PABRIK NaOH DENGAN PROSES MEMBRAN ION

Karakteristik Air Limbah

1

PendahuluanKegunaan air :

Jenis-Jenis Air

Golongan A : air untuk air minum yg dapat diminumGolongan B : air yang dipakai sebagai bahan baku air minum melalui suatu pengolahanGolongan C : air untuk perikanan dan peternakanGolongan D : air untuk pertanian dan usaha perkotaan, industri dan PLTA.

3

GolonganKegunaankriteria KualitasAAir minum yang dapat diminumJumlah mikrobiologi , warna, pH, oksigen, bahan beracun, rasa, warna, dan suhuBMandi, perikanan, air minum, dllSama dengan air gol A tapi kualitas lebih rendahCIndustri, perikanan, pertanianOksigen, ph, temperature, kandungan solidDAir pendinginpH, material yang terkandung, padatan yang terkandung

Table Kualitas Air

4

ParameterKonsentrasi (mg/L)% RemovalRangeUmumPrimarySecondaryFisikPadatan Total300-1200700Settleable50-20010090Suspended, total100-40022050-90Suspended, volatile70-30015060-90Dissolved, total250-8505005Dissolved, volatile100-30015030

TABEL 1.5 : Komposisi limbah domestik :

5

ParameterKonsentrasi (mg/L)% RemovalRangeUmumPrimarySecondaryKimiaKarbon OrganikBOD5100-40025010-30>90COD200-100050010-3070-80TOD200-110050010-3070-80TOC100-40025010-3060-80

ParameterKonsentrasi (mg/L)% RemovalRangeUmumPrimarySecondaryKimiaNitrogenTotal (sebagai N)15-904035Organik5-40254050-80Ammonia10-50250-20NitritdihasilkanNitratdihasilkan

ParameterKonsentrasi (mg/L)% RemovalRangeUmumPrimarySecondaryKimiaFosforTotal (sebagai P)5-20120-1520-40Organik1-52anorganik5-1510pH7-7,57Kalsium30-5040Chloride30-8550Sulfat20-6015

Komponen Air Limbah dan Analisanya

9

Karakteristik Fisik

Karakteristik Fisik

DEFINISI :Sifat sifat atau karakteristik suatu zat (air) yang berkaitan dengan wujudnyamisalnya : warna, bau, rasa, kejernihan, dll

PARAMETER FISIK :a. Kejernihanb. Warnac. Temperatur d. Bau tidak berasa dan berbau saat diminum

Kejernihan disebabkan karena Pembentukan koloidal yang terjadi bila buangan tersebut berbentuk halus, sehingga sebagian ada yang larut dan sebagian lagi ada yang melayang-layang sehingga air menjadi keruh. Kekeruhan dapat menghalangi penetrasi sinar matahari, sehingga menghambat fotosintesa dan berkurangnya kadar oksigen dalam air.

Warna air yakni : Jika warnanya coklat muda, maka umur air kurang dari 6 jam. Warna abu abu muda sampai setengah tua merupakan tanda bahwa air limbah sedang mengalami pembusukan atau telah ada dalam sistem pengumpul untuk beberapa lama. Bila warnanya abu abu tua atau hitam, air limbah sudah membusuk setelah mengalami pembusukan oleh bakteri dengan kondisi anaerobik.

Pengaruh temperatur air limbah adalah :

Bau air limbah menandakan bahwa :Senyawa utama yang menyebabkan limbah menjadi bau adalah hidrogen sulfida, senyawa senyawa lain seperti indol skatol, cadaverin dan mercaptan yang terbentuk pada kondisi anaerobik dan menyebabkan bau yang sangat merangsang dari pada bau hidrogen sulfida11

SOLID (PADATAN)ToTaL SoliD Jumlah padatan yang terkandung dalam suatu liquida atau campuran liquida (pada air limbah)

Uji analisa terhadap total solid berdasarkan ukuran partikel padatan atau perbedaan densitas.

13

Jenis-Jenis Padatan

no SOX, NOX or carbon monoxide; the CO2 Korosifitasnya lebih rendah dari etanol sehingga bisa didistribusikan langsung melalui pipa Reid Value butanol 0,33 psi dibanding dengan etanol 2,0 sehingga lebih aman dalam distribusi maupun penyimpanannya

14

TREATMENT PROCESSUkuran partikel, mmOrg. & anorg. terlarutSuspensi koloidFiltrasi/microstrainingSedimentasi/flotasiPadatan tersuspensi dan padatan mengambangKoagulasi kimiawiScreeningBiological oxidation

PresipitasiTransfer gasIon exchangeReverse osmosisElektrodialisisAdsopsi

Pengklasifikasian & Tingkatan padatan dalam Air LimbahTotal solids (700 ppm)Total suspendedsolidsTotal dissolved solids

Non settleable

Settleable

100 ppm100 ppm25 ppm75 ppm25 ppm150 ppm350 ppmVolatileVolatileVolatilefixedfixedfixed

TS (Total Solid) adalah total padatan yang ada di dalam air limbah, biasanya berkonsentrasi 700 ppm. Total solid dibagi menjadi 2, yakni Total Suspended Solid (TSS) atau padatan total yang terendapkan dan Total Dissolved Solid (TDS) atau Total Padatan Terlarut.Dari 700 ppm total Solid, 200 ppm nya merupakan TSS dan 500 ppm nya merupakan TDS.TSS sendiri dibagi menjadi 2, yakni non-settleable dan settleable, yang mana masing2 dari non-settleable dan settle abble sendiri dibagi menjadi 2, yakni volatile dan fixed.Dari 200 ppm TSS, TSS yang non settleable ada 100 ppm dan yang settleable ada 100 ppm.Settleable solid adalah : Solid yang akan mengendap dalam kondisi terang dalam jangka waktu 1 jam karena pengaruh gaya gravitasi masing2 dari 100 ppm TSS non-settleable dan TSS settleable, yang volatile ada 75 ppm dan yang fixed ada 25 ppm.Solid yang volatile disini maksudnya adalah solid yang dapat teruapkan yang disebut dengan bahan organik, dan yang mana padatan yang benar2 tersisa adalah bahan inorganik.Dari 500 ppm TDS, 150 ppm merupakan bagian yang volatile dan 300 ppm merupakan bagian yang fixed16

Settleable Solid

Definisi Solid yang mengendap dalam kondisi tenang dalam jangka waktu 1jam di bawah pengaruh gravitasi.

Umumnya diukur dengan ImHoff cone dan data dinyatakan dalam volume

Imhoff Cone

SUSPENDED SOLIDDefinisiBahan padat yg tersuspensiDitentukan dengan cara :

MLSS = Definisi- total suspended solid yang diambil dari activated sludge reactor.- konsentrasi padatan berisi campuran (mikroba dan inert)MLVSS = Definisi- konsentrasi mikroba heterogen dalam reaktor.- Hasil penguapan MLSS pada suhu > 600 oC

19

20

SolidTotal padatan tersuspensi yang mengarah kepada konsentrasi biomass tersuspensi dan inert dalam reaktor disebut MLSS (mixed liquor suspended solids)

Filtrat mengandung TDS yang terdiri dari ion-ion kecil, makromolekul dan koloid yang sangat kecil.

TDS didapatkan dengan mengevaporasi filtrat hingga kering dan dinyatakan dengan mg/.

- MLSS : jumlah total dari padatan yg berupa material organik & mineral, termasuk di dalamnya adalah mikroorganisme (105 C)- TDS : filtrat dari cairan yg lewat kertas saring tdiri dr small ion, macromolecules, & very small coloids21

SolidMLVSS (mixed liquor volatile suspended solids) merupakan bagian material pada MLSS yang berisi material organik mikroba, baik yang hidup / yang mati setelah proses evaporasi pada suhu 600 C.

SolidTemperatur dan pH air limbah sangat penting karena mempengaruhi kehidupan akuatik dan biologi pada badan air.

Mikroba tumbuh baik pada pH netral dan 4,6 7,0Setiap mikroba mempunyai kisaran suhu dan suhu optimum tertentu untuk pertumbuhannya.Psikrofil, yaitu mikroba yang mempunyai kisaran suhu pertumbuhan pada suhu 0-20o C.Mesofil, yaitu mikroba yang mempunyai kisaran suhu pertumbuhan 20- 45o C.Termofil, yaitu mikroba yang suhu pertumbuhannya diatas 45 o C.

Karakter Kimia

Jika organic matter tidak di olah dan dibuang ke lingkungan, bakteri dalam air akan mendekomposisi dan pada proses tersebut akan memakai oksigen yang terlarut dalam air

24

1. Bahan Organik Bahan yang dapat terbiodegradasi pada air limbah protein, karbohidrat, dan lipid

Reaksi Biodegradasi : Bahan Organik + O2bakteri CO2 + Produk limbah + NH3 + Energi + bakteri Baru

Biological Oxygen Demand (BOD)digunakan sebagai pengukuran bahan organik secara tidak langsung (indikator)Merupakan oksigen yang dibutuhkan mikroorganisme untuk mendegradasi bahan buangan di dalam air.

Cara menentukan BOD Sample air limbah dimasukkan bakteri dan nutrien kemudian di inkubasi pada suhu 200C selama 5 hari. Setelah inkubasi perubahan oksigen terlarut dalam sample diukur dalam mg O2 perliter air limbah

- BOD Biasanya digunakan sebagai indikator (tidak langsung) bahan organikBOD air limbah berhubungan dengan jumlah oksigen yang harus disuplai ke dalam air limbah oleh aerator selama secondary treatment atau dengan aerasi alami oleh air yang diterima.Sample air limbah diberi bakteri dan nutrien (bila diperlukan) dan diinkubasi selama 5 hari pada 20C, dimana bisa juga diinkubasikan dengan suhu dan waktu yang berbeda (tergantung kebutuhan). Setelah inkubasi, perubahan konsentrasi Dissolved Oxygen (DO) pada sample diukur, dan BOD5 dinyatakan dalam mg O2/liter air limbah.

26

Kurva BOD Dalam Air Limbah

Reaksi dalam botol BOD adalah aerobik dan terjadi pada pemisahan 2 fase seperti pada gambar diatas. Organisme yang dimasukkan pada air limbah pada mulanya menggunakan bahan organik secara cepat untuk pembentukan seldan metabolisme, hal ini menyebabkan kenaikan BOD secara cepat dalam waktu 1-3 hari. Setelah bahan organik sebagian besar terasimilasi dari larutan, kenaikan oksigen naik secara perlahan seperti pada saat sel mulai memetabolisme cellular mass-nya dan bahan organik. Reaksi karbon umumnya berhenti setelah 20-30 hari dan bahan organik menjadi stabil. Selama 5 hari periode tes BOD, 60-70% jumlah akhir karbon yang dibutuhkan, BODL, dicatat. Nitrogen pada bahan organik sebagian besar berasal dari urea dan protein, dan berubah menjadi NH3 selama dekomposisi bahan karbon. Selama sekitar 12 hari, nitrifying bacteria mulai mengoksidasi ammonia dan menggunakan BOD seperti reaksi (1-2).Tahap kedua oksigen yang dibutuhkan memiliki hasil akhir BODLN setelah sekitar 50 hari.

27

Berdasarkan persamaan:

Maka,jumlah oksigen yang terpakai :BODt = BODL (1 e-kt) = BODL (1 10-Kt)dimana : K = BODL - BODtBODL= e-ktk2.303

BODL : jumlah awal BOD pada sampleBODt : jumlah BOD yang dikonsumsi pada sample setelah t harik : rata2 konstanta reaksi (hari-1)28

Laju reaksi konstan dikendalikan oleh temperatur dan diekspresikan sebagai : kT = k20C . (T-20C) (1-4) dimana = 1.047 1.135.

yang biasanya digunakan adalah 1.056 untuk suhu 20 30 C.

CODMerupakan O2 yang dibutuhkan untuk reaksi oksidasi bahan buangan dalam air.

COD biasanya > BOD, karena banyak senyawa yang lebih mudah dioksidasi secara kimia daripada dioksidasi secara biologi.

Bahan organik + Cr2O72- CO2 +H2O + Cr2O42-

Tes COD dilakukan dengan merefluks sample air limbah dengan potassium dichromate selama 2-3 jam dan mengukur perubahan konsentrasi dichromate.

Kandungan COD dalam air bersih berdasarkan peraturan menteri kesehatan RI No 82/2001 mengenai baku mutu air minum golongan B maksimum yang dianjurkan adalah 12 mg/l, apabila melebihi batas maka kualitas air tesebut buruk.

30

Example 1-110 ml limbah ditempatkan pada botol 300 ml dan botolnya terisi oleh larutan bibit bakteri dan nutrien. Sebuah botol 300 ml yg berisi hanya dilution water diuji secara paralel dengan botol sampel. Kedua botol tersebut diinkubasi selama 5 hari pada 20o C. oksigen terlarut yang terbaca adalah sebagai berikut :

Konsentrasi awal dissolved oxygen pada sampel limbah, DOd0 = 2 mg/literKonsentrasi akhir dissolved oxygen pada dilution water , DOdf = 8 mg/literKonsentrasi akhir dissolved oxygen pada botol sampel, DObf = 3,4 mg/liter

Example 1-1Tentukan BOD5 dari sampel limbah tsb!Jika COD = 1,5 BOD5 pada sampel ini, berapa mg K2Cr2O7 yang dikonsumsi saat melakukan analisa COD pada 10 ml limbah?

Jawaban :a. Membuat oxygen balance pada botol sampel dan dilution BOD bottle. Dapat ditemukan bahwasanya mg/liter oksigen yang dikonsumsi selama lima hari adalah :

BOD5 = DOd0 DOdf + (vol. Botol/ vol. Sampel) x (DOdf DObf)= 2 8 + (300/10) x (8-3,4)= 168 mg/liter

Example 1-1

TOD &TOCTotal Organic Carbon Jumlah yang terikat dalam suatu senyawa organik dan sering digunakan sebagai indikator tidak spesifik dari kualitas air atau kebersihan pabrik farmasi.Total Oxygen Demand Total oksigen yang dibutuhkan untuk mengkonversi (menguraikan) karbon, nitrogen dan mineral lain.

TOD : jumlah oksigen total yang dibutuhkan

TOC, metode pengukurannya sama dengan TOD, hanya pada TOC, jumlah CO2 nya dihitung dan diekspresikan sebagai mg karbon/liter air limbah.

34

Example 1-2Tentukan TOD dan TOC pada larutan berisi 2 gr/liter glukosa.

Jawaban :Untuk zat yang mudah teroksidasi seperti glukosa, TOC dan TOD bisa dihitung berdasarkan stoikiometrireaksi oksidasi.

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O(180,1)(32)(44)(18)

Example 1-2

2. Nitrogen

Menyebabkan suburnya alga dan tumbuhan air lain yg tidak diinginkandiukur dengan metode kjeldahl Cara : pertama digestion step untuk mengubah nitrogen menjadi amonia dan menganalisa amonia dengan titrasi.

3. Posforfosfor masuk kedalam air limbah melalui kotoran manusia, biasanya melalui urin

4. Gas oksigen adalah yang terpenting(proses respirasi dari microorganisme) * sedikit O2 menyebabkan bau yg berbahaya karena carbon berubah menjadi metan, sulfur berubah menjadi hidrogen sulfide

Karakter BiologisPentingnya MikroorganismeDaur PopulasiIndikator Bakteri dan Analisanya Secara umum organisme merupakan sludge biologis atau Mixed Liquor Suspended Solid (MLSS). MLSS mengandung material inert dan kultur biologi. MLSS bersifat volatile

MikroorganismeBAKTERIciri-ciri bakteri yang membedakannnya dengan mahluk hidup lain:1. Organisme multiselluler2. Prokariot (tidak memiliki membran inti sel )3. Umumnya tidak memiliki klorofil4. Ukuran tubuh bervariasi antara 0,12 s/d ratusan mikron.5. Bentuk tubuh yang beraneka ragam

BakteriPada activated sludge reaktor, bakteri memetabolisme impurities di dalam air limbah dan akan membentuk floc, yang akan membantu proses sedimentasi dan akhirnya dapat dibuang dari air yang telah di treatment.

Bakteri

Bakteri mampu mendegradasi senyawa yang terdapat di dalam hidrokarbon minyak bumi

Ex: Isolat bakteri Pseudomonas fluorescence, Bacillus subitilis, dan kultur campuran (Pseudornonasfluorescence T Bacillus subtilis)

FUNGINonphotosintetik (tidak punya klorofil)Ukuran : 5 10 mikronSel tunggal dan multiselular.Bereproduksi dengan pembentukan spora.Contoh : Yeast

Fungi

Jamur dalam penghilangan warna limbah textil

Ex: jamur lapuk putih (white-rot fungi)

ALGAEMampu berfotosintesis dan menghasilkan oksigen.Diklasifikasikan berdasarkan warna pigmen.AutotrofTidak memiliki organ dengan perbedaan fungsi yang nyata

Algae Spesies Alga Logam Berat TeradsorpsiCladophora glomerataGalaxaura rugosaScenedemusacutusCorallina sp.Euchema isiformePhormidium sp.Fucus vesiculosusPadina boergeseniiSargassum sp.Nostoc sp.Euchema spEuglena gracilisChaetocerus sp. Ni, V, Cd, Pb, CrNi, V, Cd, Pb, CrCu, Zn-Zn, PbCr, Fe, Co, Cu, Zn, Cd, Pb-Pb, CuPbPb, Cd, Cu-Cd, Cr-Pb, Cd

PROTOZOA

Ciri umum protozoa: 1. Organisme uniseluler 2. Eukariotik (memiliki membran nukleus) 3. Hidup soliter atau berkoloni (kelompok) 4. Umumnya tidak dapat membuat makanan sendiri (heterotrof) 5. Hidup bebas, saprofit atau parasit

Rotifera1. Dapat ditemukan di air dengan kadar kadar oksigen cukup. 2. Memakan zooplankton atau fitoplankton yg lebih kecil

VIRUSTidak mempunyai nukleus, membran sel, dan dinding sel.Ukurannya lebih kecil daripada bakteri Tidak dapat menjalankan fungsi biologisnya secara bebas jika tidak berada dalam sel inangKebanyakan virus bersifat merugikan terhadap kehidupan manusia, hewan, dan tumbuhan.

Limbah Rumah SakitJenis -jenis limbah rumah sakit (Shahib dan Djustiana, 1998):

1. Limbah dihasilkan selama pelayanan pasien secara rutin, pembedahan dan di unit-unit resiko tinggiex: perban atau pembungkus kotor, cairan badan, anggota badan yang diamputasi, jarum bekas, kantung urin dan produk darah.

2. Limbah PatologiLimbah ini merupakan limbah jaringan tubuh yang terbuang dari proses bedah atau autopsi. Diberi label biohazard.Penanganan: otoklaf

3. Limbah Bukan klinikMeliputi kertas-kertas pembungkus atau kantong dan plastik yang tidak berkontak dengan cairan badan.

Tidak berbahaya, namun perlu tempat pembuangan yg cukup besar

4. Limbah radio aktifTidak menimbulkan persoalan pengendalian infeksi di rumah sakit.

pembuangan secara aman perlu diatur dengan baik.

Limbah cair(laboratorium, dapur, laundry, toilet) Collect in equalitation tank

Reactor tank

ozoneGas ozon yang masuk dalam tangki reaktor bereaksi mengoksidasi senyawa organik dan membunuh bakteri patogen pada limbah cair (Harper, 1986)

Tangki koagulasikoagulan

Tangki Sedimentasipolutan mikro, logam berat dan lain-lain sisa hasil proses oksidasi dalam tangki reaktor dapat diendapkan (Harper, 1986)

Tangki FiltrasiDi absorb oleh karbon aktif

SewageKarbon jenuh, diganti/dicuciAir yang keluar dari filter karbon aktif untuk selanjutnya dapat dibuang dengan aman ke sungai (Harper, 1986)

VirusBanyak terdapat pada limbah medisSecara nasional produksi sampah (limbah padat) RS sebesar 376.089 ton per hari dan produksi air limbah sebesar 48.985,70 ton per hariCara pengolahannya dengan ozonisasi

DAUR POPULASIditentukan oleh :Tipe makanan.Jumlah spesifik mikroorganisme.Posisi dalam rantai makanan.

Indicator Bacteria and Their AnalysisBakteri bisa menjadi indikator apakah air telah bersih atau masih terdapat kontaminasi di dalamnya.

Terdapatnya bakteri indikator di atas menunjukkan masih terdapat kontaminan di dalam air.

Indicator Bacteria and Their AnalysisTerdapat dua metode untuk mengukur level dari organisme indikator :

Statistical testMengambil sample dari air dan melakukan tes untuk mengetahui organisme yang terdapat di badan air tersebut.

Membrane filterSample dari air difilter melalui membran, organisme akan tertahan di permukaan filter dan akan berkembangbiak di permukaan membran. Setelah beberapa waktu, membrane akan diperiksa dengan menghitung koloni organisme yang tumbuh.

Sheet11.E-051.E-041.E-031.E-021.E-011.E+001.E+011.E+021.E+031.E+041.E+05

Sheet2

Sheet3