View
231
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
7/24/2019 03 Bab II Pengantar Pengolahan Limbah Cair
1/15
BAB II
DASAR-DASAR PENGOLAHAN LIMBAH CAIR
2.1. Pengolahan Limbah Secara Fisika
Bahan tersuspensi berukuran besar, mudah mengendap atau terapung harus
disisihkan lebih hadulu, agar tidak mengganggu tahap pengolahan berikutnya.
Screening (penyaringan) dapat dipilih sebagai cara penyisihan padatan paling murah
dan efisien. Penyisihan terhadap bahan mudah mengendap digunakan teknik
pengendapan. Parameter utama desain pengendapan adalah kecepatan partikel
mengendap dan waktu detensi hidrolis dalam bak pengendap. Teknik flotasi dipakai
untuk menyisihkan bahan mengapung (misal; minyak). Flotasi juga dipakai
menyisihkan bahan-bahan tersuspensi (clarification) dan pemekatan lumpur (sludge
thickening) dengan menghembuskan udara ke atas (air flotation).
Proses filtrasi dalam pengolahan limbah, biasanya untuk mendahului proses
adsorbsi atau reverse osmosis. Diharapkan filtrasi mampu menyisihkan sebanyak
mungkin partikel tersuspensi di dalam limbah, agar tidak mengganggu proses adsorbsi
atau menyumbat membran osmosa. Proses adsorbsi dengan karbon aktif, untuk
menyisihkan senyawa aromatik (contoh; fenol) dan senyawa organik lain. terutama
jika diinginkan untuk menggunakan kembali air limbah tersebut. Aplikasi teknologi
membran (reverse osmosis) biasanya untuk pengolahan skala kecil. Kualitas hasil
pengolahan reverse osmosisrelatif lebih baik, sehingga dapat dimanfaatkan kembali,
namun biaya instalasi dan operasinya sangat mahal.
7/24/2019 03 Bab II Pengantar Pengolahan Limbah Cair
2/15
PemisahanCair
Padatan
Penapisan
Presipitasi
Tipebertekanan
Tipegravitasi
Tiperesirkulasiberlumpur
Tipepalletselimutlumpur
Tipeselimutlumpur
Tipekonvensional
Presipitasisentrifugasi
Dehidrasisentrifugasi
Filtrasi
Flotasi
Centrifugasi
Filtrasi
Filtermembran
Dewatering
Klarifier
Pemekatan
Filtrasiprecoat
Filtrasi
Filtrasilambat
Filtrasicepat
Mikrofilter
Ultrafilter
Reverseosmosis
Dialisiselektris
Filtertekan/press
Beltpress
Filtervacuumrotasi
Gambar 2. 1. Diagram Pemisahan Bahan Padat.
Sumber :http://www.dephut.go.id/informasi/setjen/pusstan/info_5_1_0604/isi_5.htm,2004.
2.2.
Pengolahan Limbah Secara Kimia
Penggunaan bahan kimia, untuk menyisihkan koloid, logam berat, bahan
organik beracun dan senyawa fosfor. Bahan kimia bekerja dengan merubah sifat, dari
sulit mengendap menjadi mudah diendapkan; flokulasi-koagulasi, baik dengan atau
tanpa reaksi oksidasi-reduksi, dan juga berlangsung sebagai hasil reaksi oksidasi.
Larutan bahan tersuspensi biasanya sulit mengendap. Pembubuhan elektrolit yang
mempunyai muatan berlawanan dengan muatan koloid menjadikan muatan koloid
netral, sehingga dapat diendapkan.
http://www.dephut.go.id/INFORMASI/SETJEN/PUSSTAN/info_5_1_0604/isi_5.htmhttp://www.dephut.go.id/INFORMASI/SETJEN/PUSSTAN/info_5_1_0604/isi_5.htmhttp://www.dephut.go.id/INFORMASI/SETJEN/PUSSTAN/info_5_1_0604/isi_5.htmhttp://www.dephut.go.id/INFORMASI/SETJEN/PUSSTAN/info_5_1_0604/isi_5.htmhttp://www.dephut.go.id/INFORMASI/SETJEN/PUSSTAN/info_5_1_0604/isi_5.htm7/24/2019 03 Bab II Pengantar Pengolahan Limbah Cair
3/15
Penyisihan logam berat dan senyawa fosfor dengan menaikan pH (pembubuhan
larutan alkali misal; air kapur) sehingga terbentuk endapan hidroksida logam-logam
tersebut atau endapan hidroksiapatit. Endapan logam lebih stabil jika pH air > 10,5
dan untuk endapan hidroksiapatit pada pH air > 9,5. Terhadap krom heksavalen,
sebelum diendapkan sebagai krom hidroksida [Cr(OH)3], terlebih dahulu direduksi
menjadi krom trivalent dengan membubuhkan reduktor (FeSO4, SO2, atau Na2S2O5).
Penyisihan bahan organik beracun seperti fenol dan sianida pada konsentrasi
rendah dapat dioksidasi dengan chlor (Cl2), kalsium permanganat, aerasi, ozon serta
hidrogen peroksida. Sebenarnya pengolahan secara kimia memberi tingkat efisiensi
penyisihan yang tinggi, tetapi biaya pengolahan menjadi mahal karena memerlukan
bahan kimia (Raharjo, 2002).
Pengolahan Kimia Fisika
Netralisasi
Penukar ion
Koagulasi & Flokulasi
Alumina aktif
Karbon aktif
Adsorbsi
Oksidasi dan atau Reduksi
Aerasi
Ozonisasi
Elektrolisis
Oksidasi kimia/reduksi
UV
Resin penukar anion
Resin penukar kation
Zeolite
Gambar 2. 2. Diagram Jenis Pengolahan Kimia Fisika.
Sumber :http://www.dephut.go.id/informasi/setjen/pusstan/info_5_1_0604/isi_5.htm,2004.
http://www.dephut.go.id/INFORMASI/SETJEN/PUSSTAN/info_5_1_0604/isi_5.htmhttp://www.dephut.go.id/INFORMASI/SETJEN/PUSSTAN/info_5_1_0604/isi_5.htmhttp://www.dephut.go.id/INFORMASI/SETJEN/PUSSTAN/info_5_1_0604/isi_5.htmhttp://www.dephut.go.id/INFORMASI/SETJEN/PUSSTAN/info_5_1_0604/isi_5.htmhttp://www.dephut.go.id/INFORMASI/SETJEN/PUSSTAN/info_5_1_0604/isi_5.htmhttp://www.dephut.go.id/INFORMASI/SETJEN/PUSSTAN/info_5_1_0604/isi_5.htm7/24/2019 03 Bab II Pengantar Pengolahan Limbah Cair
4/15
2.3. Pengolahan Limbah Secara Biologi
Semua limbah biodegradabledapat diolah secara biologis. Pengolahan biologis
menggunakan aktifitas mikroorganisme untuk melakukan perombakan substrat bahan
pancemar. Pengolahan biologis berlangsung dalam lingkungan :
a. Anaerob, yakni kondisi DO (oksigen terlarut) dalam air tersedia cukup
banyak, sehingga oksigen bukan sebagai faktor pembatas.
b.
Anoksik, yakni kondisi konsentrasi oksigen terlarut dalam air rendah.
c. Anaerob, yakni kondisi tidak terdapat oksigen terlarut dalam air.
PengolahanBiologi
Aerobtreatment
Anaerobictreatment
Pencernaanaerobic
ProsesUASB
Proseslumpuraktif
Aerasi
Saluranoksidasi
Prosesbebasbulki
Metodestandar
Prosesnitrifikasidandenitrifikasi
PengolahanfilmBiologis
KombinasiAnaerob-AerobdanJenisLagoon
Cakrambiologi
Prosesfilterbiologidiaerasi
Aerasikontak
Filtertrikling
Prosesmediaunggunbiologi
Gambar 2. 3. Diagram Jenis Pengolahan Biologis.
Sumber :http://www.dephut.go.id/informasi/setjen/pusstan/info_5_1_0604/isi_5.htm,2004.
Berdasarkan jenis reaktor, sebagai media dimana mikroorganisme tumbuh dan
berkembangbiak melakukan proses pengolahan, dibedakan (Marsono, 2000) :
a.
Reaktor terlekat (attached growth reactor), yakni mikroorganisme yang
berperan dalam proses biologis tumbuh dan berkembang biak secara terlekat
pada suatu media dengan membentuk lapisan lendir (biofilm). Contoh
trickling filter, cakram biologi, filter terendam danfludized bed.
b. Reaktor tersuspensi (suspended growth reactor), yakni mikroorganisme
yang berproses, tumbuh dan berkembang biak secara tersuspensi contohnya
http://www.dephut.go.id/INFORMASI/SETJEN/PUSSTAN/info_5_1_0604/isi_5.htmhttp://www.dephut.go.id/INFORMASI/SETJEN/PUSSTAN/info_5_1_0604/isi_5.htmhttp://www.dephut.go.id/INFORMASI/SETJEN/PUSSTAN/info_5_1_0604/isi_5.htmhttp://www.dephut.go.id/INFORMASI/SETJEN/PUSSTAN/info_5_1_0604/isi_5.htmhttp://www.dephut.go.id/INFORMASI/SETJEN/PUSSTAN/info_5_1_0604/isi_5.htm7/24/2019 03 Bab II Pengantar Pengolahan Limbah Cair
5/15
proses lumpur aktif. Modifikasi pengolahan tersuspensi, antara lain kolam
oksidasi (oxidation ditch), kontak-stabilisasi, modified aeration, dan pure
oxygen proces.
Selain dua jenis diatas, ada jenis pengolahan lagoon atau kolam. Yaitu
pengolahan limbah dengan cara menampungnya dalam kolam yang luas dalam waktu
lama. Reduksi bahan pencemar diperoleh dari aktifitas mikroorganisme yang
menggunakan sumber carbon dan energi dari bahan polutan. Supaya waktu tinggal
dan proses lebih cepat, pada lagoondapat dilakukan aerasi. Pengolahan secara biologi
dipandang sebagai pengolahan paling murah dan efisien.
2.3.1.
Mikroorganisme pengolahan biologis
Mikroorganisme atau mikroba berperan penting dalam proses pengolahan
biologis. Mikroorganisme adalah substansi bersel satu, berkelompok, membentuk
koloni yang saling berinteraksi, dalam pertumbuhanya memerlukan energi, karbon
dan nutrien. Berdasarkan kebutuhan nutrisinya dikenal jenis mikroorganisme :
a. Autotrof, sumber karbon dari CO2, dan HCO3.
b. Heterotrof, sumber karbon dari karbon organik.
c.
Facultatif, sumber karbonya dapat karbon organik, CO2, dan HCO3.Berdasar sumber energi yang digunakan mikroorganisme untuk melakukan
aktivitasnya, dikenal jenis :
a).
Phototroph, sumber energi dari cahaya. Mikroorganisme phototroph dapat
merupakan mikrorganisme heterotrof (misal bakteri sulfur) dan organisme
aututrof(misal alga dan bakteri fotosintesis).
b).
Chemotroph, sumber energi dari reaksi kimia (reduksi dan oksidasi bahan
organik). Mikroorganisme chemotroph, dapat merupakan mikrorganisme
heterotrof (misal protozoa, fungi, dan bakteri) dan mikroorganisme aututrof
(misal bakteri nitrifikasi).
Berdasar temperatur yang cocok untuk tumbuhnya mikroorganisme, dikenal :
a). Psycrophilic, mikroorganisme dapat tumbuh pada -10 oC hingga 30 oC tetapi
optimum pada suhu 12 oC hingga 18oC.
b).Mesophilic, mikroorganisme dapat tumbuh pada 20 oC hingga 50 oC tetapi
optimum pada suhu 25 oC hingga 40oC.
7/24/2019 03 Bab II Pengantar Pengolahan Limbah Cair
6/15
c).
Thermophilic, mikroorganisme dapat tumbuh pada 35 oC hingga 75 oC tetapi
optimum pada suhu 55 oC hingga 65oC.
2.3.2.
Proses anaerob
Mikroorganisme jenis bakteri fakultatif dan anaerob (seperti Bacteroides,
Bifidobacterium, Clostridium, Lactobacillus, Streptococcus) lebih dominan meski
ditemukan pula jamur dan protozoa. Identifikasi terhadap degradasi asam benzoat
yang ditemukan hanya jenis Clostridium sp. (Djajadiningrat dan Wahyuni, 1994).
Hasil akhir degradasi anaerob terhadap bahan pencemar organik komplek (golongan
karbohidrat, protein, lemak) adalah gas methan, karbon dioksida, hirogen, amoniak
dan sulfida.
Gas-gas tersebut adalah produk dari beberapa jenis mikroorganisme yang
bekerja saling sinergis. Ada empat kelompok mikroorganisme yang berperan (Archer
dan Kirsop, 1991; Barnes dan Fitzgerald, 1987; Sahm, 1984; Sterrit dan Lester, 1988;
Zeikus, 1980 dalam Said dan Ineza, 2002) yaitu :
Zat Organik Komplek
(polisakarida, protein, lemak)
Monomer (misal monosakarida,asam amino, peptida, gliserin)
Asam lemak, alkohol, ketone
Asetat, CO2, H2
Methane
1 Bakteri Hydrolitik
2 Bakteri Acidogenik Fermentatif
3 Bakteri Acetogenik
TahapHidrolisis
TahapAcidogenesis
TahapAcetogenesis
TahapMetanogenesis
4 Bakteri Methanogenik
Gambar 2. 4. Penguraian Bahan Organik Secara Anarob.
Sumber : Said dan Ineza, 2002.
1). Kelompok bakteriHidrolitik
Pemecahan bahan organik komplek (misal karbohidrat, protein, lemak, lignin,
lipid) menjadi monomer sederhana (monosakarida, asam amino, peptida, gliserin)
oleh bakteri anaerob jenis Hidrolitik. Bakteri Hidrolitik memproduksi enzim
hidrolase (sellulase, protease, dan lipase) sebagai katalisator ektra selluler. Meski
Senyawa organik CH4+ CO2+ H2+ NH3+ H2S
7/24/2019 03 Bab II Pengantar Pengolahan Limbah Cair
7/15
CH3CH2OH + CO2 CH3COOH + 2 H2Etanol Asam asetat
CH3CH2COOH + 2 H2O CH3COOH + 2 CO2+ 3 H2Asam Propionat Asam asetat
CH3CH2CH2COOH + 2 H2O 2 CH3COOH + 2 H2Asam butirat Asam asetat
dibantu enzim proses penguraian tergolong lambat terutama terhadap limbah
sellulolitik yang yang mengandung lignin.
2). Kelompok bakteriAcidogenik fermentatif
Akaktifitas bakteri Acidogenik (pembentuk asam) fermentatif misalnya
Clostridiummerubah gula, monosakarida, asam amino, gliserin, peptida menjadi
asam lemak (low fatty acids), asam organik (asam asetat, propionik, formic, lactic,
butirik, suksinik), alkohol keton (misal; etanil, metanol, gliserol, aseton), asetat,
CO2 dan H2. Fermentasi karbohidrat produk utamanya asetat yang dipengaruhi
bakteri, kondisi kultur, pH serta potensial redok.
3).
Kelompok bakteriAcetogenik
BakteriAcetogenik(contoh; Syntrobacter wolinii, Syntrophomonas wolfeisebagai
bakteri produsen asetat dan H2) merubah asam lemak (asam propionat, asam
butirat) dan alkohol menjadi asetat, hidrogen dan karbon dioksida. Produk bakteri
ini (asam volatil dan alkohol sederhana) sangat berguna bagi bakteri anorganik
obligat sepertiMethanogensebagai sumber karbon atau energi. Sebaliknya bakteri
Methanogen menghasilkan ikatan hidrogen rendah sangat berguna bagi bakteri
Acetogenik. Proses perubahan etanol, asam propionat, dan asam butirat menjadi
asam asetat oleh bakteriAcetogenikadalah :
Pertumbuhan bakteri Acetogenik jauh lebih cepat (max mendekati 1 per jam)
dibandingMethanogensekitar 0,04 perjam.
4). Kelompok bakteriMethanogen
Gas metan yang dilepas ke atmosfer 500800 juta ton/tahun, ini menempati
proporsi 0,5% dari semua bahan organik di alam. Sekitar 2/3 methan dihasilkan
dari konversi asetat oleh Methanogen asetotropic. Sisanya (1/3) hasil reduksi
karbon dioksida oleh hidrogen (Mackie dan Bryant, 1984 dalam Said dan Ineza,
2002). Neraca masa pembentukan gas methan dapat dibaca pada diagram berikut :
7/24/2019 03 Bab II Pengantar Pengolahan Limbah Cair
8/15
AsamPropionat
13% 15%
15%
Senyawa
HasilAntara
AsamAsetat
ZatOrganikKomplek
[COD100%]
GASMETHANE
15% 65%
20%
17% 20%
72%
Gambar 2. 5. Neraca Masa Proses Penguraian Secara Anarob.
Sumber : Schroeder, 1977 dalam Jenie dan Rahayu, 1993.
Gas methan terbentuk dari aktifitas kelompok bakteri Methanogen baik gram
positif atau negatif, berasal dari sedimen dalam atau pencernaan herbivora. Waktu
tumbuh sekitar 3 hari pada 35 oC atau 50 hari pada 10 oC.
Bakteri methan yang berhasil diidentifikasi adalah :
a). Methanobacterium, bakteri berbentuk batang tidak membentuk spora.
b).Methanobacillus, bakteri berbentuk batang dan membentuk spora.
c).
Methanococcus, bakteri berbentuk kokus dan membelah diri.
d).Methanosarcina, bentuk sarcinae 90o, tumbuh dalam kotak terdiri 8 sel.
Tabel 2.1. Hasil Identifikasi Dan Klasifikasi BakteriMethanogen.
ORDE FAMILI GENUS SPECIES
Methanobacteriales Methanobacteriaceae Methanobacterium M. formicicum
M. byranti
M. thermoautotrophicum
M. ruminantium
M. arboriphilus
Methanobrevibacter M. smithii
M. vannielli
Methanococcales Methanococcaceae Methanococcus M. voltae
Methanomicrobium M. mobile
7/24/2019 03 Bab II Pengantar Pengolahan Limbah Cair
9/15
Lanjutan Tabel 2.1
ORDE FAMILI GENUS SPECIES
Methanomicrobiales Methanomicrobiaceae Methanogenium M. cariaciM. marisnigri
M. hungatei
Methanospillum M. barkeri
Methanosarcinales Methanosarcinaceae Methanosarcina M. mazei
Sumber : Balch et al, 1979 dalam Said dan Ineza, 2002.
Beberapa keunggulan proses pengolahan secara anaerobik dibanding proses aerobik
adalah :1).
Proses anaerobik mampu memecah senyawa Xenobiotik (misal; Chlorinated
aliphatic hydrocarbons, trichlorethylene, trihalomethane) dan senyawa alami
recalcitrant seperti lignin.
2).
Proses anaerobik dapat segera menggunakan CO2 sebagai penerima elektron.
Proses tidak menggunakan oksigen, sehingga lebih hemat.
3). Menghasilkan lumpur lebih sedikit (320 kali lebih sedikit dibanding aeribik).
Secara aerobik 50% karbon organik dirubah menjadi biomasa tetapi proses
anaerobik hanya 5% karbon organik yang dirubah. Lumpur proses anaerobik tiap
1 metrik ton COD tinggal 20150 kg biomasa, tetapi proses aerobik lumpurnya
400600 kg biomasa (Speece, 1983 dalam Said dan Ineza, 2002).
4). Gas methan, hasil proses anaerobik bermanfaat, karena 90% methan adalah energi
dengan nilai kalor 9.000 kkal/m3.
5).
Bakteri anaerobik lebih sedikit menggunakan energi.
6). Proses anaerobik cocok untuk limbah dengan kandungan organik tinggi.
7). Memungkinkan diterapkan pada limbah dalam skala besar.
Kelemahan proses pengolahan secara anaerobik :
1). Lebih lambat dibanding pengolahan aerobik.
2). Sensitif terhadap senyawa toksik
3). Start up membutuhkan waktu lama
7/24/2019 03 Bab II Pengantar Pengolahan Limbah Cair
10/15
2.3.3. Proses aerobik
Mikroorganisme aerobik memecah senyawa organik komplek menjadi CO2
(karbon dioksida), amonium, H2S dan air. Kemudian amonium dirubah menjadi nitrat,dan H2S dioksidasi menjadi sulfat. Proses pengolahan secara aerobik hanya mampu
menerima beban pengolahan lebih rendah dibanding secara anaerob.
Menurut Said dan Ineza, (2002), beberapa faktor yang mempengaruhi proses
penguraian bahan secara aerobik adalah :
1). Temperatur, untuk proses pengolahan aerobik tidak berbeda dengan proses
anaerobik. Berada dalam kisaran mesophilic 25 40 oC optimumnya 35 oC.
Kecepatan dokomposisi meningkat pada kisaran suhu 5 oC 35 oC. Terjadi
peningkatan dua kali lipat proses dekomposisi dan konsumsi oksigen setiap
peningkatan 10oC (Effendi, 2003).
2). Derajat keasaman. pH adalah faktor kunci kehidupan mikroorganisme. Ada
beberapa mikroorganisme dapat hidup pada pH diatas 9,5 atau di bawah 4,0
umumnya mikroorganisme hidup optimum pada pH 6,57,5.
3).
Waktu tinggal hidrolis, adalah waktu tinggal air limbah dalam reaktor. Makin
lama waktu tinggalnya maka penyisihan makin optimum. Waktu tinggal rata-rata
bervariasi antara 1 jam hingga berhari-hari.
4).
Nutrien, bagi mikroorganisme untuk sumber kebutuhan energi pertumbuhan.
Kira-kira 0,11 lb nitrogen dilepas dari oksidasi 1 lb sel mikroorganisme.
Pendekatan umum yang dipakai adalah BOD : N : P pada nisbah 100 : 5 : 1. Studi
Reaksi pemecahan bahan organik :
OksigenSenyawa Polutan Organik CO2+ H2O + NH4+ Biomasa
Heterotropic
Reaksi Nitrifikasi :
NH4+ + 1,5 O2 NO2
- + 2 H+ + H2O
NO2- + 0,5 O2 NO3-
Rekasi Oksidasi Sulfur :
S2- + O2 + 2 H+ S0 + H2O
2 S + 3 O2 + 2 H2O 2 H2SO4
7/24/2019 03 Bab II Pengantar Pengolahan Limbah Cair
11/15
dengan limbah defisien nutrien menetapkan 34 lb N dapat dihilangkan oleh 100
lb BOD dimana 0,50,7 lb/100 lb BOD yang dihilangkan dapat mencegah kondisi
defisien nutrien. Sehingga nisbah BOD : N : P bisa menjadi 100 : 3 : 0,6 (Jenie
dan Rahayu, 1993).
2.3.4. Kombinasi proses anaerobik - aerobik
Menurut Said dan Herlambang (2001), Apabila COD air limbah tidak melebihi
4.000 mg/l, proses aerob lebih ekonomis sedangkan pada COD lebih tinggi dari 4.000
mg/l, proses anaerob adalah pilihan yang tepat. Gabungan proses pengolahan secara
anaerobik dan aerobik dipandang sebagai solusi. Biological film adalah
mikroorganisme yang tumbuh membentuk lapisan lendir.
Media terlekat digunakan sebagai sarana menumbuhkan mikroorganisme. Bahan
organik limbah, dicerna oleh mikroorganisme yang terlekat biological film. Dengan
pertumbuhan terlekat proses anaerob dan aerob lebih mudah dilaksanakan karena
mikroorganisme tidak terbawa aliran effluent.
O2
ZONAANAEROB
ZONAANOKSIK
LAPISANUDARA
BOD, N, P dan Nutrien lain
NH4-N
H2S
H2O
N2
CO2
Senyawa hasil metabolisme yang lain
NO3NO2
SO4
ZONAAEROB
Gambar 2. 6. Mekanisme Kombinasi Proses AnaerobAerob
Sumber : Said dan Herlambang, 2001.
Pada lapisan biofilm yang tebal, terjadi proses anaerob di bagian dalam dan
diluarnya proses aerob. Misalnya H2S hasil proses anaerob dioksidasi secara aerob
menjadi SO4. Pada lapisan biofilm terjadi kondisi anaerob dan aerob secara bersamaan
sehingga proses reduksi senyawa nitrogen menjadi lebih mudah. Pada kondisi aerob
nitrogen amonium dirubah menjadi nitrit dan nitrat. Kemudian pada kondisi anaerob,
nitrit dan nitrat mengalami denitrifikasi menjadi nitrogen. Secara grafis dapat
digambarkan (Herlambang, et al,, 2002) sebagai berikut :
7/24/2019 03 Bab II Pengantar Pengolahan Limbah Cair
12/15
ZONA
ANAEROB
ZONA
AEROB
LA
PISAN
U
DARA
NO3- NO2
-
NO3-Nitrifikasi
N2O N2
NH4+
NO2-
N2O
NH4+
Denitrifikasi
Amoniadalamairlimbah
Gambar 2. 7. Mekanisme Proses Penghilangan Amonia.
Sumber : Herlambang, et al, 2002.
Kombinasi proses anaerob-aerob memberi efisiensi yang lebih baik. Tingkat
efisiensi proses yang menggunakan media terlekat dapat didekati dengan luas
permukaan biological film. Semakin luas bidang kontak maka tingkat efisiensi
semakin besar. Metode pengolahan ini dapat mengolah air limbah dengan konsentrasi
pencemar yang tinggi serta tahan terhadap fluktuasi debit, konsentrasi dan suhu air
limbah. Kelebihan lain, adalah lumpur yang dihasilkan jauh lebih sedikit. Metode
lumpur aktif menghasilkan lumpur sebesar 30% 60% dari BOD yang dihilangkan.
Sedangkan metode ini hanya menghasilkan lumpur 10% 30% (Herlambang, et al,,
2002).
2.3.5. Kenetika penyisihan bahan pencemar
Efisiensi reduksi bahan pencemar dihitung dengan formula pendekatan, sebagai
berikut :
Keterangan :
(%) = prosentase penyisihan.
C in = konsentrasi zat pencemar pada influen
C ef = konsentrasi zat pencemar pada effluen
Persamaan kinerja pengolahan limbah cair secara biologis banyak yang
mengikuti laju reaksi orde satu. Proses penghilangan polutan sangat spesifik
%100(%) xCin
CefCin
7/24/2019 03 Bab II Pengantar Pengolahan Limbah Cair
13/15
tergantung dari karakteristik air limbah, koloni mikroorganisme, karakteristik reaktor,
dan kedalaman reaktor (Said dan Ineza, 2002).
Persamaan dasar yang dikembangkan :
Keterangan :
So = konsentrasi Subtrat influent (masa/volume).
St = konsentrasi Subtrat setelah waktu kontak t (masa/volume).
k = konstanta laju reaksi.
X = jumlah biomassa.
t = waktu tinggal hidrolis atau waktu kontak (hari).
2.3.6. Kendala Dalam Pengolahan Biologis
Beberapa kendala yang sering terjadi dalam pengolahan air limbah secara
biologis (Said dan Herlambang, 2001) :
a. Sludge Bulking; yakni warna lumpur menjadi keputih-putihan serta sulit
mengendap akibatnya efluent tetap kekeruh. Penyebab rendahnya oksigen terlarut
(disolved oxigen), nutrienttidak cukup, organic loadingbervasi, serta F/M rasio
terlalu rendah atau tinggi.
b. Terbentukjellyatauslimeadalah gejala viscous bulking, nonfilamentous bulking.
Organisme filamentous seperti Spahaerotilus sp, Thiotrix sp pada bak clarifier
menggangu pengendapan. SVI>100 sehingga bioflok lumpur ikut aliran keluar.
Fenomena ini dapat dicegah dengan khlorinasi.
c.
Dispersed growth (pertumbuhan terdispersi). Dalam proses lumpur aktif normal,
bakteri yang tidak membentuk flok, akan dikonsumsi protozoa. Kadang terjadi
ledakan pertumbuhan bakteri ini, akibatnya efluen keruh. Hal ini terjadi akibatkurang berfungsinya bakteri pembentuk flok (floc foaming bacteria).
Penyebabnya beban (organic loading) terlalu tinggi, suplai oksigen kurang, atau
mungkin terdapat racun misal; logam berat.
d.
Pintpoint floc; gejala pecahnya flok-flok besar menjadi flok-flok halus dan ikut
keluar sehingga efluen keruh. Adalah akibat bakterifilamentous.
[ St / So ] = e kXt
7/24/2019 03 Bab II Pengantar Pengolahan Limbah Cair
14/15
e.
Foaming or scum formation (pembentukan buih / busa). Terjadi akibat adanya
surfactant yang tidak dapat terurai serta tumbuhnya Nocardia dan Microtic
parvicella.
f.
Rissing sludge(lumpur mengambang); terjadi akibat terperangkapnya gelembung-
gelembung gas nitrogen hasil proses denitrifikasi yang berlebihan. Dapat dicegah
dengan menaikkan debit resirkulasi lumpur dari bak sehingga waktu tinggal
lumpur (sludge) berkurang.
g. Dalam proses RBC(rotating biological contactor), sering terjadi kondisi anaerob
(timbulnya gas H2S), lapisan mirkroorganisme mudah terkelupas, atau ada
gumpalan warna merah melayang-layang dalam reaktor. Dapat dicegah dengan
pengaturan pH, kontrol beban BOD, mengatur keseimbangan nutrien maupun
penambahan oksigen.
7/24/2019 03 Bab II Pengantar Pengolahan Limbah Cair
15/15
Tabel 2.2. Proses Pengolahan Biologis Yang Umum Digunakan.
Sumber : Said dan Herlambang, 2001
Recommended