BAB-5 Pengolahan Limbah Cair

BAB 5PENGENDALIAN PENCEMARAN PERAIRAN DAN TEKNOLOGI PENGELOLAAN AIR LIMBAH

Pembahasan bab mencakup :

pencemaran badan air dan pengendaliannyaparameter kualitas dan karakteristik air limbahteknologi pengolahan air limbah industriSumber : http://www.lvta.lt/naujienos/

Pencemaran badan air dan pengendaliannyaPembuangan air limbah pencernaran lingkungan apabila kualitas air limbah tidak memenuhi baku mutu lirnbah. Menurunnya kualitas badan air seperti air tanah, air sungai, dan air laut akibat pembuangan air limbah yang kurang baik terutama disebabkan oleh :a. Kurangnya sarana dan prasarana sistem pemipaan air limbah domestik.b. Masih rendahnya partisipasi masyarakat dalam pengelolaan air limbah.c. Masih tingginya penggunaan air sungai dan air tanah oleh masyarakat sebagai sumber air bersih.d. Rendahnya tingkat ketaatan para pengusaha terhadap peraturan pembuangan air lirnbah. Sumber : http://www.icimod.org/photocontest/2013/probal-rashid/20130421_083124.jpg.php

Untuk mempertahankan dan memperbaiki kualitas badan air sesuai dengan peruntukannya dan meningkatkan kesadaran dan partisipasi masyarakat, pemerintah daerah melalui BPLHD / BAPEDAL melakukan kegiatan antara lain:Pelaksanaan Program Kali Bersih (Prokasih) yang mencakup sebagian besar propinsi dan sungai seperti tercantum pada tabel 5.1 dan tabel 5.2.Pemberian bantuan dana melaui kredit bunga rendah bagi pengusaha yang akan membangun sarana pengolahan air limbah.Pemberian kemudahan bagi masyarakat untuk mendapatkan fasilitas air minum.Pemasyarakatan/sosialisasi tentang produksi bersih, gerakan hemat air, program sumur resapan, dan penghijauan.Peningkatan sumber daya manusia bagi aparat, wakil masyarakat/LSM, dan industri kecil dalam upaya pengelolaan air limbah dan penaatan peraturan.Peningkatan sarana dan prasarana sistem perpipaan air limbah dan instalasi pengolahan air limbah melalui kerja sama dengan swasta.Perijinan pembuangan air limbah bagi industri melalui SIPLC (Surat Ijin Pembuangan Air limbah) dan penegakan hukum bagi industri/kegiatan yang tidak menaati peraturan pembuangan air limbah.

Berkaitan dengan pengendalian pencemaran air pemerintah juga mengeluarkan perangkat hukum, antara lain berupa PP No. 20 Tahun 1990 yang diperbaharui dengan PP No. 82 Tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air. Dalam PP disebutkan bahwa setiap orang atau badan yang membuang air limbah wajib menaati baku mutu air limbah sebagaimana ditentukan dalam izin pembuangan air limbah yang telah ditetapkan. Kemudian, setiap orang yang membuang air limbah sebagaimana ditetapkan dalam izin pembuangannya dilarang melakukan pengenceran. Pengolahan air lirnbah harus dilakukan dengan cermat, dimulai dari perencanaan yang tepat dan teliti, pelaksanaan pembangunan fasilitas instalasi pengolahan air limbah (IPAL) atau unit pengolahan limbah (UPL) yang benar, serta pengoperasian UPL yang cermat.

Dalam menentukan/perencanaan desain IPAL terhadap air limbah yang akan diolah hendaknya diperhatikan hal-hal sebagai berikut:Kandungan dan jenis zat pencemar dalam air limbah, misal kandungan padatan terlarut dan tersuspensi, kandungan bahan organik dan inorganik, kandungan logam berat, minyak dan lemak serta beberapa kontaminan spesifik seperti senyawa fosfor, nitrogen , sulfat, sianida, dan fenol.Jumlah air limbah (debit) yang harus diolah perhari, serta fluktuasi jumlah air limbah dalam 1 hari, 1 minggu, dan 1 bulan.Karakteristik kimia dan fisik dari setiap jenis bahan-bahan tersebut, misalnya sifat toksisitasnya, kemudahan menguap (volatility), berat jenis, dsb.

Parameter kualitas dan karakteristik air limbahTabel 5.3 berisi daftar karakteristik dan beberapa kontaminan yang umum terdapat dalam limbah industri yang menentukan jenis pengolahan selanjutnya. Secara umum, air limbah dapat dikelompokkan berdasarkan parameter organik, karakteristik fisik, dan kontaminan spesifik.Parameter kualitas bulk organic merupakan ukuran jumlah zat organik yang terdapat dalam aliran limbah. Jenis parameter ini terdiri dari total organic carbon (TOC), chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD), dan minyak dan lemak (O&G) atau total petroleum hydrocarbons (TPH). Parameter-parameter ini bukan merupakan ukuran suatu senyawa tertentu, melainkan lebih kepada kelompok dari senyawa tersebut. Nilai TOC, COD, dan BOD menunjukkan jumlah zat organik yang terdapat dalam aliran limbah yang membutuhkan stabilisasi, atau oksidasi.

BOD mengukur senyawa organik yang dapat diolah secara biologis, sementara TOC dan COD masing-masing mengukur jumlah karbon dalam zat organik, dan jumlah karbon yang secara teoretis dapat dioksidasi meniadi karbondioksida dan berbagai zat inorganik teroksidasi. Parameter O&G / TPH menunjukkan adanya minyak atau senyawa hidrokarbon yang terdapat baik dalam bentuk terlarut/teremulsi atau dalam keadaan bebas. Parameter ini berguna untuk mengukur kualitas organik air limbah hanya bila senyawa-senyawa organik tersebut terdapat dalam jumlah besar seperti dalam air limbah industri pengilangan minyak.Jenis pencemar fisik dalam air limbah terdiri dari total suspended solids (TSS), pH, temperatur, warna, bau, dan potensial reduksi. Beberapa dari karakteristik fisik ini mencerminkan kualitas aestetik dari air limbah (seperti warna dan bau), sedangkan karakteristik lain seperti pH dan temperatur, dapat memberikan dampak negatif pada badan air penerima.

Teknologi Pengolahan air limbahPengolahan air limbah terutama ditujukan untuk mengurangi kandungan bahan pencemar di dalam air, seperti senyawa organik, padatan tersuspensi, mikroba patogen dan senyawa organik yang tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme yang ada di alam. Proses pengolahan dilakukan sampai batas tertentu sehingga air limbah tidak mencemarkan lingkungan hidup.Pengoiahan air limbah dapat dibagi atas lima tahap pengolahan, yaitu : 1. Pengolahan awal (pretreatment)2. Pengolahan tahap pertama (primary treatment)3. Pengolahan tahap kedua (secondary treatment) 4. Pengolahan tahap ketiga (tertiary treatment) 5. Pengolahan lumpur (sludge treatment)

Gambar 5.1 Proses Pengolahan Limbah Industri Yang Dapat Dipilih

Pengolahan Awal ( Pretreatment) dan Tahap Pertama ( Primary Treatment)Tujuan meminimalkan variasi konsentrasi dan laju alir dari air limbah danmenghilangkan zat pencemar tertentu. Jenis :Penyaringan (Screening),Ekualisasi.Netralisasi. Sedimentasi

Penyaringan / ScreeningFungsi untuk menghilangkan partikel-partikel besar dari air limbah.Alat ini dipakai pada industri pengalengan, bir, dan kertas. Tipe screen yang umum dijumpai :Grit Chamber untuk melindungi pompa dan peralatan mekanik dari kerusakan karena tergerus padtan inorganik (grit) seperti kerikil, pecahan kaca dllGrease Trap menangkap bahan ringan (floating) seperti lemak, minyak

Terdapat berbagai jenis alat penyaringan, misalnya, bar rucks, static screens, vibrating screens. dan lain-lain

EkualisasiTujuan untuk mengurangi variasi laju alir dan konsentrasi air limbah, agar mencegah pembebanan tiba-tiba (shock load). Bentuk alat ini umumnya adalah kolam yang dapat dilengkapi dengan pengaduk atau tanpa pengaduk

Kegunaan dari ekualisasi adalah :

Membagi dan meratakan volume pasokan (influent) untuk masuk pada proses treatment.Meratakan variabel & fluktuasi dari beban organik untukmenghindari shock loading pada sistem pengolahan biologiMeratakan pH untuk meminimalkan kebutuhan chemical pada proses netralisasi.Meratakan kandungan padatan (SS, koloidal, dls b) untuk meminimalkan kebutuhan chemical pada proses koagulasi dan flokulasi.

NetralisasiProses ini umumnya dicapai dengan mencampurkan asam atau basa dengan air limbah, tetapi jumlahnya tergantung pada proses hulu dan hilir yang dipakai. Untuk mengoptimalkan pertumbuhan microorganisme pada pengolahan secara biologi, pH perlu dijaga pada kondisi antara pH 6,5 - 8,5, karena sebagian besar microb aktif atau hidup pada kondisi pH tersebutKapur (CaO atau Ca(OH)2) adalah senyawa penetral yang paling umum dipakai untuk air limbah yang bersifat asam dan asam kuat dapat digunakan untuk menetralkan air limbah basa

SedimentasiTujuannya menghilangkan zat padat yang tersuspensi. Partikel tertentu, seperti padatan limbah kertas dan pulp atau domestik, akan menggumpal pada sat partikel tersebut menuju dasar tangki sedimentasi, sehingga mempengaruhi laju pengendapan. Dikenal juga pengendapan flocculant. Partikel seperti pasir, abu, dan batubara tidak menggumpal, ini dikenal dengan nama pengendapan discrete.

Sedimentasi (lanjutan)Sedimentasi bisa dilakukan pada awal maupun pada akhir dari unit sistim pengolahan. Jika kekeruhan dari influent tinggi, sebaiknya dilakukan proses sedimentasi awal (primary sedimentation) didahului dengan koagulasi dan flokulasi mengurangi beban pada treatment berikutnya.Secondary sedimentation yang terletak pada akhir treatment gunanya untuk memisahkan dan mengumpulkan lumpur dari proses sebelumnya (activated sludge, OD, dlsb) dimana lumpur yang terkumpul tersebut dipompakan keunit pengolahan lumpur tersendiri.

Secondary TreatmentUmumnya Pengolahan secara Biologis. Tujuan menghilangkan atau mengurangi kandungan senyawa organik atau anorganik dalam suatu air buangan. Proses melibatkan aktivitas mikroorganisme gabungan (mixed culture) yang heterotrofik. Jenis secondary treatment :Aerated lagoon (aerob)Anaerobic lagoonActivated SludgeTrickling FilterRotating Biological Contactor

Laguna Teraerasi (Aerated Lagoon)Berbentuk kolam dengan kedalaman antara 2,5 hingga 5 m serta luas hingga beberapa hektar. Penambahan oksigen ke dalam laguna dilakukan dengan pengadukan atau difusi udara.Dalam laguna aerobik, oksigen terlarut dan padatan tersuspensi teraduk dengan baik, dan mikroorganisme aerob bekerja.

Lumpur Aktif (Activated Sludge)Sistem lumpur aktif termasuk salah satu jenis pengolahan biologis, dimana mikroorganismenya berada dalam pertumbuhan tersuspensi. Prosesnya bersifat aerobik Kebutuhan oksigen dapat dipenuhi dengan cara mengalirkan udara atau oksigen murni ke dalam rekator biologis, sehingga cairan reaktor (mixed liquor) dapat melarutkan oksigen lebih besar dari 2,0 mg/liter

Diagram Prinsip Kerja Lumpur Aktif-Sesudah equalization tank ,limbah cair dimasukkan ke dalam tangki aerasi di mana terjadi pencampuran dengan mikroorganisme yang aktif (lumpur aktif). - Mikroorganisme penguraian kandungan organik dari limbah secara aerobik.Oksigen yang dibutuhkan untuk reaksi diberikan dengan cara memasukkan udara ke dalam tangki aerasi dengan blower. Aerasi ini juga berfungsi untuk mencampur limbah cair dengan lumpur aktif, hingga terjadi kontak yang intensif.- Sesudah tangki aerasi campuran limbah cair yang sudah diolah dan lumpur aktif masuk ke tangki sedimentasi di mana lumpur aktif diendapkan, sedangkan supernatant dikeluarkan sebagai effluen dari proses.- Sebagian besar lumpur aktif yang diendapkan di tangki sedimentasi dikembalikan ke tangki aerasi sebagai return sludge supaya konsentrasi mikroorganisme dalam tangki aerasinya tetap sama dan sisanya dikeluarkan sebagai excess sludge.

Activated Sludge

Saringan Percik (Trickling Filters)Saringan percik merupakan sistem biologis unggun-terjejal (packed bed) yang terdiri dari tumpukan batu atau bahan yang terbuat dari plastik. Bahan tersebut dikenal dengan nama medium penunjang (support medium) yaitu penunjang pertumbuhan lapisan mikroorganisme (biofilm) di permukaannya. Mikroorganisme yang tumbuh adalah jenis aerobik.

Air Limbah dialirkan bak pengendapan awal untuk mengendapkan padatan tersuspensiSelanjutnya air limbah bak trickling filter melalui pipa berlubang yang berputar. Pada saat kontak dengan media trikling filter, air limbah akan kontak dengan mikroorganisme yang menempel di permukaan media menguraikan senyawa polutan dalam air limbah.Air limbah yang masuk ke dalam bak keluar melalui pipa under-drain (dasar bak) dan keluar melalui saluran efluen.

Kontaktor Biologis Putar (Rotary Biological Contactor)Kontaktor biologis putar atau dikenal dengan nama RBC terdiri dari sejumlah piringan (discs) yang dipasang pada poros yang berputar, Sekitar 40% dari volumenya terendam dalam tangki yang berisi air limbah. Piringan adalah tempat bertumbuhnya lapisan mikroorganisme (bio-film), dengan ketebalan lapisan antara 1 hingga 4 mm.

Proses :ketika piringan berputar dan keluar dari air limbah, piringan membawa sejumlah air limbah untuk berkontak dengan udara; sehingga mikroorganisme dapat mengoksidasi zat organik yang terlarut. Ketika piringan kembali tercelup dalam air, gaya gesekan mengeluarkan kelebihan biomassa yang kemudian akan ditampung pada tangki pengendap di hilir aliran.

Pengolahan Air limbah Secara AnaerobProses pengolahun air limbah secara anaerob dipandang oleh banyak ahli (Speece 1996; Lettinaa dkk, 1997) sebagai metoda-inti teknoloai EPRP (Environmental Protection and Resource Preservation) dan merupakan teknologi berkelanjutan (Sustainable Technology).

Kelebihan konsep pengolahan air limbah secara anaerobik dibandingkan dengan metoda konvensional aerob adalah sebagai berikut :

a. proses berlangsung stabil,b. mengurangi biaya penangaan lumpur yang terbentuk,c. mengurangi biaya kebutuhan nitrogen dan fosfor,d. mengurangi kebutuhan luas lahan untuk instalasi,e. menghemat energi,f. mengurangi pencemaran udara off-gas,g. menghindari terjadinya busa untuk limbah vang mengandung surfaktan,h. mendegradasi zat organik yang tidak dapat diolah secara aerob,I. mengurangi tingkat toksisitas dari senyawa organik-terklorinasi,j. memungkinkan pengolahan limbah dari senyawa yang bersifat musiman.

Terdapat beberapa keadaan yang tidak cocok untuk proses anaerob yaitu : apabila temperatur limbah relatif rendah (< 20 C), limbah memiliki kandungan organik yang relatif rendah, limbah tidak memiliki alkalinitas yang mencukupi atau baku mutu BOD untuk keluaran sangat rendah (< 20 mg/L). Keuntungan lain proses anaerobik dibandingkan proses aerobik dapat dilihat pada tabel 5.9.

Penerapan teknologi anaerob dalam mengolah air limbah, pada saat ini telah atau akan mencakup : hampir semua jenis air limbah industri, limbah domestik, baik skala kecil maupun besar, limbah agroindustri.Contoh-contoh industri skala nyata yang telah menggunakan proses anerob : etanol, gula, bir. asam sitrat, selulosa, industri makanan; enzim, pengolahan ikan, pengolahan daging, pemotongan hewan, pengolahan susu, farmasi, kelapa sawt; pengolahan karet, pati, pengalengan sayuran/buah-buahan, ragi, kertas dan pulp dan lain-lain. Proses anaerobik mumnya digunakan untuk mengolah air limbah dangan BOD diatas 4000 mg/l.

Biokimia dan Mikrobiologi Proses Anaerobik Degradasi zat organik pada proses anaerobik merupakan proses mikroba yang rumit Degradasi zat organik terdiri dari beberapa reaksi berurutan yang saling tergantung dan paralel. Proses tersebut melibatkan berbagai macam mikroorganisme dan menghasilkan rantai makan mikroba pada 3 grup trofik yang berbeda (gambar 5.8) yang terdiri dari : mikroorganisme hidrolitik, mikroorganisme asidogenesa, mikroorganisme metanogenesa.Pada sistem anaerobik lebih dari 60% metana berasal dari asetat dan 30% sampai 40% metana dihasilkan dari reduksi CO2. Jadi Aceticlastic methanogens memainkan peranan penting dalam pembentukan metana. Aceticlastic methanogens dapat mudah terhambat oleh mikroorganisme pengguna H2 yang waktu penggandaannya hanya 1 sampai 4 jam. Dengan demikian pembentukan metana dapat. terhambat bila terjadi akumulasi H2.

Pemilihan Proses Pengolahan Air limbah Pemilihan proses :Langkah pertama pengkelompokkan karakteristik kontaminan dalam air limbah menggunakan indikator parameter seperti dalam table 5.14. Langkah kedua penentukan proses apa saja yang diperlukan dalam pengolahan air limbah. Pada tahap ini, pertimbangan secara detail sebaiknya dilakukan yaitu mempertimbangkan aspek teknis, ekonomi, keamanan, kehandalan, dan kemudahan mengoperasikannya.

Diagram Alir Penentuan Teknologi Pengolahan Air Limbah

TERIMA KASIH