Literature Review
Performa Dissolved Air Flotation untuk Mengolah Parameter COD dan BOD pada Air Limbah
Fran Bagus Andrian
1*, Ulvi Pri Astuti
1, dan Ahmad Erlan Afiuddin
11Program Studi Teknik Pengolahan Limbah, Jurusan Teknik Permesinan Kapal, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya, Surabaya 60111
*E-mail: [email protected]
Abstrak
Air limbah yang mengandung senyawa organik harus disisihkan agar tidak menurunkan kadar oksigen terlarut pada badan air. Salah satu alternatif pengolahan yang sesuai dengan karakteristik tersebut adalah sistem flotasi udara terlarut DAF (Dissolved Air Flotation). Review ini menggunakan sumber dari jurnal berskala nasional dan internasional. Kata kunci yang digunakan diantaranya; “Dissolved Air Flotation”,
“Tekanan Udara”, “Recycle”, dan kata kunci lain yang relevan dengan topik literature review. Literature review ini mencari tekanan udara dan persen debit recycle yang paling sesuai terhadap penyisihan COD dan BOD dalam air limbah pada DAF. Hasil literature review menyatakan tekanan udara optimum yang digunakan adalah 3 atm - 6 atm dan mendapatkan persen removal COD 91,2% – 93,5% dan BOD 82% – 85%. Persen debit recycle optimum yang digunakan adalah 15% – 70% dan mendapatkan persen removal COD 91,2% – 91,51% dan BOD 82% – 85%.
Keywords: Dissolved Air Flotation, Tekanan Udara, Recycle.
1. PENDAHULUAN
COD atau Chemical Oxygen Demand adalah jumlah oksigen yang diperlukan untuk mengurai seluruh bahan organik yang terkandung dalam air (Metcalf & Eddy, 2007). BOD atau Biochemical Oxygen Demand adalah suatu karakteristik yang menunjukkan jumlah oksigen terlarut yang diperlukan oleh mikroorganisme (biasanya bakteri) untuk mengurai atau mendekomposisi bahan organik dalam kondisi aerobik (Metcalf &
Eddy, 2007). Hal ini karena bahan organik yang ada sengaja diurai secara kimia dengan menggunakan oksidator kuat pada kondisi asam dan panas dengan katalisator perak sulfat. Segala macam bahan organik, baik yang mudah urai maupun yang kompleks dan sulit urai akan teroksidasi. Dengan demikian, selisih nilai antara COD dan BOD memberikan gambaran besarnya bahan organik yang sulit urai yang ada di perairan.
Bisa saja nilai BOD sama dengan COD, tetapi BOD tidak bisa lebih besar dari COD. Jadi COD menggambarkan jumlah total bahan organik yang ada.
Salah satu alternatif pengolahan yang sesuai dengan karakteristik tersebut adalah sistem flotasi udara terlarut DAF (Dissolved Air Flotation). Proses flotasi udara terlarut efektif untuk memisihkan padatan- padatan yang memiliki densitas yang rendah seperti kekeruhan, warna, algae atau senyawa-senyawa organik terlarut. Semua bahan-bahan tersebut adalah bahan-bahan yang sulit untuk dapat diendapkan, tetapi cenderung mengapung atau melayang didalam air (Melo, 2003). Selain itu , lahan instalasi yang dibutuhkan DAF tidak terlalu luas dan mudah dalam perawatan dan pembersihan (Octavian, 2007). Penelitian yang dilakukan oleh Satria pada tahun 2012, DAF berhasil meremoval kandungan organik pada limbah domestik yang berasal dari air buangan asrama Politeknik Negeri Lhoksumawe mencapai 82,60%.
Proses flotasi udara terlarut/dissolved air flotation (DAF) merupakan sistem pengolahan air yang telah terbukti efektif dalam proses pemisahan partikel tak terlarut dari dalam air. Prinsip dari proses ini adalah terjadinya pengikatan flok oleh gelembung–gelembung udara yang berasal dari proses pencampuran antara udara dengan air dalam tekanan tinggi, sehingga udara akan terlarut dalam air dan membentuk gelembung–
gelembung udara dengan ukuran yang sangat kecil, antara 10 mm -100 mm. Pada proses ini padatan tersuspensi akan mengapung diatas permukaan air, sehingga menimbulkan akumulasi padatan terapung diatas permukaan air yang selanjutnya akan dipisahkan dengan sistem mekanik. Proses DAF merupakan pilihan yang tepat untuk proses penjernihan air. Komponen DAF dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Komponen DAF
Pada proses DAF partikel–partikel yang terlarut dalam air limbah digumpalkan dan dipisahkan dengan mengapungkan partikel–partikel tersebut ke permukaan air. Proses DAF juga sangat efektif untuk menghilangkan senyawa–senyawa yang menyebabkan air memiliki bau dan rasa yang tidak enak. DAF efektif untuk menyisihkan padatan–padatan yang memiliki densitas yang rendah seperti kekeruhan, warna, algae, atau senyawa–senyawa organik terlarut (Melo, 2003). Tekanan udara di dalam pembentukan gelembung udara sangat berpengaruh. Semakin tinggi tekanan operasi yang diberikan, maka udara yang terlarut di dalam tangki saturasi akan semakin besar. Setelah dilepas ke tekanan atmosfer maka udara yang terlepas melalui nozzle sebagai gelembung–gelembung halus akan semakin banyak. Hal ini dapat mempengaruhi didalam penyisihan kadar organik yang terkandung di dalam air limbah tersebut (Octavian, 2007). Recycle yang dilakukan bertujuan untuk mengolah kembali efluen yang dihasilkan untuk mendapatkan efisiensi yang tinggi.
Fungsi utama DAF pada umumnya yaitu untuk me-removal minyak lemak dan suspended solid. Tujuan dari dilakukannya literature review ini adalah membuktikan bahwa DAF juga bisa me-removal kontaminan senyawa organik seperti parameter BOD dan COD. Literature review ini mencari tekanan udara dan persen debit recycle yang paling sesuai terhadap penyisihan COD dan BOD dalam air limbah pada DAF.
2. METODE
Tahapan ini dilakukan dengan membaca secara detail literatur yang telah dikumpulkan. Dari hasil telaah literatur tersebut akan ditulis ringkasan poin sesuai dengan topik bahasan yang akan dibahas dalam literature review ini. Terdapat beberapa topik bahasan yang akan dibahas dalam literature review ini. Dari hasil tersebut akan dikaji per poin dan dihubungkan dengan penelitian yang lainnya. Hasil kajian tersebut kemudian akan dituliskan dalam pembahasan dari literature review ini. List hasil kajian akan dimasukkan ke dalam tabel yang telah dibuat sesuai dengan pokok bahasan. Masing-masing tabel akan dibuat untuk setiap pokok bahasan yang dikaji. Literature review ini juga dapat dijadikan rujukan atau pembanding dengan temuan baru di masa yang akan datang jika memang ditemukan hasil yang berbeda. Tujuan pada literature review ini yaitu didapatkan hasil pada range berapa tekanan udara dan persen debit recycle untuk membantu kinerja DAF dalam menurunkan kadar COD dan BOD.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN Tekanan Udara
Proses operasi DAF dipengaruhi oleh banyak faktor akan tetapi faktor yang utama adalah tekanan udara.
Tekanan udara merupakan salah satu parameter penentu dalam operasional DAF terkait dengan pembentukan gelembung udara agar mampu berikatan dengan padatan (Rigas dkk, 2007). Ukuran gelembung yang besar menyebabkan kecepatan mengapung menjadi lebih besar.. Hal tersebut menjadikan flok yang sudah
penting dalam kinerja DAF. Beberapa penelitian yang menggunakan tekanan udara untuk efisiensi kinerja DAF dituliskan pada Tabel 1.
Tabel 1. Penelitian DAF dengan Tekanan Udara
No Sumber Literatur Kondisi Operasi Parameter yang Diolah Persen Removal
1. Viitasari dkk., 1995 Tekanan Udara 6 atm BOD 85%
2. Hendartini, 1995 Tekanan Udara 3 atm -6,5 atm
BOD 25% - 50%
3. Maeng dkk., 2017 Tekanan Udara 5,5 atm COD dan BOD BOD 82%,
COD 91,2%
4. Nur dkk., 2017 Tekanan Udara 2 atm -4,8 atm
Kandungan Organik 75,18 % - 80,71%
5. Pereira dkk., 2018 Tekanan Udara 4 atm- 7 atm
COD 87,5%
6. Cagnetta dkk., 2019 Tekanan Udara 7 atm COD COD 63%
7. Lee dkk., 2020 Tekanan Udara 3 atm COD 79,1% - 93,5%
Penelitian Viitasari dkk., (1995) menggunakan DAF sebagai alat untuk mengolah parameter BOD.
Tekanan udara yang digunakan adalah 6 atm dan mendapatkan persen efisiensi removal 85%. Penggunaan tekanan udara sebesar 6 atm untuk kinerja DAF dalam mengolah parameter BOD tidak mendapatkan hasil yang maksimal pada penelitian (Hendartini, 1995). Penelitian ini berfokus pada kinerja DAF dalam menurunkan kadar BOD dan TSS dalam air limbah. Penelitian ini menggunakan range tekanan udara 3 atm – 6,5 atm dan mendapatkan hasil persen removal untuk TSS 40% - 65% dan untuk BOD 25% – 50%. Hasil persen removal yang kurang maksimal dikarenakan sebelum proses flotasi udara terlarut ada proses sedimentasi terlebih dahulu.
Pada saat air yang mengandung udara terlarut tersebut dilepaskan ke tekanan atmosfer, molekul-molekul udara yang terlarut di dalam air akan lepas menjadi gelembung-gelembung yang sangat halus. Semakin besar tekanan yang diberikan maka gelembung yang dihasilkan akan semakin banyak dan semakin kecil.
Gelembung gelembung tersebut akan naik ke permukaan air sambil membawa partikel-partikel senyawa organik yang tersuspensi. Proses ini menyebabkan kandungan senyawa organik di dalam air menjadi semakin berkurang sehingga efisiensi penyisihan senyawa organik menjadi semakin tinggi dan air menjadi lebih jernih.
Beberapa literatur yang dibahas memberikan kesimpulan bahwa tekanan udara mempunyai peran dalam kinerja DAF dalam me-removal kontaminan pada air limbah. Fungsi utama DAF pada umumnya yaitu untuk me-removal lemak dan minyak dan suspended solid. Kesimpulan beberapa literatur yang dibahas menyatakan bahwa DAF juga bisa me-removal kontaminan senyawa organik seperti parameter BOD dan COD. Tekanan udara yang digunakan adalah range 5,5 atm – 6 atm yang mendapatkan persen removal yang efisien yaitu sebesar 82% – 85% untuk BOD. Tekanan udara yang digunakan untuk COD adalah range 3 atm - 5,5 atm yang mendapatkan persen removal yang efisien yaitu sebesar 91,2% – 93,5%. Beberapa kesimpulan tentang berapa tekanan udara yang bisa digunakan untuk membantu kinerja DAF. Kinerja DAF dalam mengolah parameter COD dan BOD mendapatkan pernyataan tekanan udara range berapa untuk efisiensi DAF. Tekanan udara yang digunakan adalah tekanan udara yang sesuai dengan kesimpulan yang didapatkan dari beberapa literatur yang dibahas yaitu 3 atm – 6 atm. Berapa persen removal yang didapatkan saat menggunakan tekanan udara 3 atm - 6 atm dapat di lihat di Tabel 2.
Tabel 2. Kondisi Operasi Optimum untuk Tekanan Udara
Tekanan Operasi (atm) % Removal
COD BOD
3–6 91,2– 93,5 82– 85
Persen Debit Recycle
Proses pemasukan udara ke dalam air (pressurization), terdapat dua sistem yang perlu diketahui, pressurization langsung dan pressurization tidak langsung (sebagian). Pada pressurization langsung, seluruh aliran air yang menuju ke unit flotasi dijenuhkan oleh udara. Pressurization tidak langsung (sebagian), sebagian dari hasil olahan yang keluar dari DAF dikembalikan lagi setelah terlebih dahulu ke tangki saturasi.
Urnumnya recycle ratio ini bervariasi antara 10% - 50% (Palaniandy, 2010). Pressurization sebagian memiliki keuntungan, yakni beban hidraulik pada DAF sama dengan beban keseluruhan air limbah.
Pressurization sebagian membutuhkan area yang lebih luas dibandingkan dengan pressurization langsung karena beban hidraulik meningkat dengan adanya penambahan recycle. Ukuran gelembung udara yang dihasilkan sangat halus, efisiensi DAF akan meningkat. Gelembung udara yang lebih halus akan melekat pada padatan secara lebih baik sehingga menghasilkan effluent yang lebih baik (Siregar, 2005).
Recycle yang dilakukan pada kinerja DAF bertujuan untuk mengolah kembali efluen yang dihasilkan untuk mendapatkan efisiensi yang tinggi. Beberapa penelitian yang menggunakan persen debit recycle untuk efisiensi kinerja DAF dituliskan pada Tabel 3.
Tabel 3. Penelitian DAF dengan Persen Debit Recycle
No. Sumber Literatur Kondisi Operasi Parameter yang Diolah
Persen Removal
1. Viitasari dkk., 1995 % Debit Recycle 40 % BOD 85%
2. Hendartini, 1995 % Debit Recycle 20%- 150%
BOD 25% - 50%
3. Setiaji dkk., 2016 % Debit Recycle 70% COD 91,51%
4. Maeng dkk., 2017 % Debit Recycle 15% COD BOD BOD 82%,
COD 91,2%
5. Pereira dkk., 2018 % Debit Recycle 20% - 100%
COD 87,5%
Penelitian Setiaji dkk., (2016) tidak membenarkan persen recycle pada umumnya berkisar antara 10% – 50 %. Penelitian ini menggunakan persen recycle sebesar 70% untuk mengolah parameter COD pada air limbah dan mendapatkan persen efisiensi 91,5%. Persen recycle 70% bisa membuat kinerja DAF menjadi efisien jika menggunakan tekanan udara yang sesuai, pada penelitian ini menggunakan tekanan udara 4,2 atm. Penelitian ini membuktikan jika menggunakan persen recycle di atas 50% juga masih bisa mendapatkan hasil yang optimum dalam kinerja DAF. Komposisi antara tekanan udara dan persen recycle yang ideal akan membuat pencampuran udara dan air di tangki saturasi menjadi lebih baik sehingga ketika gelembung udara dari tangki saturasi dimasukkan ke dalam zona kontak bisa mengikat kontaminan minyak lemak dan senyawa organik. Pernyataaan di penelitian Setiaji dkk., (2016) juga dibenarkan di penelitian (Pereira dkk., 2018).
Penelitian ini menggunakan persen recycle sebesar 20% - 100% untuk mengolah parameter COD pada air limbah dan mendapatkan persen efisiensi 87,5%.
Kesimpulan beberapa literatur yang dibahas menyatakan bahwa DAF juga bisa me-removal kontaminan senyawa organik seperti parameter BOD dan COD. Persen recycle yang digunakan adalah 15%-70 % yang mendapatkan persen removal yang efisien yaitu sebesar 91,2%–91,51% untuk COD. Persen recycle untuk BOD yang digunakan adalah range 15% - 40% yang mendapatkan persen removal yang efisien yaitu sebesar 82% – 85%. Beberapa kesimpulan tentang berapa persen recycle yang bisa digunakan untuk membantu kinerja DAF. Kinerja DAF dalam mengolah parameter COD dan BOD mendapatkan pernyataan berapa
Tabel 4. Kondisi Operasi Optimum untuk Tekanan Udara Persen Debit Recycle
(%)
% Removal
COD BOD
15–70 91,2–91,51 82–85.
4. KESIMPULAN
Berdasarkan literature review yang telah dilakukan maka diketahui kondisi operasi optimum untuk kinerja DAF dalam mengolah parameter COD dan BOD.
a. Tekanan operasi optimum yang digunakan adalah 3 atm - 6 atm dan mendapatkan persen removal COD 91,2% – 93,5% dan BOD 82% – 85%.
b. Persen recycle optimum yang digunakan adalah 15% – 70% dan mendapatkan persen removal COD 91,2%
– 91,51% dan BOD 82% – 85%.
5. DAFTAR PUSTAKA
Cagnetta, C., Saerens, B., Meerburg, F. A., Decru, S. O., Broeders, E., Menkveld, W., Vanderkerckhove, T.
G. L., Vrieze, J. D. Vlaemick, S. E., Verliefde, A. R. D., Gusseme, B. D., Weemes, M., Rabaey, K.., 2019. High-Rate Activated Sludges Systems combined With Dissolved Air Flotation Enable Effectives Organics Removal And Recovery. Belgium: Ghent University.
Hendartini., 1995. Penghilangan Padatan Tersuspensi Pada Pengolahan Air Limbah.
Maeng, M. S., Kim, H. S., Lee, K. S., Dockko, S., 2017. Effect of DAF Configuration On The Removal Of Phosphorus And Organic Matter By A Pilot plant Treating Combined Sewer Overflows.
Departement
Melo, M. V., Sant’Anna Jr, G. L., & Massarani, G., 2003. Flotation techniques for oily water treatment.
Environmental technology, 24(7), 867-876.
Metcalf & Eddy., 2007. Wastewater Engineering: Treatment, Disposal and Reuse, Third Edition. New York:
McGraw-Hill.
Nur, M., Munawar, E., Mariana., 2017. Recovery Air Buanagan Kondesat Pada Amonia Plant PT. PIM Dengan Teknologi Pengolahan Lanjutan. Banda Aceh: Jurusan Teknik Kimia, Universitas Syiah Kuala.
Lee, J., Cho, W. C., Poo, K. M., Choi, S., Kim, T. K., Son, E. B., Choi, Y. J., Kim, Y. M., Chae, K. J., 2020.
Refaractory Oil Wastewater Treatment by Dissolved Air Flotation Electrochemical advanced Oxidation Process, and Magnetic Biochar Integrated System. South Korea: Gwangju Institute and Technology. Gwangju.
Octavian, S., 2007. Pemisahan Minyak dan Lemak Dari Air Limbah Rumah Makan Cepat Saji dengan Menggunakan Unit Dissolved Air Flotation.
Palaniandy, P., Adlan, M. N., Aziz, H. A., & Murshed, M. F., 2010. Application of dissolved air flotation (DAF) in semi-aerobic leachate treatment. Chemical Engineering Journal, 157(2-3), 316-322.
Pereira, M. D. S., Borges, A. C., Heleno, F. F., Squillace, L. F. A., Faroni, L. R. D., 2018. Traetment Of synthetic Milk Industry Wastewater Using Batch Dissolved Air Flotation.
Rigas, F, et al., 2003. Central Compsite Design In A Refinery’s Wastewater Treatment By Air Flotation.
Global Nest : the Int. J, Vol 2, No 3, pp 245-253, 2000.
Setiaji, G., Shoiful, A., Ikbal., Setiadi, I., & Setiyono., 2016. Pengolahan Limbah Mengandung Minyak Industri Penyedia Jasa Terminal BBM Menggunakan Teknologi DAF. Banten: Pusat Teknologi Lingkungan, Badan Pengkajian dan Penenrapan Teknologi, Tangerang Selatan.
Siregar, S. A., 2005. Instalasi pengolahan air limbah. Kanisius.
Viitasaari, M., Jokela, P., & Heinanen, J., 1995. Dissolved Air Flotation In The Treatment Of Industrial Wastewater With a Special Emphasis On Forest and Foodstuff industries. Finland: Institute of Water Environmental Engineering, Tamper of Technology.
