BAB I
Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Pada
dewasa ini perkembangan industri yang sangat pesat tidak lain
karena penerapan kemajuan teknologi oleh manusia untuk mendapatkan kualitas
hidup yang lebih baik, namun di
sisi lain dapat menimbulkan dampak yang justru merugikan kelangsungan hidup
manusia. Dampak tersebut harus dicegah karena keseimbangan lingkungan dapat
terganggu oleh kegiatan industri dan teknologi tersebut. Jika keseimbangan
lingkungan terganggu maka kualitas lingkungan juga berubah. Padahal kenyamanan
hidup banyak ditentukan oleh daya dukung alam atau kualitas lingkungan yang
mendukung kelangsungan hidup manusia.
Buangan
yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik industri maupun domestik
disebut limbah. Dimana masyarakat bermukim, disanalah berbagai jenis limbah
akan dihasilkan. Ada sampah, ada air sanitasi, dan ada air buangan dari berbagai
aktivitas domestik lainnya yang merupakan
masalah serius yang perlu diperhatikan untuk menciptakan kesehatan lingkungan.
Limbah adalah buangan yang kehadirannya pada
suatu saat dan tempat tertentu tidak dikehendaki di lingkungan karena tidak
mempunyai nilai ekonomi. Limbah terdiri dari zat atau bahan buangan yang
dihasilkan proses produksi industri yang kehadirannya dapat menurunkan kualitas
lingkungan. Limbah yang mengandung bahan polutan yang memiliki sifat racun dan
berbahaya dikenal dengan limbah B-3, yang dinyatakan sebagai bahan yang dalam
jumlah relatif sedikit tetapi berpotensi untuk merusak lingkungan hidup dan
sumber daya (Kristanto, 2004)
Limbah merupakan sisa atau hasil sampingan dari
kegiatan programsi manusia dalam upaya memenuhi kebutuhan hidupnya. Pembuangan
limbah yang tidak diolah terlebih dahulu sebelum dibuang ke dalam lingkungan
akan menyebabkan polusi. (Susilowarno, 2007)
Limbah dapat dikenali berdasarkan karakteristiknya,
adapun karaktiristik limbah adalah sebagai berikut (Kristanto, 2004):
- Berupa
partikel dan padatan, baik yang larut maupun yang mengendap, ada yang
kasar dan ada yang halus. Berwarna keruh dan suhu tinggi.
- Mengandung
bahan yang berbahaya dan beracun, antara lain mudah terbakar, mudah
meledak, korosif, bersifat sebagai oksidator dan
reduktor yang kuat, mudah membusuk dan lain-lain.
- Mungkin
dalam jangka waktu singkat tidak akan memberikan pengaruh yang berarti,
namun dalam jangka panjang mungkin berakibat fatal terhadap lingkungan.
1.2 Rumusan Masalah
- Apa
yang dimaksud dengan pengolahan limbah cair secara biologi ?
- Bagaimana
prinsip kerjanya ?
- Apa
tujuan dan manfaat dari pengolahan limbah cair secara biologi ?
1.3 Tujuan
- Menambah
wawasan tentang penolahan limbah cair secara biologi.
- Menambah
wawasan tentang prinsip pengolahannya.
- Mengetahui
dan memahami tujuan serta manfaat dari pengolahan limbah secara biologi.
BAB II
Tinjauan Pustaka
2.1 Pengertian
Air limbah adalah
cairan atau buanagan dari rumah tangga, industri maupun tempat-tempat umum lain
yang mengandung bahan – bahan yang dapat membahayakan kehidupan manusia maupun
makhluk hidup lain serta mengganggu kelestarian lingkungan. (Metcalf & Eddy
dalam Supradata, 2005)
Pengolahan (treatment)
air limbah dengan mendayagunakan mikroorganisme untuk mendekomposisi
bahan-bahan organik yang terkandung dalam air limbah menjadi bahan yang kurang
menimbulkan potensi bahaya (misalnya keracunan, kematian biotik akibat
penurunan DO, maupun kerusakan ekosistem). Pengolahan secara biologi seringkali
merupakan pengolahan tahap kedua (secondary treatment) dalam sebuah
IPAL.
2.2 Prinsip Kerja
Prinsip hierarki
pengolahan limbah adalah suatu prinsip yang memberikan pedoman tentang
tahapan-tahapan dalam pengolahan limbah mulai dari yang diprioritaskan hingga
yang tidak. Dalam berbagai perjanjian lingkungan internasional, seperti
Konvensi Basel dan Konvensi Stockholm, serta peraturan pengolahan limbah di
berbagai Negara, seperti Directive 2006/12 dan 2000/76 European Community,
mengharuskan penghormatan terhadap prinsip pengolahan limbah ini. (Arief, 2016)
Biasanya disediakan
media penunjang sebagai tempat hidup mikroorganisme, baik secara melekat maupun
tersuspensi sehingga mereka dapat hidup secara optimal dan menguraikan
sampah organik pada air limbah tersebut.
Proses pengolahan
limbah cair dapat diolah menggunakan teknologi yang dapat dilakukan secara
fisika, kimia, biologi, dan gabungan ketiganya (Ayuningtyas, 2009).
2.3 Tujuan dan Manfaat
Pengolahan air limbah
secara biologi bertujuan dan bermanfaat untuk membersihkan zat-zat organic atau
mengubah bentuk (transformasi) zat-zat organic menjadi bentuk-bentuk yang
kurang berbahaya. Misalnya, proses nitrifikasi oleh senyawa-senyawa nitrogen yang
dioksidasi.
Proses pengolahan
secara biologi juga bertujuan untuk menggunakan kembali zat-zat organic yang
terdapat dalam air limbah. Hal ini dapat dilakukan secara langsung, misalnya
dalam recovery gas metana, ataupun secara tidak langsung
dengan menggunakan residu-residu yang berasal dari proses sehingga dapat
digunakan untuk keperluan pertanian. Dalam beberapa tahun terakhir ini,
pengelolaan air limbah industry yang mengandung bahan-bahan organik dilakukan
secara anaerob. Proses ini lebih menguntungkan dan lebih menarik karena adanya
peningkatan kembali energy tinggi gas metana (Siregar, 2005).
2.4 Pengolahan Limbah Cair Secara Biologi
Pengolahan air limbah
secara biologi merupakan suatu cara pengolahan yang diarahkan untuk menurunkan
substrat tertentu yang terkandung dalam air limbah dengan memanfaatkan
aktivitas mikroorganisme yang menggunakan zat pencemar sebagai substrat (sumber
energi dan carbon) untuk pertumbuhan dan sintesis sel. Transformasi bahan-bahan
organik yang terkandung dalam air menjadi gas-gas seperti CO2, CH4, dan H2S
merupakan contoh yang jelas mengenai proses yang melibatkan kegiatan
mikroorganisme tersebut (Winardi, 2001).
Berbagai teknik
pengolahan air buangan untuk menyisihkan bahan polutannya telah dicoba dan
dikembangkan selama ini. Teknik-teknik pengolahan air buangan yang telah
dikembangkan tersebut diantaranya adalah pengolahan secara biologi. Proses
pengolahan biologi merupakan proses pengolahan air limbah dengan memanfaatkan
ktivitas pertumbuhan mikroorganisme yang berkontak dengan air limbah, sehingga
mikroorganisme tersebut dapat menggunakan materi organik pencemar yang ada
sebagai bahan makanan dalam kondisi lingkungan tertentu dan mendegradasi atau
menstabilisasinya menjadi bentuk yang lebih sederhana. Pada dasarnya, reactor
pengolahan secara biologi dapat dibedakan atas dua jenis, yaitu:
- Reaktor pertumbuhan
tersuspensi (suspended growth reaktor).
- Reaktor pertumbuhan
lekat (attached growth reaktor).
Mikroorganisme tumbuh
dan berkembang dalam keadaan tersuspensi di dalam reactor pertumbuhan
tersuspensi. Proses lumpur aktif yang banyak dikenal berlangsung dalam reaktor
jenis ini. Proses lumpur aktif terus berkembang dengan berbagai modifikasinya,
antara lain: oxidation ditch dan kontak-stabilisasi. Dibandingkan dengan proses
lumpur aktif konvensional, oxidation ditch mempunyai beberapa kelebihan, yaitu
efisiensi penurunan BOD dapat mencapai 85%-90% (dibandingkan 80%-85%) dan
lumpur yang dihasilkan lebih sedikit. Selain efisiensi yang lebih tinggi
(90%-95%), kontak stabilisasi mempunyai kelebihan yang lain, yaitu waktu
detensi hidrolis total lebih pendek (4-6 jam). Proses kontakstabilisasi dapat
pula menyisihkan BOD tersuspensi melalui proses absorbsi di dalam tangki kontak
sehingga tidak diperlukan penyisihan BOD tersuspensi dengan pengolahan
pendahuluan. Kolam oksidasi dan lagun, baik yang diaerasi maupun yang tidak,
juga termasuk dalam jenis reactor pertumbuhan tersuspensi. Di dalam lagun yang
diaerasi cukup dengan waktu detensi 3-5 hari saja. (Ginting, 2007).
2.5 Klasifikasi
Proses pengolahan
biologi diklasifikasikan berdasarkan ketergantungan mikroorganisme pengurai
akan oksigen :
a. Proses Aerob
Istilah aerobic yang
digunakan dalam proses penanganan biologic berarti proses dimana terdapat
oksigen terlarut. Oksidasi bahan organic menggunakan molekul okigen sebagai
aseptor akhir adalah proses utama yang menghasilkan energy kimia untuk
mikroorganisme dalam proses ini. Mikroba yang menggunakan oksigen sebagai
aseptor electron akhir adalah mikroorganisme aerobic. (Jenie dan Winiati, 1993)
Ada beberapa teknik
pengolahan limbah cair secara biologi dengan proses aerob :
- Trickling Filter
(Saringan Menetes)
Proses
pengolahan Trickling Filter air limbah adalah proses pengolahan dengan cara
menyebarkan air limbah ke dalam suatu tumpukan atau unggun media yang terdiri
dari bahan batu pecah, bahan keramik, sisa tanur, medium dari bahan plastik
atau lainnya. diagram dibawah menunjukkan proses pengolahan trickling filter:
Pada sistem Trickling
Filter ini mikroorganisme berkembangbiak dan menempel pada permukaan media
penyangga (Solichin).
Kelebihan :
- Tidak memerlukan lahan yang terlalu luas serta mudah
pengoperasiannya.
- Sangat ekonomis dan praktis.
- Tidak membutuhkan pengawasan yang ketat.
- Suplai oksigen dapat diperoleh secara alamiah
melalui permukaan paling atas media.
Kekurangan :
- Tidak bisa diisi dengan beban volume yang tinggi
mengingat masa biologi pada filter akan bertambah banyak sehingga bisa
menimbulkan penyumbatan filter.
- Timbulnya bau yang tidak sedap.
- Prosesnya sering terganggu oleh lalat-lalat yang
datang menghampiri.
- Hanya untuk limbah yang encer dan dengan BOD yang
rendah.
(Kemenkes RI, 2011)
2. Activated
Sludge
Pengolahan
limbah dengan sistem lumpur aktif mulai dikembangkan di Inggris pada tahun 1914
oleh Ardern dan Lockett, dan dinamakan lumpur aktif karena prosesnya melibatkan
massa mikroorganisme yang aktif, dan mampu menstabilkan limbah secara aerobik.
Istilah lumpur aktif diterapkan baik pada proses maupun padatan biologis di
dalam unit pengolahan. (Metcalf dan Eddy, 1991)
3. Aerated Lagoons (Kolam Aerasi)
Kolam
aerasi adalah suatu unit proses pengolahan air limbah dengan memanfaatkan
mikroorganisme tersuspensi tanpa menggunakan resirkulasi lumpur. Penambahan
udara pada kolam oksidasi dilakukan dengan menggunakan aerator. (Metcalf dan
Eddy, 1991)
4. RBC
(Rotating Biological Contactor)
Rotating
Biological Contactor adalah teknologi
pengolahan limbah secara biologidengan memanfaatkan mikroorganisme dengan
menggunakan biofilm sebagai tempat tumbuh danmelekatnya mikroorganisme tersebut
sehingga mampu menurunkan parameter organik bahkan juga mampu menurunkan nitrit
dan nitrat. (Sirianuntapiboon, 2006)
Kelebihan
dan kekurangan proses RBC :
RBC
memiliki kelebihan yaitu pengoperasiannya yang sederhana serta untuk
perawatannya mudah, dapat dipasang secara beberapa tahap, konsumsi energi yang
diperlukan rendah, dan proses nitrifikasi lebih mudah terjadi. (Gulhane)
Kekurangannya
adalah sensitif terhadap perubahan temperatur dan pH, dapat menimbulkan sedikit
bau busuk, dan pengontrolan jumlah mikroorganisme sulit dilakukan (Said, 2005).
b. Proses Anaerob
Sebagian mikroorganisme
mampu berfungsi tanpa adanya oksigen terlarut dalam system. Mikroorganisme
anaerob tertentu tidak dapat hidup bila ada oksigen terlarut dan merupakan
obligat anaerob. Contoh mikroorganisme ini adalah bakteri metana yang umum
ditemukan dalam digester anaerobic, dan lagun anaerobic (Jenie dan Winiati,
1993).
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
- Pengolahan limbah cair
secara biologi ialah pengolahan limbah dengan bantuan mikroorganisme untuk
mendekomposisikan senyawa organik yang terkandung dalam air limbah.
- Prinsip dari pengolahan
limbah secara biologi ialah menggunakan mikroorganisme serta media penunjang
yang membantu pertumbuhan mikroorganisme itu.
- Tujuan utama dari
pengolahan limbah cair secara biologi adalah untuk menguraikan senyawa organik
yang terkandung dalam air limbah menjadi senyawa yang tidak berbahaya lagi.
- Berdasarkan kondisi
proses pengolahan serta mikroorganisme yang digunakan, pengolahan limbah cair
secara biologi terbagi menjadi dua, yakni: pengolahan secara aerob dan anaerob.
Arief, Latar Muhammad. 2016. Pengolahan
Limbah Industri: Dasar-Dasar Pengetahuan dan Aplikasi di Tempat Kerja.
Yogyakarta: ANDI
Ayuningtyas, 2009. Proses
Pengolahan Limbah Cair di RSUD Dr. Moewardi, Surakarta. Laporan Khusus.
Surakarta: Fakultas Kedokteran Universitas Sebelas Maret.
Ginting, P., 2007. Sistem
Pengelolaan Lingkungan dan Limbah Industri. Bandung: Yrama
Gulhane, M.L., & Y. R. M. Rao.
2012. A Review of Rotating Biological Contactors System. Journal
of Mechanical and Production Engineering Research and Applications (IJERA,
5(2), 2248-9622).
Jenie, Betty Sri Laksmi dan Winiati
Pudji Rahayu. 1993. Penanganan Limbah Industri Pangan. Yogyakarta:
Kanisius
Metcalf dan Eddy., 1991. Wastewater
Engineering : Treatment, Disposal, and Reuse. Mc Graw Hill Book Co.
Singapore.
Kristianto. 2004. Ekologi
Industri. Yogyakarta: ANDI.
Said, N. I., 2005. Pengelolaan
Air Limbah dengan Sistem Reaktor Biologis Putar(Rotating Biological Contactor)
dan Parammeter Desain. JAI, 2(1), 178-188.
Sholichin, Moh. Tanpa tahun. Modul
IV, Pengelolaan Limbah Cair, Pengelolaan Limbah dengan Proses Biofilm,
Trikling Filter dan RCB. Jurusan Teknik Pengairan, Universitas Brawijaya:
Malang.
Siregar, Sakti A., 2005. Instalasi
Pengolahan Air Limbah. Yogyakarta: Kanisius.
Sirianuntapiboon S. 2006. Treatment
of wastewater containing Cl residue by packed cage rotating biological
contactor (RBC) system. Bioresource Technology, 97,1735 1744.
Supradata. 2005. “
Pengolahan Limbah Domestik Menggunakan Tanaman Hias Cyperus alternifolius dalam
Ssstem Lahan Basah AliranPermukaan (SSF Wetland)“ Tesis Magister
Lingkungan.
Susilowarno, Gunawan, dkk,. 2007. Biologi
SMA untuk kelas XI, Jakarta: Grasindo.
Winardi. 2001. Studi
Kinetika Penyisihan Organik Pada Sequencing Batch Reactor Aero Dengan Parameter
Rasio Waktu Pengisian Terhadap Waktu Reaksi. Bandung: Institut Teknologi
Bandung.