BAB II PEMBAHASAN
2.1 Gambaran Umum Limbah Cair
Limbah dapat didefinisikan didefinisikan sebagai bahan yang tidak mempunyai mempunyai nilai/tidak berharga untuk maksud biasa atau utama dalam pembuatan/ pemakaian. Limbah juga dapat diartikan sebagai barang yang cacat, rusak dalam proses produksi. Limbah dapat berbentuk padatan, cair, maupun gas. Salah satu limbah yang paling dekat dengan keberadaan keberadaan manusia adalah limbah cair. Limbah cair terbagi ke dalam dua jenis limbah berdasarkan sumbernya, yaitu limbah cair domestik dan limbah cair industri. Limbah cair industri berasal dari aktivitas produksi suatu usaha dan/atau kegiatan-kegiatan seperti produksi tekstil, kertas, bahan kimia, semen, makanan, dan sebagainya. Untuk industri-industri tertentu biasanya karakteristik limbah cairnya mempunyai banyak kemiripan. Sebagai contoh, industri tekstil memiliki limbah cair yang banyak mengandung mengandung zat warna, sedangkan sedangkan limbah cair untuk industri makanan banyak mengandung bahan organik. Limbah cair yang berasal dari kegiatan rumah tangga disebut dengan limbah cair domestik. Limbah cair domestik atau limbah cair rumah tangga adalah Limbah cair yang berasal dari kegiatan rumah tangga dan kegiatan sanitasi manusia yang rutin (Kamus Besar Bahasa Indonesia). Pengertian lain limbah cair domestik adalah air yang telah dipergunakan yang berasal dari rumah tangga atau pemukiman termasuk didalamnya air buangan yang berasal dari WC, kamar mandi, tempat cuci, dan tempat memasak Limbah cair domestik berasal dari berbagai sumber, diantaranya adalah sebagai berikut.
Permukiman (rumah tangga)
Daerah komersial ( commercials district )
Perkantoran (institutional facilities)
Fasilitas rekreasi (recreational facilities)
2.2 Parameter Penentu Karakterisitik Air Limbah
2.2.1 Parameter Kimia a. Derajat Keasaman (pH) Derajat keasaman adalah ukuran untuk menentukan sifat asam dan basa. Perubahan pH di suatu air sangat berpengaruh terhadap proses fisika, kimia, maupun biologi dari organisme yang hidup di dalamnya. Derajat keasaman diduga sangat berpengaruh terhadap daya racun bahan pencemaran dan kelarutan beberapa gas, serta menentukan bentuk zat didalam air. Nilai pH air digunakan untuk mengekpresikan kondisi keasaman (kosentrasi ion hidrogen) air limbah. Skala pH berkisar antara 1-14. Kisaran nilai pH 1-7 termasuk kondisi asam, pH 7-14 termasuk kondisi basa, dan pH 7 adalah kondisi netral.
b. Biologycal Oxygen Demand (BOD) Kebutuhan oksigen Biokimia atau BOD adalah banyaknya oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorganisme untuk menguraikan bahan organiknya yang mudah terurai. Bahan organik yang tidak mudah terurai umumnya berasal dari limbah pertanian, pertambangan dan industri. Parameter BOD ini merupakan salah satu parameter yang di lakukan dalam pemantauan parameter air, khususnya pencemaran bahan organik yang tidak mudah terurai. BOD menunjukkan jumlah oksigen yang dikosumsi oleh respirasi mikro aerob yang terdapat dalam botol BOD yang diinkubasi pada suhu sekitar 20 0C selama. lima hari, dalam keadaan tanpa cahaya (Boyd 1998).
c. Chemical Oxygen Demand (COD) Kebutuhan oksigen kimiawi atau COD menggambarkan jumlah total oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi bahan organik secara kimiawi, baik yang dapat didegradasi secara biologis maupun yang sukar didegradasi secara biologis menjadi CO2 dan H2O (Boyd 1998). Keberadaan bahan organik dapat berasal dari alam ataupun dari aktivitas rumah tangga dan industri. Perairan yang memiliki nilai COD tinggi tidak diinginkan bagi kepentingan perikanan dan petanian. Nilai COD pada perairan yang tidak tercemar biasanya kurang dari 29 mg/liter. Sedangkan pada perairan
yang tercemar dapat lebih dari 200 mg/liter pada limbah industri dapat mencapai 60.000 mg/liter (UNISCO/WHO/UNEP. 1992).
d. Minyak dan Lemak Merupakan zat pencemar yang sering dimasukkan kedalam kelompok padatan, yaitu padatan yang mengapung di atas permukaan air. Menurut Sugiharto (1987), bahwa lemak tergolong benda organik yang relatif tidak mudah teruraikan oleh bakteri. Terbentuknya emulsi air dalam minyak akan membuat lapisan yang menutup permukaan air dan dapat merugikan, karena penetrasi sinar matahari ke dalam air berkurang serta lapisan minyak menghambat pegambilan oksigen dari udara sehingga oksigen terlarut menurun.
e. Nitrogen Amoniak (NH3-N) Merupakan salah satu parameter dalam menentukan kualitas air, baik air minum maupun air sungai. Amoniak berupa gas yang berbau tidak enak sehingga kadarnya harus rendah.
2.2.2 Parameter Fisika a. Suhu Menurut Effendi (2003), suhu dari suatu badan air dipengaruhi oleh musim, lintang (latitute),ketinggian dari permukaan laut, waktu dalam hari, sirkulasi udara, penutupan awan, dan aliran serta kedalaman badan air adalah salah satu faktor yang sangat penting bagi kehidupan organisme, karena suhu mempengaruhi baik aktivitas metabolisme maupun pengembangbiakan dari organisme-organisme tersebut (Hutabarat dan Evans,1986).
b. Total Suspended Solid (TSS) Total Suspended Solid atau padatan tersuspensi adalah padatan yang menyebabkan kekeruhan air, tidak terlarut, dan tidak dapat mengendap. Padatan tersuspensi terdiri dan partikel-partikel yang ukuran maupun beratnya lebih kecil dari pada sedimen, seperti bahan-bahan Organik tertentu, tanah liat dan lainnya. Partikel menurunkan intensitas cahaya yang tersuspensi dalam air
umumnya terdiri dari fitoplankton, zooplatkton, kotoran hewan, sisa tanaman dan hewan, kotoran manusia dan limbah industri (Sunu, 2001)
c. Total Dissolved Solid (TDS) Total Dissolved Solid atau padatan terlarut adalah padatan-padatan yang mempunyai ukuran lebih kecil dari padatan tersuspensi. Bahan-bahan terlarut pada perairan alami tidak bersifat toksik, akan tetapi jika berlebihan dapat meningkatkan nilai kekeruhan yang selanjutnya akan menghambat penetrasi cahaya matahari ke kolom air dan akhirnya berpengaruh terhadap proses fotosintesis diperairan.
2.3 Sistem Pengolahan Limbah Cair
2.3.1 Unit Pengolahan Tingkat 1 a. Bar Screen Bar screen adalah rangkaian kisi-kisi besi yang berguna untuk menyaring benda-benda kasar/yang misalnya kertas, plastik, atau potongan kayu terapung untuk menyisihkan atau menyaring material-material kasar yang dapat mengganggu jalannya proses pengolahan air buangan.
Digunakan untuk
melindungi pompa, valve, perpipaan dari kerusakan/clogging. Screen adalah sebuah alat yang memiliki lobang-lobang. Umumnya memiliki ukuran yang seragam. Screening terdiri atas batang pararel,balok atau kawat, kisi/jeruji, mata lobang, atau plat yang penuh lobang dan lobang tersebut dapat berbentuk lingkaran atau persegi panjang. Berdasarkan cara pembersihannya, screening dibagi dua yaitu:manual (bars screen) dan mekanis (drum dan barminutor). Cara pembersihan manual digunakan bagi air buangan dengan volume sampah kasar relatif kecil, sementara cara mekanis digunakan bagi air buangan dengan volume sampah kasar relatif besar. Untuk air buangan domestik dalam tugas ini, digunakan cara manual, yaitu dengan menggunakan bars screen. Umumnya bar screen terbuat dari batangan besi/baja yang dipasang miring ke suatu kerangka yang melintang saluran. Ditempatkan dengan kemiringan 3045 dari horisontal (Met Calf, 1979). Tebal batang biasanya 5-15mm dengan jarak antar batang 25-50mm yang diatur sehingga tinja lolos.
Bar screen
dedesain
dengan
perencanan
pada
aliran
puncak
(Qasim,1975)
dan
pembersihan dilakukan manual.
b. Grit Chamber Grit chamber adalah bak untuk menangkap pasir supaya tidak ikut terbawa proses, sebab pasir tak dapat dihancurkan secara proses biologis. Fungsi umum dari grit chamber adalah sebagai berikut :
Melindungi peralatan dari penggerusan dan efek dari penggunaan peralaan yang tidak benar.
Mengurangi pembentukan endapan tebal dalam pipa saluran, saluran serta pipa penyalur.
Mengurangi frekuensi pembersihan digester yang dikarenakan oleh akumulasi pasir atau kerikil halus yang terlalu banyak Pengambilan pasir dapat dilakukan secara manual maupun mekanis. Pada
tugas ini direncanakan pengambilan secara manual, sehingga dibutuhkan lebih dari satu tangki dengan pertimbangan pasir akan diambil pada saat air kering (harus disediakan tangki bypass). Hal terpenting dalam disain grit chamber adalah kecepatan aliran (horizontal flow) harus konstan, sehingga dibutuhkan suatu alat ukur pengontrol flow, yaitu proportional weir atau parshall flume. Peletakan grit chamber dapat sebelum atau sesudah pompa air buangan. Peletakan didepan pompa dapat mengirit biaya perawatan pompa, tetapi letak umumnya di bawah permukaan tanah yang menyebabkan penambahan biaya konstruksi. Jenis bak penangkap pasir yang banyak dipergunakan adalah jenis horisontal.
c. Bak Prasedimentasi Bak prasedimentasi berfungsi untuk mengurangi kandungan suspended solid (TSS) dan sebagian padatan organik dalam air buangan (antara 50 % 65%) dan menurunkan BOD (25% - 40%)-(Parker 1978) yang berlangsung secara fisis tanpa pembubuh zat kimia. Lumpur endapan masih mangandung material organik yang tinggi sehingga effluennya dialirkan ke thickener sedang filtrat dialirkan ke pengolahan berikutnya. Bak pengendap I sering dibuat berbentuk persegi panjang agar efisiensinya tinggi, dengan konstruksi yang
murah dan kebutuhan lahan yang sedikit.
Prinsip pemisahan partikel
tersuspensi dalam cairan tergantung pada besarnya spesifik gravity partikel tersebut. Jika cairan yang mengandung tersuspensi ditempatkan pada temapt yang tenang, maka partikel tersuspensi dengan spesifik fravity lebih besar dari cairan akan terendapkan, sedang yang memilki spesifik gravity yang lebih kecil dari cairan akan terapung. Beban permukaan dan waktu detensi adalah faktorfaktor yang penting dalam menentukan dimensi bak pengendap.
Besarnya
beban permukaan diterapkan berdasarekan karakteristik air buangan , konsentrasi partikel yang diendapkan, dan jenis suspensi yang akan dipisahkan
2.3.2 Unit Pengolahan Tingkat 2 Pada penjelasan unit pengolahan tingkat 2 kali ini, alternatif unit yang dibahas adalah oxidation ditch. a. Pengertian Oxidation Ditch Pengolahan biologi dengan Oxidation Ditch merupakan modifikasi dari reaktor Activated Sludge konvensional dan diklasifikasikan sebagai reaktor teraduk sempurna (complete mix) dimana biomassa berada dalam keadaan tersuspensi sehingga tidak terjadi gradien konsentrasi pada setiap bagian Oxidation Ditch, dengan waktu aerasi yang panjang Oxidation Ditch memiliki efisiensi penyisihan dan nilai ekonomis yang tinggi. Perubahan pembebanan yang tiba-tiba dapat diatasi dengan baik oleh sistem tanpa terganggu, dan hal i ni merupakan salah satu keuntungannya. Saluran umumnya berbentuk lingkaran oval dengan bentuk setengah lingkaran pada ujungnya, dapat dibuat satu ujung, dua, atau beberapa, sejauh hal ini dapat membentuk siklus lengkap. Oxidation ditch umumnya beroperasi sebagai proses aerasi yang dikembangkan dan dijalankan untuk pengolahan air buangan dalam debit aliran kecil. Biasanya oxidation ditchini beroperasi dengan waktu detensi yang panjang dan memiliki waktu detensi yang tetap.
b. Proses yang Terjadi Dalam Oxidation Ditch Air buangan masuk ke dalam ditch yang berfungsi sebagai reaktor aerasi dimana solid yang dihasilkan dalam proses secara kontinu akan dikembalikan ke dalam saluran aerasi untuk mencapai konsentrasi solid yang tinggi. Oxidation
Ditch beroperasi sebagai sistem tertutup dan adanya limit pertumbuhan VSS menghendaki adanya pembuangan lumpur secara periodik. Pembuangan lumpur dilakukan melalui saluran resirkulasi lumpur, sehingga dapat menurunkan konsentrasi solid dalam Ditch dan mempertahankan metabolisme tetap aktif. Oksigen terlarut (DO) dalam saluran teraerasi dipertahankan antara 1-2 mg/lt agar terjadi nitrifikasi dalam Oxidation Ditch. Untuk mencegah pengendapan lumpur, kecepatan aliran rata-rata di dalam saluran harus di atas harga minimum, 1 ft/det. Ujung saluran berbentuk setengah lingkaran untuk menghindari adanya daerah mati.
c. Kelengkapan Oxidation Ditch Oxidation ditch terdiri dari sebuah saluran berbentuk oval/ring/”racetrack” dengan kedalaman
3 ft, dan dilengkapi dengan peralatan aerasi mekanik.
Sebuah brush atau caged rotor aerator ditempatkan di seberang ditch/piringan untuk mengaerasikan campuran cairan, bersamaan dengan diberikannya aliran tidak langsung terhadap cairan yang lewat. Campuran cairan air buangan tersebut yang telah melalui screening memasuki piringan, diaerasikan, dan bersirkulasi dalam piringan tersebut dengan kecepatan (1-2) ft/detik. (Metcalf & Eddy, 1972)
d. Keuntungan Penggunaan Oxidation Ditch
Kualitas effluent yang dihasilkan tinggi
Tidak terpengaruh oleh terjadinya shock loading
Produksi lumpur sedikit dan relatif stabil sehingga tidak perlu dilakukan stabilisasi lumpur
Bahan mudah tersedia
Efisiensi penurunan BOD tinggi
Operasi dan pemeliharaan mudah
Tidak membutuhkan bak pengendap pertama
e. Kerugian Penggunaan Oxidation Ditch
Memerlukan lahan yang sangat luas
Membutuhkan lokasi tanah dengan kedalaman air tanah yang cukup dalam, sehingga resapan air buangan tidak mengganggu air tanah dalam
Biaya konstruksi mahal
Membutuhkan
biaya
pembebasan
lahan
yang
terkadang
meresahkan
masyarakat
Kebutuhan oksigen yang cukup tinggi
Perlu energi besar untuk mensuplai oksigen
2.3.3 Unit Pengolahan Lumpur a. Gravity Thickener Gravity thickener pada prinsipnya sama dengan bak pengendap yang berfungsi untuk meningkatkan kandungan solid lumpur dengan memisahkan cairan. Tingkat pemekatan bervariasi dari 2 sampai 5 kali dari konsentrasi solid pada lumpur pada influen. Maksimum konsentrasi solid yang dicapai < 10 % ( Qasim, 1985). Unit ini biasanya berbentuk tangsi circular. Bak terbagi atas 3 zona, yaitu zona supernatan, zona pengendapan dan zona thickening. Inlet berada di tengah-tengah tangki sehingga memberikan kemungkinan bagi pengendapan lumpur yang kompak. Lumpur keluar dari dasar tangki untuk diolah lebih lanjut. Supernatan dari bagian thickening biasanya dikembalikan ke bak pengumpul ( lift station ) atau kembali lagi ke awal instalasi pengolahan (Metcalf and Eddy, 1991). Dalam pengoperasiannya, sebuah sludge blanket diletakkan didasar thickener untuk mempertahankan konsentrasi lumpur. Variabel operasi terdiri dari sludge volume ratio, yaitu volume yang ada pada sludge blanket dibagi dengan volume thickened sludge perhari (antara 0,5 – 20). Kedalaman sludge blanket antara 2 – 8 ft (0,6 – 2,4 meter) Kriteria desain gravity thickener didasarkan pada luas minimum permukaan berdasarkan beban solid, kedalaman thickener dan kemiringan lantai.
b. Belt Filter Press Belt filter press tersusun oleh dua belt yang ditumpangkan pada roda berputar . Belt yang terletak di bawah terbuat dari anyaman kawat dan sangat
berpori. Ada tiga zona dalam belt pres, yaitu zona gravitasi, zona peras, dan zona pelepasan. Lumpur yang akan diperas masuk melalui zona gravitasi, berjalan mengikuti belt dan tertekan oleh dua belt. Di zona peras, lumpur mengalami pemerasan air sehingga air jatuh melewati belt bawah. Selanjutnya masuk zona pelepasan, yaitu melalui perjalanan zigzag agar cake dapat dilepaskan dari kedua belt untuk kemudian dikeluarkan. Kadar solid dalam lumpur setelah diolah dengan belt pres adalah:
Lumpur sedimentasi I: 28 - 44 %
Lumpur sedimentasi I dan lumpur aktif segar: 20 - 35 %
Lumpur sedimentasi I dan trickling filter: 20 - 40 %
Lumpur dari digester (anaerob): 26 - 36 %
Lumpur dari digester dan lumpur aktif: 12 - 18 %
