TINJAUAN PUSTAKA
2.6 Pengolahan Air Limbah Dengan Teknologi Biofilter
Proses pengolahan air limbah yang paling banyak digunakan saat ini adalah proses biologis dengan biakan melekat. Proses biofilter baik aerob maupun anaerob merupakan proses yang sering digunakan (Ningrum, 2018). Biofilter (Submerged filter) adalah reaktor yang dikembangkan dengan prinsip dimana mikroba tumbuh dan berkembang dan menghasilkan biofilm pada suatu media filter. Proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilter tercelup dilakukan dengan cara mengalirkan air limbah ke dalam reaktor biologis yang telah berisi media penyangga sebagai tempat pertumbuhan mikroorganisme (Ratmawati dan Kholif, 2018).
Biofilter yang baik adalah biofilter yang meggunakan prinsip biofiltrasi engan struktur menyerupai saringan dan tersusun dari tumpukkan media penyangga yang disusun secara acak ataupun teratur di dalam suatu biofilter. Fungsi dari media penyangga adalah sebagai tempat tumbuh dan berkembang bakteri yang akan hidup di permukaan media dan membentuk lapisan massa yang tipis (biofilm) (Herlambang dan Marsidi, 2003 ; Filliazati dkk, 2015).
Pengolahan limbah cair dengan proses biofilter menurut Said (2017) memiliki beberapa keuntungan, yaitu sebagai berikut:
1. Pengelolaannya mudah
2. Biaya operasi dan perawatannya rendah
3. Dapat digunakan untuk air limbah dengan beban BOD yang tinggi
4. Dapat menghilangkan padatan tersuspensi (SS) dengan baik 5. Suplai udara untuk aerasi relatif kecil
6. Tidak memerlukan lahan yang luas
7. Dapat menghilangkan nitrogen dan fosfor yang dapat menyebabkan eutrifikasi 8. Lumpur yang dihasilkan relatif sedikit jika dibandingkan dengan proses lumpur aktif.
2.6.1 Lapisan Biofilm
Biofilm merupakan kumpulan sel mikroorganisme khususnya bakteri yang melekat pada suatu permukaan dan diselimuti oleh pelekat karbohidrat yang dihasilkan oleh bakteri. Biofilm menangkap nutrisi untuk pertumbuhan mikroorganisme dan membantu mencegah terjadiya lepasnya sel-sel dari permukaan pada sistem yang mengalir. Apabila pada media telah terbentuk laisan lender dengan warna coklat kehitaman yang tidak mudah terlepas dari media, maka dapat diartikan bahwa telah terjadi pertumbuhan mikroorganisme pada media. Diperlukan waktu 2 minggu bagi mikroorganisme untuk tumbuh. Hal tersebut dilakukan sampai didapat hasil steady state pada air limbah (Herlambang, 2002 ; Filliazati dkk, 2015).
2.6.2 Media Biofilter
Secara umum, media biofilter yang digunakan dapat berupa bahan material anorganik atau bahan material organik. Untuk media biofilter dari bahan anorganik misalnya batu bara, kerikil, batu tembikar, batu pecah (split), batu marmer, kerkil, dan lain-lain. Sedangkan untuk media dari bahan organik misalnya dalam bentuk jaring, bentuk tali, bentuk papan (plate), bentuk butiran tak teratur (random packing), bentuk sarang tawon dan lain sebagainya. Media biofilter banyak dibuat dengan cara dicetak dari bahan yang tahan karat dan ringan, misalnya PVC dan lain sebagainya dengan volume rongga (porositas) yang besar dan luas permukaan spesifik yang besar sehingga mikroorganisme dapat dilekatkan dalam jumlah yang besar dengan resiko kebutuhan yang sangat kecil (Said, 2005 ; Ningrum, 2018).
Menurut Said (2017), pemilihan media biofilter harus disesuaikan dengan jenis air limbah yang akan diolah dan kondisi proses. Selain itu, aspek penting terkait media juga perlu diperhatikan.
Beberapa kriteria media biofilter yang perlu diperhatikan yaitu:
1. Tahan terhadap penyumbatan 2. Terbuat dari bahan inert 3. Sifat kebasahan (wetability)
4. Memiliki luas permukaan spesifik yang besar
5. Memiliki fraksi volume rongga yang tinggi 6. Ringan
7. Memiliki kekuatan mekanik yang baik 8. Harga per unit luas permukaannya murah 9. Pemeliharaannya mudah
10. Fleksibilitas 11. Reduksi cahaya 12. Kebutuhan energi kecil
13. Memiliki diameter celah bebas besar (Large free passage diameter)
Untuk perbandingan luas permukaan spesifik media biofilter menurut Said (2017), dapat dilihat pada tabel 2.2
Tabel 2.2 Perbandingan Luas Permukaan Spesifik Media Biofilter No Jenis Media Luas Permukaan Spesifik (m2/m3)
1 Trickling filter dengan batu pecah 100-200
2 Modul sarang tawon 250-240
3 Tipe jaring 50
4 Bio-ball 200-240
5 RBC 80-150
Sumber : Said, 2017 2.6.3 Media Bio-ball
Keunggulan yang dimiliki oleh media bio-ball antara lain adalah memiliki luas spesifik yang cukup besar, pemasangannya mudah, sehingga sesuai untuk digunakan pada Instalasi Pengolahan Air Limbah skala kecil. Media bio-ball juga mudah dicuci ulang, ringan, dan memiliki luas permukaan spesifik paling besar dibandingkan denga jenis media yang lainnya. Media bioball yang dipilih adalah berbentuk bola dengan diameter 3 cm yaitu diameter paling kecil sehingga dapat meminimalkan terjadinya clogging (penyumbatan) pada media. Media bio-ball ini berfungsi sebagai tempat hidup bagi mikroorganisme yang diperlukan untuk menjaga kualitas air (Said, 2005 ; Filliazati, 2015).
2.7 Fitoremediasi
Fitoremediasi dapat didefinisikan sebagai kemampuan tanaman untuk menghapus, atau menghilangkan kontaminan lingkungan dalam matriks pertumbuhan (air, tanah atau sedimen) melalui proses fisik, kimia atau biologis kegiatan alam dan proses tanaman. Tanaman adalah organisme yang dilengkapi dengan metabolisme dan kemampuan penyerapan yang luar biasa, serta sistem transportasi yang dapat mengambil kontaminan atau nutrisi selektif dari pertumbuhan matriks, air atau tanah (Mason, 2004 ; Ponty, 2018).
Teknik fitoremediasi diartikan sebagai teknologi pengurangan, pembersihan atau penghilangan zat pencemar dalam air atau tanah dengan bantuan tanaman (Chussetijowati, 2010 ; Rahmawati dkk, 2016). Mekanisme kerja fitoremediasi terdiri atas beberapa konsep dasar, yaitu : fitoekstraksi, fitovolatilisasi, fitodegradasi, fitostabilisasi, rhizofiltrasi, dan interaksi dengan mikroorganisme pendegradasi polutan (Kelly, 1997 ; Rahmawati dkk, 2016).
Fitoremediasi didefinsikan sebagai proses pencucian polutan yang dimediasi oleh tumbuhan termasuk rumput-rumputan, pohon, dan tumbuhan air. Pengolahan limbah yang menggunakan tekink fitoremediasi, tumbuhan atau tanaman memegang peranan penting dalam pengolahan air limbah, baik itu tanaman yang hidup di tanah maupun tanaman yang hidup di air. Namun dalam proses pengolahan air limbah, tanaman yang lebih sering digunakan adalah tanaman air, karena lebih efisien dalam mengolah air limbah (Caroline dan Moa, 2015).
Fitoremediasi dianggap teknologi yang ekonomis, inovatif, dan relatif aman terhadap lingkungan sehingga dapat menjadi solusi untuk meremediasi beberapa daerah yang tercemar logam berat.
Fitoremediasi merupakan istilah umum yang digunakan untuk menggambarkan berbagai mekanisme yang pada tanaman hidup untuk mengubah komposisi kimia dari matriks tanah tercemar. Pada dasarnya, ini adalah penggunaan tanaman hijau untuk pembersihan tanah yang terkontaminasi, sedimen, atau air. Keuntungan teknik ini adalah jelas biaya lebih murah bila dibandingkan dengan teknik insitu atau exsitu lainnya. Tanaman dapat dengan mudah dimonitor untuk memastikan pertumbuhan, logam berharga dapat direklamasi dan dipakai ulang melalui fitoremediasi (Raskin & Ensley, 2000 ; Sidauruk dan Sipayung, 2015).
Keuntungan utama dari penggunaan teknik fitoremediasi dibandingkan dengan sistem remediasi lainnya adalah memiliki kemampuan untuk menghasilkan buangan sekunder yang sifat toksiknya lebih rendah, lebih ekonomis serta lebih bersahabat dengan lingkungan. Kelemahan fitoremedisi adalah dari segi waktu yaitu dibutuhkan waktu yang lebih lama dan juga terdapat kemungkinan masuknya kontaminan ke dalam rantai makanan melalui konsumsi hewan dari tanaman tersebut (Sodiq Pratomo dkk., 2004 ; Ponty, 2018).
Menurut Sidauruk dan Sipayung (2015), ada lima proses utama fitoremediasi yang akan ditunjukkan pada table 2.3.
Tabel 2.3 Proses dan Mekanisme Fitoremediasi Polutan
Proses Mekanisme Kontaminan
Phytostabilisasi Tanaman menstabilkan polutan dalam tanah sehingga
membuat mereka tidak berbahaya Anorganik
Phytoekstraksi
Hyperaccumulasi logam berat pada biomas tanaman tinggi, tanaman mengumpulkan logam dalam jarigannya
khususnya bagian tajuk yang diserap dari dalam tanah
Anorganik
Phytofiltrasi atau rhizofiltrasi
Akar tanaman tumbuh di air yang bercampur dengan endapan berkonsentrasi logam beracun yang tercemar air
limbah
Organik dan Anorganik
Phytovolatilisasi Tumbuhan menyerap logam dari tanah dan kemudian menguapkan melalui dedaunan
Organik dan Anorganik Phytotransformasi Tumbuhan mendegradasi polutan sehingga tidak
berbahaya atau memanfaatkannya sebagai unsur hara Organik Sumber : Sidauruk dan Sipayung, 2015