MAKALAH PENGOLAHAN LIMBAH METODE LUMPUR AKTIF (ACTIVATED SLUDGE)

Oleh:

EKA TRIA HANDAYANI1331410071LEVI SETIA PRATAMA1331410042

JURUSAN TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI MALANG2015

BAB 1PENDAHULUANPengolahan air limbah pada umumnya dilakukan dengan menggunakan metode Biologi. Metode ini merupakan metode yang paling efektif dibandingkan dengan metode Kimia dan Fisika. Proses pengolahan limbah dengan metode biologi adalah metode yang memanfaatkan mikroorganisme sebagai katalis untuk menguraikan material yang terkandung di dalam air limbah. Mikroorganisme sendiri selain menguraikan dan menghilangkan kandungan material, juga menjadikan material yang terurai tadi sebagai tempat berkembang biaknya.Dalam pengolahan air limbah secara aerobik mikroorganisme mengoksidasi dan mendekomposisi bahan-bahan organik dalam air limbah dengan menggunakan oksigen yang disuplai oleh aerasi dengan bantuan enzim dalam mikroorganisme. Pada waktu yang sama mikroorganisme mendapatkan energi sehingga mikroorganisme baru dapat bertumbuh. Proses pengolahan secara biologi yang paling sering digunakan adalah proses pengolahan dengan menggunakan metode lumpur aktif.Lumpur aktif (activated sludge) adalah proses pertumbuhan mikroba tersuspensi. Proses ini menggunakan udara yang disalurkan melalui pompa blower (diffused) atau melalui proses aerasi mekanik dengan menambahkan oksigen. Sel mikroba membentuk flok yang akan mengendap di tangki penjernihan. Kemampuan bakteri dalam membentuk flok menentukan keberhasilan pengolahan limbah secara biologi, karena akan memudahkan pemisahan partikel dan air limbah.Dengan menerapkan sistem ini didapatkan air bersih yang tidak lagi mengandung senyawa organik beracun dan bakteri yang berbahaya bagi kesehatan. Air tersebut dapat dipergunakan kembali sebagai sumber air untuk kegiatan industri selanjutnya. Diharapkan pemanfaatan sistem daur ulang air limbah akan dapat mengatasi permasalahan persediaan cadangan air tanah demi kelangsungan kegiatan industri dan kebutuhan masyarakat akan air. Metode pengolahan lumpur aktif (activated sludge) merupakan proses pengolahan air limbah yang memanfaatkan proses mikroorganisme tersebut.Air tersebut dapat dipergunakan kembali sebagai sumber air untuk kegiatan industri selanjutnya. Air daur ulang tersebut dapat dimanfaatkan dengan aman untuk kebutuhan konsumsi air seperti cooling tower, boiler laundry, toilet flusher, penyiraman tanaman, general cleaning, fish pond car wash dan kebutuhan air yang lainnya.Dalam hal ini metode lumpur aktif merupakan metode pengolahan air limbah yang paling banyak dipergunakan, termasuk di Indonesia, hal ini mengingat metode lumpur aktif dapat dipergunakan untuk mengolah air limbah dari berbagai jenis industri seperti industri pangan, pulp, kertas, tekstil, bahan kimia dan obat-obatan. Teknik Pengolahan air limbah banyak ragamnya. Salah satu dari teknik Air limbah adalah proses lumpur aktif dengan aerasi oksigen murni. Pengolahan ini termasuk pengolahan biologi, karena menggunakan bantuan mikroorganisma pada proses pengolahannya.Proses lumpur aktif merupakan proses pengolahan secara biologis aerobic dengan mempertahankan jumlah massa mikroba dalam suatu reaktor dan dalam keadaan tercampur sempurna. Suplai oksigen adalah mutlak dari peralatan mekanis, yaitu aerator dan blower, karena selain berfungsi untuk suplai oksigen juga dibutuhkan pengadukan yang sempurna. Perlakuan untuk memperoleh massa mikroba yang tetap adalah dengan melakukan resirkulasi lumpur dan pembuangan lumpur dalam jumlah tertentu.

BAB IIISI2.1 Pengertian Lumpur AktifLumpur aktif (activated sludge) adalah proses pertumbuhan mikroba tersuspensi yang pertama kali dilakukan di Ingris pada awal abad 19. Sejak itu proses ini diadopsi seluruh dunia sebagai pengolah air limbah domestik sekunder secara biologi. Proses ini pada dasarnya merupakan pengolahan aerobik yang mengoksidasi material organik menjadi CO2 dan H2O, NH4. dan sel biomassa baru. Udara disalurkan melalui pompa blower (diffused) atau melalui aerasi mekanik. Sel mikroba membentuk flok yang akan mengendap di tangki penjernihan.Pengolahan air limbah pada umumnya dilakukan dengan menggunakan metode Biologi. Metode ini merupakan metode yang paling efektif dibandingkan dengan metode Kimia dan Fisika. Proses pengolahan limbah dengan metode biologi adalah metode yang memanfaatkan mikroorganisme sebagai katalis untuk menguraikan material yang terkandung di dalam air limbah. Mikroorganisme sendiri selain menguraikan dan menghilangkan kandungan material, juga menjadikan material yang terurai tadi sebagai tempat berkembang biaknya. Metode pengolahan lumpur aktif (activated sludge) adalah merupakan proses pengolahan air limbah yang memanfaatkan proses mikroorganisme tersebut.Dengan menerapkan sistem ini didapatkan air bersih yang tidak lagi mengandung senyawa organik beracun dan bakteri yang berbahaya bagi kesehatan. Air tersebut dapat dipergunakan kembali sebagai sumber air untuk kegiatan industri selanjutnya. Diharapkan pemanfaatan sistem daur ulang air limbah akan dapat mengatasi permasalahan persediaan cadangan air tanah demi kelangsungan kegiatan industri dan kebutuhan masyarakat akan air. Air tersebut dapat dipergunakan kembali sebagai sumber air untuk kegiatan industri selanjutnya. Air daur ulang yang kami kerjakan dapat dimanfaatkan dengan aman untuk kebutuhan konsumsi air seperti cooling tower, boiler laundry, toilet flusher, penyiraman tanaman, general cleaning, fish pond car wash dan kebutuhan air yang lainnya. Pengaturan jumlah massa mikroba dalam sistem lumpur aktif dapat dilakukandengan baik dan relatif mudah karena pertumbuhan mikroba dalam kondisi tersuspensi sehingga dapat terukur dengan baik melalui analisa laboratorium. Tetapijika dibandingkan dengan sistem sebelumnya operasi sistem ini jauh lebih rumit. Khususnya untuk limbah industri dengan karakteristik khusus.Permasalahan dalam lumpur aktif antara lain : Membutuhkan energi yang besar Membutuhkan operator yang terampil dan disiplin dalam mengatur jumlah massa mikroba dalam reactor Membutuhkan penanganan lumpur lebih lanjut.

2.2 Proses Pengolahan Air LimbahMetode activated sludge ini dilakukan pada pengolahan air limbah sebelum dibuang ke lingkungan. Pengolahan air limbah ini pada umumnya termasuk dalam pengolahan secara biologi dimana activated sludge memanfaatkan mikroorganisme sebagai pengurai dari material limbah yang masuk. Untuk proses ini mikroorganisme membutuhkan oksigen agar memaksimalkan penguraian materi yang terkandung di dalam limbah. Proses yang dimaksud adalah proses aerasi dimana oksigen ditambahkan kedalam air limbah yang sudah dicampurkan dengan lumpur aktif.Berikut adalah tahapan yang lebih rinci mengenai proses activated sludge dalam menguraikan material limbah :1. Tahap awal (pendahuluan)Pada tahap ini air limbah yang masuk disaring terlebih dahulu oleh bar screen sehingga benda seperti kayu, bungkus plastik, batuan, botol, dll akan tersaring. Selanjutnya partikel benda seperti pasir ataupun yang mempunyai diameter kurang dari 0,2 mm akan tersaring oleh grit chamber. 1. Tahap primer (primary treatment)Setelah dilakukan penyaringan di tahap sebelumnya, maka akan dihasilkan air yang masih berwarna keruh dan biasanya masih terdapat padatan kasar dan halus yang lolos pada tahap awal. Oleh karena itu partikel tersebut dapat dipisahkan dengan bantuan gravitasi sehingga partikel yang berat akan mengendap ke bawah, proses ini disebut proses sedimentasi. Untuk bahan padatan yang halus akan diberi penambahan zat kimia agar bahan padatan yang berukuran koloid tersebut dapat terapung di atas permukaan air, proses ini dinamakan proses flotasi. 1. Tahap sekunder (secondary treatment)Di tahap secondary treatment ini air limbah akan mengalami proses aerasi dimana air limbah dicampurkan dengan lumpur aktif dan ditambahkan oksigen sebagai bahan utama untuk pertumbuhan dan perkembangan dari mikroorganisme yang akan membantu proses penguraian limbah. Setelah itu lumpur aktif akan terendap dan akan terlihat jelas batas antara lumpur dengan air. Sisa lumpur ini disaring kembali dan ditampung untuk digunakan pada proses yang sama. Jadi lumpur aktif ini dapat digunakan secara berulang-ulang sampai memasuki keadaan jenuh. Kita dapat mengetahuinya dari perbedaan batas lumpur dengan air antara lumpur yang masih baik digunakan atau lumpur yang telah jenuh. Lumpur yang masih layak digunakan akan dipompakan kembali untuk air limbah yang lain dan dimasukkan kembali oksigen sebagai bahan makanan utama mikroorganisme pengurai. 1. Tahap tersier (Tertiary treatment)Terakhir, air limbah yang telah melewati ketiga tahapan tersebut akan diolah menggunakan zat Chlorine atau bisa disebut dengan proses desinfeksi yang bertujuan untuk membunuh kuman dalam limbah cair.

2.3 Deskripsi Proses Lumpur AktifAliran umpan air limbah/ subtrat, bercampur dengan aliran lumpur aktif yang dikembalikan sebelum masuk rektor. Campuran lumpur aktif dan air limbah membentuk suatu campuran yang disebut cairan tercampur (mixed liquor ). Memasuki aerator, lumpur aktif dengan cepat memanfaatkan zat organik dalam limbah untuk men-degradasinya. Kondisi lingkungan aerobic diperoleh dengan memberikan oksigen ke tangki aerasi. Pemberian oksigen dapat dilakukan dengan penyebaran udara tekan, aerasi permukaan secara mekanik, atau injeksi oksigen murni. Aerasi dengan difusi udara tekan atau aerasi mekanik mempunyai dua fungsi, yaitu pemberi udara dan pencampur agar terjadi kontak yang sempurna antara lumpur aktif dan senyawa organik di dalam limbah. Pada tangki pengendapan (clarifier ), padatan lumpur aktif mengendap dan terpisah dengan cairan sebagai effluent. Sebagian lumpur aktif dari dasar tangki pengendap dipompakan kembali ke reaktor dan dicampur dengan umpan (subtrat) yang masuk, sebagian lagi dibuang.Dalam reactor mikroorganisme mendegradasi bahan-bahan organik dengan persamaan stoikiometri pada reaksi di bawah ini (Metcalf dan Eddy,1991):

TABEL 1 Distribusi Bakteri Heteropik Aerobik Dalam Lumpur Aktif Standard (Hiraishi et al. (1989).GENUS KELOMPOK PERSENTASI DARI TOTAL ISOLAT

Comamonas-Pseudomonas 50

Alkaligenes5,8

Pseudomonas (Kelompok Florescent)1,9

Paracoccus 11,5

Unidentified (gram negative rods) 1,9

Aeromomas1,9

Flavobacterium Cytophaga13,5

Bacillus1,9

Micrococcus1,9

Coryneform 5,8

Arthrobacter1,9

Aureobacterium-Microbacterium 1,9

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pengolahan Limbah Cair dengan Lumpur Aktif a.Oksigen Oksigen dibutuhkan ketika pengolahan terhadap airlimbah dilakukan secara aerob. Tetapi untuk proses anaerob, kehadiran oksigen pada reaktor pengolahan limabh tidak diperbolehkan sehingga mikroorganisme yang digunakan untuk mendegradasi limbah adalah bakteri anaerob yang tidak membutuhkan oksigen. b.Nutrisi Mikroorganisme akan menggunakan bahan-bahan organik yang terkandung dalam limbah cair sbagai makanannya, tetapi ada beberapa unsur kimia penting yang banyak digunakan sebagai nutrisi untuk pertumbuhan bakteri sehingga pertumbuhan bakteri optimal. Sumber nutrisi tersebut antara lain : ~Makro nutrient Sumber makro nutrient yang sering ditambahkan antara lain adalah N, S, P, K, Mg, Ca, Fe, Na, dan Cl. Unsur nitrogen dan phospor yang digunakan biasanya diperoleh dari urea dan TSP dengan perbandingan 5:1(Metcalf &Eddy, 2004). ~Mikro nutrient Sumber mikro nutrient yang penting antara lain adalah Zn, Mn, Mo, Se, Co, Cu, dan Ni . Penggunaan mikronutrient adalah 1-100 g/L (Robert H. Perry, 1997). Karena jika terlalu banyak justru merupakan racun bagi mikroorganisme. Penambahan mikronutrient Cu lebih dari 1 mg/L mengakibatkan efisiensi penurunan TOC menjadi menurun (Y.P. Ting, *H. Imaiand S. Kinoshita, 1994). c.Komposisi organisme Komposisi mikroorganisme dalam lumpur aktif sangat menentukan baik atau tidaknya proses pengolahan yang dilakukan. Kondisi yang paling baik untuk pengolahan limbah dengan lumpur aktif adalah apabila populasi mikroorgamisme yang dominan adalah free ciliata diikuti dengan stalk ciliata dan terdapat beberapa rotifera. d.pH Kondisi pH lingkungan sangat berperan dalam pertumbuhan mikroorganisme terutama bakteri karena derajat keasaman atau kebasaan akan mempengaruhi aktivitas enzim yang terdapat dalam sel bakteri. pHoptimum untuk pertumbuhan bagi kebanyakan bakteri adalah antara 6.5- 7.5. Pergeseran pH dalam limbah cair dapat diatasi dengan larutan H2SO4 atau NaOH maupun larutan kapur. e.Temperatur Pengaruh temperatur untuk pertumbuhan mikroorganisme terutama bakteri adalah terhadap proses kerja enzim yang berperan dalam sintetis bahan-bahan organik terlarut dalam limbah cair. Temperatur optimal dalam proses lumpur aktif untuk pertumbuhan bakteri adalah 32-360C (Hammer, Mark J, 1931).

BAB III APLIKASI3.1 Pengolah Limbah Tekstil PT Unitek, BogorIndonesia dalam satu dasa warsa ini dikenal sebagai penghasil tekstil yang besardisamping India dan Pakistan. Dalam proses produksi industri tekstil banyak menggunakanbahan kimia dan air. Bahan kimia yang digunakan antara lain untuk proses pencucian,pemutihan, dan pewarnaan. Akibat dari itu pencemaran lingkungan menjadi masalah bagi masyarakat yang tinggal disekitar industri tekstil. Mengingat pentingnya industri tekstil sebagai penghasil devisa negara dan perlunya perlindungan lingkungan, maka diperlukan adanya teknologi pengolah limbah tekstil yang handal. Salah satu contoh pengolahan limbah tekstil yang hingga saat ini beroperasi adalah pengolahan limbah tekstil milik PT Unitex di Bogor.Proses pengolahan air limbah PT Unitek terbagi atas tiga tahap pemrosesan, yaitu :1. Proses primer yang meliputi penyaringan kasar, penghilangan warna, ekualisasi, penyaringan halus, pendinginan.2. Proses sekunder yang meliputi proses biologi dan sedimentasi.3. Proses tersier yang merupakan tahap lanjutan dengan penambahan bahan kimia.

Sistem pengolah limbah yang digunakan merupakan perpaduan antara proses fisika, kimia, dan biologi. Proses yang berperan dalam pengurangan bahan pencemar adalah proses biologi yang menggunakan sistem lumpur aktif dengan aerasi lanjutan ( extended aeration ).Selain limbah cair terdapat pula limbah padat yang berupa lumpur, hasil samping dari sistem pengolahan yang digunakan. Lumpur hasil olahan digunakan sebagai bahan campuran pembuatan conblock dan batako press serta pupuk organik. Hal ini merupakan salah satu alternatif dan langkah lebih maju dari PT Unitek dalam memanfaatkan kembali limbah padat. Urutan proses pengolahan limbah di PT Unitek secara garis besar dibagi dalam 5 unit proses yang meliputi proses primer, sekunder, dan tersier, yaitu : Unit 1 : adalah proses penghilangan warna dengan sistem koagulasi dan sedimentasi. Unit 2 : adalah proses penguraian bahan organik yang terkandung di dalam air limbah dengan sistem lumpur aktif. Unit 3 : adalah proses pemisahan air yang telah bersih dengan lumpur aktif dari kolam aerasi. Unit 4 : adalah proses penghilangan padatan tersuspensi setelah pengendapan. Unit 5 : adalah proses pemanfaatan lumpur padat setelah pengepresan di belt press.

BAB 1VDAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2000. Pengolahan limbah metode lumpur aktif. http:// www.scrib.com/ Pengolahan limbah metode lumpur aktifMardini, dini.2004. Penggunaan metode lumpur aktif sebagai salah satu pengolahan sekunder terhadap limbah cair industru tekstil.http:// www.scrib.comMetcalf & Eddy, 2004. Pengolahan Limbah Cair dengan Lumpur Aktif. Sutapa, 1999. Lumpur aktif: alternatif pengolahan limbah cair.http : //www.scrib.com/alternatif pengolahan limbah cair.