REVISI MAKALAH

REVISI MAKALAH

PENGOLAHAN AIR LIMBAH AERASI

Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas Pengolahan Air Limbah

Disusun Oleh :

Alissia Arieszona ( 01 )

Desy Arista ( 04 )

Dhiya’ul Helmi Ihsanti ( 05 )

Edo Mahista Novananda ( 07 )

Farrah Crisnaditya ( 08 )

Risma Wifian C ( 17 )

Kelompok : IV (Empat)Kelas : 2 D

TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI MALANG

2013

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Metode pengolahan air limbah dengan menggunakan sistem Lumpur

Aktif Konvensional merupakan metode yang banyak digunakan dlaam

pengolahan air limbah indsutri. Terdapat beberapa alasan yang mendasari

hal tersebut yakni efisiensi pengolahan cukup tinggi (penyisishan BOD +

85%), desain reaktornya sederhana, dan rentang dari jenis limbah cair yang

dapat diolah cukup luas. Alasan yang lain yaitu kandunga organik dalam air

limbah industri masih berada dalam rentang yang sesuai untuk dioalh

dengan menggunakan metode ini.

Perkembangan industri di Indonesia pada saat ini cukup pesat. Hal ini

ditandai dengan semakin banyaknya industri yang memproduksi berbagai

jenis kebutuhan manusia seperti industri kertas, tekstil, makanan, dan

sebagainya. Seiring dengan perkembangan tersebut, maka semakin banyak

pula hasil samping yang diproduksi sebagai limbah. Banyaknya limbah dapat

menyebabkan terjadinya pencemaran, terutama limbah cair yang dapat

mencemari sistem perairan seperti sungai. Dengan demikian limbah cair

yang dikeluarkan harus memiliki baku mutu untuk mencegah pencemaran.

Jika terjadinya pencemaran, hal ini harus ditanggulangi (dicegah) dengan

mengolah limbah yang dikeluarkan agar sesuai dengan baku mutu.

Salah satu parameter yang sering digunakan sebagai tolak ukur

tercemarnya suatu sungai adalah COD (Chemical Oxygen Demand), pH, DO

(Disolved Oxygen), dan temperatur yang mengacu pada baku mutu yang

dikeluarkan oleh pemerintah. Dengan mengetahui nilai parameter suatu

limbah cair, maka dapat diketahui limbah tersebut dapat berpotensi

mencemari sungai atau tidak.

BAB II

PUSTAKA

Proses pengolahan air limbah secara biologi dapat dilakukan secara

anaerobik dam secara aerobik. Pada pengolahan air limbah secara anaerobik

mikroorganisme pendekomposisi bahan-bahan organik dalam air limbah

akan terganggu pertumbuhannya atau bahkan akan mati jika terdapat

oksigen bebas (O2) dalam sistem pengolahannya. Dalam pengolahan air

limbah secara aerobik mikroorganisme mengoksidasi dan mendekomposisi

bahan-bahan organik dalam air limbah dengan menggunakan oksigen yang

disuplai oleh aerasi dengan batuan enzim dalam mikroorganisme. Pada

waktu yang sama mikroorganisme mendapatkan energi sehingga

mikroorganisme baru dapat bertumbuh.

Berdasarkan pertumbuhan mikroba dalam peralatan pengolahan air

limbah terdapat dua macam pertumbuhan mikroorganisme yakni

pertumbuhan secara tersuspense dan pertumbuhan secara terlekat.

Pertumbuhan mikroba secara tersuspensi adalah tipe pertumbuhan mikroba

dimana mikroba pendegradasi bahan-bahan organik bercampur secara

merata dengan air limbah dalam perlatan pengolah air limbah. Sedangkan

pertumbuhan mikroba secara terlekat adalah jenis pertumbuhan mikroba

yang melekat pada bahan pengisi yang terdapat pada peralatan pengolah air

limbah. Contoh peralatan pengolah air limbah secara anaerobik yang

menggunakan sistem pertumbuhan mikroba tersuspensi diantaranya yaitu

Laguna Anaerobik dan Up-Flow Acaerobic Sludge Blanket. Sedangkan filter

anaerobik, dan anaerobic fluidized bed reactor merupakan contoh peralatan

pengolah air limbah/reaktor yang menggunakan sistem pertumbuhan

mikroba tersuspensi secara aerobik diantaranya yaitu lumpur aktif dan

Laguna Teraerasi. Sedangkan reaktor yang menggunakan sistem

pertumbuhan mikroba terlekat secara aerobik diantaranya yaitu Trickling

Filter, dan Rotating Biological Contactor.

Reaksi dekomposisi/ degradasi bahan organik secara aerobik dan reaksi

pertumbuhan mikroorganisme yang terjadi dalam sistem pengolahan air

limbah ditunjukkan sebagai berikut:

[bahan organik] + O2 + nutrisi → CO2 + NH3 + mikroba baru + produk

akhir yang lain .....(1) Mikroba

[mikroba] + 5 O2 → 5C O2 +2H2O + NH3 + Energi ................(2)

Dengan demikian proses dekomposisi bahan organik terjadi bersamaan

dengan pertumbuhan mikroorganisme.

Proses degradasi bahan-bahan organik dan proses pertumbuhan

mikroba dapat berlangsung dengan baik jika terdapat kondisi lingkungan

yang mendukung. Derajat keasaman (pH) yang relatif netral, yaitu pH 6,5 –

8,0; suhu normal, yaitu dalam rentang 25 -35oC; dan tidak terdapat senyawa

toksik yang merugikan. Kondisi lingkungan di atas dan tersedianya perlatan

pengolah air limbah merupakan persyaratan yang harus dipenuhi untuk

berlangsungnya proses pengolahan secara efektif.

Proses pengolahan secara biologi yang paling sering digunakan adalah

proses pengolahan dengan menggunakan lumpur aktif. Metode ini

memanfaatkan kerja mikroba aktif yang mendegradasi bahan-bahan organik

secara aerobik. Karena mikroba aktif wujud fisiknya menyerupai lumpur

maka kemudian disebut lumpur aktif. Selain metode Lumpur Aktif secara

konvensional terdapat modifikasi metode lumpur aktif seperti Oxidation

Ditch, Extended Aeration Activated Sludge, Sequencing Batch Reactor, dan

Contact Stabilization. Namun pada prinsipnya semua metodologi mempunyai

fungsi yang serupa sehingga kemiripan komponen-komponen unitnya.

Terdapat empat komponen dalam metode Lumpur aktif yaitu tangki aerasi,

tangki pengendap, sistem pengendalian lumpur, dan sistem pembubuhan

nutrisi. Ketiga komponen unit dilakukan secara otomatis tetapi unit

pembubuhan nutrisi biasanya dilakukan secara manual.

Sistem Lumpur aktif konvensional sudah dikenal masyarakat industri

sejak lama. Dalam aplikasi di lapangan/industri alur pengoperasian proses

lumpur aktif konvensional dapa dilihat pada gambar 1. Tangki aerasi

umumnya terbuat dari beton atau pelat besi berbentuk persegi panjang atau

bulat.

Tangki aerasi Kolam sedimentasi akhirKolam Sedimentasi primer

Ke proses pengolahan

lumpur

Gambar 1. Aliran proses lumpur aktif konvensional

Penyuntikan udara ke dalam tangki aerasi dilakukan secara difusi

(penyemprotan) atau secara mekanis atau gabungan keduanya. Di depan

Tangki Aerasi terdapat Tangki Pengendapan/Sedimentasi Primer dan di

belakang Tangki Aerasi terdapat tangki sedimentasi akhir. Sedimentasi

primer diperuntukan bagi pengendapan partikel-partikel padatan

terendapkan (settleable solid) yang berukuran 1,2µm. Sedangkan tangki

sedimentasi akhir yang biasa disebut dengan Clarifier berfungsi untuk

mengembalikan sebagian lumpur aktif yang terbawa oleh aliran efluen.

Sekitar 2-30% lumpur yang masuk ke dalam Clarifier dikirim kembali ke

tangki aerasi sedangkan lumpur yang lainnya dibiarkan selama 2 -3 jam

dalam tangki sedimentasi akhir untuk diendapkan. Setelah diendapkan

sedimen lumpur dalam Clarifier dikerok dan dibuang dalam lumpur. Lumpur

dalam pengumpul lumpur dibuang dengan cara pengentalan (thickening)

dan dehidrasi.

Nutrisi/makanan yang diberikan bagi mikroorganisme pendegradasi

limbah dalam lumpur aktif konvensioanal diberikan sesuai dengan

perbandingan BOD:N:P = 100:5:1. Glukosa digunakan sebagai sumber

karbon, KNO3 sebagai sumber nitrogen, KH2PO4 sebagai sumber phospor.

Dalam percobaan ini nutrisi yang diberikan bagi mikroba berupa limbah air

sintetis. Hal ini dimaksudkan agar penentuan efisiensi pengolahan limbah

dalam lumpur aktif konvensional dapat dihitung dengan lebih akurat.

Lumpur berlebih

Lumpur kembali

Air sudah diolah udara

Air limbah beserta mikroba tersuspensi dalam air limbah tersebut

biasnya disebut dengan mixed liquor. Untuk mengetahui kuantitas mikroba

pendekomposisi atau pendegradasi air limbah maka ditentukan dengan

mengukur kandungan padatan tersuspensi yang mudah menguap (mixed

liquor volatile suspended solids/MLVSS) dalam reaktor. Rasio kuantitas

nutrisi yang ditambahkan ke dalam mixed liquor terhadap kuantitas mikroba

tersuspensi digunakan sebagai ukuran sehat tidaknya pertumbuhan mikroba

tsb. Rasio food to microorganism (F/M) yang ideal untuk sistem lumpur aktif

konvensional berkisar antara 0,2 – 0,5 kg BOD/hari//kg MLVSS. Jika rasio F/M

terlalu besar maka akan terdapat dominasi pertumbuhan bakteri filamen

yang menyebabkan lumpur aktif sulit mengendap. Jika F/M terlalu kecil maka

akan terbentuk busa yang berasal dari pertumbuhan bakteri yang berbentuk

busa. Maka nilai F/M yang ideal merupakan parameter kunci yang menjadi

acuan keberhasilan pengoprasian sistem lumpur aktif.

Penetapan COD (Chemical Oxygent Demand)

COD atau kebutuhan oksigen kimia adalah jumlah oksigen yang

dibutuhkan untuk mengoksidasi zat-zat organik yang ada dalam 1 liter

sampel air, dimana pengoksidasi K2Cr2O7 digunakan sebagai sumber oksigen

(oxidizing agent).

Penetapan MLVSS

Konsentrasi biomassa atau organisma dinyatakan dalam mg/L VSS

(Volatile Suspended Solid). Prinsip pengukuran berdasarkan gravimetri, yaitu

analisa berdasarkan penimbangan berat dan dilakukan dengan cara

penyaringan, pemanasan dan penimbangan.

BAB III

PEMBAHASAN

Aerasi adalah “proses dimana gas dibebaskan atau dilepaskan dari air

atau diserap atau dilarutkan”. Di dalam pengolahan air minum, aerasi

merupakan salah satu pengolahan pendahuluan (preliminary treatment)

yang tujuan utamanya adalah meningkatkan kadar oksigen terlarut

(dissolved oxygen), sehingga mencegah terjadinya proses anaerobik pada

proses-proses selanjutnya. Proses ini dapat juga digunakan untuk

mengurangi kandungan H2S, Fe dan Mn, CO2 bebas, dan detergen yang

terdapat pada air baku.memanfaatkan mikroorganisme sebagai agen

pengurai limbah

Aerasi adalah suatu bentuk perpindahan gas dan dipergunakan dalam

berbagai bentuk variasi operasi :

• (1)   Tambahan oksigen untuk mengoksidasi besi dan mangan terlarut.

• (2)   Pembuangan karbon dioksida

• (3)   Pembuangan hydrogen sulfida untuk menghapuskan bau dan

rasa.

• (4)   Pembuangan minyak yang mudah menguap dan bahan-bahan

penyebab bau dan rasa serupa yang dikeluarkan oleh ganggang serta

mikroorganisme serupa.

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;

(Mengoksidasi BO, Memerlukan O2 sebagai aseptor elektron)

2. Proses anaerob, yang berlangsung tanpa adanya oksigen.

PROSES LUMPUR AKTIF (ACTIVATED SLUDGE PROCESS)

Pengolahan air limbah dengan metode pertumbuhan tersuspensi

(suspended growth) umumnya diaplikasikan sebagai Proses Lumpur Aktif.

Istilah lumpur aktif ini identik dengan mikroorganisme aktif, karena

mikroorganisme yang dipergunakan dalam pengolahan air limbah jumlahnya

cukup besar (pekat) dan menyerupai lumpur, maka diberi istilah lumpur

aktif.

Model pengolahan air limbah dengan metode pertumbuhan

tersuspensi yang dikenal dengan lumpur aktif "KONVENSIONAL" seperti

berikut :

Langkah operasional lumpur aktif sebagai berikut :

1. Pembiakan mikroorganisme, pembiakan mikroorganisme dimaksudkan untuk

menumbuhkan mikroorganisme yang akan diaplikasikan pada pengolahan

air limbah. Pembiakan mikroorganisme dilakukan dengan memasukan

mikroorganisme kedalam tangki aerasi (aeration tank), mikroorganisme

dicampur dengan air dan injeksikan oksigen/udara kedalam tangki aerasi,

disamping injeksi udara pada pembiakan mikroorganisme perlu ditambahkan

nutrient yang dapat dibuat dengan mempergunakan campuran gula pasir

dan pupuk NPK. Nutrient harus mempunyai kandungan ion C, H, O, N dan S.

Setelah terjadi pembiakan, nutrient diganti dengan mempergunakan air

limbah yang akan diolah, diberikan sedikit demi sedikit hingga tangki aerasi

penuh. Proses ini juga dikenal proses aklimatisasi.

2.    Air limbah yang telah terkondisi sesuai lingkungan mikroorganisme (pH

normal dan temperatur lingkungan serta kandungan logam berat kecil)

dipompa dialirkan menuju tangki aerasi. Pada tangki aerasi akan terjadi

perombakan bahan organic oleh mikroorganisme, laju alir air limbah yang

dipompa diatur sedemikian rupa sesuai dengan waktu kontak (waktu tinggal)

yang dibutuhkan.

3.    Air limbah yang tercampur dengan mikroorganisme pada tangki aerasi

akan keluar dari tangki aerasi menuju tangki clarifier. Pada tangki clarifier

terjadi pemisahan antara mikroorganisme dengan air limbah yang sudah

dioleh, air limbah yang sudah teroleh akan keluar (over flow) dari bagian

atas clarifier, sedangkan mikroorganisme keluar dari bagian bawah.

4.    Mikroorganisme yang keluar dari bagian bawah clarifier, sebagian besar

dipompa dan dialirkan kembali ke tangki aerasi untuk proses berikutnya, dan

sebagian kecil dibuang. Pembuangan mikroorganisme dimaksudkan untuk

mengendalikan jumlah (konsentrasi) mikroorganisme didalam tangki aerasi.

5.    Mikroorganisme yang terbuang dari clarifier perlu dilakukan pengelolaan

lebih lanjut sehingga tidak mencemari lingkungan. Proses yang umum

dipergunakan untuk pengelolaan mikroorganisme ini adalah  Dewatering

(pengurangan kadar air) dan Pengeringan (Drying). Hasil pengolahan

mikroorganimse berupa limbah padat yang dikenal dengan “BIOSOLID”.  

FAKTOR-FAKTOR YANG PERLU DIPERHATIKAN DALAM APLIKASI

LUMPUR AKTIF   

Berbagai faktor yang perlu diperhatikan dalam aplikasi lumpur aktif dalam

pengolahan air limbah diantaranya :

1. Kualitas air limbah yang akan dioleh meliputi : derajat keasaman

(pH), temperatur, konsentrasi bahan organic yang dinyatakan dalam

besaran chemical oxygen demand (COD) dan biological oxygen

demand (BOD), dan konsentrasi logam berat. 

2. Laju alir air limbah, laju alir air limbah berpengaruh terhadap waktu

tinggal (waktu proses) didalam tangki aerasi, semakin besar laju alir,

waktu tinggal semakin kecil dan ini akan berdampak pada hasil

pengolahan air limbah

3. Konsentrasi mikroorganisme didalam tangki aerasi, konsentrasi

mikroorganisme berpengaruh terhadap hasil pengolahan air limbah,

jika konsentrasi mikroorganisme terlalu kecil maka hasil pengolahan

tidak maksimal, dan jika terlalu besar mikroorganisme bekerja tidak

maksimal dan hasil pengolahan juga tidak maksimal. Pada umum

dipergunakan perbandingan antara jumlah makanan (F) sebagai

nutrient terhadap jumlah mikroorganisme yaitu (F/M) ratio yang

besarnya berkisar 0,8 – 1,0. Artinya jika COD air limbah sebesar 5000

mg/L, maka konsentrasi mikroorganisme dalam tangki aerasi kurang

lebih 5000 mg/L

4.  Injeksi udara, besarnya udara yang diinjeksikan berpengaruh

terhadap kelarutan oksigen dalam tangki aerasi, kelarutan oksigen

berpengaruh terhadap hasil pengolahan air limbah. Jika oksigen

terlarut sangat kecil, maka hasil pengolahan tidak maksimal. Kelarutan

oksigen dalam air limbah diharapkan maksimal sehingga hasil

pengolahan air limbah maksimal. Berdasarkan data kelarutan oksigen

yang baik sekitar 2 mg/L. 

5. Distribusi Udara, Injeksi udara kedalam air limbah dimaksudkan

untuk membantu kebutuhan oksigen mikroorganisme dan proses

oksidasi. Distribusi udara yang tidak merata dapat mempengaruhi hasil

pengolahan air limbah, diharapkan udara terdistribusi secara merata

agar hasil pengolahan air limbah maksimal. Kekurangan oksigen

berdampak pada kehidupan mikroorganisme, warna mikroorganime

menjadi pucat dan sulit untuk mengendap dan dapat mengganggu

proses pengendapan pada clarifier.

6. Laju alir (recycle) mikroorganisme, besarnya laju alir recycle

mikroorganimse berpengaruh terhadap waktu tinggal dan konsentrasi

mikroorganisme pada tangki aerasi. Laju alir recycle harus dilakukan

pengendalian agar konsentrasi mikroorganisme pada tangki aerasi

tidak berlebih maupun berkurang dan waktu tinggal terpenuhi

sehingga hasil pengolahan air limbah maksimal. 

PENGEMBANGAN MODEL LUMPUR AKTIF KONVENSIONAL

Pengembangan model lumpur aktif konvensional dimaksudkan untuk

meningkatkan efisiensi dan efektifitas pengolahan air limbah. Berbagai

model yang dikembangkan dalam pengolahan air limbah dengan lumpur

aktif pertumbuhan tersuspensi diantaranya : 

1. Model Kontak-Stabilisasi (Contact-Stabilization)

Model ini merupakan pengolahan air limbah secara biologi AEROB.

Pengembangan model kontak-stabilisasi ini diharapkan dapat meningkatkan

efisiensi dan efektivitas pengolahan air limbah secara biologi aerob, yaitu

waktu proses pengolahan yang lebih pendek dan hasil pengolahan air

limbahnya yang maksimal. Model Kontak-Stabilisasi seperti gambar berikut :

Model yang dikembangkan yaitu menambah sebuah tangki yang

dimaksudkan untuk “mengistirahatkan sementara” mikroorganisme sebelum

dipergunakan dalam proses berikutnya yaitu pada tangki kontak. Seperti

diketahui pada system konvensional mikroorganisme dari tangki clarifier

langsung dimasukan kedalam tangki proses, sedangkan pada model kontak-

stabilisasi, mikroorganisme ditampung terlebih dahulu dalam sesuatu tangki

(tangki aerasi) selanjutnya dialirkan ke tangki proses utama yaitu tangki

kontak (contact tank).

Pada model kontak dan stabilisasi (aerasi) ini kedua tangki baik tangki

aerasi maupun tangki kontak diinjeksikan udara, diharapkan dengan

penambahan tangki penampungan sementara mikroorganisme (tangki

stabilisasi/aerasi) dapat memperpendek waktu proses dan meningkatkan

hasil pengolahan air limbah

2. Model Kolam Oksidasi (oxidation Ditch)

Pengembangan model lain untuk pengolahan air limbah secara biologi

AEROB dengan lumpur aktif pertumbuhan tersuspensi adalah kolam oksidasi

(oxidation ditch). Pada model ini tangki proses dibuat berkelok-kelok, dan

proses aerasi tidak dilakukan injeksi oksigen/udara secara langsung

melainkan mempergunakan “ROTOR” sejenis baling-baling. Rotor ini

berputar dan pada saat berputar air limbah akan berkontak dengan udara.

Air limbah dipompa dialirkan kedalam kolam oksidasi, pada kolam oksidasi

air limbah bercampur dengan mikroorganimse berputar, panjang lintasan

putaran tergantung pada waktu kontak yang dibutuhkan.

Model kolam oksidasi (oxidation ditch) seperti pada gambar berikut : 

Pengolahan air limbah secara biologi aerob dengan model oxidation

ditch

Model rotor pada Oxidation Ditch

3. Kolam Besar Aerasi (Aerated lagoons)

Pengolahan air limbah secara biologi AEROB dengan model Aerated

lagoons (basins) membutuhkan luas lahan yang cukup besar, hal ini

dilakukan mengingat jumlah air limbah yang akan dilakukan pengolahan

sangat besar. Pada model ini dapat terjadi 2 (dua) proses yaitu AEROB dan

FAKULTATIF. Proses aerob terjadi pada permukaan air limbah yang teraduk

dengan motor dan berkontak dengan udara sekitar, jika kedalaman kolam

tidak terlalu dalam maka akan terjadi proses pengolahan secara AEROB

tetapi  jika kolam yang dipergunakan mempunyai kedalaman yang cukup

dalam maka proses pengolahan berlangsung secara FAKULTATIF. Proses

yang terjadi dalam kolam aerasi ini hampir sama dengan model oxidation

ditch.