Chapter 2
: Pengelolaan limbah cair
TINJAUAN MATA KULIAH
1. Bab ini berisi tentang karakteristik air limbah dan
parameternya serta proses pengolahan limbah cair secara fisik, kimia maupun
biologi.
2. Manfaat pembahasan bab ini adalah agar mahasiswa
memahami konsep pengolahan limbah cair.
3. Tujuan pembelajaran bab ini adalah agar mahasiswa
mengetahui dan memahami tentang karakteristik air limbah serta parameter yang
sering digunakan dan proses pengelolaan limbah cair.
2.1 KARAKTERISTIK
AIR LIMBAH
Karakteristik
air limbah meliputi sifat-sifat fisika, kimia, dan biologi. Dengan mengetahui
jenis polutan yang terdapat dalam air limbah, dapat ditentukan unit proses yang
dibutuhkan. Adapun ringkasan jenis polutan dan jenis proses yang dibutuhkan
ditunjukkan dalam Tabel. 1.
Tabel 1.
Polutan yang Terdapat dalam Air Limbah dan Unit Proses yang Dibutuhkan
|
Polutan/Kontamminan
|
Unit Operasi, Unit Sistem atau Sistem Perlakuan
|
|
Suspended
solid
|
Screening
and comminution
Grit removal
Sedimentasi
Filtrasi
Flotasi
Penambahan
polimer kimia
Koagulasi/sedimentasi
Sistem
alamiah (land treatment)
|
|
Biodegradable
organics
|
Berbagai
proses lumpur aktif
Fixed-film reactor
: trickling filters
Fixed-film reactor
: RBC
Lagoon
variations
Intermittent
sand filtration
Sistem
fisiko-kimia
Sistem
alamiah
|
|
Volatile organics
|
Air
stripping
Off gas
treatment
Adsorpsi
karbon
|
|
Pathogen
|
Klorinasi
Hipoklorinasi
Bromine
klorida
Ozonasi
Radiasi UV
Sistem
alamiah
|
|
Nutrient :
Nitrogen
Fosfor
Nitrogen dan Fosfor
|
Berbagai
suspended-growth nitrification and denitrification
Berbagai
fixed-film nitrification and denitrification
Ammonia
stripping
Pertukaran
ion
Breakpoint
chlorination
Sistem
alamiah
Penambahan
garam logam
Lime
coagulation/sedimentation
Biological
phosphorus removal
Biological-chemical
phosphorus removal
Sistem
alamiah
Biological
nutrient removal
|
|
Refractory organics
|
Adsorpsi
karbon
Ozonasi
tersier
Sistem
alamiah
|
|
Logam berat
|
Presipitasi
kimiawi
Pertukaran
ion
Sistem
alamiah
|
|
Padatan organik
terlarut
|
Pertukaran
ion
Reverse
osmosis
elektrodialisis
|
2.1.1 Karakter
Fisika
Karakter
fisika air limbah meliputi temperatur, bau, warna, dan padatan. Temperatur
menunjukkan derajat atau tingkat panas air limbah yang diterakan dalam
skala-skala. Skala temperatur yang biasa digunakan adalah skala Fahrenheit (oF)
dan skala Celcius (oC). temperature merupakan parameter yang penting
dalam pengoperasian unit pengolahan limbah karena berpengaruh terhadap proses
biologi dan fisika. Limbah yang mempunyai temperature panas akan menggangu
pertumbuhan biota tertentu. Temperature yang dimiliki suatu limbah harus
merupakan temperature alami. Temperature berfungsi memperlihatkan aktivitas
kimiawi dan biologis. Pada suhu yang tinggi pengentalan cairan berkurang dan
akan mengurangi tingkat sedimentasi. Tingkat zat oksidasi lebih besar pada suhu
tinggi dan pembusukan jarang terjadi pada suhu rendah.
Dalam
limbah ditemukan zat padat yang secara umum diklasifikasikan ke dalam dua
golongan besar yaitu padatan terlarut dan padatan tersuspensi. Padatan
tersuspensi terdiri dari partikel koloid dan partikel biasa. Jenis partikel
dapat dibedakan berdasarkan diameternya. Jenis padatan terlarut maupun
tersuspensi dapat bersifat organik maupun anorganik tergantung darimana sumber
limbahnya. Di samping kedua jenis padatan ini, ada juga padatan yang dapat
terendap karena mempunyai diameter yang lebih besar dan jika sistem dalam
keadaan tenang maka akan mengendap sendiri karena beratnya. Zat padat
tersuspensi yang mengandung zat-zat organik pada umumnya terdiri dari protein,
ganggang dan bakteri. Pengukuran konsentrasi mikroorganisme dalam limbah diukur
dengan zat padat tersuspensi organik sebagai padatan tersuspensi yang menguap
(Volatile Suspensi Solid) pada temperature tertentu. Padatan tersuspensi
mempunyai diameter yang lebih besar daripada padatan terlarut. Padatan
tersuspensi mempunyai diameter antara 0,01 mm - 0,001 mm. Pemahaman terhadap
jenis-jenis padatan amat dibutuhkan dalam upaya mengendalikan pencemaran.
Bau
merupakan parameter subjektif. Pengukuran bau tergantung pada sensitivitas
indera penciuman seseorang. Kehadiran bau-bauan yang lain menunjukkan adanya
komponen-komponen lain di dalam air. Misalnya, bau seperti bau telur busuk
menunjukkan adanya hydrogen sulfide yang dihasilkan oleh permukaan zat-zat organik
dalam kondisi anaerobik. Timbulnya bau yang diakibatkan limbah juga merupakan
salah satu indicator bahwa terjadi proses alamiah.
Pada
air limbah, warna biasanya disebabkan oleh kehadiran materi-materi dissolved,
suspended, dan senyawa-senyawa koloidal, yang dapat dilihat dari spectrum warna
yang terjadi. Padatan yang terdapat di dalam air limbah dapat diklasifikasikan
menjadi floating, settleable, suspended,
atau dissolved.
2.1.2 Karakter
Kimia
Karakter
kimia air limbah meliputi senyawa organik dan senyawa anorganik. Senyawa organik
adalah karbon yang dikombinasi dengan satu atau lebih elemen-elemen lain (O, N,
P, H). Saat ini terdapat lebih dari dua juta jenis senyawa organik yang telah
diketahui.
Senyawa
anorganik terdiri atas semua kombinasi elemen yang bukan tersusun dari karbon organik.
Karbon anorganik dalam air limbah pada umumnya terdiri atas sand, grit, dan
mineral-mineral, baik suspended
maupun dissolved. Misalnya : klorida,
ion hydrogen, nitrogen, fosfor, logam berat dan asam. Elemen-elemen yang
terdapat dalam jumlah berlebihan akan bersifat toksik dan menghalangi proses-proses
biologis. Gas yang terdapat dalam air limbah biasanya terdiri atas oksigen,
nitrogen, karbondioksida, hydrogen sulfide, ammonia, dan metana.
2.1.3 Karakter
Biologis
Mikroorganisme
ditemukan dalam jenis yang sangat bervariasi hamper dalam semua bentuk air
limbah, biasanya dengan konsentrasi 105 - 108
organisme/ml. kebanyakan merupakan sel tunggal yang bebas maupun berkelompok
dan mampu melakukan proses-proses kehidupan (tumbuh, metabolism, dan
reproduksi).
Secara
tradisional, mikroorganisme dibedakan menjadi binatang dan tumbuhan. Namun,
keduanya sulit dibedakan. Oleh karena itu, mikroorganisme kemudian dimasukkan
ke dalam kategori protista, status yang sama dengan binatang ataupun tumbuhan.
Virus diklasifikasikan secara terpisah.
Keberadaan
bakteri dalam unit pengolahan air limbah merupakan kunci efisiensi proses
biologis. Bakteri juga berperan penting untuk mengevaluasi kualitas air.
2.1.4 Karakteristik
Air Limbah yang Biasanya Diukur
Karakteristik
air limbah yang biasanya diukur antara lain temperature, pH, alkalinitas,
padatan-padatan, kebutuhan oksigen, nitrogen, dan fosfor. Temperature biasanya
diukur dengan menggunakan thermometer air raksa. Instrument lain yang dapat
digunakan adalah thermometer bimetal, termistor, dan termokopel.
Nilai
pH air digunakan untuk mengekspresikan kondisi keasaman (konsentrasi ion
hydrogen) air limbah. Skala pH berkisar antara 1 - 14; kisaran nilai pH 1 - 7
termasuk kondisi asam, pH 7 - 14 termasuk kondisi basa, dan pH 7 adalah kondisi
netral.
Alkalinitas
merupakan ukuran kemampuan air limbah untuk dinetralisasi. Kontributor utama
alkalinitas adalah ion bikarbonat, karbonat, dan hidroksida. Meskipun demikian,
borat, silikat, dan fosfat juga dapat berperan sebagai kontributor alkalinitas.
Penentuan tingkat alkalinitas pada beberapa titik tertentu dalam sistem IPAL
(Instalasi Pengolahan Air Limbah) akan membantu untuk memahami dan
menginterpretasi unit pengolahan. Misalnya, jika dalam proses koagulasi untuk
menghilangkan padatan dilakukan penambahan koagulan, ion hydrogen mungkin dapat
dilepaskan dan menyebabkan pH menurun. Alkalinitas akan cenderung menetralisasi
terbentuknya asam dan menghasilkan koagulasi sesuai dengan pH yang diinginkan.
Beberapa proses lain yang juga tergantung pada pH adalah disinfeksi, digestion, dan sludge preparation/conditioning.
Padatan-padatan,
yaitu TS (total solid), SS (suspended solid), dan DS (dissolved solid), serta kondisinya
sebagai fraksi folatil dan fixed dapat digunakan untuk menentukan kepekatan air
limbah, efisiensi proses, dan beban unit proses. Pengukuran yang bervariasi
terhadap konsentrasi residu diperlukan untuk menjamin kemantapan proses kontrol.
Kebutuhan
oksigen dalam air limbah ditunjukkan melalui tiga cara, yaitu theoretical oxygen demand, BOD, dan COD.
Theoretical oxygen demand adalah
jumlah oksigen yang dibutuhkan dalam proses oksidasi fraksi organik dalam air
menjadi karbondioksida dan air. Proses oksidasi tersebut terjadi menurut reaksi
sebagai berikut :
C6H12O6 + 6O2 Ã 6CO2 + 6H2O
Secara
teoritis, seharusnya kebutuhan oksigen dapat dihitung (ThOD). Misalnya,
kebutuhan oksigen teoritis dari 300 mg/liter larutan glukosa adalah sebagai
berikut :
Namun, karena air limbah sangat kompleks, ThOD tidak
dapat dihitung, hanya secara praktis dapat dilakukan pendekatan dengan COD.
BOD (Biochemical Oxygen Demand) adalah
oksigen yang diperlukan oleh mikroorganisme untuk mengoksidasi senyawa-senyawa
kimia. Nilai BOD bermanfaat untuk mengetahui apakah air limbah tersebut
mengalami biodegradasi atau tidak, yakni dengan membuat perbandingan antara
nilai BOD dan COD. Oksidasi berjalan sangat lambat dan secara teoritis
memerlukan waktu yang tak terbatas. Dalam waktu 5 hari (BOD5),
oksidasi organik karbon akan mencapai 60% - 70% dan dalam waktu 20 hari akan
mencapai 95%.
COD
adalah kebutuhan oksigen dalam proses oksidasi secara kimia. Nilai COD akan
selalu lebih besar daripada BOD karena kebanyakan senyawa lebih mudah
teroksidasi secara kimia daripada secara biologi. Pengukuran COD membutuhkan
waktu yang jauh lebih cepat, yakni dapat dilakukan selama tiga jam, sedangkan
pengukuran BOD paling tidak memerlukan waktu lima hari. Jika korelasi antara
BOD dan COD sudah diketahui, kondisi air limbah dapat diketahui.
Nitrogen
terdapat dalam limbah organik dalam berbagai bentuk yang meliputi empat spesifikasi,
yaitu nitrogen organik, nitrogen ammonia (ion ammonia dan ammonia bebas),
nitrogen nitrit, dan nitrogen nitrat. Dalam air limbah yang dingin dan segar,
biasanya kandungan nitrogen organik relative lebih tinggi daripada nitrogen
ammonia. Sebaliknya, dalam air limbah yang hangat kandungan nitrogen organik
relatif lebih rendah daripada nitrogen ammonia. Nitrat dan nitrit terdapat
dalam air limbah dalam konsentrasi yang sangat rendah.
Fosfor
merupakan elemen penting dalam proses metabolism organisme-organisme biologis.
Pada proses biologis, diperlukan konsentrasi yang minimal untuk mencapai
operasi optimal. Fosfor terdapat dalam air limbah dalam berbagai bentuk, antara
lain ortofosfat, pirofosfat, polifosfat dan metafosfat, serta fosfor organik.
Di antara ketiga bentuk fosfor tersebut, ortofosfat merupakan bahan metabolism
organisme yang paling baik.
2.2 PROSES
PENGELOLAAN LIMBAH CAIR SECARA FISIKA
Unit
pengolahan air limbah pada umumnya terdiri atas kombinasi pengolahan fisika,
kimia, dan biologi. Seluruh proses tersebut bertujuan untuk menghilangkan
kandungan padatan tersuspensi, koloid, dan bahan-bahan organik maupun anorganik
yang terlarut. Pengolahan artificial
sangat efektif untuk mengurangi jumlah zat-zat yang berbahaya bagi ekologi
dalam badan air penerima, antara lain zat-zat yang dapat mengendap. Misalnya,
hidroksida logam berat, serat dari pabrik pulp dan kertas, atau bahkan limbah
dari pabrik pengolahan ikan yang banyak mengandung bahan-bahan organik hasil
biodegradasi.
Proses
pengolahan yang termasuk pengolahan fisika antara lain pengolahan dengan
menggunakan screen, sieves, dan filter; pemisahan dengan memanfaatkan
gaya grafitasi (sedimentasi atau oil/water
separator); serta flotasi, adsorpsi, dan stripping. Proses pengolahan yang dapat digolongkan pengolahan
secara kimia adalah netralisasi, presipitasi, oksidasi, reduksi, dan pertukaran
ion.
Dalam
pembuangan air limbah, pada umumnya perlu dilakukan pengurangan laju alir dan
bahan organik. Prinsip yang penting adalah mengurangi emisi dan mengembalikan
bahan-bahan yang berguna ke dalam sumbernya. IPAL yang baik hanya membutuhkan
sedikit perawatan, aman dalam pengoperasian, hanya memerlukan sedikit biaya
energi, dan hanya menghasilkan sedikit produk sampingan (misalnya lumpur).
Instalasi yang sangat rumit tidak selalu merupakan yang terbaik.
Pemisahan
padatan-padatan dari cairan atau air limbah merupakan tahapan pengolahan yang
sangat penting untuk mengurangi beban dan mengembalikan bahan-bahan yang
bermanfaat serta mengurangi resiko rusaknya peralatan akibat adanya kebuntuan (clogging) pada pipa, valve, dan pompa.
Proses ini juga mengurangi abrasivitas cairan terhadap pompa dan alat-alat
ukur, yang dapat berpengaruh secara langsung terhadap biaya operasi dan
perawatan peralatan. Ada dua prinsip utama yang dapat diterapkan dalam
pemisahan padatan. Prinsip pertama adalah screening,
sieving, dan filtrasi, dan prinsip kedua adalah penggunaan gaya gravitasi
(sedimentasi, flotasi, dan sentrifugasi).
2.2.1 Screening
Screening biasanya merupakan tahap awal
pada proses pengolahan air limbah. Proses ini bertujuan untuk memisahkan
potongan-potongan kayu, plastik, dan sebagainya. “Screen” terdiri atas batangan-batangan besi yang berbentuk lurus (straight) atau melengkung (curved) dan biasanya dipasang dengan
tingkat kemiringan 75o - 90o terhadap horizontal.
Efektivitas
proses tergantung pada jarak antarbar (batangan-batangan besi). Pada screen
halus (fine screen) jarak antarbar
berkisar antara 5 mm - 15 mm, pada medium screen antara 15 mm - 50mm, dan pada
screen kasar (coarse screen) lebih
dari 50 mm.
Pembersihan
screen dapat dilakukan secara manual (dengan menggunakan garpu tangan) atau dengan
menggunakan alat pembersih mekanis yang dilengkapi dengan motor elektrik. Bar
screen mekanik otomatis sering kali dilindungi dengan pre-screening, yang
dipasang pada jarak sekitar 100 mm dari sistem pembersihan secara manual.
Peralatan screen perlu dilengkapi dengan sistem by pass untuk mengatasi kemungkinan tidak beroperasinya screen
utama. Peralatan juga perlu direncanakan untuk menanggulangi kondisi saat hujan
dan harus direncanakan lebih besar dari kapasitas normal (oversize).
2.2.2 Grit Chamber
Grit Chamber bertujuan untuk
menghilangkan kerikil, pasir, dan partikel-partikel lain yang dapat mengendap
di dalam saluran dan pipa-pipa serta untuk melindungi pompa-pompa dan peralatan
lain dari penyumbatan, abrasi, dan overloading.
Grit removal digunakan untuk mengambil padatan-padatan yang memiliki ukuran
partikel lebih kecil dari 0,2 mm. Grit yang terambil biasanya juga mengandung
bahan-bahan organik yang mengendap secara bersamaan. Oleh karena itu, grit
perlu dicuci terlebih dahulu untuk mencegah adanya bau dan masalah-masalah
kesehatan yang mungkin timbul.
2.2.3 Sieves/Strainer
Berbeda
dengan screen yang menggunakan bar, strainer menggunakan anyaman kawat logam
atau plastik, ataupun pelat berlubang (perforated
plate). Ukuran bukaan biasanya berkisar antara 0,02 mm atau lebih kecil.
Peralatan ini biasanya digunakan dalam proses industri untuk mengembalikan
bahan-bahan yang masih bermanfaat. Saringan harus dijaga agar tetap bersih dan sistem
pembersihan sebaiknya menggunakan sistem otomatis. Hasil penyaringan dapat
dikurangi kandungan airnya, didaur ulang, atau disimpan. Beberapa jenis
strainer yang tersedia di pasaran adalah
curved, static strainer, rotary strainer, band strainer, dan spiral strainer.
2.2.4
Equalisasi
Equalisasi
laju alir digunakan untuk menangani variasi laju alir dan memperbaiki performance proses-proses selanjutnya.
Di samping itu, equalisasi juga bermanfaat untuk mengurangi ukuran dan biaya
proses selanjutnya. Pada dasarnya, equalisasi dibuat untuk meredam fluktuasi
air limbah sehingga dapat masuk ke dalam IPAL secara konstan.
·
Manfaat equalisasi
Beberapa
keuntungan yang diperoleh dari penggunaan equalisasi adalah sebagai berikut :
a. Pada pengolahan biologi, perubahan beban secara
mendadak dapat dihindari, senyawa-senyawa inhibit dapat lebih diencerkan, dan
pH dapat diatur supaya konstan.
b. Performance sedimentasi kedua dapat diperbaiki karena beban
padatan yang masuk ke dalamnya dapat diatur supaya konstan.
c. Pada filtrasi, kebutuhan surface area dapat dikurangi,
performance filter dapat diperbaiki, dan pencucian pada filter dapat lebih
teratur.
d. Pengaturan bahan-bahan kimia dapat lebih terkontrol
dan prosesnya menjadi lebih masuk akal.
Di
samping itu untuk memperbaiki performance sebagian besar unit operasi, flow equalization merupakan pilihan
yang menarik untuk memperbaiki performance IPAL yang overload.
·
Lokasi equalisasi
Lokasi
equalisasi harus dipertimbangkan pada saat pembuatan diagram alir pengolahan
limbah. Lokasi equalisasi yang optimal akan sangat bervariasi menurut tipe
pengolahan limbah yang dilakukan, karakteristik sistem pengumpulan, dan jenis
air limbah.
Pada
beberapa kasus, equalisasi dapat ditempatkan setelah pengolahan primer dan
sebelum pengolahan biologis. Equalisasi yang diletakkan setelah pengolahan
primer biasanya disebabkan oleh masalah-masalah yang ditimbulkan oleh lumpur
dan buih. Jika diletakkan sebelum pengolahan primer dan pengolahan biologis,
dalam proses equalisasi diperlukan pengadukan untuk mencegah pengendapan dan
aerasi untuk mencegah timbulnya bau.
2.2.5
Sedimentasi
Sedimentasi
adalah pemisahan partikel dari air dengan memanfaatkan gaya gravitasi. Proses
ini terutama bertujuan untuk memperoleh air buangan yang jernih dan mempermudah
proses penanganan lumpur. Dalam proses sedimentasi hanya partikel-partikel yang
lebih berat dari air yang dapat terpisah. Misalnya : kerikil dan pasir, padatan
pada tangki pengendapan primer, biofloc
pada tangki pengendapan sekunder, floc
hasil pengolahan secara kimia, dan lumpur (pada pengentalan lumpur).
Bagian
terpenting dari perencanaan unit sedimentasi adalah mengetahui kecepatan
pengendapan dari partikel-partikel yang akan dipindahkan. Kecepatan pengendapan
ditentukan oleh ukuran, densitas larutan, viskositas cairan, dan temperatur.
Untuk memperoleh data mengenai karakteristik pengendapan dari suspended solid
diperlukan percobaan di laboratorium.
2.2.6 Flotasi
Seperti
halnya sedimentasi, flotasi atau pengapungan digunakan untuk memisahkan padatan
dari air. Unit flotasi digunakan jika densitas partikel lebih kecil
dibandingkan dengan densitas air sehingga cenderung mengapung. Oleh karena itu,
dalam proses ini perlu ditambahkan gaya ke atas dengan memasukkan udara ke
dalam air. Flotasi antara lain digunakan dalam proses pemisahan lemak dan
minyak (oil and grease removal),
pemisahan padatan pada pengolahan awal dan pengolahan lanjutan, pemindahan floc
setelah pengolahan kimia, dan pengentalan lumpur (sludge thickening).
Flotasi
dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu flotasi alamiah (natural flotation), air
flotation, dan dissolved air
flotation (DAF). Pada flotasi alamiah perbedaan densitas cukup besar sehingga
tidak diperlukan tambahan energi dari luar. Flotasi alamiah dapat dijumpai
dalam pemisahan lemak dan minyak.
Air
flotation merupakan flotasi alamiah yang dibantu dengan memasukkan gelembung
udara ke dalam air. Gelembung udara yang berukuran 2 mm - 4 mm dimasukkan
dengan menggunakan blower. Jika menghendaki hasil yang lebih baik, dapat
digunakan gelembung udara yang berukuran 0,5 mm - 1,0 mm yang dimasukkan dengan
menggunakan diffuser.
Pada dissolved air flotation, udara
dilarutkan ke dalam air dengan tekanan beberapa bar, kemudian dilepaskan pada
tekanan atmosfer sehingga menghasilkan gelembung udara halus dengan ukuran 40mm
- 80mm.
2.3
PROSES PENGELOLAAN LIMBAH CAIR SECARA KIMIA
Proses
pengelolaan kimia digunakan dalam instalasi air bersih dan IPAL. Pengolahan
secara kimia pada IPAL biasanya digunakan untuk netralisasi limbah asam maupun
basa, memperbaiki proses pemisahan lumpur, memisahkan padatan yang tak
terlarut, mengurangi konsentrasi minyak dan lemak, meningkatkan efisiensi
instalasi flotasi dan filtrasi, serta mengoksidasi warna dan racun.
Beberapa
kelebihan proses pengolahan kimia antara lain dapat menangani hamper seluruh
polutan anorganik, tidak terpengaruh oleh polutan yang beracun atau toksik, dan
tidak tergantung pada perubahan-perubahan konsentrasi. Namun, pengolahan kimia
dapat meningkatkan jumlah garam pada effluent dan meningkatkan jumlah lumpur.
2.3.1
Netralisasi
Netralisasi
adalah reaksi antara asam dan basa menghasilkan air dan garam. Dalam pengolahan
air limbah, pH diatur antara 6,0 - 9,5. Di luar kisaran pH tersebut, air limbah
akan bersifat racun bagi kehidupan air, termasuk bakteri. Proses netralisasi
yang digunakan adalah netralisasi antara air asam dan air basa, penambahan
bahan-bahan kimia yang diperlukan, dan filtrasi melalui zat-zat untuk
netralisasi, misalnya CaCO3.
Jenis
bahan kimia yang ditambahkan tergantung pada jenis dan jumlah air limbah serta
kondisi lingkungan setempat. Netralisasi air limbah yang bersifat asam dapat
dilakukan dengan penambahan Ca(OH)2 (slaked lime) atau NaOH (natrium hidroksida); sedangkan netralisasi
air limbah yang bersifat basa dapat dilakukan dengan penambahan H2SO4
(asam sulfat), HCl (asam klorida), HNO3 (asam nitrat), H3PO4
(asam fosforat), atau CO2 yang bersumber dari flue gas.
Netralisasi
dengan filtrasi biasanya hanya digunakan untuk kapasitas IPAL yang kecil dan
harus dilakukan secara perlahan-lahan. Sistem netralisasi ini akan menghasilkan
lumpur dalam jumlah sedikit. Sistem ini tidak dapat digunakan untuk air limbah
yang mengandung kadar sulfat tinggi karena adanya pembentukan gypsum (CaSO4)
pada permukaan batu kapur.
Netralisasi
dapat dilakukan dengan dua sistem, yaitu batch atau continue, tergantung pada
aliran limbah. Netralisasi sistem batch biasanya digunakan jika aliran sedikit
dan kualitas air buangan cukup tinggi. Netralisasi sistem continue digunakan
jika laju aliran besar sehingga perlu dilengkapi dengan alat kontrol otomatis.
Kemungkinan
untuk menetralkan air limbah dari beberapa aliran sangat tergantung pada proses
produksi di dalam pabrik. Netralisasi air limbah dari beberapa aliran biasanya
dilakukan juga pada air hasil regenerasi ion exchanger.
2.3.2
Presipitasi
Presipitasi
adalah pengurangan bahan-bahan terlarut (kebanyakan bahan organik) dengan cara
penambahan bahan-bahan kimia terlarut yang menyebabkan terbentuknya
padatan-padatan (floc atau lumpur). Dalam pengolahan air limbah, presipitasi digunakan
untuk menghilangkan logam berat, sulfat, fluoride, dan fosfat. Senyawa kimia
yang biasa digunakan adalah lime, dikombinasikan dengan kalsium klorida,
magnesium klorida, alumunium klorida, dan garam-garam besi. Presipitasi
hidroksida logam sangat bergantung pada pH.
Presipitasi
sulfat hingga konsentrasi 2.500 mg/liter dapat dilakukan dengan penggunaan slaked lime. Jika dilanjutkan dengan
penambahan kalsium aluminat, akan dicapai kadar sulfat hingga 50 mg/liter.
Pengendapan fluoride yang dilakukan dengan menggunakan slaked lime dapat mencapai konsentrasi antara 30 - 40 mg/liter.
Penambahan kalsium aluminat akan memberikan konsentrasi fluoride akhir kurang
dari 3 mg/liter.
Pengendapan
fosfat, terutama pada limbah domestik, dilakukan untuk mencegah eutrophication
dari air permukaan. Presipitasi fosfat dari sewage
dapat dilakukan dengan beberapa metode, yaitu penambahan slaked lime, garam besi, atau garam alumunium.
2.3.3
Koagulasi dan Flokulasi
Proses
koagulasi dan flokulasi adalah konversi dari polutan-polutan yang tersuspensi
koloid yang sangat halus di dalam air limbah, menjadi gumpalan-gumpalan yang
dapat diendapkan, disaring, atau diapungkan. Tabel 2 memberikan gambaran mengenai ukuran
benda-benda dan waktu yang diperlukan untuk pengendapan dengan jarak satu
meter.
Dari Tabel
2 terlihat bahwa partikel koloid sangat sulit mengendap dan merupakan bagian
yang besar dalam polutan, serta menyebabkan kekeruhan. Untuk memisahkannya,
koloid harus diubah menjadi partikel yang berukuran lebih besar melalui proses
koagulasi dan flokulasi. Koagulasi dan flokulasi dapat dilakukan melalui
beberapa tahapan proses sebagai berikut :
1. Penambahan koagulan/flokulan disertai pengadukan
dengan kecepatan tinggi dalam waktu singkat.
2. Destabilisasi dari sistem koloid.
3. Penggumpalan partikel yang telah mengalami
destabilisasi sehingga terbentuk microfloc.
4. Penggumpalan lanjutan untuk menghasilkan macrofloc yang dapat diendapkan, disaring,
atau diapungkan.
Tabel 2. Waktu yang Diperlukan oleh Partikel untuk
Mengendap dengan Jarak Satu Meter
|
Diameter Partikel (mm)
|
Material
|
Waktu Pengendapan per 1 m
|
|
10
1
0,1
0,01
0,001
0,0001
0,00001
|
Kerikil
Pasir
Pasir halus
Tanah liat
Bakteri
Partikel koloid
Partikel koloid
|
1 detik
10 detik
2 menit
2 jam
8 hari
2 tahun
20 tahun
|
Destabilisasi
biasanya dilakukan dengan penambahan bahan-bahan kimia yang dapat mengurangi
daya penolakan (repulsive force)
karena mekanisme pengikatan dan adsorpsi. Berkurangnya daya penolakan akan
diikuti dengan penggumpalan koloid yang telah netral secara elektrostatik, yang akan menghasilkan berbagai gaya yang
berkerja di antara partikel hingga terjadi kontak satu sama lain.
·
Koagulan
Valensi
ion akan berpengaruh terhadap proses koagulasi. Ion yang memiliki muatan
berlawanan dengan koloid akan diendapkan. Koagulasi dicapai dengan menetralkan
muatan elektrik dari permukaan koloid. Semakin besar valensi koagulan,
efektivitas gaya koagulasi semakin besar. Dengan demikian, berbagai besi
valensi tiga dan garam alumunium dapat digunakan sebagai koagulan, misalnya :
Al2SO4, FeCl3, FeSO4, dan Al2(OH)20Cl4
(polialumunium klorida). Namun, koagulan-koagulan tersebut memiliki kelemahan,
yaitu adanya perubahan karakteristik fisika-kimia (pH dan konduktivitas) dalam
air hasil olahan. Selain itu, jika digunakan dalam dosis besar, akan
menghasilkan lumpur yang berlebihan.
·
Flokulan
Saat
ini, flokulan yang banyak digunakan adalah polyelectrolyte. Melekul organik ini
memiliki senyawa-senyawa makromolekul yang panjang. Beberapa senyawa memiliki
muatan listrik atau gugus-gugus yang dapat terionisasi. Berdasarkan sifatnya,
polyelectrolyte dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu non-ionik polimer (misalnya
polyacrylamide), anionic polimer (misalnya polyacrylic acid), dan kationik
polimer (misalnya polyethylene-imine). Seluruh flokulan tersebut berperan untuk
mempercepat terbentuknya floc. Dalam beberapa kasus, penggunaan PE tanpa
disertai dengan penggunaan koagulan dapat bekerja secara sangat efektif.
Gambar 2. Rumus Kimia Polyacrilamide
Gambar 3. Rumus Kimia Polyacrylic acid
Gambar 4. Rumus Kimia Polyethylene-imine
Flokulasi
harus dilakukan di dalam tangki yang dilengkapi dengan sistem pengadukan yang
sangat pelan sehingga tidak menghancurkan floc yang sudah terbentuk. Namun,
kecepatan ini juga harus cukup untuk memungkinkan terbentuknya floc dan
mencegah floc mengendap di dasar tangki. Pada saat memindahkan air limbah ke
dalam tangki pengendapan, harus dijaga agar floc tidak pecah.
2.4
PROSES PENGELOLAAN LIMBAH CAIR SECARA BIOLOGI
Unit proses biologi adalah proses-proses pengolahan air limbah yang
memanfaatkan aktivitas kehidupan mikroorganisme untuk memindahkan polutan.
Proses-proses biokimia juga meliputi aktivitas alami dalam berbagai keadaan.
Misalnya proses self purification yang terjadi di sungai-sungai. Sebagian besar
air limbah, misalnya air limbah domestik, mengandung zat-zat organik sehingga
proses biologi merupakan tahapan yang penting.
Dalam
unit proses pengolahan air limbah secara biologi, diharapkan terjadi proses
penguraian secara alami untuk membersihkan air sebelum dibuang. Perbedaan
mendasar antara proses alami dan artificial adalah dalam hal intensitas proses.
Dibandingkan dengan prose alami, proses biologi biasanya berlangsung lebih
cepat dan membutuhkan tempat yang lebih sedikit. Hal ini merupakan keuntungan
utama dalam proses biologi. Namun, peningkatan intensitas menyebabkan proses
lebih sensitive sehingga memerlukan proses control yang intensif dan teliti.
Intensitas
teknik proses bervariasi. Proses activated sludge merupakan proses yang sangat
intensif, sedangkan oxidation ponds memiliki intensitas rendah. Pada
kenyataannya, oxidation ponds dapat dipertimbangkan sebagai bentuk peralihan
antara prose alami dan proses teknik.
2.4.1
Tujuan Proses Pengolahan Secara Biologi
Secara
umum, proses pengolahan secara biologi menjadikan pengolahan air limbah secara
modern lebih terstruktur, tergantung pada syarat-syarat air yang harus dijaga
atau jenis limbah yang harus dikelola. Pengolahan air limbah secara biologi
bertujuan untuk membersihkan zat-zat organik atau mengubah bentuk
(transformasi) zat-zata organik menjadi bentuk-bentuk yang kurang berbahaya.
Misalnya, proses nitrifikasi oleh senyawa-senyawa nitrogen yang dioksidasi.
Proses
pengolahan secara biologi juga bertujuan untuk menggunakan kembali zat-zat organik
yang terdapat dalam air limbah. Hal ini dapat dilakukan secara langsung,
misalnya dalam recovery gas metana, ataupun secara tidak langsung dengan
menggunakan residu-residu yang berasal dari proses sehingga dapat digunakan
untuk keperluan pertanian.
Tujuan
lain dari proses pengolahan secara biologi berkaitan dengan subproses biokimia.
Tujuan masing-masing proses adalah menghilangkan atau membersihkan Carbonaeous Biochemical Oxygen Demand
(CBOD), nitrifikasi, denitrifikasi, stabilisasi, dan menghilangkan fosfor.
Tujuan proses-proses dapat dicapai, jika proses diatur pada kondisi yang
spesifik, antara lain meliputi waktu tinggal, konsentrasi oksigen, atau
perubahan kondisi-kondisi proses yang terkontrol seperti dalam kasus
pembersihan fosfor.
Tujuan
lebih lanjut tergantung pada media yang diolah. Pengolahan air limbah domestik
pada umumnya bertujuan untuk membersihkan zat-zat organik, yang mula-mula
diubah bentuknya menjadi lumpur, kemudian dibuang. Dalam beberapa tahun
terakhir ini, pengolahan air limbah industri yang mengandung bahan-bahan organik
dilakukan dengan proses anaerob. Proses ini lebih menguntungkan dan lebih
menarik karena adanya peningkatan jumlah energi dan kemungkinan menangkap
kembali energi tinggi gas metana.
Pada
akhirnya, tujuan proses bilogi dalam seluruh IPAL perlu dipertimbangkan.
Seluruh proses biologi tersebut hanya merupakan proses transformasi, bukan
pembersihan. Dalam semua kasus, hal tersebut berarti perubahan zat-zat organik
yang terlarut menjadi zat-zat partikulat (koloni bakteri) yang kemudian dapat
dihilangkan dengan tahapan proses selanjutnya, biasanya melalui sedimentasi
atau filtrasi. Oleh karena itu, proses-proses biologi hanya merupakan
tahap-tahap tersendiri da dalam rantai proses pengolahan yang modern. IPAL
biasanya memiliki lebih dari satu proses pengolahan biologi.
2.4.2
Penggolongan Proses-Proses Dasar
Proses-proses
biologi biasanya digolongkan menjadi dua kriteria dasar. Kriteria pertama
adalah aktivitas metabolik yang menandai dua kelas utama, yaitu aerobik dan anaerobik.
Kriteria kedua adalah reaktor yang membatasi mikroorganisme, ditandai oleh
proses-proses pertumbuhan bakteri yang melekat (attached) atau tersuspensi.
Proses
aerobik adalah proses yang ditandai oleh adanya molokul oksigen yang terlarut,
sedangkan proses anaerobik tidak menunjukkan adanya oksigen yang terlarut.
Perbedaan akan keberadaan oksigen ini mengakibatkan dua rantai reaksi biokimia
yang berbeda. Proses aerobik misalnya trickling
filter dan proses activated sludge,
sedangkan proses anaerobik misalnya proses digester dari lumpur IPAL.
Gambar 5. Klasifikasi Unit Proses Biologi
Selain
proses aerobik dan anaerobik, terdapat kelompok proses ketiga, yaitu proses-proses
anoksik. Proses anoksik ditandai oleh tidak adanya oksigen terlarut serta
penggunaan oksigen yang terdapat di dalam senyawa-senyawa kimia secara terus
menerus oleh berbagai kelompok mikroorganisme. Proses ini digunakan dalam
denitrifikasi.
Dalam
suspended growth process, misalnya
proses activated sludge,
mikroorganime membentuk gumpalan-gumpalan koloni bakteri yang bergerak secara
bebas (tersuspensi) di dalam air limbah. Mikroorganisme-mikroorganisme dapat
keluar melalui aliran keluar air limbah sehingga densitas bakteri di dalam reaktor
harus dikontrol. Peda proses-proses aliran lambat, pertumbuhan bakteri mungkin
cukup untuk menggantikan kehilangan bakteri akibat aliran keluar. Pada proses
dengan kecepatan tinggi dan waktu tinggal hidraulik pendek, pengembalian atau
recycling bakteri merupakan cara yang paling banyak dilakukan untuk mengontrol
densitas bakteri di dalam reaktor.
Dalam
attached growth process, mikroorganisme
tumbuh di permukaan beberapa bahan pendukung di dalam reaktor. Mikroorganisme
tersebut tidak terbawa keluar sehingga tidak dibutuhkan pengembalian massa
bakteri. Di dalam proses ini, biasanya digunakan batu-batuan sebagai bahan
pengisi. Selain bahan-bahan pengisi alami, saat ini mulai banyak digunakan
bahan-bahan pengisi plastik karena memliki densitas packing yang lebih tinggi
dan volume reaktor yang diperlukan untuk kapasitas pengolahan yang sama lebih
kecil. Plastik pengisi dapat digunakan baik dalam proses aerobik maupun anaerobik.
2.4.3 Prinsip-prinsip
Teknik Proses
Tabel
3 memberikan gambaran mengenai berbagai proses biologi dan beberapa proses
modifikasi yang diterapkan. Dilihat dari keuntungan pengoperasian dan
jumlahnya, proses-proses yang paling penting adalah kolam oksidasi, trickling filters, activated sludge, dan
anaerobic digestion.
Kolam
oksidasi addalah kolam tanah tempat air limbah diproses secara alami akibat
pertumbuhan alga dan metabolism bakteri. Dalam proses aerobik, oksigen
disediakan terutama oleh proses fotosintesis alga dan masukan oksigen dari
atmosfer. Kolam oksidasi dapat dioperasikan dengan biaya pemeliharaan minimal
dan dapat menghasilkan kualitas buangan (effluent)
yang sama atau lebih besar dibandingkan dengan proses-proses teknik. Kelemahan
utama dari kolam oksidasi adalah membutuhkan area yang lebih luas.
Tabel 3. Proses Pengolahan Biologi yang Digunakan dalam IPAL
|
Jenis
|
Nama
|
Kegunaan
|
|
Proses aerobik :
Suspended growth
Attached growth
|
Activated sludge process :
Conventional (plug flow)
Continuous-flow
Stirred-tank
Sequencing batch reaktor
Step aeration
Pure oxygen
Modified aeration
Contact stabilization
Extended aeration
Oxidation
Suspended growth nitrification
Aerated lagoons
Aerobik digestion :
Conventional air
Pure oxygen
Thermophilic
High-rate aerobik alga ponds
Trickling filters :
Low rate
High rate
Raoughing filters
Rotating biological contactors
|
Carbonaceous BOD removal (nitrification)
Nitrification
Carbonaceous BOD removal (nitrification)
Stabilization, Carbonaceous BOD removal
Carbonaceous BOD removal
Carbonaceous BOD removal (nitrification)
Carbonaceous BOD removal
Carbonaceous BOD removal
Carbonaceous BOD removal (nitrification)
|
|
Combined processes
|
Packed-bed reaktors
Assisting moving bed
Trickling filters-activated sludge
|
Nitrification
Carbonaceous BOD removal (nitrification)
Carbonaceous BOD removal (nitrification)
|
|
Proses anoksik :
Suspended growth
Attached growth
|
Suspended growth nitrification
Fixed film denitrification
|
Denitrification
Denitrification
|
|
Proses anaerobik :
Suspended growth
Attached growth
|
Anaerobik digestion :
Standard rate, single stage
High rate, single stage
Two stage
Anaerobik contact process
Anaerobik filter
Anaerobik lagoons (ponds)
|
Stabilization, Carbonaceous BOD removal
Carbonaceous BOD removal
Carbonaceous BOD removal, Stabilization
(denitrification)
Carbonaceous BOD removal (stabilization)
|
|
Proses aerobik atau anoksik atau anaerobik :
Suspended growth
Attached growth
Combined process
On-site sistem
|
Single stage nitrification-denitrification
Biological phosphorus removal
Nitrification-denitrification land treatment:
Slow rate
Rapid infiltration
Overland flow
Facultative lagoons (ponds)
Maturation or tertiary ponds
Anaerobik-facultative lagoons
Anaerobik-facultative-aerobik lagoons
Septic tank-leach fields
Septic tank-mounds
Septic tank-evapotranspiration
|
Carbonaceous BOD removal, Nitrification,
Denitrification, Phosphate removal
Nitrification-denitrification
Carbonaceous BOD removal (nitrification, denitrification)
Carbonaceous BOD removal
Carbonaceous BOD removal (bacterical decay,
nitrification)
Carbonaceous BOD removal
Pengolahan dan pembuangan air limbah dari
rumah-rumah dan gedung-gedung yang tidak menggunakan saluran induk
|
Reaktor
trickling filter diisi dengan bahan-bahan pendukung untuk mikroorganisme. Pada
sebagian kasus, air limbah didistribusikan melalui permukaan reaktor oleh
rotating sprinkler. Reaktor ini memiliki pintu masuk udara di bagian dasar dan
puncak (kap). Aliran udara alami (air
stream) mengalir dari dasar ke puncak reaktor atau sebaliknya, untuk menyediakan
oksigen. Air limbah yang diolah dikembalikan untuk mengontrol kecepatan aliran.
Dengan cara ini, kapasitas pembilasan (flushing)
dan akumulasi biomassa dapat dikontrol. Bahan-bahan organik terlarut yang
terkandung di dalam air limbah diubah menjadi massa bakteri di dalam reaktor,
kemudian dipisahkan dari cairan di dalam bak sedimentasi secara berturut-turut.
Gambar 6. Skema Trickling Filter
Pada
umumnya, reaktor proses activated
sludge berupa bak beton dengan mikroorganisme yang tersuspensi di dalam cairan.
Oksigen disediakan oleh diffusers
pada bagian bawah tangki atau oleh permukaan reaktor. Biomassa yang
terakumulasi dipisahkan dari cairan di dalam bak sedimentasi. Sebagian dari
biomassa yang dipisahkan dikembalikan lagi ke dalam reaktor untuk mengontrol
densitas bakteri di dalam reaktor. Kemungkinan, massa bakteri yang dikembalikan
memberikan fleksibilitas yang lebih besar dalam pengoperasian dan pengaturan
sehingga proses activated sludge
merupakan proses pengolahan yang paling serba guna. Pengoperasian yang teliti
dan terlatih sangat diperlukan untuk memperoleh kualitas effluent yang tinggi
dan efisiensi operasi.
Proses
anaerobik merupakan proses tradisional untuk menstabilkan lumpur. Reaktor-reaktor
tipe suspended growth dan pengadukan pada reaktor dilakukan menggunakan mixer
berkecepatan lambat atau resirkulasi. Proses-proses anaerobik lebih efisien
jika dikerjakan pada suhu yang lebih tinggi, serta lebih sensitive terhadap
perubahan suhu. Oleh karena itu, pemanasan harus dilakukan di bawah pengawasan
suhu control. Penggunaan proses anaerobik yang lebih sering dalam pengolahan
air limbah industri akan meningkatkan frekuensi penggunaan reaktor attached
growth.
Gambar 7. Skema Activated Sludge Process
Selain
proses-proses tersebut, proses anaerobik yang lain misalnya UASB (Upflow Anaerobik Sludge Blanket), Fix
Bed Anaerobik Filter, ASBR (Anaerobic
Sequencing Batch Reactor), Hybrid reaktor, Baffled Anaerobik Reaktor, Anaerobik
Lagoons, dan sebagainya.
2.4.4 Instalasi
Pengolahan Biologi
Unit
proses biologi hanya merupakan bagian dari seluruh sistem pengolahan. Unit
proses ini dikombinasikan dengan unit proses kimia dan fisika lainnya untuk
mencapai kualitas air buangan (effluent) yang diperlukan. Sebagian besar IPAL
memiliki beberapa tahap proses biologi.
Gambar 8. Contoh diagram alir dalam IPAL yang
menggunakan proses biologi
Pada
umumnya, tahap-tahap proses dalam IPAL skala besar meliputi pembersihan bahan
kasar, pasir, bahan-bahan yang mengapung, dan bahan-bahan yang dapat mengendap.
Masing-masing unit pengolahan merupakan penyaring, grit chamber, dan bak
sedimentasi (dan flotasi) yang berurutan. Proses biologi diikuti oleh bak
sedimentasi untuk memisahkan mikroorganisme yang terkumpul dari cairan.
Selanjutnya, sludge distabilkan di dalam digester. Akhirnya, air yang
terkandung di dalam digested sludge dikurangi da dalam bak-bak pengering
sebelum menuju pembuangan akhir.
2.4.5 Rantai
Reaksi Aerobik dan Anaerobik
Pada
rantai reaksi aerobik, unsur-unsur penting dalam bahan-bahan organik yang
terdapat dalam air limbah, misalnya substrat, adalah hydrogen, karbon, oksigen,
dan nitrogen. Pada tahap pertama, senyawa-senyawa organik diambil oleh bakteri,
kemudian senyawa-senyawa organik yang terlarut dikonversikan ke dalam massa
bakteri sehingga menghasilkan air, karbondioksida, dan ammonia. Pada tahap
kedua, biomassa yang dihasilkan pada tahap pertama dikurangi oleh
mikroorganisme lain, misalnya oleh Cilliata. Tahap ini juga menghasilkan air,
karbondioksida dan ammonia. Pada tahap lebih lanjut pada kondisi anoksik,
nitrat akan direduksi menjadi gas nitrogen dan dilepas ke atmosfer.
Gambar 9. Rantai reaksi aerobik
Perbedaan
proses pengolahan dapat diketahui dari tahap-tahap mata rantai pengolahan yang
diinginkan. Misalnya, pada proses activated sludge dengan kecepatan tinggi,
proses hanya meliputi tahap pertama. Dengan peningkatan waktu reaksi secara
bertahap, proses-proses nitrifikasi dan denitrifikasi dengan kecepatan rendah
dapat terjadi. Kecuali untuk denitrifikasi yang membutuhkan kondisi anoksik,
lama (durasi) proses merupakan parameter control yang penting untuk menentukan
proses yang berbeda-beda. Durasi proses dalam konteks ini berarti waktu tinggal
mikroorganisme di dalam sistem.
Pada
tahap pertama rantai reaksi anaerobik, bahan-bahan organik dikonversi oleh
bakteri menjadi bahan-bahan organik yang terlarut. Pada tahap kedua,
bahan-bahan organik terlarut tersebut dikonversi oleh bakteri asidifikasi
menjadi asam organik, alcohol, aldehid, dll. Tahap kedua juga menghasilkan hydrogen
dan karbondioksida. Tahap selanjutnya adalah dua tahap pembentukan asam asetat
dan metana serta karbondioksida. Bersamaan dengan dua tahap terakhir, terjadi
pembentukan hydrogen sulfide oleh bakteri pemakan sulfat. Jika kandungan sulfur
dalam air limbah tinggi, hydrogen sulfide yang terkandung di dalam gas akan
menimbulkan masalah baud an korosi.
Gambar 10. Rantai reaksi anaerobik
Berbeda
dengan proses aerobik, urutan keempat tahap dalam reaksi anaerobik sangat
penting untuk mencapai tujuan akhir yang diharapkan. Bakteri dalam tahap ketiga
dan keempat memiliki hubungan yang saling menguntungkan. Asetogenesis dapat
terjadi hanya jika tekanan parsial hydrogen dijaga tetap rendah oleh aktvitas
bakteri pembentuk metana. Asetogenesis dan metanogenesis paling sensitive dan
merupakan tahap-tahap yang mengontrol rantai reaksi anaerobik. Selanjutnya, dua
tahap ini sering dipisahkan dari tahap hidrolisis dan asidifikasi. Dalam dua
tahap proses anaerobik tersebut, dua tahap sensitive yang ditunjukkan oleh tahap
kedua dapat dikontrol dengan lebih efektif.
2.4.6 Beberapa
Kebutuhan Proses Dasar
Meskipun
dalam beberapa tingkat mikroorganisme mampu menyesuaikan diri terhadap
perubahan-perubahan kondisi lingkungan, namun beberapa kebutuhan dasar harus
dipenuhi pada saat proses biologi berlangsung. Pemenuhan kebutuhan-kebutuhan
dasar ini dilakukan dengan membuat desain yang tepat dan melaksanakan
pengoperasian yang memenuhi syarat.
Air
limbah yang diolah bersifat biodegradable (dapat diuraikan secara bilogi).
Rasio BOD/COD merupakan indikasi pertama dari kemempuan biodegradable. Rasio
BOD/COD air limbah domestik yang berkisar antara 0,5-0,6 menandakan bahwa air
limbah tersebut mudah diolah. Rasio BOD/COD yang mendekati nol menunjukkan
bahwa air limbah tersebut mengandung substansi yang bersifat toksik.
Kisaran
nilai pH yang lebih disukai dalam proses aerobik berkisar antara 6,5-8,0.
Kisaran nilai pH bagi pembentukan metana dalam pengolahan anaerobik sangat
pendek, yakni antara 7,2-7,8. Kisaran nilai pH yang sangat dekat ini berakibat
terhadap sensitivitas proses dan control sehingga membutuhkan control pH yang
lebih teliti. Nilai pH dapat dipengaruhi dan diubah oleh proses pengolahan itu
sendiri.
Di
Negara-negara tropis, suhu air limbah biasanya berada dalam kisaran yang
menguntungkan bagi proses pengolahan biologi, yaitu antara 20oC-30oC.
Suhu yang lebih tinggi diterapkan dalam proses aerobik thermofilik, yakni
mencapai 60oC.
Pertimbangan
yang lebih teliti diperlukan dengan tetap mematuhi suhu proses anaerobik.
Proses mesofilik lebih efektif dibandingkan dengan proses yang dilaksanakan
pada suhu rendah dan tidak terkontrol. Bakteri anaerob sensitive terhadap
perubahan suhu. Oleh karena itu, diperlukan kontrol terhadap suhu agar proses
berlangsung lebih efektif.
Suhu
yang ditetapkan berdasarkan literature juga harus diperhatikan. Kriteria desain
yang diperoleh melalui literature biasanya diterapkan pada kasus-kasus di
Negara-negara yang beriklim sedang. Karena suhu berpengaruh terhadap kecepatan
proses, jika kriteria desain digunakan tanpa pertimbangan yang teliti,
pengoperasian yang tidak efisien dapat terjadi. Dalam beberapa kasus yang
terjadi, gangguan pengoperasian dapat muncul akibat penerapan kriteria desain
yang telah berkembang, pada tingkat suhu yang berbeda.
Untuk
tingkat kehidupannya, mikroorganisme membutuhkan beberapa jenis nutrient dan
trace element. Di dalam air limbah domestik, nutrient dan trace element terdapat dalam jumlah yang cukup, namun dalam air
limbah industri seringkali terjadi kekurangan. Oleh karena itu, dalam beberapa
kasus diperlukan penambahan substansi-substansi yang diperlukan.
Air
limbah industri dapat mengandung bahan yang bersifat racun yang dapat
menurunkan efisiensi atau bahkan menghambat proses biologi. Misalnya,
logam-logam berat dan pestisida. Logam berat antara lain terdapat dalam air
limbah dari industri pelapisan logam. Pada kasus-kasus seperti ini diperlukan
detoksikasi berupa chemical pre-treatment.
EVALUASI
1. Jelaskan peran proses aerasi dalam sistem pengolahan
limbah cair secara lumpur aktif ?
2. Terangkan tentang cara analisa BOD dan COD ? Jelaskan
metode-metodenya ?
