METODE-METODE PENGURANGAN KANDUNGAN BOD, COD, TSS, AMONIUM, DO, DAN MINYAK DALAM LIMBAH

AIR

1. METODE PENGURANGAN KANDUNGAN BODTerdapat banyak metode dalam pengolahan limbah yaitu secara fisika, kimia, dan biologi.

Pengolahan secara biologi bertujuan untuk mengurangi atau menghilangkan kandungan organik dalam limbah oleh mikroorganisme menjadi zat-zat lain yang lebih stabil. Tipe proses pengolahan secara biologi secara aerob yang sering digunakan antara lain: Activated Slude Process (proses lumpur aktif), Stabilization Ponds (kolam stabilitas), Trickling Filter, dan Rotating Biological Contactors (RBCs) (Djajadiningrat, 1992).

Rotating Biological Contactors (RBCs) merupakan salah satu tipe secondary treatment dalam pengolahan limbah. Prinsip pengolahan dan konsep aerasi pada RBCs mirip seperti Trickling Filter. Proses pengolahan yang terjadi adalah pengolahan secara biologis. RBCs terdiri dari cakram (disc) yang tersusun secara seri dengan jarak antar cakram yang relatif dekat. Cakram biasanya terbuat dari bahan polystyrene atau PVC. Beberapa bagian cakram terendam dalam air limbah dan cakram berputar dengan kecepatan yang rendah (Metcalf & Edy, 1979). Diameter cakram untuk skala industri pada umumnya antara 3 - 3,6 m dan 40 % bagian cakram terendam dalam air limbah. Kecepatan putar cakram antara 2 – 5 rpm (Perry, 1997).

Gambar Skema RBCsFaktor-faktor yang mengontrol performa pengolahan menggunakan RBCs adalah kecepatan

Organic Loading dan Hydraulic Loading, karakteristik air limbah, temperatur air limbah, ketebalan Biofilm, tingkat Disolved Oxygen (DO). (Yonathan R, 2004) Untuk keperluan penghitungan efisiensi dapat dihitung dengan formula yang diturunkan dengan persamaan kesetimbangan massa. (Marsono B.D.,1996). Efisiensi pengolahan :

Dengan, So = BOD influent (mg/l)Se = BOD effluent (mg/l)

Gambar Rangkaian AlatUREA dan TSP sebagai sumber nutrisi untuk bakteri. Bakteri yang digunakan adalah

Acetobacter xylininum. Subtrat/limbah diencerkan terlebih dahulu sampai dieporeh pH 6,5. Suspensi aktif diambil sebanyak 1 liter, urea 2 ons, TSP 1 ons kemudian ditambahkan limbah yang sudah diencerkan sampai volume 50 liter. Cakram diputar dengan kecepatan konstan sebesar 2 rpm. Campuran yang sudah dibuat kemudian dimasukan kedalam alat sampai kurang lebih 40% bagian cakram terendam air limbah. Tangki penampung campuran limbah juga diisi limbah kemudian campuran dipompa masuk, campuran kemudian keluar dari alat dan semua di recycle kembali ke tangki penampung, tidak ada yang dibuang. Proses ini berjalan secara semi batch, data yang diambil pada saat limbah belum diolah dan setelah diolah selama 1 jam, 2 jam, 4 jam, 6 jam, 24 jam, dan 48 jam. Data ini kemudian dianalisa kandungan BODnya.

Gambar Ukuran Alat RBCs

Gambar Alat RBCs Skala LaboratoriumCara penumbuhan bakteri sama dengan cara diatas, hanya waktu yang diperlukan lebih lama

(sampai terbentuk lapisan biofilm), Setiap hari dicek suhu dan pH campuran. Urea dan TSP ditambahkan tiap 2 hari sekali dengan komposisi 2 ons: 1 ons.

2. METODE PENGURANGAN KANDUNGAN COD Angka COD merupakan ukuran bagi pencemaran air oleh zat-zat organik yang secara

alamiah dapat maupun tidak dapat dioksidasikan melalui proses mikrobiologis, dan mengakibatkan berkurangnya oksigen terlarut dalam air (Alaerts dan Sumestri, 1984).

Perairan dengan nilai COD tinggi tidak diinginkan bagi kepentingan perikanan dan pertanian. Nilai COD pada perairan yang tidak tercemar biasanya kurang dari 20 mg/L, sedangkan pada perairan tercemar dapat lebih dari 200 mg/L dan pada limbah industri dapat mencapai 60.000 mg/L. Kadar COD dalam air limbah akan Karbon aktif mempunyai suatu gaya gabung dengan bahan organik, hal tersebut dapat digunakan untuk meremoval bahan kontaminan organik dari air limbah (Cheremisionoff,1978).

Metode yang digunakan untuk mengurangi kandungan COD ini adalah dengan absorbs pada filter karbon aktif arang.

Dalam penelitian proses adsorpsi dilakukan dengan dua cara yaitu secara batch dan kontinyu dengan aliran ke bawah (secara gravitasi).

a. Proses Batch yang dilakukan dengan dua macam variasi yaitu pH dan dosis karbon aktif, dengan rician masing-masing :- Variasi pH : 7, 8, 9, dan 10- Variasi dosis karbon aktif : 1000 mg, 2000 mg, 3000 mg dan 4000 mg.Pada proses batch ini menggunakan jar test yang dilakukan dengan cara :- Lakukan pemeriksaan air sampel terlebih dahulu untuk parameter COD nya.- Siapkan 4 buah gelas beker ukuran 1 liter masing-masing diisi 200 ml sampelair dengan kadar pH masing-masing 7, 8, 9 dan 10.- Untuk variasi pH dengan mengatur penambahan kapur sehingga diperolehpH sesuai dengan yang diinginkan.- Kemudian diletakkan pada jar test.- Tambahkan karbon aktif dengan dosis 1000 mg.- Kocok dengan kecepatan 150 RPM selama 2 jam.- Analisa hasil percobaan- Ulangi dengan cara yang sama dengan variasi dosis karbon aktif.b. Proses Kontinyu yang dilakukan dengan menggunakan pH 8 karena hasil pada proses batch pH 8 merupakan pH yang paling bagus menyerap COD. Pengoperasian reaktor karbon aktif kontinyu dilakukan dengan cara :- Lakukan pemeriksaan air sampel terlebih dahulu untuk parameter COD nya.- Sampel yang telah dimasukkan ke dalam reservoar dialirkan secara gravitasi.Debit pengaliran ditentukan sesuai dengan perhitungan yaitu sebesar 0,187liter/menit. Pengaturan debit dilakukan dengan mengatur bukaan stop krandan menjaga tinggi muka air dalam reservoar.- Air sampel dialirkan ke filter karbon aktif reaktor 1 kemudian ambil sampelair melalui titik sampling 1.- Dari filter karbon aktif reaktor 1, air dialirkan ke filter karbon aktif reaktor 2.- Dari reaktor karbon aktif 2, air dialirkan ke bak penampung kemudian ambilsampel air di titik sampling 2.- Air hasil pengolahan selanjutnya diperiksa ke laboratorium untuk diperiksakualitasnya.

Analisa data untuk penentuan kualitas air dengan membandingkan antara konsentrasi COD pada limbah awal dengan konsentarsi COD setelah menjalankan reaktor batch dan kontinyu dengan menggunakan persamaan overall efficiency yaitu :

dimana,ç = Overall Efficiency (%)Co = Konsentrasi Awal (mg/l)Ce = Konsentrasi Akhir (mg/l)

Pada penelitian ini digunakan model isotherm Freundlich karena persamaan ini sudah digunakan secara luas (Masschelein,1992) dan lebih memberikan hasil yang memuaskan (Wesley, 1989).

Setelah diperoleh persamaan isotherm Freundlich kemudian dapat dihitung waktu operasi reaktor dengan menggunakan model matematika berdasarkan mass transfer model. Digunakannya persamaan ini karena dapat memudahkan untuk membuat sebuah kurva theortical breaktrough dan menentukan karakteristik operasi yang akan digunakan untuk mendisain sebuah kolom adsorpsi (Benefield, 1982).

3. METODE PENGURANGAN KANDUNGAN TSSSecara garis besar TSS adalah kandungan padatan dalam air yang mempunyai ukuran sangat

kecil dan tidak dapat dilihat hanya dengan kasat mata. Kandungan TSS biasanya berupa logam, sehingga dengan adanya TSS dalam keadaan yang tinggi maka kekeruhan akan semakin meningkat dan kualitas air limbah semakin menurun. Nilai ambang batas untuk parameter TSS adalah 100 ppm sehingga apabila TSS yang dikeluarkan oleh pabrik melebihi 100 ppm, maka air limbah tersebut dapat mencemari lingkungan. Total Suspended Solid (TSS) yang diharapkan adalah TSS yang kurang dari 100 ppm, sehingga pencemaran air limbah terhadap lingkungan tidak terlalu besar.

Pengolahan air limbah di suatu industri terdapat tiga tahapan proses pengolahan air limbah. Tahapan proses tersebut meliputi proses pengolahan air limbah secara fisika, pengolahan air limbah secara kimia, dan pengolahan air limbah secara biologis. Proses pengolahan air limbah secara fisika ini bertujuan menyaring kotoran-kotoran yang ada pada air limbah yang telah dihasilkan oleh perusahaan. Kotoran-kotoran tersebut dapat berupa zat-zat padat seperti plastik, staples, logam-logam, dan sebagainya. Untuk pengolahan air limbah secara kimia ini bertujuan untuk mengolah sludge atau mengurangi kandungan sludge. Pengolahan sludge ini dikarenakan sludge akan digunakan kembali sebagai bahan pembuat kertas karena pada sludge ini masih banyak terkandung serat pendek. Sedangkan tujuan pada proses pengolahan air limbah secara bilogi adalah untuk mengurangi zat-zat organik yang terdapat dalam air limbah tersebut. Pada pengolahan air limbah secara biologis ini menggunakan mikroba untuk mendegradasi senyawa-senyawa kimia baik yang bersifat organik maupun inorganik yang ada pada air limbah.

Adapun mikroba yang terdapat dalam proses pengolahan air limbah secara biologis ini antara lain : Amoeba, Free Swimming, Rotifera, Flagellata, Nematoda, Water Bear, dan Fillamen. Pengolahan air limbah secara biologis ini hanya menggunakan mikroorganisme yang mampu bertahan hidup dalam keadaan aerob.

Pengolahan air limbah pada kolam WWT (Water Waste Treatment) ini bermula dari From Mill, alat ini saluran limbah hasil dari sisa produksi yang dikeluarkan oleh perusahaan. Dari From Mill dilanjutkan ke tahap Equalization tank yang merupakan bak penampung air

limbah. Diperlukan Equalization Tank karena air limbah yang dikeluarkan oleh perusahaan tidak sedikit. PT. Ekamas Fortuna ini memproduksi kertas selama 24 jam sehingga pabrik mengeluarkan limbah secara terus menerus. Waste / limbah dari paper mill mula-mula dibawa ke Surbo Screen menggunakan screw conveyor. Dimana Subo Screen ini berfungsi untuk menangkap kertas tidak hancur, plastik, dan sebagainya yang berasal dari pulper. Kemudian limbah tersebut dibawa ke SS Screen yang merupakan Suspended Solid, jadi fungsi dari SS Screen adalah untuk menyaring Suspended Solid pada limbah.

Waste dari SS Screen dimasukkan ke Mill Screen untuk memisahkan fiber dan air dalam limbah. Dimana fiber dipompa ke Chest produksi untuk digunakan kembali dan air dipompa ke tangki penampung. Fiber dipompa ke chest produksi ditambah dengan fiber dari Settling Tank dimasukkan ke Flow Box. Dimana Overflow-nya dimasukkan ke Belt Press untuk memeras air yang terkandung dalam fiber sehingga endapan (fiber) lebih padat dan dapat digunakan lagi untuk proses produksi. Kemudian fiber tersebut dikirim ke bagian produksi dan airnya dimasukkan ke tangki penampung. Dari tangki ini aliran dibagi menjadi dua yaitu sebagian menuju ke Settling Tank dan sebagian ke Equalization Tank.

Pada Settling tank, feed masuk berupa air dari tangki penampung dan air overflow dari Settling Tank sendiri yang telah dipisahkan dari fiber secara fisika. Fungsi dari Settling Tank adalah untuk memisahkan fiber dan air yang masuk secara fisika yaitu dengan pengendapan menggunakan gaya gravitasi. Endapan dari Settling Tank sebagian di kembalikan ke Chest produksi dan sebagian lagi dimasukkan ke Incline Screen. Incline Screen ini berfungsi untuk memisahkan kotoran dan air, dimana airnya ke equalization dan kotorannya dibuang sebagai reject. Sedangkan air dari Settling Tank dimasukkan ke Flow Box dimana Overflow-nya kemudian dimasukkan ke Equalization Tank untuk dinetralkan agar tidak mencemari lingkungan.

Dalam equalization tank terdapat penambahan chemical, dan setelah diinjeksikan polimer, limbah dimasukkan ke dalam Primary Clarifier. Fungsi Primary Clarifier disini adalah untuk memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk dalam air. Suhu pada clarifier sebaiknya ≤ 34 °C agar bakteri pengurai limbah dapat hidup dan dapat berfungsi secara optimal. Endapan dari primary Clarifier dipompa ke Mixing Tank. Endapan ini perlu dipompa karena Primary Clarifier letaknya lebih rendah daripada Mixing Tank. Overflow dari Primar Clarifier yang berupa air dimasukkan ke pre-aerasi.

Pada Mixing Tank, feed masuk pada tangki ini berasal dari endapan pada Primary Clarifier dan endapan dari final sedimentation yang dicampur dan kemudian dimasukkan ke tangki penampung. Dimana sebelum masuk ke tangki penampung diinjeksikan Flocullant yang berfungsi menggumpalkan kotoran yang masih terlalu kecil sehingga saat penyaringan berikutnya tidak ikut lagi dalam air.

Dalam tangki penampung limbah dimasukkan ke Belt Press II. Dimana pada kedua Belt Press ini limbah diperas dan dipisahkan antara air dan limbah padatnya. Pada kedua Belt Press ini digunakan Felt untuk memeras endapan yang masuk sehingga akan dihasilkan air dan ampas yang berupa Short Fiber. Air dari Belt Press I dan II dikembalikan ke Equalization Tank untuk

diolah kembali. Sedangkan limbah padatnya tidak dipakai lagi dan biasanya diberikan kepada penduduk setempat untuk kemudian dibuat tempat telur atau karton kasar. Limbah padat dari Belt Press I dan II ini hanya berupa Short Fiber sehingga bahan ini tidak digunakan lagi untuk proses produksi karena Short Fiber tidak bagus untuk kertas.

Dari Mixing Tank limbah dimasukkan ke tangki penampung. Dimana sebelum masuk ke tangki penampung diinjeksikan Flocculant yang berfungsi menggumpal kotoran yang masih terlalu kecil sehingga saat penyaringan berikutnya tidak ikut larut dalam air.

Air dari primary clarifier yang dimasukkan ke bak pre-aerasi ditambah dengan nutrient sebagai makanan bagi bakteri yang berupa TSP dan Urea dengan perbandingan 5 : 100. Untuk pH pada bak ini berkisar antara 6 - 7 agar bakteri yang ada dapat hidup. Aerasi adalah massa gas–cair yang terjadi secara difusi pada daerah interface karena adanya Driving Farce pada kondisi kesetimbangan. Proses aerasi digunakan untuk mentransfer oksigen secara biologis agar bakteri yang hidup di dalamnya dapat hidup untuk menguraikan limbah yang ada. Dari bak pre-aerasi limbah dimasukkan ke bak aerasi I.

Pada bak aerasi I menggunakan pH sebagai parameter. Bakteri disini berfungsi agar limbah tidak berbau karena bakteri dapat menguraikan limbah. Dari bak aerasi I, limbah dimasukkan ke bak aerasi 2 untuk pengolahan limbah lebih lanjut. Bak aerasi 2 ini hampir sama dengan bak aerasi 1. Dari bak aerasi 2 limbah dimasukkan ke final sedimentation. Feed masuk dari aerasi 2 dipisahkan antara air dan endapan dengan cara sedimentasi. Endapan disini berupa bakteri mati yang dimasukkan ke Mixing Tank.

Total Suspended Solid (TTS) atau total padatan tersuspensi adalah padatan yang tersuspensi di dalam air yang berupa bahan–bahan organik dan inorganik yang dapat disaring dengan kertas milipore yang berpori–pori. Materi yang tersuspensi memiliki dampak yang buruk terhadap kualitas air karena mengurangi penetrasi matahari kedalam badan air sehingga kekeruhan air meningkat dan menyebabkan gangguan pertumbuhan bagi makhluk hidup di perairan atau mengganggu kehidupan biota akuatik.

4. METODE PENGURANGAN KANDUNGAN AMONIUMAmonia dan nitrit termasuk senyawa pencemar yang berasal dari senyawa-senyawa nutrien,

yang berasal dari senyawa NH-3 -- N atau NO2--N. Jika berada dalam kondisi anaerobic( kurang oksigen ) , kemungkinan akan menimbulkan dampak lingkungan yang merugikan.

Proses pengolahan yang biasa dilakukan untuk menghilangkan atau mengurangi kandungan nutrien ( amonia / nitrit )secara teoritis bisa mengunakan proses presipitasi , chlorinasi dengan aerasi dan Unit Lumpur Aktif dengan sistem aerasi.

Presipitasi biasa dilakukan untuk menghilangkan logam-logam berat, nutrient serta anorganik yang terlarut dalam limbah cair.

Caranya : pH limbah awal biasanya sekitar 8-9, dinaikkan dengan menambahkan basa hingga mencapai 11 satuan pH, hingga terbentuk endapan. Sebelum dilakukan percobaan sebaiknya dilakukan trial untuk mendapat kan kondisi operasi yang optimal. Juga perlu dicarikan

kombinasi zat pengemban koagolasi, sehingga proses pengendapannya bisa lebih sempurna hingga terjadi coo-presipitasi.

Pengalaman yang sudah kami coba, berhasil menurunkan kadar amonia dari 200 ppm menjadi 50 ppm

Chlorinasi : Biasanya dilakukan penambahan Calsium Hypo Chloride disertai dengan aerasi, disamping terjadi pergeseran keseimbangan amonia didalam limbah juga terjadi proses desinfeksi. Calsium Hypo Chlloride adalah oksidator kuat yang akan menghancurkan reduktor-reduktor dari zat-zat organik termasuk amoniak dan nitrit juga akan membunuh bakteri-bakteri pathogen yang ada dalam air.

Pengunaan teknik ini harus hati-hati dan mengunakan alat PPE( Personal Protective Equipment ) yang memadai, seperti respirator dan sarung tangan polyetilene. Gas klor atau Cl-2 akan sangat berbahaya jika terhirup oleh pernafasan dan akan merusak alveoli paru-paru.

Unit Lumpur Aktif atau Tricling Filter ( Moving Bed Biologycal Reactor / Rotary Biologycal Reactor ) dengan mengunakan mikroba yang telah terseleksi yang cocok dengan kontaminan limbah yang ada, yang dikembangkan dari limbah itu sendiri. Diberi aerasi mengunakan blower dan udara dialirkan melalui difusser agar distribusi oksigen lebih lebih merata atau dengan mengunakan turbo jet aerator/surface aerator/MTO2 ( poros baling-baling berputar yang menghasilkan gerakan turbulensi yang pada akhirnya menghasilkan gelembung-gelembung halus yang meningkatkan kadar oksigen terlarut di semua bagian kolam aerasi.

Kandungan oksigen terlarut minimal 2 ppm (kebutuhan minimal agar bakteri/mikroorganisme bisa hidup). Prinsipnya : Dengan adanya udara (oksigen) bakteri aerobik akan memakan zat-zat organik dalam air, selanjutnya bakteri tersebut berkembang biak , hingga akan menurunkan parameter COD / Amoniak dan seterusnya bakteri yang tidak produktif mati, sebagai lumpur dan diendapkan lalu dibuang.

5. METODE PENGURANGAN KANDUNGAN DOCara untuk menanggulangi jika kelebihan kadar oksigen terlarut adalah dengan cara : a. Menaikkan suhu/temperatur air, dimana jika temperatur naik maka kadar oksigen terlarut

akan menurun. b. Menambah kedalaman air, dimana semakin dalam air tersebut maka semakin kadar

oksigen terlarut akan menurun karena proses fotosintesis semakin berkurang dan kadar oksigen digunakan untuk pernapasan dan oksidasi bahan – bahan organik dan anorganik.

Sedangkan cara untuk menanggulangi jika kekurangan kadar oksigen terlarut adalah dengan cara :

a. Menurunkan suhu/temperatur air, dimana jika temperatur turun maka kadar oksigen terlarut akan naik.

b. Mengurangi kedalaman air, dimana semakin dalam air tersebut maka semakin kadar oksigen terlarut akan naik karena proses fotosintesis semakin meningkat.

c. Mengurangi bahan – bahan organik dalam air, karena jika banyak terdapat bahan organik dalam air maka kadar oksigen terlarutnya rendah.

d. Diusahakan agar air tersebut mengalir.

6. METODE PENGURANGAN KANDUNGAN MINYAKBerasarkan dampak yang ditimbulkan, maka diperlukan penelitian sederhana yang dapat

digunakan untuk mengatasi masalah limbah air dari suatu industri. Salah satu teknologi sederhana yang dapat digunakan adalah reaktor pemisah minyak dengan adsorpsi (karbon aktif). Dengan pengolahan sederhana yang ada diharapkan efluen yang keluar akan sesuai dengan baku mutu yang ditetapkan. Pada dasarnya proses yang terjadi pada reaktor ini adalah proses sedimentasi, filtrasi, dan adsorpsi. Proses sedimentasi, filtrasi, dan adsorpsi tersebut memanfaatkan desain reaktor yang memiliki sekat serta penggunaan karbon aktif sebagai adsorben yang bertujuan untuk mengurangi atau menghilangkan partikel koloid yang tidak terendapkan.

Pada penelitian tersebut akan dibandingkan efisiensi removal dari reaktor pemisah minyak dan adsorpsi menggunakan karbon aktif, dengan beberapa variabel. Berdasarkan uraian tersebut maka perlu dilakukan suatu penelitian mengenai reaktor pemisah minyak dan adsorpsi menggunakan karbon aktif ini agar didapatkan removal kontaminan pada limbah cair pencucian mobil secara optimal.

Selain itu, bisa digunakan proses flotasi yang banyak digunakan untuk menyisihkan bahan-bahan yang mengapung seperti minyak dan lemak agar tidak mengganggu proses pengolahan berikutnya. Flotasi juga dapat digunakan sebagai cara penyisihan bahan-bahan tersuspensi (clarification) atau pemekatan lumpur endapan (sludge thickening) dengan memberikan aliran udara ke atas (air flotation).