ABSTRAK
Berbicara tentang limbah bukanlah masalah baru
karena persoalan limbah ini merupakan implikasi dari pertumbuhan - perkembangan
banyaknya rumah tangga , rumah tangga yang melakukan aktivitas industri
berskala rumah tangga dan juga perusahaan penghasil produk. Biasanya hal ini
dikaitkan dengan keseluruhan aktivitas rumah tangga, industri skala rumah
tangga, dan proses produksi perusahaan mulai dari pasokan bahan baku, proses
produksi dan produk akhir.
I.
PENDAHULUAN
Secara
sederhana pengertian limbah adalah - setiap hal atau proses yang tidak
memberikan nilai tambah pada suatu proses - apa pun yang tidak membantu
menciptakan kesesuaian dengan spesifikasi pelanggan.
Merriam-Webster
mendefinisikan pengertian limbah sebagai “refuse from places of human or animal
habitation.”
Kamus World Book
mendefinisikan pengertian limbah sebagai “material yang tidak berguna atau
berharga yang harus dibuang”.
Zero Waste America
mendefenisikan pengertian limbah sebagai “sumber daya yang tidak aman didaur
ulang kembali ke lingkungan atau pasar.”
Semua
definisi diatas bersifat luas dan lebih mencerminkan tidak mengakui limbah
sebagai sebuah sumber daya. Definisi ini memperhitungkan nilai limbah sebagai
sumber daya, maupun ancaman yang tidak aman jika didaur ulang yang dapat hadir
untuk lingkungan dan kesehatan masyarakat.
Pengertian
yang lebih luas menyebutkan bahwa Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari
suatu proses produksi baik industri maupun domestik (rumah tangga). Dimana
masyarakat bermukim, disanalah berbagai jenis limbah akan dihasilkan. Ada
sampah, ada air kakus (black water), dan ada air buangan dari berbagai
aktivitas domestik lainnya (grey water). Limbah padat lebih dikenal sebagai
sampah, yang seringkali tidak dikehendaki kehadirannya karena tidak memiliki
nilai ekonomis. Bila ditinjau secara kimiawi, limbah ini terdiri dari bahan
kimia Senyawa organik dan Senyawa anorganik. Dengan konsentrasi dan kuantitas
tertentu, kehadiran limbah dapat berdampak negatif terhadap lingkungan terutama
bagi kesehatan manusia, sehingga perlu dilakukan penanganan terhadap limbah.
Tingkat bahaya keracunan yang ditimbulkan oleh limbah tergantung pada jenis dan
karakteristik limbah. ‘Limbah’ merupakan hasil karya dari menusia sendiri.
Limbah tidak ada di alam. Di alam, semuanya memiliki tujuan. Limbah diciptakan
oleh manusia untuk kenyamanan dan keuntungan jangka pendek. Limbah menghasilkan
konsekuensi jangka panjang yang berbahaya bagi manusia, alam, dan ekonomi
(http:// arvie13.blogspot.com/2012)
Air
limbah adalah air yang tidak bersih dan mengandung berbagai zat yang dapat
membahayakan manusia dan makhluk hidup lainnya dan lazimnya muncul karena hasil
aktivitas manusia, baik dari industri maupun dari rumah tangga . Dengan
konsentrasi dan kuantitas tertentu, kehadiran limbah dapat berdampak negatif
terhadap lingkungan dan juga kesehatan manusia sehingga perlu dilakukan
penanganan dan pengolahan terhadap limbah sebelum limbah dibuang ke lingkungan.
Pengolahan
air limbah yang mengandung bahan organik, secara biologis dapat dilakukan
dengan beberpa jenis pengolahan, yaitu aerobik, anaerobik atau gabungan
beberapa proses tersebut. Proses pengolahan air limbah secara biologis
tersebut, mempunyai kelebihan dan kekurangannya. Untuk itu diperlukan upaya
dengan teknologi yang sederhana, murah, mudah, tepat guna, ekonomis serta
operasional dan pemeliharannya yang tidak memerlukan tenaga khusus
Limbah
cair tersebut dapat berasal dari domestik dan industri. Limbah cair ini dapat
diolah melalui proses tahapan yang beragam sesuai dengan kandungan polutan yang
terkandung. Perbedaan kandungan polutan akan membutuhkan proses pengolahan yang
berbeda pula. Proses pengolahan limbah
cair dapat diolah menggunakan teknologi yang dapat dilakukan secara fisika,
kimia, biologi, dan gabungan ketiganya (Ayuningtyas, 2009).
II.
TUJUAN
Tulisan
ini akan membahas proses pengolahan limbah cair secara biologis yang merupakan
proses tahapan pengolahan sekunder. Pengolahan limbah cair secara biologi
bertujuan untuk membersihkan zat-zat organik atau mengubah zat organik yang
berbahaya tersebut menjadi bentuk yang kurang/tidak berbahaya. Dengan kata lain
zat-zat organik yang terdapat dalam limbah cair dapat digunakan kembali
(Eckenfelder, 2000).
III.
PEMBAHASAN
Di
dalam proses pengolahan air limbah khususnya yang mengandung polutan senyawa
organik, teknologi yang digunakan sebagian besar menggunakan aktifitas
mikro-organisme untuk menguraikan senyawa polutan organik tersebut. Proses
pengolahan air limbah dengan aktifitas mikro-organisme biasa disebut dengan
“Proses Biologis”. Proses pengolahan air limbah secara biologis tersebut dapat dilakukan
pada kondisi aerobik (dengan udara), kondisi anaerobik (tanpa udara) atau
kombinasi anaerobik dan aerobik. Proses biologis aeorobik biasanya digunakan
untuk pengolahan air limbah dengan beban BOD yang tidak terlalu besar,
sedangkan proses biologis anaerobik digunakan untuk pengolahan air limbah
dengan beban BOD yang sangat tinggi. Pengolahan air limbah secara bilogis
secara garis besar dapat dibagi menjadi tiga yakni proses biologis dengan
biakan tersuspensi (suspended culture), proses biologis dengan biakan melekat
(attached culture) dan proses pengolahan dengan sistem lagoon atau kolam
i.
Proses Aerob
Bahan-bahan
organik yang terdapat dalam limbah dapat dipecah oleh mikroorganisme aerob
menjadi bahan yang tidak mencemari, dimana pemecahan ini berlangsung dalam
suasana aerob (ada Oksigen). Penggunaan tersebut antara lain untuk pertumbuhan,
perbanyakan, dll. Setiap mikroorganisme dalam menjaga kelangsungan hidupnya
selalu melakukan metabolisme, sehingga perlu tambahan bahan-bahan organik dan
dikeluarkan atau dihasilkan CO2, H2O dan NH3 (Mardisiswoyo,P et al.1993).
·
Proses Biologis Aerob
Pada proses pengolahan
air limbah dengan bakteri aerob, polutan organik, senyawa kimia lainseperti
sulfida dan amonia akan diuraikan menjadi senyawa yang stabil dan aman terhadap
lingkungan.Proses pengurian secara aerob ini adalah sebagai berikut:
1
Dari
reaksi reaksi kimia tersebut diatas,oksigen diperlukan untukmenguraikan polutan
danbesarnya oksigen yang diperlukan sebanding dengan jumlah organik, sulfida
dan amonia yang ada dalam air limbah .Biomasa ini akan dibuang sebagai sisa
lumpur yangperlu penanganan lebih lanjut.
Kelebihan
dari proses aerobik adalah reaksinya berlangsung lebih cepat dibanding proses
anaerobik dan dapat mendegradasi polutan organik sampai tingkat konsentrasi
yangsangat rendah.
Selain kelebihan, ada beberapa kelemahan
proses pengolahan air limbah secara aerobik diantaranya:
·
Perlu banyak energi
untuk suplai oksigenkedalam reaktor pengolah air limbah, biaya operasional
tinggi
·
Timbul lumpur yang
perlu penanganan lebihlanjut. Biaya yang diperlukan untuk penanganan lumpur
cukup mahal
·
Kurang efektif
diaplikasikan untuk air limbahdengan konsentrasi polutan tinggi (BOD diatas3000
mg/l)
Dalam
aplikasinya di IPAL, proses pengolahan biologi aerobik dapat dilakukan dengan menempatkan
atau melengketkan bakteri padasuatu media yang dikenal dengan istilah biakan melekat
dan dapat dilakukan dengan mencampurkan bakteri ke dalam air limbah tanpa media
yang dikenal dengan biakan tersuspensi.
Efisiensi
proses IPAL biologis sangatlah ditentukan oleh jumlah bakteri yang bekerjamen degradasi
polutan dalam air limbah. Pada proses biakan melekat, jumlah bakteri dikontrol
melalui media. Apabila menginginkan jumlah bakteri yang banyak, maka luas
permukaan media dipilih sebesar mungkin. Pada proses biakan tersuspensi, jumlah
bakteri dikontrol dengan memantau dan selalu mengukur konsentrasi padatan
tersuspensi dalam air limbah sehingga perlu pemantauan yang rutin
ii.
Proses Anaerob
Proses
biologi anaerob adalah cara pengolahan limbah yang sudah cukup lama dikenaldan
ekonomis. Pada awal tahun 1900 proses ini sudah diaplikasikan di Inggris untuk
mengolahorganic sludge(lumpur organik) yang berasal darikolam pengendap pada
unit pengolahan limbah cairdomestik. Selanjutnya proses ini dikembangkan untuk
mengolah berbagai jenis limbah industri,khususnya yang mempunyai kadar pencemar
organic tinggi. Pada proses anaerob diperoleh hasil gasmetan melalui beberapa
tahapan.
Pada
prosesnya hampir semua polimer organik dapat diuraikan menjadi senyawa karbon
tunggal. Tahap penguraian ini meliputi tahap pembentukan asam (acidification) dan
tahap pembentukan gas metan (gasification).Proses asidifikasi dilakukan oleh
kelompok bakteriacidogenik yang menghidrolisa senyawa-senyawapolimer dan
mengkonversinya menjadi asam-asamorganik yang merupakan hasil antara. Kemudian
bakteri metanogenik pada tahap gasifikasi akanmengubah hasil-hasil antara ini
menjadimetansebagai produk akhir(Polprasert, 1989). Reaksi yang terjadi pada
proses penguraianpolutan organik dalam air limbah dapat diuraikanlebih rinci
sebagai berikut :
a.
Hidrolisa dan pembentukan asam (hydrolysis &acidogenesis).
Polutan-polutan
organik komplek sepertilemak, protein dan karbohidratpada kondisianaerob akan
dihidrolisa oleh enzimhydrolaseseperti lipase, protease dan cellulose yang dihasilkan
bakteri pada tahap pertama.Hasil hidrolisa polimer-polimer diatas adalah
monomer seperti manosakarida, asam amino, peptida dan gliserin.Selanjutnya
monomer-monomer ini akandiuraikan menjadi asam-asam lemak (lower fattyacids)
dan gas hidrogen(Archer dan Kirsop, 1991;Barnes dan Fitzgerald, 1987; Sahm,
1984; Sterritt dan Lester, 1988; Zeikus, 1980)
b.
Pada proses pembentukan metana
Gas metana yang
dihasilkan terutama berasal dari asam asetat, tetapi ada juga gas metana yang
terbentuk dari hidrogen dan karbon dioksida. Ada dua kelompok bakteri yang
berperan, yaitu bakteri metana asetoklasik dan bakteri metana pengkonsumsi
hidrogen. Bakteri metana asetoklasik mengubah asam asetat menjadi karbon
dioksida dan metana. Bakteri ini mampu mengontrol nilai pH proses fermentasi
dengan jalan mengkonsumsi asam asetat dan membentuk CO2. Bakteri pengkonsumsi
hidrogen mengubah hidrogen bersama-sama dengan karbon dioksida menjadi metana
dan air. Sisa hidrogen yang tertinggal mengatur laju produksi asam total dan
campuran asam yang diproduksi oleh bakteri pembentuk asam. Hidrogen juga
mengendalikan laju konversi asam propionat dan asam butirat menjadi asam
asetat.
iii. PROSES PENGOLAHAN AIR LIMBAH SECARA BIOLOGIS
1.
Proses pengolahan air
limbah secara biologis dengan sistem biakan tersuspensi
Proses
biologis dengan biakan tersuspensi adalah system pengolahan dengan menggunakan
aktifitas mikro-organisme untuk menguraikan senyawa polutan yang ada dalam air
dan mikro-organisme yang digunakan dibiakkan secara tersuspensi didalam suatu
reaktor . Beberapa contoh proses pengolahan dengan system ini antara lain :
proses lumpur aktif standar/konvensional (standard activated sludge), step
aeration, contact stabilization, extended aeration, oxidation ditch (kolam
oksidasi parit) dan lainnya.
Proses
ini secara prinsip merupakan proses aerobik dimana senyawa organik dioksidasi
menjadi CO2 dan H2O, NH4 dan sel biomasa baru. Untuk suplay oksigen biasanya
dengan menghembuskan udara secara mekanik. Sistem pengolahan air limbah dengan
biakan tersuspensi yang paling umum dan telah digunakan secara luas yakni
proses pengolahan dengan Sistem Lumpur Aktif (Activated Sludge Pocess).
Pengolahan air limbah dengan proses
lumpur aktif konvensional (standar) secara umum terdiri dari bak pengendap
awal, bak aerasi dan bak pengendap akhir, serta bak khlorinasi untuk membunuh
bakteri patogen. Secara umum proses pengolahannya adalah sebgai berikut. Air
limbah yang berasal dari ditampung ke dalam bak penampung air limbah. Bak
penampung ini berfungsi sebagai bak pengatur debit air limbah serta dilengkapi
dengan saringan kasar untuk memisahkan kotoran yang besar. Kemudian, air limbah
dalam bak penampung di pompa ke bak pengendap awal. Bak pengendap awal
berfungsi untuk menurunkan padatan tersuspensi (Suspended Solids) sekitar 30 -
40 %, serta BOD sekitar 25 %. Air limpasan dari bak pengendap awal dialirkan ke
bak aerasi secara gravitasi. Di dalam bak aerasi ini air limbah dihembus dengan
udara sehingga mikro organisme yang ada akan menguraikan zat organik yang ada
dalam air limbah. Energi yang didapatkan dari hasil penguraian zat organik
tersebut digunakan oleh mikrorganisme untuk proses pertumbuhannya. Dengan
demikian didalam bak aerasi tersebut akan tumbuh dan berkembang biomasa dalam
jumlah yang besar. Biomasa atau mikroorganisme inilah yang akan menguraikan
senyawa polutan yang ada di dalam air limbah.Dari bak aerasi, air dialirkan ke
bak pengendap akhir. Di dalam bak ini lumpur aktif yang mengandung massa
mikro-organisme diendapkan dan dipompa kembali ke bagian inlet bak aerasi
dengan pompa sirkulasi lumpur. Air limpasan (over flow) dari bak pengendap
akhir dialirkan ke bak khlorinasi. Di dalam bak kontaktor khlor ini air limbah
dikontakkan dengan senyawa khlor untuk membunuh micro-organisme patogen. Air
olahan, yakni air yang keluar setelah proses khlorinasi dapat langsung dibuang
ke sungai atau saluran umum. Dengan proses ini air limbah dengan konsentrasi
BOD 250 -300 mg/lt dapat di turunkan kadar BOD nya menjadi 20 -30 mg/lt. Skema
proses pengolahan air limbah dengan sistem lumpur aktif standar atau
konvesional
Surplus
lumpur dari bak pengendap awal maupun akhir ditampung ke dalam bak pengering
lumpur, sedangkan air resapannya ditampung kembali di bak penampung air limbah.
Keunggulan proses lumpur aktif ini adalah dapat mengolah air limbah dengan
beban BOD yang besar, sehingga tidak memerlukan tempat yang besar. Proses ini
cocok digunakan untuk mengolah air limbah dalam jumlah yang besar. Sedangkan
beberapa kelemahannya antara lain yakni kemungkinan dapat terjadi bulkingpada
lumpur aktifnya, terjadi buih, serta jumlah lumpur yang dihasilkan cukup besar.
Selain itu memerlukan ketrampilan operator yang cukup.
2.
Reaktor Biofilter Tercelup Reaktor Bilogis
Biakan melekat sering kali dinamakan rekator
biofilter. Biofilter dengan biakan melekat tercelup adalah suatu bioreaktor
dengan biakan melekat dimana mikroorganisme tumbuh dan berkembang di atas suatu
media, yang dapat terbuat dari plastik atau batu, atau yang lainnya, yang mana
di dalam operasinya dapat terendam di dalam air dengan membentuk suatu lapisan
lendir untuk melekat di atas permukaan media tersebut, sehingga menbentuk
lapisan biofilm. Biofilm tumbuh pada hampir semua permukaan di dalam suatu
lingkungan perairan. Sistem biofilm ini kemudian dimanfaatkan dalam proses
pengolahan air buangan untuk menurunkan kandungan senyawa organik. Biofilm
merupakan lapisan yang terbentuk dari sel-sel bio solid dan material inorganik
dalam bentuk polimetrik matriks yang menempel pada permukaan media (support
media).
Mekanisme
proses metabolisme di dalam suatu sistem biofilm yang terdiri dari media
penyangga, lapisan biofilm yang melekat pada media, lapisan air limbah dan
lapisan udara yang terletak di luar. Senyawa pencemar yang terletak di dalam
air limbah misalnya senyawa organik (BOD, COD), ammonia, phospor dan lainnya
akan terdifusi ke dalam lapisan atau film biologis yang melekat pada permukaan
media. Pada saat yang bersamaan dengan menggunakan oksigen terlarut di dalam
air limbah senyawa pencemar tersebut akan diuraikan oleh mikroorganisme yang
ada di dalam lapisan biofilm dan energi yang dihasilkan akan diubah menjadi
biomassa. Suplai oksigen pada lapisan biofilm dapat dilakukan dengan beberapa
cara misalnya pada sistem RBC yakni dengan cara kontak dengan udara luar, pada
sistem trickling filter dengan aliran balik udara, sedangkan pada sistem
biofilter tercelup dengan menggunakan blower udara atau pompa sirkulasi. Jika
lapisan mikrobiologis cukup tebal, maka pada bagian luar lapisan mikrobiologis
akan berada dalam kondisi aerobik sedangkan pada bagian dalam biofilm yang
melekat pada medium akan berada pada kondisi anaerobik. Pada kondisi anaerobik
akan terbentuk gas H2S, dan jika konsentrasi oksigen terlarut cukup besar maka
gas H2S yang terbentuk tersebut akan diubah menjadi sulfat (SO4) oleh bakteri
sulfat yang ada didalam biofilm. Selain itu pada zona aerobik nitrogen-ammonium
akan diubah menjadi nitrit dan nitrat dan selanjutnya pada zona anaerobik
nitrat yang terbentuk mengalami proses denitrifikasi menjadi gas nitrogen. Oleh
karena di dalam sistem biofilm terjadi kondisi anaerobik dan aerobik pada saat
yang bersamaan maka dengan sistem tersebut proses penghilangan senyawa nitrogen
menjadi lebih mudah. Pengolahan air limbah dengan proses biofilm mempunyai beberapa
keunggulan antara lain :
•
Pengoperasiannya mudah
•
Lumpur yang dihasilkan
sedikit
•
Dapat digunakan untuk
pengolahan air limbah dengan konsentrasi rendah maupun konsentrasi tinggi.
•
Tahan terhadap
fluktuasi jumlah (debit) air limbah maupun fluktuasi konsentrasi.
•
Pengaruh penurunan suhu
terhadap efisiensi pengolahan kecil
3.
Proses pengolahan air limbah secara lagoon atau kolam
Pengolahan
air limbah secara lagoon atau kolam adalah dengan menampung air limbah pada
suatu kolam yang luas dengan waktu tinggal yang cukup lama sehingga dengan
aktifitas mikro-organisme yang tumbuh secara alami senyawa polutan yang daa
dalam air akan terurai . Untuk mempercepat proses penguraian senyawa polutan
atau memperpendek waktu tinggal dapat juga dilakukan proses aerasi . Salah satu
contoh proses pengolahan air limbah dengan cara ini adalah kolam aerasi atau
kolam stabilisasi (stabilization pond) . Proses dengan system lagoon tersebut
kadang-kadang dikategorikan sebagai proses biologis dengan biakan tersuspensi.
IV.
DAFTAR PUSTAKA
Ayuningtyas, 2009. Proses Pengolahan Limbah Cair di RSUD Dr.
Moewardi, Surakarta. Laporan Khusus, Fakultas Kedokteran Universitas Sebelas
Maret. Surakarta. 10-11.
Barners, D., and P.A. Fitzgerald.1987. Anaerobic wastewater
treatment processes,pp.57-113, in : Environmental Biotechnology,C,F. Forster
and D.A.J. Wase, Eds. EllisHorwood, Chichester, U.K.
Copyright arvie13.blogspot.com Under Common Share Alike
Atribution http:// arvie13.blogspot.com/2012/06/ pengertian-limbah.html
Eckenfelder Jr. & Wesley W. 2000. Industrial Water
Pollution Control 3th ed. Singapore: Mc Graw Hill Book Co.
Grady, C.P.L and Lim, H.C.(1980). “BiologicalWastewater
Treatment”,Marcel Dekker Inc.New York
Keenan, J.D., Steiner, R. L. and Fungaroli, A.A.(1984).
Landfill LeachateTreatment, WCPF,56(1): 33-39.
Metclaf And Eddy (1991) ," Waste WaterEngineering”, Mc
Graw Hill.
Sterritt, R.M., and J.N. Lester. 1988.Microbiology for
Environmental and PublicHealth Engineers. E.&F.N. Spon, London
Tchobanoglous, Vigil, Theisen. (1993).Integrated Solid Waste
Management.McGraw-Hill, Inc. 1993
Tidak ada komentar:
Posting Komentar