe dalam umpan ketika HRT berubah
• Secara umum, kandungan Mn menurun jika dibandingkan dengan umpan
• Keberadaan Mn tidak saling berpengaruh dengan keberadaan Fe dalam sistem

Kesimpulan yang bisa diperoleh dari penelitian ini adalah:

• Bioreaktor yang diisi serabut dari sabut kelapa dapat mengurangi unsur Fe dan Mn dari dalam limbah tekstil dengan pengolahan tersier.
• Pengurangan Fe mencapai 90% dalam kondisi kadar influen 10 mg/L dengan bantuan SRB.
• Laju Maksimum pembebanan limbah tekstil yang dapat dicapai dengan bantuan SRB adalah 3.34 x 10³ mgFe/m³ hari.
• Kandungan terbanyak Fe (60%) terdapat dalam endapan sedangkan Mn (60%) terbanyak dalam serabut sabut kelapa
• Pengembangan bioreaktor untuk pengurangan Fe dan Mn dalam limbah tekstil memiliki harga yang cukup rendah selama berada pada kondisi optimum untuk SRB