diktat limbah chapter 2

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  à  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 75^o - 90^o 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 20^oC-30^oC. Suhu yang lebih tinggi diterapkan dalam proses aerobik thermofilik, yakni mencapai 60^oC.

            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 ?