Recovery Fosfat dari Limbah Cair PT Petrokimia Gresik dengan Proses Kristalisasi Menggunakan Reaktor Fluidized Bed

PT Petrokimia Gresik merupakan salah satu industri penghasil limbah cair dengan kandungan fosfat dan amonium yang tinggi. Limbah cair tersebut dapat menyebabkan eutrofikasi dimana terjadi penurunan kualitas lingkungan dan kematian pada biota perairan. Proses kristalisasi struvite dengan menggunakan reaktor fluidized bed merupakan salah satu teknologi dalam merecovery kadar fosfat dan amonium pada limbah cair. Kelebihan proses kristalisasi struvite adalah selain dapat menurunkan kandungan fosfat dan amonium dengan penggunaan sedikit lahan dan tanpa menghasilkan lumpur, juga dapat membentuk kristal struvite. Kristal struvite dapat bermanfaat sebagai pupuk dengan keunggulan slow release. Beberapa faktor yang mempengaruhi proses kristalisasi pada fluidized bed adalah derajat kejenuhan larutan, kecepatan aliran, pengadukan, molar rasio, pH, seed material, dan konfigurasi bentuk reaktor. Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukan kecepatan aliran, rasio molar [Mg2+]:[NH4+]:[PO43-] dan konfigurasi bentuk reaktor terbaik dari proses kristalisasi dengan menggunakan reaktor fluidized bed serta mengkaji karakteristik bentuk struvite yang dihasilkan dari proses kristalisasi tersebut. Pada penelitian ini terdapat beberapa tahapan penelitian yaitu tahap uji karakteristik limbah cair PT Petrokimia Gresik yang telah diolah melalui proses elektrodialisis dan tahap pembuatan reaktor fluidized bed. Tahap selanjutnya adalah proses kristalisasi dengan menggunakan variasi kecepatan aliran upflow (0,014 m/s, 0,02 m/s dan 0,027 m/s), variasi rasio molar [Mg2+]:[NH4+]:[PO43-] 1,5:1:1,7 dan 1,5:15:1 yang dilakukan pada variasi konfigurasi bentuk reaktor fluidized bed (2 kompartemen vertikal dan 3 kompartemen vertikal). Pengoperasian reaktor fluidized bed dilakukan dengan sistem kontinyu selama 70 menit dan digunakan pasir silika 30-60 mesh sebagai seed material. Bahan presipitan yang digunakan yaitu MgCl2 dengan pengaturan pH 8-9. Parameter yang diujikan dalam penelitian ini meliputi nilai residual amonium, fosfat, fluoride, TSS, karakteristik dan unsur-unsur penyusun kristal struvite dengan menggunakan Scanning Electron Microscopy-Energy Difraction-X-Ray (SEM-EDX) serta karakteristik komposisi kristal yang terbentuk dengan X-Ray Difraction (XRD). Hasil penelitian menunjukkan bahwa proses kristalisasi dapat dilakukan dengan menggunakan reaktor fluidized bed dimana ditandai dengan adanya penurunan konsentrasi fosfat dan amonium. Pengaruh kecepatan aliran air limbah influen yaitu 0,014 m/s dengan rasio molar [Mg2+]:[NH4+]:[PO43-] efektif sebesar 1,5:1:1,7 pada reaktor fluidized bed 3 kompartemen vertikal mampu menyisihkan fosfat sebesar 85% (dari 7191,61 mg/L menjadi 1076,45 mg/L) dan amonium sebesar 71% (dari 900 mg/L menjadi 263,57 mg/L). Kecepatan aliran semakin rendah maka semakin mampu meningkatkan efisiensi penyisihan fosfat dan amonium. Reaktor fluidized bed mampu menghasilkan produk kristal 9 g produk per Liter air limbah. Hasil analisis SEM-EDX menunjukkan kristal struvite yang dihasilkan berbentuk seperti rod like irregular yaitu balok memanjang dengan permukaan yang tidak rata. Unsur utama penyusun berupa N, P, O dan Mg. Kadar struvite yang terbentuk dari analisis XRD menunjukkan kemurnian sebesar 49%. Kemurnian struvite dapat ditingkatkan sampai dengan 70% apabila digunakan rasio molar air limbah [Mg2+]:[NH4+]:[PO43] 1,5:15:1. ================================================================================================ PT Petrokimia Gresik is one of the industries producing liquid waste with high phosphate and ammonium content. The liquid waste can cause eutrophication where there is a decrease in environmental quality and death in aquatic biota. The crystallization process of struvite using a fluidized bed reactor is one of the technologies in recovering phosphate and ammonium levels in liquid waste. The advantages of struvite crystallization are that it can reduce the phosphate and ammonium content by using less land and without producing sludge, it can also form struvite crystals. Struvite crystals can be useful as fertilizer with the advantage of slow release. Several factors that influence the crystallization process in fluidized bed are the degree of solution saturation, flow velocity, stirring, molar ratio, pH, seed material, and reactor shape configuration. The purpose of this study was to determine flow velocity, molar ratio [Mg2 +]: [NH4 +]: [PO43-] and configure the best form of reactor from the crystallization process using a fluidized bed reactor and examine the characteristics of the struvite produced from the crystallization process. In this research there are several stages of research, namely the test phase of the characteristics of liquid waste PT Petrokimia Gresik which has been processed through the electrodialysis process and the stage of making a fluidized bed reactor. The next step is the crystallization process using variations of upflow velocity (0.014 m/s, 0.02 m/s and 0.027 m/s), variations in the molar ratio ratio [Mg2 +]: [NH4 +]:[PO43-] 1.5:1:1.7 and 1.5:15:1 were carried out in various configurations of fluidized bed reactor shapes (2 vertical compartments and 3 vertical compartments). The operation of the fluidized bed reactor is carried out with a continuous system for 70 minutes and silica sand is used 30-60 mesh as a seed material. The precipitating material used is MgCl2 with a pH setting of 8-9. The parameters tested in this study include the residual values of ammonium, phosphate, fluoride, TSS, characteristics and constituent elements of struvite crystals using Scanning Electron Microscopy-Energy Difraction-X-Ray (SEM-EDX) and the characteristics of crystal composition formed by X -Ray Difraction (XRD). The results showed that the crystallization process could be carried out using a fluidized bed reactor which was indicated by a decrease in the concentration of phosphate and ammonium. Effect of influent wastewater upflow velocity of 0.014 m/s with an effective molar ratio [Mg2+]:[NH4+]:[PO43-] of 1.5:1:1.7 in the 3 vertical compartment fluidized bed reactor capable of removing phosphate by 85% (from 7191.61 mg /L to 1076.45 mg/L) and ammonium 71% (from 900 mg/L to 263.57 mg/L). The lower the upflow velocity, the more able to increase the efficiency of phosphate and ammonium removal. The fluidized bed reactor is capable of producing 9 g of crystal products per Liter of waste water. The SEM-EDX analysis shows that the resulting struvite crystals are shaped like rod like irregular, which is a longitudinal beam with an uneven surface. The main constituent elements are N, P, O and Mg. Struvite levels formed from XRD analysis showed purity of 49%. The purity of struvite can be increased up to 70% when used in the wastewater molar ratio [Mg2+]:[NH4+]:[PO43-] 1.5:15:1