Pengelolaan Limbah Cair Industri Kelapa Sawit

PENGELOLAAN LIMBAH CAIR INDUSTRI KELAPA SAWIT LATAR BELAKANG • • • • Minyak kelapa sawit (CPO) saat ini adalah sumber minyak nabati terbesar di dunia. Menurut laporan oil world pada tahun 2011, Minyak kelapa sawit memberikan andil sekitar 27% atau 46 juta ton terhadap total minyak nabati di dunia. Produksi minyak nabati berikutnya diikuti oleh soybean, rapeseed dan sunflower. Sementara itu, sebagai negara dengan paling besar penghasil minyak kelapa sawit adalah Indonesia. Pabrik kelapa sawit (PKS) yang berjumlah lebih dari 640 di seluruh Indonesia memproduksi CPO sekitar 23 juta ton atau 46% dari total produksi CPO di dunia (Oil world, 2011). Untuk menghasilkan CPO, PKS juga menghasilkan limbah. Seperti yang dapat dilihat pada gambar 2. Limbah yang keluar dari PKS berbentuk padatan, gas, dan cair. Limbah yang keluar dari PKS sebenarnya belum bisa dikatakan 100% sebagai limbah, lebih tepat dikatakan produk samping atau side product. Limbah yang menjadi perhatian di PKS adalah limbah cair atau yang lebih dikenal dengan POME (palm oil mill effluent). POME ialah air buangan yang dihasilkan oleh pabrik kelapa sawit utamanya berasal kondensat rebusan, air hidrosiklon, dan sludge separator. Setiap ton TBS yang diolah akan terbentuk sekitar 0,6 hingga 1 m3 POME. POME kaya akan karbon organik dengan nilai COD lebih 40 g/L dan kandungan nitrogen sekitar 0,2 dan 0,5 g/L sebagai nitrogen ammonia dan total nitrogen. Sumber POME berasal dari unit pengolahan yang berbeda, terdiri dari: • 60% dari total POME berasal dari stasiun klarifikasi • 36% dari total POME berasal dari stasiun rebusan • 4 % dari total POME berasal stasiun inti. POHON INDUSTRI PEMANFAATAN LIMBAH KELAPA SAWIT SUMBER AIR LIMBAH INDUSTRI KELAPA SAWIT SUMBER AIR LIMBAH INDUSTRI KELAPA SAWIT • Industri ini membutuhkan air dalam mengekstraksi bahan baku kelapa sawit. Sekitar 50% menghasilkan air limbah dalam buangan limbah palm oil mill effluent (POME), sisanya 50% menguap melalui steam, utamanya melalui sterilizer exhaust, piping leakages, as well as wash waters. • The POME effluent, air limbah khususnya pada dasarnya merupakan hasil : 1. Sterilasasi bahan baku - sterilizer condensate is about 36% of total POME; 2. Pengendapanhasil ekstrak crude palm oil clarification wastewater is about 60% of total POME; and 3. Hydrocyclone separation of cracked mixture of kernel and shell - hydrocyclone wastewater is about 4% of total POME. ISU LINGKUNGAN • • Secara umum Palm oil mills menimbulkan : 1. Jumlah besar buangan oli dengan kondisi sangat ekstrem kandungan zat organik; 2. Asap dan partikulat buangan proses; 3. Bau, dan 4. Bising Isu lingkungan pada industri kelapa sawit ini utamanya dikatikan : 1. Pencemaran air pada sumber-sumber air baku; 2. Penyimpanan sementara yang tidak tepat dari solid waste materials including boiler and incinerator ash, decanter solids, spent bleaching earth and sludge separator residue; 3. Aplikasi penggunaan tanah penyubur dari penggunaan limbah cair; 4. Polusi udara yang disebabkan proses industri seperti pembakaran dan pengoperasian boilers 5. Emisi bau dari keburukan pengelolaan effluent treatment systems, especially, if they are located in close proximity to neighbouring residential areas; and 6. Beberapa bising yg ditimbulkan dari proses industri QUANTITIES AND CHARACTERISTICS OF PALM OIL MILL EFFLUENT (POME) • • Hingga mencapai 1.5 m3 air yang digunakan untuk memproses 1 ton fresh fruit bunches (FFB). Sekitar 50% menjadi palm oil mill effluent (POME) sisanya 50% menjadi uap pengoperasian boiler, termasuk sisanya hilang melalui kebocoran pipa dan atau pembersihan tangki2. The POME merupakan kombinasi dari berbagai sumber air limbah industri kelapa sawit : 1. Sterilizer condensate (about 36% of total POME); 2. Clarification wastewater (about 60% of total POME); and 3. Hydrocyclone wastewater (about 4% of total POME). QUANTITIES AND CHARACTERISTICS OF PALM OIL MILL EFFLUENT (POME) POME is the effluent from the final stage of palm oil production in the mill. POME is a colloidal suspension with containing : Water : 95-96%, Oil : 0.6-0.7% Total solids : 4-5%, including 2-4% suspended solids BOD : 23,500 to 29,300 mg/L COD : 49,000 to 63,600 mg/L Oil and grease : 8,370 mg/L Total solids : 26,500 to 45,400 - 17,100 to 35,900 mg/L QUANTITIES AND CHARACTERISTICS OF PALM OIL MILL EFFLUENT (POME) The total palm oil production in 1998 was about 8.3 million tonnes, which averages about 28,000 cubic meters per day. Based on this quantity of daily crude palm oil production, the following pollution load statistics may be derived for the palm oil industry as a whole: • Total quantity of effluent generated per day (@ 3.5 m3 effluent/tonne oil) : 98,000 cubic meters; • Total BOD5 load of raw effluent generated per day (@ 25,000 mg/L) : 2,450 tonnes ; • Population-equivalent of raw effluent BOD5 load (@ 0.05 Kg BOD/Capita/Day) : 49,000,000 persons. BAKU MUTU AIR LIMBAH Lampiran III : Permen LH Nomor 5 Tahun 2014 ttg Baku Mutu Air Limbah IN-PLANT CONTROL AND HOUSEKEEPING MEASURES Effective in-plant process control and good housekeeping measures are most essential to minimise waste generation and wastage of resources, as well as to reduce the pollutant load to be removed in the effluent treatment process and its treatment costs. The following are the principal in-plant • Control and cleaner production measures for crude palm oil mills: • Control of water usage; • Control of oil clarification temperature; • Control of oil spillages and leaks; • Proper design and operation of oil traps; • Separation of effluent and stormwater drainage systems; and • Proper interim storage of solid waste materials. TEKNOLOGI PENGOLAHAN AIR LIMBAH TREATMENT TECHNOLOGIES FOR PALM OIL MILL EFFLUENT Pre-Treatment of POME • The contents of POME are essentially organic and moderately biodegradable. The biodegradability is influenced by the extent of cellulosic materials present such as the palm fibre residues as well as the residual oil content. • The effluent treatment technologies for POME are therefore invariably combinations of physical and biological processes. The physical treatment includes pre-treatment steps such as screening, sedimentation and oil removal in oil traps prior to the secondary treatment in biological treatment systems. • Sand and grit that accompany the fresh fruit bunch and residual oil are removed in a sand trap and/or oil trap. The oil trap consists of a baffled pit or sump that retains the wastewater for at least 10 hours. Hydraulic retention times (HRTs) of about 1 to 2 days are preferable for moreeffective oil removal and minimal loss of oil to the effluent TREATMENT TECHNOLOGIES FOR PALM OIL MILL EFFLUENT Biological Treatment of POME Untuk mencapai baku mutu air limbah industri kelapa sawit memerlukan kombinasi proses pengolahan dengan fisik. Jenis pengolahan biologis yaitu : 1. Anaerobic-Facultative Lagoon System 2. Anaerobic-Aerated Lagoon System 3. Anaerobic Reactor-Aerated Lagoon System 4. Anaerobic Lagoon-Land Application System 5. Anaerobic Reactor-Land Application System AN AEROBIC DEGRATION PATHWAY Anaerobic-Facultative Lagoon System Di dalam sistem ini, anaerobic treatment process membutuhkan kolam anaerobic atau lagoons. Komponen penting dalam sistem pengolahan ini adalah: • De-oiling Tank; • Acidification ponds; • Methanogenic ponds; • Facultative ponds; and • Sand beds. Anaerobic-Aerated Lagoon System • • • Pengolahan ini menyerupai AnaerobicFacultative Lagoon System, hanya dilakukan supply oksigen dengan mekanikal aerator untuk aerobic biological processes. Umumnya pengolahan ini melalui oksidasi mekanikal memiliki efisiensi lebih tinggi pada aerated lagoons; secara keseluruhan efisiensi anaerobic-aerated lagoon system dapat mencapai 99.8%; hasil akhir konsentrasi BOD5 kurang dari 100 mg/L. Biaya operasi menjadi tinggi akibat penggunaan energi utk pengoperasian mekanikal aerasi dan pemeliharaanya. Kedalaman lagoon mencapai 5 meter yang digunakan, dimana hydraulic retention time adalah 15 and 20 days; i. e. extended aeration. Anaerobic Reactor -Aerated Lagoon System • Conventional Anaerobic Digester • Anaerobic Contact Process • Up-flow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) Reactor Anaerobic tank digesters are much more capital intensive than anaerobic lagoons, but have the following advantages: 1. Extremely compact and occupy a fraction of the space required by anaerobic lagoons; 2. Higher organic loading rates and therefore much shorter hydraulic retention times; HRTs are about 10 to 20 days for closed tank digesters compared to about 45 to 80 days foranaerobic lagoons; 3. Closed tank digesters with complete internal mixing and operating at the high thermophilic temperature range of between 42 oC and 55 oC require an HRT of about 10 days or less; 4. The organic loading rate for closed-tank anaerobic digesters is typically about 3.0 to 5.0 Kg BOD5/m3.day; Open tank digesters without internal mixing and operating at the normal mesophilic temperature range of about 30 oC to 35 oC require an HRT of about 20 days; 5. The organic loading rate for open tank anaerobic digesters is typically about 0.8 to 1.0 Kg BOD5/m3day; 6. Higher treatment efficiency of between 60% and 90% BOD removal; 7. Biogas generated can be recovered and utilised as energy source. TREATMENT TECHNOLOGIES FOR PALM OIL MILL EFFLUENT Anaerobic Reactor -Aerated Lagoon System BIOGAS PRODUCTION FROM PALM OIL MILL EFFLUENT (POME) AN AEROBIC POND CAPPED SYSTEM AN AEROBIC POND CAPPED SYSTEM AN AEROBIC POND CAPPED SYSTEM Parameters 30 ton/h mill 45 ton/h mill 60 ton/h mill Biogas plant rate 20 m³/hour 30 m³/hour 40 m³/hour COD/BOD reduction 90% 90% 90% Est. Biogas production 500 – 815 Nm³/hour 815 – 1,000 Nm³/hour 1,000 – 1,320 Nm³/hour Methane % 55 – 65% 55 – 65% 55 – 65% Equivalent energy 4,204 – 6,852 MJ/hour 6,852 – 8,400 MJ/hour 8,400 – 11,088 MJ/hour Electricity potency + 1,000 kW + 1,500 kW + 2,000 kW OPTIMAL GROWTH TEMPERATURE AND OPTIMAL pH OF SOME METHAN – PRODUCING BACTERIA Substance Temperature Range °C pH Methanobacterium 37 – 45 Methanobrivibacter 37 – 40 Methanosphaera 35 – 40 6.8 Methanothermus 83 – 88 6.5 Methanococcus 35 – 40 Methanocorpusculum 30 – 40 Methanoculleus 35 – 40 Methanogenium 20 – 40 7.0 – 7.5 Methanoplanus 30 – 40 7.0 – 7.5 Methanospirillum 35 – 40 6.5 – 7.5 Methanococcoides 30 – 35 7.0 – 7.5 Methanohalobium 50 – 55 6.5 – 7.5 Methanolobus 35 – 40 6.5 – 6.8 Methanosarcina 30 – 40 Methanothrix 35 - 50 7.1 – 7.8 SPECIFIC BIOGAS YIELDS Genus Gas yield m³/kg CH4 Content % by volume Carbohydrates 0.830 50 Proteins 0.610 65 Lipids 1.430 71 Temperature Range For Methane Production Temperature (°C) Methan Production 35 Optium 32 – 31 Minimum 21 – 31 Little, Digester Going “Sour” < 21 Nil, Digeter is “ Sour” Michael H. Gerardi: The Microbiology of Anaerobic Digesters, 2003 Mosophilic Digester Thermophilic Digester Loading Rates Lower Higher Destruction of pathogens Lower Higher Sensitivity of toxicants Lower Higher Operational costs Lower Higher Less difficult More difficult Feature Temperature control Michael H. Gerardi: The Microbiology of Anaerobic Digesters, 2003 OPERASI DAN PEMELIHARAAN Operasi SUATU PROSES PEMANFAATAN SUMBER DAYA UNTUK MENGHASILKAN PRODUK (BARANG DAN JASA) YANG BERGUNA UNTUK MENCAPAI TUJUAN DAN SASARAN ORGANISASI. Pemeliharaan UPAYA UNTUK MENJAGA SUPAYA SARANA IPAL KELAPA SAWIT MAMPU BERFUNGSI SECARA MEMUASKAN SESUAI RENCANA. 27 OPERASI & PEMELIHARAAN IPAL umpan balik       INPUT Air Limbah SDM Dana Peralatan Enerji Bahan Kimia PROSES OUTPUT Effluent Air Limbah Yang memenuhi Syarat PermenLH 05/14 28 SIKLUS DEMING plan action continual improvement check do SIKLUS SISTEM MANAJEMEN OPERASI DAN PEMELIHARAAN PENGORGANISASIAN RENCANA PROGRAM KERJA & PENJADWALAN PEBYUSUNAN DOKUMEN (sop & instrksi kerja) PELATIHAN STAFF PELAKSANAAN OPERASI & PEMELIHARAAN KEBUTUHAN SUMBER DAYA DAN ANGGARAN IDENTIFIKASI KEBUTUHAN O&M PELAPORAN USULAN TINDAKAN KOREKSI DAN TINDAKAN PREVENTIF ANALISIS PENYEBEB PENYIMPANGAN SISTEM MANAJEMEN OPERASI & PEMELIHARAAN PENGUKURAN KINERJA PEMANTAUAN EVALUASI KINERJA OPERASI DAN PEMELIHARAAN EVALUASI TERHADAP PENYIMPANGAN KINERJA DAN PROSEDUR 30 PERSYARATAN MANAJEMEN OPERASI DAN PEMELIHARAAN 1. DUKUNGAN PENUH DARI MANAJEMEN PUNCAK 2. KEPEMIMPINAN YANG KOMPETEN 3. TANGGUNG JAWAB YANG JELAS 4. DESENTRALISASI / PENDELEGASIAN WEWENANG 5. PENYEDIAAN SUMBER DAYA 6. DAPAT DIPERTANGGUNG JAWABKAN 7. KESEDERHANAAN 8. KELENGKAPAN 9. KELENTURAN 10. ARUS INFORMASI YANG CEPAT 31 PERMASALAHAN PENGELOLAAN IPAL 1. 2. 3. Jumlah, Kualifikasi, Kompetensi SDM Perencanaan IPAL yang salah/tidak sesuai IPAL sudah tua dan tidak handal (terdapatnya kerusakan peralatan dan sarana IPAL) 4. Operasi dan Pemeliharaan Tidak Benar 5. Sumber Air Limbah Berubah Kapasitas dan Kualitas 6. IPAL tidak efektip, efisiensi rendah 7. Tidak didukung manajemen dalam OP 8. Tidak memiliki SOP IPAL 9. Sarana Laboratorium tidak memadai 10. Kesalahan dan atau tidak efisien dalam penggunaan air untuk kebersihan lingkungan (house keeping) 11. Terbatasnya dukungan pendanaan TERIMA KASIH LAMPIRAN Agitator CSTR digester Placement of the air injection system in Digester Aeration Micro Skid Mounted – Biogas Plant System – Reference only Skid Mounted – Biogas Conveying System – Reference only Skid Mounted – Biogas Genset Feeder System Reference Skid Mounted – POME Feeding System Reference Skid Mounted – POME Feeding System - Reference only Reaktor – Pressure Monitoring - Reference only Biogas Enclosed Flare – Reference only Biogas Analyzer System – Reference only Biological H2S Scrubber System Reference Biogas Dehumidifier - Installation Containerised - Biogas Generator Set Reference Bird Eye View of The Biogas Plant View of The Biogas Plant Reference Reference View of The Biogas Plant Reference