TEKNOLOGI PENGOLAHAN LIMBAH CAIR DAN DAUR ULANG AIR LIMBAH

89

TEKNOLOGI PENGOLAHAN LIMBAH CAIR DAN DAUR ULANG AIR LIMBAH

Setiyono

Pusat Teknologi Lingkungan, Kedeputian Teknologi Sumberdaya Alam Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi

e-mail: setiyonoi@hotmail.com

Abstrak

Kebutuhan air bersih dari waktu ke waktu semakin meningkat, sementara sumber air baku yang ada sebagian sudah tercemar akibat pembuangan limbah yang tidak memenuhi standar baku mutu.

Teknologi pengolahan limbah yang tepat yang dilengkapi dengan sistem daur ulang air limbah merupakan solusi tepat untuk mengatasi kedua hal tersebut. Lingkungan dan sumber air baku akan terhindar dari resiko pencemaran, dan sebagian kebutuhan air bersih akan dapat tercukupi dari hasil daur ulang air limbah. Teknologi pengolahan limbah dengan proses lumpur aktif yang dikobinasikan dengan teknologi biofilter yang dilengkapi dengan teknologi filtrasi dengan multi media filter dan utra filtrasi merupakan teknologi yang tepat utuk pengolahan limbah dari berbagai industry.

Kata kunci : limbah industry, daur ulang air limbah, teknologi pengolahan limbah, air baku, air bersih

1. PENDAHULUAN

Perkembangan industri yang pesat dewasa ini tidak lain karena penerapan teknologi modern oleh manusia guna mendapatkan kualitas hidup yang lebih baik. Di sisi lain,

pesatnya perkembangan industry yang sangat pesat

dapat menimbulkan dampak yang merugikan kelangsungan hidup manusia. Dampak tersebut harus dicegah karena keseimbangan lingkungan dapat terganggu oleh kegiatan industri tersebut.

Pencemaran akibat aktivitas industri juga telah merusak sumber daya air (terutama air tanah) akibat kontaminasi berbagai jenis limbah sehingga menurunkan kualitas air tanah menjadi tidak layak untuk dikonsumsi lagi.

Pencemaran air tanah mengakibatkan beralihnya sumber air masyarakat ke sumber air dari PDAM, yang mengakibatkan kenaikan jumlah kebutuhan air bersih yang harus disediakan oleh PDAM. Jika hal ini berlangsung dalam waktu yang cukup lama, maka akan menimbulkan terjadinya krisis air bersih.

1.1 Permasalahan

Meskipun berbagai cara telah ditempuh untuk mencapai proses produksi bersih (nir limbah), tetapi belum semua industry dapat menerapkannya sehingga perlu ditempuh upaya minimisasi limbah dan teknik pengelolaan dan pengolahan limbah yang effektif dan effisien.

Permasalahan lain adalah peningkatan kebutuhan air bersih sementara sumber air baku banyak yang telah tercemar oleh limbah. Teknologi pengolahan limbah dan daur ulang air limbah merupakan solusi yang tepat untuk mengatasi kedua hal tersebut.

1.2 Tujuan

Terkait permasalahan diatas, maka tujuan penyusunan makalah ini memberikan panduan mengenai pengelolaan limbah serta panduan untuk mengembangkan teknologi IPAL aplikatif yang dapat membantu menyelesaikan permasalahan limbah industri“

2. PEMBAHASAN 2.1 Sumber Limbah

Air limbah secara garis besar dapat dibagi menjadi tiga yaitu air limbah domestik, air limbah industri dan air limbah pertanian. Dalam suatu kegiatan industri, limbah dihasilkan dari berbagai sumber. Sumber-sumber limbah yang potensial antara lain berasal dari proses produksi, seperti sisa produk, produk gagal, ceceran produk, bekas bahan pembersih, bahan yang rusak, bekas bahan pembantu proses, laboratorium, dan limbah domestik.

90

2.2 Pengelolaan Limbah

Pengelolaan limbah merupakan suatu usaha untuk mengurangi dan menghindari terjadinya pencemaran lingkungan. Hal ini dapat ditempuh dengan dua jalan, yaitu melalui pengendalian secara non teknis dan pengendalian secara teknis.

- Pengendalian non teknis, yaitu suatu usaha untuk melakukan pengelolaan dengan cara memberlakukan peraturan perundang-undangan dengan mewajibkan semua pihak yang menghasilkan limbah untuk mengelola limbahnya sampai batas standar yang telah ditentukan sehingga aman terhadap lingkungan.

- Pengendalian teknis, yaitu suatu usaha untuk melakukan pengelolaan dan pengolahan limbah melalui kegiatan-kegiatan secara teknis mulai dari perbaikan proses, minimisasi limbah, daur ulang limbah, dan teknik pengolahan limbah. (Utami, 2013)

Hampir semua proses pengelolaan limbah di Indonesia_, berakhir dengan pembuangan ke saluran umum atau sungai terdekat, sehingga sangat beresiko terhadap terjadinya pencemaran air sungai yang banyak digunakan sebagai sumber air baku air minum (PDAM) maupun untuk kegiatan lainnya (pertanian, industri dan lain-lain).

Selain limbah yang diolah, masih sering ditemukan limbah yang dibuang tanpa melalui pengolahan terlebih dahulu sehingga merupakan sumber resiko pencemaran terberat. Hal ini dapat dilihat dari hasil pemantauan kualitas air sungai yang ada di setiap wilayah, dimana kualitas air tersebut dari tahun ke tahun menunjukkan kualitas yang semakin menurun.

2.3 Pengolahan Limbah

Pengolahan limbah bertujuan untuk menetralkan air dari bahan-bahan tersuspensi dan terlarut, menguraikan bahan organic biodegradable, meminimalkan bakteri patogen dengan tetap memperhatikan faktor estetika dan lingkungan. Pengolahan air limbah dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu :

- Pengolahan air limbah secara alami dapat dilakukan dengan pembuatan stabilisation pond atau land application. Dalam kolam stabilisasi, air limbah diolah secara alami untuk menetralisasi zat-zat pencemar sebelum dialirkan ke sungai. (Pasal 3, KEP. MEN. LH No. 29 TAHUN 2003, tentang “Pedoman Syarat dan Tata Cara Perizinan Pemanfaatan Air Limbah Industri Minyak Sawit Pada Tanah Di Perkebunan Kelapa Sawit”)

- Pengolahan air limbah buatan, yaitu dengan menggunakan sarana Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL). (

Denny Setiawan, 2011)

Seringkali kita jumpai kegagalan dalam pembangunan IPAL, penyebab diantaranya penerapan teknologi yang tidak tepat, desain yang tidak sesuai, tidak dioperasikannya IPAL sesuai SOP nya dan lain lain. Untuk menghindari hal-hal seperti itu, maka diperlukan langkah-langkah perencanaan IPAL yang baik.

2.4 Perencanaan IPAL

Agar IPAL dapat beroperasi sesuai dengan yang diharapkan, maka diperlukan satu teknologi yang sesuai dengan karakter limbah yang akan diolah. Banyak teknologi IPAL yang telah tersedia, dimana setiap teknologi tersebut mempunyai spesifikasi dan fungsi yang berbeda. Kesesuaian penerapan proses IPAL yang akan digunakan untuk mengolah limbah memegang peran yang sangat penting dalam melakukan pemilihan teknologi IPAL. Jika proses-proses IPAL yang diterapkan tidak sesuai dengan karakteristik limbah yang diolah, maka IPAL tidak akan berfungsi seperti yang diharapkan.

Jika IPAL akan digunakan bersama (IPAL terpadu), maka dalam perencanaanya perlu diperhatikan beberapa hal hal sebagai berikut :

 Lokasi IPAL (di kawasan industri / sentra industri kecil).

 Hubungan antar perusahaan (harmonis / tidak).

 Sistem instalasi saluran limbah menuju IPAL.

 Sistem pembiayaannya (investasi, operasional & perawatannya).

 Sistem pengelolaan IPAL.

 Karakteristik standar limbah yang boleh masuk ke IPAL terpadu.

3. TEKNOLOGI IPAL

Pengoperasian IPAL bertujuan untuk menghilangkan parameter pencemar yang ada di dalam air limbah sampai batas yang diperbolehkan untuk dibuang ke badan air sesuai dengan syarat baku mutu yang diijinkan.

Pengolahan air limbah secara garis besar dapat dibagi dalam beberapa bagian, yakni pemisahan padatan tersuspensi (solid–liquid separation), pemisahan senyawa koloid, serta penghilangan senyawa polutan terlarut.

Ditinjau dari jenis prosesnya dapat dikelompokkan menjadi: proses pengolahan secara fisika, kimia, fisika- kimia serta secara biologis.

Penerapan masing-masing metode tergantung pada karakteristik limbah. Dalam Tabel 1 ditampilkan kontaminan yang umum ditemukan dalam air limbah serta sistem pengolahan yang sesuai.

91

Tabel 1. Jenis Kontaminan dan Proses Pengolahan Limbah

KONTAMINAN SISTEM PENGOLAHAN KLASIFIKASI

Padatan Tersuspensi

Screening dan communition F

Sedimentasi F

Flotasi F

Filtrasi F

Koagulasi/sedimentasi K/F

Land treatment F

Biodegradable Organics

Lumpur aktif B

Trickling filters B

Rotating biological contactors B

Aerated lagoons (kolam aerasi) B

Saringan pasir F/B

Land treatment B/K/F

Pathogens

Khlorinasi K

Ozonisasi K

Land treatment F

Nitrogen

Suspended-growth nitrification and denitrification B Fixed-film nitrification and denitrification B

Ammonia stripping K/F

Ion Exchange K

Breakpoint khlorinasi K

Land treatment B/K/F

Phospor

Koagulasi garam logam/sedimentasi K/F

Koagulasi kapur/sedimentasi K/F

Biological/Chemical phosphorus removal B/K

Land treatment K/F

Refractory Organics

Adsorpsi karbon F

Tertiary ozonation K

Sistem land treatment F

Logam Berat

Pengendapan kimia K

Ion Exchange K

Land treatment F

Padatan Inorganik Terlarut

Ion Exchange K

Reverse Osmosis F

Elektrodialisis K

Keterangan : B = Biologi, K = Kimia, F = Fisika, (Said, N.I, 2006)

Ditinjau dari urutannya proses pengolahan air limbah dapat dibagi menjadi tiga jenis, yakni :

1. Pengolahan primer, digunakan sebagai pengolahan pendahuluan untuk menghilangkan padatan tersuspensi, koloid, serta penetralan yang umumnya menggunakan proses fisika atau proses kimia.

2. Pengolahan sekunder, digunakan untuk menghilangkan senyawa polutan organik terlarut yang umumnya dilakukan secara biologis.

3. Pengolahan tersier atau pengolahan lanjut, digunakan untuk menghasilkan air olahan dengan kualitas yang lebih baik sesuai dengan yang diharapkan. Prosesnya dapat dilakukan secara biologis, fisika, kimia atau kombinasi ke tiga proses tersebut.

Gambar 1 berikut ini menunjukan urutan dalam proses pengolahan limbah yang dilengkapi dengan unit daur ulang.

92

Gambar 1. Urutan Proses Pengolahan Limbah

3.1 Pengolahan Secara Fisika

Equalisation pond

Equalisation pond merupakan suatu fasilitas untuk meningkatkan efektivitas dari proses pengolahan limbah. Keluaran dari bak adalah adalah parameter operasional bagi unit pengolahan selanjutnya seperti flow, level/derajat kandungan polutant, temperatur, padatan dan sebagainya. Contoh foto equalisation pond dapat dilihat seperti pada Gambar 2.

Gambar 2. Foto bak equalisasi IPAL Screening

Pada umumnya setiap sistem pengolahan limbah cair mempunyai unit alat penyaring awal atau pendahuluan. Proses penyaringan awal ini disebut screening dan tujuannya adalah untuk menyaring atau menghilangkan sampah atau benda padat yang besar untuk mempermudah proses penanganan berikutnya.

Gambar 3 menunjukkan beberapa jenis penyaring yang banyak dipakai, Gambar 3 menunjukkan jenis-jenis penyaring yag biasa digunakan. (Said, 2000).

Gambar 3. Beberapa jenis penyaring yang sering digunakan.

Peng. Primer Peng. Sekunder Peng. Tersier Limbah

Segar

Hasil Olahan - Ke saluran - resapan - Re-use Proses

Produksi

Bhn. Netralisasi Koagulan - Flokulan

Bahan padat/lumpur, minyak/lemak dll.

Recycle

93 Unit Pemisah Pasir (Grit Removal)

Dalam proses pengolahan air limbah, pasir, kerikil halus, dan juga benda-benda lain misalnya kepingan logam, pecahan kaca, tulang, dan lain lain yang tidak dapat membusuk_, harus dipisahkan terlebih dahulu. Hal ini dilakukan untuk melindungi pompa dan peralatan lainnya dari resiko kerusakan. Gambar 4 menunjukkan contoh unit pemisah pasir sederhana.

Gambar 4. Bak Pengumpul Limbah dan Pemisah Pasir.

Bak Sedimentasi atau Pengendapan

Proses sedimentasi adalah suatu unit operasi untuk menghilangkan materi tersuspensi atau flok kimia secara gravitasi yang terjadi di bak sedimentasi. Dalam suatu sistem pengolahan limbah, proses ini biasanya terjadi setelah proses koagulasi – flokulasi dan sebelum proses biologi. Gambar 5 menunjukkan contoh unit bak sedimentasi dari IPAL. (Setiyono, 2014).

Gambar 5. Bak sedimentasi dan pemekat lumpur.

Flotasi

Berlawanan dengan proses pengendapan, flotasi adalah proses pemisahan padatan-cairan atau cairan- cairan, yang dalam hal ini partikel atau cairan yang dipisahkan mempunyai berat jenis yang lebih kecil dari pada cairan. Apabila perbedaan berat jenis secara alamiah cukup untuk dilakukan pemisahan, maka proses flotasi dinamakan “flotasi alamiah” (natural flotation).

Untuk menentukan kecepatan naik gelembung suatu partikel dalam proses flotasi maka dapat digunakan persamaan Stoke, yang menjelaskan tentang gelembung gas naik pada aliran laminer sebagai berikut:

V = g/18 . ( _l - _g) . d²

Dimana : d = diameter gelembung  _g = berat jenis gas

 _l = berat jenis cairan  = viskositas absolut

94

Dari persamaan ini dapat disimpulkan, bahwa semakin besar diameter gelembung semakin besar pula kecepatan naiknya. Gambar 6 menunjukkan contoh unit flotasi di IPAL industri. (Setiyono, 2014)

Gambar 6. Foto sistem flotasi minyak (pengolahan primer).

Pengolahan Lumpur atau Pengeringan

Lumpur yang dihasilkan dari proses sedimentasi diolah lebih lanjut untuk mengurangi sebanyak mungkin air yang masih terkandung didalamnya. Proses pengolahan lumpur yang bertujuan mengurangi kadar air tersebut sering disebut dengan pengeringan lumpur. Ada empat cara proses pengurangan kadar air, yaitu secara alamiah, dengan tekanan (pengepresan), dengan gaya sentrifugal dan dengan pemanasan. Gambar 7 menunjukkan bak pengering lumpur yang banyak digunakan oleh berbagai perusahaan.

Gambar 7. Bak pen gering lumpur.

3.2 Pengolahan Air Limbah Secara Kimia

Proses Pengaturan pH

Proses pengaturan pH dimaksudkan agar proses pengolahan air limbah secara kimia ataupun biologis dapat berjalan sesuai dengan kondisi optimum yang sesuai. Bahan kimia yang umum digunakan adalah asam sulfat (H₂SO₄) atau asam klorida (HCl) untuk menetralkan air limbah yang bersifat alkali. Sedangkan untuk zat alkali yang banyak digunakan antara lain yakni soda ash atau soda abu (NaHCO₃), kapur tohor (CaO), Ca(OH)₂ , CaCO₃, dan natrium hidroksida (NaOH). Gambar 8 menunjukan sistem pengontrol pH di bak equalisasi.

95

Gambar 8. Sistem pengatur pH dan foto unitnya.

Proses Koagulasi – Flokulasi

Koagulasi adalah proses destabilisasi partikel koloid dengan cara penambahan senyawa kimia yang disebut koagulan. Koloid mempunyai ukuran tertentu sehingga gaya tarik menarik antara partikel lebih kecil dari pada gaya tolak menolak akibat muatan listrik. Pada kondisi stabil ini penggumpalan partikel tidak terjadi dan gerakan Brown menyebabkan partikel tetap berada sebagai suspensi. Melalui proses koagulasi terjadi destabilisasi, sehingga partikel-partikel koloid bersatu dan menjadi besar. Dengan demikian partikel-partikel koloid yang pada awalnya sukar dipisahkan dari air, setelah proses koagulasi akan menjadi kumpulan partikel yang lebih besar sehingga mudah dipisahkan dengan cara sedimentasi, filtrasi atau proses pemisahan lainnya yang lebih mudah. Gambar 9 menunjukkan diagram alir sistem koagulasi-flokulasi.

Gambar 9. Sistem koagulasi-flokulasi dan sedimentasi.

3.3 Pengolahan Air Limbah Secara Biologi

Untuk mengolah air yang mengandung senyawa organik umumnya menggunakan teknologi pengolahan air limbah secara biologis atau gabungan antara proses biologis dengan proses kimia-fisika.

Proses secara biologis tersebut dapat dilakukan pada kondisi aerobik (dengan udara), kondisi anaerobik (tanpa udara) atau kombinasi anaerobik dan aerobik.

96

Tabel 2. Karakterisitik Operasional Proses Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Biologis

JENIS PROSES

EFISIENSI PENGHILANGAN

BOD (%)

KETERANGAN

Lumpur Aktif Standar

85 - 95 -

Step Aeration 85 - 95 Digunakan untuk beban

pengolahan yang besar.

Modified Aeration

60 - 75 Untuk pengolahan dengan kualitas air olahan sedang.

PROSES BIOMASA TERSUSPENSI

Contact Stabilization

80 - 90 Digunakan untuk pengolahan paket. Untuk mereduksi ekses lumpur.

High Rate Aeration

75 - 90 Untuk pengolahan paket, bak aerasi dan bak pengendap akhir merupakan satu paket.

Memerlukan area yang kecil.

Pure Oxygen Process

85 - 95 Untuk pengolahan air limbah yang sulit diuraikan secara bilogis. Luas area yang dibutuhkan kecil.

Oxidation Ditch 75 - 95 Konstruksinya mudah, tetapi memerlukan area yang luas.

Trickling Filter 80 - 95 Sering timbul lalat dan bau.

Proses operasinya mudah.

PROSES BIOMASA MELEKAT

Rotating Biological Contactor

80 - 95 Konsumsi energi rendah, produksi lumpur kecil. Tidak memerlukan proses aerasi.

Contact Aeration Process

80 - 95 Memungkinkan untuk

penghilangan nitrogen dan phospor.

Biofilter Unaerobic

65 - 85 memerlukan waktu tinggal yang lama, lumpur yang terjadi kecil.

LAGOON Kolam stabilisai 60 - 80 memerlukan waktu tinggal yang cukup lama, dan area yang dibutukkan sangat luas

(Said, 2006)

3.4 Pengolahan Tersier

Pengolahan Secara Filtrasi (Penyaringan)

Tujuan penyaringan adalah untuk memisahkan padatan tersuspensi dari dalam air yang diolah. Pada penerapannya filtrasi digunakan untuk menghilangkan sisa padatan tersuspensi yang tidak terendapkan pada proses sedimentasi.

Pengolahan Secara Adsorpsi

Adsorpsi adalah penumpukan materi pada interface antara dua fase. Pada umumnya zat terlarut terkumpul pada interface. Proses adsorpsi memanfaatkan fenomena ini untuk menghilangkan materi dari cairan. Banyak sekali adsorbent yang digunakan di industri, namun karbon aktif merupakan bahan yang sering digunakan karena harganya murah dan sifatnya nonpolar. Gambar 10 menunjukkan contor peralatan pengolahan air secara tersier.

97

Gambar 10. Foto Multi Media Filter Unit Re-use PT. KMI, (Setiyono, 2014)

Ultra Filtrasi

Ultra filtrasi merupakan teknologi penyaringan air dengan menggunakan membran untuk memisahkan senyawa maupun partikel koloid, protein, polutan dari unsur microbiologis yang ada pada air baku. Gambar 11 menunjukkan diagram alir pengolahan limbah secara tersier dengan unit ultra filtrasi.

Gambar 11. Diagram Alir Sistem Re-use Air Limbah PT. KMI, (Setiyono, 2014)

4 . APLIKASI TEKNOLOGI IPAL DI INDUSTRI OUTOMOTIF

Sebagai salah satu perusahaan ternama yang sangat peduli dengan program perlindungan lingkungan, PT. Kawasaki Motor Indonesia (PT. KMI) melengkapi pabrik barunya dengan sarana pengolahan limbah industri dan domestik yang dilengkapi dengan sistem daur ulang air limbah. Dengan dibangunnya WWTP ini, nantinya diharapkan kualitas air limbah yang akan disalurkan ke IPAL kawasan dapat memenuhi persyaratan sesuai dengan standar yang dikeluarkan oleh pihak kawasan. Untuk selanjutnya limbah ini akan dikirim untuk diolah di WWTP komunal milik kawasan industri MM 2100 melalui sistem saluran limbah tertutup yang dibangun oleh pengelola kawasan. Total kapasitas pengolahan WWTP ini adalah sebesar 320 m³/hari dan unit re-use sebesar 50 m³/hari . Gambar 12 menunjukkan diagram alir sistem pengelolaan limbah PT. KMI.

98

Gambar 12. Diagram Alir Instalasi Pengolahan Air Limbah PT. KMI, (Setiyono, 2014)

4. KESIMPULAN

1. Teknologi pengolahan limbah yang dilengkapi dengan fasilitas daur ulang air limbah merupakan solusi yang tepat untuk menghindari terjadinya pencemaran lingkungann dan mengatasi kebutuhan air bersih yang semakin meningkat.

2. Penerapan teknolgi IPAL yang tidak tepat, beresiko terhadap terjadinya kegagalan dalam pengelolaan limbah.

3. Manajemen pengelolaan limbah_, berperan sangat penting dalam pengolahan limbah.

DAFTAR PUSTAKA

Denny Setiawan. 2011. Pengolahan Air Limbah. 02 Januari 2011, http://gunadarma- dennysetiawan.blogspot.com/2011/01/pengolahan-air-limbah-dean-jenis.html [15 Agustus 2018]

Said, N.I. (2000). “Pengolahan Air Limbah dengan Proses Biofilter Anaerob-Aerob”. Jurnal Teknologi Lingkungan, BPPT. Jakarta.

Said, N.I. 2005. Proses Dasar Dalam Pengolahan Limbah Cair.

Said, N.I ”Daur Ulang Air Limbah (Water Recycle) Ditinjau Dari Aspek Teknologi, Lingkungan dan Ekonomi” Jurnal Air Indonesia Vol. 2 No. 2, tahun 2006

Setiyono, Satmoko Yudo. 2014. Panduan Pengelolaan Instalasi Pengolahan Air Limbah Industri Otomotif.

BPPT Press.

Setiyono. 2014. Kawasaki Motor Green Industry. BPPT Press.

Utami. 2013. Pengolahan dan Penanganan Limbah. Utamisubardo's Blog. 21 April 2013.

https://utamisubardo.wordpress.com/2013/04/21/pengolahan-dan-penanganan-limbah/ [14 Agustus 2018]

Scherfig, J., and Mosharraf. F., Two-stage backwash system for wastewater filters using primary and final effluent. J. WPCF, 1651-1657, 1989.