A. Metode dan tahapan
proses pengolahan limbah cair
Metode dan tahapan proses pengolahan limbah cair yang
telah dikembangkan sangat beragam. Limbah cair dengan kandungan polutan yang
berbeda kemungkinan akan membutuhkan proses pengolahan yang berbeda pula.
Proses- proses pengolahan tersebut dapat diaplikasikan secara keseluruhan,
berupa kombinasi beberapa proses atau hanya salah satu. Proses pengolahan
tersebut juga dapat dimodifikasi sesuai dengan kebutuhan atau faktor finansial.
1.
Pengolahan Primer
(Primary Treatment)
Tahap pengolahan primer limbah cair sebagian besar adalah berupa proses
pengolahan secara fisika.
a.
Penyaringan
(Screening)
Limbah yang mengalir melalui saluran pembuangan
disaring menggunakan jeruji saring. Metode ini disebut penyaringan.
Metode penyaringan merupakan cara yang efisien dan murah untuk
menyisihkan bahan-bahan padat berukuran besar dari air limbah.
b.
Pengolahan Awal
(Pretreatment)
Limbah yang telah disaring kemudian disalurkan kesuatu
tangki atau bak yang berfungsi untuk memisahkan pasir dan partikel padat
teruspensi lain yang berukuran relatif besar. Tangki ini dalam bahasa inggris
disebut grit chamber dan cara kerjanya adalah dengan memperlambat aliran limbah
sehingga partikel – partikel pasir jatuh ke dasar tangki sementara air limbah
terus dialirkan untuk proses selanjutnya.
c.
Pengendapan
Setelah melalui tahap pengolahan awal, limbah cair
akan dialirkan ke tangki atau bak pengendapan. Metode pengendapan adalah metode
pengolahan utama dan yang paling banyak digunakan pada proses pengolahan primer
limbah cair. Di tangki pengendapan, limbah cair didiamkan
agar partikel-partikel padat yang tersuspensi dalam air limbah dapat mengendap
ke dasar tangki. Enadapn partikel tersebut akan membentuk lumpur yang kemudian
akan dipisahkan dari air limbah ke saluran lain untuk diolah lebih lanjut.
Selain metode pengendapan, dikenal juga metode pengapungan (Floation).
d.
Pengapungan
(Floation)
Metode ini efektif digunakan untuk menyingkirkan
polutan berupa minyak atau lemak. Proses pengapungan dilakukan dengan
menggunakan alat yang dapat menghasilkan gelembung- gelembung udara berukuran
kecil (± 30 – 120 mikron). Gelembung udara tersebut akan membawa partikel
–partikel minyak dan lemak ke permukaan air limbah sehingga kemudian dapat
disingkirkan.
Bila limbah cair
hanya mengandung polutan yang telah dapat disingkirkan melalui proses
pengolahan primer, maka limbah cair yang telah mengalami proses pengolahan
primer tersebut dapat langsung dibuang kelingkungan (perairan). Namun, bila
limbah tersebut juga mengandung polutan yang lain yang sulit dihilangkan
melalui proses tersebut, misalnya agen penyebab penyakit atau senyawa organik
dan anorganik terlarut, maka limbah tersebut perlu disalurkan ke proses
pengolahan selanjutnya.
2.
Pengolahan Sekunder
(Secondary Treatment)
Tahap pengolahan
sekunder merupakan proses pengolahan secara biologis, yaitu dengan melibatkan
mikroorganisme yang dapat mengurai/ mendegradasi bahan organik. Mikroorganisme
yang digunakan umumnya adalah bakteri aerob.
Terdapat tiga metode
pengolahan secara biologis yang umum digunakan yaitu metode penyaringan dengan
tetesan (trickling filter), metode lumpur aktif (activated sludge), dan metode
kolam perlakuan (treatment ponds / lagoons).
a.
Metode Trickling
Filter
Pada metode ini,
bakteri aerob yang digunakan untuk mendegradasi bahan organik melekat dan
tumbuh pada suatu lapisan media kasar, biasanya berupa serpihan batu atau
plastik, dengan dengan ketebalan ± 1 – 3 m. limbah cair kemudian
disemprotkan ke permukaan media dan dibiarkan merembes melewati media tersebut.
Selama proses perembesan, bahan organik yang terkandung dalam limbah akan
didegradasi oleh bakteri aerob. Setelah merembes sampai ke dasar lapisan media,
limbah akan menetes ke suatu wadah penampung dan kemudian disalurkan ke tangki
pengendapan.
Dalam tangki
pengendapan, limbah kembali mengalami proses pengendapan untuk memisahkan
partikel padat tersuspensi dan mikroorganisme dari air limbah. Endapan yang
terbentuk akan mengalami proses pengolahan limbah lebih lanjut, sedangkan air
limbah akan dibuang ke lingkungan atau disalurkan ke proses pengolahan
selanjutnya jika masih diperlukan.
b.
Metode Activated
Sludge
Pada metode activated
sludge atau lumpur aktif, limbah cair disalurkan ke sebuah tangki dan
didalamnya limbah dicampur dengan lumpur yang kaya akan bakteri aerob. Proses degradasi
berlangsung didalam tangki tersebut selama beberapa jam, dibantu dengan
pemberian gelembung udara aerasi (pemberian oksigen). Aerasi dapat mempercepat
kerja bakteri dalam mendegradasi limbah. Selanjutnya, limbah disalurkan ke
tangki pengendapan untuk mengalami proses pengendapan, sementara lumpur yang
mengandung bakteri disalurkan kembali ke tangki aerasi. Seperti pada metode
trickling filter, limbah yang telah melalui proses ini dapat dibuang ke
lingkungan atau diproses lebih lanjut jika masih dperlukan.
c.
Metode Treatment
ponds/ Lagoons
Metode treatment
ponds/lagoons atau kolam perlakuan merupakan metode yang murah namun prosesnya
berlangsung relatif lambat. Pada metode ini, limbah cair ditempatkan dalam
kolam-kolam terbuka. Algae yang tumbuh dipermukaan kolam akan berfotosintesis
menghasilkan oksigen. Oksigen tersebut kemudian digunakan oleh bakteri aero
untuk proses penguraian/degradasi bahan organik dalam limbah. Pada metode ini,
terkadang kolam juga diaerasi. Selama proses degradasi di kolam, limbah juga
akan mengalami proses pengendapan. Setelah limbah terdegradasi dan terbentuk
endapan didasar kolam, air limbah dapat disalurka untuk dibuang ke lingkungan
atau diolah lebih lanjut.
2.
Pengolahan Tersier
(Tertiary Treatment)
Pengolahan tersier dilakukan
jika setelah pengolahan primer dan sekunder masih terdapat zat tertentu dalam
limbah cair yang dapat berbahaya bagi lingkungan atau masyarakat. Pengolahan
tersier bersifat khusus, artinya pengolahan ini disesuaikan dengan kandungan
zat yang tersisa dalam limbah cair / air limbah. Umunya zat yang tidak dapat
dihilangkan sepenuhnya melalui proses pengolahan primer maupun sekunder adalah
zat-zat anorganik terlarut, seperti nitrat, fosfat, dan garam- garaman.
Pengolahan tersier
sering disebut juga pengolahan lanjutan (advanced treatment). Pengolahan ini
meliputi berbagai rangkaian proses kimia dan fisika. Contoh metode pengolahan
tersier yang dapat digunakan adalah metode saringan pasir, saringan multimedia,
precoal filter, microstaining, vacum filter, penyerapan dengan karbon aktif,
pengurangan besi dan mangan, dan osmosis bolak-balik.
Metode pengolahan
tersier jarang diaplikasikan pada fasilitas pengolahan limbah. Hal ini
disebabkan biaya yang diperlukan untuk melakukan proses pengolahan tersier
cenderung tinggi sehingga tidak ekonomis.
3.
Desinfeksi
(Desinfection)
Desinfeksi atau
pembunuhan kuman bertujuan untuk membunuh atau mengurangi mikroorganisme
patogen yang ada dalam limbah cair. Meknisme desinfeksi dapat secara kimia,
yaitu dengan menambahkan senyawa/zat tertentu, atau dengan perlakuan fisik.
Dalam menentukan
senyawa untuk membunuh mikroorganisme, terdapat beberapa hal yang perlu
diperhatikan, yaitu :
·
Daya racun zat
·
Waktu kontak yang
diperlukan
·
Efektivitas zat
·
Kadar dosis yang
digunakan
·
Tidak boleh bersifat
toksik terhadap manusia dan hewan
·
Tahan terhadap air
·
Biayanya murah
Contoh mekanisme desinfeksi pada limbah cair adalah
penambahan klorin (klorinasi), penyinaran dengan ultraviolet(UV), atau dengan
ozon (Oะท). Proses desinfeksi pada limbah cair biasanya dilakukan setelah proses
pengolahan limbah selesai, yaitu setelah pengolahan primer, sekunder atau
tersier, sebelum limbah dibuang ke lingkungan.
4. Pengolahan Lumpur (Slude Treatment)
Setiap tahap pengolahan limbah cair, baik primer, sekunder, maupun tersier,
akan menghasilkan endapan polutan berupa lumpur. Lumpur tersebut tidak dapat
dibuang secara langsung, melainkan pelu diolah lebih lanjut. Endapan lumpur
hasil pengolahan limbah biasanya akan diolah dengan cara diurai/dicerna secara
aerob (anaerob digestion), kemudian disalurkan ke beberapa alternatif, yaitu
dibuang ke laut atau ke lahan pembuangan (landfill), dijadikan pupuk kompos,
atau dibakar (incinerated).
A. Karakteristik Limbah Cair
Limbah cair berasal
dari rumah tangga (domestik) maupun Industri.
Air limbah domestik
terdiri atas :
a.
Tinja ( faeces ),yang
mengandung mikroba pathogen
b.
Air seni (urine),
pada umumnya mengandung nitrogen dan Posfor campuran air seni dan tinja disebut
Excreta.
c.
Grey water atau air
bekas cucian dapur, mesin cuci dan kamar mandi
Air cucian dari setiap rumah tangga berkumpul dan menyatu pada parit-parit kota mengalir menuju parit yang lebih besar kemudian ke sungai bercampur dengan segala macam limbah mulai dari detergen, busa sampho, kaporit dan karbol serta cucian bekas kotoran lainnya. Kaporit dan larutan karbol serta detergen merupakan racun bagi bakteri pembusuk dalam air sungai. Apabila konsentrasinya semakin tinggi maka bahan-bahan organik sukar membusuk sehingga menambah endapan dalam dasar parit dan parit akhirnya cepat tersumbat.
Air cucian dari setiap rumah tangga berkumpul dan menyatu pada parit-parit kota mengalir menuju parit yang lebih besar kemudian ke sungai bercampur dengan segala macam limbah mulai dari detergen, busa sampho, kaporit dan karbol serta cucian bekas kotoran lainnya. Kaporit dan larutan karbol serta detergen merupakan racun bagi bakteri pembusuk dalam air sungai. Apabila konsentrasinya semakin tinggi maka bahan-bahan organik sukar membusuk sehingga menambah endapan dalam dasar parit dan parit akhirnya cepat tersumbat.
Air limbah industri dapat mengandung berbagai jenis bahan organik maupun anorganik, yaitu :
a.
Garam anorganik,
seperti magnesium sulfat dan magnesium khlorida yang berasal dari kegiatan
pertambangan atau pabrik pupuk.
b.
Asam anorganik,
seperti asam sulfat yang berasal dari industri pengolah bijih logam dan bahan
bakar fosil yang mengandung kotoran berupa ikatan belerang.
c.
Senyawa organik,
seperti pelarut dan zat warna yang berasal dari industri penyamakan kulit dan
industri cat.
d.
Logam berat, seperti
cadmium, air raksa (merkuri dan krom yang berasal dari industri pertambangan,
cat, zat warna, baterai dan penyepuhan logam.
Zat-zat tersebut jika masuk ke perairan akan menimbulkan pencemaran yang
dapat membahayakan makhluk hidup, termasuk manusia.Karakteristik limbah cair
meliputi sifat – sifat fisika, kimia dan biologi.
Sifat-sifat tersebut dapat dipahami dengan mempelajari konsentrasinya dan
sejauh mana tingkat pencemaran yang dapat ditimbulkan limbah terhadap
lingkungan. Pemahaman tentang karakteristik dapat diketahui melalui pengambilan
sampel, misalnya : limbah cair mempunyai tingkat keasaman, pH= 6 dan mengandung
kadar besi 5 mg/l. Konsentrasi yang dikandung limbah akan menentukan beban
limbah terhadap lingkungan.
Ada tiga jenis sifat
dalam karakteristik limbah yaitu :
1.
Sifat Fisik
Sifat fisik limbah
cair meliputi temperatur, bau, warna, kekeruhan dan jumlah padatan terlarut.
a. Temperatur
Temperatur menunjukkan derajat atau tingkat panas air limbah. Skala temperatur yang biasa digunakan adalah Skala Fahrenheit (oF) dan Skala Celcius (oC). Persamaan dari kedua skala tersebut adalah:
Temperatur menunjukkan derajat atau tingkat panas air limbah. Skala temperatur yang biasa digunakan adalah Skala Fahrenheit (oF) dan Skala Celcius (oC). Persamaan dari kedua skala tersebut adalah:
oC = X ( oF-32 )
oF = X ( oC ) + 32
Temperatur yang dikeluarkan suatu limbah cair harus
merupakan temperature alami. Temperatur merupakan yang penting dalam
pengoperasian unit pengolahan limbah karena berpengaruh terhadap aktivitas
kimiawi dan biologi. Limbah yang mempunyai temperatur panas akan mengganggu
pertumbuhan biota tertentu dan pengentalan cairan berkurang serta mengurangi
sedimentasi. Tingkat zat oksidasi juga akan lebih besar pada suhu tinggi dan
pembusukan jarang terjadi pada suhu rendah.
b.
Bau
Bau merupakan parameter yang subjektif. Sifat bau limbah disebabkan karena
zat-zat organik yang telah terurai dalam limbah dan mengeluarkan gas-gas
seperti Sulfida dan Amoniak yang menimbulkan penciuman tidak enak, misalnya :
bau seperti telur busuk menunjukkan adanya Hidrogen Sulfida yang dihasilkan
oleh permukaan zat-zat organik dalam kondisi Anaerobik. Bau yang tidak enak
dapat disebabkan adanya campuran dari Nitrogen, Sulfur dan Fosfor yang berasal
dari pembusukan protein yang dikandung limbah. Adanya bau yang diakibatkan
limbah merupakan suatu indikator bahwa terjadi proses alamiah, sehingga dengan
adanya bau ini akan lebih mudah untuk menghindarkan tingkat bahaya yang
ditimbulkan oleh limbah dibandingkan dengan limbah yang tidak menghasilkan bau
dikarenakan lebih sulit diketahui.
c.
Warna
Warna dalam air disebabkan adanya ion-ion logam besi, mangan, humus,
plankton, tanaman air dan buangan industri. Selain itu warna juga dapat
disebabkan zat-zat terlarut dan zat tersuspensi. Meskipun tidak menimbulkan
sifat racun, warna air limbah menjadikan pemandangan lebih jelek.
d.
Kekeruhan
Kekeruhan air disebabkan karena ada partikel koloid yang terdiri dari
kwartz, tanah liat, sisa bahan-bahan, protein dan ganggang yang terdapat dalam
limbah, sehingga dapat dilihat dengan mata secara langsung. Adanya kekeruhan
membuat hilang nilai estetika.
e.
Padatan
Zat padat dalam limbah dapat dibedakan menjadi dua golongan yaitu padatan
terlarut dan padatan tersuspensi. Jenis padatan terlarut maupun tersuspensi
dapat bersifat organis atau sifat inorganis tergantung dari mana sumber limbah.
Padatan tersuspensi terdiri dari partikel koloid dan partikel biasa. Ada juga padatan
yang mengendap dikarenakan diameter lebih besar sehingga dalam keadaan tenang,
padatan tersebut mengendap sendiri. Pengukuran konsentrasi mokroorganisme dalam
limbah diukur dengan zat padat tersuspensi organik sebagai padatan tersuspensi
yang menguap
( Volatile Suspensi Solid ) pada temperatur tertentu.
( Volatile Suspensi Solid ) pada temperatur tertentu.
2.
Sifat kimia
Karakter kimia air
limbah meliputi :
a. Biochemical Oksigen Demand (BOD) adalah jumlah oksigen terlarut yang dibutuhlan oleh organisme hidup
untuk memecah atau mengoksidasi bahan-bahan buangan didalam air. Jika konsumsi
oksigen tinggi yang ditunjukkan dengan semakin kecilnya sisa oksigen terlarut,
berarti kandungan polutannya organiknya tinggi.
b. Chemical Oksigen Demand (COD ) adalah jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi bahan-bahan
organik yang terdapat dalam air, secara kimia.
c. Senyawa Organik dan Anorganik. Senyawa organik terdiri dari karbon dengan unsur O, N, P, S, H. Sedangkan
senyawa anoranik terdiri atas unsur lain yang bukan tersusun dari karbon
organik. Unsur-unsur yang terdapat dalam jumlah banyak akan bersifat toksik dan
menghalangi proses-proses biologis.
d.
Keasaman Air (pH). Keasaman air diukur
dengan pH meter. Keasaman ditetapkan berdasarkan tinggi rendahnya konsentrasi
ion hidrogen dalam air. Limbah cair yang mempunyai pH tinggi atau rendah dapat
mempengaruhi organisme dalam air. Air yang mempunyai pH rendah (pH<7)
membuat air menjadi korosif terhadap bahan konstruksi besi yang kontak dengan
air. Limbah cair dengan keasaman tinggi bersumber dari buangan yang mengandung
asam seperti air pembilas pada pabrik kawat atau seng.
e.
Alkalinitas (basa) nilai pH tinggi, ph>7
Tinggi rendahnya
alkalinitas ditentukan senyawa karbonat, garam-garam hidroksida, kalsium,
magnesium, natrium dalam air. Kesadahan dalam air disebabkan oleh tingginya
kandungan zat-zat tersebut. Semakin tinggi kesadahan suatu air semakin sulit
air berbuih.
f. Oksigen Terlarut
Oksigen telarut
berlawanan dengan BOD, semakin tinggi BOD semakin rendah oksigen terlarut.
Kemampuan air untuk mengadakan pemulihan secara alami benyak tergantung pada
tersedianya oksigen terlarut.
3. Sifat Bioligis
Sifat biologis meliputi mikroorganisme yang ada dalam
limbah cair. Mikroorganisme ini memiliki jenis yang bervariasi, hampir dalam
semua bentuk air limbah dengan konsentrasi 105 - 108 organisme/ml.
Mikroorganisme yang ditemukan banyak dalam bentuk sel tunggal yang bebas atau
berkelompok dan mampu melakukan proses-proses kehidupan. Bahan-bahan organik
yang terdapat dalam air akan diubah oleh mikroorganisme menjadi senyawa kimia
yang sederhana, sehingga dekomposisi zat-zat tersebut dalam jumlah besar akan
menimbulkan bau busuk. Keberadaan bakteri dalam unit pengolahan air limbah
merupakan kunci efisiensi proses biologis dan penting untuk mengevaluasi
kualitas air.
Semoga bermanfaat !!!
