bagian 8 teknologi pengolahan limbah cair rumah...

BAGIAN 8

Teknologi Pengolahan

Limbah Cair Rumah Sakit

Oleh :

Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng.


419

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

umah sakit adalah merupakan fasilitas sosial yang tak mungkin dapat

dipisahkan dengan masyarakat, dan keberadaannya sangat diharapkan

oleh masyarakat, karena sebagai manusia atau masyarakat tentu

menginginkan agar keseahatan tetap terjaga. Oleh karena itu rumah sakit

mempunyai kaitan yang erat dengan keberadaan kumpulan manusia atau

masyarakat tersebut. Di masa lalu, suatu rumah sakit dibangun di suatu wilayah

yang jaraknya cukup jauh dari dareah pemukiman, dan biasanya dekat dengan

sungai dengan pertimbangan agar pengelolaan limbah baik padat maupun cair tidak

berdampak negatip terhadap penduduk, atau bila ada dampak negatip maka dampak

tersebut dapat diperkecil.

Sejalan dengan perkembangan penduduk yang sangat pesat, lokasi rumah

sakit yang dulunya jauh dari daerah pemukiman penduduk tersebut sekarang

umumnya telah berubah dan berada di tengah pemukiman penduduk yang cukup

padat, sehingga masalah pencemaran akibat limbah rumah sakit baik limbah padat

atau limbah cair sering menjadi pencetus konflik antara pihak rumah sakit dengan

masyarakat yang ada di sekitarnya. Dengan pertimbangan alasan tersebut, maka

rumah sakit diwajibkan menyediakan sarana limbah padat maupun limbah cair.

Namun dengan semakin mahalnya harga tanah, serta besarnya tuntutan

masyarakat akan kebutuhan peningkatan sarana penunjang pelayanan kesehatan

yang baik, dan di lain pihak peraturan pemerintah tentang pelestarian lingkungan

juga semakin ketat, maka pihak rumah sakit umumnya menempatkan sarana

pengolah limbah pada skala prioritas yang rendah. Akibatnya, sering terjadi benturan

perbedaan kepentingan antar pihak rumah sakit dengan masyarakat atau

pemerintah. Dengan adanya kebijakan legal yang mengharuskan pihak rumah sakit

R

Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit

420

agar menyediakan fasilitas pengolahan limbah yang dihasilkan, mengakibatkan biaya

investasi maupun biaya operasional menjadi lebih besar.

Air limbah yang berasal dari limbah rumah sakit merupakan salah satu sumber

pencemaran air yang sangat potensial. Hal ini disebabkan karena air limbah rumah

sakit mengandung senyawa organik yang cukup tinggi juga kemungkinan

mengandung senyawa-senyawa kimia lain serta mikro-organisme patogen yang

dapat menyebabkan penyakit terhadap masyarakat di sekitarnya. Oleh karena

potensi dampak air limbah rumah sakit terhadap kesehatan masyarakat sangat

besar, maka setiap rumah sakit diharuskan mengolah air limbahnya sampai

memenuhi persyaratan standar yang berlaku.

Dengan adanya peraturan yang mengharuskan bahwa setiap rumah sakit

harus mengolah air limbah sampai standar yang diijinkan, maka kebutuhan akan

teknologi pengolahan air limbah rumah sakit khususnya yang murah dan hasilnya

baik perlu dikembangkan. Hal ini mengingat bahwa kendala yang paling banyak

dijumpai yakni teknologi yang ada saat ini masih cukup mahal, sedangkan di lain

pihak dana yang tersedia untuk membangun unit alat pengolah air limbah tersebut

sangat terbatas sekali. Untuk rumah sakit dengan kapasitas yang besar umumnya

dapat membangun unit alat pengolah air limbahnya sendiri karena mereka

mempunyai dana yang cukup. Tetapi untuk rumah sakit tipe kecil sampai dengan tipe

sedang umumnya sampai saat ini masih membuang air limbahnya ke saluran umum

tanpa pengolahan sama sekali.

Untuk mengatasi hal tersebut maka perlu dikembangkan teknologi

pengolahan air limbah rumah sakit yang murah, mudah operasinya serta harganya

terjangkau, khususnya untuk rumah sakit dengan kapasitas kecil sampai sedang.

Untuk mencapai tujuan tersebut, terdapat kedala yang cukup besar yakni kurangnya

tersedianya teknologi pengolahan yang baik dan harganya murah. Masalah ini

menjadi kendala yang cukup besar terutama untuk rumah sakit kecil, yang mana

pihak rumah sakit tidak/belum mampu untuk membangun unit alat pengilahan air

limbah sendiri, sehingga sampai saat ini masih banyak sekali rumah sakit yang

membuang air limbahnya ke saluran umum.


421

Untuk pengolahan air limbah rumah sakit dengan kapasitas yang besar,

umumnya menggunakan teknlogi pengolahan air limbah “Lumpur Aktif” atau

Activated Sludge Process, tetapi untuk kapasitas kecil cara tersebut kurang ekonmis

karena biaya operasinya cukup besar, kontrol oprasionalnya lebih sulit. Untuk

mengatasi hal tersebut, perlu menyebarluaskan informasi teknologi khususya

teknologi pengolahan air limbah rumah sakit berserta aspek pemilihan teknologi

serta keunggulan dan kekurangannya. Dengan adanya informasi yang jelas, maka

pihak pengelola rumah sakit dapat memilih teknologi pengolahan limbah yang sesuai

dengan kodisi maupun jumlah air limbah yang akan diolah, yang layak secara teknis,

ekonomis dan memenuhi standar lingkungan.

1.2. Karakteristik Air Limbah Rumah Sakit

Air limbah rumah sakit adalah seluruh buangan cair yang berasal dari hasil

proses seluruh kegiatan rumah sakit yang meliputi: limbah domistik cair yakni

buangan kamar mandi, dapur, air bekas pencucian pakaian; limbah cair klinis yakni

air limbah yang berasal dari kegiatan klinis rumah sakit misalnya air bekas cucian

luka, cucian darah dll.; air limbah laboratorium; dan lainya.

Air limbah rumah sakit yang berasal dari buangan domistik maupun buangan

limbah cair klinis umumnya mengadung senaywa pulutan organik yang cukup tinggi,

dan dapat diolah dengan proses pengolahan secara biologis, sedangkan untuk air

limbah rumah sakit yang berasal dari laboratorium biasanya banyak mengandung

logam berat yang mana bila air limbah tersebut dialirkan ke dalam proses

pengolahan secara biologis, logam berat tersebut dapat menggagu proses

pengolahannya.

Oleh karena itu untuk pengelolaan air limbah rumah sakit, maka air limbah

yang berasal dari laboratorium dipisahkan dan ditampung, kemudian diolah secara

kimia-fisika, Selanjutnya air olahannya dialirkan bersama-sama dengan air limbah

yang lain, dan selanjutnya diolah dengan proses pengolahan secara biologis.

Diagram proses pengelolaan air limbah rumah sakit secara umum dapat dilihat

seperti pada Gambar 1. 1.


422

Gambar 1.1. Diagram Proses Pengelolaan Air Limbah Rumah Sakit

Dari hasil analisa kimia terhadap berberapa contoh air limbah rumah sakit

yang ada di DKI Jakarta menunjukkan bahwa konsentrasi senywa pencemar sangat

bervariasi misalnya, BOD 31,52 - 675,33 mg/l, ammoniak 10,79 - 158,73 mg/l,

deterjen (MBAS) 1,66 - 9,79 mg/l. Hal ini mungkin disebabkan karena sumber air

limbah juga bervarisi sehingga faktor waktu dan metoda pengambilan contoh sangat

mempengaruhi besarnya konsentarsi. Secara lengkap karakteristik air limbah rumah

sakit dapat dilihat pada Tabel 1.1.

Tabel 1.1. Karakteristik Air Limbah Rumah Rumah Sakit Di Daerah Jakarta.

No PARAMETER MINIMUM MAKSIMUM RATA-RATA

1 BOD - mg/l 31,52 675,33 353,43

2 COD - mg/l 46,62 1183,4 615,01

3 Angka Permanganat

(KMnO4) - mg/l

69,84 739,56 404,7

4 Ammoniak (NH3) - mg/l 10,79 158,73 84,76

5 Nitrit (NO2-) - mg/l 0,013 0,274 0,1435

6 Nitrat (NO3-) - mg/l 2,25 8,91 5,58

7 Khlorida (Cl-) - mg/l 29,74 103,73 66,735

8 Sulfat (SO4-) - mg/l 81,3 120,6 100,96


423

9 pH 4,92 8,99 6,96

10 Zat padat tersuspensi (SS) mg/l

27,5 211 119,25

11 Deterjen (MBAS) - mg/l 1,66 9,79 5,725

12 Minyal/lemak - mg/l 1 125 63

13 Cadmium (Cd) - mg/l ttd 0,016 0,008

14 Timbal (Pb) 0,002 0,04 0,021

15 Tembaga (Cu) - mg/l ttd 0,49 0,245

16 Besi (Fe) - mg/l 0,19 70 35,1

17 Warna - (Skala Pt-Co) 31 150 76

18 Phenol - mg/l 0,04 0,63 0,335

Sumber : PD PAL JAYA 1995.

Dari tabel tesebut terlihat bahwa air limbah rumah sakit jika tidak diolah sangat

berpotensi untuk mencemari lingkungan. Selain pencemaran secara kimiawi, air

limbah rumah sakit juga berpotensi untuk memcemari lingkungan secara

bakteriologis.

Menurut keputusan Mentreri Negara Lingkungan Hidup Republik Indonesia

Nomor : Kep-58/MENLH/12/1995 tentang Baku Mutu Limbah Cair bagi kegiatan

Rumah Sakit pasal 3, bagi setiap rumah sakit yang :

• Telah beroperasi sebelum dikeluarkannya keputusan ini, berlaku baku mutu

limbah limbah cair sebagaimana tersebut dalam Tabel 1.2 dan wajib memenuhi

baku mutu limbah cair sebagaimana tersebut dalam Tabel 1.3 selambat-

lambatnya 1 Januari 2000.

• Tahap perencanaannya dilakukan sebelum dikeluarkan keputusan ini, dan

beroperasi setelah dikeluarkan keputusan ini, berlaku baku Mutu Limbah Cair

Tabel 1.2 dan wajib memenuhi Baku Mutu Limbah Cair seperti pada Tabel 1.3

selambat – lambatnya tanggal 1 Januari tahun 2000.

• Tahap Perancanaannya dilakukan dan beroperasi setelah dikeluarkan keputusan

ini berlaku Baku Mutu Limbah Cair sebagaimana tersebut dalam Tabel 1.3.


424

Tabel 1.2. Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor : KEP –

58/MENLH/12/1995 Tentang Baku Mutu Limbah Cair Kegiatan Rumah Sakit

Tanggal 12 Desenber 1995.

PARAMETER KADAR MAKSIMUM (MG/L)

BOD5 75

COD 100

TSS 100

Ph 6 - 9

Tabel 1.3. Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor : KEP –

58/MENLH/12/1995 Tentang Baku Mutu Limbah Cair Kegiatan Rumah Sakit

Tanggal 12 Desenber 1995.

PARAMETER KADAR MAKSIMUM (mg/L)

FISIKA

Suhu 30 oC

KIMIA

pH 6 - 9

BOD5 30 mg/l

COD 80 mg/l

TSS 30 mg/l

NH, Bebas 0.1 mg/l

PO 2 mg/l

MIKROBIOLOGIK

MPN-Kuman Golongan Koli/100mL 10.00

RADIOAKTIVITAS 32P 7 x 103 Bq/l 35S 2 x 103 Bq/l 45Ca 3 x 103 Bq/l 53Cr 7 x 103 Bq/l 47Ga 1 x 103 Bq/l 45Sr 4 x 103 Bq/l 90Mo 7 x 103 Bq/l 113Sn 3 x 103 Bq/l 123I 1 x 103 Bq/l 131I 7 x 103 Bq/l 192Ir 1 x 103 Bq/l 201TI 1 x 103 Bq/l


425

BAB 2

TEKNOLOGI PENGOLAHAN AIR LIMBAH

RUMAH SAKIT

2.1. Teknologi Pengolahan Air Limbah

ntuk mengolah air yang mengandung senyawa organik umumnya

menggunakan teknologi pengolahan air limbah secara biologis atau

gabungan antara proses biologis dengan proses kimia-fisika. Proses secara

biologis tersebut dapat dilakukan pada kondisi aerobik (dengan udara), kondisi

anaerobik (tanpa udara) atau kombinasi anaerobik dan aerobik.

Proses biologis aeorobik biasanya digunakan untuk pengolahan air limbah

dengan beban BOD yang tidak terlalu besar, sedangkan proses biologis anaerobik

digunakan untuk pengolahan air limbah dengan beban BOD yang sangat tinggi.

Dalam makalah ini uraian dititik beratkan pada proses pengolahan air limbah secara

aerobik.

Pengolahan air limbah secara biologis aerobik secara garis besar dapat dibagi

menjadi tiga yakni proses biologis dengan biakan tersuspensi (suspended culture),

proses biologis dengan biakan melekat (attached culture) dan proses pengolahan

dengan sistem lagoon atau kolam. Proses biologis dengan biakan tersuspensi

adalah sistem pengolahan dengan menggunakan aktifitas mikro-organisme untuk

menguraikan senyawa polutan yang ada dalam air dan mikro-organime yang

digunakan dibiakkan secara tersuspesi di dalam suatu reaktor.

Beberapa contoh proses pengolahan dengan sistem ini antara lain : proses

lumpur aktif standar/konvesional (standard activated sludge), step aeration, contact

stabilization, extended aeration, oxidation ditch (kolam oksidasi sistem parit) dan

lainya.

U


426

Proses biologis dengan biakan melekat yakni proses pengolahan limbah

dimana mikro-organisme yang digunakan dibiakkan pada suatu media sehingga

mikroorganisme tersebut melekat pada permukaan media. Beberapa contoh

teknologi pengolahan air limbah dengan cara ini antara lain : trickling filter atau

biofilter, rotating biological contactor (RBC), contact aeration/oxidation (aerasi

kontak) dan lainnnya.

Proses pengolahan air limbah secara biologis dengan lagoon atau kolam

adalah dengan menampung air limbah pada suatu kolam yang luas dengan waktu

tinggal yang cukup lama sehingga dengan aktifitas mikro-organisme yang tumbuh

secara alami, senyawa polutan yang ada dalam air akan terurai. Untuk mempercepat

proses penguraian senyawa polutan atau memperpendek waktu tinggal dapat juga

dilakukam proses aerasi. Salah satu contoh proses pengolahan air limbah dengan

cara ini adalah kolam aerasi atau kolam stabilisasi (stabilization pond). Proses

dengan sistem lagoon tersebut kadang-kadang dikategorikan sebagai proses

biologis dengan biakan tersuspensi.

Secara garis besar klasifikasi proses pengolahan air limbah secara aerobik

dapat dilihat seperti pada Gambar 2.1, sedangkan karakteristik pengolahan,

parameter perencanaan serta efisiensi pengolahan untuk tiap tiap jenis proses dapat

dilihat pada Tabel 2.1 dan Tabel 2.2 Untuk memilih jenis teknologi atau proses yang

akan digunakan untuk pengolahan air limbah, beberapa hal yang perlu diperhatikan

antara lain : karakteristik air limbah, jumlah limbah serta standar kualitas air olahan

yang diharapkan.

2.2. Teknologi Proses Pengolahan Air Limbah Rumah Sakit

Teknologi proses pengolagan air limbah yang digunakan untuk mengolah air

limbah rumah sakit pada dasarnya hampir sama dengan teknologi proses

pengolahan untuk air limbah yang mengandung polutan organik lainnya.


427

Gambar 2.1. Klasifikasi Proses Pengolahan Air Limbah Secara Biologis Aerobik.


428

Tabel 2.1. Karakterisitik Operasional Proses Pengolahan Air Limbah

Dengan Proses Biologis

JENIS PROSES

EFISIENSI PENGHILANGAN

BOD (%)

KETERANGAN

Lumpur Aktif Standar

85 - 95 -

Step Aeration 85 - 95 Digunakan untuk beban pengolahan yang besar.

Modified Aeration

60 - 75 Untuk pengolahan dengan kualitas air olahan sedang.

PPROSES BIOMASA TERSUSPENSI

Contact Stabilization

80 - 90 Digunakan untuk pengolahan paket. Untuk mereduksi ekses lumpur.

High Rate Aeration

75 - 90 Untuk pengolahan paket, bak aerasi dan bak pengendap akhir merupakan satu paket. Memerlukan area yang kecil.

Pure Oxygen Process

85 - 95 Untuk pengolahan air limbah yang sulit diuraikan secara bilogis. Luas area yang dibutuhkan kecil.

Oxidation Ditch

75 - 95 Konstruksinya mudah, tetapi memerlukan area yang luas.

Trickling Filter

80 - 95 Sering timbul lalat dan bau. Proses operasinya mudah.

PROSES BIOMASA MELEKAT

Rotating Biological Contactor

80 - 95 Konsumsi energi rendah, produksi lumpur kecil. Tidak memerlukan proses aerasi.

Contact Aeration Process

80 - 95 Memungkinkan untuk penghilangan nitrogen dan phospor.

Biofilter Unaerobic

65 - 85 memerlukan waktu tinggal yang lama, lumpur yang terjadi kecil.

LAGOON Kolam stabilisai

60 - 80 memerlukan waktu tinggal yang cukup lama, dan area yang dibutukkan sangat luas


429

TABEL 2.2. Parameter Perencanaan Proses Pengolahan Air Limbah Dengan Proses

Biologis Aerobik.

JENIS

PROSES

BEBAN BOD MLSS

(mg/lt)

QA/Q T (Jam)

EFISIENSI PENGHI-LANGAN BOD (%)

BOD

kg/kg SS.d

BOD

kg/m3.d

Lumpur Aktif Standar

0,2 - 0,4 0,3 - 0,8 1500 - 2000 3 -7 6 - 8 85 - 95

Step Aeration 0,2 - 0,4 0,4 - 1,4 1000 - 1500 3 - 7 4 - 6 85 - 95

PPROSES Modified Aeration

1,5 - 3,0 0,6 - 2,4 400 - 800 2 - 2,5 1,5 - 30 60 - 75

BIOMASA Contact Stabilization

0,2 0,8 - 1,4 2000 - 8000 > 12 > 5 80 - 90

TERSUS-

PENSI

High Rate Aeration

0,2 - 0,4 0,6 - 2,4 3000 - 6000 5 - 8 2 - 3 75 - 90

Pure Oxygen Process

0,3 - 0,4 1,0 - 2,0 3000 - 4000 - 1 - 3 85 - 95

Oxidation Ditch

0,03 - 0,04 0,1 - 0,2 3000 - 4000 - 24 -48 75 - 95

Extended Aeration

0,03 - 0,05 0,15 - 0,25 3000 - 6000 > 15 16 - 24 75 - 95

PROSES Trickling Filter - 0,08 - 0,4 - - - 80 - 95

BIOMASA Rotating Biological Contactor

- 0,01 - 0,3 - - - 80 - 95

MELEKAT Contact Aeration Process

- - - - - 80 - 95

Biofilter Unaerobic

- - - - - 65 - 85

CATATAN : Q : Debit Air Limbah (M3/day)

Qr : Return Sludge (M3/day)

QA : Laju Alir Suplai Udara (M3/day)

Pemilihan jenis proses yang digunakan harus memperhatikan bebrapa faktor

antara lain yakni kualitas limbah dan kualitas air hasil olahan yang diharapkan,

jumlah air limbah, lahan yang tersedia dan yang tak kalah penting yakni sumber


430

energi yang tersedia. Berapa teknologi proses pengolahan air limbah rumah sakit

yang sering digunakan yakni antara lain: proses lumpur aktif (activated sludge

process), reaktor putar biologis (rotating biological contactor, RBC), proses aerasi

kontak (contact aeration process), dan proses dengan biofilter “Up Flow”.

2.2.1. Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Lumpur Aktif

Pengolahan air limbah dengan proses lumpur aktif secara umum terdiri dari

bak pengendap awal, bak aerasi dan bak pengendap akhir, serta bak khlorinasi

untuk membunuh bakteri patogen. Secara umum proses pengolahannya adalah

sebagai berikut. Air limbah yang berasal dari rumah sakit ditampung ke dalam bak

penampung air limbah. Bak penampung ini berfungsi sebagai bak pengatur debit air

limbah serta dilengkapi dengan saringan kasar untuk memisahkan kotoran yang

besar. Kemudian, air limbah dalam bak penampung di pompa ke bak pengendap

awal.

Bak pengendap awal berfungsi untuk menurunkan padatan tersuspensi

(Suspended Solids) sekitar 30 - 40 %, serta BOD sekitar 25 % . Air limpasan dari bak

pengendap awal dialirkan ke bak aerasi secara gravitasi. Di dalam bak aerasi ini air

limbah dihembus dengan udara sehingga mikro organisme yang ada akan

menguraikan zat organik yang ada dalam air limbah. Energi yang didapatkan dari

hasil penguraian zat rganik tersebut digunakan oleh mikrorganisme untuk proses

pertumbuhannya. Dengan demikian didalam bak aerasi tersebut akan tumbuh dan

berkembang biomasa dalam jumlah yang besar. Biomasa atau mikroorganisme inilah

yang akan menguaraikan senyawa polutan yang ada di dalam air limbah.

Dari bak aerasi, air dialirkan ke bak pengendap akhir. Di dalam bak ini lumpur

aktif yang mengandung massa mikro-organisme diendapkan dan dipompa kembali

ke bagian inlet bak aerasi dengan pompa sirkulasi lumpur. Air limpasan(over flow)

dari bak pengendap akhir dialirkan ke bak khlorinasi. Di dalam bak kontaktor khlor ini

air limbah dikontakkan dengan senyawa khlor untuk membunuh micro-organisme


431

patogen. Air olahan, yakni air yang keluar setelah proses khlorinasi dapat langsung

dibuang ke sungai atau saluran umum.

Dengan proses ini air limbah rumah sakit dengan konsentrasi BOD 250 -300

mg/lt dapat di turunkan kadar BOD nya menjadi 20 -30 mg/lt. Skema proses

pengolahan air limbah rumah sakit dengan sistem lumpur aktif dapat dilihat pada

Gambar 2.2. Surplus lumpur dari bak pengendap awal maupun akhir ditampung ke

dalam bak pengering lumpur, sedangkan air resapannya ditampung kembali di bak

penampung air limbah.

Keunggulan proses lumpur aktif ini adalah dapat mengolah air limbah dengan

beban BOD yang besar, sehingga tidak memerlukan tempat yang besar. Proses ini

cocok digunakan untuk mengolah air limbah dalam jumlah yang besar. Sedangkan

beberapa kelemahannya antara lain yakni kemungkinan dapat terjadi bulking pada

lumpur aktifnya, terjadi buih, serta jumlah lumpur yang dihasilkan cukup besar.

Gambar 2.2. Diagram Proses Pengolahan Air Limbah

Dengan Proses Lumpur Aktif


432

2.2.2. Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Reaktor

Biologis Putar (Rotating Biological Contactor, RBC)

Reaktor biologis putar (rotating biological contactor) disingkat RBC adalah

salah satu teknologi pengolahan air limbah yang mengandung polutan organik yang

tinggi secara biologis dengan sistem biakan melekat (attached culture). Prinsip kerja

pengolahan air limbah dengan RBC yakni air limbah yang mengandung polutan

organik dikontakkan dengan lapisan mikro-organisme (microbial film) yang melekat

pada permukaan media di dalam suatu reaktor.

Media tempat melekatnya film biologis ini berupa piringan (disk) dari bahan

polimer atau plastik yang ringan dan disusun dari berjajar-jajar pada suatu poros

sehingga membentuk suatu modul atau paket, selanjutnya modul tersebut diputar

secara pelan dalam keadaan tercelup sebagian ke dalam air limbah yang mengalir

secara kontinyu ke dalam reaktor tersebut.

Dengan cara seperti ini mikro-organisme miaslanya bakteri, alga, protozoa,

fungi, dan lainnya tumbuh melekat pada permukaan media yang berputar tersebut

membentuk suatu lapisan yang terdiri dari mikro-organisme yang disebut biofilm

(lapisan biologis). Mikro-organisme akan menguraikan atau mengambil senyawa

organik yang ada dalam air serta mengambil oksigen yang larut dalam air atau dari

udara untuk proses metabolismenya, sehingga kandungan senyawa organik dalam

air limbah berkurang.

Pada saat biofilm yang melekat pada media yang berupa piringan tipis

tersebut tercelup kedalam air limbah, mikro-organisme menyerap senyawa organik

yang ada dalam air limbah yang mengalir pada permukaan biofilm, dan pada saat

biofilm berada di atas permuaan air, mikro-organisme menyerap okigen dari udara

atau oksigen yang terlarut dalam air untuk menguraikan senyawa organik. Enegi

hasil penguraian senyawa organik tersebut digunakan oleh mikro-organisme untuk

proses perkembang-biakan atau metabolisme.


433

Senyawa hasil proses metabolisme mikro-organisme tersebut akan keluar dari

biofilm dan terbawa oleh aliran air atau yang berupa gas akan tersebar ke udara

melalui rongga-rongga yang ada pada mediumnya, sedangkan untuk padatan

tersuspensi (SS) akan tertahan pada pada permukaan lapisan biologis (biofilm) dan

akan terurai menjadi bentuk yang larut dalam air.

Pertumbuhan mikro-organisme atau biofilm tersebut makin lama semakin

tebal, sampai akhirnya karena gaya beratnya sebagian akan mengelupas dari

mediumnya dan terbawa aliran air keluar. Selanjutnya, mikro-organisme pada

permukaan medium akan tumbuh lagi dengan sedirinya hingga terjadi

kesetimbangan sesuai dengan kandungan senyawa organik yang ada dalam air

limbah. Secara sederhana proses penguraian senyawa organik oleh mikro-

organisme di dalam RBC dapat digambarkan seperti pada Gambar 2.3. Keunggulan

dari sistem RBC yakni proses operasi maupun konstruksinya sederhana, kebutuhan

energi relatif lebih kecil, tidak memerlukan udara dalam jumlah yang besar, lumpur

yang terjadi relatf kecil dibandingkan dengan proses lumpur aktif, serta relatif tidak

menimbulkan buih. Sedangkan kekurangan dari sistem RBC yakni sensitif terhadap

temperatur.

Gambar 2.3. Mekanisme Proses Penguraian Senyawa Organik Oleh Mikroorganisme

Di Dalam RBC


434

2.2.2.A. Proses Pengolahan

Secara garis besar proses pengolahan air limbah dengan sistem RBC terdiri

dari bak pemisah pasir, bak pengendap awal, bak kontrol aliran, reaktor/kontaktor

biologis putar (RBC), Bak pengendap akhir, bak khlorinasi, serta unit pengolahan

lumpur. Diagram proses pengolahan air limbah dengan sistem RBC adalah seperti

pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4. Diagram Proses Pengolahan Air Limbah Dengan Sistem RBC.

Bak Pemisah Pasir

Air limbah dialirkan dengan tenang ke dalam bak pemisah pasir, sehingga

kotoran yang berupa pasir atau lumpur kasar dapat diendapkan. Sedangkan kotoran

yang mengambang misalnya sampah, plastik, sampah kain dan lainnya tertahan

pada sarangan (screen) yang dipasang pada inlet kolam pemisah pasir tersebut.


435

Bak Pengendap Awal

Dari bak pemisah/pengendap pasir, air limbah dialirkan ke bak pengedap

awal. Di dalam bak pengendap awal ini lumpur atau padatan tersuspensi sebagian

besar mengendap. Waktu tinggal di dalam bak pengedap awal adalah 2 - 4 jam, dan

lumpur yang telah mengendap dikumpulkan daan dipompa ke bak pengendapan

lumpur.

Bak Kontrol Aliran

Jika debit aliran air limbah melebihi kapasitas perencanaan, kelebihan debit

air limbah tersebut dialirkan ke bak kontrol aliran untuk disimpan sementara. Pada

waktu debit aliran turun / kecil, maka air limbah yang ada di dalam bak kontrol

dipompa ke bak pengendap awal bersama-sama air limbah yang baru sesuai dengan

debit yang diinginkan.

Kontaktor (reaktor) Biologis Putar

Di dalam bak kontaktor ini, media berupa piringan (disk) tipis dari bahan

polimer atau plastik dengan jumlah banyak, yang dilekatkan atau dirakit pada suatu

poros, diputar secara pelan dalam keadaan tercelup sebagian ke dalam air limbah.

Waktu tinggal di dalam bak kontaktor kira-kira 2,5 jam. Dalam kondisi demikian,

mikro-organisme akan tumbuh pada permukaan media yang berputar tersebut,

membentuk suatu lapisan (film) biologis. Film biologis tersebut terdiri dari berbagai

jenis/spicies mikro-organisme misalnya bakteri, protozoa, fungi, dan lainnya.

Mikro-organisme yang tumbuh pada permukaan media inilah yang akan

menguraikan senaywa organik yang ada di dalam air limbah. Lapsian biologis

tersebut makin lama makin tebal dan kerena gaya beratnya akan mengelupas

dengan sedirinya dan lumpur orgnaik tersebut akan terbawa aliran air keluar.

Selanjutnya laisan biologis akan tumbuh dan berkembang lagi pada permukaan

media dengan sendirinya.


436

Bak Pengendap Akhir

Air limbah yang keluar dari bak kontaktor (reaktor) selanjutnya dialirkan ke bak

pengendap akhir, dengan waktu pengendapan sekitar 3 jam. Dibandingkan dengan

proses lumpur aktif, lumpur yang berasal dari RBC lebih mudah mengendap, karena

ukurannya lebih besar dan lebih berat. Air limpasan (over flow) dari bak pengendap

akhir relaitif sudah jernih, selanjutnya dialirkan ke bak khlorinasi. Sedangkan lumpur

yang mengendap di dasar bak di pompa ke bak pemekat lumpur bersama-sama

dengan lumpur yang berasal dari bak pengendap awal.

Bak Khlorinasi

Air olahan atau air limpasan dari bak pengendap akhir masih mengandung

bakteri coli, bakteri patogen, atau virus yang sangat berpotensi menginfeksi ke

masyarakat sekitarnya. Untuk mengatasi hal tersebut, air limbah yang keluar dari bak

pengendap akhir dialirkan ke bak khlorinasi untuk membunuh mikro-organisme

patogen yang ada dalam air. Di dalam bak khlorinasi, air limbah dibubuhi dengan

senyawa khlorine dengan dosis dan waktu kontak tertentu sehingga seluruh mikro-

orgnisme patogennya dapat di matikan. Selanjutnya dari bak khlorinasi air limbah

sudah boleh dibuang ke badan air.

Bak Pemekat Lumpur

Lumpur yang berasal dari bak pengendap awal maupun bak pengendap akhir

dikumpulkan di bak pemekat lumpur. Di dalam bak tersebut lumpur di aduk secara

pelan kemudian di pekatkan dengan cara didiamkan sekitar 25 jam sehingga

lumpurnya mengendap, selanjutnya air supernatant yang ada pada bagian atas

dialirkan ke bak pengendap awal, sedangkan lumpur yang telah pekat dipompa ke

bak pengering lumpur atau ditampung pada bak tersendiri dan secara periodik

dikirim ke pusat pengolahan lumpur di tempat lain.


437

2.2.2.B. Keunggulan dan Kelemahan RBC

Beberapa keunggulan proses pengolahan air limbah dengan sistem RBC

antara lain :

• Pengoperasian alat serta perawatannya mudah.

• Untuk kapasitas kecil / paket, dibandingkan dengan proses lumpur aktif konsumsi

energi lebih rendah.

• Dapat dipasang beberapa tahap (multi stage), sehingga tahan terhadap fluktuasi

beban pengoalahan.

• Reaksi nitrifikasi lebih mudah terjadi, sehingga efisiensi penghilangan ammonium

lebih besar.

• Tidak terjadi bulking ataupun buih (foam) seperti pada proses lumpur aktif.

Sedangkan beberapa kelemahan dari proses pengolahan air limbah dengan sistem

RBC antara lain yakni :

• Pengontrolan jumlah mikro-organisme sulit dilakukan.

• Sensitif terhadap perubahan temperatur.

• Kadang-kadang konsentrasi BOD air olahan masih tinggi.

• Dapat menimbulkan pertumbuhan cacing rambut, serta kadang-kadang timbul

bau yang kurang sedap.

2.2.3. Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Aerasi Kontak

Proses ini merupakan pengembangan dari proses lumpur aktif dan proses

biofilter. Pengolahan air limbah dengan proses aerasi kontak ini terdiri dari dua

bagian yakni pengolahan primer dan pengolahan sekunder.

Pengolahan Primer

Pada pengolahan primer ini, air limbah dialirkan melalui saringan kasar (bar

screen) untuk menyaring sampah yang berukuran besar seperti sampah daun,


438

kertas, plastik dll. Setelah melalui screen air limbah dialirkan ke bak pengendap

awal, untuk mengendapkan partikel lumpur, pasir dan kotoran lainnya. Selain

sebagai bak pengendapan, juga berfungasi sebagai bak pengontrol aliran.

Pengolahan sekunder

Proses pengolahan sekunder ini terdiri dari bak kontaktor anaerob (anoxic) dan bak

kontaktor aerob. Air limpasan dari bak pengendap awal dipompa dan dialirkan ke bak

penenang, kemudian dari bak penenang air limbah mengalir ke bak kontaktor

anaerob dengan arah aliran dari bawah ke atas (Up Flow). Di dalam bak kontaktor

anaerob tersebut diisi dengan media dari bahan plastik atau kerikil/batu split. Jumlah

bak kontaktor anaerob ini bisa dibuat lebih dari satu sesuai dengan kualitas dan

jumlah air baku yang akan diolah.

Air limpasan dari bak kontaktor anaerob dialirkan ke bak aerasi. Di dalam bak

aerasi ini diisi dengan media dari bahan pasltik (polyethylene), batu apung atau

bahan serat, sambil diaerasi atau dihembus dengan udara sehingga mikro

organisme yang ada akan menguraikan zat organik yang ada dalam air limbah serta

tumbuh dan menempel pada permukaan media. Dengan demikian air limbah akan

kontak dengan mikro-orgainisme yang tersuspensi dalam air maupun yang

menempel pada permukaan media yang mana hal tersebut dapat meningkatkan

efisiensi penguraian zat organik. Proses ini sering di namakan Aerasi Kontak

(Contact Aeration).



ke bagian inlet bak aerasi dengan pompa sirkulasi lumpur. Sedangkan air limpasan

(over flow) dialirkan ke bak khlorinasi. Di dalam bak kontaktor khlor ini air limbah

dikontakkan dengan senyawa khlor untuk membunuh micro-organisme patogen. Air

olahan, yakni air yang keluar setelah proses khlorinasi dapat langsung dibuang ke

sungai atau saluran umum. Dengan kombinasi proses anaerob dan aerob tersebut

selain dapat menurunkan zat organik (BOD, COD), cara ini dapat menurunkan

konsentrasi nutrient (nitrogen) yang ada dalam air limbah.


439

Dengan proses ini air limbah rumah sakit dengan konsentrasi BOD 250 -300

mg/lt dapat di turunkan kadar BOD nya menjadi 20 -30 mg/lt. Skema proses

pengolahan air limbah rumah sakit dengan sistem aerasi kontak dapat dilihat pada

Gambar 2.5. Surplus lumpur dari bak pengendap awal maupun akhir ditampung ke

dalam bak pengering lumpur, sedangkan air resapannya ditampung kembali di bak

penampung air limbah.


Dengan Proses Aerasi Kontak.

Keunggulan Proses Aerasi Kontak

• Pengelolaannya sangat mudah.

• Biaya operasinya rendah.

• Dibandingkan dengan proses lumpur aktif, Lumpur yang dihasilkan relatif sedikit.

• Dapat menghilangkan nitrogen dan phospor yang dapat menyebabkan

euthropikasi.

• Suplai udara untuk aerasi relatif kecil.

• Dapat digunakan untuk air limbah dengan beban BOD yang cukup besar.


440

2.2.4. Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Biofilter

“Up Flow” Anaerob

Proses pengolahan air limbah dengan biofilter “up flow” ini terdiri dari bak

pengendap, ditambah dengan beberapa bak biofilter yang diisi dengan media kerikil

atau batu pecah, plastik atau media lain. Penguraian zat-zat organik yang ada

dalam air limbah dilakukan oleh bakteri anaerobik atau facultatif aerobik Bak

pengendap terdiri atas 2 ruangan, yang pertama berfungsi sebagai bak pengendap

pertama, sludge digestion (pengurai lumpur) dan penampung lumpur sedangkan

ruang kedua berfungsi sebagai pengendap kedua dan penampung lumpur yang tidak

terendapkan di bak pertama, dan air luapan dari bak pengendap dialirkan ke media

filter dengan arah aliran dari bawah ke atas.

Setelah beberapa hari operasi, pada permukaan media filter akan tumbuh

lapisan film mikro-organisme. Mikro-organisme inilah yang akan menguraikan zat

organik yang belum sempat terurai pada bak pengendap. Air luapan dari biofilter

kemudian dibubuhi dengan khlorine atau kaporit untuk membunuh mikroorganisme

patogen, kemudian dibuang langsung ke sungai atau saluran umum. Skema proses

pengolahan air limbah dengan biofilter “Up Flow” dapat dilihat seperti terlihat dalam

Gambar 2.6.

Biofilter “Up Flow” ini mempunyai 2 fungsi yang menguntungkan dalam proses

pengolahan air buangan yakni antara lain :

• Adanya air buangan yang melalui media kerikil yang terdapat pada biofilter lama

kelamaan mengakibatkan timbulnya lapisan lendir yang menyelimuti kerikil atau

yang disebut juga biological film. Air limbah yang masih mengandung zat

organik yang belum teruraikan pada bak pengendap bila melalui lapisan lendir ini

akan mengalami proses penguraian secara biologis. Efisiensi biofilter tergantung

dari luas kontak antara air limbah dengan mikro-organisme yang menempel pada

permukaan media filter tersebut. Makin luas bidang kontaknya maka efisiensi

penurunan konsentrasi zat organiknya (BOD) makin besar. Selain menghilangkan

atau mengurangi konsentrasi BOD cara ini dapat juga mengurangi konsentrasi


441

padatan tersuspensi atau suspended solids (SS) dan konsentrasi total nitrogen

dan posphor.

• Biofilter juga berfungsi sebagai media penyaring air limbah yang melalui media

ini. Sebagai akibatnya, air limbah yang mengandung suspended solids dan

bakteri E.coli setelah melalui filter ini akan berkurang konsentrasinya. Efesiensi

penyaringan akan sangat besar karena dengan adanya biofilter up flow yakni

penyaringan dengan sistem aliran dari bawah ke atas akan mengurangi

kecepatan partikel yang terdapat pada air buangan dan partikel yang tidak

terbawa aliran ke atas akan mengendapkan di dasar bak filter. Sistem biofilter Up

Flow ini sangat sederhana, operasinya mudah dan tanpa memakai bahan kimia

serta tanpa membutuhkan energi. Poses ini cocok digunakan untuk mengolah air

limbah dengan kapasitas yang tidak terlalu besar.


Dengan Sisten Biofilter “Up Flow”.


442

2.2.4.A. Kriteria Perencanaan

Kriteria Perencanaan Bak Pengendap

Bak pengendap harus memenuhi persyaratan tertentu antara lain:

• Bahan bangunan harus kuat terhadap tekanan atau gaya berat yang mungkin

timbul dan harus tahan terhadap asam serta harus kedap air.

• Jumlah ruangan disarankan minimal 2 (dua) buah.

• Waktu tinggal (residence time) 1s/d 3 hari.

• Bentuk Tangki empat persegi panjang dengan perbandingan panjang dan lebar 2

s/d 3 : 1.

• Lebar Bak minimal 0,75 meter dan panjang bak minimal 1,5 meter.

• Kedalaman air efektif antara 1-2 meter, tinggi ruang bebas air 0,2 - 0,4 meter dan

tinggi ruang

• Untuk penyimpanan lumpur 1/3 dari kedalaman air efektif (laju produksi lumpur

sekitar 0,03 - 0,04 M3/orang /tahun ).

• Dasar bak dapat dibuat horizontal atau dengan kemiringan tertentu untuk

memudahkan pengurasan lumpur.

• Pengurasan lumpur minimal dilakukan setiap 2 - 3 tahun.

Kriteria Perencanaan Biofilter “Up Flow”

Untuk merencanakan biofilter “Up Flow” harus memenuhi beberapa persyaratan

atara lain yakni :

• Bak biofilter terdiri dari 1 (satu) ruangan atau lebih.

• Media filter terdiri dari kerikil atau batu pecah atau bahan plastik dengan ukuran

diameter rata-rata 20 -25 mm , dan ratio volume rongga 0,45.

• Tinggi filter (lapisan kerikil) 0,9 -1,2 meter.

• Beban hidrolik filter maksimum 3,4 M3/m2/hari.

• Waktu tinggal dalam filter 6 -9 jam (didasarkan pada volume rongga filter).


443

Salah satu contoh hasil uji coba pengolahan air limbah dengan proses air

limbah dengan biofilter Up Flow ditunjukkan seperti pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3. Efisiensi Pengoalahan Air Limbah Dengan Proses Biofilter “Up Flow”

CONTOH AIR BOD COD SS T-N MBAS COLI

mg/lt % mg/lt % mg/lt % mg/lt % mg/lt % MPN/

100 ml

%

Air Limbah

(1) 235,93 483,43 249 68,87 11,52 17.670

(2) 76,73 67,48 173,38 64,14 79,75 67,97 49,90 27,54 9,45 17,97 11.500 34,92

Air (3) 68,49 70,87 145,82 69,84 55,25 77,81 43,49 36,85 8,03 30,29 6.130 65,31

Olahan (4) 62,54 73,49 137,97 71,47 44,06 82,33 39,79 42,22 6,66 42,19 4.500 74,53

(5) 45,01 80,92 108,61 77,53 33 86,75 32,2 53,24 5,26 54,33 3.100 82,46

Keterangan:

(1), (2) ... (5) ialahadalah titik pengambilan contoh air seperti pada gambar (7).

Sumber : Said, N.I., “Sistem Pengolahan Air Limbah Rumah Tangga Skala Individual

Tangki Septik Filter Up Flow”, Majalah Analisis Sistem Nomor 3, Tahun II, 1995.

2.2.5. Proses Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Kombinasi

Biofilter Anaerob-Aerob Tercelup

Proses ini pengolahan dengan biofilter anaerob-aerob ini merupakan

pengembangan dari proses proses biofilter anaerob dengan proses aerasi kontak

Pengolahan air limbah dengan proses biofilter anaerob-aerob terdiri dari beberapa

bagian yakni bak pengendap awal, biofilter anaerob (anoxic), biofilter aerob, bak

pengendap akhir, dan jika perlu dilengkapi dengan bak kontaktor khlor.

Air limbah yang berasal dari rumah tangga dialirkan melalui saringan kasar

(bar screen) untuk menyaring sampah yang berukuran besar seperti sampah daun,

kertas, plastik dll. Setelah melalui screen air limbah dialirkan ke bak pengendap

awal, untuk mengendapkan partikel lumpur, pasir dan kotoran lainnya. Selain

sebagai bak pengendapan, juga berfungasi sebagai bak pengontrol aliran, serta bak


444

pengurai senyawa organik yang berbentuk padatan, sludge digestion (pengurai

lumpur) dan penampung lumpur.

Air limpasan dari bak pengendap awal selanjutnya dialirkan ke bak kontaktor

anaerob dengan arah aliran dari atas ke dan bawah ke atas. Di dalam bak kontaktor

anaerob tersebut diisi dengan media dari bahan plastik atau kerikil/batu split. Jumlah

bak kontaktor anaerob ini bisa dibuat lebih dari satu sesuai dengan kualitas dan

jumlah air baku yang akan diolah. Penguraian zat-zat organik yang ada dalam air

limbah dilakukan oleh bakteri anaerobik atau facultatif aerobik Setelah beberapa hari

operasi, pada permukaan media filter akan tumbuh lapisan film mikro-organisme.

Mikro-organisme inilah yang akan menguraikan zat organik yang belum sempat

terurai pada bak pengendap

Air limpasan dari bak kontaktor anaerob dialirkan ke bak kontaktor aerob. Di

dalam bak kontaktor aerob ini diisi dengan media dari bahan kerikil, pasltik

(polyethylene), batu apung atau bahan serat, sambil diaerasi atau dihembus dengan

udara sehingga mikro organisme yang ada akan menguraikan zat organik yang ada

dalam air limbah serta tumbuh dan menempel pada permukaan media. Dengan

demikian air limbah akan kontak dengan mikro-orgainisme yang tersuspensi dalam

air maupun yang menempel pada permukaan media yang mana hal tersebut dapat

meningkatkan efisiensi penguraian zat organik, deterjen serta mempercepat proses

nitrifikasi, sehingga efisiensi penghilangan ammonia menjadi lebih besar. Proses ini

sering di namakan Aerasi Kontak (Contact Aeration).



ke bagian inlet bak aerasi dengan pompa sirkulasi lumpur. Sedangkan air limpasan

(over flow) dialirkan ke bak khlorinasi. Di dalam bak kontaktor khlor ini air limbah

dikontakkan dengan senyawa khlor untuk membunuh micro-organisme patogen. Air

olahan, yakni air yang keluar setelah proses khlorinasi dapat langsung dibuang ke

sungai atau saluran umum. Dengan kombinasi proses anaerob dan aerob tersebut

selain dapat menurunkan zat organik (BOD, COD), ammonia, deterjen, padatan

tersuspensi (SS), phospat dan lainnya. Skema proses pengolahan air limbah rumah

tangga dengan sistem biofilter anaerob-aerob dapat dilihat pada Gambar 2.7.


445

Gambar 2.7. Diagram Proses Pengolahan Air Limbah Rumah Tangga (Domistik)

Dengan Proses Biofilter Anaerob-Aerob.

Peoses dengan Biofilter “Anaerob-Aerob” ini mempunyai beberapa keuntungan

yakni:

• Adanya air buangan yang melalui media kerikil yang terdapat pada biofilter

mengakibatkan timbulnya lapisan lendir yang menyelimuti kerikil atau yang

disebut juga biological film. Air limbah yang masih mengandung zat organik yang

belum teruraikan pada bak pengendap bila melalui lapisan lendir ini akan

mengalami proses penguraian secara biologis. Efisiensi biofilter tergantung dari

luas kontak antara air limbah dengan mikro-organisme yang menempel pada

permukaan media filter tersebut. Makin luas bidang kontaknya maka efisiensi

penurunan konsentrasi zat organiknya (BOD) makin besar. Selain menghilangkan

atau mengurangi konsentrasi BODdan COD, cara ini dapat juga mengurangi

konsentrasi padatan tersuspensi atau suspended solids (SS), deterjen (MBAS),

ammonium dan posphor.


446

• Biofilter juga berfungsi sebagai media penyaring air limbah yang melalui media

ini. Sebagai akibatnya, air limbah yang mengandung suspended solids dan

bakteri E.coli setelah melalui filter ini akan berkurang konsentrasinya. Efesiensi

penyaringan akan sangat besar karena dengan adanya biofilter up flow yakni

penyaringan dengan sistem aliran dari bawah ke atas akan mengurangi

kecepatan partikel yang terdapat pada air buangan dan partikel yang tidak

terbawa aliran ke atas akan mengendapkan di dasar bak filter. Sistem biofilter

anaerob-aerb ini sangat sederhana, operasinya mudah dan tanpa memakai

bahan kimia serta tanpa membutuhkan energi. Poses ini cocok digunakan untuk

mengolah air limbah dengan kapasitas yang tidak terlalu besar

• Dengan kombinasi proses “Anaerob-Aerob”, efisiensi penghilangan senyawa

phospor menjadi lebih besar bila dibandingankan dengan proses anaerob atau

proses aerob saja. Phenomena proses penghilangan phosphor oleh

mikroorganisne pada proses pengolahan anaerob-aerob dapat diterangkan

seperti pada Gambar 2.8. Selama berada pada kondisi anaerob, senyawa

phospor anorganik yang ada dalam sel-sel mikrooragnisme akan keluar sebagi

akibat hidrolosa senyawa phospor. Sedangkan energi yang dihasilkan digunakan

untuk menyerap BOD (senyawa organik) yang ada di dalam air limbah.

• Efisiensi penghilangan BOD akan berjalan baik apabila perbandingan antara

BOD dan phospor (P) lebih besar 10. (Metcalf and Eddy, 1991). Selama berada

pada kondisi aerob, senyawa phospor terlarut akan diserap oleh

bakteria/mikroorganisme dan akan sintesa menjadi polyphospat dengan

menggunakan energi yang dihasik oleh proses oksidasi senywa organik (BOD).

Dengan demikian dengan kombinasi proses anaerob-aerob dapat menghilangkan

BOD maupun phospor dengan baik. Proses ini dapat digunakan untuk

pengolahan air limbah dengan beban organik yang cukup besar.


447

Gambar 2.8. Proses Penghilangan Phospor Oleh Mikroorganisme Di Dalam Proses

Pengolahan “Anaerob-Aerob”.

Pengolahan air limbah dengan proses biofim mempunyai beberapa keunggulan

antara lain :

Pengoperasiannya mudah

Di dalam proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilm, tanpa dilakukan

sirkulasi lumpur, tidak terjadi masalah “bulking” seperti pada proses lumpur aktif

(Activated sludge process). Oleh karena itu pengelolaaanya sangat mudah.

Lumpur yang dihasilkan sedikit

Dibandingakan dengan proses lumpur aktif, lumpur yang dihasilkan pada proses

biofilm relatif lebih kecil. Di dalam proses lumpur aktif antara 30 – 60 % dari BOD


448

yang dihilangkan (removal BOD) diubah menjadi lumpur aktif (biomasa) sedangkan

pada proses biofilm hanya sekitar 10-30 %. Hal ini disebabkan karena pada proses

biofilm rantai makanan lebih panjang dan melibatkan aktifitas mikroorganisme

dengan orde yang lebih tinggi dibandingkan pada proses lumpur aktif.

Dapat digunakan untuk pengolahan air limbah dengan konsentrasi

rendah maupun konsentrasi tinggi.

Oleh karena di dalam proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilm

mikroorganisme atau mikroba melekat pada permukaan medium penyangga maka

pengontrolan terhadap mikroorganisme atau mikroba lebih mudah. Proses biofilm

tersebut cocok digunakan untuk mengolah air limbah dengan konsentrasi rendah

maupun konsentrasi tinggi.

Tahan terhadap fluktuasi jumlah air limbah maupun fluktuasi konsentrasi.

Di dalam proses biofilter mikro-organisme melekat pada permukaan unggun media,

akibatnya konsentrasi biomasa mikro-organisme per satuan volume relatif besar

sehingga relatif tahan terhadap fluktuasi beban organik maupun fluktuasi beban

hidrolik.

Pengaruh penurunan suhu terhadap efisiensi pengolahan kecil.

Jika suhu air limbah turun maka aktifitas mikroorganisme juga berkurang, tetapi oleh

karena di dalam proses biofilm substrat maupun enzim dapat terdifusi sampai ke

bagian dalam lapisan biofilm dan juga lapisan biofilm bertambah tebal maka

pengaruh penurunan suhu (suhu rendah) tidak begitu besar.


449

2.3. Pemilihan Proses

Berdasarkan beberapa macam proses pengolahan air limbah seperti uraian

di atas, untuk proses pengolahan air limbah Rumah Sakit skala kecil proses

pengolahan yang paling sesuai yakni proses pengolahan dengan Sistem Kombinasi

Biofilter Anaerob dan Aerob.

Beberapa keunggulan proses pengolahan air limbah dengan biofilter anaerb-aerob

antara lain yakni :

• Pengelolaannya sangat mudah.

• Biaya operasinya rendah.

• Dibandingkan dengan proses lumpur aktif, Lumpur yang dihasilkan relatif sedikit.

• Dapat menghilangkan nitrogen dan phospor yang dapat menyebabkan

euthropikasi.

• Suplai udara untuk aerasi relatif kecil.

• Dapat digunakan untuk air limbah dengan beban BOD yang cukup besar.

• Dapat menghilangan padatan tersuspensi (SS) dengan baik.


450

BAB 3

RANCANG BANGUN

UNIT IPAL RUMAH SAKIT

“Kombinasi Biofilter Anaerob-Aerob”

Kapasitas 20 M3 Per Hari

3.1. Tinjauan Proses Anaerob Dan Aerob

engolahan air buangan secara biologis adalah suatu cara pengolahan yang

diarahkan untuk menurunkan atau menyisihkan substrat tertentu yang

terkandung dalam air buangan dengan memanfaatkan aktivitas

mikroorganisme untuk melakukan perombakan substrat tersebut. Proses pengolahan

air buangan secara biologis dapat berlangsung dalam tiga lingkungan utama, yaitu :

• Lingkungan aerob , yaitu lingkungan dimana oksigen terlarut (DO) di dalam air

cukup banyak, sehingga oksigen bukan merupakan faktor pembatas.

• Lingkungan anoksik, yaitu lingkungan dimana oksigen terlarut (DO) di dalam

air ada dalam konsentrasi rendah.

• Lingkungan anaerob, merupakan kebalikan dari lingkungan aerob, yaitu tidak

terdapat oksigen terlarut, sehingga oksigen menjadi faktor pembatas

berlangsungnya proses metabolisme aerob.

Berdasarkan pada kondisi pertumbuhan mikroorganisme yang bertanggung

jawab pada proses penguraian yang terjadi, reaktor dapat dibedakan menjadi 2

bagian, yaitu :

• Reaktor pertumbuhan tersuspensi (suspended growth reactor), yaitu reaktor

dimana mikroorganisme yang berperan pada proses biologis tumbuh dan

berkembang biak dalam keadaan tersuspensi.

P


451

• Reaktor pertumbuhan lekat (attached growth reactor), yaitu reaktor dimana

mikroorganisme yang berperan pada proses penguraian substrat tumbuh dan

berkembang di atas suatu media dengan membentuk suatu lapisan lendir

(lapisan biofilm) untuk melekatkan diri di atas permukaan media tersebut.

3.1.1. Proses Pengolahan Biologis Secara Anaerob

3.1.1.1. Mekanisme Proses Anaerob

Polutan-polutan organik komplek seperti lemak, protein dan karbohidrat pada

kondisi anaerobic akan dihidrolisa oleh enzim hydrolase yang dihasilkan bakteri

pada tahap pertama. Enzim penghidrolisa seperti lipase, protease dan cellulase.

Hasil hidrolisa polimer-polimer diatas adalah monomer seperti manosakarida, asam

amino, peptida dan gliserin. Selanjutnya monomer-monomer ini akan diuraikan

menjadi asam-asam lemak (lower fatty acids) dan gas hidrogen.

Kumpulan mikroorganisme, umumnya bakteri, terlibat dalam transformasi

senyawa komplek organik menjadi metan. Lebih jauh lagi, terdapat interaksi sinergis

antara bermacam-macam kelompok bakteri yang berperan dalam penguraian

limbah. Keseluruhan reaksi dapat digambarkan sebagai berikut (Polprasert, 1989) :

Senyawa Organik → CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S

Meskipun beberapa jamur (fungi) dan protozoa dapat ditemukan dalam

penguraian anaerobik, bakteri bakteri tetap merupakan mikroorganisme yang paling

dominan bekerja didalam proses penguraian anaerobik. Sejumlah besar bakteri

anaerobik dan fakultatif (seperti : Bacteroides, Bifidobacterium, Clostridium,

Lactobacillus, Streptococcus) terlibat dalam proses hidrolisis dan fermentasi

senyawa organik. Proses penguraian senyawa organik secara anaerobik secara

garis besar ditunjukkan seperti pada Gambar 3.1.


452

Gambar 3.1. Kelompok Bakteri Metabolik Yang Terlibat Dalam Penguraian Limbah

Dalam Sistem Anaerobik.

Ada empat grup bakteri yang terlibat dalam transformasi material komplek menjadi

molekul yang sederhana seperti metan dan karbon dioksida. Kelompok bakteri ini

bekerja secara sinergis (Archer dan Kirsop, 1991; Barnes dan Fitzgerald, 1987;

Sahm, 1984; Sterritt dan Lester, 1988; Zeikus, 1980),

1) Kelompok Bakteri Hidrolitik

Kelompok bakteri anaerobik memecah molekul organik komplek (protein,

cellulose, lignin, lipids) menjadi molekul monomer yang terlarut seperti asam amino,

glukosa, asam lemak, dan gliserol. Molekul monomer ini dapat langsung

dimanfaatkan oleh kelompok bakteri berikutnya. Hidrolisis molekul komplek

dikatalisasi oleh enzim ekstra seluler seperti sellulase, protease, dan lipase.

Walaupun demikian proses penguraian anaerobik sangat lambat dan menjadi

terbatas dalam penguraian limbah sellulolitik yang mengandung lignin (Polprasert,

1989; Speece, 1983).


453

2) Kelompok Bakteri Asidogenik Fermentatif

Bakteri asidogenik (pembentuk asam) seperti Clostridium merubah gula, asam

amino, dan asam lemak menjadi asam organik (seperti asam asetat, propionik,

formik, lactik, butirik, atau suksinik), alkohol dan keton (seperti etanil, metanol,

gliserol, aseton), asetat, CO2 dan H2. Asetat adalah produk utama dalam fermentasi

karbohidrat. Hasil dari fermentasi ini bervariasi tergantung jenis bakteri dan kondisi

kultur seperti temperatur, pH, potensial redok.

3) Kelompok Bakteri Asetogenik

Bakteri asetogenik (bakteri yang memproduksi asetat dan H2) seperti

Syntrobacter wolinii dan Syntrophomonas wolfei (McInernay et al., 1981) merubah

asam lemak (seperti asam propionat, asam butirat) dan alkohol menjadi asetat,

hidrogen, dan karbon dioksida, yang digunakan oleh bakteri pembentuk metan

(metanogen). Kelompok ini membutuhkan ikatan hidrogen rendah untuk merubah

asam lemak; dan oleh karenanya diperlukan monitoring hidrogen yang ketat.

Dibawah kondisi tekanan hidrogen (H2) parsial yang relatif tinggi,

pembentukan asetat berkurang dan subtrat dirubah menjadi asam propionat, asam

butirat, dan etanol dari pada metan. Ada hubungan simbiotik antara bakteri asetonik

dan metanogen. Metanogen membantu menghasilkan ikatan hidrogen rendah yang

dibutuhkan oleh bakteri asetogenik.

Etanol, asam propionat, dan asam butirat dirubah menjadi asam asetat oleh

bakteri asetogenik dengan reaksi sebagai berikut :

CH3CH2OH + CO2 → CH3COOH + 2H2

Etanol Asam Asetat

CH3CH2COOH + 2H2O → CH3COOH + CO2 + 3H2

Asam Propionat Asam asetat


454

CH3CH2CH2COOH + 2H2O → 2CH3COOH + 2H2

Asam Butirat Asam Asetat

Bakteri asetogenik tumbuh jauh lebih cepat dari pada bakteri metanogenik.

Kecepatan pertumbuhan bakteri asetogenik (µmak) mendekati 1 per jam sedangkan

bakteri metanogenik 0,04 per jam (Hammer, 1986).

4) Kelompok Bakteri Metanogen

Penguraian senyawa organik oleh bakteri anaerobik dilingkungan alam

melepas 500 - 800 juta ton metan ke atmosfir tiap tahun dan ini mewakili 0,5% bahan

organik yang dihasilkan oleh proses fotosintesis (Kirsop, 1984; Sahm, 1984). Bakteri

metanogen terjadi secara alami didalam sedimen yang dalam atau dalam

pencernaan herbivora. Kelompok ini dapat berupa kelompok bakteri gram positip dan

gram negatif dengan variasi yang banyak dalam bentuk. Mikroorganime metanogen

tumbuh secara lambat dalam air limbah dan waktu tumbuh berkisar 3 hari pada suhu

35oC sampai dengan 50 hari pada suhu 10oC.

Bakteri metanogen dibagi menjadi dua katagori, yaitu :

Bakteri metanogen hidrogenotropik (seperti: chemolitotrof yang mengguna-

kan hidrogen) merubah hidrogen dan karbon dioksida menjadi metan.

CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O

Metan

Bakteri metanogen yang menggunakan hidrogen membantu memelihara tekanan

parsial yang sangat rendah yang dibutuhkan untuk proses konversi asam volatil dan

alkohol menjadi asetat (speece, 1983). Bakteri metanogen Asetotropik, atau biasa

disebut sebagai bakteri asetoklastik atau bakteri penghilang asetat, merubah asam

asetat menjadi metan dan CO2.

CH3COOH → CH4 + CO2


455

Bakteri asetoklastik tumbuh jauh lebih lambat (waktu generasi = beberapa

hari) dari pada bakteri pembentuk asam (waktu generasi = beberapa jam). Kelompok

ini terdiri dari dua kelompok, yaitu : Metanosarkina (Smith dan Mah, 1978) dan

Metanotrik (Huser et al., 1982). Selama penguraian termofilik (58oC) dari limbah

lignosellulosik, Metanosarkina adalah bakteri asetotropik yang ditemukan dalam

bioreaktor. Sesudah 4 minggu, Metanosarkina (µmak = 0,3 tiap hari; Ks = 200 mg/l)

digantikan oleh Metanotrik (µmak = 0,1 tiap hari; Ks = 30 mg/l).

Gambar 3.2. Neraca Masa Pada Proses Penguraian Anaerobik

(Fermentasi Metan)

Kurang lebih sekitar 2/3 metan dihasilkan dari konversi asetat oleh metanogen

asetotropik. Sepertiga sisanya adalah hasil reduksi karbon dioksida oleh hidrogen

(Mackie dan Bryant, 1984). Diagram neraca masa pada penguraian zat organik

komplek menjadi gas metan secara anaerobik ditujukkan seperti pada Gambar 3.2.


456

Secara umum klasifikasi bakteri metanogen dapat dilihat pada Tabel 3.1.

(Balch et al, 1979). Metanogen dikelompokkan menjadi tiga orde yakni:

• Metanobakteriales misalnya Metanobakterium, Metano-breviater, Metano-

termus.

• Metanomikrobiales misalnya Metanomikrobium, Metano-genium, Metano-

spirilium, Metanosarkina, dan Metanokokoid

• Metanokokales misalnya Metanokokkus.

Paling sedikit ada 49 spesies metanogen yang telah didiskripsi (Vogels et al.,

1988). Koster (1988) telah mengkompilasi beberapa bakteri metanogen yang telah

diisolasi dan masing-masing substratnya, ditunjukkan sperti pada Tabel 3.2.

Proses penguraian senyawa hidrokarbon, lemak dan protein secara biologis menjadi

methan di kondisi proses anaerobik secara umum ditunjukkan seperti pada Gambar

3.3, 3.4 dan Gambar 3.5.

Tabel 3.1. Klasifikasi Metanogen

Order Famili Genus Spesies

Methanobacteriales Methanobacteriaceae

Methanobacterium

Methanobrevibacter

M. formicicum

M. bryanti

M. thermoautotrophicum

M. ruminantium

M. arboriphilus

M. smithii

M. vannielli

Methanococcales Methanococcaceae

Methanococcus

Methanomicrobium

M. voltae

M. mobile

methanomicrobiales Methanomicrobiaceae

Methanogenium

Methanospillum

M. cariaci

M. marisnigri

M. hungatei

M. barkeri

Methanosarcinaceae

Methanosarcina M. mazei

Dari : Balch et al., 1979.


457

Gambar 3.3. Proses Penguraian Senyawa Hidrokarbon

Secara Anaerobik Menjadi Methan


458

Gambar 3.4. Proses Penguraian Senyawa Lemak

Secara Anaerobik Menjadi Metan


459

Gambar 3.5. Proses Penguraian Senyawa Protein Secara Anaerobik


460

Tabel 3.2. Metanogen Terisolasi dan Subtratnya

Bakteri Subtrat

Methanobacterium bryantii H2

M. formicicum H2 dan HCOOH

M. thermoautotrophicum H2

M. alcaliphilum H2

Methanobrevibacter arboriphilus H2

M. ruminantium H2 dan HCOOH

M. smithii H2 dan HCOOH

Methanococcus vannielii H2 dan HCOOH

M. voltae H2 dan HCOOH

M. deltae H2 dan HCOOH

M. maripaludis H2 dan HCOOH

M. jannaschii H2

M. thermolithoautotrophicus H2 dan HCOOH

M. frisius

Methanomicrobium mobile H2 dan HCOOH

M. paynteri H2

Methanospirillum hungatei H2 dan HCOOH

Methanoplanus limicola H2 dan HCOOH

M. endosymbiosus H2

Methanogenium cariaci H2 dan HCOOH

M. marisnigri H2 dan HCOOH

M. tatii H2 dan HCOOH

M. olentangyi H2

M. thermophilicum H2 dan HCOOH

M. bourgense H2 dan HCOOH

M. aggregans H2 dan HCOOH

Methanoccoides methylutens CH3NH2 dan CH3OH

Methanotrix soehngenii CH3COOH

M. conilii CH3COOH

Methanothermus fervidus H2

Methanolobus tindarius CH3OH, CH3NH2, (CH3)2NH, dan (CH3)3N

Methanosarcina barkeri CH3OH, CH3COOH, H2, CH3NH2, (CH3)2NH, dan (CH3)3N

Methanosarcina themophila CH3OH, CH3COOH, H2, CH3NH2, (CH3)2NH, dan (CH3)3N

Sumber : Koster (1988).


461

3.1.1.2. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Mekanisme Proses

Anaerob

Beberapa faktor yang berpengaruh terhadapp penguraian secara anaerobik

antara lain yakni temperatur, waktu tinggal (rentention time), keasaman (pH),

komposisi kimia air limbah, kompetisi antara metanogen dan bakteri racun

(toxicants).

a) Temperatur

Produksi metan dapat dihasilkan pada temperatur antara 0oC - 97oC.

Walaupun bakteri metan psychrophilic tidak dapat diisolasi, bakteri thermophilik

beroperasi secara optimum pada temperatur 50 - 75oC ditemukan di daerah panas.

Methanothermus fervidus ditemukan ditemukan di Iceland dan tumbuh pada

temperatur 63 - 97oC (Sahm, 1984).

Di dalam instalasi pengolahan limbah pemukiman, penguraian anaerobik

dilakukan dalam kisaran mesophilik dengan temperatur 25 - 40 oC dengan

temperatur optimum mendekati 35oC . Penguraian thermophilik beroperasi pada

temperatur 50 - 65oC. Penguraian ini memungkinkan untuk pengolahan limbah

dengan beban berat dan juga efektif untuk mematikan bakteri pathogen. Salah satu

kelemahan adalah sensitivitas yang tinggi terhadap zat toksik (Koster, 1988).

Karena pertumbuhan bakteri metan yang lebih lambat dibandingkan bakteri

acidogenik, maka bakteri metan sangat sensitif terhadap perubahan kecil temperatur.

Karena penggunaan asam volatil oleh bakteri metan, penurunan temperatur

cenderung menurunkan laju pertumbuhan bakteri metan. Oleh karena itu penguraian

mesophilik harus didisain untuk beroperasi pada temperatur antara 30 - 35oC untuk

fungsi optimal.

b) Waktu Tinggal

Waktu tinggal air limbah dalam reaktor anaerob, yang tergantung pada

karakteristik air limbah dan kondisi lingkungan, harus cukup lama untuk proses


462

metabolisma oleh bakteri anaerobik dalam reaktor pengurai. Penguraian didasarkan

pada bakteri yang tumbuh menempel mempunyai waktu tinggal yang rendah (1-10

hari) dari pada bakteri yang terdispersi dalam air (10-60 hari). Waktu tinggal pengurai

mesophilik dan termophilik antara 25 - 35 hari tetapi dapat lebih rendah lagi (Sterritt

dan Lester, 1988).

c) Keasaman (pH)

Kebanyakan pertumbuhan bakteri metanogenik berada pada kisaran pH

antara 6,7 - 7,4, tetapi optimalnya pada kisaran pH antara 7,0 - 7,2 dan proses dapat

gagal jika pH mendekati 6,0. Bakteri acidogenik menghasilkan asam organik, yang

cenderung menurunkan pH bioreaktor. Pada kondisi normal, penurunan pH ditahan

oleh bikarbonat yang dihasilkan oleh bakteri metanogen. Dibawah kondisi lingkungan

yang berlawanan kapasitas buffering dari sistem dapat terganggu, dan bahkan

produksi metan dapat terhenti.

Asiditas lebih berpengaruh terhadap metanogen dari pada bakteri acidogenik.

Peningkatan tingkat volatil merupakan indikator awal dari terganggunya sistem.

Monitoring ratio asam volatil total (asam asetat) terhadap alkali total (kalsium

karbonat) disarankan dibawah 0,1 (Sahm, 1984). Salah satu metode untuk

memperbaiki keseimbangan pH adalah meningkatkan alkaliniti dengan menambah

bahan kimia seperti lime (kapur), anhydrous ammonia, sodium hidroksida, atau

sodium bikarbonat.

d) Komposisi Kimia Air Limbah

Bakteri metanogenik dapat menghasilkan metan dari karbohidrat, protein, dan

lipida, dan juga dari senyawa komplek aromatik (contoh : ferulik, vanilik, dan asam

syringik). Walaupun demikian beberapa senyawa lignin dan n-parafin sulit terurai

oleh bakteri anaerobik.

Air limbah harus diseimbangkan makanannya (nitrogen, fosfor, sulfur) untuk

memelihara pencernaan anaerobik. Rasio C:N:P untuk bakteri anaerobik adalah

700:5:1 (Sahmn, 1984). Beberapa pengamat menilai bahwa ratio C/N yang tepat


463

untuk produksi gas yang optimal sebaiknya sekitar 25-30 : 1 (Polprasert, 1989).

Metanogen menggunakan ammonia dan sulfida sebagai sumber nitrogen dan sulfur.

Walaupun sulfida bebas adalah toksik terhadap metanogen bakteri pada tingkat 150

- 200 mg/l, unsur ini merupakan sumber sulfur utama untuk bakteri metanogen

(Speece, 1983).

e) Kompetisi Metanogen dengan Bakteri Pemakan Sulfat

Bakteri pereduksi sulfat dan metanogen dapat memperebutkan donor elektron

yang sama, asetat dan H2. Studi tentang kinetik pertumbuhan dari dua kelompok

bakteria ini menunjukkan bahwa bakteri pemakan sulfat mempunyai afinitas yang

lebih tinggi terhadap asetat (Ks= 9,5 mg/l) dari pada metanogen (Ks = 32,8 mg/l).

Ini berarti bahwa bakteri pemakan sulfat akan memenangkan kompetisi pada

kondisi konsentrasi asetat yang rendah (Shonheit et al., 1982; Oremland, 1988; Yoda

et al., 1987). Bakteri pemakan sulfat dan metanogen sangat kompetitif pada rasio

COD/SO4 berkisar 1,7 - 2,7. Pada rasio yang lebih tinggi baik untuk metanogen

sedangkan bakteri pemakan sulfat lebih baik pada rasio yang lebih kecil.

f) Zat Toksik

Zat toksik kadang-kadang dapat menyebabkan kegagalan pada proses

penguraian limbah dalam proses anaerobik. Terhambatnya pertumbuhan bakteri

metanogen pada umumnya ditandai dengan penurunan produksi metan dan

meningkatnya konsentrasi asam-asam volatil. berikut ini adalah beberapa zat toksik

yang dapat menghambat pembentukan metan.

Oksigen.

Metanogen adalah bakteri anaerob dan dapat terhambat pertumbuhannya oleh

oksigen dalam kadar trace level (Oremland, 1988; Roberton dan Wolfe, 1970).


464

Amonia.

Amonia yang tidak terionisasi cukup toksik atau beracun untuk bakteri metanogen.

Barangkali karena produksi amonia bebas tergantung pH (amonia bebas terbentuk

pada pH tinggi), sedikit toksisitas yang dapat diamati pada pH netral. Amonia

sebagai penghambat terhadap pembentukan metanogen pada konsentrasi 1500 -

3000 mg/l. Penambahan amonia menambah waktu tinggal partikel padat

(Bhattacharya dan Parkin, 1989).

Hidrokarbon terklorinasi.

Senyawa khlorin alifatis lebih beracun terhadap metanogen dari pada terhadap

mikroorganisma hetrotropik aerobik (Blum dan Speece, 1992). Kloroform sangat

toksik terhadap bakteri metanogen dan cenderung menghambat secara total, hal ini

dapat diukur dari produksi metan dan akumulasi hidrogen pada konsentrasi diatas 1

mg/l (Hickey et al., 1987). Aklimatisasi senyawa ini meningkatkan toleransi

metanogen sampai pada konsentrasi kloroform 15 mg/l Pemulihan kehidupan

bakteri metanogen tergantung pada konsentrasi biomassa, waktu tinggal partikel

padat, dan temperatur (Yang dan Speece, 1986).

Senyawa Benzen.

Kultur murni dari bakteri metanogen (contoh : Methanothix concilii,

Methanobacterium espanolae, Methanobacterium bryantii) dapat dihambat

pertumbuhannya oleh senyawa benzen (contoh : benzen, toloene, fenol,

pentachlorophenol). Pentachlorophenol adalah yang paling toksik (beracun) dari

pada seluruh benzen yang diuji (Patel et al., 1991).

Formaldehida.

Proses pembentukan metan (Methanogenesis) terhambat atau terganggu pada

konsentrasi formadehida sebesar 100 mg/l tetapi segera pulih kembali pada

konsentrasi yang lebih rendah (Hickey et al., 1988; Parkin dan Speece, 1982).


465

Asam Volatil.

Jika pH dijaga tetap netral, asam volatil seperti asam asetat atau butirik tidak

berpengaruh besar (sedikit toksik) terhadap bakteri metan.

Asam Lemak rantai panjang.

Asam lemak rantai panjang (contoh : caprylic, capric, lauric, myristic, dan asam oleic)

menghambat asetoklastik metanogen (contoh : Methanothrix spp.) dalam mencerna

asetat dalam lumpur limbah (Koster dan Cramer, 1987).

Logam Berat.

Logam berat(contoh : Cu++, Pb++, Cd++, Ni++, Zn++, Cr+6) yang ditermukan dalam air

dan lumpur limbah dari industri dapat menghambat penguraian limbah anaerobik

(Lin, 1992; Mueller dan Steiner, 1992). Toksisitas meningkat jika afinitas logam berat

pada lumpur limbah (sludge) menurun dan sebaliknya jika afinitas pada lumpur

logam berat tinggi menjadi sedikit toksik.

Toksitas logam menghambat reaksi berikutnya dengan hidrogen sulfida, yang

cenderung untuk pembentukan pengendapan logam berat yang tidak terlarut.

Beberapa logam seperti nickel, kobalt, dan molybdenum pada konsentrasi kecil

(trace) dapat merangsang bakteri methanogen (Murray dan Van Den Berg, 1981;

Shonheit et al, 1979; Whiman dan Wolfe, 1980).

Sianida.

Sianida digunakan dalam proses industri seperti pembersihan logam dan

elektroplating. Pemulihan bakteri metanogen tergantung pada konsentrasi

biomassa, waktu tinggal partikel padat, dan temperatur (Fedorak et al., 1986; Yang

dan Speece, 1985).


466

Sulfida.

Sulfida adalah salah satu penghalang potensial dalam penguraian limbah anaerobik

(Anderson et al, 1982). Melalui difusi sel membran lebih cepat untuk hidrogen sulfida

yang tidak terionisasi dibandingkan dibandingkan yang terionisasi, toksisitas sulfida

sangat tergantung pada pH (Koster et al., 1986). Sulfida sangat toksik untuk bakteri

metanogenik jika konsentrasinya lebih dari 150-200 mg/l. Bakteri pembentuk asam

tidak begitu sensitif terhadap hidrogen sulfida dibandingkan dengan metanogen.

Tanin.

Tanin adalah senyawa fenolik yang berasal dari anggur, pisang, apel, kopi, kedelai,

dan sereal. Senyawa ini umumnya toksik terhadap bakteri metanogen.

Salinitas.

Salinitas adalah jenis marial toksik lain dalam penguraian air limbah dalam sistem

anaerobik. Karena potasium dapat menetralkan toksisitas sodium, maka jenis

toksisitas ini dapat dihambat dengan menambah garam potasium dalam air limbah.

Efek Balik (Feedback Inhibition).

Sistem anaerobik dapat dihambat oleh beberapa hasil antara (intermediates

produced) selama proses. Tingginya konsentrasi hasil antara ini (seperti : H2, asam

lemak volatil) toksik.

3.1.1.3. Keunggulan Dan Kekurangan Proses Anaerob

Keunggulan proses anaerobik dibandingkan proses aerobik adalah sebagai

berikut (Lettingan et al, 1980; Sahm, 1984; Sterritt dan Lester, 1988; Switzenbaum,

1983) :


467

• Proses anaerobik dapat segera menggunakan CO2 yang ada sebagai penerima

elektron. Proses tersebut tidak membutuhkan oksigen dan pemakaian oksigen

dalam proses penguraian limbah akan menambah biaya pengoperasian.

• Penguraian anaerobik menghasilkan lebih sedikit lumpur (3-20 kali lebih sedikit

dari pada proses aerobik), energi yang dihasilkan bakteri anaerobik relatif rendah.

Sebagian besar energi didapat dari pemecahan substrat yang ditemukan dalam

hasil akhir, yaitu CH4. Dibawah kondisi aerobik 50% dari karbon organik dirubah

menjadi biomassa, sedangkan dalam proses anaerobik hanya 5% dari karbon

organik yang dirubah menjadi biomassa. Dengan proses anaerobik satu metrik

ton COD tinggal 20 - 150 kg biomassa, sedangkan proses aerobik masih tersisa

400 - 600 kg biomassa (Speece, 1983; Switzenbaum, 1983).

• Proses anaerobik menghasilkan gas yang bermanfaat, metan. Gas metan

mengandung sekitar 90% energi dengan nilai kalori 9.000 kkal/m3, dan dapat

dibakar ditempat proses penguraian atau untuk menghasilkan listrik. Sedikit

energi terbuang menjadi panas (3-5%). Pruduksi metan menurunkan BOD dalam

Penguraian lumpur limbah.

• Energi untuk penguraian limbah kecil.

• Penguraian anaerobik cocok untuk limbah industri dengan konsentrasi polutan

organik yang tinggi.

• Memungkinkan untuk diterapkan pada proses Penguraian limbah dalam jumlah

besar.

• Sistem anaerobik dapat membiodegradasi senyawa xenobiotik (seperti

chlorinated aliphatic hydrocarbons seperti trichlorethylene, trihalo-methanes) dan

senyawa alami recalcitrant seperti lignin.

Beberapa kelemahan Penguraian anaerobik :

• Lebih Lambat dari proses aerobik

• Sensitif oleh senyawa toksik

• Start up membutuhkan waktu lama

• Konsentrasi substrat primer tinggi


468

3.1.2. Proses Pengolahan Biologis Secara Aerob

3.1.2.1. Mekanisme Proses Aerob

Di dalam proses pengolahan air limbah organik secara biologis aerobik,

senyawa komplek organik akan terurai oleh aktifitas mikroorganisme aerob.

Mikroorgnisme aerob tersebut didalam aktifitasnya memerlukan oksigen atau udara

untuk memecah senyawa organik yang komplek menjadi CO2 (karbon dioksida) dan

air serta ammonium, selanjutnya amonium akan dirubah menjadi nitrat dan H2S akan

dioksidasi menjadi sulfat. Secara sederhana reaksi penguraian senyawa organik

secara aerobik dapat digambarkan sebagai berikut :

Reaksi Penguraian Organik :

Oksigen (O2)

Senyawa Polutan organik � CO2 + H20 + NH4 + Biomasa

Heterotropik

Reaksi Nitrifikasi :

NH4+ + 1,5 O2 � NO2

- + 2 H+ + H2O

NO2- + 0,5 O2 � NO3

-

Reaksi Oksidasi Sulfur :

S2 - + ½ O2 + 2 H+ � S0 + H2O

2 S + 3 O2 + 2 H2O � 2 H2SO4

Berbeda dengan proses anaerob, beban pengolahan pada proses aerob lebih

rendah, sehingga prosesnya ditempatkan sesudah proses anaerob. Pada proses

aerob hasil pengolahan dari proses anaerob yang masih mengandung zat organik

dan nutrisi diubah menjadi sel bakteri baru, hidrogen maupun karbondioksida oleh

sel bakteri dalam kondisi cukup oksigen.


469

3.1.2.2. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Mekanisme Proses

Aerob

a) Temperatur

Temperatur tidak hanya mempengaruhi aktivitas metabolisme dari populasi

mikroorganisme, tetapi juga mempengaruhi beberapa faktor seperti kecepatan

transfer gas dan karakteristik pengendapan lumpur. Temperatur optimum untuk

mikroorganisme dalam proses aerob tidak berbeda dengan proses anaerob.

b) Keasaman (pH)

Nilai pH merupakan faktor kunci bagi pertumbuhan mikroorganisme. Beberapa

bakteri dapat hidup pada pH diatas 9,5 dan di bawah 4,0. Secara umum pH optimum

bagi pertumbuhan mikroorganisme adalah sekitar 6,5-7,5.

c) Waktu Tinggal Hidrolis (WTH)

Waktu Tinggal Hidrolis (WTH) adalah waktu perjalanan limbah cair di dalam reaktor,

atau lamanya proses pengolahan limbah cair tersebut. Semakin lama waktu tinggal,

maka penyisihan yang terjadi akan semakin besar. Sedangkan waktu tinggal pada

reaktor aerob sangat bervariasi dari 1 jam hingga berhari-hari.

d) Nutrien

Disamping kebutuhan karbon dan energi, mikroorganisme juga membutuhkan

nutrien untuk sintesa sel dan pertumbuhan. Kebutuhan nutrien tersebut dinyatakan

dalam bentuk perbandingan antara karbon dan nitrogen serta phospor yang

merupakan nutrien anorganik utama yang diperlukan mikroorganisme dalam bentuk

BOD : N : P


470

3.1.2.3. Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Biofilter

3.1.2.3.1. Reaktor Biofilter Tercelup

Reaktor biofilter lekat tercelup adalah suatu bioreaktor lekat diam dimana

mikroorganisme tumbuh dan berkembang di atas suatu media, yang dapat terbuat

dari plastik atau batu, yang di dalam operasinya dapat tercelup sebagian atau

seluruhnya, atau hanya dilewati air saja (tidak tercelup sama sekali), dengan

membentuk suatu lapisan lendir untuk melekat di atas permukaan media tersebut,

sehingga menbentuk lapisan biofilm.

Biofilm tumbuh pada hampir semua permukaan di dalam suatu lingkungan

perairan. Sistem biofilm ini kemudian dimanfaatkan dalam proses pengolahan air

buangan untuk menurunkan kandungan senyawa organik. Biofilm merupakan lapisan

yang terbentuk dari sel-sel bio solid dan material inorganik dalam bentuk polimetrik

matriks yang menempel pada suatu lapisan penyokong (support media).

Proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilm atau biofilter secara garis

besar dapat dilakukan dalam kondisi aerobik, anaerobik, atau kombinasi anaerobik

dan aerobik. Proses aerobik dilakukan dengan kondisi adanya oksigen terlarut di

dalam reaktor air limbah, dan proses anaerobik dilakukan dengan tanpa adanya

oksigen di dalam reaktor air limbah. Sedangkan proses kombinasi anaerob-aerob

adalah merupakan gabungan proses anaerobik dan proses aerobik. P

roses operasi biofilter secara anaerobik digunakan untuk air limbah dengan

kandungan zat organik cukup tinggi, dan dari proses ini akan dihasilkan gas methan.

Jika kadar COD limbah kurang dari 4000 mg/l seharusnya limbah tersebut diolah

pada kondisi aerob, sedangkan COD lebih besar dari 4000 mg/l diolah pada kondisi

anaerob.


471

3.1.2.3.2. Prinsip Pengolahan Air Limbah Dengan Proses

Biofilter Tercelup

Proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilm atau biofilter secara garis

besar dapat diklasifikasikan seperti pada Gambar 3.6. Proses tersebut dapat

dilakukan dalam kondisi aerobik, anaerobik atau kombinasi anaerobi dan aerobik.

Proses aerobik dilakukan dengan kondisi adanya oksigen terlarut di dalam reaktor air

limbah, dan proses anaerobik dilakukan dengan tanpa adanya oksigen dalam reaktor

air limbah.

Gambar 3.6. Kalsifikasi Cara Pengolahan Airlimbah Dengan

Proses Film Mikrobiologis (Proses Biofilm)

Sedangkan proses kombinasi anaerob-aerob adalah merupakan gabungan

proses anaerobi dan proses aerobik. Proses ini biasanya digunakan untuk

menghilangan kandungan nitrogen di dalam air limbah. Pada kondisi aerobik terjadi

proses nitrifikasi yakni nitrogen ammonium diubah menjadi nitrat (NH4+ � NO3 ) dan

pada kondisi anaerobik terjadi proses denitrifikasi yakni nitrat yang terbentuk diubah

menjadi gas nitrogen (NO3 � N2 ).


472

Mekanisme proses metabolisme di dalam sitem biofilm secara aerobik secara

sederhana dapat diterangkan seperti pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7. Mekanisme Proses Metabolisme Di Dalam Sistem Biofilm

Gambar tersebut menunjukkan suatu sistem biofilm yang yang terdiri dari

medium penyangga, lapisan biofilm yang melekat pada medium, lapisan alir limbah

dan lapisan udara yang terletak diluar. Senyawa polutan yang ada di dalam air

limbah misalnya senyawa organik (BOD, COD), ammonia, phospor dan lainnya akan

terdifusi ke dalam lapisan atau film biologis yang melekat pada permukaan medium.

Pada saat yang bersamaan dengan menggunakan oksigen yang terlarut di

dalam air limbah senyawa polutan tersebut akan diuraikan oleh mikroorganisme

yang ada di dalam lapisan biofilm dan energi yang dihasilhan akan diubah menjadi

biomasa. Sulpai oksigen pada lapisan biofilm dapat dilakukan dengan beberapa

cara misalnya pada sistem RBC yakni dengan cara kontak dengan udara luar, pada


473

sistem “Trickling Filter” dengan aliran balik udara, sedangkan pada sistem biofilter

tercelup dengan menggunakan blower udara atau pompa sirkulasi.

Jika lapiasan mikrobiologis cukup tebal, maka pada bagian luar lapisan

mikrobiologis akan berada dalam kondisi aerobik sedangkan pada bagian dalam

biofilm yang melekat pada medium akan berada dalam kondisi anaerobik. Pada

kondisi anaerobik akan terbentuk gas H2S, dan jika konsentrasi oksigen terlarut

cukup besar maka gas H2S yang terbentuk tersebut akan diubah menjadi sulfat

(SO4) oleh bakteri sulfat yang ada di dalam biofilm.

Selain itu pada zona aerobik nitrogen–ammonium akan diubah menjadi nitrit

dan nitrat dan selanjutnya pada zona anaerobik nitrat yang terbentuk mengalami

proses denitrifikasi menjadi gas nitrogen. Oleh karena di dalam sistem bioflim terjadi

kondisi anaerobik dan aerobik pada saat yang bersamaan maka dengan sistem

tersebut maka proses penghilangan senyawa nitrogen menjadi lebih mudah. Hal ini

secara sederhana ditunjukkan seperti pada Gambar 3.8.

Gambar 3.8. Mekanisne Penghilangan Ammonia Di Dalam Proses Biofilter


474

Proses pengolahan air limbah dengan proses biofilm atau biofilter tercelup

dilakukan dengan cara mengalirkan air limbah ke dalam reaktor biologis yang di

dalamnya diisi dengan media penyangga untuk pengebang-biakan mikroorganisme

dengan atau tanpa aerasi. Untuk proses anaerobik dilakukan tanpa pemberian

udara atau oksigen. Posisi media biofilter tercelup di bawah permukaan air. Media

biofilter yang digunakan secara umum dapat berpa bahan material organik atau

bahan material anorganik.

Untuk media biofilter dari bahan organik misalnya dalam bentuk tali, bentuk

jaring, bentuk butiran tak teratur (random packing), bentuk papan (plate), bentuk

sarang tawon dan lain-lain. Sedangkan untuk media dari bahan anorganik misalnya

batu pecah (split), kerikil, batu marmer, batu tembikar, batu bara (kokas) dan lainnya.

Di dalam proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilter tercelup

aerobik, sistem suplai udara dapat dilakukan dengan berbagai cara, tetapi yang

sering digunakan adalah seperti yang tertera pada Gambar 3.9. Beberapa cara yang

sering digunakan antara lain aerasi samping, aerasi tengah (pusat), aerasi merata

seluruh permukaan, aerasi eksternal, aerasi dengan “air lift pump”, dan aersai

dengan sistem mekanik. Masing-masing cara mempunyai keuntungan dan

kekurangan. Sistem aerasi juga tergantung dari jenis media maupun efisiensi yang

diharapkan. Penyerapan oksigen dapat terjadi disebabkan terutama karena aliran

sirkulasi atau aliran putar kecuali pada sistem aerasi merata seluruh permukaan

media.

Di dalam proses biofilter dengan sistem aerasi merata, lapisan

mikroorganisme yang melekat pada permukaan media mudah terlepas, sehingga

seringkali proses menjadi tidak stabil. Tetapi di dalam sistem aerasi melalui aliran

putar, kemampuan penyerapan oksigen hampir sama dengan sistem aerasi dengan

menggunakan difuser, oleh karena itu untuk penambahan jumlah beban yang besar

sulit dilakukan. Berdasarkan hal tersebut diatas belakangan ini penggunaan sistem

aerasi merata banyak dilakukan karena mempunyai kemampuan penyerapan

oksigen yang besar.


475

Jika kemampuan penyerapan oksigen besar maka dapat digunakan untuk

mengolah air limbah dengan beban organik (organic loading) yang besar pula. Oleh

karena itu diperlukan juga media biofilter yang dapat melekatkan mikroorganisme

dalam jumlah yang besar. Biasanya untuk media biofilter dari bahan anaorganik,

semakin kecil diameternya luas permukaannya semakin besar, sehinggan jumlah

mikroorganisme yang dapat dibiakkan juga menjadi besar pula.

Jika sistem aliran dilakukan dari atas ke bawah (down flow) maka sedikit

banyak terjadi efek filtrasi sehingga terjadi proses peumpukan lumpur organik pada

bagian atas media yang dapat mengakibatkan penyumbatan. Oleh karena itu perlu

proses pencucian secukupnya. Jika terjadi penyumbatan maka dapat terjadi aliran

singkat (Short pass) dan juga terjadi penurunan jumlah aliran sehingga kapasitas

pengolahan dapat menurun secara drastis. Pengolahan air limbah dengan proses

biofim mempunyai beberapa keunggulan antara lain :

a) Pengoperasiannya mudah

Di dalam proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilm, tanpa

dilakukan sirkulasi lumpur, tidak terjadi masalah “bulking” seperti pada proses

lumpur aktif (Activated sludge process). Oleh karena itu pengelolaaanya

sangat mudah.

Gambar 3.9. Beberapa Metoda Aerasi Untuk Proses Pengolahan Air Limbah

Dengan Sistem Biofilter Tercelup


476

b) Lumpur yang dihasilkan sedikit

Dibandingakan dengan proses lumpur aktif, lumpur yang dihasilkan pada

proses biofilm relatif lebih kecil. Di dalam proses lumpur aktif antara 30 – 60 %

dari BOD yang dihilangkan (removal BOD) diubah menjadi lumpur aktif

(biomasa) sedang-kan pada proses biofilm hanya sekitar 10-30 %. Hal ini

disebabkan karena pada proses biofilm rantai makanan lebih panjang dan

melibatkan aktifitas mikro-organisme dengan orde yang lebih tinggi

dibandingkan pada proses lumpur aktif.

c) Dapat digunakan untuk pengolahan air limbah dengan konsentrasi

rendah maupun konsentrasi tinggi

Oleh karena di dalam proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilm

mikroorganisme atau mikroba melekat pada permukaan medium penyangga

maka pengontrolan terhadap mikroorganisme atau mikroba lebih mudah.

Proses biofilm tersebut cocok digunakan untuk mengolah air limbah dengan

konsentrasi rendah maupun konsentrasi tinggi.

d) Tahan terhadap fluktuasi jumlah air limbah maupun fluktuasi konsentrasi

Pengaruh penurunan suhu terhadap efisiensi pengolahan kecil. Jika suhu air

limbah turun maka aktifitas mikroorganisme juga berkurang, tetapi oleh

karena di dalam proses biofilm substrat maupun enzim dapat terdifusi sampai

ke bagian dalam lapisan biofilm dan juga lapisan biofilm bertambah tebal

maka pengaruh penurunan suhu (suhu rendah) tidak begitu besar.

3.1.2.3.3. Media Biofilter

Media biofilter termasuk hal yang penting, karena sebagai tempat tumbuh dan

menempel mikroorganisme, untuk mendapatkan unsur-unsur kehidupan yang

dibutuhkannya, seperti nutrien dan oksigen. Dua sifat yang paling penting yang harus

ada dari media adalah :

• Luas permukaan dari media, karena semakin luas permukaan media maka

semakin besar jumlah biomassa per-unit volume.


477

• Persentase ruang kosong, karena semakin besar ruang kosong maka semakin

besar kontak biomassa yang menempel pada media pendukung dengan substrat

yang ada dalam air buangan.

Untuk mendapatkan permukaan media yang luas, media dapat

dimodifikasikan dalam berbagai bentuk seperti bergelombang, saling silang, dan

sarang tawon. Media yang digunakan dapat berupa kerikil, batuan, plastik (polivinil

chlorida), pasir, dan partikel karbon aktif. Untuk media biofilter dari bahan organik

banyak yang dibuat dengan cara dicetak dari bahan tahan karat dan ringan misalnya

PVC dan lainnya, dengan luas permukaan spesifik yang besar dan volule rongga

(porositas) yang besar, sehingga dapat melekatkan mikroorganisme dalam jumlah

yang besar dengan resiko kebuntuan yang sangat kecil.

Dengan demikian memungkinkan untuk pengolahan air limbah dengan beban

konsentrasi yang tinggi serta efisiensi pengolahan yang cukup besar. Salah Satu

contoh media biofilter yang banyak digunakan yakni media dalam bentuk sarang

tawon (honeycomb tube) dari bahan PVC.

Kelebihan dalam menggunakan media plastik tersebut antara lain :

• Mempunyai luas permukaan per m3 volume sebesar 150 – 240 m2/m3

• Volume rongga yang besar dibanding media lainnya.

• Penyumbatan pada media yang terjadi sangat kecil.

Beberapa contoh perbandingan luas permukaan spesifik dari berbagai media

biofilter dapat dilihat pada Tabel 3.3 :

Tabel 3.3. Perbandingan Luas Permukaan Spesifik Media Biofilter

No Jenis Media Luas Permukaan spesifiik

(m2/m3)

1. Trickling filter dengan batu pecah 100 – 200

2. Model sarang tawon (honeycomb modul) 150 – 240

3. Tipe jaring 50

4. RBC 80 – 150


478

3.2. Jumlah Air Limbah

Menurut Nomura dan Soufyan jumlah kebutuhan air untuk rumah sakit yakni

500 liter per bed per hari untuk rumah sakit besar, sedangkan untuk rumah sakit tipe

kecil 350 liter per bed per hari. Untuk Rumah sakit tipe kecil dengan jumlah bed

antara 50 – 75 bed perkiraan jumlah air limbah yang dikelurarkan adalah sekitar 20 –

30 M3 per hari.

3.3. Disain Proses

3.3.1. Proses Pengolahan

Seluruh air limbah yang dihasilkan oleh kegiatan rumah sakit, yakni yang

berasal dari limbah domistik maupun air limbah yang berasal dari kegiatan klinis

rumah sakit dikumpulkan melalui saluran pipa pengumpul. Selanjutnya dialirkan ke

bak kontrol. Fungsi bak kontrol adalah untuk mencegah sampah padat misalnya

plastik, kaleng, kayu agar tidak masuk ke dalam unit pengolahan limbah, serta

mencegah padatan yang tidak bisa terurai misalnya lumpur, pasir, abu gosok dan

lainnya agar tidak masuk kedalam unit pengolahan limbah.

Dari bak kontrol, air limbah dialirkan ke bak pengurai anaerob. Bak pengurai

anaerob dibagi menjadi dua buah ruangan yakni bak pengendapan atau bak

pengurai awal, biofilter anaerob tercelup dengan aliran dari bawah ke atas (Up Flow.

Air limpasan dari bak pengurai anaerob selanjutnya dialirkan ke unit pengolahan

lanjut. Unit pengolahan lanjut tersebut terdiri dari beberapa buah ruangan yang berisi

media dari bahan PVC bentuk sarang tawon untuk pembiakan mikro-organisme yang

akan menguraikan senyawa polutan yang ada di dalan air limbah.

Setelah melalui unit pengolahan lanjut, air hasil olahan dialirkan ke bak

khlorinasi. Di dalam bak khlorinasi air limbah dikontakkan dengan khlor tablet agar

seluruh mikroorganisme patogen dapat dimatikan. Dari bak khlorinasi air limbah

sudah dapat dibuang langsung ke sungai atau saluran umum.


479

3.3.2. Penguraian Anaerob

Air limbah yang dihasilkan dari proses kegiatan rumah sakit atau puskesmas

dikumpulkan melalui saluran air limbah, kemudian dilairkan ke bak kontrol untuk

memisahkan kotoran padat. Selanjutnya, sambil di bubuhi dengan larutan kapur atau

larutan NaOH air limbah dialirkan ke bak pengurai anaerob. Di dalam bak pengurai

anaerob tersebut polutan organik yang ada di dalam air limbah akan diuraikan oleh

mikroorganisme secara anaerob, menghasilkan gas methan dan H2S. Dengan

proses tahap pertama konsentrasi COD dalam air limbah dapat diturukkan sampai

kira-kira 400-500 ppm (efisiensi pengolahan + 60-70 %). Air olahan tahap awal ini

selanjutnya diolah dengan proses pengolahan lanjut dengan sistem biofilter anaerob-

aerob.

3.3.3. Proses Pengolahan Lanjut

Proses pengolahan lanjut ini dilakukan dengan sistem biofilter anaerob-aerob.

Pengolahan air limbah dengan proses biofilter anaerob-aerob terdiri dari beberapa

bagian yakni bak pengendap awal, biofilter anaerob (anoxic), biofilter aerob, bak

pengendap akhir, dan jika perlu dilengkapi dengan bak kontaktor khlor. Air limbah

yang berasal dari proses penguraian anaerob (pengolahan tahap perama) dialirkan

ke bak pengendap awal, untuk mengendapkan partikel lumpur, pasir dan kotoran

lainnya. Selain sebagai bak pengendapan, juga berfungasi sebagai bak pengontrol

aliran, serta bak pengurai senyawa organik yang berbentuk padatan, sludge

digestion (pengurai lumpur) dan penampung lumpur.

Air limpasan dari bak pengendap awal selanjutnya dialirkan ke bak kontaktor

anaerob dengan arah aliran dari atas ke dan bawah ke atas. Di dalam bak kontaktor

anaerob tersebut diisi dengan media dari bahan plastik berbentuk sarang tawon.

Jumlah bak kontaktor anaerob ini bisa dibuat lebih dari satu sesuai dengan kualitas

dan jumlah air baku yang akan diolah. Penguraian zat-zat organik yang ada dalam

air limbah dilakukan oleh bakteri anaerobik atau facultatif aerobik Setelah beberapa

hari operasi, pada permukaan media filter akan tumbuh lapisan film mikro-

organisme. Mikroorganisme inilah yang akan menguraikan zat organik yang belum

sempat terurai pada bak pengendap.


480

Air limpasan dari bak kontaktor anaerob dialirkan ke bak kontaktor aerob. Di

dalam bak kontaktor aerob ini diisi dengan media dari bahan kerikil, plastik

(polyethylene), batu apung atau bahan serat, sambil diaerasi atau dihembus dengan

udara sehingga mikro organisme yang ada akan menguraikan zat organik yang ada

dalam air limbah serta tumbuh dan menempel pada permukaan media. Dengan

demikian air limbah akan kontak dengan mikro-orgainisme yang tersuspensi dalam

air maupun yang menempel pada permukaan media yang mana hal tersebut dapat

meningkatkan efisiensi penguraian zat organik, deterjen serta mempercepat proses

nitrifikasi, sehingga efisiensi penghilangan ammonia menjadi lebih besar.

Proses ini sering di namakan Aerasi Kontak (Contact Aeration). Dari bak

aerasi, air dialirkan ke bak pengendap akhir. Di dalam bak ini lumpur aktif yang

mengandung massa mikroorganisme diendapkan dan dipompa kembali ke bagian

inlet bak aerasi dengan pompa sirkulasi lumpur. Sedangkan air limpasan (over flow)

dialirkan ke bak khlorinasi. Di dalam bak kontaktor khlor ini air limbah dikontakkan

dengan senyawa khlor untuk membunuh mikroorganisme patogen. Air olahan, yakni

air yang keluar setelah proses khlorinasi dapat langsung dibuang ke sungai atau

saluran umum.

Dengan kombinasi proses anaerob dan aerob tersebut selain dapat

menurunkan zat organik (BOD, COD), ammonia, deterjen, padatan tersuspensi (SS),

phospat dan lainnya. Dengan adanya proses pengolahan lanjut tersebut konsentrasi

BOD dalam air olahan yang dihasilkan relatif rendah yakni sekitar 20-30 ppm.

3.4. Kapasitas Alat

Contoh unit alat berikut ini dirancang untuk dapat mengolah air limbah

sebesar 20 m3/hari. Skenario proses IPAL serta reduksi polutan organik (BOD)

ditunjukkan seperti pada Gambar 3.10.


481

Gambar 3.10. Skenario Proses IPAL Serta Reduksi Polutan Organik (BOD)

3.4.1. Perhitungan Disain Teknis IPAL

Kapasitas Rencana = 20 m3 per hari.

BOD Masuk = 400 mg/lt.

SS Masuk = 200 mg/lt

Efisiensi Pengolahan Total = 90 – 95 %

BOD keluar = 20 mg/lt

SS keluar = 20 mg/lt

1. Bak ekualisasi

Kapasitas Rencana = 20 per hari.



Waktu Tinggal (WTH) = 12 jam

Volume bak = 10 m3


482

Dimensi bak :

Lebar = 2,0 m

Panjang = 2,5 m

Kedalaman = 2 m

Tinggi ruang bebas = 0,5 m

Chek Waktu Tinggal : 12 jam

2. Pompa Air Limbah

Kapasitas = 20 M3/hari

Tipe = Pompa Celup

Total Head = 9 meter

Jumlah = 1 buah (satu untuk cadangan)

Listrik = 250 watt, 220-240 volt

3. Biofilter Anaerob


Efisiensi Pengolahan = 60 %


Untuk pengolahan air dengan proses biofilter standar Beban BOD per volume media

0,4 – 4,7 kg BOD /m3.hari. Ditetapkan beban BOD yang digunakan 2,5 kg BOD

/m3.hari.

Beban BOD di dalam air limbah = 20 m3/hari X 400 g/m3 = 8.000 g/hari

= 8 kg/hari

8 kg/hari

Volume media yang diperlukan = 3,2 m3.

2,5 kg/m3.hari


483

Volume Media = 70 % dari total Volume rekator,

Volume Reaktor yang diperlukan = 10/7 x 3,2 m3 = 4,6 m3

4,6 m3 Waktu Tinggal Reaktor Anaerob yang dibutuhkan = -------------- x 24 jam/hari 20 m3/hari

= 5,52 jam

Dimensi :

Lebar = 1,5 m

Panjang = 1,5 m

Kedalaman air efektif = 2,0 m

Ruang Bebas = 20 cm

3.4.2. Pengolahan Lanjut

Bak Pengendapan Awal






Volume bak = 1,67 m3

Dimensi bak :

Lebar = 1,5 m

Panjang = 0,6 m

Tinggi = 2,2 m

Kedalaman Air efektif = 2,0 m

Chek :

Waktu Tinggal (Retention Time) rata-rata = + 2,162 Jam

Beban permukaan (surface loading) rata-rata = 22,2 m3/m2.hari


484

Standar :

Waktu tinggal = 2 jam

Beban permukaan = 20 –50 m3/m2.hari. (JWWA)

Biofilter Zona Aanoksik (Anaerob)






0,4 – 4,7 kg BOD /m3.hari. Ditetapkan beban BOD yang digunakan = 1,0 kg BOD

/m3.hari.

Beban BOD di dalam air limbah = 20 m3/hari X 120 g/m3 = 2.400 g/hari

= 2,4 kg/hari

2,4 kg/hari

Volume media yang diperlukan = = 2,4 m3.

1,0 kg/m3.hari

Volume Media = 60 % dari total Volume rekator,

Volume Reaktor yang diperlukan = 10/6 x 2,4 m3 = 4,0 m3

4 m3 Waktu Tinggal Reaktor Anaerob yang dibutuhkan = x 24 jam/hari =

20 m3/hari

= 4,8 jam

Dimensi :

Lebar = 1,5 m

Panjang = 1,4 m


485

Kedalaman air efektif = 2,0 m


Jumlah ruang = di bagi menjadi 2 ruangan

Chek :

Waktu tinggal rata-rata = 4,8 jam

Tinggi ruang lumpur = 0,2 m

Tinggi Bed media pembiakan mikroba = 1,5 m

Tinggi air di atas bed media = 30 cm

Volume media pada biofilter anaerob = 3,6 m3.

BOD Loading per volume media = 1,0 Kg BOD/m3.hari.

Standar high rate trickling filter : 0,4 – 4,7 kg BOD/m2.hari.

(Ebie Kunio, 1995)

Biofilter Aerob






0,4 – 4,7 kg BOD /m3.hari. Ditetapkan beban BOD yang digunakan = 1,0 kg BOD

/m3.hari.

Beban BOD di dalam air limbah = 20 m3/hari X 48 g/m3 = 960 g/hari

= 0,96 kg/hari.

Jumlah BOD yang dihilangkan = 0,5 x 0,96 kg/hari = 0,48 kg/hari.

Beban BOD per volume media yang digunakan = 1,0 kg/m3.hari.


486

0,96 kg/hari

Volume media yang diperlukan = = 0,96 m3.

1,0 kg/m3.hari

Volume media = 0,5 Volume Reaktor ��

Voleme Reaktor Biofilter Areob Yang diperlukan = 10/5 x 0,96m3 = 1,92 m3

Dimensi Reaktor Biofilter Areob :

Lebar = 1,5 m

Panjang = 0,7 m

Kedalan air efektif = 2,0 m


Chek :

Waktu tinggal total rata-rata = + 2,52 jam

Tinggi ruang lumpur = 0,2 m

Tinggi Bed media pembiakan mikroba = 1,5 m

Tinggi air di atas bed media = 30 cm

Reaktor dibagi menjadi dua ruangan yakni ruangan aerasi dan ruangan biofilter.

Volume total media pada biofilter aerob = 1,5 m x 0,6 m x 1,5 m = 1,35 m3

Chek :

BOD Loading per volume media = 0,71 Kg BOD/m3.hari.

Standar high rate trickling filter : 0,4 – 4,7 kg BOD/m2.hari.

Kebutuhan Oksigen :

Kebutuhan oksigen di dalam reaktor biofilter aerob sebanding dengan jumlah BOD

yang dihilangkan.


487

Jadi : Kebutuhan teoritis = Jumlah BOD yang dihilangkan

= 0,48 kg/hari.

Faktor keamanan ditetapkan + 1,4 �

Kebutuhan Oksigen Teoritis = 1,4 x 0,48 kg/ hari = 0,672 kg/hari.

Temperatur udara rata-rata = 28 o C

Berat Udara pada suhu 28 o C = 1,1725 kg/m3.

Di asumsikan jumlah oksigen didalam udara 23,2 %. �

Jadi :

0,672 kg/hari

Jumlah Kebutuhan Udara teoritis =

1,1725 kg/m3 x 0,232 g O2/g Udara

= 2,47 m3/hari.

Efisiensi Difuser = 1 %

2,47 m3/hari

Kebutuhan Udara Aktual = = 247 m3/hari

0,01

= 0,172 m3/menit.

Chek :

Ratio Volume Udara /Volume Air Limbah = 12.35

Blower Udara Yang diperlukan :

Jika efisiesnsi blower dianggap 60 %, maka diperlukan blower dengan spesifikasi

sbb:

Spesifikasi Blower = 0,287 m3/menit

Head = 2000 mm-aqua

Jumlah = 2 unit


488

Difuser :

Total transfer udara = 0,287 m3/menit

Tipe Difuser yang digunakan : difuser gelembung kasar

Bak Pengendap Akhir




BOD keluar = 22,8 mg/lt


Volume bak = 1,67 m3

Dimensi bak :

Lebar = 1,5 m

Panjang = 0,6 m

Tinggi = 2,2 m

Kedalaman Air efektif = 2,0 m

Chek :

Waktu Tinggal (Retention Time) rata-rata = + 2,16 Jam

Beban permukaan (surface loading) rata-rata = 22,22 m3/m2.hari

Standar :

Waktu tinggal = 2 jam

Beban permukaan = 20 –50 m3/m2.hari. (JWWA)

Total Waktu Tinggal di dalam Reaktor Pengolahan Lanjut

= 2.16 jam + 4,8 jam + 2,52 jam + 2.16 jam = 11,64 Jam

Total Waktu Tinggal Di dalmsistem IPAL = Waktu Tinggal Bak Ekualisasi + Waktu

Tinggal Reaktor Anaerob + Waktu Tinggal Reaktor Pengolahan Lanjut

= 12 Jam + 5,52 Jam + 11,64 jam = 29,16 Jam.


489

Media Pembiakan Mikroba

Material : PVC sheet

Ketebalan : 0,15 – 0,23 mm

Luas Kontak Spsesifik : 200 – 226 m2/m3

Diameter lubang : 2 cm x 2 cm

Warna : bening transparan.

Berat Spesifik : 30 -35 kg/m3

Porositas Rongga : 0,98

Total Media Biofilter Yang Diperlukan = 10 m3

Pompa Air Sirkulasi

Kapasitas : 10 M3/hari

Tipe : Pompa Celup

Total Head : 9 meter

Jumlah : 1 buah (satu untuk cadangan)

Listrik : 80-100 watt, 220-240 volt

Blower Udara

Kapsitas : 0,213 m3 per menit

Total Head : 280 cm air

Tipe : HiBLOW 60

Listrik : 100 watt

Jumlah : 2 unit

Gambar bak ekualisasi, reaktor biofilter anaerob serta reaktor pengolahan lanjut

ditunjukkan seperti pada gambar 3.11 sampai dengan Gambar 3.17.


490

3.5. Bak Kontaktor Khlorine

Unit IPAL Rumah sakit tersebut dapat dilengkapi dengan bak khlorinasi (bak

kontaktor) yang berfungsi untuk mengkontakkan khlorine dengan air hasil

pengolahan. Air limbah yang telah diolah sebelum dibuang ke saluran umum

dikontakkan dengan khlorine agar mikroorganisme patogen yang ada di dalam air

dapat dimatikan. Senyawa khlor yang digunakan adalah kaporit dalam bentuk tablet.

Dari hasil perhitungan di atas, diagram proses pengolahan air limbah rumah

sakit Kombinasi biofilter anaerob-aerob dapat dilihat seperti pada Gambar 3.11.

Gambar Bak Ekulisasi dapat dilihat pada Gambar 3.12 dan Gambar 3.13.

Penampang Biofilter Anaerobik untuk IPAL Rumah Sakit dapat dilihat pada Gambar

3.14. Reaktor Biofilter Pengolahan Lanjut Untuk IPAL Rumah Sakit dapat dilihat pada

Gambar 3.15 sampai dengan Gambar 3.19. Alterantif lokasi IPAL dapat dilihat pada

Gambar 3.10. Media Biofilter dari bahan palstik tipe sarang tawon dapat dilitat seperti

pada Gambar 3.11

Gambar 3.11. Diagram Proses Pengolahan Air Limbah Rumah Sakit Kombinasi

Biofilter Anaerob-Aerob


491

Gambar 3.12 . Potongan Melintang Bak Ekulaisasi

Gambar 3.13. Bak Ekualisasi (Tampak Atas)


492

Gambar 3.14. Penampang Biofilter Anaerobik untuk IPAL Rumah Sakit


493

Gambar 3.15. Penampang Biofilter Anaerobik untuk IPAL Rumah Sakit


494

Gambar 3.16. Reaktor Biofilter Pengolahan Lanjut Untuk IPAL Rumah Sakit, Tampak

Atas.

Gambar 3.17. Reaktor Biofilter Pengolahan Lanjut Untuk IPAL Rumah Sakit,

Tampak Atas.


495

Gambar 3.18. Reaktor Biofilter Pengolahan Lanjut Untuk IPAL Rumah Sakit,

Potongan melintang.

Gambar 3.19. Media Biofilter dari bahan palstik tipe sarang tawon


496

3.6. Spesifikasi Teknis Alat Kapasitas 20 M3/Hari.

1. KAPASITAS DISAIN

Kapasitas = 20 m3/hari

Influent BOD = 400 ppm

Influent SS = 300 ppm

Effluent BOD = 30 ppm

Effluent SS = 20 ppm

Efisiensi Pengolahan = 90-95 %

2. BAK EKUALISASI

Dimensi bak :

Lebar = 2 m

Panjang = 2 m

Kedalaman = 2,5 m


Bahan = Bata Beton cor

3. UNIT REAKTOR ANAREOB

Dimensi Reaktor :

Panjang = 150 cm

Lebar = 150 cm

Tinggi = 230 cm

Bahan = Fiber Rainforced Palstic (FRP)

Media = Plastic Media (type: honeycomb tube)

Spesific Area : 200 – 226 m2/m3


497

4. UNIT REAKTOR AREOB (PENGOLAHAN LANJUT)

Dimensi Reaktor :

Panjang = 320 cm

Lebar = 150 cm

Tinggi = 230 cm

Bahan = Plastic Media (type: honeycomb tube)

Spesific Area : 200 – 226 m2/m3

5. EQUIPMENT

a. BLOWER UDARA :

Tipe : HIBLOW 60

Listrik : 100 watt, 220 volt.

Jumlah : 2 unit

b. POMPA AIR BAKU LIMBAH

Tipe : Submersible Pump (Pompa Celup)

Kapasitas : 20 - 40 liter/menit

Listrik : 100 watt

Total Head : 8 meter

Jumlah : 1 unit

Material : Stainless Steel

c. POMPA SIRKULASI :

Tipe : Submersible Pump

Kapasitas : 20 liter/menit

Listrik : 75 watt

Total Head : 6-8 meter

Jumlah : 1 unit


498

d. MEDIA BIOFILTER

Material = PVC sheet

Ketebalan = 0,15 – 0,23 mm

Luas Kontak Spsesifik = 200 – 226 m2/m3

Diameter lubang = 2 cm x 2 cm

Warna = bening transparan.

Berat Spesifik = 30 -35 kg/m3

Porositas Rongga = 0,98

Jumlah = 10 M3

3.7. Pembangunan Paket IPAL Rumah Sakit Kapasitas 20 M3 / Hari

Foto-foto peralatan dalam persiapan pembangunan unit IPAL di salah satu rumah

sakit di Jakarta

Reaktor Bofilter Anaerob


499

Reaktor Pengolahan lanjut (Reaktor Aerob)

Reaktor Pengolahan lanjut (Reaktor Aerob)


500

Penggalian Tanah dan Pemasangan Tiang Pondasi Untuk Tempat Reaktor

Pembuatan Tutup Reaktor, Dipasang Setalah Reaktor Ditanam


501

Persiapan Penyediaan Media Sarang Tawon

Pemasangan Media Sarang Tawon Pada Reaktor


502

Setelah Media Sarang Tawon Dipasang Reaktor Ditutup

Pinggir-Pinggir Reaktor Diisi Tanah Agar Padat dan Rapih


503

Persiapan Pemasangan Kabel-kabel Listrik

Pemasangan Kabel-kabel Listrik Untuk Pompa dan Blower


504

Pompa Sirkulasi

Blower Udara


505

Pemasangan Tutup Beton di Atas Reaktor

Perapihan Lokasi Pemasangan Reaktor


506

Mengembalikan Fungsi Lokasi Pemasangan IPAL ke Fungsinya Semula

Sebagai Pelataran Parkir Kendaraan


507

BAB 4

HASIL UJI COBA

PENGOLAHAN AIR LIMBAH RUMAH

SAKIT DENGAN PROSES BIOFILTER

ANAEROB-AEROB

4.1. Karakteristik Air Limbah

ontoh air limbah dalam penelitian ini adalah air limbah Rumah Sakit Makna

yang berlokasi di Jalan Ciledug Raya, Tangerang dan tergolong rumah

sakit kelas C. Air limbah yang diolah berasal dari kegiatan rumah sakit,

yaitu yang berasal dari air limbah non medis maupun air limbah medis, dikumpulkan

melalui saluran pipa pengumpul dan dialirkan ke bak kontrol untuk selanjutnya diolah

di unit pengolahan .

Kualitas air limbah rumah sakit sebelum diolah saat pengambilan sampel

tanggal 22 April 2001 berdasarkan hasil analisa di laboratorium dan dibandingkan

dengan baku mutu yang diatur dalam keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup

Republik Indonesia No : Kep-58/MENLH/12/1995 tentang Baku Mutu Limbah Cair

Bagi Kegiatan Rumah Sakit dapat dilihat pada Tabel 4.1. Berdasarkan hasil analisa

karakteristik air limbah Rumah Sakit Makna terlihat bahwa air limbah tersebut

mempunyai nilai pH yang masih berada dalam kisaran pH optimum bagi bakteri,

sehingga tidak mengganggu proses pengolahan. Kandungan zat organik yang

dinyatakan sebagai COD termasuk dalam tingkat menengah.

Limbah cair dapat diklasifikasikan berdasarkan tingkat biodegradabilitas-nya.

Limbah cair tergolong biodegradable bila nilai ratio BOD terhadap COD sekitar 0,65;

tergolong sedikit biodegradable bila nilai ratio tersebut sekitar 0,32; dan tergolong

kurang biodegradable bila nilai ratio BOD terhadap COD sekitar 0,16. Berdasarkan

hasil penelitian didapat angka perbandingan BOD/COD adalah 0,5 termasuk dalam

C


508

kategori limbah cair yang biodegradable. Tingkat biodegradabilitas yang tinggi ini

mengindikasikan bahwa pengolahan secara biologi memberikan berbagai

keuntungan dibanding dengan pengolahan secara kimia atau fisika. Sedangkan

kandungan logam pada air limbah tersebut masih berada di bawah baku mutu,

sehingga tidak bersifat toksik bagi bakteri metanogen dan bakteri pendegradasi

senyawa organik lainnya.

Tabel 4.1. Karakteristik Air Limbah Rumah Sakit Makna

Parameter Satuan Baku Mutu Hasil Analisa

I. Fisika

Zat padat tersuspensi mg/l 30 *) 260

Zat padat terlarut mg/l 1000 50 – 485

II. Kimia

Ammonia (NH3) mg/l 5 2.8 – 12.5

Nitrat (NO3) mg/l 10 0.7

Nitrit (NO2) mg/l 1 0.05

PH - 6-9 6.8

Flourida (F) mg/l 2 0.25

Sulfida (H2S) mg/l 0.05 Ttd

Klorin (Cl2) mg/l 1 <0.1

III. Khusus

COD (K2Cr2O7) mg/l 80 *) 190 – 4025

BOD (20°C, 5 days) mg/l 30 *) 92 – 2128

Organic matter (KmnO4) mg/l 85 1085

Surfactan anionic as MBAS mg/l 1 1.1 – 24.2

Oil & Grease mg/l 5 17

Phenol mg/l 0.5 0.25

Cyanide (CN) mg/l 0.05 <0.05

IV. Logam

Iron (Fe) mg/l 5 2.70


509

Copper (Cu) mg/l 1 <0.03

Lead (Pb) mg/l 0.10 <0.02

Cadnium (Cd) mg/l 0.05 <0.01

Chromium Total mg/l 0.5 <0.04

Nickel (Ni) mg/l 0.10 <0.05

Zinc (Zn) mg/l 2 0.14

Manganese (Mn) mg/l 2 0.20

Mercury (Hg) mg/l 0.02 <0.001

Chrom Hexavalent (Cr+6) mg/l 0.1 <0.04

Keterangan :

- Baku Mutu Limbah Cair sesuai SK Gubernur KDKI Jakarta No : 582 tahun

1995.

*) Baku Mutu Limbah Cair sesuai Kep-58/MENLH/12/1995 tentang Baku

Mutu Limbah Cair Bagi Kegiatan Rumah Sakit.

4.2. Hasil Pengukuran Debit

Berdasarkan pengukuran debit yang dilakukan selama tujuh hari pengukuran

diketahui bahwa debit total rata-rata pemakaian air per hari untuk rumah sakit ini

adalah sebesar 9,165 m3/hari. Debit ini berfluktuasi sesuai dengan kegiatan-kegiatan

yang menggunakan air yang dilakukan di rumah sakit tersebut. Kegiatan pemakaian

air terbesar terjadi pada pukul 09.00-10.00 untuk pagi hari, dimana pada saat itu air

banyak digunakan untuk mencuci pakaian, sprei, serta peralatan pasien lainnya.

Setelah itu pemakaian air cenderung menurun kuantitasnya, dan baru meningkat lagi

pada pukul 17.00-18.00 dimana pada saat itu air banyak digunakan untuk mandi

pasien.

Selain itu debit harian yang terjadi di Rumah Sakit Makna dipengaruhi oleh

jumlah pasien yang ada dan karyawan yang bekerja pada rumah Sakit Makna

tersebut. Grafik fluktuasi debit rata-rata dan grafik volume kumulatif pemakaian air

terhadap waktu dapat dilihat pada Gambar 4.1 dan Gambar 4.2 berikut.


510

0

5

10

15

20

25

30

35

40

00.00-01.00

02.00-03.00

04.00-05.00

06.00-07.00

08.00-09.00

10.00-11.00

12.00-13.00

14.00-15.00

16.00-17.00

18.00-19.00

20.00-21.00

22.00-23.00

Waktu

Debit (m3/hari)

Gambar 4.1. Grafik Fluktuasi Debit Harian Rata-Rata

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

00.00-01.00

02.00-03.00

04.00-05.00

06.00-07.00

08.00-09.00

10.00-11.00

12.00-13.00

14.00-15.00

16.00-17.00

18.00-19.00

20.00-21.00

22.00-23.00

Waktu

Debit Kumulatif Rata-Rata (m3)

Gambar 4.2. Grafik Debit Kumulatif Rata-Rata


511

4.3. Sistem Kerja Pengolahan Air Limbah

Air limbah rumah sakit adalah seluruh buangan cair yang berasal dari hasil

proses seluruh kegiatan rumah sakit yang meliputi: limbah domistik cair yakni

buangan kamar mandi, dapur, air bekas pencucian pakaian; limbah cair klinis yakni

air limbah yang berasal dari kegiatan klinis rumah sakit misalnya air bekas cucian

luka, cucian darah dll.; air limbah laboratorium; dan lainya. Air limbah rumah sakit

yang berasal dari buangan domistik maupun buangan limbah cair klinis umumnya

mengadung senaywa pulutan organik yang cukup tinggi, dan dapat diolah dengan

proses pengolahan secara biologis, sedangkan untuk air limbah rumah sakit yang

berasal dari laboratorium biasanya banyak mengandung logam berat yang mana bila

air limbah tersebut dialirkan ke dalam proses pengolahan secara biologis, logam

berat tersebut dapat menggagu proses pengolahannya.

Oleh karena itu untuk pengelolaan air limbah rumah sakit, maka air limbah

yang berasal dari laboratorium dipisahkan dan ditampung, kemudian diolah secara

kimia-fisika, Selanjutnya air olahannya dialirkan bersama-sama dengan air limbah

yang lain, dan selanjutnya diolah dengan proses pengolahan secara biologis.

Diagram proses pengelolaan air limbah rumah sakit secara umum dapat dilihat

seperti pada Gambar 4.3.

Gambar 4.3. Diagram Proses Pengelolaan Air Limbah Rumah Sakit


512

Seluruh air limbah yang dihasilkan oleh kegiatan rumah sakit, yakni yang

berasal dari limbah domistik maupun air limbah yang berasal dari kegiatan klinis

rumah sakit dikumpulkan melalui saluran pipa pengumpul. Selanjutnya dialirkan ke

bak kontrol. Fungsi bak kontrol adalah untuk mencegah sampah padat misalnya

plastik, kaleng, kayu agar tidak masuk ke dalam unit pengolahan limbah, serta

mencegah padatan yang tidak bisa terurai misalnya lumpur, pasir, abu gosok dan

lainnya agar tidak masuk kedalam unit pengolahan limbah.

Dari bak kontrol, air limbah dialirkan ke bak pengurai anaerob. Bak pengurai

anaerob dibagi menjadi dua buah ruangan yakni bak pengendapan atau bak

pengurai awal, biofilter anaerob tercelup dengan aliran dari bawah ke atas (Up Flow.

Air limpasan dari bak pengurai anaerob selanjutnya dialirkan ke unit pengolahan

lanjut. Unit pengolahan lanjut tersebut terdiri dari beberapa buah ruangan yang berisi

media dari bahan PVC bentuk sarang tawon untuk pembiakan mikro-organisme yang

akan menguraikan senyawa polutan yang ada di dalan air limbah.

Setelah melalui unit pengolahan lanjut, air hasil olahan dialirkan ke bak

khlorinasi. Di dalam bak khlorinasi air limbah dikontakkan dengan khlor tablet agar

seluruh mikroorganisme patogen dapat dimatikan. Dari bak khlorinasi air limbah

sudah dapat dibuang langsung ke sungai atau saluran umum.

4.4. Kinerja Setiap Bak Pengolahan

Untuk mengetahui kinerja masing-masing bak pengolahan ini maka dihitung :

efisiensi pengolahan yang diperoleh dari tiap bak dan massa penyisihan rata-rata.

Hasil yang diperoleh berasal dari analisa kualitas air limbah pada inlet dan outlet

masing-masing bak pengolahan pada saat jam puncak yaitu antara jam 09.00-10.00.

Tingkat efisiensi yang diperoleh dari unit pengolahan tersebut menunjukkan hasil

yang tidak selalu sama, hal ini disebabkan karena beberapa faktor yang dapat

mempengaruhi tingkat efisiensi dari unit pengolahan tersebut antara lain faktor

fluktuasi kualitas air limbah yang masuk, waktu tinggal air limbah di dalam unit

pengolahan, dan sewaktu-waktu dapat juga terjadi hal-hal yang tidak diinginkan

seperti kerusakan pada alat-alat pendukung unit pengolahan ini.


513

4.4.1. Bak Pengurai Anaerob

Besarnya efisiensi pengolahan yang dihasilkan pada bak pengurai anaerob

dalam unit pengolahan ini seperti terlihat pada Tabel 4.2 :

Tabel 4.2. Penyisihan COD, BOD5, TSS, Ammonia, Dan Deterjen Di Dalam Bak

Pengurai Anaerob Pada Saat Jam Puncak

Parameter Sampel Konsentrasi (mg/l) Penyisihan

Tanggal Influen Efluen (%)

COD 22-6-2001 190 75 60.53

27-6-2001 245 98 60

30-6-2001 240 105 56.25

rata-rata 225 92.67 58.93

BOD5 22-6-2001 92 40 56.52

27-6-2001 128 43 66.41

30-6-2001 124 42 66.13

rata-rata 114.67 41.67 63.02

TSS 22-6-2001 55 32 41.82

27-6-2001 50 26 48

30-6-2001 80 42 47.5

rata-rata 61.67 33.33 45.77

Ammonia 22-6-2001 6.65 4.1 38.35

27-6-2001 12 7.85 34.58

30-6-2001 12.5 9 28

rata-rata 10.38 6.98 33.64

Deterjen 22-6-2001 19 7.2 62.11

27-6-2001 14.5 8.2 43.45

30-6-2001 12 6.75 43.75

rata-rata 15.17 7.38 49.77


514

Terlihat bahwa di dalam bak pengurai anaerob efisiensi terbesar terjadi pada

penyisihan BOD5, yaitu sebesar 63,02 %, sedangkan efisiensi terkecil terjadi pada

penyisihan ammonia yaitu 33,64%. Senyawa organik (COD dan BOD5) mengalami

angka penyisihan terbesar di bak biofilter anaerob. Karena efluen pada bak biofilter

anaerob ini masih di atas baku mutu dan masih dapat didegradasi secara biologis,

maka diperlukan bak biofilter anoksik dan aerob. Bak biofilter aerob juga berguna

untuk menurunkan bau dan meningkatkan DO pada efluen akhir. Kecenderungan

efisiensi penyisihan di bak pengurai anaerob dilampirkan dalam Gambar 4.4 .

Efisiensi Bak Pengurai Anaerob

0

10

20

30

40

50

60

70

COD BOD5 TSS Amonia Deterjen

(MBAS)Parameter

Efisiensi (%)

Gambar 4.4. Grafik Efisiensi Pengolahan Bak Pengurai Anaerob

Efisiensi pengolahan bak pengurai anaerob dapat juga ditinjau dalam bentuk

perhitungan massa zat pencemar rata-rata yang tersisihkan perhari selama waktu

pengambilan sampel. Jumlah massa rata-rata yang tersisihkan tersebut dapat

dihitung dengan persamaan berikut :

(Si – Se) g/m3 x Q air buangan m3/hari, di mana Q = 9,165 m3/hari


515

Tabel 4.3. Jumlah Massa Rata- Rata yang Tersisihkan di Bak Pengurai Anaerob

Parameter

Konsentrasi

(gr/m3)

Massa Tersisihkan

Rata-Rata

Influen Efluen (gr/hari)

COD 225 92.67 112.80

BOD 114.67 41.67 669.04

TSS 61.67 33.33 259.74

Ammonia 10.38 6.98 31.16

Deterjen 15.17 7.38 71.40

4.4.2. Bak Biofilter Tercelup Anoksik

Besarnya efisiensi pengolahan rata-rata yang dihasilkan pada bak biofilter

tercelup anoksik dalam unit pengolahan ini secara lengkap dapat dilihat pada Tabel

4.4. Dari tabel tersebut terlihat bahwa di dalam bak biofilter tercelup anoksik angka

penyisihan terbesar terjadi pada ammonia, yaitu sebesar 73,53 %, sedangkan angka

penyisihan terkecil terjadi pada deterjen yaitu 53,70%. Karena konsentrasi COD,

BOD5, TSS, deterjen, dan ammonia pada bak ini masih ada yang berada di atas

baku mutu maka dilakukan proses pengolahan secara aerobik.

Dalam bak biofilter anoksik ini dilakukan sirkulasi yaitu dari efluen bak biofilter

aerob disirkulasi kembali ke bak pengendapan awal anoksik. Hal ini dilakukan selain

untuk meningkatkan beban hidrolik juga untuk meningkatkan penyisihan BOD karena

terjadi peningkatan DO. Pada reaktor gabungan anoksik-aerob kandungan nitrat dari

zona aerob akan diturunkan dengan cara diresirkulasi ke bak influen anoksik lalu

kemudian terjadi proses denitrifikasi pada zona anoksik. Kecenderungan efisiensi

dilampirkan dalam Gambar 4.5 .


516

Tabel 4.4. Penyisihan COD, BOD5, TSS, Ammonia, dan Deterjen Di Dalam Bak

Biofilter Tercelup Anoksik Pada Saat Jam Puncak



COD 22-6-2001 75 36 52.00

27-6-2001 98 43 56.12

30-6-2001 105 49 53.33

Rata-rata 92.67 42.67 53.82

BOD5 22-6-2001 40 16 60.00

27-6-2001 43 16 62.79

30-6-2001 42 16 61.90

Rata-rata 41.67 16 61.57

TSS 22-6-2001 32 10 68.75

27-6-2001 26 10 61.54

30-6-2001 42 14 66.67

Rata-rata 33.33 11.33 65.65

Ammonia 22-6-2001 4.1 1.3 68.29

27-6-2001 7.85 2 74.52

30-6-2001 9 2 77.78

Rata-rata 6.98 1.77 73.53

Deterjen 22-6-2001 7.2 3.3 54.17

27-6-2001 8.2 3.5 57.32

30-6-2001 6.75 3.4 49.63

Rata-rata 7.38 3.4 53.70


517

Efisiensi Bak Biofilter tercelup Anoksik

0

10

20

30

40

50

60

70

80


(MBAS)Parameter

Efisiensi (%)

Gambar 4.5. Grafik Efisiensi Pengolahan Bak Biofilter Tercelup Anoksik

Bentuk persamaan penyisihan massa rata-rata perhari selama waktu pengambilan

sampel dilihat dari efisiensi pengolahan pada bak biofilter tercelup anoksik adalah

sebagai berikut :

(Si – Se) g/m3 x Q air buangan m3/hari

Tabel 4.5. Jumlah Massa Rata-Rata yang Tersisihkan Di Dalam Bak Biofilter

Tercelup Anoksik

Parameter Konsentrasi (gr/m3) Massa Tersisihkan rata-Rata


COD 92.67 42.67 458.25

BOD5 41.67 16 235.26

TSS 33.33 11.33 201.63

Ammonia 6.98 1.77 47.75

Deterjen 7.38 3.4 36.48


518

4.4.3. Bak Biofilter Tercelup Aerob

Besarnya efisiensi pengolahan rata-rata yang dihasilkan pada bak biofilter

tercelup aerob dalam unit pengolahan ini seperti terlihat pada Tabel 4.6.

Tabel 4.6. Efisiensi Penyisihan COD, BOD5, TSS, Ammonia, Dan Deterjen Pada

Bak Biofilter Tercelup Aerob Saat Jam Puncak



COD 22-6-2001 36 20 44.44

27-6-2001 43 22 48.84

30-6-2001 49 25 48.98

Rata-rata 42.67 22.33 47.42

BOD5 22-6-2001 16 8 50

27-6-2001 16 9 43.75

30-6-2001 16 8 50

Rata-rata 16 8.33 47.92

TSS 22-6-2001 10 10 0

27-6-2001 10 10 0

30-6-2001 14 10 28.57

Rata-rata 11.33 10 9.52

NH3 22-6-2001 1.3 0.3 76.92

27-6-2001 2 0.4 80

30-6-2001 2 0.4 80

Rata-rata 1.77 0.37 78.97

Deterjen 22-6-2001 3.3 0.5 84.85

27-6-2001 3.5 0.76 78.29

30-6-2001 3.4 0.6 82.35

Rata-rata 3.40 0.62 81.83


519

Terlihat bahwa di dalam bak biofilter aerob efisiensi terbesar terjadi pada

penyisihan deterjen, yaitu sebesar 81,83%, sedangkan efisiensi terkecil terjadi pada

penyisihan TSS yaitu 9,52 %. TSS mengalami penyisihan terkecil di bak biofilter

aerob ini dapat terjadi karena konsentrasi TSS pada inlet bak biofilter aerob kecil,

hanya sedikit yang bisa terdegradasi oleh mikroorganisme, tersaring oleh media dan

mengalami proses pengendapan.

Angka penyisihan deterjen terbesar terjadi di bak biofilter aerob selain

disebabkan karena proses pendegradasian oleh mikroorganisme aerob,

pengurangan kandungan deterjen dalam air limbah di bak biofilter aerob sebagian

kecil dapat juga melalui proses flotasi (sebagai efek langsung dari gelembung-

gelembung udara yang ditiup blower).

Untuk ammonia mengalami angka penyisihan sebesar 78,97%. Ammonia juga

mengalami penyisihan terbesar di bak biofilter aerob. Hal ini menunjukkan bahwa di

dalam bak biofilter aerob terjadi proses nitrifikasi. Proses nitrifikasi yang terjadi ini

adalah suatu proses pengubahan dari NH4+ menjadi NO2

- yang kemudian menjadi

NO3- yang dilakukan oleh bakteri autrotropik dan heterotropik. Pengubahan NH4

+

menjadi NO2- dilakukan oleh bakteri nitrosomonas dan selanjutnya NO2

- yang

terbentuk diubah menjadi NO3- oleh bakteri nitrobacter.

Kedua jenis bakteri di atas hidup dalam keadaan aerob sehingga memerlukan

konsentrasi oksigen yang cukup untuk sumber energi dalam menunjang proses

metabolisme, dan juga proses nitrifikasi merupakan suatu proses aerob sehingga

keberadaan oksigen sangat penting dalam proses ini. Selain karena proses

nitrifikasi, penyisihan ammonia dapat juga terjadi karena proses sintesa sel pada

mikroorganisme.

Di dalam bak biofilter tercelup aerob, suplai oksigen berasal dari blower.

Keberadaan blower dalam bak ini sangat membantu dalam hal penurunan

kandungan senyawa pencemar dalam air limbah, adanya blower berfungsi sebagai

penyuplai oksigen sehingga mikroorganisme aerob dapat tumbuh dan berkembang

biak, di samping itu sebagai penghilang bau yang berasal dari proses anaerob di bak

pengurai anaerob dan meningkatkan DO pada efluen akhir.


520

Contoh air yang diambil pada penelitian untuk menghitung efisiensi bak

biofilter tercelup aerob sama dengan efluen akhir dari instalasi pengolahan. Bila

dibandingkan dengan baku mutu (Kep-58/MENLH/12/1995 tentang Baku Mutu

Limbah Cair) dapat dilihat konsentrasi zat pencemar pada efluen akhir berada jauh di

bawah ambang batas yang diijinkan, sehingga aman bagi lingkungan.

Kecenderungan efisiensi dilampirkan dalam Gambar 4.6 .

Efisiensi Bak Biofilter Aerob

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90


(MBAS)Parameter

Efisiensi (%)

Gambar 4.6. Grafik Efisiensi Pengolahan Bak Biofilter Tercelup Aerob

Efisiensi pengolahan bak biofilter tercelup aerob dapat juga ditinjau dalam bentuk

perhitungan massa zat pencemar rata-rata yang tersisihkan perhari selama waktu

pengambilan sampel. Massa yang tersisihkan tersebut dapat dihitung dengan

persamaan berikut:

(Si – Se) g/m3 x Q air buangan m3/hari,

dimana Q = 9,165 m3/hari


521

Tabel 4.7. Jumlah Massa Rata-Rata Yang Tersisihkan di Dalam Bak Biofilter

Tercelup Aerob

Parameter Konsentrasi (gr/m3) Massa Tersisihkan Rata-Rata


COD 42.67 22.33 186.42

BOD5 16 8.33 70.30

TSS 11.33 10 12.19

Ammonia 1.77 0.37 12.83

Deterjen 3.40 0.62 25.48

4.5. Pengaruh Fluktuasi Debit Terhadap Penyisihan COD, BOD5,

TSS, Ammonia, dan Deterjen Pada Unit Pengolahan

Untuk mengetahui pengaruh fluktuasi debit terhadap total efisiensi

pengolahan limbah rumah sakit dilakukan pengukuran kuantitas dan kualitas air

limbah. Pengambilan data dilakukan setiap dua jam selama tiga kali pengukuran.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin kecil debit yang diikuti oleh besarnya

kualitas air limbah akan menghasilkan efisiensi pengolahan yang tinggi.

Debit yang kecil membuat waktu kontak yang terjadi antara air limbah dengan

mikroorganisme pada lapisan biofilm semakin lama, sehingga kesempatan

mikroorganisme mendegradasi senyawa-senyawa yang terkandung dalam air limbah

semakin besar.


522

4.5.1. Hubungan Antara Fluktuasi Debit Dengan Penyisihan COD

Pada Unit Pengolahan

Nilai COD menunjukkan kadar bahan organik yang terdapat di dalam air

limbah. Semakin tinggi nilai COD semakin tinggi kadar bahan organik yang terdapat

di dalamnya. Besarnya penyisihan COD yang dihasilkan pada unit pengolahan ini

adalah antara 87 % - 98,6 %, kecenderungan hubungan antara fluktuasi debit

dengan penyisihan COD yang terjadi dapat dilihat pada Gambar 4.7 dan Gambar

4.8 berikut ini.

Penghilangan COD

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

05.00-

06.00

07.00-

08.00

09.00-

10.00

11.00-

12.00

13.00-

14.00

15.00-

16.00

17.00-

18.00

19.00-

20.00

Waktu

Konsentrasi COD (mg/l)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Debit Limbah (m3/hari)

Konsentrasi COD (mg/l) Influen

Konsentrasi COD (mg/l) Efluen

Debit m3/hari

Gambar 4.7. Hubungan Antara Fluktuasi Debit Dan Penurunan Konsentrasi COD

Di Dalam Efluen


523

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

05.00-06.00

07.00-08.00

09.00-10.00

11.00-12.00

13.00-14.00

15.00-16.00

17.00-18.00

19.00-20.00

Waktu

Debit (m3/hari)

80

82

84

86

88

90

92

94

96

98

100

Efisiensi (%)

Debit (m3/hari) Efisiensi

Gambar 4.8. Hubungan Antara Fluktuasi Debit Dengan Penyisihan COD

Dari Gambar 4.7 dan 4.8 tersebut terlihat bahwa penyisihan COD tertinggi

terjadi pada pukul 05.00-06.00, berbanding terbalik dengan debit yang terjadi.

Tingkat efisiensi paling tinggi terjadi saat debit minimum, sehingga proses degradasi

senyawa organik oleh mikroorganisme berlangsung dalam waktu yang cukup lama.

Salah satu keuntungan reaktor biofilter tercelup adalah bahwa reaktor ini cukup

tahan terhadap fluktuasi debit dan konsentrasi. Beban organik mengalami

peningkatan sesuai dengan kegiatan pemakaian air yang terjadi, yaitu pada pada

saat air banyak dipakai untuk kegiatan memasak dan mencuci piring.


524

4.5.2. Hubungan Antara Fluktuasi Debit Dengan Penyisihan BOD5


Besarnya penyisihan BOD5 yang dihasilkan pada unit pengolahan ini adalah

antara 93,4 %- 99,3 %, tingginya angka penyisihan BOD5 ini menunjukkan bahwa

sebagian besar senyawa organik yang terkandung dalam air limbah ini dapat

didegradasi oleh mikroorganisme. Kecenderungan hubungan antara fluktuasi debit

dengan penyisihan BOD5 yang terjadi dapat dilihat pada Gambar 4.9 dan Gambar

4.10 berikut ini.

Penghilangan BOD

0

500

1000

1500

2000

2500

05.00-

06.00

07.00-

08.00

09.00-

10.00

11.00-

12.00

13.00-

14.00

15.00-

16.00

17.00-

18.00

19.00-

20.00

Waktu

Konsentrasi BOD (mg/l)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45


Konsentrasi BOD5 (mg/l) Influen

Konsentrasi BOD5 (mg/l) Efluen

Debit m3/hari

Gambar 4.9. Hubungan Antara Fluktuasi Debit Dan Penurunan Konsentrasi BOD Di

Dalam Efluen


525

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

05.00-06.00

07.00-08.00

09.00-10.00

11.00-12.00

13.00-14.00

15.00-16.00

17.00-18.00

19.00-20.00

Waktu

Debit (m3/hari)

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

Efisiensi (%)

Debit (m3/hari) Efisiensi (%)

Gambar 4.10. Hubungan Antara Fluktuasi Debit dan Penyisihan BOD5

Penyisihan BOD5 terkecil terjadi pada pukul 09.00-10.00, dimana pada saat itu aliran

air paling besar, sehingga waktu tinggal air limbah di dalam unit pengolahan paling

pendek.

4.5.3. Hubungan Antara Fluktuasi Debit Dengan Penyisihan TSS


Besarnya penyisihan TSS yang dihasilkan pada unit pengolahan ini adalah

antara 80 %-97,8 %, kecenderungan hubungan antara fluktuasi debit dengan

penyisihan TSS yang terjadi dapat dilihat pada Gambar 4.11 dan Gambar 4.12

berikut ini.


526

Penghilangan TSS

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

05.00-

06.00

07.00-

08.00

09.00-

10.00

11.00-

12.00

13.00-

14.00

15.00-

16.00

17.00-

18.00

19.00-

20.00

Waktu

Konsentrasi TSS (mg/l)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45


Konsentrasi TSS (mg/l) Influen

Konsentrasi TSS (mg/l) Efluen

Debit (m3/hari)

Gambar 4.11. Hubungan Antara Fluktuasi Debit Dan Penurunan Konsentrasi TSS Di

Dalam Efluen

0

10

20

30

40

50

05.00-06.00

07.00-08.00

09.00-10.00

11.00-12.00

13.00-14.00

15.00-16.00

17.00-18.00

Waktu

Debit (m3/hari)

60

70

80

90

100

Efisiensi (%)

Debit (m3/hari) Ef isiensi (%)

Gambar 4.12. Hubungan Antara Fluktuasi Debit dan Penyisihan TSS


527

Penyisihan TSS terkecil terjadi pada pukul 09.00-10.00, dimana pada saat itu aliran

air paling besar, sehingga waktu tinggal air limbah di dalam unit pengolahan paling

pendek.

4.5.4. Hubungan Antara Fluktuasi Debit Dengan Penyisihan

Amonia Pada Unit Pengolahan

Besarnya penyisihan Amonia yang dihasilkan pada unit pengolahan ini

adalah antara 93,75 %-98,2 %, kecenderungan hubungan antara fluktuasi debit

dengan penyisihan Ammonia yang terjadi dapat dilihat pada Gambar 4.13 dan

Gambar 4.14 berikut ini.

Penghilangan Amonia

0

2

4

6

8

10

12

05.00-

06.00

07.00-

08.00

09.00-

10.00

11.00-

12.00

13.00-

14.00

15.00-

16.00

17.00-

18.00

19.00-

20.00

Waktu

Konsentrasi Amonia (mg/l)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45


Konsentrasi NH3 (mg/l) Influen

Konsentrasi NH3 (mg/l) Efluen

Debit (m3/hari)

Gambar 4.13. Hubungan Antara Fluktuasi Debit dan Penurunan Konsentrasi Amonia

di Dalam Efluen


528

0

10

20

30

40

50

05.00-06.00

07.00-08.00

09.00-10.00

11.00-12.00

13.00-14.00

15.00-16.00

17.00-18.00

19.00-20.00

Waktu

Debit (m3/hari)

90

92

94

96

98

100

Efisiensi (%)


Gambar 4.14. Hubungan Fluktuasi Debit dan Penyisihan Amonia

Penyisihan amonia terkecil terjadi pada pukul 09.00-10.00, dimana pada saat itu

aliran air paling besar, sehingga waktu tinggal air limbah di dalam unit pengolahan

paling pendek. Proses penyisihan senyawa ammonia pada air buangan ini dapat

terjadi secara mikrobiologis melalui proses nitrifikasi hingga menjadi nitrit dan nitrat

dengan penambahan oksigen melalui proses aerasi dan dapat juga terjadi karena

ammonia digunakan untuk sintesa sel mikroorganisme.


529

4.5.5. Hubungan Antara Fluktuasi Debit Dengan Penyisihan

Deterjen Pada Unit Pengolahan

Hasil penelitian yang didapat memperlihatkan bahwa deterjen yang masuk ke

setiap tingkat pengolahan akan mengalami proses penguraian. Hal ini membuktikan

bahwa deterjen walaupun termasuk ke dalam golongan bahan organik yang sulit

terurai (refractory organic) ternyata dapat terurai. Proses penguraian deterjen dapat

terjadi secara mikrobiologis, terflotasi, dan terendapkan.

Deterjen bila ditinjau dari susunan molekul pembentuknya terbagi menjadi

susunan molekul rantai cabang dan rantai lurus. Deterjen dengan susunan molekul

rantai lurus lebih mudah untuk diuraikan oleh mikroorganisme dibandingkan dengan

rantai yang bercabang. Pada penelitian ini, susunan molekul pembentuk deterjen

tidak dapat diketahui secara pasti karena harus dilakukan penelitian tersendiri.

Penyisihan deterjen menggunakan trickling filter adalah sebesar 92,4 %,

activated sludge sebesar 94,7 % dan oxydation ponds sebesar 91,3 % (Salim,1981).

Sedangkan penyisihan deterjen yang dihasilkan pada penelitian di unit pengolahan

ini adalah antara 95,8%-99,7%, kecenderungan hubungan antara fluktuasi debit

dengan penyisihan deterjen yang terjadi dapat dilihat pada Gambar 4.15 dan

Gambar 4.16.

Dari Gambar 4.15 dan 4.16 terlihat bahwa angka penyisihan deterjen

berbanding terbalik dengan debit yang terjadi, hal ini dikarenakan pada saat debit

rendah waktu tinggal air buangan di dalam reaktor mencapai waktu yang lama,

sehingga kesempatan mikroorganisme untuk menguraikan deterjen menjadi lebih

besar.

Kecuali untuk penyisihan deterjen yang terjadi pada saat jam puncak pukul

09.00-10.00, terlihat bahwa angka penyisihan mengalami peningkatan seiring

dengan debit yang terjadi. Hal ini dapat disebabkan karena pada saat itu kegiatan di

rumah sakit tersebut banyak menggunakan deterjen (mencuci pakaian dan sprei


530

pasien) sehingga konsentrasi deterjen pun meningkat. Dan peningkatan konsentrasi

dan debit tersebut tidak banyak mempengaruhi angka penyisihan yang terjadi karena

tingginya kemampuan mikroorganisme dalam reaktor biofilter tersebut untuk

mendegradasi deterjen.

Proses penguraian deterjen tersebut dipengaruhi oleh mikroorganisme yang

memegang peranan penting. Mikroorganisme pengurai deterjen dapat

dikelompokkan atas 12 genus bakteri diantaranya adalah Acetobacter, Arthrobacter,

Bacillus, Chromobacterium, Corynebacterium, Eschericia, Flavobacterium,

Mycobacterium, Pseudomonas, Serratia, Streptococcus, dan Vibrio.

Penghilangan Deterjen (MBAS)

0

5

10

15

20

25

05.00-

06.00

07.00-

08.00

09.00-

10.00

11.00-

12.00

13.00-

14.00

15.00-

16.00

17.00-

18.00

19.00-

20.00

Waktu

Konsentrasi MBAS (mg/l)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45


Konsentrasi Deterjen (mg/l) Influen

Konsentrasi Deterjen (mg/l) Efluen

Debit (m3/hari)

Gambar 4.15. Hubungan Antara Fluktuasi Debit dan Penurunan Konsentrasi

Deterjen di dalam Efluen


531

0

10

20

30

40

50

05.00-06.00

07.00-08.00

09.00-10.00

11.00-12.00

13.00-14.00

15.00-16.00

17.00-18.00

19.00-20.00

Waktu

Debit (m3/hari)

95

96

97

98

99

100

Penyisihan (%)


Gambar 4.16. Hubungan Fluktuasi Debit dan Penyisihan Detergen.

4.6. Kondisi Lingkungan Selama Penelitian

Selama penelitian dilakukan pengamatan terhadap kondisi lingkungan yang

dapat mempengaruhi proses penguraian zat pencemar pada bioreaktor.

Pengamatan terhadap kondisi lingkungan pada bioreaktor meliputi pH dan

temperatur. Data pH pada influen dan efluen instalasi pengolahan air limbah Rumah

Sakit Makna selama penelitian berada dalam rentang 7 + 2 .

Pada rentang ini mikroorganisme jenis bakteri sangat dominan dari

mikroorganisme lain terhadap proses penguraian zat pencemar dalam bioreaktor. pH

lingkungan media sangat mempengaruhi proses pengolahan limbah secara biologis,

kisarannya antara 6,5- 8,5. pH yang terlalu tinggi (> 8,5) akan menghambat aktivitas

mikroorganisme, sedangkan pH di bawah 6,5 akan mengakibatkan pertumbuhan

jamur dan terjadi persaingan dengan bakteri dalam metabolisme materi organik.


532

Temperatur pada influen dan efluen instalasi pengolahan air limbah Rumah

Sakit Makna selama penelitian berada pada rentang 26 – 27,3°C. hal ini

menunjukkan mikroorganisme mesofilik mendominasi proses penguraian zat

pencemar dalam bioreaktor. Suhu yang ideal antara 25-30° C, temperatur yang tinggi

akan merusak proses dengan mencegah aktivitas enzim dalam sel. Peningkatan

temperatur dapat menyebabkan penurunan efisiensi pengolahan.

4.7. Identifikasi Mikroorganisme

Dalam pengolahan biologis, mikroorganisme merupakan faktor yang penting

dalam berlangsungnya proses biologis. Identifikasi mikroorganisme pada bioreaktor

lekat bermedia sarang tawon ini dimaksudkan untuk mengetahui jenis

mikroorganisme yang berperan dalam penurunan bahan organik . Berikut adalah

tabel hasil identifikasi mikroorganisme dalam bioreaktor lekat.

Tabel 4.8. Jenis Mikroorganisme pada Bioreaktor Lekat MediaSarang Tawon.

No Jenis Mikroorganisme

1 Eschericia coli

2 Basilus subtilus

3 Staphylococcus aureus

3 Vibrio comma

4 Pseudomonas aeruginosa

Sumber : Lab. Mikrobiologi FK Universitas Trisakti

Dari hasil identifikasi mikroorganisme tersebut, pada pertumbuhan melekat

bakteri yang paling umum terdapat pada media antara lain adalah Pseudomonas dan

Eschericia coli. Bakteri pengurai deterjen yang dapat teridentifikasi dalam

bioreaktor lekat diam antara lain Basilus subtilus, Vibrio comma, Pseudomonas

aeruginosa, dan Escherichia coli.


533

BAB 5

BIAYA OPERASIONAL IPAL

iaya operasional unit pengolah limbah rumah sakit dihitung berdasarkan

kebutuhan biaya listrik dan biaya rutin perawatan fasilitas IPAL. Rincian

biaya litrik dan biaya rutin perawatan per bulan dapat dilihat pada Tabel 5.1.

Dari tabel tersebut dapat diperkirakan biaya operasional IPAL Rumah Sakit kapasitas

20 m3 per hari adalah Rp. 589.000,- per bulan atau Rp.980,- per m3 air limbah.

Tabel 5.1. Perkiraan Biaya Operasional IPAL per Hari

No Pengeluaran Jumlah KWH/bln

Harga Satuan (Rp)

Total

1 Kebutuhan Listrik

Pompa Limbah 250 watt

Pompa sirkulasi 75 watt

Blower Udara 200 watt

Total 525 watt

378 500 189.000

2 Perawatan Rutin - 400.000,-/bln 400.000

TOTAL 589.000

Jumlah Air Limbah = 600 m3 per bulan

BIAYA PENGOLAHAN AIR LIMBAH = Rp.980,- per M3 Air Limbah.

B


534

DAFTAR PUSTAKA

1. -----, “ Gesuidou Shissetsu Sekkei Shisin to Kaisetsu “, Nihon Gesuidou Kyoukai,

1984.

2. -----, “Pekerjaan Penentuan Standard Kualitas Air Limbah Yang Boleh Masuk Ke

Dalam Sistem Sewerage PD PAL JAYA”, Dwikarasa Envacotama-PD PAL JAYA,

1995.

3. Gouda T., “ Suisitsu Kougaku – Ouyouben”, Maruzen kabushiki Kaisha, Tokyo,

1979.

4. Said, N.I., “Sistem Pengolahan Air Limbah Rumah Tangga Skala Individual

Tangki Septik Filter Up Flow”, Majalah Analisis Sistem Nomor 3, Tahun II, 1995.

5. Sueishi T., Sumitomo H., Yamada K., dan Wada Y., “ Eisei Kougaku “ (Sanitary

Engineering), Kajima Shuppan Kai, Tokyo, 1987.

6. Viessman W, Jr., Hamer M.J., “ Water Supply And Polution Control “, Harper &

Row, New York, 1985.

7. Wignjohusodo, S., “Pengelolaan Limbah Secara Terpadu dan Terpusat”,

Presentasi Pengelolaan Limbah Rumah Sakit, Jakarta 11 Juli 1996.

bagian 8 teknologi pengolahan limbah cair rumah...

Documents