Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair

7/28/2019 Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair

1/37

DASAR-DASAR TEKNOLOGIPENGOLAHAN LIMBAH INDUSTRI

Reni Desm iart i

Sumber : Prof. Dr. Tjandra Setiadi

Institut Teknologi Bandung


2/37

Pengolahan A ir Limbah

Ditujukan untuk mengurangi kandungan bahan

pencemar, seperti :

senyawa organik

padatan tersuspensi (TSS)

mikroba patogen

senyawa organik yang tidak dapat diuraikan

oleh mikroorganisme yang ada di alam


3/37

Pengolahan A ir Limbah

Dapat dibagi menjadi 5 tahap pengolahan :

Pengolahan Awal (Pretreatment)

Pengolahan Tahap Pertama (Primary Treatment)

Pengolahan Tahap Kedua (Secondary Treatment)

Pengolahan Tahap Ketiga (Tertiary Treatment)

Pengolahan Lumpur (Sludge Treatment)

Memudahkan dalam mengkategorikan dan melaksanakan

pengolahan sesuai dengan beban dan kandungan suatu

air limbah.


4/37

Scren and grit

removal

Equalization

and

storage

Oil seperation

Neutralization

Chemical

addition &

coagulation

FlotationActivated

sludgeSedimentation

Coagulation&

Sedimentation

SedimentationAnaerobic

lagoons

FiltrationTrickling

filter

Filtration

Carbon

adsorption

Aerated

lagoons

Stabilization

basin

Rotating

biological

contactorAnaerobic

contactors &

filter

Ion exchange

Centrifugatio

n

Thickening

gravity or

flotation

Digestionor wet

combustion

Pressure

filtration

Vacuum

filtration

Lagooning or

drying bed

Membrane Incineration

Landfill

Ocean

disposal

Deep well

injection

Incineration

Sedimentation

Filtration

NeutralizationEqualization

&storage

Pretreatment

Dilute wastewater

Chemical Pysical

Primary treatment

Dissolved organicsSuspended solids

removal

Secondary treatmentTertiary treatment Sludge treatment

Liquid

disposal

Receiving

waters

Controlled or

transportated

discharge

Ocean

Surfaceapplications or

groudwaterseepage

Deep well

injection

Evaporation

inceneration

Concetrated Organics wastewater

Beberapa Proses Pengolahan Limb ah Industr i


5/37

Pengolahan Awal dan Tahap Pertama

Tujuan :

meminimalkan variasi konsentrasi dan laju alir dari airlimbah dan juga menghilangkan zat pencemar tertentu

menghilangkan zat pencemar yang tak terbiodegradasi

atau beracun, agar tidak mengganggu proses-proses

selanjutnya

Contoh air limbah yang akan ditangani secara biologis

harus memenuhi kriteria tertentu, yaitu :

pH antara 6-9 total padatan tersuspensi < 125 mg/l

minyak dan lemak < 15 mg/l

sulfida < 50 mg/l

logam-logam berat < 1 mg/l


6/37

1. Penyaringan (Screening)

Menghilangkan partikel besar.Bar racks, static screens, vibrating screens

Pengolahan Awal dan Tahap Pertama

3. NetralisasiDicapai dengan mencampurkan asam atau basadengan air limbah. Disarankan menggunakan sistim

netralisasi dua atau tiga tingkat dengan pengendalianpH yang otomatis

4. SedimentasiMenghilangkan zat padat yang tersuspensi(sebagai flocculantatau discrete).

2. EkualisasiMengurangi variasi laju alir dan konsentrasi air limbah,agar mencegah pembebanan tiba-tiba (shock load). Kolam dengan/tanpa pengaduk


7/37

Tujuan :

Pengolahan Bio logis

Fungsi ini dapat dicapai dengan bantuan aktifitasmikroorganisma gabungan (mixed culture) yang

heterotrofik.

Mikroorganisma mengkonsumsi bahan-bahanorganik untuk membentuk biomassa sel baru serta

zat-zat organik, dan memanfaatkan energi yang

dihasilkan dari reaksi oksidasi untuk

metabolismenya

Menghilangkan atau mengurangi kandungansenyawa organik atau anorganik dalam suatu

air buangan.


8/37

Mikroorganisma sangat tergantung pada zat

organik yang terdapat dalam air buangan.

Apabila zat organik yang tersedia kurangmencukupi, maka mikroorganisma akan menopanghidupnya dengan mengkonsumsi protoplasma(respirasi endogen / endogenous respiration).

Jika kekurangan zat organik ini berlangsung terus,mikroorganisma akan mati kelaparan atau

mengkonsumsi seluruh protoplasma hingga yangtersisa adalah residu organik yang relatif stabil.


9/37

Oksidasi biologis sempurna dari buangan organik

limbah organik CO2

+ H2

O

mikroorganisma

baru

energi

sintesis respirasi

endogenous

nonbiodegradable

residu


10/37

Proses biologis dapat dikelompokkan

berdasarkan :

Pengolahan B io logis

1. Pemanfaatan Oksigen

2. Sistem Pertumbuhan

3. Proses Operasi


11/37

Ditinjau dari pemanfaatan oksigennya, proses

biologis untuk mengolah air buangan dapatdikelompokkan ke dalam empat kelompok utama,

yaitu :

proses aerobik proses anaerobik

proses anoksid dan

kombinasi antara proses aerobik dengansalah satu proses di atas.


12/37

Berdasarkan sistem pertumbuhannya, proses

pengolahan biologis terbagi atas :

sistem pertumbuhan tersuspensi

sistem pertumbuhan yang menempel pada

media inert yang diam

atau kombinasi keduanya.


13/37

Proses biologis dapat pula dikelompokkan atasdasar proses operasinya. Ada tiga macam proses

yang termasuk dalam cara pengelompokan ini,yaitu :

proses kontinu dengan atau tanpa daur ulang

proses batch

proses semi batch

Proses kontinu biasa digunakan untuk pengolahanaerobik air limbah kota dan industri, sedangkanproses batch atau semi batch lebih banyakdigunakan untuk sistem anaerobik.


14/37

Lumpur Ak t if

mikroorganisme hidup berkoloni menyerupai

lumpur dapat menyerap dan mereduksi substrat

aerationtank

influent settler efluent

waste sludge

Activated Sludge


15/37

Lumpur Aktif

Ciri-ciri sistem lumpur aktif :

1. Menggunakan lumpur mikroorganisma yang dapatmengkonversi zat organik terlarut dalam air buangan

menjadi biomassa baru dan zat anorganik

2. Memungkinkan terjadinya pengendapan sehingga

keluaran hanya sedikit mengandung padatan mikroba

3. Mendaur ulang sebagian lumpur mikroorganisma dari

tangki pengendap ke reaktor aerasi, kecuali pada reaktor

aliran yang teraduk baik (continuous stirred tank), kadang-

kadang mikroorganisma tidak perlu didaur ulang

4. Kinerja pengolahan dengan lumpur aktif bergantung pada

waktu tinggal sel rata-rata di dalam reaktor (mean cell

residence time).


16/37

Berbentuk kolam dengan kedalaman 2,5 ~ 5 meter

dan luas hingga beberapa hektar

Penambahan oksigen dilakukan dengan pengadukan

atau difusi udara

Kebutuhan energi antara 14 ~ 20 hp/sejuta gallon

Laguna Teraerasi (Aerated Lagoons)

Laguna Fakultat i f (Facu ltative Lagoons)

Hanya bagian permukaan yang diaduk

Sebagian padatan mengendap dan terdekomposisi

oleh mikroorganisme anaerobik di dasar kolam,produknya dioksidasi oleh mikroorganisme yang

tumbuh di atasnya

Kebutuhan energi antara 4 ~ 10 hp/sejuta gallon


17/37

Laguna aerobik mendegadrasi organik terlarut, tetapi menambah

konsentrasi biomassa/mikroorganisma. Waktu tinggal hidraulik dalam

laguna aerobik sekitar 1-3 hari.

Laguna fakultatif mengurangi BOD yang tersisa dan sebagian besar

dari padatan tersuspensi dengan waktu tinggal sekitar 3-6 hari.

Bila padatan tersuspensi dari aliran keluar harus lebih kecil dari 50

mg/l, maka diperlukan sebuah laguna pengendapan.

AEROBIK FAKULTATIF PENGENDAPAN

air limbah

pencampuransempurna

endapan lumpur

terdekomposisisecara anaerobik

sisa lumpur

effluent


18/37

Sistem laguna mempunyai efisiensi pengurangan

zat organik yang tidak kalah bila dibandingkandengan proses lumpur aktif.

Sistem laguna mempunyai kelebihan yaitu tidak

diperlukan pengeluaran lumpur dari sistem.

Tetapi kelemahan yang nyata adalah

memerlukan tanah yang relatif luas.


19/37

Saringan Percik (Trickl ing Fi l ters)

Merupakan sistem biologis unggun-terjejal (packed bed).

Terdiri dari tumpukan batu atau bahan plastik sebagaimedium penunjang (support medium) pertumbuhan lapisanmikroorganisma aerobik (biofilm) di permukaannya.

Tinggi media batu adalah 1 hingga 3 m, dengan ukuranmedia antara 6 -10 cm.

Media plastik dapat ditumpukkan hingga ketinggian 13 mdan dapat beroperasi dengan laju 4 gal/ft2.minute. Hal inidisebabkan hilang-tekan (pressure drop) dari bahan plastiklebih rendah dibandingkan dengan media batu.

Saringan percik tidak dapat mengurangi kandungan BODlebih dari 85% secara ekonomis.

Sistem ini lebih mudah dan murah untuk dioperasikandibandingkan dengan proses lumpur aktif.


20/37

Skema sederhana proses saringan percik

oksigen

karbon dioksida

udarabiofilm

medium

produk akhir

air limbah

organik


21/37

Sebagian dari aliran dapat disirkulasikan balik ke dalam

sistem untuk mendapatkan aliran keluar dengan kualitas

yang baik

waste water recycle effluent

Trickling

Filter

rock or

plastic

packing

Clarifier

effluent

sludge


22/37

Kontaktor B io logis Putar

(Rotary B iolog ical Contactors )

Terdiri dari sejumlah piringan (discs) yang dipasang padaporos yang berputar.

Sekitar 40% dari volumenya terendam dalam tangki yang

berisi air limbah.

Piringan adalah tempat pertumbuhan mikroorganisma (bio-film), dengan ketebalan 1 ~ 4 mm.

Piringan-piringan umumnya terbuat dari high density

polyethylene dengan luas permukaan sekitar 37 ft2/ft3.

Suatu unit dapat berukuran hingga diameter 4 m danpanjang 8 m dengan luas permukaan 10.000 m2 dengan

jumlah piringan mencapai ratusan.

Kinetika pengurangan BOD akan lebih baik bila

dilaksanakan secara bertahap.


23/37

Suatu sistem kontaktor biologis biasanya terdiri dari 2-4unit dipasang seri.

Kelebihan utama dari sistem ini dibandingkan denganproses lumpur aktif adalah energi yang diperlukan relatifrendah, sehingga ongkos operasinya lebih murah.

waste water

treated

effluent

plastic-disc media

rotating

biological

contactor


24/37

Pengendalian pencemaran yang dapat dilakukan

mencakup :

pengendalian pada sumber dan pengenceran

sehingga senyawa pencemar itu tidak berbahaya

lagi baik untuk lingkungan fisik dan biotik maupun

untuk kesehatan manusia.

Pengolahan L imbah Gas


25/37

1. Jenis senyawa pembantu yang digunakandalam proses

2. Jenis peralatan proses

3. Kondisi operasi

4. Keseluruhan proses produksi itu sendiri

Pengendalian pencemaran dapat dicapai dengan

pengubahan :

Pemilihan tingkat kerja (actions) itu selalu

dikaitkan dengan penilaian ekonomik seluruhproduksi.

Hal yang menyulitkan adalah proses produksi

yang berada di bawah lisensi.


26/37

Alat pemisah debu atau pengumpul debu dapat

dipilah sebagai :

1. Pemisahan secara mekanis2. Pemisahan dengan cara penapisan

3. Pemisahan dengan cara basah

4. Pemisahan secara elektrostatik

Upaya pembersihan aliran gas/udara sebelum dibebaskan

ke lingkungan dapat dihubungkan dengan kebutuhan

proses produksi, perolehan produk samping, atauperlindungan lingkungan.

Seringkali merupakan bagian integral suatu proses, jika

sasaran utama adalah penghilangan gas yang beracun

atau mudah terbakar.


27/37

Debu ditemui dalam berbagai ukuran, bentuk,

komposisi kimia, densitas (true, apparent, bulkdensity), daya kohesi, sifat higroskopik dan lain-

lain.

Variabel yang aneka ragam ini mengakibatkanbahwa pemilihan alat dan sistem pengendalian

pencemaran udara oleh debu dan gas harus

berhubungan dengan sasaran masalah

pembersihan gas dan watak kinerja alat di

samping penilaian ekonomik


28/37

Prins ip pemisahan debu

1. Pemisah Brown

Menerapkan gerakan partikel Brown. Dapat memisahkan debu dengan rentang ukuran 0,01 ~ 0,05

mikron.

Alat yang dipatenkan dibentuk oleh susunan filamen gelasdengan jarak antar filamen yang lebih kecil dari lintasan bebasrata-rata partikel.

2. Penapisan Deretan penapis atau penapis kantung (filterbag) dapat

menghilangkan debu hingga ukuran diameter 0,1 mikron.

Penapis ini dibatasi oleh pembebanan yang rendah, karena

pembersihan membutuhkan waktu dan biaya yang tinggi. Susunan penapis dapat digunakan untuk gas buang yang

mengandung minyak atau debu higroskopik.

Temperatur gas buang dibatasi oleh komposisi bahan penapis.


29/37


3. Pengendap elektrostatik Tegangan yang tinggi dikenakan pada aliran gas yang

berkecepatan rendah. Debu yang telah menempel dapat dihilangkan secara beraturan

dengan cara getaran.

Keuntungan yang diperoleh adalah debu yang kering denganukuran dalam rentang 0,2 ~ 0,5 mikron, tetapi secara teoritik

ukuran partikel yang dapat dikumpulkan tidak memiliki batasminimum.

4. Pengumpul sentrifugal Pemisahan debu dari aliran gas didasarkan atas gaya sentrifugal

yang dibangkitkan oleh bentuk saluran masuk alat.

Gaya ini melemparkan partikel ke dinding dan gas berputar(vortex) sehmgga debu akan menempel di dinding sertaterkumpul di dasar alat

Alat yang menggunakan prinsip ini dapat digunakan untukpemisahan partikel besar dengan rentang ukuran diameter

hingga 10 mikron atau lebih.


30/37


5. Pemisah inersia Bekerja atas gaya inersia yang dimiliki oleh partikel.

Menggunakan susunan penyekat, sehingga partikel akanbertumbukan dengan penyekat ini dan akan dipisahkan darialiran fasa gas.

Kendala daya-guna ditentukan oleh jarak antar penyekat.

Alat bekerja dengan baik untuk partikel berdiameter lebih besar

daripada 20 mikron. Rancangan yang baru dapat memisahkanpartikel yang berukuran hingga 5 mikron.

6. Pengendapan akibat gaya gravitasi Didasarkan perbedaan gaya gravitasi dan kecepatan yang

dialami oleh partikel. Bekerja dengan baik untuk partikel dengan ukuran diameter

yang lebih besar daripada 40 mikron.

Tidak digunakan sebagai pemisah debu tingkat akhir.


31/37

Metoda pem isahan gas dan debu secara simul tan

1. Menara percik

Aliran gas yang berkecepatan rendah bersentuhan denganaliran air yang bertekanan tinggi dalam bentuk butir.

Relatif sederhana dengan kemampuan penghilangan padatingkat sedang (moderate).

Dapat mengurangi kandungan debu dengan rentang ukurandiameter 10 ~ 20 mikron dan gas yang larut dalam air.

2. Siklon basah Menangani gas yang berputar lewat percikan air.

Butiran air yang mengandung gas yang terlarut akandipisahkan dengan aliran gas utama atas dasar gaya

sentrifugal. Slurrydikumpulkan di bagian bawah siklon.

Lebih efektif daripada menara percik.

Rentang ukuran diameter debu yang dapat dipisahkan adalah3 ~ 5 mikron.


32/37


3. Pemisah venturi Rancangan didasarkan atas kecepatan gas yang tinggi dan

berkisar antar 30 - 150 meter per detik pada bagian yangdisempitkan.

Gas bersentuhan dengan butiran air yang dimasukkan didaerah itu.

Memisahkan partikel hingga ukuran 0,1 mikron dan gas yang

larut dalam air

4. Tumbuhan pada piringan yang berlubang Disusun oleh piringan yang berlubang dan gas yang lewat

orifis berkecepatan antara 10 hingga 30 meter per detik.

Gas ini membentur lapisan air hingga membentuk percikan air.

Percikan ini akan bertumbukan dengan penyekat dan air akanmenyerap gas serta mengikat debu.

Gas yang memiliki kelarutan sedang dapat diserap dengan airdalam alat ini.

Ukuran partikel paling kecil yang diserap adalah 1 mikron.


33/37


5. Menara denganpacking Penyerapan gas dilakukan dengan cara persentuhan cairan

dan gas di daerah antarapacking.

Aliran gas dan cairan dapat searah arus atau berlawan arah-arus atau aliran melintang.

Rancangan baru alat ini dapat menyerap debu.

Ukuran debu yang dapat diserap adalah lebih besar daripada10 mikron.

6. Pencuci dengan pengintian

Pertumbuhan inti dengan kondensasi dan partikel yang dapatditangani berukuran hingga 0,01 mikron serta dikumpulkanpada permukaan filamen.


34/37


7. Pembentur turbulen Penyerapan partikel dilakukan dengan cara mengalirkan aliran

gas lewat cairan yang berisi bola-bola berdiameter 1 ~ 5 cm.

Partikel dapat dipisahkan dari aliran gas, karena debubertumbukan dengan bola-bola itu.

Efisiensi penyerapan gas bergantung pada jumlah tahap yangdigunakan.


35/37

Pengolahan L imbah Padat dan B3

Penanganan atau pengolahan limbah padat

atau lumpur B-3 pada dasarnya dapat on-site

treatmentmaupun off-site treatment.


36/37

Pert imbangan on-si te treatment :

Jenis dan karakteristik limbah padat yang akan diolah

teknologi pengolahan yang tepat

antisipasi jenis limbah di masa yang akan datang

Jumlah limbah yang dihasilkan

justifikasi biaya yang akan dikeluarkan jumlah limbah di masa yang akan datang

Pengolahan on-site membutuhkan tenaga tetap (in-

housestaff) yang menangani proses pengolahan

pertimbangan sumber daya manusia

Peraturan yang berlaku dan antisipasi peraturan

pemerintah di masa yang akan datang

teknologi terpilih tetap dapat memenuhi baku mutu


37/37

Teknologi pengolahan setempat (on-site) dapat

dilaksanakan dengan menggunakan satu atau

beberapa teknologi berikut :

Teknologi pengolahan limbah padat B-3 oleh

pihak ketiga dilaksanakan dengan menggunakan

sekaligus beberapa teknologi-teknologi tersebut.

perlakuan lumpur dan chemical conditioning

incineration

solidification (stabilisasi) penanganan limbah padat atau lumpur B-3,

disposal(land filldan injection well).

Documents

Dasar-dasar Teknologi Pengolahan Limbah Cair