Tipe ini merupakan tipe yang paling banyak dipakai di Indonesia. Tipe kubah adalah berupa digester yang dibangun dengan menggali tanah kemudian dibuat dengan bata, pasir, dan semen yang berbentuk seperti rongga yang kedap udara dan berstruktur seperti kubah (bulatan setengah bola). Tipe ini dikembangkan di Cina sehingga disebut juga tipe kubah atau tipe Cina.
Dengan sistem anaerobik-biogas, gas yang dihasilkan tergantung pada kandungan protein, lemak dan karbohidrat yang terkandung dalam limbah, lamanya waktu pembusukan minimal 30 hari karena semakin lama pembusukan semakin sempurna prosesnya, suhu di dalam digester yaitu 15oC-35oC, kapasitas kedelai minimal untuk dapat menghasilkan biogas
adalah ± 400 kg, untuk produksi tahu dengan kapasitas kedelai 700 kg/hari dihasilkan tidak kurang dari 10.500 liter gas bio per hari, kebutuhan satu rumah tangga dengan 4-5 orang anggota ± 1.200 –2.000 liter gas bio per hari (KLH, 2006).
Adapun sistem pengolahan biogas meliputi inlet (masuknya air limbah), bak equalisasi, bak pengendapan, bak Anaerobik Filter, bak peluapan, bak pengurasan, dan outlet (keluarnya air limbah yang telah diolah) (KLH, 2006).
Keuntungan atau keunggulan dari sistem anaerobik-biogas adalah mengurangi potensi kerusakan hutan yaitu mengurangi penebangan pohon yang digunakan untuk kayu bakar, mencegah erosi tanah, dan menghemat pemakaian bahan bakar minyak.
Biogas merupakan energi yang ramah lingkungan dan merupakan cara yang aman untuk menempatkan bahan organik jika dikelola dengan baik, sehingga meningkatkan sanitasi dan kesehatan lokal. Sisa padatan dari produksi biogas (lumpur hasil pembangkitan biogas) dapat digunakan untuk pembuatan pupuk kompos. Ini dapat mengurangi polusi air tanah dan meningkatkan kualitas udara. Gas metan termasuk gas rumah kaca (greenhouse gas), bersama dengan gas karbon dioksida CO2 memberikan efek rumah kaca yang menyebabkan terjadinya fenomena pemanasan global. Pengurangan gas metan secara lokal ini dapat berperan positif dalam upaya penyelesaian permasalahan global (efek rumah kaca), sehingga upaya ini dapat diusulkan sebagai bagian dari program internasional Mekanisme Pembangunan Bersih (Clean Development Mechanism/CDM) (Inforce, 2006).
Untuk biogas ini sistem yang diterapkan harus dirawat dan dibersihkan secara periodik untuk menghilangkan lumpur (residu padatan) hasil pembangkitan
20
biogas dan tindakan pencegahan serta keselamatan untuk sistem pendistribusian gas harus terus diamati.
c. Pengolahan Limbah Cair Sistem Aerobik
Pada pengolahan air limbah tahu proses biologi aerobik merupakan proses lanjutan untuk mendegradasi kandungan senyawa organik air limbah yang masih tersisa setelah proses anaerobik. Sistem penanganan aerobik digunakan sebagai pencegah timbulnya masalah bau selama penaganan limbah, agar memenuhi persyaratan effluent dan untuk stabilisasi limbah sebelum dialirkan ke badan penerima (Jenie dan Rahayu, 1993).
Proses pengolahan limbah aerobik berarti proses dimana terdapat oksigen terlarut. Oksidasi bahan-bahan organik menggunakan molekul oksigen sebagai aseptor elektron akhir adalah proses utama yang menghasilkan energi kimia untuk mikroorganisme dalam proses ini. Mikroba yang menggunakan oksigen sebagai aseptor elektron akhir adalah mikroorganisme aerobik (Jenie dan Rahayu, 1993). Pengolahan limbah dengan sistem aerobik yang banyak dipakai antara lain dengan sistem lumpur aktif, piring biologi berputar (Rotating Biological Contractor = RBC) dan selokan oksidasi (Oxidation Ditch).
d. Pengolahan Limbah Sistem Kombinasi Anaerobik-Aerobik
Secara umum proses pengolahan kombinasi ini dibagi menjadi dua tahap yakni pertama proses penguraian anaerobik dan yang kedua proses pengolahan lanjut dengan sistem biofilter anaerobik-aerobik.
Limbah yang dihasilkan dari proses pembuatan tahu dikumpulkan melalui saluran limbah, kemudian dialirkan ke bak kontrol untuk memisahkan buangan padat. Selanjutnya limbah dialirkan ke bak pengurai anaerobik. Di dalam bak pengurai anaerobik tersebut pencemar organik yang ada dalam limbah akan diuraikan oleh mikroorganisme secara anaerobik, menghasilkan gas hidrogen sulfida dan metana yang dapat digunakan sebagai bahan bakar. Pada proses tahap pertama efisiensi penurunan nilai COD dalam limbah dapat mencapai 80-90%. Air olahan tahap awal ini selanjutnya diolah dengan proses pengolahan lanjut dengan sistem kombinsi anaerobik-aerobik dengan menggunakan biofilter (Herlambang, 2002).
Proses pengolahan lanjut.
Proses pengolahan limbah dengan proses biofilter anaerobik-aerobik terdiri dari beberapa bagian yakni bak pengendap awal, biofilter anaerobik, biofilter aerobik, bak pengendap akhir, dan jika perlu dilengkapi dengan bak klorinasi. Limbah yang berasal dari proses penguraian anaerobik (pengolahan tahap pertama) dialirkan ke bak pengendap awal, untuk mengendapkan partikel lumpur, pasir dan kotoran lainnva. Selain sebagai bak pengendapan, juga berfungsi sebagai bak pengontrol aliran, serta bak pengurai senyawa organik yang berbentuk padatan, pengurai lumpur dan penampung lumpur (Herlambang, 2002).
Air limpasan dari bak pengendap awal selanjutnya dialirkan ke bak anaerobik dengan arah aliran dari atas ke bawah (down flow) dan dari bawah ke atas (up flow). Di dalam bak anaerobik tersebut diisi dengan media dari bahan plastik atau kerikil dan batu pecah. Jumlah bak anaerobik ini bisa dibuat lebih dari satu sesuai dengan kualitas dan jumlah air baku yang akan diolah. Penguraian zat-zat organik yang ada dalam limbah dilakukan oleh bakteri anaerobik. Setelah beberapa hari, pada permukaan media filter akan tumbuh lapisan film mikroorganisme. Mikroorganisme inilah yang akan menguraikan zat organik yang belum sempat terurai pada bak
22
pengendap awal. Air limpasan dari bak anaerobik dialirkan ke bak aerobik. Di dalam bak aerobik ini dapat diisi dengan media dari bahan kerikil atau plastik atau batu apung atau bahan serat sesuai dengan kebutuhan atau dana yang tersedia, sambil diaerasi atau dihembus dengan udara, sehingga mikroorganisme yang ada akan menguraikan zat organik yang ada dalam air limbah serta tumbuh dan menempel pada permukaan media. Dengan demikian limbah akan kontak dengan mikroorganisme yang, tersuspensi dalam air maupun yang menempel pada permukaan media (Herlambang, 2002).
Dari proses tersebut efisiensi penguraian zat organik dan deterjen dapat ditingkatkan serta mempercepat proses nitrifikasi, sehingga efisiensi penghilangan amonia menjadi lebih besar. Proses ini sering dinamakan aerasi kontak (contact aeration). Dari bak aerasi, limbah dialirkan ke bak pengendap akhir. Di dalam bak ini kembali ke bagian awal bak aerasi dengan pompa sirkulasi lumpur. Sedangkan air limpasan dialirkan ke bak klorinasi (Herlambang, 2002).
Di dalam bak klorinasi ini limbah direaksikan dengan klor untuk membunuh mikroorganisme patogen. Air olahan, yakni air yang keluar setelah proses klorinasi dapat langsung dibuang ke sungai atau saluran umum. Dengan kombinasi proses anaerobik-aerobik tersebut selain dapat menurunkan zat organik (BOD, COD) juga menurunkan amonia, deterjen, muatan padat tersuspensi (MPT) fosfat dan lainnva. Dengan adanya proses pengolahan lanjut tersebut, nilai COD dalam air olahan yang nilai COD dalam air olahan yang dihasilkan akan relatif rendah (Herlambang, 2002).
Ada berbagai macam bahan yang diperlukan dalam beberapa teknik pengolahan limbah tahu, yaitu dengan bahan anorganik dan bahan organik.Bahan anorganik dapat disebut tipe penyaringan geofiltrasi sedangkan penyaringan dengan bahan organik disebut biofiltrasi yang memanfaatkan tumbuhan atau lebih tepatnya tanaman air dan bakteri atau mikroba pengurai.
A. Bahan Anorganik Penyaring Limbah
Berbagai macam cara digunakan untuk mengolah limbah cair. diantaranya : pasir, ijuk, arang batok, kerikil, pasir, ijuk dan kerikil merupakan bahan media penyaring, sedangkan arang batok merupakan bahan media penyerap (Untung, 1998).
Berikut bahan anorganik pemfilter limbah: 1. Pasir
Saringan pasir bertujuan untuk mengurangi kandungan lumpur dan bahan-bahan padat yang ada pada air limbah serta dapat menyaring bahan-bahan padat terapung. Ukuran pasir untuk menyaring bermacam-macam, tergantung jenis bahan pencemar yang akan disaring. Semakin besar bahan padat yang perlu disaring, semakin besar ukuran pasir.
Ukuran pasir yang lazim dimanfaatkan berukuran 0,4 mm – 0,8 mm dengan diameter pasir sekitar 0,2 mm – 0,35 mm serta ketebalan 0,4 m – 0,7 m (Untung. 1998). Menurut Saeni et al, (1990) bahwa saringan pasir mampu menurunkan bahan organik.
Di samping itu saringan pasir menurut Hay (1981) dapat menurunkan kesadahan air dengan keefektifan penyaringan 4.607–7.02%.Hal ini disebabkan karena pasir merupakan jenis senyawa silica dan oksigen yang dalam air berupa koloid yang mengikat OH pada permukaan membentuk lapisan pertama yang bermuatan negatif.
Bahan penyaringan pasir dan ijuk dapat menyerap Fe2+ (di samping pertukaran ion pada pasir), dimana Fe2+ dijerat oleh OH (pada pasir) atau asam-asam humus (pada ijuk) membentuk lapisan kedua.
2. Arang Batok Kelapa
Arang batok ialah arang yang berasal dari tempurung kelapa Tempurung tersebut dibakar sampai menjadi arang.Selain menyerap bahan-bahan kimia
24
pencemar, arang batok juga berfungsi untuk mengurangi warna dan bau air kotor (Untung. 1998).
Ada dua bentuk arang batok yang biasa dipakai. Pertama, butiran berdiameter 0,1 mm. Ke dua berbentuk bubuk berukuran 200 mesh. Karena berfungsi sebagai penyerap mikroorganisme dan bahan-bahan kimia yang terkandung di dalam limbah cair, maka setelah beberapa waktu kemudian tidak efektif lagi.Ciri ketidak efektifannya ialah air yang sudah tersaring tidak begitu jernih lagi.Jika hal tersebut terjadi, maka arang batok perlu dicuci dengan air bersih atau bahkan diganti dengan yang baru.Arang batok butiran dapat diaktifkan lagi melalui pembakaran ganda (Slamet, 1984).
Dalam proses penyaringan dengan bahan arang terjadi pertukaran kation Fe2+ dengan Ca2+ dan Mg2+, sehingga berlangsung pengikatan Fe dan terjadi penambahan nilai kesadahan filtrat (Saeni, et al. 1990). Pada bahan penyaring arang, pengambilan Fe2+ dilakukan proses pertukaran kation, dimana kation-kation pada permukaan partikel arang ditukar oleh ion besi. Di samping itu bahan saringan arang mengandung bahan organik yang tinggi, sehingga dapat menarik bahan organik dari air yang disaring (Manahan, 1977).
3. Karbon Aktif
Karbon aktif adalah karbon yang mempunyai kadar C yang tinggi serta mempunyai daya adsorbsi yang besar. Karbon aktif dapat dibuat dengan berbagai cara yaitu dengan cara pemanasan karbon pada suhu yang tinggi, kurang lebih 500°C, atau dengan menambah asam fosfat/seng klorida pada karbon (Lado, 1997).
Karbon dapat diperoleh dari pembakaran kayu atau tempurung kelapa Karbon tersebut belum aktif karena masih mengandung abu dan zat-zat ikutan lainnya, sehingga kurang efektif jika langsung digunakan sebagai penyerap (adsorben).
Karbon yang telah diaktifkan mempunyai permukaan yang besar sehingga kontak resapan terhadap zat yang terabsorbsi makin lebih besar.Hal tersebut disebabkan karena karbon aktif mempunyai pori-pori yang banyak (Lado, 1997).
4. Kerikil
Kerikil dipakai bersama dengan pasir dan arang, dan umumnya diletakkan pada lapisan dasar. Menurut Saeni, at al, (1990), pasir dapat menurunkan kesadahan air dengan keefektifan penyaringan berturut-turut 4,86 – 11,65% dan dapat meningkatkan NH4+.
B. Bahan Organik, Tanaman Air
Tanaman air merupakan bagian dari vegetasi penghuni bumi ini yang media tumbuhnya adalah perairan.Penyebarannya meliputi perairan air tawar, payau sampai ke lautan dengan beragam jenis dan bentuk, serta sifat-sifatnya.Walaupun masih banyak diantaranya belum diketahui, sebagian dari tanaman tersebut telah lama dikenal, bahkan telah dimanfaatkan untuk berbagai keperluan (Sunanto, 2000).
Pada perairan air tawar, umumnya tanaman air tumbuh secara alami menempati bagian-bagian perairan yang sesuai dengan kemampuan dan karakteristik masing-masing.Namun pada perkembangan selanjutnya, banyak terjadi perubahan pada komposisi kehidupan tanaman air tersebut akibat gangguan keseimbangan ekologis pada tempat tumbuhnya.Akibatnya, tidak sedikit dijumpai kehidupan tanaman air yang tidak seimbang, seperti terjadinya dominasi satu jenis tanaman air, bahkan ada diantara jenis tanaman tertentu yang mengalami kepunahan.
Menurut Moore (1989), Moody (1993) dan Case (1994), berdasarkan
karakteristiknya, tanaman air dapat dibagi dalam empat golongan, yaitu :
26
Sesuai dengan bentuk akar, batang dan daun tanaman yang termasuk golongan tersebut dapat hidup pada bagian tepi suatu perairan, yakni pada bagian yang dangkal sampai bagian yang tidak tergenang air. Beberapa contoh tanaman air yang termasuk dalam golongan marginal aquatic plant adalah tanaman juncus, sagitari, scirpus dan iris.
2. Tanaman Air Penghuni Bagian Permukaan (Floating Aquatic Plant).
Tanaman air yang tergolong floating aquatic plant adalah tanaman air yang hidup terapung di permukaan perairan dengan posisi akar yang melayang di dalam air. Bentuk akar yang terjurai memungkinkan tanaman tersebut menyerap zat-zat yang diperlukan, terutama dari bahan yang terlarut dan melayang di dalam perairan. Yang termasuk dalam golongan ini adalah tanaman azolla, lemna, eicchornia, salvinia dan spirodella.
3. Tanaman Air yang Hidup di dalam Perairan (Submerged Aquatic Plant).
Tanaman jenis ini hidup di dalam perairan dengan seluruh bagian tubuhnya terendam di dalam air.Akarnya menyentuh dasar perairan, namun sebagian diantaranya melayang, sedangkan batang dan daunnya bergerak mengikuti arah gerakan air. Posisi tanaman air jenis ini sangat menunjang untuk menjadi saringan bagi berbagai jenis bahan terlarut yang ada di dalam perairan, sehingga sangat membantu dalam proses penjernihan. Yang termasuk dalam golongan ini adalah tanaman hydrilla, cllitriche, chara dan elodea.
4. Tanaman Air yang Tumbuh pada Dasar Perairan (Deep Aquatic Plant).
Tanaman air yang tergolong deep aquatic plant adalah tanaman air yang tumbuh pada dasar perairan dengan akar tertanam kuat pada bagian dasar tersebut, sedangkan batangnya berdiri kuat menopang daun dan bunga yang muncul pada permukaan air. Tinggi serta posisi batang biasanya tergantung pada kedalaman perairan tempat hidupnya, sehingga akan dijumpai tinggi batang yang
bervariasi serta posisi yang berbeda-beda. Tanaman air yang termasuk golongan ini adalah ponogethon, nuphar dan nympahaea.
Selanjutnya, menurut Marianto (2001), tanaman air dapat dibagi dalam empat
tipe, yaitu:
1. Tanaman Air Oksigen (Oxygenerator)
Tanaman air yang termasuk dalam Tanaman Air Oksigen adalah tanaman air yang mampu membersihkan udara sekaligus menyerap kandungan garam yang berlebihan di dalam air.Seluruh bagian tanaman tersebut tenggelam di dalam air.
2. Tanaman Air Lumpur.
Sesuai dengan namanya, tanaman air golongan tersebut habitat aslinya adalah daerah berlumpur dan sedikit digenangi air. Ada yang menganggap bahwa Tanaman Air Lumpur sama dengan marginal aquatic plant, dengan pertimbangan bahwa tempat hidupnya sama-sama dipinggiran kolam.
3. Tanaman Air Pinggir (marginal aquatic plant)
Tanaman Air Pinggir memiliki akar dan batang yang terendam di dalam air.Namun sebagian besar batangnya justru menyembul ke permukaan air.Selain batang, bagian daun dan bunganya juga berada di atas permukaan air.
4. Tanaman Air Mengapung (floating auatic plant)
Tanaman ini tidak memerlukan tanah untuk media tumbuhnya, melainkan mengapung di permukaan air. Tanaman Air Mengapung hidup dengan cara menyerap udara dan unsur hara yang terkandung di dalam air. Tanaman tersebut memiliki keunggulan dalam kegiatan fotosintesis, penyediaan oksigen dan penyerapan sinar matahari.
BAB III