FULL-SCALE
2. Air limbah rumah sakit
Air limbah digunakan dalam penelitian ini merupakan air limbah riil dari salah satu rumah sakit yang masuk ke unit IPAL dan berasal dari fasilitas laundry, kamar mandi, dapur, laboratorium dan ruang operasi dengan debit berkisar antara 40 β 50 m3/hari. Air limbah dominan berasal dari fasilitas laundry dan kamar mandi dengan karakteristik yang sama dengan air limbah domestik, yaitu beban COD dan BOD rendah serta tinggi amonia dan fosfat (Tabel 1).
Tabel 1. Karakteristik air limbah rumah sakit dalam studi ini
No Parameter Kualitas
Kinerja sistem integrasi lumpur aktif dan CW dievaluasi berdasarkan efisiensi penyisihan polutan sesuai dengan baku mutu air limbah rumah sakit. Pengambilan sampel dilakukan pada keluaran unit CW dan dianalisis untuk parameter COD, BOD, TSS, amonia, dan fosfat sesuai dengan Standard Methods 17. Bahan kimia yang digunakan untuk analisis berstandar pro analisis dan digunakan tanpa pretreatment.
Efisiensi penyisihan polutan dihitung berdasarkan persamaan berikut:
E = ππππππ’ππβπππππ’ππ
ππππππ’ππ π₯ 100%
Dimana xinfluen adalah konsentrasi parameter pada air limbah masuk (influen) dan xefluen adalah konsentrasi parameter pada air limbah keluar (efluen), dalam mg/L.
Hasil dan Pembahasan 1. Unit lumpur aktif
Unit lumpur aktif digunakan sebagai unit pengolahan primer untuk menyisihkan polutan organik dan amonia. Berdasarkan tabel 1, diketahui bahwa air limbah rumah sakit memiliki nilai COD dan BOD yang cenderung rendah, sehingga teknologi lumpur aktif cocok untuk digunakan sebagai unit primer. Meskipun memiliki beban yang rendah, air limbah rumah sakit tidak dapat diolah tanpa lumpur aktif, dikarenakan mengandung sisa senyawa obat dan toksik yang berasal dari kegiatan laboratorium, operasi dan farmasi, sehingga diperlukan unit pengolahan primer sebelum diolah di unit wetland. Konsentrasi polutan dan efisiensi penyisihan polutan di unit lumpur aktif dijabarkan pada Tabel 2.
Tabel 2. Kinerja unit lumpur aktif
101 | S e m i n a r N a s i o n a l M I P A d a n T e r a p a n n y a I I I T a h u n 2 0 2 0
Parameter Kualitas (mg/L) Efisiensi Penyisihan (%)
COD 75 77,4
BOD 35 97
TSS 45 89,4
Amonia 0,7 β 0,92 98
Fosfat 4,67 β 5,09 31,3
Setelah proses seeding dan aklimatisasi dilakukan, air limbah rumah sakit dialirkan secara kontinyu ke unit lumpur aktif. Dapat dilihat bahwa unit lumpur aktif dapat secara efektif menurunkan konsentrasi polutan, yaitu 77,4% COD, 97% BOD, 89,4% TSS, dan 98% amonia. Akan tetapi penyisihan fosfat masih belum optimal, dimana efisiensi penyisihan hanya sebesar 31,3%. Tingginya penyisihan amonia disebabkan karena keberadaan bakteri autotrof, seperti bakteri nitrifikasi (Nitrosomonas, Nitrobacter). Literatur menyebutkan bahwa spesies Nitrosomonas dan Nitrobacter ada dalam bentuk klaster dan menempel pada flok lumpur aktif dan biofilm. Sementara polutan organik disisihkan melalui mekanisme adsorpsi dan koflokulasi, absorpsi dan oksidasi oleh mikroorganisme. Penyisihan fosfat yang belum optimal kemungkinan dikarenakan adanya tambahan produk fosfat dari reaksi di lumpur aktif.
Gambar 2. Skema penyisihan polutan organik pada proses lumpur aktif 2. Unit wetland
Meskipun efisiensi penyisihan di unit lumpur aktif tercapai cukup tinggi, akan tetapi nilai parameter amonia dan fosfat masih tinggi dan belum mampu memenuhi baku mutu. Oleh karena itu unit wetland digunakan sebagai pengolahan sekunder, khususnya, untuk menyisihkan lebih lanjut parameter amonia dan fosfat. Kinerja penyisihan polutan dari unit wetland dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Kualitas keluaran dari unit wetland
Parameter Kualitas Baku Mutu*
Baku mutu berdasarkan Perda Jateng no. 5 tahun 2012
Berdasar Tabel 3, unit wetland dapat memberikan efisiensi penyisihan polutan 49% COD, 15% BOD, 33% TSS, 91% amonia, dan 83% fosfat. Rendahnya penyisihan COD, BOD, dan TSS disebabkan karena konsentrasi COD, BOD, dan TSS dari air limbah yang masuk ke unit wetland cenderung sudah rendah.
Polutan organik + lumpur aktif + O2
Sludge
102 | S e m i n a r N a s i o n a l M I P A d a n T e r a p a n n y a I I I T a h u n 2 0 2 0 Penyisihan amonia dan fosfat menunjukkan efisiensi yang tinggi, dimana konsentrasi amonia dari unit keluaran wetland sebesar < 0,01 mg/L atau di bawah limit deteksi, sementara konsentrasi fosfat sebesar 0,858 mg/L dan sudah berada di bawah baku mutu yang disyaratkan. Hasil ini sesuai dengan hasil dari studi lain yang juga menunjukkan efisiensi penyisihan yang tinggi 18. Proses penyisihan amonia dan fosfat dapat terjadi melalui beberapa mekanisme, dimana mekanisme yang utama adalah melalui proses uptake oleh tanaman. Unsur N dan P merupakan unsur nutrisi utama yang diperlukan oleh tanaman dan dapat diambil dari air limbah yang terkontak dengan akar tanaman. Selain itu, pada unit SSFCW, penyisihan amonia juga dominan terjadi melalui proses adsorpsi oleh substrat. Hal ini menyumbangkan penyisihan yang tinggi dikarenakan luasnya area permukaan dari batu kerikil yang digunakan sebagai media pada unit SSFCW19. Selain kedua mekanisme di atas, penyisihan amonia juga dapat terjadi melalui proses amonifikasi, nitrifikasi dan denitrifikasi yang terjadi secara anaerob dan aerob di unit wetland. Kinerja sistem integrasi aerob lumpur aktif dan wetland. Secara keseluruhan, sistem integrasi aerob lumpur aktif dan wetland menunjukkan kinerja penyisihan yang tinggi. Efisiensi penyisihan mencapai 97% COD, 78% TSS, 48% BOD, 99% amonia dan 87% fosfat. Tingginya penyisihan COD, TSS, dan BOD dominan terjadi di unit lumpur aktif, sementara penyisihan amonia dan fosfat dominan terjadi di unit wetland. Integrasi lumpur aktif dan wetland sesuai untuk diaplikasikan pada pengolahan air limbah rumah sakit dengan karakteristik COD dan BOD rendah namun tinggi amonia dan fosfat. Kurang optimumnya penyisihan amonia dan fosfat di unit lumpur aktif kemudian dilengkapi oleh unit wetland yang menunjukkan efisiensi penyisihan yang tinggi. Sementara unit lumpur aktif berfungsi sebagai unit penyisihan utama sehingga beban organik air limbah yang masuk ke unit wetland tidak terlalu tinggi dan menghindarkan unit wetland dari shock loading.
Kesimpulan
Integrasi sistem aerob lumpur aktif dan wetland diaplikasikan secara full-scale untuk pengolahan air limbah rumah sakit. Unit aerob lumpur aktif dapat optimum menyisihkan polutan organik, dimana kualitas keluaran telah mencapai 75 mg/L COD, 35 mg/L BOD, dan 45 mg/L TSS, sementara sisa polutan, amonia, dan fosfat yang belum tersisihkan, kemudian diolah kembali di unit wetland. Unit wetland menunjukkan efisiensi penyisihan yang tinggi, terutama untuk parameter amonia dan fosfat yang tinggi, hingga mencapai kualitas keluaran yaitu < 0,01 mg/L amonia dan 0,858 mg/L fosfat. Sistem integrasi aerob lumpur aktif dan wetland menunjukkan efisiensi penyisihan polutan total hingga 97% COD, 78% TSS, 91% BOD, 99%
amonia, dan 87% fosfat.
Daftar Pustaka
de Oliveira Schwaickhardt, R.; Machado, Γ. L.; Lutterbeck, C. A. Combined Use of VUV and UVC Photoreactors for the Treatment of Hospital Laundry Wastewaters: Reduction of Load Parameters, Detoxification and Life Cycle Assessment of Different Configurations. Sci. Total Environ. 2017, 590β
591, 233β241. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.02.218.
Bouki, C.; Venieri, D.; Diamadopoulos, E. Ecotoxicology and Environmental Safety Detection and Fate of Antibiotic Resistant Bacteria in Wastewater Treatment Plantsβ―: A Review. Ecotoxicol. Environ. Saf.
2013, 91, 1β9. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2013.01.016.
Le Corre, K. S.; Ort, C.; Kateley, D.; Allen, B.; Escher, B. I.; Keller, J. Consumption-Based Approach for Assessing the Contribution of Hospitals towards the Load of Pharmaceutical Residues in Municipal Wastewater. Environ. Int. 2012, 45 (1), 99β111. https://doi.org/10.1016/j.envint.2012.03.008.
Kovalova, L.; Siegrist, H.; Singer, H.; Wittmer, A.; McArdell, C. S. Hospital Wastewater Treatment by Membrane Bioreactor: Performance and Efficiency for Organic Micropollutant Elimination. Environ.
103 | S e m i n a r N a s i o n a l M I P A d a n T e r a p a n n y a I I I T a h u n 2 0 2 0 Sci. Technol. 2012, 46 (3), 1536β1545. https://doi.org/10.1021/es203495d.
Makhathini, T. P.; Mulopo, J.; Bakare, B. F. Effective Biotreatment of Acidic Mine Water and Hospital Wastewater Using Fluidized-Bed Reactors. J. Water Process Eng. 2020, 37 (July), 101505.
https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2020.101505.
Cruz-MoratΓ³, C.; Lucas, D.; Llorca, M.; Rodriguez-Mozaz, S.; Gorga, M.; Petrovic, M.; BarcelΓ³, D.; Vicent, T.; SarrΓ , M.; Marco-Urrea, E. Hospital Wastewater Treatment by Fungal Bioreactor: Removal Efficiency for Pharmaceuticals and Endocrine Disruptor Compounds. Sci. Total Environ. 2014, 493, 365β376. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2014.05.117.
Wilde, M. L.; MontipΓ³, S.; Martins, A. F. Degradation of Ξ²-Blockers in Hospital Wastewater by Means of Ozonation and Fe2+/Ozonation. Water Research. 2014, pp 280β295.
https://doi.org/10.1016/j.watres.2013.09.039.
Casas, M. E.; Chhetri, R. K.; Ooi, G.; Hansen, K. M. S.; Litty, K.; Christensson, M.; Kragelund, C.; Andersen, H. R.; Bester, K. Biodegradation of Pharmaceuticals in Hospital Wastewater by Staged Moving Bed
Biofilm Reactors (MBBR). Water Res. 2015, 83, 293β302.
https://doi.org/10.1016/j.watres.2015.06.042.
Liu, Q.; Zhou, Y.; Chen, L.; Zheng, X. Application of MBR for Hospital Wastewater Treatment in China.
Desalination 2010, 250 (2), 605β608. https://doi.org/10.1016/j.desal.2009.09.033.
Verlicchi, P.; Galletti, A.; Petrovic, M.; BarcelΓ³, D.; Al Aukidy, M.; Zambello, E. Removal of Selected Pharmaceuticals from Domestic Wastewater in an Activated Sludge System Followed by a Horizontal Subsurface Flow Bed - Analysis of Their Respective Contributions. Sci. Total Environ. 2013, 454β
455, 411β425. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2013.03.044.
Hosseini, F.; Malekzadeh, F.; Amirmozafari, N.; Ghaemi, N. Biodegradation of Anionic Surfactants by Isolated Bacteria from Activated Sludge. Int. J. Environ. Sci. Technol. 2007, 4 (1), 127β132.
https://doi.org/10.1007/BF03325970.
Geerts, R.; van Ginkel, C. G.; Plugge, C. M. Accurate Assessment of the Biodegradation of Cationic Surfactants in Activated Sludge Reactors (OECD TG 303A). Ecotoxicol. Environ. Saf. 2015, 118, 83β
89. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2015.04.013.
Crisnaningtyas, F.; Vistanty, H. PENGOLAHAN LIMBAH CAIR INDUSTRI FARMASI FORMULASI DENGAN METODE ANAEROB-AEROB DAN ANAEROB-KOAGULASI. J. Ris. Teknol. Pencegah. Pencemaran Ind. 2016, 7 (1), 13β22. https://doi.org/10.21771/jrtppi.2016.v7.no1.p13-22.
Malik, R. A.; Vistanty, H.; Sartamtomo; Setianingsih, N. I.; Crisnaningtyas, F.; Zen, N. Wastewater Treatment of Bakery Industry Using Stripper-Activated Sludge System. J. Ris. Teknol. Pencegah. Pencemaran Ind. 2016, 7 (2), 89β98.
EscolΓ Casas, M.; Chhetri, R. K.; Ooi, G.; Hansen, K. M. S.; Litty, K.; Christensson, M.; Kragelund, C.;
Andersen, H. R.; Bester, K. Biodegradation of Pharmaceuticals in Hospital Wastewater by a Hybrid Biofilm and Activated Sludge System (Hybas). Sci. Total Environ. 2015, 530β531, 383β392.
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.05.099.
Lavrova, S.; Koumanova, B. Nutrients and Organic Matter Removal in a Vertical-Flow Constructed Wetland.
Ed. by Yogesh B. Patil β¦ 2013, 69β99.
APHA, (American Public Health Association). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 1999, 16th ed, Washington DC, USA.
Van de Moortel, A. M. K.; Rousseau, D. P. L.; Tack, F. M. G.; De Pauw, N. A Comparative Study of Surface and Subsurface Flow Constructed Wetlands for Treatment of Combined Sewer Overflows: A Greenhouse Experiment. Ecol. Eng. 2009, 35 (2), 175β183.
https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2008.08.015.
104 | S e m i n a r N a s i o n a l M I P A d a n T e r a p a n n y a I I I T a h u n 2 0 2 0 Sikora, F. J.; Tong, Z.; Behrends, L. L.; Steinberg, S. L.; Coonrod, H. S. Ammonium Removal in Constructed
Wetlands with Recirculating Subsurface Flow: Removal Rates and Mechanisms. Water Sci. Technol.
1995. https://doi.org/10.1016/0273-1223(95)00620-6.
105 | S e m i n a r N a s i o n a l M I P A d a n T e r a p a n n y a I I I T a h u n 2 0 2 0