Air LimbahPengertian Air LimbahPerkembangan industri yang pesat dewasa ini tidak lain karena penerapan kemajuan teknologi oleh manusia guna mendapatkan kualitas hidup yang lebih baik, namun di sisi lain perkembangan tersebut juga dapat menimbulkan dampak yang justru merugikan kelangsungan hidup manusia. Dampak tersebut harus dicegah karena keseimbangan lingkungan dapat terganggu oleh kegiatan industri dan teknologi tersebut. Jika keseimbangan lingkungan terganggu maka kualitas lingkungan juga berubah. Padahal kenyamanan hidup banyak ditentukan oleh daya dukung alam atau kualitas lingkungan yang mendukung kelangsungan hidup manusia (Wardhana, 1999).Diantara dampak kegiatan yang sangat berpengaruh pada kualitas lingkungan adalah dihasilkannya limbah pada berbagai kegiatan diatas. Beberapa pengertian air limbah menurut beberapa pendapat antara lain: a. Menurut Tchobanoglous (2003), air limbah adalah kombinasi dari cairan atau limbah yang dibawa oleh air yang berasal dari kegiatan rumah tangga, institusi, komersial, dan industrial, bersamaan dengan air tanah, air permukaan,dan air hujan yang mungkin terjadi.b. Menurut Azwar (1989), air limbah adalah air yang tidak bersih dan mengandung berbagai zat yang membahayakan kehidupan manusia atau hewan serta tumbuhan, merupakan kegiatan manusia seperti, limbah industri dan limbah rumah tangga.c. Sedangkan menurut Notoatmodjo (2003), air limbah atau air buangan adalah sisa air yang dibuang yang berasal dari rumah tangga, industri maupun tempattempat umum lainnya, dan pada umumnya mengandung bahan-bahan atau zat-zat yang dapat membahayakan bagi kesehatan manusia serta mengganggu lingkungan hidup.d. Menurut Sugiharto (2005), air limbah (wastewater) adalah kotoran dari manusia dan rumah tangga serta berasal dari industri, atau air permukaan serta buangan lainnya. Dengan demikian air buangan ini merupakan hal yang bersifat kotoran umum.Sifat Air LimbahAir limbah, sesuai dengan sumber asalnya, mempunyai komposisi yang sangat bervariasi pada setiap tempat dan saat. Akan tetapi secara garis besar zat zat yang terdapat didalam air limbah secara detail (kandungan dan sifat-sifatnya), mempunyai sifat yang dibedakan menjadi tiga bagian besar antara lain sifat fisik, kimia, dan bologis. Cara pengukuran yang dilakukan untuk mengetahui sifat tersebut dilaksanakan secara berbeda beda sesuai dengan keadaannya. Analisa jumlah dan satuan biasanya diterapkan untuk penelaahan bahan kimia, sedangkan analisa dengan menggunakan penggolongan banyak diterapkan apabila menganalisa kandungan biologisnya (Sugiharto, 1987).Sifat FisikSifat fisik yang terpenting dari air limbah adalah kandungan total padatan, yang terdiri dari material terapung, material terendapkan, material koloidal, dan material terlarut. Sifat-sifat fisika yang penting lainnya dari air limbah termasuk diantaranya distribusi ukuran partikel, turbiditas (kekeruhan), warna, temperatur (suhu), daya hantar listrik, kerapatan, dan berat jenis. Bau terkadang dipertimbangkan sebagai faktor fisik terutama bila bau tersebut telah mengganggu.Kandungan Zat PadatUmumnya air limbah mengandung bahan terendap yang cukup tinggi apabila diukur dari padatan terlarut dan padatan tersuspensi. Air dikatakan keruh jika air tersebut mengandung bagitu banyak partikel bahan yang tersuspensi sehingga memberikan warna atau rupa yang berlumpur dan kotor. Bahan-bahan yang menyebabkan kekeruhan ini antara lain yaitu : tanah liat, lumpur, bahan-bahan organik dan partikel-partikel kecil yang tersuspensi lainnya. Kekeruhan biasanya disebabkan karena butiran halus yang melayang.BauAir limbah yang mengalami proses degradasi akan menghasilkan bau. Hal ini disebabkan karena adanya zat organik terurai secara tak sempurna dalam air limbah. Selain itu juga bau timbul karena adanya aktifitas mikroorganisme yang menguraikan zat organik atau reaksi kimia yang terjadi dan menghasilkan gas tertentu. Bau biasanya timbul pada limbah yang sudah lama, tetapi juga ada yang muncul pada limbah baru. Hal ini dikarenakan sumber pencemar yang berbeda. Senyawa-senyawa yang menghasilkan bau antara lain : NH3 dan Hidrogen Sulfida (H2S).WarnaZat terlarut dalam air limbah dapat menimbulkan warna tertentu pada air limbah. Berdasarkan sifat-sifat penyebabnya, warna dalam air dibagi menjadi dua jenis, yaitu warna sejati dan warna semu. Warna sejati disebabkan oleh koloida-koloida organik atau zat-zat terlarut. Sedang warna semu disebabkan oleh suspensi partikel-partikel penyebab kekeruhan. Warna juga merupakan ciri kualitatif untuk mengkaji kondisi umum air limbah. Jika coklat, umur air kurang dari 6 jam. Warna abu-abu muda sampai abu-abu setengah tua tandanya air sedang mengalami pembusukan oleh bakteri. Jika abu-abu tua hingga hitam berarti sudah busuk akibat bakteri. Air yang berwarna dalam batas tertentu akan mengurangi segi estetika dan tidak dapat diterima oleh masyarakat.TemperaturProses kegiatan sumber limbah dapat menyebabkan air buangan menjadi hangat, sehingga air limbah umumnya memiliki suhu yang lebih tinggi dibanding dengan suhu air bersih. Suhu dari air limbah sangat berpengaruh terhadap kecepatan reaksi kimia dan tata kehidupan dalam air. Proses pembusukan terjadi pada suhu tinggi serta tingkat oksidasi yang juga lebih besar. Pengukuran suhu penting karena pada umumnya instalasi pengolah air limbah meliputi proses biologis yang bergantung suhu.Sifat KimiaSecara garis besar sifat kimia air limbah terbagi menjadi dua berdasarkan senyawa yang terkandung pada air limbah tersebut yaitu senyawa organik dan anorganik. Senyawa OrganikAir limbah pada umumnya mengandung senyawa organic yang tersusun dari unsure-unsur seperti : C, H, O, N, P dan S yang bentuknya berupa senyawa protein, karbohidrat, lemak, minyak, dan lain-lain. Sifat kimia yang perlu diperhatikan dari air limbah dapat diklasifikasikan sebagai unsur secara agregat maupun individu. Unsur organik agregat adalah sejumlah senyawa yang tidak dapat dipisahkan satu sama lainnya (Tchobanoglous, 2003). Contoh unsur agregat dalam air limbah adalah BOD, COD, TOC, dan lain-lain. Sedangkan contoh unsur individu yang perlu diperhatikan pada air limbah antara lain senyawa fenol, pestisida, dan deterjen.Keberadaan komponen-komponen anorganik dalam air limbah perlu mendapat perhatian dalam menempatkan kualitas air limbah sebagai bahan buangan, karena keberadaan bahan-bahan organik ini tidak menutup kemungkinan terkandung racun yang menambah beban dan potensi bahaya air limbah. Air yang mengandung bahan kimia yang berbahaya dapat merugikan kehidupan manusia, hewan dan binatang. Bahan organik terlarut dapat menghasilkan oksigen dalam air serta akan menimbulkan rasa dan bau yang tidak sedap pada air. Selain itu akan lebih berbahaya apabila bahan terlarut merupakan bahan yang beracun. Bahan kimia yang penting dan berada dalam air pada umumnya dapat diklasifikasikan sebagai berikut (Sugiharto, 23).Senyawa AnorganikSumber dari unsur anorganik logam maupun non-logam pada air limbah berasal dari latar belakang pasokan air tersebut dan penambahan dari penggunaan rumah tangga, penambahan air bermineral tinggi dari sumur pribadi dan air tanah, serta dari penggunaan industri. Penghilang kesadahan pada air rumah tangga maupun industri juga berkontribusi secara signifikan terhadap peningkatan kandungan mineral, pada beberapa area hal ini dapat mewakili sumber utama. Terkadang air yang ditambahkan dari sumur pribadi dan infiltrasi air tanah akan berfungsi sebagai pengencer konsentrasi mineral dalam air limbah.Dikarenakan konsentrasi dari berbagai unsur anorganik dapat sangat mempengaruhi fungsi utama dari air, maka setiap unsur anorganik perlu diperhatikan masing-masing secara terpisah. Unsur anorganik non-logam yang perlu diperhatikan antara lain pH, nitrogen, posfor, sulfur, alkalinitas, klorida, gas-gas, dan lain-lain. Sedangkan untuk unsur anorganik logam yang perlu diperhatikan antara lain logam makro nutrient, logam mikro nutrient, dan logam berat.Sifat BiologisKeberadaan mikroorganisme dalam air limbah dapat membantu proses pengolahan sendiri (self purification). Namun bila mikroorganisme dalam air limbah tidak sesuai dengan ketentuan yang ada, justru akan menimbulkan gangguan bagi lingkungan. Berdasarkan kemampuan mikroorganisme untuk menimbulkan gangguan terhadap lingkungan, maka mikroorganisme dikelompokkan menjadi 2 (dua) golongan yaitu: 1. Mikroorganisme pathogen, seperti: bakteri coli, virus hepatitis, salmonella dan lain-lainnya.2. Mikroorganisme non pathogen, seperti: protista dan algae.Berdasarkan beberapa karakteristik air buangan tersebut, maka pengolahan air limbah dibagi atas:1. Pengolahan air buangan secara fisik.2. Pengolahan air buangan secara kimiawi.3. Pengolahan air buangan secara biologis.Untuk suatu jenis air buangan tertentu ketiga metode pengolahan tersebut dapat diaplikasikan secara terpisah atau secara kombinasi.Baik tidaknya kualitas air secara biologis ditentukan oleh jumlah mikroorganisme pathogen dan non-patogen. Mikroorganisme patogen bisa berwujud bakteri, virus atau spora pembawa bibit penyakit. Sebaliknya yang nonpatogen, meskipun relatif tidak berbahaya bagi kesehatan, kehadirannya akan menimbulkan rasa dan bau yang tidak enak. Pemeriksaan biologis di dalam air bertujuan untuk mengetahui apakah ada mikroorganisme patogen berada di dalam air.Kelompok mikroorganisme terpenting dalam air buangan ada tiga macam, yaitu kelompok protista, tumbuh-tumbuhan, dan kelompok hewan. Kelompok protista terdiri dari protozoa, sedangkan kelompok tumbuh-tumbuhan terdiri dari paku-pakuan dan lumut. Bakteri berperan penting dalam air buangan, terutama pada proses biologis. Sedangkan protozoa dalam air buangan berfungsi untuk mengontrol semua bakteri sehingga terjadi keseimbangan. Alga sebagai penghasil oksigen pada proses fotositesis juga dapat mengurangi nitrogen yang terdapat dalam air. Namun alga juga dapat menimbulkan gangguan pada permukaai air karena kondisinya yang menguntungkan (sampai kedalaman 1 meter di bawah permukaan air) sehingga dapat tumbuh dengan cepat dan menutupi permukaan air, sehingga sinar matahari tidak mampu menembus permukaan air.

Tabel 2. 1. Sifat-sifat Fisik, Kimia, dan Biologi Air Limbah Beserta SumbernyaSifat Air LimbahSumber Air Limbah

A. Sifat FisikWarna

Bau

EndapanTemperaturAir buangan rumah tangga dan industri serta bangkai benda organis.Pembusukan air limbah dan limbah industri.Penyediaan air minum, air limbah rumah tangga dan industry, erosi tanah, aliran air rembesan.Air Limbah rumah tangga dan industri.

B. Sifat Kimia OrganikKarbohidrat

Minyak & lemak

PestisidaFenolProteinDeterjenLain-lain AnorganikKesadahan

Klorida

Logam beratNitrogenpHFosfor

Belerang

GasHidrogen SulfidaMetanOksigen

Air limbah rumah tangga, perdagangan serta industri.Air limbah rumah tangga, perdagangan serta industri.Air limbah pertanina.Air limbah industri.Air limbah rumah tangga, perdagangan.Air limbah rumah tanghga dan industri.Bahan bangkai organik alamiah.

Air Limbah dan air minum rumah tangga serta rembesan air tanah.Air limbah dan air rumah tangga, rembesan air tanah dan pelunak air.Air limbah industri.Air limbah rumah tangga dan pertanian.Air limbah industri.Airt limbah rumah tangga dan industri serta limpahan air hujan.Air limbah dan air minum rumah tangga, air limbah industri.

Pembusukan limbah rumah tangga.Pembusukan limbah rumah tangga.Penyediaan air minum rumah tangga serta perembesan air permukaan.

C. Sifat BiologiBinatangTumbuhanProtistaVirusSaluran terbuka dan bangunan pengolah.Saluran terbuka dan bangunan pelimpah.Air limbah rumah tangga dan banguna pengolah.Air limbah rumah tangga.

Sumber Air LimbahBerdasarkan sumber penghasilnya, air limbah berasal dari berbagai jenis kegiatan seperti perumahan, industri, pertanian dan perkebunan. Jenis polutan yang dihasilkan oleh industri tergantung pada jenis industrinya sendiri, bahan baku, proses industri, bahan bakar, sistem pengelolaan limbah cair yang digunakan (Mukono, 2006). Sebagai patokan dapat dipergunakan acuan bahwa 85-95% dari jumlah air yang dipergunakan menjadi air limbah apabila industri tersebut tidak menggunakan kembali air limbah tersebut (Sugiharto, 2005). Sedangkan pada kegiatan industri, jenis dan sumber limbah yang dihasilkan oleh industri sebagai berikut (Setiadi, 2003): Industri makanan, diantaranya industri pengalengan, permen, bir, susu dan keju, pemrosesan produk pertanian, pemrosesan daging. Limbahnya merupakan senyawa organik dalam bentuk suspensi, koloid dan larutan. Industri logam dan pertambangan. Volume limbahnya besar dan mengandung banyak padatan tersuspensi. Industri pemrosesan bahan bakar, seperti oil refinery, gas reforming. Limbahnya bersifat toksik. Industri kimia, seperti industri pupuk, logam berat, pestisida dan farmasi. Limbahnya bersifat toksik Industri elektroplating dan engineering works. Limbahnya bersifat toksik. Industri tekstil, penyamakan kulit dan kertas. Limbahnya berupa zat organik.Instalasi Pengolahan Air LimbahSaat air limbah yang tidak diolah terakumulasi dan dibiarkan dalam kondisi septic, proses dekomposisi dari bahan organic yang terkandung akan menyebabkan kondisi yang mengganggu termasuk produksi dari gas yang berbau tidak sedap. Selain itu air limbah yang yang tidak diolah mengandung mikroorganisme patogen yang tinggal di dalam saluran usus manusia. Air limbah juga mengandung berbagai nutrient yang dapat menstimulasi pertumbuhan dari tanaman-tanaman air, dan dapat mengandung senyawa-senyawa beracun atau senyawa-senyawa yang berpotensi memiliki bahaya mutagenik ataupun karsinogenik. Oleh karena itu, penghilangan pencemar air limbah yang dilakukan secara cepat dan bebas gangguan dari sumbernya, meliputi pengolahan, reuse, atau penyebaran ke lingkungan perlu dilakukan untuk melindungi kesehatan masyarakat dan lingkungan (Tchobanoglous, 2003).Metode Pengolahan Air LimbahMetode pengolahan dimana penerapan gaya fisika mendominasi proses tersebut dikenal sebagai unit operasi. Sedangkan metode pengolahan dimana penghilangan pencemar dilakukan melalui reaksi kimia dan biologis dikenal sebagai unti proses. Pada masa kini, unit operasi dan proses dikelompokkan secara bersama sebagai beberapa macam tingkatan dari pengolahan yang dikenal sebagai pengolahan awal (preliminary), primer (primary), primer lanjutan (advanced primary), sekunder (secondary), tersier (tertiary), dan tingkat lanjut (advanced). Untuk lebih jelasnya mengenai tingkatan pengolahan tersebut dapat melihat penjelasan pada tabel 2.2.Tabel 2. 2. Deskripsi Tingkatan Pengolahan Air LimbahTingkatan PengolahanDeskripsi

AwalPenghilangan pencemar air limbah seperti sobekan kain, ranting, pasir, benda mengapung, dan lemak/minyak yang dapat menyebabkan permasalahan operasi dan pemeliharaan terhadap operasional pengolahan, proses, dan sistem-sistem tambahan.

PrimerPenghilangan sebagian dari padatan tersuspensi (suspended solid) dan bahan organic dari air limbah.

Primer LanjutanPenyempurnaan penghilangan padatan tersuspensi dan bahan organic dari air limbah. Biasanya dilakukan dengan penambahan bahan kimia dan filtrasi.

SekunderPenghilangan bahan organik yang dapat terdegradasi secara biologis (biodegradable) dan padatan tersuspensi. Proses desinfeksi juga bisanya termasuk di dalamnya pada definisi dari pengolahan dekunder yang konvensional.

Sekunder (dengan penghilangan nutrient)Penghilangan Penghilangan bahan organik yang dapat terdegradasi secara biologis (biodegradable), padatan tersuspensi, dan nutrient (nitrogen, posfor, atau keduanya).

TersierPenghilangan residu padatan tersuspensi (setelah pengolahan sekunder), biasanya melalui filtrasi dengan media granul atau microscreen. Proses desinfeksi biasanya juga termasuk dalam pengolahan tersier. Penghilangan nutrient sering kali juga termasuk di dalamnya.

Tingkat LanjutPenghilangan material terlarut dan tersuspensi yang masih tersisa setelah pengolahan biologis yang normal saat diperlukan untuk beberapa aplikasi penggunaan kembali (reuse) air yang telah diolah.

Pada pengolahan awal, padatan kasar seperti objeek berukuran besar, sobekan kain, dan pasir yang berpotensi meruska peralatan akan dihilangkan dari air limbah. Pada pengolahan primer yang merupakan dilakukan adalah operasi fisika biasanya adalah proses sedimentasi, bertujuan untuk menghilangkan material terapung dan terendapkan pada air limbah. Pada proses primer lanjutan, bahan kimia ditambahkan untuk menyempurnakan penghilangan padatan tersuspensi dan padatan terlarut.Pada pengolahan sekunder, proses-proses biologis dan kimia digunakan untuk menghilangkan sebagian besar dari dari material organik. Pada pengolahan tingkat lanjut, tambahan kombinasi dari unit operasi dan proses digunakan untuk menghilangkan residu padatan terlarut maupun cemartan-cemaran lain yang tidak dapat diolah secara signifikan dengan pengolahan sekunder yang konvensional. Daftar unit operasi dan proses yang digunakan untuk penghilangan cemaran-cemaran utama pada air limbah dapat dilihat pada tabel 2.3.Tabel 2. 3. Jenis-jenis Cemaran Air Limbah beserta Unit Operasi/Proses Yang SesuaiJenis CemaranUnit Operasi/Proses

Padatan Tersuspensi Penyaringan kasar (Screening) Penghilangan pasir (Grit removal) Sedimentasi High-rate clarification Pengapungan (Flotation) Presipitasi kimia Filtrasi

Bahan organik biodegradable Biakan tersuspensi aerobic (Aerobic suspended growth) Biakan melekat aerobic (Aerobic attached growth) Biakan tersuspensi anaerobic (Anaerobic suspended growth) Biakan melekat anaerobic (Anaerobic attached growth) Lagoon Sistem fisika-kimia Oksidasi kimia Oksidasi tingkat lanjut Filtrasi membran

NutrientNitrogen

Posfor

Nitrogen dan posfor Oksidasi kimia (breakpoint chlorination) Nitrifikasi-denitrifikasi biakan tersuspensi Nitrifikasi-denitrifikasi selaput tetap Air stripping Pertukaran ion Pengolahan kimia Penghilangan posfor biologis Penghilangan nitrogen biologis (Biological nitrogen removal)

Mikroorganisme patogen Klorinasi Ozonisasi Radiasi Ultraviolet (UV)

Padatan tersuspensi dan koloid Membran Pengolahan kimia Adsorpsi karbon Pertukaran ion

Senyawa oganik yang mudah menguap Air stripping Adsorpsi karbon Oksidasi tingkat lanjut

Bau Chemical scrubbers Adsorpsi karbon Biofilter Filter kompos

Pengolahan Air Limbah AnaerobMeskipun pengolahan air limbah secara anaerobik telah dikenal sejak hamper 2000 tahun yang lalu di India dan Cina dalam bentuk tangki penguraian untuk limbah kotoran hewan, proses ini cukup lama diabaikan sebagai salah satu alternatif pengolahan limbah. Hal ini dikarenakan, proses anaerobik dianggap tidak efisien dan terlalu lambat untuk mengolah air limbah yang semakin hari semakin bertambah banyak volumenya (Nayono, 2005).Semenjak terjadinya krisis energi dunia beberapa dekade lalu, pengolahan air limbah secara anaerobik diusahakan untuk dapat digunakan kembali. Sejak akhir tahun