PARAMETER FISIK DAN BIOLOGI KUALITAS AIR LIMBAH
A. Pengertian Limbah, Limbah Cair/Air Limbah Limbah adalah buangan yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak dikehendaki lingkungannya karena tidak mempunyai nilai ekonomi. Limbah yang mengandung bahan polutan yang memiliki sifat racun dan berbahaya dikenal dengan limbah B3, yang dinyatakan sebagai bahan yang dalam jumlah relatif sedikit tetapi berpotensi untuk merusak lingkungan hidup dan sumberdaya. sumberdaya. Limbah cair atau air buangan merupakan sisa air dibuang yang berasal dari rumah tangga, industri maupun tempat-tempat umum lainnya, dan pada umumnya mengandung bahan-bahan atau zat-zat yang dapat membahayakan bagi kesehatan manusia serta mangganggu lingkungan hidup. Air limbah rumah tangga tangga terdiri
dari 3 fraksi penting, penting, yaitu yaitu : Tinja
(faeces), berpotensi mengandung mikroba pathogen, air seni (urine), umumnya mengandung Nitrogen (N) dan Fosfor, serta kemungkinan kecil mikro-organisme dan grey water yang merupakan air bekas cucian dapur, mesin cucidan cucidan kamar mandi. Grey water sering juga disebut disebut dengan istilah sullage. Campuran faeces dan urine disebut sebagai excreta, sedangkan campuran
excreta dengan air air bilasan toilet disebut sebagai black water.
Mikroba pathogen banyak terdapat pada excreta. Untuk industrial wastewater, zat-zat yang terkandung di dalamnya sangat bervariasi sesuai dengan bahan baku yang dipakai oleh masing-masing industri, antara lain: nitrogen, sulfide, amoniak, lemak lemak garam-garam zat zat pewarna, mineral, mineral, logam berat, zat pelarut dan sebagainya. B. Sumber Air Limbah Beberapa sumber dari air buangan antara lain adalah : 1. Air buangan rumah tangga (domestic wastes water). 2. Air buangan kota praja (municipal wastes water). 3. Air buangan industri (industrial wastes water).
C. Sistem Pengolahan Limbah Cair Pengolahan limbah dengan memanfaatkan teknologi pengolahan dapat dilakukan dengan cara fisika, kimia, dan biologis atau gabungan ketiga sistem pengolahan
tersebut.
Berdasarkan
sistem
unit
operasinya
teknologi
pengolahan limbah diklasifikasikan menjadi unit operasi fisik, unit operasi kimia dan unit operasi biologi. Sedangkan bila dilihat dari tingkatan perlakuan pengolahan pengolahan maka sistem pengolahan limbah diklasifikasi menjadi : Pre treatment, Primary treatment system, Secondary treatment system, Tertiary treatment system. Setiap tingkatan treatment terdiri pula atas sub-sub treatment yang satu dengan yang laain berbeda. 1. Pre Treatment Pengolahan pendahuluan digunakan untuk memisahkan padatan kasar, mengurangi padatan, memisahkan minyak atau lemak dan proses menyetarakan fluktuasi aliran limbah pada bak penampung. Unit yang terdapat dalam pengolahan pendahuluan adalah : a. Saringan (bar screen) b. Pencacah (communitor) c. Bak penangkap pasir (grit chamber) d. Penangkap lemak dan minyak (skimmer and grease trap) e. Bak penyetaraan (equlization basin) 2. Primary Treatment Pengolahan tahap pertama bertujuan untuk mengurangi kandungan padatan tersuspensi melalui proses pengendapan pengendapan (sedimentation). Pada proses pengendapanpartikel padat dibiarkan mengendap ke dasar tangki. Bahan
kimia
biasanya
ditambahkan
untuk
menetralisasi
dan
meningkatkan kemampuan pengurangan padatan tersuspensi. Dalam unit ini pengurangan BOD dapat mencapai 35% sedangkan suspended solid berkurang sampai 60%. Pengurangan BOD dan padatan pada tahap awal ini selanjutnya akan membantu mengurangi beban pengolahan tahap kedua.
3. Secondary Treatment Pengolahan kedua ini mencakup proses biologis untuk mengurangi bahanbahan organik melalui mikroorganisme yang ada di dalamnya. Pada proses ini sangatdipengaruhi sangatdipengaruhi oleh banyak faktor faktor antara lain jumlah air limbah, tingkat kekotoran, jenis kotoran yang ada dan sebagainya reaktor pengolahan lumpur aktif (activated sludge) dan saringan penjernihan biasanya dipergunakan dalam tahap ini. Pada proses penggunaan lumpur aktif, maka air limbah yang telah lama ditambahkan pada tangki aerasi dengan tujuan untuk memperbanyak jumlah bakteri secara cepat agar proses biologis dalam menguraikan bahan organik berjalan lebih cepat. Lumpur aktif tersebut dikenal sebagai MLSS
(Mizeed Liquiour
Suspended Solid), Solid), dalam proses biologis ada dua hal yangpenting yangpenting yaitu: a. Proses Penambahan Oksigen Pengambilan zat pencemar yang terkandung di dalam air limbah merupakan tujuan pengolahan air limbah. Penambahan oksigen adalah salah satu usaha dari pengambilan zat pencemar tersebut sehingga konsentrasi zat pencemar akan berkurang atau bahkan dihilangkan sama sekali. Zat yang diambil dapat berupa gas, cairan ion, koloid, atau bahan tercampur. b. Pertumbuhan bakteri dalam bak reaktor Bakteri diperlukan untuk menguraikan bahan organik yang ada di dalam air limbah. Oleh karena itu, diperlukan jumlah bakteri yang cukup untuk menguraikan bahan-bahan organik tersebut. Bakteri yang digunakan ini memerlukan bahan makanan, yaitu lumpur. Untuk penambahan bahan makanan agar persediaan makan lebih banyak maka digunakan lumpur. Lumpur yang digunakan untuk penambahan makanan ini disebut lumpur aktif (activated sludge). Pemberian lumpur aktif ini dilakukan sebelum memasuki bak aerasi dengan mengambil lumpur dari bak pengendapan kedua atau dari bak pengendapan pengendapan akhir (final ( final sedimentation tank).
4. Tertiary Treatment Pengolahan ini adalah lanjutan dari pengolahan terdahulu, pengolahan jenis ini baru akan dipergunakan dipergunakan apabila pada pengolahan pertama dan kedua masih banyak terdapat zat tertentu yang masih berbahaya bagi masyarakat umum. Pengolahan ketiga ini merupakan pengolahan secara khusus sesuai dengan kandungan zat terbanyak dalam air limbah, biasanya dilaksanakan pada pabrik yang menghasilkan air limbah yang khusus pula. Beberapa jenis pengolahan yang sering dipergunakan antara lain : a. Saringan pasir Penyaringan adalah pengurangan lumpur tercampur dan partikel koloid dari air limbah dengan melewatkan pada media yang porous. Saringan pasir ini ada 2jenis yaitu saringan pasir lambat dan saringan pasir cepat. b. Saringan multimedia Penyaring dengan multimedia ini dengan menggunakan saringan yang berbeda granulanya, misalnya : 0,5 meter antrasit dengan diameter 1 milimeter pada bagian atas 0,3 meter pasir silika dengan diameter 0,5 m. Satu set penyaring menghasilkan 2,7 - 5,4 liter/meter kubik perdetik. c. Micro Staining Saringan micro staining terdiri dari bahan drum yang diputar, sedangkan drum itu dibungkus ayakan bahan
stainless steel. Pada
penggunaannya drum diputar dengan 2/3 bagian dari drum terendam di dalam air limbah sehingga sehingga air yang cukup cukup jernih dapat masuk masuk ke dalam drum sedangkan lumpur tertahan pada ayakan pembungkusnya dan melekat sehingga ikut terangkat ke atas pada waktuberputar. d. Vaccum Filter Saringan ini terdiri dari drum horizontal yang dilapisi dengan filter medium atau spiral, kemudian diputar dalam campuran lumpur dan limbah dengan ¼ bagian dari drum terendam t erendam larutan.
e. Penyerapan Penyerapan secara umum adalah proses pengumpulan benda-benda terlarut yang terdapat dalam antara dua permukaan. f. Pengurangan besi dan mangan Keberadaan ferric dan manganic larutan dapat berbentuk dengan adanya pabrik tenun, kertas dan proindustri. Fe dan Mn dapat dihilangkan dari dalam air dengan melakukan oksidasi menjadi Fe(OH)3 dan MnO2 yang tidak larut dalamdengan melakukan oksidasi menjadi Fe (OH)3 dan MnO2 yang tidak larut dalamair, kemudian diikuti dengan pengendapan dan penyaringan. Oksidator utama adalah molekul-molekul oksigen dari udara, klosin atau KmnO4 . g. Osmosis bolak-balik Osmosis bolak-balik adalah satu diantara sekian banyak teknik pengurangan bahan mineral yang diterapkan untuk memproduksi air yang siap dipergunakan lagi. h. Pembunuhan bakteri (desinfektan) Pembunuhan bakteri bertujuan untuk mengurangi atau membunuh mikroorganisme patogen yang ada dalam air limbah. i.
Pengolahan lanjut (ultimate disposal) Dari setiap tahap pengolahan air limbah maka hasilnya adalah berupa lumpur yang perlu dilakukan pengolahan secara khusus agar lumpur tersebut dapat digunakan kembali untuk keperluan kehidupan misalnya untuk menimbun lubang.
D. Tujuan Pengolahan Limbah Cair Pengolahan limbah cair industri mempunyai tujuan (Pandia, 1995) : 1. Penghilangan Penghilangan bahan tersuspensi dan terapung 2. Penghilangan Penghilangan organisme patogen 3. Pengolahan bahan organik yang terbiodegradasi 4. Peningkatan pengertian tentang dampak pembuangan limbah yang tidak diolah atau sebagian diolah terhadap lingkungan.
5. Peningkatan pengetahuan dan pemikiran tentang efek jangka panjang yang mungkin akan ditimbulkan oleh komponen tertentu dalam limbah yang dibuang ke badan air. 6. Peningkatan kepedulian nasional untuk perlindungan perlindungan lingkungan. l ingkungan. E.
Komposisi Air Limbah Air limbah mempunyai komposisi yang bervariasi dari setiap tempat dan setiap saat sesuai dengan sumber asalnya. Komposisi air limbah sebagian besar terdiri dari air (99,9%) dan sisanya terdiri dari partikel-partikel padat terlarut dan tidak terlarut sebesar (0,1%). Partikel-partikel padat terdiri dari (70 %) zat organik dan (30 %) zat anorganik. Zat-zat organik tersebut sebagian besar mudah terurai (degredable) yang merupakan sumber makanan dan media yang baik bagi bakteri dan organisme lainnya. Sedangkan zat-zat anorganik terdiri dari grift, salt dan metal (logam) yang merupakan bahan pencemar yang penting .
F.
Karakteristik Air Limbah Karakteristik air buangan terdiri dari tiga ti ga golongan yaitu: 1. Karakteristik fisik Terdiri dari 99,9% air serta sejumlah kecil bahan-bahan padat dalam suspensi. Perubahan yang ditimbulkan oleh parameter fisika dalam air limbah yaitu padatan, kekeruhan, bau, temperatur, dan warna. Padatan terdiri dari dari bahan bahan padat padat organik organik maupun maupun
non organik organik yang yang larut, larut,
mengendap maupun melayang. Bahan yang mengendap di dasar air lama kelamaan akan menimbulkan pedangkalan badan air dan tumbuhnya tanaman air tertentu.Kekeruhan terjadi karena adanya bahan yang terurai atau terapung seperti bahan organik, jasad renik, lumpur tanah liat dan benda lain yang melayang ataupun terapung dan sangat halus sekali. 2. Karakteristik Kimiawi Air buangan mengandung campuran zat-zat kimia anorganik yang berasal dari air bersih serta bermacam-macam zat organik yang berasal dari penguraian tinja, urin serta sampah-sampah lainnya. Biasanya bersifat
basa waktu masih segar tetapi cenderung ke asam bila mulai membusuk. Substansi organik dalam air buangan terbagi menjadi dua gabungan yaitu: 1. Gabungan yang mengandung Nitrogen Misalnya : urea, protein, amine dan asam amine. 2. Gabungan yang tidak mengandung Nitrogen Misalnya: lemak, sabun dan karbohidrat termasuk selulosa. 3. Karakteristik Bakteriologis Kandungan bakteri patogen serta organisme golongan Coli terdapat pula pada air buangan tergantung dari mana sumbernya, namun keduanya tidak berperan dalam proses pengolahan air buangan. G. Sifat-sifat Air Limbah 1. Sifat Fisik : Golongan zat mengendap, golongan zat tercampur, golongan zat terlarut. 2. Sifat Kimia : BO, Protein, Karbohidrat, Lemak, Minyak & Gemuk, Detergen, Fenol, Ph dll. 3. Sifat Biologis : Bakteri, Jamur Ganggang, Protozoa, Virus dll. H. Efek buruk air limbah Sesuai
dengan batasan air limbah
yang merupakan benda sisa, maka
sudah barang tentu bahwa air limbah merupakan benda yang sudah tidak dipergunakan lagi. Akan tetapi tidak berarti bahwa air limbah tersebut tidak perlu dilakukan pengelolaan, karena apabila limbah tersebut tidak dikelola secara baik akan dapat menimbulkan gangguan, baik terhadap lingkungan maupun terhadap kehidupan yang ada. 1. Gangguan Terhadap Kesehatan Air limbah sangat berbahaya terhadap kesehatan manusia mengingat bahwa banyak penyakit yang dapat ditularkan melalui air limbah. Air limbah ini ada yang yang hanya hanya berfungsi sebagai sebagai media pembawa saja seperti penyakit kolera, radang usus, hepatitis infektiosa, serta schitosomiasis. Selain sebagai pembawa penyakit di dalam air limbah itu sendiri banyak terdapat bakteri bakteri patogen penyebab penyebab penyakit seperti:
a.
Virus Menyebabkan penyakit polio myelitis dan hepatitis. Secara pasti modus penularannya masih belum diketahui dan banyak terdapat pada air hasil pengolahan (effluent) pengolahan air.
b.
Vibrio Cholera Menyebabkan penyakit kolera asiatika dengan penyebaran melalui air limbah yang telah tercemar oleh kotoran manusia yang mengandung vibrio cholera.
c.
Salmonella Typhosa a dan Salmonella Typhosa b Merupakan penyebab typhus abdomonalis dan para typhus yang banyak terdapat di dalam air limbah bila terjadi wabah. Prinsip penularannya penularannya adalah melalui air dan makanan yang telah tercemar oleh kotoran manusia yang banyak berpenyakit typhus.
d.
Salmonella Spp Dapat menyebabkan keracunan makanan dan jenis bakteri banyak terdapat pada air hasil pengolahan.
e.
Shigella Spp Adalah penyebab disentri bacsillair dan banyak terdapat pada air yang tercemar. Adapun cara penularannya adalah melalui kontak langsung dengan kotoran manusia maupun perantaraan makanan, lalat dan tanah.
f.
Basillus Antraksis Adalah penyebab penyebab penyakit penyakit antrhak, terdapat terdapat pada air limbah dan sporanya tahan terhadap pengolahan.
g.
Brusella Spp Adalah penyebab penyakit brusellosis, demam malta serta menyebabkan keguguran (aborsi) pada domba.
h.
Mycobacterium Tuberculosa Adalah penyebab penyakit tuberculosis
dan terutama terdapat
pada air limbah yang berasal dari sanatorium.
i.
Leptospira Adalah penyebab penyebab penyakit penyakit weii dengan dengan penularan utama utama berasal dari tikus selokan .
j.
Entamuba Histolitika Dapat menyebabkan penyakit amuba disentri dengan penyebaran melalui Lumpur yang mengandung kista.
k.
Schistosoma Spp Penyebab penyakit schistosomiasis, akan tetapi dapat dimatikan pada saat melewati pengolahan air limbah.
l.
Taenia Spp Adalah
penyebab penyakit cacing cacing pita, dengan dengan kondisi kondisi yang yang
sangat tahan terhadap cuaca. m. Ascaris Spp. Enterobius Spp Menyebabkan penyakit cacingan dan banyak terdapat pada air hasil pengolahan dan Lumpur serta sangat berbahaya terhadap kesehatan manusia. 2. Gangguan terhadap Kehidupan Biotik Dengan banyaknya zat pencemar yang ada di dalam air limbah, maka akan menyebabkan menurunnya kadar oksigen yang terlarut di dalam air limbah.Dengan limbah.Dengan demikian akan menyebabkan menyebabkan kehidupan kehidupan di dalam dalam air yang membutuhkan oksigen akan terganggu, dalam hal ini akan mengurangi perkembangannya. Selain kematian kehidupan di dalam air disebabkan disebabkan karena karena kurangnya kurangnya oksigen di dalam air air
dapat juga
karena adanya zat beracun yang berada di dalam air limbah tersebut. Selain matinya ikan dan bakteri-bakteri di dalam air juga dapat menimbulkan kerusakan pada tanaman atau tumbuhan air. Sebagai akibat matinya bakteri-bakteri, maka proses penjernihan sendiri yang seharusnya bisa terjadi pada air limbah menjadi terhambat. Sebagai akibat selanjutnya adalah air limbah akan sulit untuk diuraikan. Selain bahan-bahan kimia yang dapatmengganggu kehidupan di dalam air, maka kehidupan di dalam air juga dapat terganggu dengan adanya
pengaruh fisik fisik seperti adanya adanya tempertur tinggi tinggi yang dikeluarkanoleh dikeluarkanoleh industri
yang
memerlukan
proses
pendinginan.
limbahdapat mematikan semua organisme apabila
Panasnya
air
tidak dilakukan
pendinginan terlebih dahulu sebelum dibuang ke dalam saluran air limbah. 3. Gangguan Terhadap Keindahan Dengan
semakin
banyaknya
zat organic yang dibuang oleh
perusahaan yang memproduksi bahan organic seperti tapioca, maka setiap hari akan dihasilkan air limbah yang berupa bahan-bahan organic dalam
jumlah yang sangat besar. Ampas yang berasal dari
pabrik ini perlu dilakukan pengendapan terlebih dahulu sebelum dibuang ke saluran air limbah, akan tetapi memerlukan waktu yang sangat lama. Selama
waktu tersebut
maka air limbah mengalami
proses pembusukan dari zat organic yang ada didalamnya. Sebagai akibat selanjutnya selanjutnya adalah adalah timbulnya bau hasil pengurangan pengurangan dari zat zat organic yang sangat menusuk hidung. Disamping
bau
yang
ditimbulkan, maka dengan menumpuknya
ampas akanmemerlukan tempat yang banyak dan mengganggu keindahan tempat sekitarnya. Pembuangan yang yang sama akan dihasilkan dihasil kan oleh perusahaan yang menghasilkan minyak dan lemak, selain menimbulkan bau juga menyebbkan tempat di sekitarnya menjadi licin. Selain bau dan tumpukan ampas yang menggangu, maka warna air limbah yang kotor akan menimbulkan gangguan pemandangan yang tidag kalah besarnya.Keadaan yang demikian akan lebih parah lagi, apabila pengotoran ini dapat mencapai daerah pantai dimana daerah tersebut merupkan derah tempat rekreasi bagi masyarakat sekitarnya.
I. PARAMETER FISIK DAN BIOLOGI KUALITAS AIR LIMBAH 1. Parameter Fisik a. Total Solid (TS) Merupakan padatan didalam air yang terdiri dari bahan organik maupun anorganik yang larut, mengendap, atau tersuspensi dalam air. b. Total Suspended Solid (TSS) Merupakan jumlah berat dalam mg/l kering lumpur yang ada didalam air limbah setelah mengalami penyaringan dengan membran berukuran 0,45 mikron. c. Warna. Pada dasarnya air bersih tidak berwarna, tetapi seiring dengan waktu dan menigkatnya kondisi anaerob, warna limbah berubah dari yang abu – abu menjadi kehitaman. d. Kekeruhan Kekeruhan disebabkan oleh zat padat tersuspensi, baik yang bersifat organik maupun anorganik. e. Temperatur Merupakan parameter yang sangat penting dikarenakan efeknya terhadap reaksi kimia, laju reaksi, kehidupan organisme air dan penggunaan penggunaan air untuk berbagai aktivitas sehari – hari. f. Bau Disebabkan oleh udara yang dihasilkan pada proses dekomposisi materi atau penambahan substansi pada limbah. Pengendalian bau sangat penting karena terkait dengan masalah estetika. 2. Parameter Biologi Tiga dunia organisme mikro yang biasa terdapat dalam air dapat dibedakan sebagai berikut: 1. Binatang, anggota yang mewakili Rotifer dan Crustacea .
2. Tumbuh-tumbuhan, misalnya Lumut, Pakis, Tanaman berbiji. Binatang dan tumbuh-tumbuhan bersel banyak dengan perbedaan jaringan urat. 3. Protista tinggi, misalnya Ganggang, Protozoa, Jamur, Ngengat lanau. Protista rendah misalnya Ganggang hijau-biru, Bakteri. Kedua protista ini bersel ganda atau bersel banyak, tanpa perbedaan jaringat urat. Organisme mikro yang paling dikenal adalah bakteri, sedangkan virus-virus yang tidak termasuk dalam contoh di atas biasanya digolongkan terpisah menurut tuan rumah yang mereka jangkiti. Ukuran bakteri berbeda-beda dari 1 hingga 4 mikron (satu mikron = 10-6 m = 1 mm ), bakteri tak dapat dilihat dengan mata telanjang. Bakteri yang menimbulkan penyakit disebut bakteri patogen. Baktaeri non patogen biasanya tak berbahaya. Bakteri aerobik membutuhkan oksigen
untuk
hidupnya,
sedangkan
bakteri
anaerobik
tidak
membutuhkan oksigen bebas. Bakteri fakultatif adalah bakteri yang dapat hidup dengan atau tanpa oksigen bebas. Eschericia coli ( colo bacili atau coliform ) adalah bakteri ynag menghuni usus binatang
berdarah panas, bakteri-bakteri yang tidak berbahaya ini mengeluarkan tinja, sehingga adanya di dalam air meanjadi tanda bahwa bakteri patogen mungkin terdapat juga. Organisme coliform terdapat pada air yang baru tercemar air limbah.
