pengolahan limmbah cair secara biologis

7/28/2019 Pengolahan Limmbah Cair Secara Biologis

http://slidepdf.com/reader/full/pengolahan-limmbah-cair-secara-biologis 1/13

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Limbah cair atau air limbah adalah air yang tidak terpakai lagi, yang merupakan

hasil dari berbagai kegiatan manusia sehari-hari. Dengan semakin bertambah dan

meningkatnya jumlah penduduk dengan segala kegiatanya, maka jumlah air limbah juga

mengalami peningkatan. Pada umumnya limbah cair dibuang ke dalam tanah, sungai

danau dan laut. Jika jumlah air limbah yang dibuang melebihi kemampuan alam untuk

menerima atau menampungnya, maka akan terjadi kerusakan lingkungan.

Berbagai kasus pencemaran lingkungan dan memburuknya kesehatan masyarakat

yang banyak terjadi hal ini diakibatkan oleh limbah cair dari berbagai kegiatan industri,

rumah sakit, pasar, restoran hingga rumah tangga. Hal ini disebabkan karena

penanganan dan pengolahan limbah tersebut belum mendapatkan perhatian yang serius.

Sebenarnya, keberadaan limbah cair dapat memberikan nilai negatif bagi suatu kegiatan

industri. Namun, penanganan dan pengolahannya membutuhkan biaya yang cukup

tinggi sehingga kurang mendapatkan perhatian dari kalangan pelaku industri, terutama

kalangan industri kecil dan menengah.

Industri primer pengolahan hasil hutan merupakan salah satu penyumbang limbah

cair yang berbahaya bagi lingkungan. Bagi industri-industri besar, seperti industri pulp

dan kertas, teknologi pengolahan limbah cair yang dihasilkannya mungkin sudah

memadai, namun tidak demikian bagi industri kecil atau sedang. Namun demikian,

mengingat penting dan besarnya dampak yang ditimbulkan limbah cair bagi lingkungan,

penting bagi sektor industri kehutanan untuk memahami dasar-dasar teknologi

pengolahan limbah cair.

Teknologi pengolahan air limbah adalah kunci dalam memelihara kelestarian

lingkungan. Apapun macam teknologi pengolahan air limbah domestik maupun industri

yang dibangun harus dapat dioperasikan dan dipelihara oleh masyarakat setempat. Jadi

teknologi pengolahan yang dipilih harus sesuai dengan kemampuan teknologi

masyarakat yang bersangkutan.Untuk bisa memilih teknologi yang tepat, seseorang



2

harus mengetahui gambaran umum tentang metode-metode pengolahan air limbah yang

ada, baik tentang prinsip kerja, tentang penerapan metode-metode tersebut, keuntungan

dan kerugian, dan juga faktor biaya. Hal yang penting dalam konsep pengolahan air

limbah industri adalah usaha mencegah atau menekan beban cemaran seminimal

mungkin, yaitu melalui pengendalian proses produksi itu sendiri (konsep produksi

bersih). Baru pada tahap selanjutnya adalah pengolahan air limbah yang dihasilkan agar

tidak mencemari badan air (sungai, selokan dsb) atau dengan kata lain, agar air buangan

dari industri sesuai dengan baku mutu yang telah ditentukan.

1.2 Tujuan

1.

Mengetahui dasar teknologi pengolahan limbah cair 2. Mengetahui Tahapan proses pada pengolahan limbah cair



3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Metode dan tahapan proses pengolahan limbah cair yang telah dikembangkan

sangat beragam. Limbah cair dengan kandungan polutan yang berbeda kemungkinan

akan membutuhkan proses pengolahan yang berbeda pula. Proses - proses pengolahan

tersebut dapat diaplikasikan secara keseluruhan, berupa kombinasi beberapa proses atau

hanya salah satu.

2.1 Pengolahan secara Fisika

Pada umumnya, sebelum dilakukan pengolahan lanjutan terhadap air buangan,

diinginkan agar bahan-bahan tersuspensi berukuran besar dan yang mudah mengendap

atau bahan-bahan yang terapung disisihkan terlebih dahulu. Penyaringan ( screening )

merupakan cara yang efisien dan murah untuk menyisihkan bahan tersuspensi yang

berukuran besar. Bahan tersuspensi yang mudah mengendap dapat disisihkan secara

mudah dengan proses pengendapan. Parameter desain yang utama untuk proses

pengendapan ini adalah kecepatan mengendap partikel dan waktu detensi hidrolis di

dalam bak pengendap.

Tahapan proses secara fisika :

o Proses flotasi banyak digunakan untuk menyisihkan bahan-bahan yang mengapung

seperti minyak dan lemak agar tidak mengganggu proses pengolahan berikutnya.

Flotasi juga dapat digunakan sebagai cara penyisihan bahan-bahan tersuspensi

(clarification) atau pemekatan lumpur endapan ( sludge thickening ) dengan

memberikan aliran udara ke atas (air flotation).

o Proses filtrasi di dalam pengolahan air buangan, biasanya dilakukan untuk

mendahului proses adsorbsi atau proses reverse osmosis-nya, akan dilaksanakan

untuk menyisihkan sebanyak mungkin partikel tersuspensi dari dalam air agar tidak

mengganggu proses adsorbsi atau menyumbat membran yang dipergunakan dalam

proses osmosa.



4

o Proses adsorbsi, biasanya dengan karbon aktif, dilakukan untuk menyisihkan

senyawa aromatik (misalnya: fenol) dan senyawa organik terlarut lainnya, terutama

jika diinginkan untuk menggunakan kembali air buangan tersebut.

o Teknologi membran (reverse osmosis) biasanya diaplikasikan untuk unit-unit

pengolahan kecil, terutama jika pengolahan ditujukan untuk menggunakan kembali

air yang diolah. Biaya instalasi dan operasinya sangat mahal.

2.2 Pengolahan secara Kimia

Pengolahan air buangan secara kimia biasanya dilakukan untuk menghilangkan partikel-

partikel yang tidak mudah mengendap (koloid), logam-logam berat, senyawa fosfor, dan

zat organik beracun; dengan membubuhkan bahan kimia tertentu yang diperlukan.

Tahapan proses – proses secara Kimia :

o Penyaringan dan Pengendapan

Penyaringan dan pengendapan bertujuan untuk memisahkan air baku dari zat-zat,

seperti: sampah, daun, rumput, pasir dan lain-lain berdasarkan berat jenis zat.

o Koagulasi

Koagulasi adalah proses pembubuhan bahan kimia Al2(SO4)3 (Tawas) kedalam air agar kotoran dalam air yang berupa padatan resuspensi misalnya zat warna organik,

lumpur halus, bakteri dan lain-lain dapat menggumpal dan cepat mengendap.

o Flokulasi

Flokulasi adalah proses pembentukan flok sebagai akibat gabungan dari koloid-

koloid dalam air baku (air sungai) dengan koagulan. Pembentukan flok akan terjadi

dengan baik jika di tambahkan koagulan kedalam air baku (air sungai) kemudian

dilakukan pengadukan lambat. o Sedimentasi

Setelah proses koagulasi dan flokulasi, air tersebut di diamkan sampai gumpalan

kotoran yang terjadi mengendap semua. Setelah kotoran mengendap air akan tampak

lebih jernih.

o Filtrasi

Pada proses pengendapan tidak semua gumpalan kotoran dapat diendapkan semua.

Butiran gumpalan kotoran kotoran dengan ukuran yang besar dan berat akan



5

mengendap, sedangkan yang berukuran kecil dan ringan masih melayang-layang

dalam air. Untuk mendapatkan air yang betul-betul jernih harus dilakukan proses

penyaringan. Penyaringan dilakukan dengan mengalirkan air yang telah diendapkan

kotorannya ke bak penyaring yang terdiri dari saringan pasir silika.

o Desinfeksi

Pemberian desinfektan (gas khlor) pada air hasil penyaringan bertujuan agar dapat

mereduksi konsentrasi bakteri secara umum dan menghilangkan bakteri pathogen

(bakteri penyebeb penyakit).

2.3 Pengolahan secara Biologi

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.

Jenis – jenis pengolahan limbah cair :

a. Lumpur Aktif [AKTIVATED SLUDGE]

Pengolahan limbah dengan sistem lumpur aktif mulai dikembangkan di Britania

Raya (Inggris) pada tahun 1914 oleh Ardern dan Lockett. Dinamakan lumpur aktif

karena prosesnya melibatkan massa mikroorganisme aktif yang tumbuh saat prosesnya,

biasanya berwarna kelabu hingga coklat-kehitaman.

Massa mikroorganisme aktif tersebut umumnya tersusun atas :

o Bakteri (seperti spesies Acinetobacter, nitrosomonas, nitrobacter dan Zoogloea

ramigera)

o Protozoa (seperti Aspidisca, Carchesium, Opercularia, Trachelophyllum, Vorticella)

o Amoeba (seperti Cochliopodium dan Euglypha )

o Organisme lain yang ada antara lain jamur, rotifer dan nematoda.

Proses kerja sistem pengolahan lumpur aktif :

1. Air limbah mula-mula dilewatkan pada saringan kasar (screen) untuk memisahkan

sampah berukuran besar, kemudian dipompa menuju bak pengendap/penampung

awal untuk mengendapkan padatan tersuspensi (suspended solid) sekitar 30-40 %.

Padatan tersuspensi yang terendapkan akan dibuang ke bak pengering lumpur. Bak

pengendap/penampung ini yang juga dilengkapi alat pengatur debit aliran.



6

2. Air limpahan dari bak pengendap awal dialirkan ke bak aerasi secara gravitasi. Di

dalam bak aerasi ini air limbah dihembus udara (O2) dengan sebuah blower sehingga

mikroorganisme yang ada akan menguraikan polutan organik yang ada dalam air

limbah, berkembangbiak, hingga terbentuk biomassa aktif berwarna kelabu/coklat

kehitaman yang disebut lumpur aktif. Didalam bak aerasi ini unjuk kerja lumpur aktif

dilaksanakan.

3. Dari bak aerasi, air beserta kelebihan lumpur aktif dialirkan ke bak pengendap akhir.

Di dalam bak ini sebagian lumpur aktif diendapkan dan dipompa kembali ke bagian

inlet bak aerasi dengan pompa sirkulasi lumpur. Sementara sebagian lumpur lagi

akan alirkan menuju bak pengering lumpur setelah dilakukan disinfeksi terlebih

dahulu untuk kedibuang/dibakar. Pembuangan lumpur ini bertujuan untuk menjaga

kestabilan jumlah lumpur aktif.

4. Air limpahan dari bak pengendap akhir dialirkan ke bak khlorinasi. Di dalam bak

kontaktor khlor ini air limbah dikontakkan dengan senyawa khlor (berupa

cairan/tablet) untuk membunuh mikroorganisme patogen. Air olahan, yakni air yang

keluar setelah proses khlorinasi dapat langsung dibuang ke sungai atau saluran

umum/mengalami proses pengolahan selanjutnya.

Kelebihan & kekurangan sistem pengolahan lumpur aktif :

Kelebihan :

o Dapat mengolah air limbah dengan beban BOD yang cukup besar yaitu 250-300

mg/liter

o Tidak memerlukan lahan yang luas

o Mampu membentuk gumpalan (flok) yang dapat meyjerap bahan anorganik, seperti

logam berat

o Jumlah biomassa tidak akan pernah habis (melimpah).

Kekurangan :

o Perlu pengontrolan yang relatif ketat agar diperoleh perbandingan yang tepat antara

jumlah makanan dan jumlah mikroorganisme yang ada

o Sering menimbulkan bau bila jumlah lumpur terlalu banyak

o Banyak menghabiskan suplay oksigen.

Contoh aplikasi : sistem pegolahan air limbah pada rumah sakit & industri kertas

(pulp).



7

b. Kolam aerasi [LAGOON AERATION]

Lagoon aeration adalah sebuah kolam yang dilengkapi dengan aerator. Proses kerja

reaktor ini ialah menampung air limbah dalam sebuah kolam besar yang diatur supaya

suasana aerobik berjalan melalui pengadukan mekanis ataupun memasang

penggelembung udara . Biomassa yang terbentuk akan mendegradasi polutan organik.

Suplay oksigen juga terkadang mendapat bantuan dari fotosintesis alga maupun

ganggang dalam kolam tersebut.

Kelebihan & kekurangan sistem pengolahan lagoon aeration :

Kelebihan :

o Biaya pemeliharaan rendah

o Effluent yang dihasilkan baik karena daya larut oksigen dalam air limbah lebih besar

sehingga mengoptimalkan kinerja mikroorganisme

o Dapat menampung air limbah dengan kuantitas volume yang sangat besar

o Tidak menimbulkan bau.

Kekurangan :

o Membutuhkan lahan yang luas

o Membutuhkan energi yang besar, karena disamping untuk suplai oksigen juga untuk

pengadukan secara sempurna.

Contoh aplikasi : sistem pengolahan air limbah pada industri pangan.

c. Saringan Tetes [TRICKLING FILTER]

Merupakan wahana penyaring berbentuk silinder dengan media berpori yang disusun

secara bertumpuk. Proses kerja dari reaktor ini yakni mendistribusikan air limbah

melalui bagian atas oleh lengan yang dapat berputar sehingga membentuk spray/tetes-

tetes kecil, kemudian berkontak dengan mikroorganisme yang menempel pada media.

Tujuan pendisribusian berputar ialah untuk menyebarkan air limbah ke permukaan

seluruh media secara merata. Media itu sendiri dapat berupa potongan – potongan batu

kerikil/zeolit, silika, arang, pozzolan ataupun bahan isian dari plastik yang berukuran

antara 40 -80 mm. Permukaan batuan ini mengandung lapisan (film) mikroorganisme –

biasanya, bakteri Zoogloea ramigera dan spesies protozoa bersilia (Carchesium,

Opercularia dan Vorticella). Suplai oksigen didapat dari penghembusan oleh blower

dari bagian bawah. Penghembusan oleh blower ini juga berfungsi untuk

mendistribusikan air limbah menjadi tetesan kecil pada lengan putar.



8

Kelebihan & kekurangan sistem pengolahan trickling filter :

Kelebihan :

o Tidak memerlukan lahan yang terlalu luas serta mudah pengoperasiannya

o Sangat ekonomis dan praktis

o Tidak membutuhkan pengawasan yang ketat

o Suplai oksigen dapat diperoleh secara alamiah melalui permukaan paling atas media.

Kekurangan :

o Tidak bisa diisi dengan beban volume yang tinggi mengingat masa biologi pada filter

akan bertambah banyak sehingga bisa menimbulkan penyumbatan filter.

o Timbulnya bau yang tidak sedap

o Prosesnya sering terganggu oleh lalat-lalat yang datang menghampiri.

Contoh aplikasi : sistem pengolahan limbah cair domestik dan industri obat herbal.

d. Cakram Biologis Putar [Rotating Biological Contactor]

RBC yaitu pengolahan yang terdiri atas disc /cakram melingkar yang diputar oleh

poros yang diletakkan setengah tercelup dengan kecepatan tertentu (2-3 rpm). Cakram

digerakkan oleh motor drive system yang dibenam dalam air limbah, dibawah media.

Mikroba tumbuh melekat pada permukaan media yang berputar tersebut membentuk

suatu lapisan yang disebut biofilm (biasanya terdiri atas bakteri, alga, protozoa, fungi).

Media film biologis ini berupa piringan (disk) dari bahan polimer atau plastik yang

ringan dan disusun dari berjajar-jajar pada suatu poros sehingga membentuk suatu

modul atau paket. Pada saat cakram tercelup kedalam air limbah, biofilm menyerap

senyawa organik yang ada dalam air limbah dan pada saat biofilm berada di atas

permuaan air, biofilm menyerap okigen dari udara atau oksigen terlarut dalam untuk

menguraikan senyawa organik.Pertumbuhan biofilm tersebut makin lama makin tebal, sampai akhirnya karena gaya

gravitasi sebagian akan mengelupas dari mediumnya dan terbawa aliran air keluar.

Selanjutnya, biofilm pada permukaan medium akan tumbuh lagi dengan sedirinya

hingga terjadi kesetimbangan.



9

Proses kerja sistem RBC dapat dijabarkan dengan flowchart dibawah ini :

1. Bak Pemisah Pasir

Air limbah dialirkan dengan tenang ke dalam bak pemisah pasir, sehingga kotoran

yang berupa pasir atau lumpur kasar dapat diendapkan. Sedangkan kotoran yang

mengambang misalnya sampah, plastik, sampah kain dan lainnya tertahan pada saringan

(screen) yang dipasang pada inlet kolam pemisah pasir tersebut.

2. Bak Pengendap Awal

Dari bak pemisah/pengendap pasir, air limbah dialirkan ke bak pengedap awal. Di

dalam bak pengendap awal ini lumpur atau padatan tersuspensi sebagian besar

mengendap. Waktu tinggal di dalam bak pengedap awal adalah 2 - 4 jam, dan lumpur

yang telah mengendap dikumpulkan dan dipompa ke bak pemekat lumpur.

3. Bak Pengatur Debit

Jika debit aliran air limbah melebihi kapasitas perencanaan, kelebihan debit air

limbah tersebut dialirkan ke bak pengatur debit untuk disimpan sementara. Pada waktu

debit aliran turun, maka air limbah yang ada di dalam bak kontrol dipompa ke bak

pengendap awal bersama-sama air limbah yang baru sesuai dengan debit yang

diinginkan.

4. Kontaktor (reaktor) Biologis Putar

Di dalam bak kontaktor ini, media berupa piringan (disk) tipis dari bahan polimer

atau plastik dengan jumlah banyak, yang dilekatkan atau dirakit pada suatu poros,

diputar secara pelan dalam keadaan tercelup sebagian ke dalam air limbah. Waktu

tinggal di dalam bak kontaktor kira-kira 2,5 jam. Dalam kondisi demikian,

mikroorganisme akan tumbuh pada permukaan media yang berputar tersebut,

membentuk suatu lapisan (film) biologis. Biofilm yang tumbuh pada permukaan media

inilah yang akan menguraikan senaywa organik yang ada di dalam air limbah.5. Bak Pengendap Akhir

Air limbah yang keluar dari bak kontaktor (reaktor) selanjutnya dialirkan ke bak

pengendap akhir, dengan waktu pengendapan sekitar 3 jam. Dibandingkan dengan

proses lumpur aktif, lumpur yang berasal dari RBC lebih mudah mengendap, karena

ukurannya lebih besar dan lebih berat. Air limpahan dari bak pengendap akhir relatif

sudah jernih, selanjutnya dialirkan ke bak khlorinasi. Sedangkan lumpur yang



10

mengendap di dasar bak di pompa ke bak pemekat lumpur bersama-sama dengan

lumpur yang berasal dari bak pengendap awal.

6. Bak Khlorinasi

Air olahan atau air limpasan dari bak pengendap akhir masih mengandung bakteri

coli, bakteri patogen, atau virus yang sangat berpotensi menginfeksi ke masyarakat

sekitarnya. Untuk mengatasi hal tersebut, air limbah yang keluar dari bak pengendap

akhir dialirkan ke bak khlorinasi untuk membunuh mikroorganisme patogen yang ada

dalam air. Di dalam bak khlorinasi, air limbah dibubuhi dengan senyawa khlorine

sehingga seluruh mikroorganisme patogennya dapat di matikan. Selanjutnya dari bak

khlorinasi air limbah sudah boleh dibuang ke badan air.

7. Bak Pemekat Lumpur

Lumpur yang berasal dari bak pengendap awal maupun bak pengendap akhir

dikumpulkan di bak pemekat lumpur. Di dalam bak tersebut lumpur di aduk secara

pelan kemudian di pekatkan dengan cara didiamkan sekitar 25 jam, selanjutnya air

supernatant yang ada pada bagian atas dialirkan ke bak pengendap awal, sedangkan

lumpur yang telah pekat dipompa ke bak pengering lumpur.

Kelebihan & kekurangan sistem pengolahan RBC :

Kelebihan :

3 Mudah dalam pegoperasian & perawatan

4 Tidak membutuhkan banyak lahan serta sangat ekonomis

5 Untuk kapasitas kecil / paket, dibandingkan dengan proses lumpur aktif konsumsi

energi lebih rendah.

6 Dapat dipasang beberapa tahap (multi stage)

7 Reaksi nitrifikasi secara biologis oleh bakteri nitrobacter & nitrosomonas lebih

mudah terjadi, sehingga efisiensi penghilangan ammonium lebih besar.Kekurangan :

8 Kerusakan pada materialnya seperti as, coupling, & motor listrik

9 Sensitif terhadap perubahan temperatur

10 Dapat menimbulkan pertumbuhan cacing rambut, serta kadang-kadang timbul bau

yang kurang sedap.

Contoh aplikasi : sistem pengolahan limbah cair domestik & industri pertambangan.



11

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

3 metoda pengolahan limbah cair :

1. Secara Fisika : tanpa menambahkan bahan kimia

Tahapan proses pengolahan limbah cair secara fisika :

- Flotasi : untuk menyisihkan bahan bahan mengapung seperti

minyak

- Filtrasi : untuk menyaring partikel tersuspensi berukuran besar agar tidak

mengganggu proses adsorbi dan menyumbat membran

- Adsorbsi : menggunakan karbon aktif, untuk menyisihkan senyawa

aromatik dan senyawa organik terlarut lainnya

- Teknologi Membran: untuk menghilangkan partikel dalam unit terkecil

2. Secara Kimia : menambahkan bahan kimia

Tahapan proses pengolahan limbah cair secara kimia

- Penyaringan dan Pengendapan : untuk memisahkan air baku dari zat-zat,

seperti: sampah, daun, rumput, pasir dan lain-lain berdasarkan berat jenis zat.

- Koagulasi

proses pembubuhan bahan kimia Al2(SO4)3 (Tawas) kedalam air baku dan

diaduk dengan kecepatan tinggi agar terbentuk flok-flok halus

-Flokulasi

Pembentukan flok-flok besar setelah proses koagulasi dengan kecepatan lambat

-Sedimentasi

Setelah proses koagulasi dan flokulasi, air tersebut di diamkan sampai

gumpalan kotoran yang terjadi mengendap semua. Setelah kotoran mengendap

air akan tampak lebih jernih.

-Filtrasi

Setelah proses pengendapan dilakukan penyaringan untuk memisahkan endapat

dari air

-Desinfeksi

Pemberian desinfektan (gas khlor) pada air hasil penyaringan bertujuan agar



12

dapat mereduksi konsentrasi bakteri secara umum dan menghilangkan bakteri

pathogen (bakteri penyebeb penyakit).

3. Secara biologi : menggunakan mikroorganisme didalam reaktor

Ada 4 cara pengolahan limbah secara biologi:

a. Metode Trickling Filter

Pada metode ini, bakteri aerob yang digunakan untuk mendegradasi bahan

organik melekat dan tumbuh pada suatu lapisan media kasar, biasanya berupa

serpihan batu atau plastik, dengan dengan ketebalan ± 1 – 3 m.

b. Metode Activated Sludge

Pada metode activated sludge atau lumpur aktif, limbah cair disalurkan ke

sebuah tangki dan didalamnya limbah dicampur dengan lumpur yang kaya akan

bakteri aerob.

c. Metode Treatment ponds/ Lagoons

Metode treatment ponds/lagoons atau kolam perlakuan merupakan metode yang

murah namun prosesnya berlangsung relatif lambat. Pada metode ini, limbah

cair ditempatkan dalam kolam-kolam terbuka dimana didalam kolam terdapat

alga yang tumbuh.



13

DAFTAR PUSTAKA

http://ans-olahlimbah.blogspot.com/2013/02/penangan-limbah-cair.html

http://herudzakwan.blogspot.com/

http://id.shvoong.com/society-and-news/news-items/2031190-sistem-pengolahan-air-

baku-air/





http://id.shvoong.com/society-and-news/news-items/2031190-sistem-pengolahan-air-baku-air/







pengolahan limmbah cair secara biologis

Documents