ROTATING BIOLOGICAL CONTACTORS (RBC) Sebagai Teknologi Pengolahan yang Mampu Menurunkan Kadar Pencemar Dalam Limbah Cair
Titis Sofi Hanifa
Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik, Universitas Lambung Mangkurat, Jalan Ahmad Yani Km 36 Banjarbaru Kalimantan Selatan 70714 Indonesia
E-mail:
[email protected]
ABSTRAK
Rotating Biological Contactor (RBC) adalah suatu proses pengolahan air limbah secara biologis dengan pertumbuhan mikrorganisme yang menempel pada piringan cakram (biofilm). RBC ini terdiri atas piringan melingkar yang tercelup sekitar 40% dan diputar oleh poros dengan kecepatan tertentu. RBC mempunyai beberapa keuntungan, antara lain mudah dioperasikan, mudah dalam perawatan, tidak membutuhkan banyak lahan. Untuk perancangan unit pengolahan air limbah dengan sistem RBC ini harus memperhatikan beberapa parameter yang berhubungan dengan beban (Loading), parameter tersebut adalah ratio volume reaktor terhadap luas permukaan media (disk), BOD, beban hidrolik, rata-rata dari waktu tinggal, jumlah tahap, diameter piringan (disk), kecepatan putaran dan Temperatur. Sedangakan pada saat pengolahannya hal yang paling penting untuk di jaga dan diperhatikan yaitu temperature dan pH.
Kata kunci: RBC, Biofilm, Mikroorganisme
Pendahuluan
Limbah cair adalah air buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik industri maupun domestik (rumah tangga) yang apabila tidak ditangani dengan baik akan mencemari lingkungan. Kehadiran limbah dapat berdampak negatif bagi lingkungan terutama kesehatan manusia sehingga perlu dilakukan penanganan limbah. Tingkat bahaya keracunan yang ditimbulkan oleh limbah tergantung jenis dan karakteristik limbah. Beberapa teknologi dan cara yang dapat digunakan untuk pengelolaan limbah cair dari secara biologi, kimia, dan fisika. Pada pembahasan kali ini akan membahas tentang pengelolaan limbah secara biologi dengan sistem Rotating Biological Contactor (RBC).
Pengolahan limbah secara biologi bertujuan untuk mengurangi atau menghilangkan kandungan organik dalam limbah oleh mikroorganisme menjadi zat-zat lain yang lebih stabil. Salah satunya dengan teknologi dari sistem Rotating Biological Contactors (RBC). RBC (Rotating Biological Contactor) adalah salah satu teknologi pengolahan biologis. Pengelolaan dengan RBC ini memanfaatkan mikroorganisme dengan menggunakan biofilm sebagai tempat tumbuh dan melekatnya mikroorganisme tersebut sehingga mampu menurunkan parameter organik. Dengan ini limbah cair yang dapat membahayakan lingkungan apabila dibuang secara langsung dapat dikelola dan lebih lagi dapat dimanfaatkan kembali .
Pengolahan Limbah Secara Biologi
Pada umumnya air limbah dari industri maupun rumah tangga yang telah tercemar memiliki kandungan oksigen yang sangat rendah. Hal itu karena oksigen yang terlarut di dalam air diserap oleh mikroorganisme untuk memecah atau mendegradasi bahan buangan organik sehingga menjadi bahan yang mudah menguap dan biasanya ditandai dengan bau yang busuk. Bahan buangan organik juga dapat bereaksi dengan oksigen yang terlarut di dalam air, sehingga membuat kandungan oksigen yang terlarut didalamnya menjadi semakin sedikit. Dengan melihat kandungan oksigen yang terlarut di dalam air dapat ditentukan seberapa jauh tingkat pencemaran air tersebut telah terjadi. Cara yang ditempuh untuk masalah tersebut salah satunya adalah dengan uji Biological Oxigen Demand (BOD) dan Chemical Oxigen Demand (COD). Apabila hasil uji menunjukan kandungan organik yang tinggi, maka ada salah satu cara untuk meminimalkan kandungan tersebut dengan pengolahan limbah secara biologi (Kurniawan, 2014). Pengolahan limbah secara biologi ini bertujuan untuk mengurangi atau menghilangkan kandungan organik dalam limbah oleh mikroorganisme menjadi zat-zat lain yang lebih stabil. Salah satunya dengan teknologi dari sistem Rotating Biological Contactors (RBC).
Pengolahan limbah cair dengan sistem RBC
Rotating Biological Contactors (RBC) adalah teknologi pengolahan limbah secara biologi dengan memanfaatkan mikroorganisme dengan menggunakan biofilm sebagai tempat tumbuh dan melekatnya mikroorganisme tersebut sehingga mampu menurunkan parameter organik bahkan juga mampu menurunkan nitrit dan nitrat (Sirianuntapiboon, 2006). Prinsip kerja pengolahan air limbah dengan sistem RBC adalah air limbah yang mengandung polutan organik di kontakkan dengan media piringan (disk) dengan lapisan mikroorganisme yang melekat pada biofilm di suatu reaktor. Piringan tempat melekatnya biofilm ini terbuat dari bahan polimer yang disusun secara berjajar pada poros, kumpulan piringan-piringan tersebut tercelup didalam air sebanyak 40% dari bagiannya dan diputar dengan kecepatan tertentu agar tiap bagian dari piringan bergantian terkena air dan mendapat oksigen secara kontinyu. Bakteri tumbuh pada piringan-piringan yang berputar tersebut dengan mengambil oksigen dari udara, sehingga kandungan organik air limbah menjadi berkurang untuk dialirkan ke daerah pembuangan (effluent) atau ke proses pengolahan selanjutnya (Resel, 2015). Proses pengolahanya yaitu air limbah dimasukkan secara teratur dan mengalir kedalam tangki tempat cakram atau piringan tersebut, lalu cakram diputar perlahan-lahan, pada saat melaluinya permukaan cakram akan terdapat lender yang disebut biofilm. Mikroorganisme akan tumbuh dan menempel pada permukaan disc dalam bentuk biofilm. Mikroorganisme inilah yang akan melakukan penguraian dan menghilangkan kandungan organik dari air limbah. Pada saat berputar bagian disc yang tercelup air akan mengadsorp dan menguraikan zat organik yang terlarut dalam air.
Mekanisme Kerja Biofilm dan Hidupnya Mikroorganisme pada RBC
Sistem RBC ini bisa berbentuk tangki horisontal setengah lingkaran, didalamnya terdapat sejumlah cakram (disc) yang dirangkai secara paralel dengan jarak yang berdekatan. Menurut Kadu, Biofilm akan terbentuk dan tumbuh menempel pada permukaan cakram. Proses biologis dengan biakan melekat yakni proses pengolahan limbah dimana mikroorganisme yang digunakan dibiakkan pada suatu media sehingga mikroorganisme tersebut melekat pada permukaan media. Proses ini disebut juga dengan proses film mikrobiologi atau proses biofilm. Untuk pembentukan biofilm pada pengolahan limbah dengan sistem RBC termasuk dalam klasifikasi dengan proses gabungan yaitu aerob dan anaerob. Mekanisme proses metabolisme di dalam sistem biofilm aerobik secara sederhana dapat diterangkan seperti pada gambar berikut:
Media disk Media disk
Media disk
Media disk
Gambar 1 Mekanisme Proses Metabolisme di dalam Sistem Biofim
Gambar tersebut menunjukkan suatu sistem biofilm yang yang terdiri dari medium penyangga, lapisan biofilm yang melekat pada medium, lapisan alir limbah dan lapisan udara yang terletak diluar. Senyawa polutan yang terdapat pada air limbah misalnya senyawa organik (BOD, COD), ammonia, phospor dan senyawa polutan lainnya akan terdifusi ke dalam biofilm yang melekat pada permukaan media. Pada saat yang bersamaan dengan menggunakan oksigen yang terlarut di dalam air limbah pada saat pemutaran piringan RBC senyawa polutan tersebut akan diuraikan oleh mikroorganisme yang ada di dalam lapisan biofilm dan energi yang dihasilhan akan diubah menjadi biomasa. Sulpai oksigen pada lapisan biofilm inilah yang dilakukan pada proses pengolahan air limbah dengan sistem RBC yakni dengan cara kontak dengan udara luar sehingga mendapatkan suplai oksigen.
Jika lapiasan biofilm pada disk cukup tebal, maka pada bagian luar lapisan biofilm akan berada dalam kondisi aerobik sedangkan pada bagian dalam biofilm yang melekat pada media piringan akan berada dalam kondisi anaerobik. Pada biofilm yang mengalami kondisi anaerobik akan terbentuk gas H2S, dan jika konsentrasi oksigen terlarut cukup besar maka gas H2S yang terbentuk tersebut akan diubah menjadi sulfat (SO2) oleh bakteri sulfat yang ada di dalam biofilm dan pada zona lapisan anaerobic inilah nitrat yang terbentuk mengalami proses denitrifikasi menjadi gas nitrogen. Sedangkan pada zona aerobik nitrogen–ammonium akan diubah menjadi nitrit dan nitrat. Sehingga di dalam sistem bioflim terjadi kondisi anaerobik dan aerobik pada saat yang bersamaan maka dengan sistem tersebut proses penghilangan senyawa nitrogen pada sistem RBC juga menjadi lebih mudah.
Pada waktu dan fase pembentukan biofilm mikroorganisme melibatkan aktivitas mikroorganisme-mikroorganisme penyusun biofilm dalam memanfaatkan substrat. Penempelan materi organik dan mikroorganisme penyusun biofilm pada disk-disk RBC terjadi ketika disk-disk tersebut terendam dalam cairan limbah (Said, 2005). Fase-fase pembentukan biofilm mikroorganisme itu adalah dimulai dari fase attachment atau pelekatan, fase ini merupakan fase yang memerlukan waktu yang paling lama diantara fase selanjutnya, dimana mikroorganisme berupaya mempertahankan ikatannya pada substrat dengan membentuk substansi polimer matriks ekstraseluler berupa eksopolisakarida. Selanjutnya adalah fase maturasi atau pertumbuhan, Kecepatan putaran RBC sangat berpengaruh pada saat terjadinya fase ini, kecepatan putaran disk yang tidak terlalu cepat memberikan waktu yang sangat cukup bagi mikroorganisme untuk membentuk biofilm sampai ukuran yang efektif untuk mendegradasi polutan materi organik dari limbah cair. Fase yang terakhir adalah Detachment atau pelepasan. Pada saat fase maturasi mikroorganisme terus berkembang, sehingga biofilm tidak mampu menahan biomassanya, sebagian biomassa tersebut terlepas atau terkelupas dari substrat disk RBC dan terbawa aliran air keluar, pada saat itulah fase pelepasan dimulai, dan setelah terkelupasnya biofilm ini maka akan secara kontinyu kembali ke fase saat mikroorganisme pada permukaan medium akan tumbuh lagi.(Kadu, 2012)
Menurut Kadu, mekanisme degradasi polutan materi organik pada RBC terdiri dari beberapa tahap yaitu tahap awal berupa degradasi materi organik berbasis karbon, kemudian dilanjutkan dengan proses nitrifikasi dan denitrifikasi. Mekanisme degradasi polutan oleh mikroorganisme yang menempel pada biofilm disk-disk RBC pada saat kontak antara mikroorganisme dengan cairan limbah.Tahap selanjutnya setelah degradasi materi organik berbasis karbon adalah degradasi materi organik berupa amonium melalui proses nitrifikasi dan denitrifikasi. Nitrifikasi merupakan proses oksidasi amonium menjadi nitrat melalui nitrit, sedangkan denitrifikasi adalah proses reduksi nitrat menjadi gas nitrogen dengan produk berupa nitrit juga. Nitrifikasi dan denitrifikasi dilakukan oleh dua kelompok mikroorganisme yang berbeda.
Hal-hal yang Perlu diperhatikan pada Sistem RBC
Hal-hal yang harus diperhatikan dan dijaga pada saat pengelolaan limbah cair pada RBC ini adalah temperature dan pH sesuai dengan air limbah. Karena Temperatur suhu dan pH ini pada saat berlangsungnya proses pengolahan dapat mempengaruhi mikroorganisme pendegradasi limbah yang hidup dalam reaktor Rotating Biological Contactor. Menurut Said, Sistem RBC ini relatif sensitif terhadap perubahan suhu. Suhu optimal untuk proses RBC berkisar antara 15°C-40°C. Temperatur yang tinggi akan merusak proses dengan mencegah enzim dalam sel. Peningkatan temperatur dapat menyebabkan penurunan efisiensi pengolahan. Parameter pH lingkungan media sangat mempengaruhi proses pengolahan limbah secara biologis, kisarannya antara 6,5 – 8,5. Nilai pH yang terlalu tinggi (> 8,5) akan menghambat aktivitas mikroorganisme sedangkan nilai pH di bawah 6,5 akan mengakibatkan pertumbuhan jamur dan terjadi persaingan dengan bakteri dalam metabolisme materi organic sehingga menurut Angga, Suhu dan pH merupakan faktor penting dalam kehidupan bakteri, jamur dan mikroba yang lain.
Menurut Said, Untuk perancangannya dari unit pengolahan air limbah dengan sistem RBC ini harus memperhatikan beberapa parameter yang berhubungan dengan beban (Loading), parameter tersebut adalah ratio volume reaktor terhadap luas permukaan media (disk), BOD, beban hidrolik, rata-rata dari waktu tinggal, jumlah tahap, diameter piringan (disk), kecepatan putaran dan Temperatur. Waktu tinggal yang dimaksud adalah waktu yang dibutuhkan oleh air limbah selama proses pengolahan untuk mendegradasi kandungan organik dan anorganik sebelum dibuang ke lingkungan. Untuk diameter RBC biasanya antara 1-3.6 meter, apabila kita lihat dari aspek jumlah stage atau tahap, jika luas permukaan RBC kecil namun memiliki jumlah tahap yang banyak akan lebih efisien dan lebih baik dalam pengurangan kandungan limbah dibandingkan denganluas permukaan disk yang besar namun dengan stage yang sedikit. Untuk kecepatan putaran biasanya sekitar 1-2 rpm, menurut Muljadi, pemutaran cakram RBC untuk skala industri umumnya antara 2-5 rpm. Sebaiknya kecepatan putaran tidak terlalu cepat agar pembentukan lapisan mikroorganisme dan biofilm pada permukaan media menjadi optimal.
Kelebihan dan Kekurangan Pada Proses RBC
Menurut Gulhane, RBC ini memiliki kelebihan yaitu pengoperasiannya yang sederhana serta untuk perawatannya lebih mudah. Keunggulan lainnya yaitu dapat dipasang secara beberapa tahap (multi stage), sehingga mampu tahan terhadap fluktuasi beban pengolahan, konsumsi energy yang diperukan juga lebih rendah, proses reaksi nitrifikasi lebih mudah terjadi, sehingga efisiensi penghilangan ammonium pada air limbah lebih besar. Namun dari sebgaian kelebihan proses RBC, sistem ini juga memiliki beberapa kelemahan yaitu sensitif terhadap perubahan temperature dan pH, terkadang konsentrasi parameter organic dari hasil pengolahan masih tinggi, sistem RBC ini juga dapat menimbulkan bau yang sedikit busuk karena beberapa dapat tumbuhnya cacing rambut, kelemahan lainnya yaitu pengontrolan jumlah mikroorganisme sulit dilakukan (Said, 2005).
KESIMPULAN
Pengolahan limbah secara biologi bertujuan untuk mengurangi atau menghilangkan kandungan organik dalam limbah oleh mikroorganisme menjadi zat-zat lain yang lebih stabil. Salah satunya dengan teknologi dari sistem Rotating Biological Contactors (RBC). RBC (Rotating Biological Contactor) adalah salah satu teknologi pengolahan biologis. Pengelolaan dengan RBC ini memanfaatkan mikroorganisme dengan menggunakan biofilm sebagai tempat tumbuh dan melekatnya mikroorganisme tersebut sehingga mampu menurunkan parameter organik. Untuk fase pembentukan biofilm mikroorganisme terdiri dari fase pelekatan, pertumbuhan, dan pelepasan. Mekanisme degradasi polutan materi organik pada RBC terdiri dari beberapa tahap yaitu tahap awal berupa degradasi materi organik berbasis karbon, kemudian dilanjutkan dengan proses nitrifikasi dan denitrifikasi. Mekanisme degradasi polutan oleh mikroorganisme yang menempel pada biofilm disk-disk RBC pada saat kontak antara mikroorganisme dengan cairan limbah. Proses pengolahan limbah dengan sistem RBC memang termasuk operasional yang sangat ekonomis dan efisien pada nilai konsumsi daya yang rendah. Meskipun sistem RBC cenderung sensitif terhadap suhu, dan melibatkan biaya modal awalnya, mereka telah terbukti menjadi sistem yang sangat efisien dengan konsumsi energy yang rendah.
DAFTAR PUSTAKA
Angga,A.N., & N. Hendrasarie. (2012). Penyisihan Kandungan Organik Limbah Melalui Penentuan Konstanta Substrat Dengan Menggunakan Rotating Biological Contactor (RBC). Jurnal Ilmiah Teknik Lingkungan, 2(5), 9-16.
Gulhane M.L., & S.V Sahare. (2014). Modified Rotating Biological Contactor. International Journal of Mechanical And Production Engineering, 8(2) : 2320-2092.
Kadu, P.A., & Y. R. M. Rao. (2012). A Review of Rotating Biological Contactors System. International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA, 5(2), 2248-9622.
Kurniawan G., N. Damajanti, & A. Hamad. (2014). Pengaruh Nutrisi Bakteri Pseudomonas Sp Dalam Rotating Biological Contactor (RBC) Terhadap Kandungan BOD dan COD Air Limbah Kilang Paraxylene. Jurnal Sainteks,1(6), 66-75.
Muljadi, W. Agung, S.Triyoko, dkk. (2005). Penurunan Kadar Bod Limbah Cair Secara Proses Biologi Dengan Tipe Rotating Biological Contactor (RBC). Jurnal Ekuilibrium, 2(4), 52-57
Resel, D., Sudrajat, E.& Kusumawati. (2015). Efisiensi Kinerja Sistem IPAL RBC (Rotating Biological Contactor) Di Kelurahan Bontang Kuala, Kota Bontang Dalam Menurunkan Nilai Total Fecal Coliform. Journal Science East Borneo, 4(3), 1-6.
Said N.I. (2000). Teknologi Pengolahan Air Limbah dengan Proses Biofilm Tercelup. Jurnal Teknologi Lingkungan, 2(1) , 101-113.
Said N.I. (2005). Pengolahan Air Limbah dengan Sistem Reaktor Biologis Putar (Rotating Biological Contactor) dan Parameter Disain. JAI, 2(1), 178-188.
Sirianuntapiboon S. (2006). Treatment of wastewater containing Cl residue by packed cage rotating biological contactor (RBC) system. Bioresource Technology, 97,1735–1744.
