Pendahuluan
1. Pengertian
Yaitu pengolahan (treatment) air limbah dengan menggunakan mikroorganisme
untuk mendekomposisi bahan-bahan organik yang terkandung dalam air limbah
menjadi bahan yang kurang menimbulkan potensi bahaya (misalnya keracunan,
kematian biotik akibat penurunan DO, maupun kerusakan ekosistem). Pengolahan
secara biologi seringkali merupakan pengolahan tahap kedua (secondary
treatment) dalam sebuah IPAL.
2. Prinsip Kerja
Biasanya
disediakan media penunjang sebagai tempat hidup mikroorganisme, baik secara
melekat maupun tersuspensi sehingga mereka dapat hidup secara optimal dan
menguraikan sampah organik pada air limbah tersebut.
3. Metode pengolahan
Banyak sekali jenis
pengolahan air limbah secara biologi, namun yang paling sering digunakan ialah
sebagai berikut :
a) LUMPUR AKTIF
[AKTIVATED SLUDGE]
Pengolahan limbah dengan sistem lumpur aktif mulai
dikembangkan di Britania Raya (Inggris) pada tahun 1914 oleh Ardern dan
Lockett. Dinamakan lumpur aktif karena prosesnya melibatkan massa mikroorganisme
aktif yang tumbuh saat prosesnya, biasanya berwarna kelabu hingga
coklat-kehitaman. Massa mikroorganisme aktif tersebut umumnya tersusun atas :
·
Bakteri (seperti spesies Acinetobacter, nitrosomonas,
nitrobacter dan Zoogloea ramigera)
·
Protozoa (seperti Aspidisca, Carchesium, Opercularia,
Trachelophyllum, Vorticella)
·
Amoeba (seperti Cochliopodium dan Euglypha )
·
Organisme lain yang ada antara lain jamur, rotifer dan
nematoda.
Proses kerja sistem pengolahan lumpur aktif dapat
dijabarkan dengan flowchart dibawah ini :
1.
Air limbah mula-mula
dilewatkan pada saringan kasar (screen) untuk memisahkan sampah berukuran
besar, kemudian dipompa menuju bak pengendap/penampung awal untuk
mengendapkan padatan tersuspensi (suspended solid) sekitar 30-40 %. Padatan
tersuspensi yang terendapkan akan dibuang ke bak pengering lumpur. Bak
pengendap/penampung ini yang juga dilengkapi alat pengatur debit aliran.
2.
Air limpahan dari bak
pengendap awal dialirkan ke bak aerasi secara gravitasi. Di dalam bak aerasi
ini air limbah dihembus udara (O2) dengan sebuah blower
sehingga mikroorganisme yang ada akan menguraikan polutan organik yang ada
dalam air limbah, berkembangbiak, hingga terbentuk biomassa aktif berwarna
kelabu/coklat kehitaman yang disebut lumpur aktif. Didalam bak aerasi ini unjuk
kerja lumpur aktif dilaksanakan.
3.
Dari bak aerasi, air
beserta kelebihan lumpur aktif dialirkan ke bak pengendap akhir. Di dalam bak
ini sebagian lumpur aktif diendapkan dan dipompa kembali ke bagian inlet bak
aerasi dengan pompa sirkulasi lumpur. Sementara sebagian lumpur lagi akan
alirkan menuju bak pengering lumpur setelah dilakukan disinfeksi terlebih
dahulu untuk kedibuang/dibakar. Pembuangan lumpur ini bertujuan untuk menjaga
kestabilan jumlah lumpur aktif.
4.
Air limpahan dari bak
pengendap akhir dialirkan ke bak khlorinasi. Di dalam bak kontaktor khlor ini
air limbah dikontakkan dengan senyawa khlor (berupa cairan/tablet) untuk
membunuh mikroorganisme patogen. Air olahan, yakni air yang keluar setelah
proses khlorinasi dapat langsung dibuang ke sungai atau saluran umum/mengalami
proses pengolahan selanjutnya.
Ø Kelebihan & kekurangan
sistem pengolahan lumpur aktif
o Kelebihan :
a.
Dapat mengolah air limbah
dengan beban BOD yang cukup besar yaitu 250-300 mg/liter
b.
Tidak memerlukan lahan yang luas
c.
Mampu membentuk gumpalan (flok) yang dapat menjerap
bahan anorganik, seperti logam berat
d.
Jumlah biomassa tidak akan pernah habis (melimpah).
o Kekurangan :
a.
Perlu pengontrolan yang relatif ketat agar
diperoleh perbandingan yang tepat antara jumlah makanan dan jumlah
mikroorganisme yang ada
b.
Sering menimbulkan bau bila jumlah lumpur terlalu
banyak
c.
Banyak menghabiskan suplay oksigen.
o Contoh aplikasi : sistem pegolahan air limbah
pada rumah sakit & industri kertas (pulp).
b) KOLAM AERASI [LAGOON
AERATION]
Lagoon aeration adalah sebuah kolam yang dilengkapi
dengan aerator. Proses kerja reaktor ini ialah menampung air limbah dalam
sebuah kolam besar yang diatur supaya suasana aerobik berjalan melalui
pengadukan mekanis ataupun memasang penggelembung udara. Biomassa yang
terbentuk akan mendegradasi polutan organik. Suplay oksigen juga terkadang
mendapat bantuan dari fotosintesis alga maupun ganggang dalam kolam tersebut.
Ø Kelebihan & kekurangan
sistem pengolahan lagoon aeration
o
Kelebihan :
a.
Biaya pemeliharaan rendah
b.
Effluent yang dihasilkan baik karena daya larut
oksigen dalam air limbah lebih besar sehingga mengoptimalkan kinerja
mikroorganisme
c.
Dapat menampung air limbah dengan kuantitas volume
yang sangat besar
d.
Tidak menimbulkan bau.
o
Kekurangan :
a.
Membutuhkan lahan yang luas
b.
Membutuhkan energi yang besar, karena disamping untuk
suplai oksigen juga untuk pengadukan secara sempurna.
o
Contoh aplikasi : sistem pengolahan air limbah pada industri pangan.
c) SARINGAN TETES [TRICKLING FILTER]
Merupakan penyaring berbentuk silinder dengan media berpori yang disusun
secara bertumpuk. Proses kerja dari reaktor ini yakni mendistribusikan air
limbah melalui bagian atas oleh lengan yang dapat berputar sehingga membentuk
spray/tetes-tetes kecil, kemudian berkontak dengan mikroorganisme yang menempel
pada media. Tujuan pendisribusian berputar ialah untuk menyebarkan air limbah
ke permukaan seluruh media secara merata. Media itu sendiri dapat berupa potongan – potongan batu
kerikil/zeolit, silika, arang, pozzolan ataupun bahan isian dari plastik yang
berukuran antara 40 -80 mm. Permukaan batuan ini mengandung lapisan (film)
mikroorganisme – biasanya, bakteri Zoogloea ramigera dan spesies protozoa
bersilia (Carchesium, Opercularia dan Vorticella). Suplai oksigen didapat dari
penghembusan oleh blower dari bagian bawah. Penghembusan oleh blower ini juga
berfungsi untuk mendistribusikan air limbah menjadi tetesan kecil pada lengan
putar.
Ø Kelebihan & kekurangan sistem pengolahan trickling
filter
o
Kelebihan :
a.
Tidak memerlukan lahan yang terlalu luas serta mudah
pengoperasiannya
b.
Sangat ekonomis dan praktis
c.
Tidak membutuhkan pengawasan yang ketat
d.
Suplai oksigen dapat diperoleh secara alamiah melalui
permukaan paling atas media.
o Kekurangan :
a.
Tidak bisa diisi dengan beban volume yang tinggi
mengingat masa biologi pada filter akan bertambah banyak sehingga bisa
menimbulkan penyumbatan filter.
b.
Timbulnya bau yang tidak sedap
c.
Prosesnya sering terganggu oleh lalat-lalat yang
datang menghampiri.
o
Contoh aplikasi : sistem pengolahan
limbah cair domestik dan industri obat herbal.
d)
Cakram Biologis Putar
[Rotating Biological Contactor]
RBC yaitu pengolahan yang terdiri atas disc /cakram melingkar yang diputar
oleh poros yang diletakkan setengah tercelup dengan kecepatan tertentu (2-3
rpm). Cakram digerakkan oleh motor drive system yang dibenam dalam air limbah,
dibawah media. Mikroba tumbuh melekat pada permukaan media yang berputar tersebut
membentuk suatu lapisan yang disebut biofilm
(biasanya terdiri atas bakteri, alga, protozoa,
fungi).
Media film biologis ini
berupa piringan (disk) dari bahan polimer atau plastik yang ringan dan disusun
dari berjajar-jajar pada suatu poros sehingga membentuk suatu modul atau paket.
Pada saat cakram tercelup kedalam air limbah, biofilm menyerap senyawa organik
yang ada dalam air limbah dan pada saat biofilm berada di atas permuaan air,
biofilm menyerap okigen dari udara atau oksigen terlarut dalam untuk
menguraikan senyawa organik.
Pertumbuhan
biofilm tersebut makin lama makin tebal, sampai akhirnya karena gaya gravitasi
sebagian akan mengelupas dari mediumnya dan terbawa aliran air keluar.
Selanjutnya, biofilm pada permukaan medium akan tumbuh lagi dengan sedirinya
hingga terjadi kesetimbangan.
Proses kerja sistem RBC dapat dijabarkan dengan
flowchart dibawah ini :
1. Bak Pemisah Pasir
Air limbah dialirkan dengan tenang ke dalam bak pemisah pasir, sehingga kotoran
yang berupa pasir atau lumpur kasar dapat diendapkan. Sedangkan kotoran yang
mengambang misalnya sampah, plastik, sampah kain dan lainnya tertahan pada
saringan (screen) yang dipasang pada inlet kolam pemisah pasir tersebut.
2. Bak Pengendap Awal
Dari bak pemisah/pengendap pasir, air limbah dialirkan ke bak pengedap awal. Di
dalam bak pengendap awal ini lumpur atau padatan tersuspensi sebagian besar
mengendap. Waktu tinggal di dalam bak pengedap awal adalah 2 - 4 jam, dan
lumpur yang telah mengendap dikumpulkan dan dipompa ke bak pemekat lumpur.
3. Bak Pengatur Debit
Jika debit aliran air limbah melebihi kapasitas perencanaan, kelebihan debit
air limbah tersebut dialirkan ke bak pengatur debit untuk disimpan
sementara. Pada waktu debit aliran turun, maka air limbah yang ada di dalam bak
kontrol dipompa ke bak pengendap awal bersama-sama air limbah yang baru sesuai dengan
debit yang diinginkan.
4. Kontaktor (reaktor)
Biologis Putar
Di dalam bak kontaktor ini, media berupa piringan (disk) tipis dari bahan
polimer atau plastik dengan jumlah banyak, yang dilekatkan atau dirakit pada
suatu poros, diputar secara pelan dalam keadaan tercelup sebagian ke dalam air
limbah. Waktu tinggal di dalam bak kontaktor kira-kira 2,5 jam. Dalam kondisi
demikian, mikroorganisme akan tumbuh pada permukaan media yang berputar
tersebut, membentuk suatu lapisan (film) biologis. Biofilm yang tumbuh pada
permukaan media inilah yang akan menguraikan senaywa organik yang ada di dalam
air limbah.
5. Bak Pengendap Akhir
Air limbah yang keluar dari bak kontaktor (reaktor) selanjutnya dialirkan ke
bak pengendap akhir, dengan waktu pengendapan sekitar 3 jam. Dibandingkan
dengan proses lumpur aktif, lumpur yang berasal dari RBC lebih mudah mengendap,
karena ukurannya lebih besar dan lebih berat. Air limpahan dari bak pengendap
akhir relatif sudah jernih, selanjutnya dialirkan ke bak khlorinasi. Sedangkan
lumpur yang mengendap di dasar bak di pompa ke bak pemekat lumpur bersama-sama
dengan lumpur yang berasal dari bak pengendap awal.
6. Bak Khlorinasi
Air olahan atau air limpasan dari bak pengendap akhir masih mengandung bakteri
coli, bakteri patogen, atau virus yang sangat berpotensi menginfeksi ke
masyarakat sekitarnya. Untuk mengatasi hal tersebut, air limbah yang keluar
dari bak pengendap akhir dialirkan ke bak khlorinasi untuk membunuh
mikroorganisme patogen yang ada dalam air. Di dalam bak khlorinasi, air limbah
dibubuhi dengan senyawa khlorine sehingga seluruh mikroorganisme patogennya
dapat di matikan. Selanjutnya dari bak khlorinasi air limbah sudah boleh
dibuang ke badan air.
7. Bak Pemekat Lumpur
Lumpur yang berasal dari bak pengendap awal maupun bak pengendap akhir
dikumpulkan di bak pemekat lumpur. Di dalam bak tersebut lumpur di aduk secara
pelan kemudian di pekatkan dengan cara didiamkan sekitar 25 jam, selanjutnya
air supernatant yang ada pada bagian atas dialirkan ke bak pengendap awal,
sedangkan lumpur yang telah pekat dipompa ke bak pengering lumpur.
Tujuan dan Manfaat
Secara umum tujuan serta manfaat pengolahan air limbah secara biologi yaitu
sebagai berikut :
·
Degradasi (penguraian) bahan
organik
·
Transformasi zat
organik menjadi zat yang kurang berbahaya
·
Nitrifikasi/Denitrifikasi
·
Menggunakan kembali
zat organik dalam air limbah (misalnya gas metana).
Keuntungan
dan Kekurangan Pengolahan Limbah
Keuntungan :
• Menghasilkan biogas (70-90 % CH4).
• Tidak membutuhkan energi untuk
oksidasi
• Membutuhkan area lebih kecil
• Lumpur yang dihasilkan sedikit.
Kekurangan
• Temperatur air limbah harus dijaga
sekitar 20-35 C
• Anaerobik effluen perlu diolah lagi
secara aerob sebelum di buang
• Tidak sesuai untuk mengolah air
limbah dengan konsentrasi nitrat dan atau sulfat tinggi.
• Pengoperasian cukup rumit karena
sangat tergantung pada temperatur dan pH air limbah.
Karakteristik
Komponen Organik Air Limbah
Terdapat banyak komponen bahan dan microorganisme yang
di kategorikan sebagai pencemaran dalam air, yang di kelompokan menjadi 3
komponen :
• Material
organik
• Materian
inorganik
• Kandungan
microba
Tindakan yang harus diambil dalam pembuatan
rencana pengolahan air limbah
Pengurangan kuantitas dan konsentrasi buangan harus sedapat mungkin
diupayakan. Banyaknya air yang dibuang bisa dikurangi dengan cara penghematan
air, merubah atau memperbaiki proses produksi, pemakaian air limbah dalam
berbagai tahapan
·
Konsentrasi
air limbah bisa dikurangi dengan merubah proses industri
·
memperbaiki
peralatan
·
mengambil
kembali dan mempergunakan produk sampingan
·
menerapkan
pengendalian air limbah secara proporsional
·
memantau sistem
atau jaringan pembuangan
Semua hal
yang disebutkan di atas harus diperbaiki secara menyeluruh sehingga pencapaian
pengurangan konsentrasi air limbah dapat lebih maksimal.
