Penggunaan teknologi pengolahan anaerobik sendiri untuk mengatasi masalah sanitasi dimulai sejak 30 tahun lalu menggantikan sistem pengolahan aerobik yang sudah lebih dikenal sebe- lumnya sebagai pengolah air limbah. Pemilihan ini sangat wajar mengingat dalam sistem aerobik, diperlukan energi yang lebih banyak untuk pompa dan aerasi, sebaliknya dalam proses anaero- bik justru dihasilkan energi. Demikian pula jumlah produksi lumpur yang dihasilkan proses aerobik jauh lebih banyak dari lumpur proses anaerobik, sehingga akan menyulitkan dalam pro- ses penanganannya kemudian.
Secara umum, dibandingkan de- ngan proses biologis yang konvensional, sistem anaerobik lebih menguntung- kan dari aspek-aspek sebagai berikut: 1) sederhana dalam konstruksi dan o perasinya, 2) tidak memerlukan energi eksternal, 3) kompak, 4) jumlah lum- pur yang relatif lebih sedikit, 5) tingkat efisiensi pengolahan yang tinggi, 6) biaya operasi dan pemeliharaan (O/M) yang rendah, 7) tidak memerlukan ok- sigen tetapi dapat menghasilkan bahan bakar biogas.
Yang kemudian menjadi pertanyaan adalah mengapa ABR yang digunakan? Untuk menjawabnya perlu disampaikan beberapa pertimbangan dari parameter penting yang berkaitan dengan keber-
hasilan proses biologis anarobik ini dalam mengembangkan mikroba yang akan terbentuk sehingga mampu meng- olah air limbah dengan baik, yaitu: 1. Kecepatan Aliran Permukaan (Vup), 2. Waktu Kontak (HRT)
3. Laju Pembebanan Organik (OLR) 4. Karakteristik air limbah yang diolah
5. Jenis bibit lumpur yang digunakan 6. Keberadaan Polimer dan Kation (Ca, Mg, Fe)
7. Suhu
8. pH dan Alkalinitas.
Selain itu juga, besaran dan kon- sistensi efisiensi pengolahan sangat dipengaruhi oleh adanya faktor-faktor lain, yaitu:
1. Kontak intim antara mikroorga- nisma, untuk menjamin difusi substrat ke dalam sel mikroorganisma. Hal ini dapat ditingkatkan melalui proses pengadukan atau friksi substrat dengan mikroorganisma untuk memperbaiki proses difusi.
2. Konsistensi kondisi keasaman lingkungan selama perubahan fasa an- tara fasa asidifikasi dengan fasa metha- nogenasi (proses anaerobik setidaknya mengalami dua fase proses).
3. Tekanan parsial Hidrogen dalam ruang gas apabila terlalu kedap ataupun pengaruh toksisitas oksigen akibat reak- tor yang kurang kedap udara.
Faktor-faktor inilah biasanya yang perlu dipertimbangkan dalam proses pemilihan jenis teknologi, khususnya apabila dihendaki proses yang mem- punyai efisiensi yang tinggi serta O/M yang ekonomis. Perlu dicatat bahwa pilihan teknologi pengolahan secara biologis yang terbaik adalah meng- gunakan mikroba yang tersuspensi (sus- pended growth microorganisms), bukan mikroba yang terlekat (attached growth microorganisms), terutama untuk poin a. di atas. Walaupun demikian, sistem terlekat juga mempunyai kelebihan un- tuk beberapa hal, yaitu 1) lebih banyak mikroorganisma yang dapat tinggal dalam reaktor (sampai 100 g/l), 2) lebih stabil terhadap kondisi pengaruh zat toksik dan shock loading, serta 3) terjadi stratifikasi berbagai jenis mikroorga- nisma sehingga memungkinkan kondisi optimal untuk spesies tertentu.
Berdasarkan uraian parameter dan faktor-faktor di atas, maka sistem ter- suspensi yang telah memenuhi kriteria diatas adalah ABR. Namun terdapat be-
Gambar 2. Skemak Teknologi Pengolah Biofilter berapa alternatif pilihan teknologi lain
yang berkembang yaitu:
1. UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), sistem yang dapat memenuhi ketiga kriteria di atas, namun diperlu- kan pompa untuk menciptakan kece- patan ke atas (Vup) tertentu dan proses granulasi mikroorganisma.
2. RFAR (Radial Flow Anaerobic Reactor), didesain juga dengan maksud untuk merekayasa proses pengadukan dan difusi tanpa harus menggunakan pompa melalui aliran yang berputar (radial).
3. EGSB (Expanded Granular Sludge Bed), mempunyai removal yang lebih
tinggi karena Vup yang lebih tinggi se- hingga dapat mengurangi limitasi difusi substrat terhadap granuler mikroorga- nisma pada UASB
4. ASBR (Anaerobic Sequencing Batch Reactor), dapat menjadi alternatif tetapi memerlukan energi eksternal se- perti pada UASB
5. HUSB (Hydrolysis Upflow Sludge Bed), meningkatkan treatabilitas air limbah yang akan diolah supaya lebih mudah terurai.
6. SFABR (Split Fed Anaerobic
Baffled Reactor), modifikasi ABR yang dilakukan untuk mendistribusikan influen secara seimbang dalam setiap kompartemen dalam ABR.
7. AMBR (Anaerobic Migrating Blanket Reactor), diklaim sebagai sistem yang mampu menjaga kondisi keasam- an lingkungan selama perubahan fasa antara proses asidifikasi dengan proses methanogenasi karena mengadaptasi kultur mikroorganisma secara dominan.
8. AHR (Anaerobic Hybrid Reactor), modifikasi sistem anaerobik aliran ke atas.
9. Kombinasi pengolahan dalam beberapa tingkat konfigurasi reaktor
anaerobik secara seri (staging), misalnya two-stage reactor, termasuk kombinasi antara UASB dengan konvensional completely stirred tank reactor (CSTR)
Dari berbagai alternatif di atas, pilihan teknologi pengolahan apapun yang dipergunakan dalam prakteknya di lapangan akan menghasilkan tingkat efisiensi pengolahan yang tidak jauh berbeda satu sama lain, sehingga fak- tor ekonomis – salah satunya termasuk O/M - menjadi faktor pertimbangan yang sangat penting. Berdasarkan
pengamatan di laboratorium maupun dari pengalaman di lapangan, maka pi- lihan teknologi yang paling sesuai dan terbaik adalah ABR, baik dari aspek konstruksi, kebutuhan biomassa mik- roorganisma, dan biaya pemeliharaan. Sistem ABR juga mempunyai keunikan sebab dapat dirancang dengan meng- gunakan kriteria pembebanan organik yang berbeda dan mempunyai kapasitas jelajah (range capacity) pengolahan yang lebar, untuk air limbah domestik – yang termasuk dalam kategori kekuatan cemaran sedang/rendah (OLR < 1,1 kg- COD/m3.hari) – dan untuk air limbah industri yang termasuk berkekuatan
cemaran tinggi (OLR > 4,0 kgCOD/ m3.hari).
Lalu, bagaimana dengan Anaerobic Biofilter yang mulai digunakan juga sebagai alternatif teknologi PU? Keung- gulan sistem terlekat ini seperti telah disampaikan di atas, memang cukup teruji. Namun dalam proses penempa- tan media filter dan kesera gaman uku- ran sering menjadi kendala
karena proses distribusi influen menjadi kurang merata se-
Gambar 3. Model Replika PANDORA-L dan proses pembangunannya di lapangan
hingga hasilnya tidak optimum karena adanya efek channeling. Disamping itu, seperti halnya UASB, untuk mendapat- kan waktu detensi yang memadai diper- lukan reaktor yang tinggi sehingga ka- dang diperlukan tenaga pompa. Lebih jauh, kesulitan dalam proses desludging dalam implementasi di lapangan perlu diperhitungkan, khususnya apabila dalam hal ini menyangkut investasi pe- merintah (Gambar 2).
Perubahan Iklim dan Daur Ulang Air Limbah
Dalam perkembangan terkini, ada 2 hal yang menjadi topik terhangat, yaitu tentang perubahan iklim (climate change) dan daur ulang (recycling). Da- lam hal pertama, sejauhmana teknologi pengolahan yang akan digunakan mem- beri pengaruh terhadap pemanasan global, sedangkan hal kedua menyang- kut peningkatan efisiensi penggunaan dan perolehan kembali sumberdaya
alam yang saat ini sudah semakin menipis, khususnya ket-
ersediaan
air bersih.
Proses anaerobik, secara umum akan menghasilkan gas methana yang besar- an dampaknya ekuivalen dengan 22-24 kali dampak yang diakibatkan oleh CO2. Sehingga penggunaan teknologi ini akan menghasilkan dampak cukup signifikan bagi pemanasan global. Rule of thumb-nya akan dihasilkan 0,35 m3 CH4/kg BOD yang diolah, sedangkan setiap orang menghasilkan buangan sekitar 40 gBOD/org/hari, sehingga apabila dalam satu komunitas Sanimas yang dilayani mencapai 250 orang, mi- sal nya, maka akan dihasilkan sebanyak 3,5 m3 biogas setiap harinya. Karena itu, untuk mengurangi dampak ling- kungan yang terjadi sebaiknya biogas ini dibakar atau lebih baik lagi diman- faatkan untuk keperluan pene rangan atau dapur sehingga terkonversi men- jadi gas CO2.
Selanjutnya dalam suatu studi, dikaji juga bahwa apabila pengolahan air limbah domestik dilakukan secara tercampur, maka jumlah polutan yang harus diolah berarti masih 100 persen,
atau dengan kata lain tidak ada reduksi sama sekali (0 persen) sehingga mem- beratkan IPAL. Tetapi jika dilakukan proses pemisahan air limbah domes- tiknya antara black water (air kakus/ WC) dengan grey water (air bekas cuci, mandi), maka reduksi beban air lim- bah akan turun 85 persen, sedangkan bila dilakukan proses daur ulang maka reduksi beban air limbahnya menjadi 100 persen. Hal ini berarti penggunaan air bersihnya pun akan turun menjadi hanya 5 persen saja dari penggunaan sebelumnya apabila tidak dilakukan pemisahan air limbah!
Karena itu, terlepas dari aspek positif tentang kelayakan penggunaan teknologi ABR dalam Sanimas, perlu dipikirkan agar konsep daur ulang da- pat dipraktekan dengan tujuan selain memanfaatkan kembali sumberdaya air yang terbuang juga sekaligus menyela- matkan lingkungan dari pencemaran. Caranya adalah dengan melakukan pemisahan pengolahan terhadap black water dan grey water di atas, dan masing-masing diolah dengan sistem
tersendiri. Black water diolah dengan menggunakan teknologi ABR seperti dalam Sanimas, sedangkan grey water diolah dengan menggunakan teknologi ABR yang dikombinasikan dengan bio- filter. Dalam hal yang terakhir, kami di Teknik Lingkungan ITS telah mengem- bangkan sistem ini bekerjasama dengan Dinas Permukiman Jatim sejak 4 tahun lalu. Pertimbangannya karena proporsi grey water mencapai sekitar 75 persen air limbah domestik, , sehingga cukup besar untuk kembali dimanfaatkan. Da- lam hal ini, telah dilakukan modifikasi
terhadap media Biofilter untuk men- substitusi fungsi pengolahannya yang tidak semata-mata sebagai pengolahan tingkat kedua saja, tetapi juga berfungsi sebagai polishing unit, yaitu untuk menghasilkan kualitas efluen yang lebih baik dan memenuhi standar air bersih.
Sedangkan untuk mengantisipasi banyaknya jumlah padatan tersuspensi, grit, minyak dan detejen yang terkan- dung dalam air limbah grey water yang akan diolah, dapat dilakukan sedikit modifikasi pada sistem ABR ini sehing- ga mengurangi kebutuhan unit lain un- tuk proses pretreatment. Penghilangan padatan (SS), minyak dan lemak ini sangat diperlukan, sebab semakin tinggi
konsentrasinya akan semakin negatif pengaruhnya terhadap pertumbuhan methanogen dan pengolahan COD. Sistem ini, yang kemudian dikenal de- ngan nama PANDORA-L (Pengolahan Daur Ulang Air Limbah) telah ber- hasil diterapkan di beberapa lokasi di Surabaya secara komunal dengan hasil olahan setara air bersih dari grey water yang diolahnya.
Penutup
Dari uraian yang singkat di atas da- patlah ditarik suatu kesimpulan bahwa:
1. Opsi teknologi yang menjadi pilihan dalam program Sanimas, yaitu ABR dianggap sudah layak untuk digu- nakan sebagai pengolah air limbah do- mestik, khususnya Skala Rumah Tangga dan Skala Lingkungan yang dalam hal ini mewakili cakupan pelayanan lebih dari 90 persen. Teknologi ABR ini dianggap yang paling baik dan sesuai (BATNEC = the best available techno- logy not entailing costs), ditinjau dari aspek konstruksi, kebutuhan biomassa mikroba, dan biaya pemeliharaan.
2. Selain upaya pengolahan air limbah yang dilakukan di atas, perlu juga dipikirkan dampak penggunaan teknologi ini terhadap perubahan iklim dan isu daur ulang air limbah. Berbagai upaya penelitian telah dilakukan di Laboratorium Jurusan Teknik Ling- kungan ITS melalui beberapa skema kemitraan, termasuk PANDORA-L yang telah berhasil diterapkan di bebe- rapa lokasi di Surabaya serta beberapa hal lain yang memerlukan kreativitas dan kejelian dalam memanfaatkan sumberdaya alam dan buangan yang berlimpah di negeri ini. Harapan- nya semoga apa hal ini juga memberi manfaat yang banyak walaupun dari permasalahan yang mungkin tampak sederhana.
*) Joni Hermana, Professor Bidang Pengolahan Air Limbah dan Ekosanitasi, Jurusan Teknik Lingkungan dan Dekan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, ITS - Surabaya.
terhadap media Biofilter untuk men- substitusi fungsi pengolahannya yang
Bak Penampungan II (Penampung air bersih)
Biofilter
ABR, 4 Kompartemen
Bak Penangkap Lemak
Bak Penampungan I (Penampung greywater)
Ringkasan
S
animas, atau Sanitasi oleh Masyarakat, didesain ketika Indonesia bergerak melalui masa ketidakpastian menuju sistem pemerintahan yang lebih pluralistik. Sanimas menjadi pro- gram nasional hanya dalam tiga tahun. Sebagian dimungkinkan karena dide- sain memanfaatkan keberadaan Kelom- pok Kerja Air Minum dan Penyehatan Lingkungan (Pokja AMPL) yang pro aktif dan melibatkan berbagai instansi dan LSM berpengalaman untuk men- jalankan peran baru pemerintah pusat sebagai fasilitator atau pembimbing bagi proyek yang didanai pemerintah daerah otonom. Pendekatan Sanimas diuntungkan dari pembelajaran proyek sebelumnya dan memperoleh dukungan pada setiap tingkatan dari pusat sampai daerah. Prosedur tanggap kebutuhan dan partisipatif yang dikembangkan dan pembelajaran Sanimas akan bermanfaat bagi perencana negara lain yang peme- rintah daerah otonomnya bertanggung- jawab terhadap program sanitasi skala kecil, khususnya masyarakat berpenda- patan rendah.Pendahuluan
Desain dan pelaksanaan prototipe uji coba Sanimas pada tahun 2003- 2004 mendorong terciptanya program nasio nal Sanimas yang berkelanjutan yang saat ini menjadi jawaban sanitasi berbasis masyarakat Indonesia. Uji coba didasarkan pada kebijakan dasar yang disepakati bersama untuk menjamin keberlanjutan manfaat bagi masyarakat. Perencanaan uji coba dan tantangan
yang muncul selama pelaksanaan me- munculkan beragam pembelajaran ten- tang keberlanjutan baik aspek fisik mau- pun pemberdayaan masyarakat.
Uji coba Sanimas disusun dan diim- plementasikan lewat konsensus berbagai instansi, bukan pesanan dari luar. Uji coba merupakan aktifitas pertama di In- donesia untuk menguji validitas dari ke- bijakan pembangunan nasional air mi- num dan penyehatan lingkungan yang baru, termasuk juga prototipe kegiatan sanitasi yang pertama menjadi program nasional hanya dalam waktu 3 tahun.
Setelah 6 tahun, lebih dari 90 persen dari sekitar 300 lokasi Sanimas tetap berfungsi dengan baik. Faktor-faktor yang menyumbang terhadap tercip- tanya keberlanjutan ini mungkin dapat digunakan dalam desain proyek sejenis di negara berkembang dengan masalah yang kurang lebih sama, seperti fasilitas yang cepat rusak, degradasi lingkungan, dan pemeliharaan fasilitas yang tidak memadai. Catatan lapangan (field note) ini menggambarkan konsep,
perencanaan, dan imple- mentasi dari prototipe S a n i m a s