PENGOLAHAN AIR LIMBAH

PENGOLAHAN AIR LIMBAH

A.  PENGERTIAN LIMBAH DAN MACAMNYA

Limbah adalah bahan sisa atau sampah yang dihasilkan dari berbagai aktivitas manusia dan mahluk lainnya. Sedangkan menurut keputusan Menperindag RI No. 231/MPP/Kep/7/1997 Pasal 1 tentang Prosedur Impor Limbah bahwa limbah adalah bahan/barang sisa atau bekas dari suatu kegiatan atau proses produksi yang fungsinya sudah berubah dari aslinya, kecuali yang dapat dimakan oleh manusia dan hewan.

Macam-macam limbah :

1. Berdasarkan sifatnya :

a. Limbah Padat

Limbah padat adalah hasil buangan industri yang berupa padatan, lumpur, bubur yang berasal dari sisa kegiatan dan atau proses pengolahan. Contohnya : limbah dari pabrik tapioka yang berupa onggok, limbah dari pabrik gula berupa bagase, limbah dari pabrik pengalengan jamur, limbah dari industri pengolahan unggas, dan lain-lain. Limbah padat dibagi menjadi 2, yaitu:

·         Dapat didegradasi, contohnya sampah bahan organik, onggok,

·         Tidak dapat didegradasi contoh plastik, kaca, tekstil, potongan logam.

b. Limbah Cair

Limbah Cair adalah sisa dari proses usaha dan/atau kegiatan yang berwujud cair. Contohnya antara lain : Limbah dari pabrik tahu dan tempe yang banyak mengandung protein, limbah dari industri pengolahan susu.

c. Limbah Gas

Limbah gas/asap adalah sisa dari proses usaha dan/atau kegiatan yang berwujud gas/asap. Limbah gas diantaranya adalah berupa karbon monokida (CO), karbon dioksida (CO₂) berupa gas yang tidak berwarna dan berbau, sulfur monoksida (SO) berupa gas tidak berwarna dan berbau tajam, asam sulfat, ammoniak gas tidak berwarna tapi berbau, dan nitrogen oksida (NO) berupa gas berwarna dan berbau. Contohnya : limbah dari pabrik semen

2.  Berdasarkan bahan penyusunnya :

a.  Limbah Organik

Limbah ini terdiri atas bahan-bahan yang besifat organik seperti dari kegiatan rumah tangga, kegiatan industri. Limbah ini juga bisa dengan mudah diuraikan melalui proses yang alami. Limbah pertanian berupa sisa tumpahan atau penyemprotan yang berlebihan, misalnya dari pestisida dan herbisida, begitu pula dengan pemupukan yang berlebihan. Limbah ini mempunyai sifat kimia yang setabil sehingga zat tersebut akan mengendap kedalam tanah, dasar sungai, danau, serta laut dan selanjutnya akan mempengaruhi organisme yang hidup didalamnya. Sedangkan limbah rumah tangga dapat berupa padatan seperti kertas, plastik dan lain-lain, dan berupa cairan seperti air cucian, minyak goreng bekasdan lain-lain. Limbah tersebut ada yang mempunyai daya racun yang tinggi misalnya : sisa obat, baterai bekas, dan air aki. Limbah tersebut tergolong (B3) yaitu bahan berbahaya dan beracun, sedangkan limbah air cucian, limbah kamar mandi, dapat mengandung bibit-bibit penyakit atau pencemar biologis seperti bakteri, jamur, virus dan sebagainya.

b. Limbah Anorganik

Limbah ini terdiri atas limbah industri atau limbah pertambangan. Limbah anorganik berasal dari sumber daya alamyang tidak dapat di uraikan dan tidak dapat diperbaharui. Air limbah industri dapat mengandung berbagai jenis bahan anorganik, zat-zat tersebut adalah :

·         Garam anorganik seperti magnesium sulfat, magnesium klorida yang berasal dari kegiatan pertambangan dan industri.

·         Asam anorganik seperti asam sulfat yang berasal dari industri pengolahan biji logam dan bahan bakar fosil.

3. Berdasarkan sumbernya:

a. Limbah Rumah Tangga

Limbah rumah tangga adalah limbah yang dihasilkan oleh kegiatan rumah tangga. Limbah rumah tangga biasanya berupa sampah, baik sampah organik maupun sampah anorganik, detergen, dan kotoran manusia. Sampah organik contohnya adalah sisa sayuran dan buah-buahan. Sedangkan sampah anorganik contohnya dalah kaleng dan plastik bekas.

b.  Limbah Industri

Limbah ini dihasilkan atau berasal dari hasil produksi oleh pabrik atau perusahaan tertentu. Limbah industri yang dihasilkan pun sebagian besar adalah limbah yang tergolong berbahaya dan beracun (B3), diantaranya asam anorganik dan senyawa orgaik. Limbah industri ini perlu mendapatkan pengolahan terlebih dulu sebelum dibuang ke dalam lingkungan. Hal ini dimaksudkan agar zat berbahaya yang terkadung di dalamnya tidak ikut terbuang ke lingkungan. Pembungan limbah ke lingkungan tanpa pengolahan dapat menyebabkan pencemaran dan membunuh organisme yang ada di dalamnya.

c. Limbah Pertanian

Limbah pertanian dapat berasal dari sisa penggunaaan pupuk (baik pupuk organik maupun pupuk kimia) maupun sisa-sisa pestisida. Sisa penggunaan pupuk dapat larut dalam air, kemudian terbawa menuju sungai dan mengendap pada beberapa tempat di sungai. Adanya endapan pupuk ini menyebabkan menumpuknya unsur-unsur hara di perairan tersebut. Akibatnya tanaman air seperti  ganggang akan subur dan mendominasi pada perairan tersebut. Populasi ganggang yang banyak ini akan mengurangi kandungan oksigen dan menghalangi sinar matahari yang diperlukan oleh tumbuhan air lainnya. Tidak adanya oksigen dan sinar matahari yang masuk ini akan menyebabkan  kematian bagi organisme lain yang hidup di perairan tersebut. Peristiwa ini disebut dengan eutrofikasi.

4.  Berdasarkan Tingkat Toksisitasnya

a.  Limbah B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun)

Limbah B3 merupakan limbah yang mengandung zat berbahaya dan bercun. Pada jumlah konsentrasi tertentu limbah B3 dapat menyebabkan kerusakan lingkungan serta bahaya pada manusia. Limbah B3 yang tidak ditangani dengan baik dan pembuangannya secara sembarangan dapat menyebabkan gangguan pada mahluk hidup berupa kerusakan kulit, kesulitan bernapas, dan juga dapat menimbulkan kematian dan kepunahan pada beberapa jenis organisme.

Bahan yang termasuk ke dalam limbah B3 diantaranya adalah benzena, asam sulfat, sulfur dioksida, karbon monoksida, dan nitrogen monoksida. Limbah B3 diantaranya mempunyai  sifat eksplosif (mudah meledak), beracun, berbahaya, mutagenik (menyebabkan perubahan pada gen), dan teratogenik (menyebabkan gangguan pada gen).

b. Limbah Non-B3

Limbah non-B3 merupakan limbah yang tidak mengandung bahan berbahaya dan beracun. Contoh dari limbah non-B3 adalah sisa-sisa sayuran dan daun yang gugur.

B.  AIR LIMBAH DAN KARAKTERISTIKNYA

Air limbah yaitu air dari suatu daerah permukiman, rumah tangga, dan juga berasal dari industry, air tanah, air permukaan serta buangan lainnya yang telah dipergunakan untuk berbagai keperluan, harus dikumpulkan dan dibuang untuk menjaga lingkungan hidup yang sehat dan baik. Air limbah memiliki karakteristik yang berbeda sesuai dengan sifatnya. Karakter air limbah meliputi sifat fisika, kimia, dan biologi.

1.  Karakteristik Berdasarkan Sifat Fisika

Karaketer fisika air limbah meliputi suhu, bau, warna, dan padatan. Suhu menunjukkan derajat atau tingkat panas air limbah yang diterakan ke dalam skala-skala. Suhu air limbah biasanya lebih tinggi dari pada air bersih karena adanya tambahan air hangat dari pemakaian perkotaan. Suhu air limbah biasanya bervariasi dari musim ke musim, dan juga tergantung pada letak geografisnya.

Bau merupakan parameter yang subjektif. Pengukuran bau tergantung pada sensivitas indra penciuman seseorang.  Kehadiran bau menunjukkan adanya komponenkomponen lain dalam air. Misalnya, bau seperti telur busuk menunjukkan adanya hydrogen sulfide yang dihasilkan oleh permukaan zat-zat organic dalam kondisi anaerobik.

Pada air limbah, warna biasanya disebabkan oleh kehadiran materi-materi dissolved, suspended, dan senyawa-senyawa koloidal yang dapat dilihat dari pectrum warna yang terjadi. Padatan yang terdapat dalam air  limbah dapat diklasifikasikan menjadi floating, settleable, suspended, atau dissolved. Bahan padat total terdiri dari bahan padat tak terlarut atau bahan padat yang terapung serta senyawa – senyawa yang larut dalam air. Kandungan bahan padat terlarut ditentukan dengan mengeringkan serta menimbang residu yang didapat dari pengeringan.

2. Karakteristik Berdasarkan Sifat Kimia

Karakter kimia air limbah senyawa organik dan senyawa anorganik Senyawa organik adalah karbon yang dikombinasi dengan satu atau lebih elemen-elemen lain (O, N, P, H). Senyawa anorganik terdiri dari kombinasi  elemen yang bukan tersusun dari karbon organic. Pengujian kimia dari air limbah yaitu meliputi pengukuran Biological Oxygen Demand (BOD), Chemical Oxygen Demand (COD), Dissolved Oxygen (DO), Derajat keasaman (pH), logam berat, ammonia, sulfide, fenol. Nitrogen organik, Nitrit, Nitrat, Fosfor organik dan Fosfor anorganik. Nitrogen dan fosfor sangat penting karena kedua nutrien ini telah sangat umum diidentifikasikan sebagai bahan untuk pertumbuhan gulma air. Pengujian – pengujian lain seperti Klorida, Sulfat, pH serta alkalinitas diperlukan untuk mengkaji dapat tidaknya air limbah yang sudah diolah dipakai kembali serta untuk mengendalikan berbagai proses pengolahan.

3. Karakteristik Berdasarkan Sifat Biologi

Merupakan banyaknya mikroorganisme yang terdapat dalam air limbah tersebut. Mikroorgaisme ditemukan dalam jenis yang sangat bervariasi hampir dlam semua bentuk air limbah, bisanya dengan konsentrasi 105-108 organisme/l. Kebanyakan merupakan sel tunggal yang bebas ataupun berkelompok dan mampu melakukan proses-proses kehidupan (tumbuh, metabolism, dan reproduksi).

Karakteristik biologi digunakan untuk mengukur kualitas air terutama air yang dikonsumsi sebagai air minum dan air bersih. Parameter yang biasa digunakan adalah banyaknya mikroorganisme yang terkandung dalam air limbah. Keberadaan bakteri dalam unit pengolahan air limbah merupakan kunci sukses efisiensi proses biologi. Bakteri juga berperan penting untuk evaluasi kualitas air.

C. PENGOLAHAN AIR LIMBAH

Pengolahan limbah bertujuan untuk menetralkan air dari bahan-bahan tersuspensi dan terapung, menguraikan bahan organic biodegradable, meminimalkan bakteri patogen, serta memerhatikan estetika dan lingkungan.

1. Cara Pengolahan Air Limbah

Pengolahan air limbah dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu secara alami dan secara buatan.

a. Secara Alami

Pengolahan air limbah secara alamiah dapat dilakukan dengan pembuatan kolam stabilisasi. Dalam kolam stabilisasi, air limbah diolah secara alamiah untuk menetralisasi zat-zat pencemar sebelum air limbah dialirkan ke sungai. Kolam stabilisasi yang umum digunakan adalah kolam anaerobik, kolam fakultatif (pengolahan air limbah yang tercemar bahan organik pekat), dan kolam maturasi (pemusnahan mikroorganisme patogen). Karena biaya yang dibutuhkan murah, cara ini direkomendasikan untuk daerah tropis dan sedang berkembang.

b. Secara Buatan

Pengolahan air limbah dengan bantuan alat dilakukan pada Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL). Pengolahan ini dilakukan melalui tiga tahapan, yaitu primary treatment (pengolahan pertama), secondary treatment (pengolahan kedua), dan tertiary treatment (pengolahan lanjutan).

2.  Tahapan Pengolahan Air Limbah

Tujuan utama pengolahan air limbah ialah untuk mengurai kandungan bahan pencemar di dalam air terutama senyawa organik, padatan tersuspensi, mikroba patogen, dan senyawa organik yang tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme yang terdapat di alam. Pengolahan air limbah secara umum dapat dibagi menjadi 5 (lima) tahap:

1)  Pengolahan Awal (Pretreatment)

Tahap pengolahan ini melibatkan proses fisik yang bertujuan untuk menghilangkan padatan tersuspensi dan minyak dalam aliran air limbah. Beberapa proses pengolahan yang berlangsung pada tahap ini ialah screen and grit removal, equalization and storage, serta oil separation.

      2) Pengolahan Tahap Pertama (Primary Treatment)

Pada dasarnya, pengolahan tahap pertama ini masih memiliki tujuan yang sama dengan pengolahan awal. Letak perbedaannya ialah pada proses yang berlangsung. Proses yang terjadi pada pengolahan tahap pertama ialah neutralization, chemical addition and coagulation, flotation, sedimentation, dan filtration.

3)  Pengolahan Tahap Kedua (Secondary Treatment)

Pengolahan tahap kedua dirancang untuk menghilangkan zat-zat terlarut dari air limbah yang tidak dapat dihilangkan dengan proses fisik biasa. Peralatan pengolahan yang umum digunakan pada pengolahan tahap ini ialah activated sludge, anaerobic lagoon, tricking filter, aerated lagoon,stabilization basin, rotating biological contactor, serta anaerobic contactor and filter.

      4) Pengolahan Tahap Ketiga (Tertiary Treatment)

Proses-proses yang terlibat dalam pengolahan air limbah tahap ketiga ialah coagulation and sedimentation,  filtration, carbon adsorption, ion exchange, membrane separation, serta thickening gravity or flotation.

      5) Pengolahan Lumpur (Sludge Treatment)

Lumpur yang terbentuk sebagai hasil keempat tahap pengolahan sebelumnya kemudian diolah kembali melalui proses digestion or wet combustion, pressure filtration, vacuum filtration, centrifugation, lagooning or drying bed, incineration, atau landfill.

Pemilihan proses yang tepat didahului dengan mengelompokkan karakteristik kontaminan dalam air limbah dengan menggunakan indikator parameter yang sudah ditampilkan di tabel di atas. Setelah kontaminan dikarakterisasikan, diadakan pertimbangan secara detail mengenai aspek ekonomi, aspek teknis, keamanan, kehandalan, dan kemudahan peoperasian. Pada akhirnya, teknologi yang dipilih haruslah teknologi yang tepat guna sesuai dengan karakteristik limbah yang akan diolah. Setelah pertimbangan-pertimbangan detail, perlu juga dilakukan studi kelayakan atau bahkan percobaan skala laboratorium yang bertujuan untuk:

a. Memastikan bahwa teknologi yang dipilih terdiri dari proses-proses yang sesuai dengan karakteristik limbah yang akan diolah.

b. Mengembangkan dan mengumpulkan data yang diperlukan untuk menentukan efisiensi pengolahan yang diharapkan.

c. Menyediakan informasi teknik dan ekonomi yang diperlukan untuk penerapan skala sebenarnya.

3.  Parameter Pengolahan Air Limbah

Dalam pengolahan air limbah itu sendiri, terdapat beberapa parameter kualitas yang digunakan. Parameter kualitas air limbah dapat dikelompokkan menjadi tiga, yaitu parameter organik, karakteristik fisik, dan kontaminan spesifik. Parameter organik merupakan ukuran jumlah zat organik yang terdapat dalam limbah. Parameter ini terdiri dari total organic carbon (TOC), chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD), minyak dan lemak (O&G), dan total petrolum hydrocarbons (TPH). Karakteristik fisik dalam air limbah dapat dilihat dari parameter total suspended solids (TSS), pH, temperatur, warna, bau, dan potensial reduksi. Sedangkan kontaminan spesifik dalam air limbah dapat berupa senyawa organik atau anorganik.

Apabila BOD tinggi dibuang ke badan air penerima akan mengambil oksigen dari badan air penerima, pengendapan dari bahan tersuspensi dan terendap mengakibatkan keadaan tanpa oksigen. Alkalinitas yang tinggi dan adanya bahan-bahan beracun sperti sulfide dan chromium akan mempengaruhi kehidupan di badan air penerima, beberapa bahan pewarna juga beracun. Warna pada badan air penerima akan sangat mengganggu apabila air akan digunakan untuk air industri. Adanya sulfida menyebabkan air limbah bersifat korosif, khususnya untuk bangunan beton. Ammonia yang tinggi dapat mengganggu kehidupan di air selain itu apabila digunakan untuk air irigasi menyebabkan padi bertambah subur tetapi tidak berbuah (gabuk). Kandungan Na yang tinggi pada air limbah dapat merusak struktur tanah, apabila digunakan untuk irigasi (tanaman akan mati). Parameter yang menjadi dasar untuk air limbah dapat dilepas ke lingkungan yaitu apabila air sudah benar-benar steril barulah air dapat dilepas ke lingkungan.

Parameter	Konsentrasi (mg/L)
COD	100 – 300
BOD	50 – 150
Minyak nabati	5 –   10
Minyak mineral	10 –   50
Zat padat tersuspensi (TSS)	200 – 400
pH	6.0 – 9.0
Temperatur	38 – 40 [oC]
Ammonia bebas (NH3)	1.0 – 5.0
Nitrat (NO3-N)	20 – 30
Senyawa aktif biru metilen	5.0 – 10
Sulfida (H2S)	0.05 – 0.1
Fenol	0.5 – 1.0
Sianida (CN)	0.05– 0.5

D.    IPAL DAN UNIT PENGOLAHANNYA

IPAL (Instalasi Pengolahan Air Limbah) adalah salah satu teknologi pengolahan limbah cair industri yang bertujuan untuk menghilangkan/memisahkan cemaran dalam air limbah sebelum dibuang ke lingkungan sampai memenuhi baku mutu lingkungan. IPAL yang baik adalah IPAL yang memiliki kriteria :

·         Sedikit memerlukan perawatan

·          Aman dalam pengoperasiannya

·         Less biaya energy

·         Less product excess (produk sampingan) seperti lumpur atau sludge IPAL

IPAL merupakan kombinasi dari pengolahan secara fisika, kimia, dan biologi

1) Proses Fisika

Proses fisika merupakan pengolahan untuk memisahkan bahan pencemar dalam air limbah secara fisika. Proses pengolahan secara fisika meliputi:

a. Screening (Penyaringan)

Fungsinya adalah untuk menahan benda- benda kasar seperti sampah dan benda- benda terapung lainnya.

b. Grit Chamber

c. Sieves

d. Equalisasi

e. Flotasi

f. Filter (pemisahan dengan memanfaatkan gaya gravitasi (sedimentasi atau oil/water separator)

g. Adsorbsi

h. Stripping

Pemisahan padatan dalam air limbah merupakan tahapan penting untuk mengurangi beban, mengembalikan bahan-bahan yang bermanfaat dan mengurangi resiko rusaknya peralatan akibat kebuntuan (clogging) pada pipa, valve dan pompa.

Dua prinsip dalam pengolahan secara fisika:

·         Screening, sieving, dan filtrasi

·         Penggunaan gaya gravitasi (sedimentasi, flotasi dan sentrifugasi)

2)    Proses Kimia

Proses ini menggunakan bahan kimia untuk menghilangkan bahan pencemar. Pengolahan air buangan secara kimia biasanya dilakukan untuk menghilangkan partikelpartikel yang tidak mudah mengendap (koloid), logam-logam berat, senyawa fosfor, dan zat organik beracun; dengan membubuhkan bahan kimia tertentu yang diperlukan. Penyisihan bahan-bahan tersebut pada prinsipnya berlangsung melalui perubahan sifat bahan-bahan 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.

3) Proses Biologi

Semua air buangan 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:

a. Reaktor pertumbuhan tersuspensi (suspended growth reaktor);

b. Reaktor pertumbuhan lekat (attached growth reaktor).

Ditinjau dari segi lingkungan dimana berlangsung proses penguraian secara biologi,proses ini dapat dibedakan menjadi dua jenis:

a. Proses aerob, yang berlangsung dengan hadirnya oksigen;

b. Proses anaerob, yang berlangsung tanpa adanya oksigen.

Proses pengolahan limbah cair di IPAL berdasarkan tingkatan perlakuannya dapat digolongkan menjadi 5 tahap yang sudah dijelaskan di atas yaitu pretreatment, primary treatment, secondary treatment, tertiary treatment, dan sludge treatment. Akan tetapi dalam suatu instalasi pengolahan limbah, tidak harus ke lima tingkatan ini ada atau dipergunakan.