Pengelolaan Limbah Secara Biologi

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): 

1. Berupa partikel dan padatan, baik yang larut maupun yang mengendap, ada yang kasar dan ada yang halus. Berwarna keruh dan suhu tinggi. 
2. 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.
3. Mungkin dalam jangka waktu singkat tidak akan memberikan pengaruh yang berarti, namun dalam jangka panjang mungkin berakibat fatal terhadap lingkungan.

      1.2   Rumusan Masalah

1. Apa yang dimaksud dengan pengolahan limbah cair secara biologi ?
2. Bagaimana prinsip kerjanya ?
3. Apa tujuan dan manfaat dari pengolahan limbah cair secara biologi ?

      1.3 Tujuan

1. Menambah wawasan tentang penolahan limbah cair secara biologi.
2. Menambah wawasan tentang prinsip pengolahannya.
3. 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 :

1. 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.

DAFTAR PUSTAKA

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.