KIMIA LINGKUNGAN DAN PENGOLAHAN LIMBAH INDUSTRI MINUMAN

1. Pendahuluan
Pembangunan merupakan kegiatan yang bertujuan untuk meningkatkan kualitas kehidupan masyarakat. Pembangunan mempergunakan sumber daya alam, dalam prosesnya akan menghasilkan produk sampingan berupa sisi atau limbah. Meningkatnya jumlah penduduk serta meningkatnya kualitas hidup akan mendorong semakin pesatnya pembangunan. Hal ini berarti semakin besar pula sumberdaya alam yang akan dipakai sebagai bahan baku, dan diiringi semakin banyak limbah yang akan terjadi. Jika jumlah limbah limbah dan kandungan limbah tidak dikendalikan, tentu akan membahayakan kelestarian lingkungan hidup yang pada gilirannya akan menyebabkan kerugian masyarakat.
Upaya pengelolaan limbah dapat dilakukan secara pencegahan terbentuknya limbah ataupun mengendalikan limbah yang sudah terlanjur terbentuk. Upaya preventif bertujuan untuk meminimalkan limbah yang terbentuk dengan melakukan audit limbah terlebih dahulu. Untuk limbah yang sudah terlanjur terbentuk, jika masih mungkin dapat dipergunakan kembali (reuse) atau didaur ulang (recycle). Jika dengan ketiga cara ini masih terbentuk limbah, dilakukanlah pengolahan limbah.
Teknologi pengolahan limbah adalah kunci dalam memelihara kelestarian lingkungan. Pengolahan limbah dapat dilakukan dengan teknologi yang sesuai dengan karakteristik limbah. Apapun macam teknologi pengolahan limbah domestik maupun industri yang dibangun harus dapat dioperasikan dan dipelihara oleh masyarakat setempat. Jadi teknologi pengolahan yang dipilih harus sesuai dengan kemampuan teknologi masyarakat yang bersangkutan.
Proses produksi minuman ringan, umumnya adalah pencampuran bahan baku sebagai gula, air, bahan tambahan, dan karbon dioksida serta proses pembotolannya. Industri minuman membutuhkan air yang berkualitas baik, yang biasanya berasal dari air tawar yang mengalami pengolahan dengan koagulasi, flokulasi, penyaring pasir, penyaring karbon, dan resin penukar ion.
Berbagai teknik pengolahan limbah untuk menyisihkan bahan polutannya telah dicoba dan dikembangkan selama ini. Sumber limbah cair yang sering dihasilkan dari industri minuman ringan adalah proses pencucian botol karena terdapat pabrik minuman yang memanfaatkan kembali botol bekas. Teknik pengolahan air buangan yang telah dikembangkan tersebut secara umum terbagi menjadi 3 metode pengolahan:
1. pengolahan secara fisika
2. pengolahan secara kimia
3. pengolahan secara biologi
Untuk suatu jenis air buangan tertentu, ketiga metode pengolahan tersebut dapat diaplikasikan secara sendiri-sendiri atau secara kombinasi.

2. Instalasi Pengolahan Limbah Industri Minuman dan Pembahasannya
Industri minuman ringan merupakan industri yang pertumbuhannya di Indonesia cukup pesat. Oleh sebab itu jika penanganan limbahnya tidak dilakukan dengan baik maka kemungkinan untuk terjadinya pencemaran lingkungan khususnya perairan cukup besar. Baik mari kita mulai penjelajahan tentang disain IPAL. Adapun beberapa data yang digunakan di sini adalah hanya sebagai asumsi.
1) Asumsi Debit, BOD, TSS dan Minyak-Lemak dari Industri Minuman Ringan sebagai berikut :
a. Volume Limbah : 5 L/L produk
b. Asumsi produksi : 1.000 L/hari
Sehingga debit (Q) : 5 x 1.000 L/hari = 5.000 L/hari = 5 m3/hari
c. Kadar BOD : 2 kg/m3 produksi
sehingga kadar BOD menjadi : 400 mg/L
d. Kadar TSS : 1.9 kg/m3 produksi
sehingga kadar TSS menjadi : 1.9 kg/m3 x 5 m3/hari = 9.5 kg/hari
e. Lemak dan minyak : 60 mg/L
f. Kadar BOD alamiah : 400 mg/L
g. Suhu Limbah : 32 0C
2) Unit-Unit Pengolahan Limbah (praktis dan ekonomis) sebagai berikut :
A. Bak 1 (Bak Equalisasi) dengan asumsi Tr (Waktu Retensi) = 2 hari. Tujuannya untuk meminimalkan variasi konsentrasi dan laju alir dari air limbah dan juga menghilangkan zat pencemar tertentu. Sebelum limbah cair industri masuk ke dalam bak Ekualisasi pada limbah dilakukan penyaringan agar ampas dari gula dan kotoran tidak masuk ke dalam bak ekualisasi sehingga tidak mengganggu proses ekualisasi.
Adapun bagian-bagian dari Bak ini sebagai berikut :
1) Cooling Pipe
Berfungsi untuk menurunkan suhu. Berupa pipa yang ujungnya ditutup dan di beri lubang–lubang kecil sehingga limbah cair keluar secara sedikit demi sedikit dan bereaksi dengan udara sehingga ikut menurunkan suhu limbah.
2) Flotasi
Berfungsi untuk merangkap atau menangkap lemak. Lemak yang mengapung dan terkumpul di atas bak diambil dengan penangkap lemak.
3) Netralisasi
Berfungsi untuk menetralkan pH karena limbah dari industri ini cenderung asam karena adanya penambahan CO2 (minuman berkarbonat) dapat dinetralkan dengan penambahan NaOH.

B. Bak 2 (Bak Aerobik)
Berfungsi untuk menurunkan kadar BOD dengan efisiensi lebih dari 90%. Bak ini juga dapat menurunkan kadar TSS.
3) Perhitungan
A. Bak 1 (Bak Ekualisasi)
Jika Tr = 2 hari maka,
V = Qt
V = 5 m3/hari x 2 hari
= 10 m3 x 1.2
= 12 m3
Maka Luas Permukaan Bak dengan asumsi kedalaman bak 2 meter dan berbentuk persegi panjang maka :
A = 11 m3/2 m = 6 m2
Sehingga panjang = 3 meter dan lebar = 2 meter
B. Bak Aerobik
Pengolahan biologis dengan menggunakan bak aerobik yang mempunyai efisiensi > 90 %,
maka kadar BOD outlet :
Kadar BOD Outlet = Kadar BOD inlet – (90% x BOD inlet)
Kadar BOD Outlet = 400 mg/L – (90% x 400 mg/L) = 40 mg/L
Artinya BOD outlet < 40 ppm, ( baku mutu 50 ppm ) Dengan perkiraaan di atas (volume limbah yang dialirkan ke kolam aerasi tetap = 12 m3) maka volume bak dengan kedalaman 1 meter dan waktu tinggal selama 2 hari dan berbentuk persegi panjang adalah : A = 12 m3/ 1 m = 12 m2 sehingga panjang = 4 meter dan lebar = 3 meter dan untuk gambaran (Design) IPAL (Instalasi Pengolahan Air Limbahnya) seperti pada gambar berikut ini :

(Anonim, 2009)
Pembuangan dimulai dengan pemasukan limbah (inlet) ke dalam lubang pendingin limbah kemudian masuk ke dalam bak ekualisasi untuk meminimalkan variasi konsentrasi dan laju alir dari air limbah dan juga menghilangkan zat pencemar tertentu. Setelah itu masuk kedalam bak aerobik untuk menurunkan kadar BOD dengan efisiensi lebih dari 90%. Bak ini juga dapat menurunkan kadar TSS. Setelah limbah diolah kemudian limbah dikeluarkan (outlet).
Berikut adalah contoh Instalasi Pembuangan Air Limbah (IPAL) PT. TAISHO Indonesia.



(Tim Pelaksana, 2007)
Karakteristik Limbah Cair :
a. Karakteristik Fisika Limbah Cair
• Kekeruhan
Kekeruhan dalam limbah cair disebabkan oleh tingginya kandungan padatan tersuspensi (TSS) dalam limbah. Limbah yang dihasilkan pabrik minuman ringan memiliki tingkat kekeruhan yang cukup tinggi tetapi masih lebih rendah dari kandungan bahan organiknya. Beban terbesar padatan tersuspensi total berasal dari pencucian botol dan dengan pemeliharaan kebersihan pabrik yang kurang baik.
• Warna
Warna pada limbah cair minuman ringan berasal dari penambahan sirup sebagai konsentrat pemberi rasa. Akan tetapi, karena kadarnya cukup rendah dan seringkali bahan pewarna pun digunakan pewarna alami yang berasal dari sari buah-buahan, maka parameter warna ini tidak terlalu menjadi masalah dalam pengolahan limbah cair industri minuman ringan.
• Suhu
Limbah panas yang dihasilkan berasal dari air proses pencucian botol. Perbedaan suhu yang dihasilkan pada limbah, meskipun lebih tinggi dari air limbah dalam keadaan normal tetapi melalui proses pendinginan secara alami dapat menurunkan suhu air limbah, sehingga tidak diperlukan suatu alat penurun suhu mekanis.
• Daya Hantar Listrik
Daya Hantar Listrik/Konduktivitas menyatakan banyaknya ion-ion yang terkandung dalam suatu air buangan atau air sungai. Nilai konduktivitas pada limbah cair industri minuman ringan (limun) relatif rendah, karena dalam proses pembuatannya sendiri tidak banyak menggunakan larutan-larutan elektrolit, sebagian besar komposisi produk adalah air dan gula.
b. Karakteristik kimia Limbah Cair
• pH : 10-12
• BOD : 500 mg.l
• BOD : COD : <0.4 , Maka COD : 1250 mg/l
• TSS : 316,7 mg/l
• Minyak dan Lemak : 19 mg/l
Beban BOD = 3 kg/m3 produk minuman yang dihasilkan.
Beban padatan tersuspensi (TSS) = 1,9 kg/m3 produk minuman yang dihasilkan

Minimisasi Limbah
Limbah cair banyak terjadi dalam proses awal hingga akhir pembuatan sirup, diantaranya adalah:
• Pembuatan minuman karena kehilangan banyak gula pada saat filter (peyaringan sirup) dan saat pengadukan / pencampuran gula dengan air.
• Pergantian jenis produk minuman saat proses pembuatan menyebabkan harus dilakukan pencucian instalasi sampai empat kali sehari. Hal ini dapat menyebabkan limbah cair dari pencucian.
• Proses pengisian botol juga turut meyumbang limbah cair dari produk yang terbuang (botol pecah saat diberi tutup, produk yang terbuang saat mengisikan botol, produk yang terbuang saat mengisikan botol yang sudah ditutup karena tidak memenuhi standard volume yang ditentukan).
Dari berbagai kondisi yang dapat menambah pasokan limbah, dapat diminimisasi dengan berbagai cara, yaitu:
• Pengaturan kondisi operasi dan proses
Terbuangnya produk karena kualitasnya dibawah standar volume yang ditentukan dapat ditampung dalam wadah bersih dan digunakan kembali. Minuman tersebut tidak dibuang karena akan menambah tebentukya limbah cair.
Untuk menghindarkan terjadinya limbah cair yang banyak dapat dilakukan perbaikan peralatan atau penggantian bagian yang rusak. Misalnya, bagian yang berkaitan dengan pembotolan (crowning) sehingga botol tidak sering pecah dan standar volume terpenuhi dengan baik.
Untuk proses produksi, agar tidak terlalu sering mengganti jenis produk dapat direncanakan memproduksi satu jenis produk saja sepanjang hari secara terus menerus tanpa berselang seling atau satu set alat untuk 1 produk saja. Hal ini dapat menghemat air untuk pembersihan instalasi dan menghemat waktu yang terbuang untuk setiap pergantian produk.
Untuk peralatan yang rusak, perlu segera diperbaiki atau diganti agar dapat bekerja secara efisien dan dipelihara secara rutin.
• Reuse
Penggunaan kembali air dari pembilasan terakhir unit produksi pada waktu pergantian jenis produk. Air ini dapat dialirkan dalam washer untuk diperguakan dalam pembilasan awal. Hal ini akan menghemat air dan akan mengurangi limbah cair yang terbentuk.
Botol yang pecah atau tutup yang rusak selam pengisian, sebaiknya tidak dibuang tetapi dikumpulkan kepada produsen untuk didaur ulang kembali.
Jika upaya minimisasi diatas dapat dilakukan, maka kandungan BOD air limbah akan berkurang dan dapat mengurangi biaya pengolahan limbah (Sihombing, 1996).
Berikut ini merupakan KEPUTUSAN MENTERI NEGARA LINGKUNGAN HIDUP NO: KEP 51-/MENLH/10/1995 tentang Baku Mutu Limbah Cair Bagi Kegiatan Industri Tanggal : 23 Oktober 1995.
BAKU MUTU LIMBAH CAIR UNTUK INDUSTRI MINUMAN RINGAN

Catatan :
1. Kadar maksimum untuk setiap parameter pada tabel diatas dinyatakan dalam miligram parameter per Liter air limbah.
2. Beban pencemaran maksimum untuk setiap parameter pada tabel di atas dinyatakan dalam gram parameter per m3 produk minuman ringan yang dihasilkan.

3. Referensi
Anonim, 2009, Disain Instalasi Pengolahan Air Limbah Pada Industri Minuman Ringan, Tersedia Online: http://tugala.blogspot.com/2009/11/disain-instalasi-pengolahan-air-limbah.html, Diakses pada 30 November 2009, 16.15 WIB.
KEPUTUSAN MENTERI NEGARA LINGKUNGAN HIDUP NO: KEP 51-/MENLH/10/1995 tentang Baku Mutu Limbah Cair Bagi Kegiatan Industri Tanggal : 23 Oktober 1995.
Sihombing, B.A., 1996, Pengelolaan Limbah Cair Industri Minuman Ringan (Studi Kasus PT PLI Tangerang), Program Pascasarjana Program Studi Ilmu Lingkungan Universitas Indonesia, Jakarta
Tim Pelaksana, 2007, Laporan Informasi Data dan Kegitan yang sudah Memiliki Ijin Pembuangan Limbah, Kantor Analisis Dampak Lingkungan (ANDAL) kabupaten Cianjur.