Pengolahan Limbah Cair Berdasarkan Tingkat Perlakuan Metode dan tahapan proses pengolahan limbah cair yang telah dikembangkan sangat beragam. Limbah cair dengan kandungan polutan yang berbeda kemungkinan akan membutuhkan proses pengolahan yang berbeda pula. Proses-proses pengolahan tersebut dapat diaplikasikan secara keseluruhan, berupa kombinasi beberapa proses atau hanya salah satu. Proses pengolahan tersebut juga dapat dimodifikasi sesuai dengan kebutuhan atau faktor finansial.
1.
Pengolahan Primer (Primary Treatment) Tahap pengolahan primer limbah cair sebagian besar adalah berupa proses pengolahan secara fisika.
a. Metode Pengolahan Pengolahan Awal (Pretreatment) Tahap awal pengolahan limbah cair adalah proses pengolahan secara fisika, sering disebut metode penyaringan yakni Pertama, limbah yang mengalir melalui saluran pembuangan disaring menggunakan menggunakan jeruji saring. Metode ini disebut penyaringan. Metode penyaringan merupakan cara yang efisien dan murah untuk menyisihkan bahan-bahan padat berukuran besar dari air limbah. Kedua, Limbah yang telah disaring kemudian disalurkan kesuatu tangki atau bak yang berfungsi untuk memisahkan pasir dan partikel padat teruspensi lain yang berukuran relatif besar. Tangki ini dalam bahasa inggris disebut grit chamber dan cara kerjanya adalah dengan memperlambat aliran limbah sehingga partikel – partikel pasir jatuh ke dasar tangki sementara air limbah terus dialirkan untuk proses selanjutnya.
b. Metode Pengendapan Setelah melalui tahap pengolahan awal, limbah cair akan dialirkan ke tangki atau bak pengendapan. Metode pengendapan adalah metode pengolahan utama dan yang paling banyak digunakan pada proses pengolahan primer limbah cair. Di
tangki pengendapan,
limbah cair didiamkan agar partikel – partikel padat yang tersuspensi dalam air limbah dapat mengendap ke dasar tangki. Enadapn partikel tersebut akan membentuk lumpur yang kemudian akan dipisahkan dari air limbah ke saluran lain untuk diolah lebih lanjut. Selain metode pengendapan, dikenal juga metode pengapungan (Floation).
c. Metode Pengapungan (Floation) Metode ini efektif digunakan untuk menyingkirkan polutan berupa minyak atau lemak. Proses pengapungan dilakukan dengan menggunakan alat yang dapat menghasilkan gelembung-gelembung udara berukuran kecil (± 30 – 120 mikron). Gelembung udara tersebut akan membawa partikel –partikel minyak dan lemak ke permukaan air limbah sehingga kemudian dapat disingkirkan. Bila limbah cair hanya mengandung polutan yang telah dapat disingkirkan melalui proses pengolahan primer, maka limbah cair yang telah mengalami proses pengolahan primer tersebut dapat langsung dibuang kelingkungan (perairan). Namun, bila limbah tersebut juga mengandung polutan yang lain yang sulit dihilangkan melalui proses tersebut, misalnya agen penyebab penyakit atau senyawa organik dan anorganik terlarut, maka limbah tersebut perlu disalurkan ke proses pengolahan selanjutnya.
2.
Pengolahan Sekunder ( Secondary Treatment ) Tahap pengolahan sekunder merupakan proses pengolahan secara biologis, yaitu dengan melibatakan
mikroogranisme
yang
menguraikan/
mendekradasi
bahan
organik.
Mikroorganisme yang digunakan umumnya adalah bakteri aerob. Terdapat tiga metode pengolahan secara biologis yang umum digunakan, yaitu metode penyaringan dengan tetesan ( trickling filter ), metode lumpur aktif (activated sludge), dan metode kolam perlakuan (treatment pond/lagoons)
a. Metode Trickling Filter Trickling Filter merupakan salah satu aplikasi pengolahan air limbah dengan memanfaatkan teknologi Biofilm. Trickling filter ini terdiri dari suatu bak dengan media fermiabel untuk pertumbuhan organisme yang tersusun oleh materi lapisan yang kasar, keras, tajam dan kedap air. Kegunaannya adalah untuk mengolah air limbah dengan dengan mekanisme air yang jatuh mengalir perlahan-lahan melalui melalui lapisan batu untuk kemudian tersaring.
Cara Kerja : 1.
Air limbah dialirkan ke bak pengendapan awal untuk mengendapakan padatan tersuspensi
2.
Selanjutnya Air limbah dialirkan ke bak Trickling Filter melalui pipa berlubang yang berputar, kemudian keluar melalui pipa under-drain yang ada didasar bak dan keluar melalui saluran efluen.
3.
Air limbah dialirkan ke bak pengendapan akhir dan limpasan dari bak pengendapan akhir merupakan air olahan.
4.
Lumpur yang mengendap selanjutnya disirkulasikan ke inlet bak pengendapan awal
Kelebihan :
Tidak membutuhkan lahan yang luas
Operator tidak perlu terampil
Kekurangan :
Sering timbul lalat dan bau yang timbul dari reaktor, karena suplai oksigen tidak merata
Sering terjadi pengelupasan biofilm
Timbul sumbatan
Hanya untuk mengolah limbah encer dengan beban BOD rendah
Metode Trickling Filter
b. Metode Activated Sludge Pengolahan limbah dengan sistem lumpur aktif mulai dikembangkan di Inggris pada tahun 1914 oleh Ardern dan Lockett, dan dinamakan lumpur aktif karena prosesnya melibatkan massa mikroorganisme yang aktif, dan mampu menstabilkan limbah secara aerobik. Istilah lumpur aktif diterapkan baik pada proses maupun padatan biologis di dalam unit pengolahan.
Cara kerja : 1.
Setelah dilakukan penyaringan dan equalisasi, air limbah dimasukkan kedalam bak pengendap awal untuk menurunkan suspended solid.
2.
Limbah cair dimasukkan ke dalam tangki aerasi di mana terjadi pencampuran dengan mikroorganisme yang aktif (lumpur aktif). Mikroorganisme inilah yang melakukan penguraian dan menghilangkan kandungan organik dari limbah secara aerobik. Oksigen yang dibutuhkan untuk reaksi mikroorganisme tersebut diberikan dengan cara memasukkan udara ke dalam tangki aerasi dengan blower.Aerasi ini juga berfungsi untuk mencampur limbah cair dengan lumpur aktif, hingga terjadi kontak yang intensif.
3.
Campuran limbah cair yang sudah diolah dan lumpur aktif dimasukkan ke tangki sedimentasi di mana lumpur aktif diendapkan, sedangkan supernatant dikeluarkan sebagai effluen dari proses.
4.
Sebagian besar lumpur aktif yang diendapkan di tangki sedimentasi tersebut dikembalikan ke tangki aerasi sebagai return sludge supaya konsentrasi mikroorganisme dalam tangki aerasinya tetap sama dan sisanya dikeluarkan sebagai excess sludge.
Kelebihan :
daya larut oksigen dalam air limbah lebih besar
efisiensi proses lebih tinggi
cocok untuk pengolahan air limbah dengan debit kecil untuk polutan organik yang susah terdegradasi
Kekurangan :
Areal instalasi luas, sehingga membutuhkan dana investasi cukup besar, akibatnya pemanfaatan teknologi lumpur aktif menjadi tidak efisien di Indonesia.
Proses operasional yang rumit mengingat proses lumpur aktif memerlukan pengawasan yang cukup ketat seperti kondisi suhu dan bulking control proses endapan.
Membutuhkan energi yang besar
Membutuhkan operator yang terampil dan disiplin dalam mengatur jumlah massa mikroba dalam reactor
Membutuhkan penanganan lumpur lebih lanjut.
Proses Lumpur Aktif
c.
Metode Treatment Ponds / Lagoons Metode ini merupakan metode yang murah namun prosesnya berlangsung relatif lambat. Pada metode ini, limbah cair ditempatkan dalam kolam – kolam terbuka. Algae yang tumbuh di permukaan kolam akan berfotosintesis menghasilkan oksigen. Oksigen tersebut kemudian digunakan oleh bakteri aerob untuk proses penguraian / terkadang juga kolam diaerasi. Selama proses degradasi di kolam, limbah juga akan mengalami proses pengendapan. Setelah limbah terdegradasi dan terbentuk endapan di dasar kolam, air dapat disalurkan untuk dibuang ke lingkungan atau diolah lebih lanjut. Teknik kolam ganggang atau lagoon merupakan cara pengolahan limbah cair dengan memanfaatkan pertumbuhan ganggang fotosintesis dengan proses fakultatif anaerob serta merupakan cara yang paling sederhana dibandingkan cara-cara lainnya. Cara ini sangat cocok untuk negara berkembang. Kebutuhan oksigen hayati (BOD) dan kebutuhan oksigen kimia (KOK) dapat dikurangi sampai 60-80%. Pada dasarnya teknik kolam ganggang terdiri atas banyak kolam yang terbuat dari semen atau logam dengan kapasitas yang besar dan dilengkapi dengan berbagai peralatan pengendali, pengatur kondisi untuk menumbuhkan ganggang, penyaring, sedimentasi, denitrifikasi, dan klorinasi. Teknik ini dapat dimodifikasi sehingga menjadi peralatan yang sederhana dengan biaya relatif murah bagi industri menengah ke bawah. Modifikasi tersebut pernah dikerjakan di India pada tahun 1970-an dengan menggunakan dua kolam pengolah untuk mengolah limbah cair di pedesaan. Kolam pertama untuk menumbuhkan ganggang dan yang kedua untuk penjernihan. Meskipun demikian masih diperlukan beberapa alat seperti pompa dan bak penyaring.
3.
Pengolahan Tersier (Tertiary Treatment) Pengolahan tersier dilakukan jika setelah pengolahan primer dan sekunder masih terdapat zat tertentu dalam limbah cair yang berbahaya bagi lingkungan atau masyarakat. Pengolahan tersier bersifat khusus, artinya pengolahan ini disesuaikan dengan kandungan zat tersisa dalam limbah cair / air limbah. Umumnya zat yang tidak dapat dihilangkan sepenuhnya melalui proses pengolahan primer maupun sekunder adalah zat – zat organik telarut, seperti nitrat, fosfat, dan garam – garaman. Pengolahan tersier sering disebut juga pengolahan lanjutan (advanced treatmnet). Pengolahan ini meliputi berbagai rangkaian proses kimia dan fisika. Contoh metode pengolahan tersier yang dapat digunakan adalah metode saringan pasir (sand filter), saringan multimedia, precoal filter, microstaning, vacum filter, penyerapan (absorption) dengan karbon aktif, pengurangan besi dan mangan, dan o smosis bolak – balik. Metode pengolahan tersier jarang diaplikasikan pada fasilitas pengolahan limbah. Hal ini disebabkan karena biaya yang diperlukan untuk melakukan proses pengolahan tersier cenderung tinggi sehingga tidak ekonomis.
4.
Desinfeksi (Desinfection) Desinfeksi atau pembunuhan kuman bertujuan untuk membunuh atau mengurangi mikroorganisme patogen (penyebab penyakit) yang ada dalam limbah cair / air limbah. Mekanisme desinfeksi dapat secara kimia, yaitu dengan menambahkan senyawa / zat tertentu, atau dengan perlakuan fisik. Dalam menentukan senyawa / zat untuk membunuh mikroorganisme, terdapat beberapa hal yang perlu diperhatikan, yaitu :
Daya racun zat
Waktu kontak yang diperlukan
Efektivitas zat
Kadar dosis yang digunakan
Tidak boleh bersifat toksik terhadap manusia dan hewan
Tahan terhadap air
Biayanya murah Contoh mekanisme desinfeksi pada limbah cair adalah penambahan klorin (klorinisasi),
penyinaran dengan ultraviolet atau dengan ozon. Proses desinfeksi pada limbah cair biasanya dilakukan setelah proses pengolahan limbah selesai, yaitu setelah pengolahan limbah primer, sekunder, atau tersier, sebelum limbah dibuang ke lingkungan.
5.
Pengolahan Lumpur ( Sludge Treatment ) Setiap tahap pengolahan limbah cair, baik primer maupun tersier, akan menghasilkan endapan polutan berupa lumpur. Lumpur tersebut tidak dapat dibuang secara langsung, melainkan perlu diolah lebih lanjut. Endapan lumpur hasil pengolahan limbah biasanya akan diolah dengan cara diurai/ dicerna secara anaerob (anaerob digestion), kemudian disalurkan ke beberapa alternatif, yaitu dibuang ke laut atau ke lahan pembuangan (landfill), dijadikan pupuk kompos, atau dibakar ( incinerated).
