Pengolahan Tersier Air Limbah Industri

Pengolahan Tersier Air Limbah Industri Menggunakan 

Metode Saringan Pasir Lambat

Abstrak

Kebutuhan air permukaan di kota-kota besar semakin hari semakin meningkat seiring dengan berkembangnya jumlah penduduk, sehingga terjadi ketidak seimbangan antara kebutuhan dan suplai air. Oleh karena itu upaya yang dapat dilakukan adalah dengan melakukan penghematan penggunaan air atau mendaur ulang air limbah industri maupun air limbah domestik. Penelitian ini dilakukan menggunakan system saringan pasir lambat dengan kecepatan alir fluida 35 liter/hari. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dalam waktu 30 hari lapisan Schmutzdecke sudah terbentuk pada permukaan media pasir. Selama periode operasi 60 hari, kekeruhan dapat berkurang sebesar 0,8 NTU dengan penyisihan 69,56 %; kandungan E. Coli effluent sebesar 7 x 104 MPN/100ml dengan penyisihan 97,1%; dan penyisihan COD terlarut diperolah sebesar antara 40 -100%.

Kata-kata kunci: Air limbah; E. Coli; kekeruhan; Schmutzdecke; saringan pasir lambat; 

Abstract

The requirement of surface water increases with increasing the populations in the metropolitan; therefore, there is unbalance between water demand and supply. Of this, attempts could be done by the economically use of water or recycle of industrial wastewaters or domestic wastewaters. The experiment was conducted using a slow sand filter with a volumetric flow rate of 35 liter/day. The results showed that during period of 30 days a layer of Schmutzdecke has been created on the surface of sand media. During the period of 60 days, the effluent turbidity was found to be 0.8 NTU with a removal of 69.56 %; E. Coli effluent was 7 x 104 MPN/100ml with a removal of 97.1%; and the dissolved COD removal was between 40 -100%.

Keywords: Wastewater; E. Coli; turbidity; Schmutzdecke; slow sand filter;

1. PENDAHULUAN

Kebutuhan air semakin hari semakin bertambah dengan berkembangnya komunitas di perkotaan, padahal persediaan air yang berasal dari air permukaan mengalami penurunan, sehingga terjadi ketidak seimbangan antara kebutuhan dan suplai air. Oleh karena itu, upaya yang dapat dilakukan adalah dengan melakukan penghematan penggunaan air atau memanfaatkan air seefisien mungkin. Penghematan ini dapat dilakukan dengan cara konservasi air yang berfungsi untuk memelihara keberadaan air agar selalu tersedia dan mudah dikonversi menjadi air sanitasi, air minum atau air untuk proses industri yang biasanya lebih baik dari air minum. Penghematan ini dapat dilakukan pada fasilitas umum yang banyak menggunakan air bersih, misalnya masjid, kamar mandi dan tempat umum lainnya.

Penghematan air dapat dilakukan dengan mudah terutama pada pemakaian air secara umum. Usaha penghematan air tidak bisa dengan mengurangi dalam jumlah pemakaian tetapi dapat dilakukan dengan memanfaatkan air buangan limbah industri maupun limbah domestik untuk didaur ulang, dengan melalui proses pengolahan air yang baik. Pengolahan ini harus mempertimbangkan baku mutu air minum dan harus memenuhi persyaratan. Tetapi ada sebagian besar industri, rumah tangga maupun pertanian, air limbah dibuang begitu saja tanpa pengolahan lebih lanjut. Contohnya di pabrik gula, air untuk system pendinginan biasanya tidak memenuhi syarat tetapi tetap dibuang begitu saja tanpa pengolahan terlebih dahulu. Contoh lain yaitu grey water atau air buangan dari kamar mandi dan dapur.

PENGERTIAN DAN RUANG LINGKUP RANCANGAN USAHA AGRIBISNIS
https://www.blogger.com/blogger.g?blogID=4893352573915100228#editor/target=post;postID=6411974700024064519;onPublishedMenu=allposts;onClosedMenu=allposts;postNum=9;src=link

Pengolahan air limbah dapat diolah menggunakan cara filtrasi yaitu mengalirkan air limbah ke dalam suatu filter kemudian dapat juga dilakukan treatment-treatment yang lain. Salah satu filter yang dapat digunakan adalah menggunakan saringan pasir lambat dengan tujuan untuk mengurangi kandungan bakteri E.Coli dan kekeruhan dari air baku. Peru merupakan salah satu Negara yang menggunakan saringan pasir lambat untuk mengatasi masalah pemenuhan kebutuhan air minum, dimana penggunaan saringan pasir lambat dapat menghilangkan kekeruhan dan coliform sampai 99,9% dan setelah klorinasi dapat menghilangkan coliform 100%, sehingga kualitas air effluent yang dihasilkan saringan pasir dapat layak diminum (Humphrey, 2005). 

Saringan pasir lambat akan mengalami fase kematangan dalam menurunkan bakteri E.Coli setelah dioperasikan selama 40 hari dan akan mengalami penurunan sampai 85 hari (Droste,1997). Menurut Al-Layla (1997), kecepatan saringan pada saringan pasir lambat ini adalah sebesar 0,1 – 0,4 m/jam. Robert (1995) menunjukkan bahwa penggunaan saringan pasir lambat di Cat Lake First Nation, Ontario, dapat menghilangkan Giardia cysts and Cryptosporidium oocysts mencapai 99% dan menurunkan kekeruhan dari 3 NTU menjadi 0,2 NTU. Cynthia (1995) menggunakan saringan pasir lambat untuk mengatasi masalah air minum di Dover, Idaho, dimana system ini dapat menghilangkan Giardia Cysts 99,9%. Gresham (2005) menggunakan saringan pasir lambat untuk kebutuhan air minum di Afganistan yang dapat menghilangkan organisme kontaminan sebesar 99%. Humphrey (2005) nenggunakan saringan pasir lambat di Peru untuk memenuhi kebutuhan air minum yang dapat menghilangkan coliform 99,9% dan setelah khlorinasi dapat menghilangkan coliform 100%.

Berdasarkan latar belakang ini, maka tujuan penelitian adalah mengolah air dari efluent pengolahan air limbah industri secara aerobik dengan menggunakan saringan pasir lambat untuk mengurangi kandungan COD, menghilangkan bakteri E.Coli dan kekeruhan air, sehingga diperoleh air yang dapat dimanfaafkan kembali.

2. FUNDAMENTAL

Saringan pasir lambat adalah system yang sederhana dan mudah digunakan oleh komunitas yang kecil. System ini mirip dengan filtrasi kecepatan tinggi yang mengunakan media tunggal, tetapi ada perbedaan yang penting dalam mekanisme penggunaannya. Operasional filter dilakukan dengan cara melewatkan air melalui suatu media pasir tanpa bantuan proses kimiawi ataupun mekanis. Hingga saat ini banyak di kota - kota di Eropa yang masih menggunakan proses filtrasi dengan memakai prinsip saringan pasir lambat tersebut (Droste, 1997).

Desain dan operasional saringan pasir lambat yang relatif lebih sederhana jika dibandingkan dengan saringan pasir cepat, membuatnya menjadi alternative primer bagi pemakaian di Negara berkembang. Keuntungan penggunaan dari saringan pasir lambat antara lain: dapat menghasilkan air dengan kandungan silika, besi dan alum rendah; Tidak memerlukan pengolahan koagulasi dan flokulasi; serta tidak membutuhkan bahan kimia (kecuali desinfektan); biaya operasi dan perawatan rendah; mempunyai efisiensi penurunan bakteri yang baik; dan periode operasi relatif lama.

Pembersihan dalam saringan dilengkapi dengan sejumlah mekanisme yaitu penyaringan, sedimentasi, flokulasi, mekanisme kimia dan fisika lainnya. Secara umum mekanisme yang paling dominan adalah difusi dan sedimentasi. saringan pasir lambat berjalan melalui fase pematangan selama beberapa minggu setelah dimulai. Selama fase ini banyak microbial zoogleal atau gelatinous yang tumbuh dengan sendirinya dilapisan atas saringan. Pada lapisan ini banyak terjadi pembentukan partikel koloid. Setelah beberapa lama, kerusakan meningkat ke ujung kasar dan lapisan kecil pada medium telah menimbulkan pengikisan pada ujung atas saringan. Pertumbuhan biologis meluas ke bawah lapisan yang rusak dan kinerja saringan tidak terganggu.

Siklus ini akan berulang-ulang, sehingga tersisa ketebalan minimum pada medium saringan, sehingga perlu dibersihkan. Pertumbuhan biologis dalam saringan bisa sangat mempengaruhi kinerja saringan dan mekanisme pembersihannya. Saringan pasir lambat yang beroperasi dengan baik akan menyisihkan hampir 98 - 99,5 % dari jumlah bakteri yang terdapat dalam air baku dimana dalam saringan sudah terbentuk suatu lapisan tipis pada permukaan pasir, yang sudah terbentuk setelah lebih kurang selama 2 minggu. Lapisan tipis ini disebut dengan lapisan Schmutzdecke (Salvato,1982). Lapisan Schmutzdecke secara biologi merupakan lapisan media yang sangat aktif, yaitu dapat menyisihkan bahan-bahan organik tersuspensi dan mikroorganisme dengan proses biodegradasi dan proses-proses lainnya. Lapisan ini terdiri atas lapisan mikroba yang tumbuh dan berkembang biak. Bakteri, protozoa dan mikroorganisme besar lainnya seperti helminthes dan materi mengapung sangat banyak dilapisan ini. Kandungan E. Coli dalam air baku dapat dikurangi sebesar 102 – 103. Kista Giardia dan Crytosporidium dapat dibersihkan dengan tingkatan mendekati sempurna (99,9%) dalam operational saringan pasir lambat yang sempurna. Pada lapisan Schmutzdecke ini paling banyak terjadi penguraian atau pengurangan partikel tersuspensi, bakteri dan bahan organik. Namun setelah beberapa lama pengoperasian headloss akan meningkat sehingga harus dilakukan pencucian dan pengurangan lapisan Schmutzdecke pada permukaan saringan dengan dikeruk (Droste,1997).

Pada negara-negara beriklim tropis paling cocok menggunakan saringan pasir lambat, dikarenakan pada iklim tropis mempunyai suhu yang hangat sehingga akan membantu keaktifan dan keefisienan dari lapisan Schmutzdecke. Sedangkan untuk daerah yang memiliki 4 musim filter harus ditutup untuk menjaga pertumbuhan bakteri dan mikroba pada lapisan Schmutzdecke ini pada musim dingin (Droste, 1997). 

Kekeruhan air umpan sebaiknya kurang dari 50 NTU agar operasional saringan tidak terganggu, akan tetapi bila nilai kekeruhan melebihi angka itu dapat ditoleransi dengan waktu operasi yang pendek (Huismann dan Wood, 1974). Juga dapat dilakukan tindakan pretreatment seperti pembersihan sedimentasi atau memperkasar ukuran saringan.

Pengoperasian saringan pertama-tama harus dilakukan dengan pengisian air dari dasar atau secara upflow dengan air bersih. Hal ini akan mendorong keluarnya udara yang masuk melalui pori-pori media. Kemudian operasi filtrasi dapat dimulai dan membutuhkan waktu beberapa minggu untuk membentuk lapisan Schmutzdecke dan menghasilkan kualitas effluent yang dapat diterima. 

Aliran air umpan pada saringan pasir dapat dikontrol dengan baik oleh katup inlet dan outlet yang diatur secara harian. Apabila headloss yang melalui saringan telah mencapai nilai maksimal yang diijinkan (head 1,0 – 1,5 m ), maka lapisan atas media pasir harus dikeruk sekitar 1,5 – 2 cm dan operasional dapat dilanjutkan kembali. Lapisan Schmutzdecke dapat berkembang kebawah hingga ketebalan 2 cm, dan membuat kinerja saringan pasir lambat berjalan tidak signifikan. 

3. METODOLOGI 

3.1 Saringan Pasir Lambat

Unit saringan pasir lambat terbuat dari bahan akrilik (Gambar 1). Saringan yang digunakan mempunyai kemampuan beroperasi untuk mengalirkan fluida kebawah. Laju alir saringan yang digunakan adalah 0,1 – 0,4 m/jam (35 liter/hari) dengan diameter saringan sebesar 5 cm. Untuk ketinggian unit mengikuti ketebalan dari media, 

3.2 Pengoperasian Unit Saringan

Langkah awal dalam pengoperasian Saringan pasir lambat, air baku dialirkan ke dalam filter dari dasar saringan sampai ke permukaan atas media pasir. Hal ini dilakukan untuk mengeluarkan udara yang terdapat pada pori-pori media media pasir dan kerikil yang digunakan. Kemudian dilanjutkan dengan mengalirkan air baku kebawah kedalam unit saringan pasir lambat. Selama operasi air yang ada pada unit saringan pasir lambat ini harus selalu menggenangi media pasir untuk menjaga agar organisme yang ada pada permukaan lapisan pasir tidak mati.

Proses pengaliran air baku ini dilakukan secara kontinyu, sehingga menyebabkan miokroorganisme tumbuh dengan sendirinya pada lapisan paling atas media pasir (Gambar 1). Pada lapisan Schmutzdecke akan terjadi proses pengurangan partikel tersuspensi, bahan organik, dan bakteri melalui proses oksidasi biologis maupun kimiawi.

3.3 Analisa Kekeruhan

Analisa kekeruhan menggunakan alat turbidimeter dengan metode nefelometrik, alat ini bekerja dengan prinsip membandingkan antara intensitas cahaya yang dihamburkan dari suatu sampel air dengan intensitas cahaya yang dihamburkan oleh larutan standard pada kondisi yang sama. Sebagai larutan standard kekeruhan digunakan larutan standard keruh dengan nilai 40 NTU.

3.4 Analisa E.Coli

Pengambilan sampel untuk analisa total Coliform adalah berikut ini: Ujung kran effluent dipanaskan dengan nyala api selama ± 5 menit (supaya steril). Sampel kemudian dimasukkan ke dalam botol yang sudah disterilkan terlebih dahulu dan diisi dengan air sampel sampai bagian dari volume bersih. E.Coli dianalisa menggunakan metode MPN. Adanya pertumbuhan bakteri golongan coli dapat diketahui dengan timbulnya gelembung gas pada tabung Durham. Nilai E.Coli yang didapat dibandingkan dengan standar air minum (Kepmenkes RI No. 907/MENKES/SK/VII/2002). Total coliform yang diijinkan adalah 0 per 100 ml.

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Kekeruhan selama waktu operasi 

Air effluent dari pengolahan limbah Industri yang akan dialirkan kedalam saringan pasir lambat sudah memiliki nilai kekeruhan yang cukup rendah antara 1,5 – 5 NTU. Nilai kekeruhan ini telah memenuhi persyaratan air limbah yang dapat diolah oleh saringan pasir lambat yaitu kurang dari 50 NTU.

Karena air limbah yang diumpankan pada saringan mempunyai nilai kekeruhan yang bervariasi, maka nilai kekeruhan air yang dihasilkan bervariasi, dengan nilai rata-rata sekitar 0,8 NTU (Gambar 2). Penurunan kekeruhan dari bahan organik tersuspensi didalam air limbah karena proses biodegradasi mikroba yang terdapat pada lapisan Schmutzdecke pada permukaan media pasir. Ada kenaikan persen penyisihan kekeruhan mulai awal sampai akhir percobaan dari 40% hingga 69,56 %, hal ini menunjukkan bahwa unjuk kerja system filtrasi sudah bekerja baik.

4.2 COD selama waktu operasi

Profil COD dapat dilihat pada Gambar 3. Hasil penelitian menunjukan bahwa terjadi pengurangan nilai COD selama periode waktu operasi 60 hari, hal ini disebabkan oleh peranan bakteri yang terdapat pada lapisan Schmutzdecke untuk mendegradasi bahan-bahan organik yang diumpankan. Kandungan COD air limbah yang diumpankan kedalam saringan pasir lambat bervariasi antara 8 sampai 80 mg/l, sehingga menghasilkan penyisihan COD yang bervariasi antara 40 sampai 100% (Gambar 4). Penyisihan COD dapat dicapai sebesar 100% dengan umpan air limbah sebesar antara 8 sampai 10 mg COD/l. Besar penyisihan COD ini tidak semuanya konsisten sama, ada yang jauh dibawah 100%, hal ini menunjukkan bahwa bakteri mempunyai kapasitas tertentu untuk mengkonsumsi bahan-bahan organik. 

4.3 Kandungan bakteri E.Coli

Coliform adalah keseluruhan bakteri dengan bentuk dan struktur yang menyerupai Escherichia coli yang ditemukan didalam usus besar mamalia atau hewan berdarah panas yang membantu dalam proses pencernaan makanan. Adanya coliform digunakan sebagai indikator pencemaran tinja dalam analisis kualitas air. Keberadaan coliform dalam air dapat menunjukkan adanya pencemaran disebabkan oleh mikroorganisme pathogen penyebab penyakit.

Total coliform dilakukan pada air limbah sebelum dilewatkan saringan pasir lambat dan setelah tumbuh lapisan Schmutzdecke pada lapisan atas media filter. Beberapa literatur menyebutkan bahwa untuk analisa total coliform dilakukan setelah beberapa minggu atau kurang lebih 40 hari pengoperasian saringan pasir lambat, yaitu setelah tumbuh lapisan schmutzdecke. Pada penelitian ini setelah pengoperasian selama 40 sampai 60 hari sudah terbentuk lapisan Schmutzdecke (Gambar 5).

Kandungan E.Coli air effluent pada pengolahan air limbah industri sebelum diumpankan pada saringan pasir lambat sebesar 24 x 105 MPN/100ml. Setelah melalui proses pada saringan pasir lambat sebesar sebesar 7 x 104 MPN/100ml. Penurunan kandungan E.Coli ini disebabkan oleh bakteri didalam lapisan Schmutzdecke yang dapat mengkonsumsi bakteri pathogen seperti E.Coli yang merupakan food-chain. Disamping itu juga terjadi proses adsorpsi, yang mana bakteri yang bermuatan negatif akan diikat oleh butiran media pasir yang bermuatan positif, sehingga bakteri E.Coli yang terdapat dalam air limbah industri dapat tereduksi. Hasil yang diperoleh untuk menyisihkan E.Coli sebesar 97,1%.

5. KESIMPULAN

Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa dengan menggunaan saringan pasir lambat dalam waktu 30 hari dengan laju alir volumetris 35 liter/hari sudah terbentuk lapisan Schmutzdecke. Kekeruhan air effluent dapat berkurang dari antara 1,5 – 5 NTU menjadi 0,8 NTU dengan penyisihan antara 40 - 69,56 %; kandungan E. Coli berkurang dari 24 x 105 MPN/100 ml menjadi 7 x 104 MPN/100ml dengan penyisihan 97,1%; dan penyisihan COD antara 40 -100% dengan umpan antara 8-80 mg/l dalam periode waktu 60 hari.

DAFTAR PUSTAKA

• Al-Layla, MA., Ahmad, S., dan Middlebrooks, S.J. (1997). Water supply engineering design. Second editions, Ann Arbor Science, Michigan-USA.
• Cynthia, D. (1995). Slow sand filter serves Dover a cool drink. On tap summer.
• Droste, RL. (1997). Theory and practice of water and wastewater treatments. John Willey and Sons Inc.
• Gresham, B. (1998). The household Slow sand filter. Footsteps, 35, 11.
• Haarhoff, J.; Cleasby, J.L. (1991). Biological and physical mechanisms in slow sand filtration. In: Slow Sand Filtration. Logsdon, G.S.(ed.). 19-68. American Society of Civil Engineers, New York, USA.
• Huismann dan Wood, W.E. (1994). Slow sand filter. WHO, Genewa.
• Humphrey, B. (2005). Use of slow sand filter in Huacaria Peru, Blackbburn & Association, Bellinghan, WA. 
• Ochieng, GMM., Otieno, FAO., Ogada, TPM., Shitote, SM., dan Menzwa DM. (2004). Performance of multistage filtration using different filter media against conventional water treatment systems. Water SA, 30(3). 
• Robert, A.L. (1995). The slow sand filtration alternative, RAL Engineering Ltd.
• Salvato, JA. (1982). Environmental engineering and sanitation. Secod edition, John Willey and Sons Inc. New York.
• Rooklidge, SJ., Miner, JR., Kassim, TA., and Nelson, PO. (2005). Antimicrobial Contaminant Removal by Mulistage Slow Sand Filtrasi. American Water Works Association, 97(12), 92-100. 

Pengolahan Tersier Air Limbah Industri 2017-01-30T03:42:00-08:00 Rating: 4.5 Diposkan Oleh: frf