BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.3. Lumpur Aktif ( Activated Sludge)
2.3.1 Definisi Lumpur Aktif
Proses pengolahan air limbah sistem lumpur aktif (activated sludge) adalah proses pengolahan polutan organik terlarut maupun tidak terlarut dalam air limbah menjadi flok mikroba tersuspensi yang dapat dengan mudah mengendap dengan teknik pemisahan padat cair sistem gravitasi (Eckenfelder, 1989).
Proses ini pada dasarnya merupakan pengolahan aerobik yang mengoksidasi material organik menjadi CO2 dan H2O, NH4, dan sel biomassa baru. Proses ini mempertahankan jumlah massa mikroba dalam suatu reaktor dan dalam keadaan tercampur sempurna. Suplai oksigen adalah mutlak dari peralatan mekanis, yaitu aerator/blower, karena selain
18 berfungsi untuk suplai oksigen juga dibutuhkan pengadukan yang sempurna. Perlakuan untuk memperoleh massa mikroba yang tetap adalah dengan melakukan resirkulasi lumpur dan pembuangan lumpur dalam jumlah tertentu (Gariel Bitton, 1994).
2.3.2 Keunggulan dalam Sistem Lumpur Aktif
Sistem lumpur aktif mempunyai penguraian polutan organik yang cukup baik dan cocok pada daerah dimana lahan tidak cukup tersedia. Dibandingkan dengan sistem biologis lainnya seperti Lagoon, sistem lumpur aktif memiliki beberapa keunggulan (Nusa, 2007), diantaranya :
a. Kualitas hasil olahan terutama pH dan kandungan oksigen lebih bagus. b. Kebutuhan lahan untuk IPAL relatif kecil.
c. Cocok untuk kandungan polutan organik (BOD, COD) yang tidak terlalu tinggi (dibawah 3000 mg/l).
d. Konsentrasi BOD pada air olahan dapat mencapai lebih rendah dari 25 mg/l.
Keaktifan lumpur ditentukan oleh konsentrasi MLSS. Limbah yang didegradasi oleh bakteri merupakan substrat yang digunakan untuk memperoleh karbon dan energi. Indikasi tersebut ditunjukkan dengan nilai BOD, yakni adalah sejumlah oksigen terlarut yang diukur dalam milligram per liter yang dibutuhkan oleh mikroorganisme, khususnya bakteri, untuk mengoksidasi atau mendegradasi limbah menjadi bentuk komponen inorganik yang sederhana, dan memperbanyak sel bakteri.
2.3.3 Skema Proses Lumpur Aktif (Activated Sludge)
Secara umum proses pengolahan lumpur aktif adalah sebagai berikut. Air limbah yang berasal dari sumber limbah ditampung ke dalam bak penampung air limbah. Bak penampung ini berfungsi sebagai bak pengatur debit air limbah serta dilengkapi dengan saringan kasar untuk memisahkan kotoran yang besar. Kemudian, air limbah dalam bak penampung di pompa ke bak pengendap awal. Bak pengendap awal berfungsi untuk menurunkan padatan tersuspensi (Suspended Solids) sekitar 30 - 40 %, dan BOD sekitar 25 %.
19 Air limpasan dari bak pengendap awal dialirkan ke bak aerasi secara gravitasi. Di dalam bak aerasi ini air limbah dihembus dengan udara sehingga mikroorganisme yang ada akan menguraikan zat organik yang ada dalam air limbah. Energi yang didapatkan dari hasil penguraian zat organik tersebut digunakan oleh mikrorganisme untuk proses pertumbuhannya. Dengan demikian didalam bak aerasi tersebut akan tumbuh dan berkembang biomasa dalam jumlah yang besar. Biomasa atau mikroorganisme inilah yang akan menguraikan senyawa polutan yang ada di dalam air limbah. Dari bak aerasi, air dialirkan ke bak pengendap akhir.
Di dalam bak ini lumpur aktif yang mengandung massa mikroorganisme diendapkan dan dipompa kembali ke bagian inlet bak aerasi dengan pompa sirkulasi lumpur. Air limpasan (over flow) dari bak pengendap akhir dialirkan ke bak khlorinasi. Di dalam bak kontaktor khlor ini air limbah dikontakkan dengan senyawa khlor untuk membunuh mikroorganisme patogen. Air olahan, yakni air yang keluar setelah proses khlorinasi dapat langsung dibuang ke sungai atau saluran umum.
Dengan proses ini air limbah dengan konsentrasi BOD 250-300 mg/l dapat di turunkan kadar BOD nya menjadi 20-30 mg/l. Skema proses pengolahan air limbah dengan sistem lumpur aktif standar atau konvesional dapat dilihat pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 : Diagram Proses Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Lumpur Aktif Standar (Konvensional).
20
2.3.4 Variabel AnalisisLumpur Aktif
Analisis lumpur aktif yang perlu dilakukan dalam pengolahan limbah cair meliputi : 2.3.4.1 Volume Lumpur
Analisis volume lumpur dilakukan untuk mengkaji kecepatan pengendapan lumpur. Sampel limbah dimasukkan ke dalam gelas ukur volume satu liter dan dibiarkan selama 30 menit. Hasil diperoleh dalam satuan ml/liter.
2.3.4.2 Mixed Liquor Suspended Solid (MLSS)
Kandungan lumpur ditentukan dengan metode gravimetri. Sejumlah tertentu cairan lumpur aktif disaring, kemudian residu yang diperoleh dipanaskan selama satu jam pada suhu 105o C dan ditimbang. Hasil diperoleh dalam satuan mg/liter. Metode pengukuran lain yang dapat digunakan adalah metode evaporasi. Metode ini akan memberikan hasil yang lebih besar dibandingkan dengan metode gravimetri.
2.3.4.3 Sludge Volume Index (SVI)
Sludge volume index (SVI) adalah rasio antara sludge volume dan mixed liquor suspended solids. Untuk mengetahui SVI dapat dihitung dengan Persamaan 2.6 di bawah ini :
SVI = MLSSSV (mg/liter)………...………... . (2.6)
Unit pengolahan air limbah dengan lumpur aktif yang memiliki SVI > 200 mg/l menunjukkan dalam sistem tersebut terjadi sludge bulking.
2.3.4.4 Loading (Beban Polutan)
Karakteristik loading dari unit pengolah air limbah dapat diukur dengan BOD5, polutan organik atau inorganik, MLSS, flowrate dan volume bak. Karakteristik loading unit
21 pengolah limbah meliputi BOD loading (organic loading), space loading, dan sludge loading. Loading (beban polutan) adalah hasil analisis konsentrasi polutan dikalikan laju alir pada waktu tertentu, biasanya satu hari, sehingga menghasilkan perbandingan massa per waktu, kg BOD/hari misalnya.
Space Loading adalah beban polutan dibagi volume bak atau reaktor dinyatakan dalam satuan kg polutan/m3.Sedangkan Sludge loading adalah Beban polutan (kg/hari) dibagi dengan kandungan lumpur, MLSS (kg/m3). Sludge loading dinyatakan dalam satuan kg Polutan/kg MLSS.hari.
2.3.4.5 Kandungan Nitrogen
Air limbah mengandung nitrogen dalam bentuk yang berbeda-beda, baik organik maupun anorganik. Hasil analisis terhadap air membedakan empat jenis nitrogen, satu jenis di antaranya merupakan senyawa organik dan tiga jenis yang lain merupakan senyawa anorganik (ammonium, nitrit, dan nitrat). Total dari seluruh senyawa ini disebut total nitrogen (TN).
2.3.4.6 Rasio COD/BOD
Rasio antara COD dan BOD diukur untuk mengetahui kemampuan air limbah untuk diuraikan secara biologis. Limbah rumah tangga biasanya memiliki nilai rasio COD/BOD mendekati 2. Jika limbah industri memiliki nilai perbandingan yang lebih besar dari dua, berarti limbah tersebut mengandung sejumlah besar zat yang sulit terurai secara biologis. Namun harus diperhatikan bahwa effluent hasil pengolahan biologis yang baik memiliki rasio COD/BOD kira-kira 10 atau lebih.
2.3.4.7 Waktu Tinggal Hidraulik (Hydraulic Retention Time)
Waktu tinggal hidrolik (WTH) adalah waktu rata - rata yang dibutuhkan oleh air limbah masuk dalam bak atau tangki aerasi. Untuk proses lumpur aktif, nilainya berbanding terbalik dengan laju pengenceran (dilution rate, D ). Persamaan 2.8 adalah persamaan
22 yang digunakan untuk menentukan waktu tinggal hidraulik ini, yakni merupakan perbandingan antara volume (m3) dan flowrate (m3/jam).
WTH = VQ (jam)………..………. (2.7)
Keterangan :
V = Volume reaktor (m3)
Q = Debit aliran masuk reaktor (m3/jam) 2.3.4.8 Rasio Resirkulasi Lumpur (R)
Ratio sirkulasi lumpur adalah perbandingan antara jumlah lumpur yang disirkulasikan ke bak aerasi dengan jumlah air limbah yang masuk ke dalam bak aerasi. Dinyatakan dalam persamaan 2.9 di bawah ini.
R =
QrQ ………..……….. (2.8)Keterangan :
Qr = Debit aliran resirkulasi (m3/jam) Q = Debit aliran masuk reaktor (m3/jam)
2.4 Pengolahan Air Limbah dengan Proses Biakan Melekat (Attached