PENGARUH WAKTU KONTAK DAN TEGANGAN PADA PROSES ELEKTROKOAGULASI TERHADAP KECEPATAN FILTRASI DAN PENURUNAN KEKERUHAN SLUDGE RUNOFF TAMBANG BATU BARA

Muhammad Fikri Iedfi Darmawan, Ir. Johan Syafri Mahathir Ahmad, ST., M.Eng., Ph.D., IPM.

2026 | Skripsi | S1 TEKNIK INFRASTRUKTUR LINGKUNGAN

Sludge limpasan tambang batu bara umumnya memiliki konsentrasi padatan tersuspensi (TSS) 

yang tinggi sehingga menghasilkan kekeruhan besar dan menurunkan kinerja filtrasi akibat 

terbentuknya lapisan padatan (cake layer) yang menyumbat media (clogging). Elektrokoagulasi 

merupakan salah satu metode yang efektif untuk menurunkan kandungan padatan tersuspensi 

melalui pembentukan flok hidroksida logam. Namun, keberhasilan proses elektrokoagulasi 

dipengaruhi oleh kondisi operasi, terutama waktu proses dan tegangan yang merepresentasikan 

kerapatan arus, sedangkan kajian yang mengintegrasikan efisiensi penyisihan, performa filtrasi, 

dan konsumsi energi sebagai dasar pemilihan performa terbaik masih terbatas. Pada penelitian 

ini, performa filtrasi direpresentasikan oleh kecepatan filtrasi karena parameter tersebut 

mencerminkan kemudahan air melewati media filter yang dipengaruhi oleh karakteristik flok 

hasil elektrokoagulasi. 

Penelitian ini bertujuan menganalisis pengaruh variasi waktu proses dan tegangan terhadap 

kekeruhan, kecepatan filtrasi, dan konsumsi energi spesifik, serta menentukan kondisi operasi 

optimum proses elektrokoagulasi. Variasi waktu proses dipilih sebesar 1, 3, 5, 10, dan 20 menit 

untuk merepresentasikan tahapan pembentukan flok dari fase awal hingga mendekati kondisi 

tunak, sedangkan variasi tegangan 10, 20, dan 30 V digunakan untuk menghasilkan tingkat 

kerapatan arus rendah (0-40 A/m2), sedang (40-120 A/m2), dan tinggi (>120 A/m2). Percobaan 

dilakukan menggunakan reaktor batch dengan elektroda aluminium. Parameter yang dianalisis 

meliputi kekeruhan, kecepatan filtrasi, pH, dan konsumsi energi spesifik. Kondisi operasi 

optimum ditentukan menggunakan metode Simple Additive Weighting (SAW). 

Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan waktu proses dan tegangan secara umum 

menurunkan kekeruhan serta meningkatkan kecepatan filtrasi melalui pembentukan flok yang 

lebih besar. Peningkatan kecepatan filtrasi paling konsisten terjadi pada tegangan 20 V dan 30 

V, sedangkan pada 10 V dengan waktu proses 20 menit kecepatan filtrasi menurun akibat 

terbentuknya flok halus yang menyebabkan penyumbatan media filtrasi. Di sisi lain, konsumsi 

energi spesifik meningkat seiring bertambahnya waktu proses dan tegangan, yaitu dari sekitar 

0,11 kWh/m³ pada kondisi 10 V–1 menit menjadi sekitar 32,87 kWh/m³ pada kondisi 30 V–20 

menit, sedangkan penurunan kekeruhan pada kondisi tersebut tidak meningkat secara 

proporsional. Hal ini menunjukkan adanya trade-off antara peningkatan efektivitas pengolahan 

dan efisiensi penggunaan energi. 

Berdasarkan analisis Simple Additive Weighting (SAW), kondisi operasi optimum diperoleh 

pada tegangan 20 V dengan waktu proses 10 menit, yang menghasilkan skor preferensi tertinggi 

sebesar 77,18. Kondisi ini memberikan keseimbangan terbaik antara penurunan kekeruhan, 

peningkatan kecepatan filtrasi, dan konsumsi energi spesifik. Hasil penelitian menunjukkan 

bahwa performa elektrokoagulasi yang efektif tidak hanya ditentukan oleh efisiensi penyisihan 

tertinggi, tetapi juga oleh keseimbangan kinerja proses secara keseluruhan sehingga lebih 

representatif sebagai dasar perancangan dan pengoperasian sistem elektrokoagulasi skala 

aplikasi. 

Coal mine runoff sludge generally contains a high concentration of total suspended solids 

(TSS), resulting in high turbidity and reduced filtration performance due to the formation of a 

cake layer that causes filter media clogging. Electrocoagulation is an effective treatment method 

for removing suspended solids through the in situ generation of metal hydroxide flocs. 

However, its performance is highly dependent on operating conditions, particularly treatment 

time and applied voltage, which determine the current density. Furthermore, studies integrating 

contaminant removal efficiency, filtration performance, and energy consumption as the basis 

for determining optimum operating conditions remain limited. In this study, filtration 

performance was represented by the filtration rate, as it reflects the ease with which water passes 

through the filter media and is strongly influenced by the characteristics of the flocs produced 

during the electrocoagulation process.  

This study aimed to evaluate the effects of treatment time and applied voltage on turbidity, 

filtration rate, and specific energy consumption (SEC), as well as to determine the optimum 

operating conditions for the electrocoagulation process. Treatment times of 1, 3, 5, 10, and 20 

min were selected to represent the stages of floc formation from the initial phase to near-steady

state conditions. Applied voltages of 10, 20, and 30 V were used to represent low (0–40 A/m²), 

medium (40–120 A/m²), and high (>120 A/m²) current density, respectively. Experiments were 

conducted in a batch electrocoagulation reactor equipped with aluminum electrodes. The 

evaluated parameters included turbidity, filtration rate, pH, and specific energy consumption. 

The optimum operating condition was determined using the Simple Additive Weighting (SAW) 

method. 

The results showed that increasing treatment time and applied voltage generally reduced 

turbidity and enhanced the filtration rate through the formation of larger flocs. The 

improvement in filtration rate was most consistent at 20 and 30 V, whereas at 10 V with a 

treatment time of 20 min, the filtration rate decreased because fine flocs caused filter media 

clogging. Meanwhile, specific energy consumption increased with treatment time and applied 

voltage, from approximately 0,11 kWh/m³ at 10 V for 1 min to 32,87 kWh/m³ at 30 V for 20 

min, while the corresponding reduction in turbidity did not increase proportionally. These 

findings indicate a trade-off between treatment effectiveness and energy efficiency. 

Based on the Simple Additive Weighting (SAW) analysis, the optimum operating condition 

was achieved at 20 V with a treatment time of 10 min, yielding the highest preference score of 

77.18. This operating condition provided the best balance among turbidity reduction, filtration 

rate enhancement, and specific energy consumption. The findings demonstrate that effective 

electrocoagulation performance should not be evaluated solely based on the highest 

contaminant removal efficiency but rather on the overall balance among multiple performance 

indicators, thereby providing a more representative basis for the design and operation of full

scale electrocoagulation systems. 

Kata Kunci : Elektrokoagulasi, Sludge Limpasan Tambang Batu Bara, Kecepatan Filtrasi, Kekeruhan, Skoring Multikriteria