Pengolahan Limbah Cair
Pengolahan air limbah dimaksudkan untuk melindungi lingkungan hidup
terhadap pencemaran air limbah
tersebut. Secara ilmiah sebenarnya lingkungan mempunyai daya dukung yang cukup
besar terhadap gangguan yang timbul karena pencemaran air limbah tersebut.
Namun demikian, alam tersebut mempunyai kemampuan yang terbatas dalam daya
dukungnya sehingga air limbah perlu diolah sebelum dibuang.
1 Pengenceran (Dilution)
Air limbah diencerkan sampai mencapai konsentrasi yang cukup rendah
kemudian baru dibuang ke badan-badan air. Tetapi dengan makin bertambahnya
penduduk, yang berarti makin meningkatnya kegiatan manusia maka jumlah air
limbah yang harus dibuang terlalu banyak dan diperlukan air pengenceran terlalu
banyak pula maka cara ini tidak dapat dipertahankan lagi.
Disamping itu cara ini menimbulkan kerugian lain, diantaranya bahaya
kontaminasi terhadap badan-badan air masih tetap ada, pengendapan yang akhirnya
menimbulkan pendangkalan terhadap badan-badan air, seperti selokan, sungai,
dananu, dan sebagainya. Selanjutnya dapat menimbulkan banjir.
Pada prinsipnya cara pengolahan air limbah ini adalah pemanfaatan sinar
matahari, ganggang (algae), bakteri dan oksigen dalam proses pembersihan
alamiah. Air limbah dialirkan ke dalam kolam besar berbentuk segi empat dengan
kedalaman antara 1-2 meter. Dinding dan dasar kolam tidak perlu diberi lapisan
apapun. Lokasi kolam harus jauh dari daerah pemukiman dan di daerah yang
terbuka sehingga memungkinkan sirkulasi angin dengan baik.
Cara kerjanya antara lain sebagai berikut :
Empat unsur yang berperan dalam proses pembersihan alamiah ini adalah
sinar matahari, ganggang, bakteri, dan oksigen. Ganggang dengan butir
khlorophylnya dalam air limbah melakukan proses fotosintesis dengan bantuan
sinar matahari sehingga tumbuh dengan subur.
Pada proses sintesis untuk pembentukan karbohidrat dari H2O dan CO2 oleh
chlorophyl dibawah pengaruh sinar matahari terbentuk O2 (oksigen). Kemudian
oksigen ini digunakan oleh bakteri aerobik untuk melakukan dekomposisi zat-zat
organik yang terdapat dalam air buangan.
Disamping itu terjadi pengendapan. Sebagai hasilnya nilai BOD dari air
limbah tersebut akan berkurang sehingga relatif aman bila akan dibuang ke dalam
badan-badan air (kali, danau, dan sebagainya).
3 Irigasi
Air limbah dialirkan ke dalam parit-parit terbuka yang digali dan air
akan merembes masuk ke dalam tanah melalui dasar dan dinding parit-parit
tersebut. Dalam keadaan tertentu air buangan dapat digunakan untuk pengairan ladang
pertanian atau perkebunan dan sekaligus berfungsi untuk pemupukan namun sebelum
dialirkan sebaiknya air limbah melalui proses pengolahan air limbah terlebih
dahulu.
Hal ini terutama dapat dilakukan untuk air limbah dari
rumah tangga, perusahaan susu sapi, rumah potong hewan, dan lain-lainnya dimana
kandungan zat-zat organik dan protein cukup tinggi yang diperlukan oleh
tanam-tanaman.
Pengolahan
limbah cair adalah upaya untuk mengolah limbah cair yang dihasilkan dari
berbagai proses produksi sebelum dibuang atau dimanfaatkan kembali. Proses ini
dimaksudkan untuk menghilangkan zat-zat berbahaya atau beracun yang terkandung
dalam limbah cair tersebut, sehingga saat limbah tersebut dibuang atau
dimanfaatkan kembali, tidak membahayakan kehidupan makhluk hidup.
Teknik-teknik pengolahan limbah cair yang berkembang saat ini secara umum terbagi menjadi 3 metode pengolahan:
Teknik-teknik pengolahan limbah cair yang berkembang saat ini secara umum terbagi menjadi 3 metode pengolahan:
1.
pengolahan secara fisika
2. pengolahan secara kimia
3. pengolahan secara biologi
Untuk suatu jenis limbah cair tertentu, ketiga metode pengolahan
tersebut dapat diaplikasikan secara sendiri-sendiri maupun secara kombinasi.
Pengolahan Secara
Fisika
Pengolahan
limbah cair secara fisika pada umumnya, dilakukan sebelum pengolahan lanjutan terhadap air buangan. Hal ini
dilakukan agar partikel-partikel tersuspensi berukuran besar dan yang mudah mengendap atau
partikel-partikel yang terapung disisihkan terlebih dahulu.
Penyaringan (screening) merupakan cara yang efisien dan murah
untuk menyisihkan partikel tersuspensi yang berukuran besar. Partikel tersuspensi yang mudah mengendap dapat disisihkan secara mudah dengan
proses pengendapan.
Parameter utama untuk mendesain proses pengendapan ini adalah kecepatan
mengendapkan partikel dan waktu detensi
hidrolis di dalam bak pengendap.
Proses flotasi
banyak digunakan untuk menyisihkan bahan-bahan yang mengapung seperti minyak dan lemak agar tidak mengganggu proses pengolahan berikutnya. Flotasi juga dapat digunakan
sebagai cara penyisihan partikel tersuspensi (clarification) atau
pemekatan lumpur endapan (sludge thickening) dengan
memberikan aliran udara ke atas
(air flotation).
Proses filtrasi
di dalam pengolahan limbah cair, biasanya dilakukan untuk mendahului proses adsorbsi atau proses
reverse osmosis-nya, akan dilaksanakan untuk menyisihkan sebanyak mungkin partikel tersuspensi dari dalam air agar tidak mengganggu proses adsorbsi atau menyumbat membran yang dipergunakan dalam proses osmosa.
Proses adsorbsi,
biasanya dengan karbon aktif, dilakukan
untuk menyisihkan senyawa aromatik (misalnya: fenol) dan senyawa organik
terlarut lainnya, dengan menggunakan karbon aktif. Proses ini dilakukan terutama
jika hasil pengolahan limbah cair
ini, diinginkan untuk digunakan
kembali.
Teknologi
membran (reverse
osmosis) biasanya diaplikasikan untuk unit-unit pengolahan kecil, terutama jika pengolahan ditujukan untuk menggunakan kembali air yang diolah. Hanya saja biaya
instalasi dan operasionalnya sangat mahal.
Pengolahan Secara
Kimia
Pengolahan
limbah cair secara kimia biasanya dilakukan untuk menghilangkan partikel-partikel yang tidak mudah mengendap (koloid), logam-logam berat, senyawa fosfor, dan zat organik beracun; dengan membubuhkan bahan kimia tertentu yang diperlukan.
Penyisihan
partikel-partikel tersebut pada prinsipnya berlangsung melalui perubahan sifat
partikel-partikel tersebut, yaitu dari tak dapat diendapkan menjadi mudah diendapkan (flokulasi-koagulasi), baik dengan atau tanpa reaksi oksidasi-reduksi, dan juga berlangsung sebagai hasil reaksi oksidasi.
Pengendapan
bahan tersuspensi yang tak mudah larut dilakukan dengan membubuhkan elektrolit yang mempunyai muatan yang berlawanan dengan muatan koloidnya, agar terjadi netralisasi muatan koloid tersebut, sehingga akhirnya dapat diendapkan.
Penyisihan
logam berat dan senyawa fosfor dilakukan dengan membubuhkan larutan alkali (air kapur misalnya), sehingga terbentuk endapan hidroksida logam-logam tersebut atau endapan hidroksiapatit. Endapan
logam tersebut akan lebih stabil
jika pH air > 10,5 dan untuk hidroksiapatit
pada pH > 9,5. Khusus
untuk krom heksavalen, sebelum diendapkan sebagai krom hidroksida [Cr(OH)3], terlebih dahulu direduksi menjadi krom trivalent dengan membubuhkan reduktor (FeSO4, SO2, atau Na2S2O5).
Penyisihan bahan-bahan organik beracun seperti fenol dan sianida pada konsentrasi rendah dapat dilakukan dengan mengoksidasinya dengan klor (Cl2), kalsium permanganat, aerasi, ozon hidrogen peroksida.
Penyisihan bahan-bahan organik beracun seperti fenol dan sianida pada konsentrasi rendah dapat dilakukan dengan mengoksidasinya dengan klor (Cl2), kalsium permanganat, aerasi, ozon hidrogen peroksida.
Pada dasarnya
kita dapat memperoleh efisiensi tinggi dengan pengolahan
secara kimia, akan tetapi biaya
pengolahan menjadi mahal karena memerlukan
bahan kimia.
Pengolahan secara
biologi
Semua limbah cair yang biodegradable
dapat diolah secara biologi. Sebagai pengolahan sekunder, pengolahan secara biologi dipandang sebagai pengolahan yang paling murah dan efisien. Dalam beberapa dasawarsa telah berkembang berbagai metode pengolahan biologi dengan segala modifikasinya.
Pada dasarnya,
reaktor pengolahan secara biologi dapat dibedakan atas dua jenis,
yaitu:
1.
Reaktor pertumbuhan tersuspensi (suspended growth reaktor);
2. Reaktor pertumbuhan lekat (attached growth reaktor).
Di dalam reaktor pertumbuhan tersuspensi, mikroorganisme tumbuh dan berkembang dalam keadaan tersuspensi. Proses
lumpur aktif yang banyak dikenal, berlangsung dalam reaktor jenis ini.
Proses lumpur aktif terus berkembang
dengan berbagai modifikasinya, antara lain: oxidation
ditch dan kontak-stabilisasi.
Dibandingkan dengan proses lumpur aktif
konvensional, oxidation ditch mempunyai beberapa kelebihan, yaitu efisiensi penurunan BOD dapat mencapai 85%-90% (dibandingkan 80%-85%) dan lumpur yang dihasilkan lebih sedikit. Selain efisiensi yang lebih tinggi (90%-95%), kontak stabilisasi mempunyai kelebihan yang lain, yaitu waktu detensi
hidrolis total lebih pendek (4-6 jam). Proses kontak-stabilisasi dapat pula menyisihkan BOD tersuspensi melalui proses absorbsi di dalam
tangki kontak sehingga tidak diperlukan penyisihan BOD tersuspensi dengan pengolahan pendahuluan.
Kolam oksidasi dan lagoon,
baik yang diaerasi maupun yang tidak, juga termasuk dalam jenis reaktor pertumbuhan tersuspensi. Untuk iklim tropis seperti
Indonesia, waktu detensi hidrolis selama 12-18 hari di dalam kolam oksidasi maupun dalam lagoon yang tidak diaerasi, cukup untuk mencapai kualitas efluen yang dapat memenuhi standar yang ditetapkan. Di dalam lagoon yang diaerasi cukup dengan waktu detensi 3-5 hari saja.
Di dalam reaktor pertumbuhan lekat, mikroorganisme tumbuh di atas media pendukung dengan membentuk lapisan film untuk melekatkan dirinya. Berbagai
modifikasi telah banyak dikembangkan selama ini, antara
lain:
1.
trickling filter
2. cakram biologi
3. filter terendam
4. reaktor fludisasi
Seluruh modifikasi ini dapat menghasilkan efisiensi penurunan BOD sekitar 80%-90%.
Ditinjau dari segi lingkungan dimana berlangsung proses penguraian secara biologi, proses ini dapat
dibedakan menjadi dua jenis:
1.
Proses aerob, yang berlangsung dengan hadirnya oksigen;
2.
Proses anaerob, yang berlangsung tanpa adanya oksigen.
Apabila BOD air buangan tidak melebihi 400 mg/l, proses aerob masih dapat dianggap lebih ekonomis dari anaerob. Pada BOD
lebih tinggi dari 4000 mg/l, proses anaerob menjadi lebih ekonomis.
Dalam prakteknya
saat ini, teknologi pengolahan limbah cair, tidak lagi sesederhana
seperti dalam uraian di atas.
Namun pada prinsipnya, semua limbah yang dihasilkan harus melalui beberapa
langkah pengolahan sebelum dibuang ke lingkungan atau
kembali dimanfaatkan dalam proses produksi,
dimana uraian di atas dapat
dijadikan sebagai acuan.
Sumber-Sumber Limbah Cair Organik
Limbah cair bersumber dari aktivitas-aktivitas manusia (human sources) dan aktivitas alam (natural sources).
Ø Aktivitas manusia (Human Sources)
Beberapa jenis aktivitas manusia yang menghasilkan limbah cair adalah aktivitas dalam bidang rumah tangga, perkantoran, perdagangan, perindustrian, dan pelayanan jasa. Aktivitas dalam bidang perindustrian juga sangat bervariasi. Variasi kegiatan bidang perindustrian dipengaruhi oleh faktor jenis bahan baku yang diolah/ diproses, jenis bahan jadi yang dihasilkan, kapasitas produksi, teknik/jenis proses produksi yang diterapkan, dan sebagainya.Berikut beberapa jenis industri yang menghasilkan limbah cair.
No. Jenis Industri Komponen Limbah Cair
1. Industri Etanol Ø Air bekas pencucian tangki dan alat lain
Limbah bahan sisa fermentasi
Minyak fusel, salah satu fraksi dari kolom destilasi.
2. Industri Karet Ø Air dari sisa pemprosesan
Sedikit latex yang tidak menggumpal
Serum yang mengandung bahan organik dan anorganik.
3. Industri Minyak Kelapa Sawit Ø Limbah cair dari kegiatan sterilisasi, penjernihan,dan hidrosiklon
Air cuci dari kegiatan pemerasan minyak, pemisahan biji atau serat, dan pencucian daging dalam.
4. Industri Pulp dan Kertas Ø Air pencucian pulp setelah pemasakan dan pemisahan secara mekanis
Air dari proses pengelantangan konvensional dengan klor dan penghilangan lignin pada pembuatan pulp secara kimiawi.
5. Industri Gula Ø Air pendingin dan kondensor barometrik
Air dari proses pencucian pada penghilangan warna, pencucian endapan saringan, dan pencucian alat.
6. Industri Pupuk Nitrogen Ø Kondensat yang mengandung amonia, nitrogen organik, urea, dan metanol.
Buangan dari sistem pengolahan air, demineralisasi, air ketel, dan air pendingin, absorber, dan tangki penyimpan bahan.
7. Industri Tekstil Limbah cair dari proses pengkajian, penghilangan kanji, pengelantangan, pewarnaan,pencetakan dan proses penyempurnaan.
Natural Sources
Hujan merupakan aktivitas alam yang menghasilkan limbah cair yang disebut air larian. Air hujan yang mengalir di atas permukaan tanah akan menjadi air permukaan yang dapat masuk ke saluran limbah cair rumah tangga, sebagai air luapan.
Komposisi Dan Karakteristik Limbah Cair Organik
Komposisi limbah cair organik
Sesuai dengan sumbernya maka limbah cair mempunyai komposisi yang sangat bervariasi dari setiap tempat dan proses. Akan tetapi, secara garis besar zat-zat yang terkandung dalam limbah cair dapat dikelompokkan seperti pada skema dibawah ini :
Air Limbah
Air Bahan Padat
Organik Anorganik
- Protein – Butiran-butiran
- Karbohidrat – Garam-garam
- Lemak – Logam-logam
- Amoniak
- Senyawa nitrit dan nitrat
- Dan asam-asam organik
Air limbah yang berasal dari suatu industri sangat ditentukan oleh jenis-jenis industri itu sendiri. Untuk mengetahui kadar dan zat yang terkandung dalam air limbah tersebut, maka ada beberapa parameter yang perlu mendapat perhatian dari setiap jenis industri.
Karakteristik Limbah Cair Organik
Karakteristik limbah cair diketahui dari berbagai parameter kualitas limbah cair tesebut. Parameter kualitas limbah cair yang penting diketahui adalah :
1.Bahan Padat Tersuspensi
Bahan padat tersuspensi adalah bahan padat yang dapat dihilangkan pada penyaringan (filtration) melalui media standar halus dengan diameter 1 mikron. Badan padat tersuspensi dikelompokkan lagi menjadi bahan padat yang tetap (fixed solids) dan yang menguap (volatile solids). Bahan padat yang menguap merupakan bahan yang bersifat organik yang diharapkan dapat dihilangkan melalui penguraian biologis atau pembakaran. Bahan padat tetap merupakan bahan padat yang sifatnya tetap. Bahan padat tersuspensi juga dapat dikelompokkan menjadi bahan padat yang dapat diendapkan (settleable solids) dan bahan padat yang tidak dapat diendapkan (nonsettleable solids) secara normal.
Limbah cair bersumber dari aktivitas-aktivitas manusia (human sources) dan aktivitas alam (natural sources).
Ø Aktivitas manusia (Human Sources)
Beberapa jenis aktivitas manusia yang menghasilkan limbah cair adalah aktivitas dalam bidang rumah tangga, perkantoran, perdagangan, perindustrian, dan pelayanan jasa. Aktivitas dalam bidang perindustrian juga sangat bervariasi. Variasi kegiatan bidang perindustrian dipengaruhi oleh faktor jenis bahan baku yang diolah/ diproses, jenis bahan jadi yang dihasilkan, kapasitas produksi, teknik/jenis proses produksi yang diterapkan, dan sebagainya.Berikut beberapa jenis industri yang menghasilkan limbah cair.
No. Jenis Industri Komponen Limbah Cair
1. Industri Etanol Ø Air bekas pencucian tangki dan alat lain
Limbah bahan sisa fermentasi
Minyak fusel, salah satu fraksi dari kolom destilasi.
2. Industri Karet Ø Air dari sisa pemprosesan
Sedikit latex yang tidak menggumpal
Serum yang mengandung bahan organik dan anorganik.
3. Industri Minyak Kelapa Sawit Ø Limbah cair dari kegiatan sterilisasi, penjernihan,dan hidrosiklon
Air cuci dari kegiatan pemerasan minyak, pemisahan biji atau serat, dan pencucian daging dalam.
4. Industri Pulp dan Kertas Ø Air pencucian pulp setelah pemasakan dan pemisahan secara mekanis
Air dari proses pengelantangan konvensional dengan klor dan penghilangan lignin pada pembuatan pulp secara kimiawi.
5. Industri Gula Ø Air pendingin dan kondensor barometrik
Air dari proses pencucian pada penghilangan warna, pencucian endapan saringan, dan pencucian alat.
6. Industri Pupuk Nitrogen Ø Kondensat yang mengandung amonia, nitrogen organik, urea, dan metanol.
Buangan dari sistem pengolahan air, demineralisasi, air ketel, dan air pendingin, absorber, dan tangki penyimpan bahan.
7. Industri Tekstil Limbah cair dari proses pengkajian, penghilangan kanji, pengelantangan, pewarnaan,pencetakan dan proses penyempurnaan.
Natural Sources
Hujan merupakan aktivitas alam yang menghasilkan limbah cair yang disebut air larian. Air hujan yang mengalir di atas permukaan tanah akan menjadi air permukaan yang dapat masuk ke saluran limbah cair rumah tangga, sebagai air luapan.
Komposisi Dan Karakteristik Limbah Cair Organik
Komposisi limbah cair organik
Sesuai dengan sumbernya maka limbah cair mempunyai komposisi yang sangat bervariasi dari setiap tempat dan proses. Akan tetapi, secara garis besar zat-zat yang terkandung dalam limbah cair dapat dikelompokkan seperti pada skema dibawah ini :
Air Limbah
Air Bahan Padat
Organik Anorganik
- Protein – Butiran-butiran
- Karbohidrat – Garam-garam
- Lemak – Logam-logam
- Amoniak
- Senyawa nitrit dan nitrat
- Dan asam-asam organik
Air limbah yang berasal dari suatu industri sangat ditentukan oleh jenis-jenis industri itu sendiri. Untuk mengetahui kadar dan zat yang terkandung dalam air limbah tersebut, maka ada beberapa parameter yang perlu mendapat perhatian dari setiap jenis industri.
Karakteristik Limbah Cair Organik
Karakteristik limbah cair diketahui dari berbagai parameter kualitas limbah cair tesebut. Parameter kualitas limbah cair yang penting diketahui adalah :
1.Bahan Padat Tersuspensi
Bahan padat tersuspensi adalah bahan padat yang dapat dihilangkan pada penyaringan (filtration) melalui media standar halus dengan diameter 1 mikron. Badan padat tersuspensi dikelompokkan lagi menjadi bahan padat yang tetap (fixed solids) dan yang menguap (volatile solids). Bahan padat yang menguap merupakan bahan yang bersifat organik yang diharapkan dapat dihilangkan melalui penguraian biologis atau pembakaran. Bahan padat tetap merupakan bahan padat yang sifatnya tetap. Bahan padat tersuspensi juga dapat dikelompokkan menjadi bahan padat yang dapat diendapkan (settleable solids) dan bahan padat yang tidak dapat diendapkan (nonsettleable solids) secara normal.
2.Bahan Padat Terlarut
Bahan padat terlarut adalah bahan padat yang terdapat dalam filtrat yang diperoleh setelah penghilangan bahan padat tersuspensi. Bahan ini mewakili garam-garam dalam larutan, termasuk garam-garam mineral dari penyediaan bagian air. Bahan padat terlarut penting terutama apabila limbah cair akan digunakan kembali setelah pengolahan. Bahan padat terlarut tidak dapat dihilangkan melalui pengolahan konvensional.
Bahan padat terlarut adalah bahan padat yang terdapat dalam filtrat yang diperoleh setelah penghilangan bahan padat tersuspensi. Bahan ini mewakili garam-garam dalam larutan, termasuk garam-garam mineral dari penyediaan bagian air. Bahan padat terlarut penting terutama apabila limbah cair akan digunakan kembali setelah pengolahan. Bahan padat terlarut tidak dapat dihilangkan melalui pengolahan konvensional.
3.BOD ( Biochemical Oxygen Demand
)
BOD (Kebutuhan Oksigen Biokimia) adalah ukuran kandungan bahan organik dalam limbah cair. BOD ditentukan dengan mengukur jumlah oksigen yang diserap oleh sampel limbah cair akibat adanya mikroorganisme selama satuperiode waktu tertentu, biasanya lima hari, pada satu temperatur tertentu, umunya 200 C. BOD merupakan ukuran utama kekuatan suatu limbah. BOD juga merupakan petunjuk dari pengaruh yang diperkirakan terjadi pada badan air penerima berkaitan dengan pengurangan kandungan oksigennya. Secar umum, derjat pengolahan yang dicapai oleh bangunan pengolahan harus sipilih sedemikian rupa sehingga BOD efluent tidak akan menurunkan derajat kandungan oksigen sampai tingkat tertentu pada badan air penerima agar badan air dapat tetap berfungsi sesuai peruntukannya.
BOD (Kebutuhan Oksigen Biokimia) adalah ukuran kandungan bahan organik dalam limbah cair. BOD ditentukan dengan mengukur jumlah oksigen yang diserap oleh sampel limbah cair akibat adanya mikroorganisme selama satuperiode waktu tertentu, biasanya lima hari, pada satu temperatur tertentu, umunya 200 C. BOD merupakan ukuran utama kekuatan suatu limbah. BOD juga merupakan petunjuk dari pengaruh yang diperkirakan terjadi pada badan air penerima berkaitan dengan pengurangan kandungan oksigennya. Secar umum, derjat pengolahan yang dicapai oleh bangunan pengolahan harus sipilih sedemikian rupa sehingga BOD efluent tidak akan menurunkan derajat kandungan oksigen sampai tingkat tertentu pada badan air penerima agar badan air dapat tetap berfungsi sesuai peruntukannya.
4.COD ( Chemical Oxygen Demand )
Kebutuhan Oksigen Kimiawi (COD) merupakan ukuran persyratan kebutuhan oksidasi sampel yang beada pada kondisi tertentu, yang ditentukan dengan menggunakan suatu oksidan kimiawi. Pada suatu sistem tertentu terdapat hubungan COD dengan BOD, tetapi bervariasi antara yang satu dengan yang lain.
Kebutuhan Oksigen Kimiawi (COD) merupakan ukuran persyratan kebutuhan oksidasi sampel yang beada pada kondisi tertentu, yang ditentukan dengan menggunakan suatu oksidan kimiawi. Pada suatu sistem tertentu terdapat hubungan COD dengan BOD, tetapi bervariasi antara yang satu dengan yang lain.
5.TOC ( Total Organic Carbon )
Karbon Orga nik Total (TOC) mengukur semua bahan yang bersifat organik. TOC diukur dengan konversi karbon organik dalam air limbah secara oksidasi, katalitik, pada suhu 9000 C, menjadi karbondioksida.
Karbon Orga nik Total (TOC) mengukur semua bahan yang bersifat organik. TOC diukur dengan konversi karbon organik dalam air limbah secara oksidasi, katalitik, pada suhu 9000 C, menjadi karbondioksida.
6.TOD ( Total Oxygen Demand)
Kebutuhan Oksigen Total (TOD) dari suatu bahan, didefenisikan sebagai jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk pembakaran semua bahan pada suhu 9000 C menggunakan katalis Platinum.
7.pH
pH limbah cair adalah ukuran keasaman (acility) atau kebasaan (alkilinity) limbah cair. pH menunjukkan perlu atau tidaknya pengolakhan pendahuluan (pretreatment) untuk mencegah terjadinya gangguan pada proses pengolahan limbah cair secara konvensional. Secara umum dapat dikatakan bahwa pH limbah cair domestik adalah mendekati netral.
Kebutuhan Oksigen Total (TOD) dari suatu bahan, didefenisikan sebagai jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk pembakaran semua bahan pada suhu 9000 C menggunakan katalis Platinum.
7.pH
pH limbah cair adalah ukuran keasaman (acility) atau kebasaan (alkilinity) limbah cair. pH menunjukkan perlu atau tidaknya pengolakhan pendahuluan (pretreatment) untuk mencegah terjadinya gangguan pada proses pengolahan limbah cair secara konvensional. Secara umum dapat dikatakan bahwa pH limbah cair domestik adalah mendekati netral.
8.DO ( Dissolved Oxygen)
Oksigen Terlarut (DO) penting dalam pengoperasian sistem saluran pembuangan maupun bangunan pengolahan limbah cair. Derajat kandungan oksigen pada limbah cair sangat bervariasi dan sama sekali tidak stabil. Tujuan pengelolaan limbah cair sebelum diolah adalah memelihara kandungan oksigen terlatut dan cukup untuk mencegah terjadinya kondisi anaerobik. Pada efluen yang telah diolah, derajat kandunagan oksigen 1 atau 2 mg per liter dapat dicapai.
Oksigen Terlarut (DO) penting dalam pengoperasian sistem saluran pembuangan maupun bangunan pengolahan limbah cair. Derajat kandungan oksigen pada limbah cair sangat bervariasi dan sama sekali tidak stabil. Tujuan pengelolaan limbah cair sebelum diolah adalah memelihara kandungan oksigen terlatut dan cukup untuk mencegah terjadinya kondisi anaerobik. Pada efluen yang telah diolah, derajat kandunagan oksigen 1 atau 2 mg per liter dapat dicapai.
9.Kandungan Nitrogen
Dalam bahan limbah Nitrogen dapat berda dalam bentuk-bentuk amonia tereduksi sampai senyawa nitrat teroksidasi. Konsentrasi tinng dari berbagai bentuk nitrogen beracun terhadap fauna dan flora tertentu. Bentuk yang paling umum dari nitrogen yang ditemukan dalam air limbah adalah amoniak, protein, nitrit, dan nitrat. Polutan ini dapat diukur dengan metode nitrogen Kjeldahl total.
4. Mekanisme Pengurain Limbah Cair Organik Secara Aerob
Proses pengolahan air limbah secara mikrobiologis aerob adalah pemanfaatan aktivitas mikroba aerob dalam kondisi aerob untuk menguraikan zat organik yang terdapat dalam air limbah menjadi zat inorganik yang stabil dan tidak memberikan dampak pencemaran terhadap lingkungan. Mikroba aerob ini sebenarnya sudah terdapat di alam dalam jumlah yang tidak terbatas dan selalu diperoleh dengan sangat mudah. Dalam kapasitas yang terbatas, alam sendiri sudah mampu menetralisir zat organik yang ada dalam limbah. Namun, dalam kuantitas limbah yang sangat banyak diproduksi sebagai hasil sampingan dari sekian banyak industri, perlu diadakan usaha pengolahan limbah untuk menjaga kelestarian alam di samping mendapatkan produk baru yang mempunyai nilai yang ekonomis.
Mikroba aerob yang berperan dalam proses mikrobiologis aerob antara lain :
Dalam bahan limbah Nitrogen dapat berda dalam bentuk-bentuk amonia tereduksi sampai senyawa nitrat teroksidasi. Konsentrasi tinng dari berbagai bentuk nitrogen beracun terhadap fauna dan flora tertentu. Bentuk yang paling umum dari nitrogen yang ditemukan dalam air limbah adalah amoniak, protein, nitrit, dan nitrat. Polutan ini dapat diukur dengan metode nitrogen Kjeldahl total.
4. Mekanisme Pengurain Limbah Cair Organik Secara Aerob
Proses pengolahan air limbah secara mikrobiologis aerob adalah pemanfaatan aktivitas mikroba aerob dalam kondisi aerob untuk menguraikan zat organik yang terdapat dalam air limbah menjadi zat inorganik yang stabil dan tidak memberikan dampak pencemaran terhadap lingkungan. Mikroba aerob ini sebenarnya sudah terdapat di alam dalam jumlah yang tidak terbatas dan selalu diperoleh dengan sangat mudah. Dalam kapasitas yang terbatas, alam sendiri sudah mampu menetralisir zat organik yang ada dalam limbah. Namun, dalam kuantitas limbah yang sangat banyak diproduksi sebagai hasil sampingan dari sekian banyak industri, perlu diadakan usaha pengolahan limbah untuk menjaga kelestarian alam di samping mendapatkan produk baru yang mempunyai nilai yang ekonomis.
Mikroba aerob yang berperan dalam proses mikrobiologis aerob antara lain :
1. Bakteri
Dalam air dan penanganan air limbah bakteri penting karena kultur bakteri dapat digunakan untuk menghilangkan bahan organik dan mineral-mineral yang tidak diinginkan dari air limbah. Kebanyakan bakteri adalah kemoheterotrofik yaitu menggunakan bahan organik sebagai sumber energi dan karbon. Beberapa spesies mengoksidasi senyawa-senyawa anorganik tereduksi seperti NH untuk energi dan menggunakan CO2 sebagai sumber karbon. Bakteri kemoheterotrofik merupakan bakteri terpenting dalam pengolahan air limbah karena bakteri ini akan memecah bahan-bahan organik, mengoksidasi amoniak nitrogen menjadi nitrogen nitrat terutama oleh bakteri nitrifikasi.
Bagian reaktif dari sel bakteri adalah membran sitoplasmik. Semua bahan organik atau anorganik yang akan dimetabolisme oleh sel harus melalui membran. Mekanisme transport dari sebagian besar molekul yang melalui membran diduga disebabkan karena reaksi-reaksi dengan sistem enzim spesifik yang disebut permease. Molekul-molekul yang tidak mempunyai sistem permease tidak dapat memasuki sel dan oleh karenanya tidak dimetabolisme. Hal ini menjelaskan bahwa bakteri menggunakan nutrien secara selektif dan alasan mengapa diperlukan kultur campuran dalam penanganan air limbah.
Jenis-jenis bakteri yang berperan penting dalam penguraian limbah organik secara aerob antara lain: Zooglea ramigera, Escherichia coli, Alcaligenes sp, Bacillus sp, Corynebacterium sp, Nocardia sp.
2. Kapang / Jamur
Kapang adalah mikroorganisme nonfotosintetik, bersel jamak, aerob, bercabang, berfilamen yang memetabolisme makanan yang tidak terlarut. Komposisi sel kapang dapat dinyatakan secara empiris dengan C10H17O6N. Kapang tidak aktif dalam proses anaerob. Karena sel kapang berisi lebih sedikit nitrogen dari ada sel bakteri, kapang akan berkompetisi lebih baik dalam limbah yang mempunyai kadar nitrogen yang rendah daripada yang dibutuhkan untuk sintesis bakteri. Sifat filamen dari kapang membuat organisme ini kurang diinginkan dalam unit penanganan limbah secara biologis karena tidak mengendap dengan baik.
3. Protozoa
Protozoa yang ditemukan dalam sistem penanganan aerobik termasuk flagelata, ciliata yang bebas bergerak dan ciliata batang yang terikat pada partikel padatan. Protozoa penting dalam penanganan limbah karena organisme ini akan memakan bakteri sehingga jumlah sel bakteri yang ada tidak berlebihan. Di samping itu, protozoa akan mengurangi bahan organik yang tidak dimetabolisme dalam sistem penanganan dan membantu menghasilkan efluen dengan mutu yang lebih tinggi dan jernih.
Unit lumpur aktif yang bebas dari protozoa menghasilkan efluen yang lebih keruh. Kekeruhan ini disebabkan oleh adanya sejumlah besar bakteri yang terdispersi. Sebagai hasilnaya, BOD dan padatan yang tidak terendapkan dari efluen tinggi. Penambahan protozoa ciliata akan meningkatkan mutu efluen dan menurunkan jumlah bakteri.
Dalam air dan penanganan air limbah bakteri penting karena kultur bakteri dapat digunakan untuk menghilangkan bahan organik dan mineral-mineral yang tidak diinginkan dari air limbah. Kebanyakan bakteri adalah kemoheterotrofik yaitu menggunakan bahan organik sebagai sumber energi dan karbon. Beberapa spesies mengoksidasi senyawa-senyawa anorganik tereduksi seperti NH untuk energi dan menggunakan CO2 sebagai sumber karbon. Bakteri kemoheterotrofik merupakan bakteri terpenting dalam pengolahan air limbah karena bakteri ini akan memecah bahan-bahan organik, mengoksidasi amoniak nitrogen menjadi nitrogen nitrat terutama oleh bakteri nitrifikasi.
Bagian reaktif dari sel bakteri adalah membran sitoplasmik. Semua bahan organik atau anorganik yang akan dimetabolisme oleh sel harus melalui membran. Mekanisme transport dari sebagian besar molekul yang melalui membran diduga disebabkan karena reaksi-reaksi dengan sistem enzim spesifik yang disebut permease. Molekul-molekul yang tidak mempunyai sistem permease tidak dapat memasuki sel dan oleh karenanya tidak dimetabolisme. Hal ini menjelaskan bahwa bakteri menggunakan nutrien secara selektif dan alasan mengapa diperlukan kultur campuran dalam penanganan air limbah.
Jenis-jenis bakteri yang berperan penting dalam penguraian limbah organik secara aerob antara lain: Zooglea ramigera, Escherichia coli, Alcaligenes sp, Bacillus sp, Corynebacterium sp, Nocardia sp.
2. Kapang / Jamur
Kapang adalah mikroorganisme nonfotosintetik, bersel jamak, aerob, bercabang, berfilamen yang memetabolisme makanan yang tidak terlarut. Komposisi sel kapang dapat dinyatakan secara empiris dengan C10H17O6N. Kapang tidak aktif dalam proses anaerob. Karena sel kapang berisi lebih sedikit nitrogen dari ada sel bakteri, kapang akan berkompetisi lebih baik dalam limbah yang mempunyai kadar nitrogen yang rendah daripada yang dibutuhkan untuk sintesis bakteri. Sifat filamen dari kapang membuat organisme ini kurang diinginkan dalam unit penanganan limbah secara biologis karena tidak mengendap dengan baik.
3. Protozoa
Protozoa yang ditemukan dalam sistem penanganan aerobik termasuk flagelata, ciliata yang bebas bergerak dan ciliata batang yang terikat pada partikel padatan. Protozoa penting dalam penanganan limbah karena organisme ini akan memakan bakteri sehingga jumlah sel bakteri yang ada tidak berlebihan. Di samping itu, protozoa akan mengurangi bahan organik yang tidak dimetabolisme dalam sistem penanganan dan membantu menghasilkan efluen dengan mutu yang lebih tinggi dan jernih.
Unit lumpur aktif yang bebas dari protozoa menghasilkan efluen yang lebih keruh. Kekeruhan ini disebabkan oleh adanya sejumlah besar bakteri yang terdispersi. Sebagai hasilnaya, BOD dan padatan yang tidak terendapkan dari efluen tinggi. Penambahan protozoa ciliata akan meningkatkan mutu efluen dan menurunkan jumlah bakteri.
4. Ganggang
Komposisi sel ganggang dapat dinyatakan dengan C106H180O45N16P. Dalam proses penguraian limbah secara mikrobiologis, ganggang bersimbiosis dengan bakteri, dimana ganggang memperoleh energi dari sinar matahari dan menggunakan bahan anorganik yang digambarkan sebagai berikut :
CO2 + H2O + NO3 + PO4 + energi cahaya C106H180O45N16P + O2
Oksigen dilepas ke lingkungan dan digunakan oleh bakteri pada waktu metabolisme bahan-bahan organik.
Pengolahan Air Limbah Secara Mikrobiologis
Sejalan dengan perkembangan kehidupan manusia dan kegiatannya, maka timbul pula berbagai jenis dan jumlah bahan sisa dalam waktu yang relatif sangat singkat, senyawa organik tadi secara aeorob maupun secara anaerob. Denan adanya oksigen, mikroba aerob akan mengoksidasi senyawa organik senyawa membentuk sel-sel baru dan bentuk yang lebih stabil disamping menghasilkan CO2, NH3, dan H2O, sedangkan mikraoba anaerob dengan tidak adanya oksigen akan mengoksidasi senyawa organik menjadi sel-sel baru dan senyawa akhir seperti CH4, CO2, NH3 dan lain-lain.
Secara aerob :
Sel baru Senyawa organik + Mikroba + O2, CO2, NH3, H2O
Sedangkan secara anaerob :
Sel baru
Senyawa organik + Mikroba Sel baru Asinogen Alkohol + mikroba metanogen CH4, H2O, H2S, NH3, CO2
Kecepatan reaksi mikrobilogis ini dikontrol oleh adanya enzim sebagai katalis biologis yang dihasilkan oleh mikroba. Enzim mempunyai spesifik yang tinggi, mengkatalisanya hanya reaksi yang khusus dan dipengaruhi oleh beberapa faktor lingkungan : suhu, pH, dan lain sebagainya. Macam-macam enzim yang sering dijumpai dalam proses mikrobiologis antara lain : hidrolase, reduktase, oksidase, lipase, amilase, fosfatase dan lain-lain.
Pada proses aerob dimana oksigen merupakan faktor yang harus ada. Ada tiga tipe proses aerob, yaitu :
1. Tricking Filter ( Saringan Tetes )
Tricking filter merupakan salah satu aplikasi pengolahan limbah cair dengan menggunakan teknologi biofilm. Proses biologis yang terjadi pada biofilm adalah pseudo steady state, yaitu pengabaian reaksi pertumbuhan biofilm dan difusi substrat pada suatu skala waktu tertentu
Saringan tetes dirancang untuk menangani limbah cair yang encer. Saringan tetes bukan filter tetapi unit-unit oksidasi aerob yang menyerap dan mengoksidasi bahan organik dalam limbah yang melalui media filter. Media yang dalam saringan tetes umumnya adalah hancuran batu atau karang dengan ukuran besar, umumnya 2 sampai 4 inci, atau media plastik dengan berbagai konfigurasi.
Bakteri fakultatif heterotrofik merupakan populasi mikroorganisme terbesar dalam saringan tetes Protozoa dan bentuk-bentuk kehidupan hewan yang lebih tinggi terdapat dalam saringan dan ganggang akan tumbuh dalam permukaan saringan yang muatannya tidak berlebihan, tetapi tidak akan tumbuh dibawah permukaan karena sinar matahari tidak dapat tembus. Bahan organik di dalam air limbah akan merangsang pertumbuhan biologik pada permukaan media. Bahan organik tersebut akan diuraiakan oleh mikroorganisme yang menempel pada media filter. Bahan organik sebagai substrat yang terlarut dalam limbah cair diabsorbsi biofilm (lapisan berlendir). Pada bagian luar lapisan biofilm, bahan organik diuraikan mikroorganisme aerob. Pertumbuhan mikroorganisme akan mempertebal lapisan biofilm. Oksigen yang terdifusi dapat dikonsumsi sebelum biofilm mencapai ketebalan maksimium. Apabila mencapai ketebalan penuh, oksigen tidak mencapai penetrasi secara penuh, sehingga bagian dalam atau permukaan media menjadi anaerob.
Pada saat lapisan biofilm mengalami penambahan ketebalan, bahan organik yang diabsorbsi dapat diuraikan oleh mikroorganisme, namun tudak dapat mencapai mikroorganisme yang berada di permukaan media. Dengan kata lain, tidak tersedia bahan organik untuk sel karbon pada bagian permukaan media, sehingga organisme pada bagian permukaan akan mengalami fase indegenous (mati). Pada akhirnya, mikroorganisme sebagai biofilm tersebut akan lepas dari media dan cairan yang masuk akan turut melepas dan mendorong biofilm keluar. Setelah itu, lapisan biofilm baru akan segera tumbuh. Penting diperhatikan agar pertumbuhan mikroba tidak dibunuh oleh kondisi toksik dalam limbah karena penyaring tidak akan berfungsi pada efisiensi yang telah dirancang sampai prtumbuhan mapan kembali yang dapat memakan waktu yang lama.
2. Activated Sludge ( Lumpur Aktif)
Sistem pengolahan lumpur aktif adalah pengolahan dengan cara membiakkan bakteri aerobik dalam tangki aerase yang bertujuan untuk menurunkan organik karbon atau organik nitrogen. Dalam penurunan organik karbon, bakteri yang berperan adalah bekteri heterotrifik. Sumber energi berasal dari oksidasi senyawa organik dan sumber karbon yang bersal dari organik karbon. BOD atau COD dipakai sebagai ukuran atau satuan yang menyatakan konsentrasi organik karbon yang selanjutnya disebut substrat.
Proses activated sludge didasarkan atas pengguanaan sejumlah mikroba yang terdapat dalam bentuk flog tersuspensi akibat agitasi, sehingga akan terjadi kontak dengan senyawa organik dalam air limbah dalam frekuensi yang sering. Agitasi ini dapat dilakukan dengan agitasi mekanik dengan turbin atau dengan mengalirkan udara (aerasi).
Pada proses lumpur aktif terdiri atas 2 tangki yaitu, tangki aerasi dimana terjadi reaksi penguraian zat organik secara biokimia oleh mikroba dalam keadaan cukup oksigen dan tangki biosolid tempat lumpur aktif dipisahkan dari cairan.
Air limbah bersama lumpur aktif masuk ke dalam tangki aerasi, dimana dilakukan aerasi terus-menerus untuk memberikan oksigen. Di dalam tangki aerasi ini, terjadi reaksi penguraian zat organik yang terkandung di dalam air limbah secara biokimia oleh mikroba yang terkandung di dalam lumpur aktif menjadi gas CO2 dan sel baru. Jumlah mikroba dalam tangki aerasi akan bertambah banyak dengan dihasilkannya sel-sel baru.
Reaksi oksidasi dan sintesis sel yang terjadi adalah sebagai berikut:
Reaksi Oksidasi
CHONS + O2 + Nutrien BAKTERI CO2 + NH3 + C5H7NO2
biomassa
Sintesis/ Respirasi BAKTERI
C5H7NO2 + 5O2 5 CO2 + H2O + NH3 + Energi
3. Waste Stabilitation Ponds /Oxydation Ponds ( Kolam Stabilisasi/ Oksidasi)
Kolam oksidasi mirip kolam dangkal yang kedalamannya 1-1,5 m, berstruktur tanggul dengan luas permukaan yang besar untuk mempertahankan kondisi aerobik. Di daerah di mana lahan relatif datar dan harganya murah, kolam oksidasi akan lebih ekonomis dibandingkan jenis penanganan biologik aerobik lainnya. Efluen (limbah buangan) yang dihasilkan cukup stabil. Hambatan penggunaan sistem ini adalah membutuhkan lahan yang luas, sistem cenderung anaerobik bila bahan organik berlebihan dan terjadi perubahan suhu. Masalah yang dihadapi adalah bau yang timbul karena pergantian musim dari kondisi aerobik menjadi aerobik. Untuk mencegah hal ini dapat ditambahkan oksidator seperti penambahan nitrat. Penanganan limbah dengan sistem ini membutuhkan waktu beberapa minggu atau bulan.
Pada kolam oksidasi terdapat bakteri dan ganggang (algae) yang merupakan mikroorganisme kunci dalam kolam oksidasi.Bakteri hetrotrofik bertanggung jawab untuk stabilisasi bahan organik dalam kolam.Ketika limbah organik dimetabolisme oleh bakteri yang menghasilkan produk akhir yang dapat digunakan oleh ganggang. Karena adanya sinar matahari maka terjadi proses fotosintesis yang menghasilkan oksigen. Bakteri bertanggung jawab untuk proses-proses oksidasi dan reduksi dan ganggang memegang peranan dalam menggunakan kelebihan karbon dioksida untuk menghasilkan oksigen.
Proses Biologis (Mikrobiologis) Aerob yang Lain
Proses pengolahan limbah indusri lain yang dilakukan dengan cara mikrobiolgis aerob adalah dengan proses penghilangan nitrogen (Nitrifikasi). Nitrifikasi dapat didefenisikan sebagai konversi biologis nitrogen dari komponen organik atau anorganik dari bentuk tereduksi ke bentuk teroksidasi.Nitrifikasi adalah reaksi yang bersifat eksotermal.Pada penanganan polusi air, nitrifikasi adalah proses biologis yang akan mengoksidasi ion amonium menjadi bentuk nitrit atau nitrat.
Bakteri nitrifikasi yang dikenal untuk proses nitrifikasi adalah Nitrosomonas yang mengoksidasi amoniak menjadi nitrit dan Nitrobacter menjadi nitrat. Secara singkat reaksi perubahannya adalah sebagai berikut :
NH4+ + CO2 + O2 NITROSOMONAS Biomassa + NO2- + H2O + H+
Kemudian dilanjutkan dengan proses nitratasi sebagai berikut :
NO2- + CO2 + O2 NITROBACTER Biomassa + NO- + H+
Bakteri-bakteri lain yang mampu mengoksidasi amonia menjadi nitrit antara lain bakteri-bakteri dari genus Nitrosospira, Nitrosococcus, dan Nitrocystis. Sedangkan bakteri yang mampu mengoksidasi nitrit menjadi nitrat selain Nitrobacter tersebut, juga dari genus Nitrogleoea dan Nitrocystis.Dan masih banyak mikroba lain dari jenis bakteri heterotrofik dan kapang yang juga dikenal sebagai organisme nitrifikasi.
Pada dasarnya faktor-faktor yang berpegaruh pada nitrifikasi antara lain adalah waktu retensi ( SRT ), oksigen terlarut, suhu, pH, dan konsentrasi amonia dan nitrit.
a) Waktu Retensi
Waktu retensi adalah waktu generasi mikroba yang berhubungan dengan jumlah energi yang dibutuhkan selama proses oksidasi. Proses nitrifikasi ini tergantung dari metabolisme mikroba aerob dan mikroba untuk proses nitrifikasi mempunyai waktu generasi yang panjang yaitu dapat menjadi 10 jam atau lebih tergantung dari lingkungan mikroba itu berada. Waktu retensi minimum dari penanganan nitrifikasi harus lebih lama daripada laju pertumbuhan mikroba dan juga tergantung dari suhu proses dan konsentrasi bahan-bahan penghambat.
b) Oksigen Terlarut
Ketersediaan oksigen terlarut sangat dibutuhkan untuk menunjang kehidupan bakteri nitrifikasi. Kepekaan mikroba nitrifikasi terhadap rendahnya kadar oksigen terlarut merupakan salah satu penyebab mikroba ini sulit untuk aktif dan berkembang biak.
c)Suhu
Nitrifikasi dapat berlangsung dengan baik pada suhu 30oC – 36oC. . Nitrifikasi yang dilakukan pada suhu optimumnya akan menyebabkan laju pertumbuhan mikroba akan lambat dan berakibat pada peningkatan waktu retensinya. Pada kondisi tersebut proses nitrifikasi akan tetap walaupun pada waktu yang lebih lama.
d) pH
Pada umumnya mikroba nitrifikasi mempunyai pH pertumbuhan optimum pada rentangan basa, yakni antara 7,5 – 8,5.
e) Konsentrasi Amonia dan Nitrit
Ion amonia ( NH4+ ) adalah salah satu sumber energi untuk bakteri nitrifikasi tetapi, apabila jumlahnya berlebihan maka akan menghambat pertumbuhan bakteri tersebut, di samping karena menghambat proses oksidasi sebab keterbatasan oksigen tetapi juga, karena konsentrasi nitrit yang tinggi dapat mereduksi aktivitas bakteri dalam kondisi asam.
Proses penguraian nitrat tersebut akan terus berlanjut hingga menghasilkan nitrogen sebagai produk akhir, melalui proses denitrifikasi yang bersifat anaerob.
copyright by internet and editing
