LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN
Yang bertanda tangan di bawah ini saya:
Nama : Akhmad Khawari NIM : 331410004
Menyatakan bahwa skripsi dengan judul: “Analisis Efektifitas dan Efisiensi Daur Ulang Air Limbah dari Segi Lingkungan dan Ekonomi di PT.
Chemco Harapan Nusantara”, adalah hasil karya saya sendiri. Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat keseluruhan atau sebagaian tulisan orang lain yang saya ambil dengan cara menyalin atau meniru dalam bentuk rangkaian kalimat atau simbol tanpa memberikan pengakuan sumber aslinya.
Apabila saya terbukti melakukan tindakan yang bertentangan dengan hal tersebut, dengan ini saya menyatakan bersedia menarik skripsi yang saya ajukan serta menerima konsekuensi gelar dan ijasah yang telah diberikan oleh Sekolah Tinggi Teknologi Pelita Bangsa dibatalkan.
Bekasi, 14 Juli 2018 Tertanda
Akhmad Khawari
LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI
Yang bertanda tangan di bawah ini saya:
Nama : Akhmad Khawari NIM : 331410004
Program Studi : Teknik Lingkungan
Menyatakan bahwa hasil karya skripsi yang berjudul “Analisis Efektifitas dan Efisiensi Daur Ulang Air Limbah dari Segi Lingkungan dan Ekonomi di PT.
Chemco Harapan Nusantara” disetujui untuk dipublikasikan oleh Sekolah Tinggi Teknologi Pelita Bangsa dalam bentuk buku cetak (hardcopy) dan atau dalam bentuk dokumen (softcopy) di basis data (database) Sekolah Tinggi Teknologi Pelita Bangsa untuk kepentingan akademis dan pengembangan ilmu pengetahuan selama tetap mencantumkan nama saya sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya.
Bekasi, 14 Juli 2018 Tertanda
Akhmad Khawari
ABSTRAK
PT. Chemco Harapan Nusantara merupakan salah satu.perusahaan di Indonesia yang memproduksi komponen “Brake System & Automotive Parts”
untuk dipasok ke berbagai perusahaan otomotif baik roda dua maupun roda empat.
Dalam kegiatan proses produksinya, PT. Chemco Harapan Nusantara membutuhkan banyak pemakaian air bersih yang digunakan sebagai air proses.
Adapun total kebutuhan air bersih untuk semua proses produksi yaitu sebanyak 10.450 m3/ bulan. Dari penggunaan air bersih tersebut, PT. Chemco Harapan Nusantara dapat menghasilkan produk yang bernilai jual. Disamping itu juga menghasilkan air limbah yang dapat mencemari lingkungan. Sejak tahun 2004 PT.
Chemco Harapan Nusantara telah menerapkan metode daur ulang air limbah.
Penerapan dari metode tersebut dilakukan dengan cara mengolah air limbah didalam instalasi pengolahan air limbah, kemudian mengolah kembali air tersebut di dalam instalasi pengolahan air bersih. Air olahan yang diperoleh kemudian di distribusikan ke masing-masing proses produksi pemakai air bersih. Untuk mengetahui efektifitas dan efisiensi daur ulang air limbah tersebut dari segi lingkungan dan ekonomi, peneliti melakukan analisis dengan pengumpulan data primer dan data sekunder. Berdasarkan analisis tersebut, adanya penerapan metode daur ulang air limbah PT. Chemco Harapan Nusantara dapat menghilangkan air limbah dan menghemat biaya pembelian air bersih sebanyak Rp 99.187.652 /bulan.
Kata kunci : analisis, daur ulang air limbah, air limbah, air bersih.
ABSTRACT
PT. Chemco Harapan Nusantara is one of the companies in Indonesia that produces components "Brake System & Automotive Parts" to be supplied to various automotive companies both two-wheeled and four-wheeled. In the production process, PT. Chemco Harapan Nusantara requires a lot of use of clean water that is used as process water. The total need for clean water for all production processes is as much as 10.450 m3/month. From the use of clean water, PT. Chemco Harapan Nusantara can produce products that are worth selling. Besides that it also produces wastewater that can pollute the environment.
Since 2004 PT. Chemco Harapan Nusantara has applied the waste water recycling method. The application of this method is carried out by treating wastewater in the wastewater treatment plant, then reprocessing the water in the water treatment plant. The processed water obtained is then distributed to each production process using clean water users. To find out the effectiveness and efficiency of recycling of waste water in terms of environment and economy, the researcher conducted an analysis by collecting primary data and secondary data.
Based on the analysis, the application of the waste water recycling method of PT.
Chemco Harapan Nusantara can eliminate waste water and save the cost of purchasing clean water as much as Rp 99.187.652 /month.
Keywords: analysis, recycling of wastewater, waste water, clean water.
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah peneliti panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah menganugerahkan rahmat, hidayah dan petunjuk-Nya, sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan dengan judul “Analisis Efektifitas dan Efisiensi Daur Ulang Air Limbah dari Segi Lingkungan dan Ekonomi di PT. Chemco Harapan Nusantara”.
Tersusunnya laporan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, peneliti ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada:
Bapak Dr.Ir. Supriyanto, M.P selaku ketua Sekolah Tinggi Teknologi (STT) Pelita Bangsa
Bapak Dodit Ardiatma S.T., M.Sc selaku Kaprodi Teknik Lingkungan
Ibu Nisa Nurhidayanti, S.Pd.,M.T selaku dosen pembimbing yang telah membantu selama persiapan dan penyusunan skripsi
Bapak Hamzah M. Mardi Putra S.K.M., M.M selaku dosen pembimbing yang telah membantu selama persiapan dan penyusunan skripsi
Bapak Dodit Ardiatma S.T., M.Sc, selaku dewan penguji
Ibu Tyas Ismi Trialfhianty S.Pi.,M.Sc selaku dewan penguji
Seluruh dosen STT Pelita Bangsa, khususnya dosen prodi Teknik Lingkungan yang telah memberikan ilmunya
Keluarga, sahabat dan teman-teman Teknik Lingkungan STT Pelita Bangsa angkatan 2014 yang senantiasa telah membantu dan memberikan semangat serta arahannya dalam penyusunan proposal ini.
Demikian laporan skripsi ini peneliti susun, semoga dapat bermanfaat bagi semua pihak, khususnya bagi peneliti serta perkembangan ilmu pengetahuan Jurusan Teknik Lingkungan Sekolah Tinggi Teknologi Pelita Bangsa pada umumnya.
Cikarang, 14 Juli 2018 Peneliti
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ...iii
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN ... iv
LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI ... v
ABSTRAK ... vi
ABSTRACT ... vii
KATA PENGANTAR ...viii
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR TABEL ...xiii
DAFTAR GAMBAR ... xv
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar belakang ... 1
1.2 Identifikasi Masalah ... 2
1.3 Batasan Masalah... 2
1.4 Rumusan masalah... 3
1.5 Tujuan dan Manfaat Penelitian ... 3
1.6 Sistematika Penulisan ... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 7
2.1 Objek Penelitian ... 7
2.2 Daur Ulang Air Limbah ... 9
2.3 Definisi dan Karakteristik Air Limbah ... 11
2.4 Sumber dan Karakteristik Limbah Cair. ... 14
2.5 Parameter Fisik ... 16
2.6 Parameter Kimia ... 17
2.7 Dampak Limbah Cair Industri Terhadap Lingkungan ... 18
2.8 Baku Mutu Air Limbah Industri ... 19
2.9 Syarat Air Bersih ... 20
2.10 Kualitas Air Bersih ... 24
2.11 Proses Daur Ulang Air Limbah ... 26
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 46
3.1 Jenis dan Metode Penelitian ...46
3.2 Lokasi Dan Waktu Penelitian ...47
3.3 Kerangka Konsep ... 47
3.4 Metode Pengumpulan Data ... 49
3.5 Teknik Analisis Data ... 49
3.6 Tahapan Penelitian ... 50
3.7 Pelaksanaan Penelitian ... 53
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 54
4.1 Proses Produksi Pemakai Air Bersih ...54
4.2 Kualitas Dan Kuantitas Influen Air Limbah ...58
4.3 Proses Penerapan Metode Daur Ulang Air Limbah ...59
4.4 Pemanfaatan Air Olahan WTP ... 86
4.5 Efektifitas dari Segi Lingkungan ... 87
4.6 Biaya Pengolahan Air dan Penghematan Pengeluaran Biaya ... 89
BAB V PENUTUP ... 94
5.1 Kesimpulan ...94
5.2 Saran ...96
DAFTAR PUSTAKA ... 97
LAMPIRAN ... 99
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Penggunaan Daur Ulang Air Limbah ... 10
Tabel 2.2 Karakteristik Limbah secara Fisik, Kimia dan Biologis serta Sumbernya ... 14
Tabel 2.3 Baku Mutu Air Limbah Industri ... 19
Tabel 2.4 Tabel Permenkes RI No. 416/Menkes/PER/IX/1990 ... 25
Tabel 3.1 Uraian Detail Pelaksanaan Penelitian ...51
Tabel 3.2 Pelaksanaan Penelitian ... 53
Tabel 4.1 Jaminan Kualitas Effluent ... 60
Tabel 4.2 Spesifikasi Desain Bak Equalisasi dan Peralatan ... 62
Tabel 4.3 Spesifikasi Desain Bak ECS dan Peralatan ... 64
Tabel 4.4 Spesifikasi Desain Bak Koagulasi Flokulasi dan Peralatan ... 65
Tabel 4.5 Spesifikasi Desain BakSedimentasi Awal dan Peralatan ... 66
Tabel 4.6 Spesifikasi Desain Filter Press dan Peralatan ... 67
Tabel 4.7 Spesifikasi Desain Bak Aerasi dan Peralatan ... 69
Tabel 4.8 Spesifikasi Desain Bak Sedimentasi Akhir dan Peralatan ... 70
Tabel 4.9 Kualitas Effluen WWTP ... 71
Tabel 4.10 Spesifikasi desain bak koagulasi flokulasi dan peralatan ... 72
Tabel 4.11 Spesifikasi desain bak sedimentasi dan peralatan ... 74
Tabel 4.12 Spesifikasi desain zeolit filter dan peralatan ... 75
Tabel 4.13 Ukuran Mesh Pasir Silika ... 77
Tabel 4.14 Spesifikasi desain sand filter dan peralatan ... 77
Tabel 4.15 Spesifikasi desain carbon filter dan peralatan ... 79
Tabel 4.16 Spesifikasi Peralatan Proses RO ... 81
Tabel 4.17 Spesifikasi desain bak demineralisasi dan peralatan ... 84
Tabel 4.18 Pemanfaatan Air Olahan WTP ... 86
Tabel 4.19 Perhitungan Biaya Pengolahan untuk Manpower ... 89
Tabel 4.20 Perhitungan Biaya Pengolahan untuk WWTP ... 89
Tabel 4.21 Perhitungan Biaya Pengolahan untuk WTP-01 ... 90
Tabel 4.22 Perhitungan Biaya Pengolahan untuk WTP-02 ... 90
Tabel 4.23 Perhitungan Biaya Pengolahan untuk Mixed-bed ... 91
Tabel 4.24 Perhitungan Biaya Penyusutan unit WTP-01 ... 91
Tabel 4.25 Perbandingan Harga Air ... 92
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Logo PT. Chemco Harapan Nusantara ... 8
Gambar 2.2 Proses Elektrokoagulasi ... 28
Gambar 2.3 Skema Alat Elektrokoagulasi ... 30
Gambar 2.4 Skema Proses Lumpur Aktif ... 31
Gambar 2.5 Skema Trickling Filter . ... 37
Gambar 3.1 Desain Penelitian ... 47
Gambar 4.1 Alur Proses Penerapan Metode Daur Ulang Air Limbah ... 59
Gambar 4.2 Alur Proses Wastewater Treatment Plant ... 61
Gambar 4.3 Alur Proses Water Treatment Plant 1 ... 72
Gambar 4.4 Alur Proses Water Treatment Plant 2 ... 81
Gambar 4.5 Alur Proses Mixed-Bed ... 83
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Maraknya berbagai kegiatan industri di Indonesia mengakibatkan cadangan air tanah di beberapa daerah mengalami kekeringan. Eksploitasi air tanah yang berlebihan di beberapa kota besar seperti Jakarta, Semarang, dan Surabaya, mengakibatkan terjadinya intrusi air laut dan penurunan permukaan tanah akibat kosongnya sungai-sungai air di bawah tanah (Sugiarto, 2006). Selain itu kegiatan industri juga menghasilkan limbah cair yang dapat mencemari lingkungan. Untuk menghindari terjadinya hal tersebut, maka kebutuhan air di industri diperoleh dengan menggunakan air bersih dari hasil olahan WTP yang air bakunya berasal dari air permukaan. Akan tetapi industri yang kebutuhan air bersihnya sangat banyak, akan membutuhkan pengeluaran biaya yang sangat tinggi untuk pembelian air WTP tersebut. Agar kegiatan industri tetap berlangsung dan kebutuhan masyarakat akan air bersih dapat terpenuhi, metode daur ulang air limbah merupakan langkah konkret yang harus dilakukan.
PT Chemco Harapan Nusantara merupakan salah satu perusahaan yang telah menerapkan metode daur ulang air limbah dalam penggunaan air untuk proses produksinya. Hal tersebut dilakukan mengingat jumlah kebutuhan air bersih di PT Chemco Harapan Nusantara sangat banyak yaitu 10.450 m3/ bulan dan juga banyaknya air limbah yang dihasilkan. Dari penerapan metode tersebut,
diharapkan mampu menurunkan atau bahkan menghilangkan air limbah dan juga mampu menghemat pengeluaran biaya untuk pembelian air bersih. Oleh sebab itu, maka perlu dilakukannya penelitian ini mengenai efektifitas dan efisiensi dari penerapan metode daur ulang air limbah di PT Chemco Harapan Nusantara baik dari segi lingkungan maupun ekonomi.
1.2 Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah dikemukakan, maka masalah yang dapat diidentifikasi adalah sebagai berikut:
1. Penggunaan air tanah yang berlebihan oleh kegiatan industri yang berdampak menurunnya kuantitas air tanah sehingga terjadi penurunan muka tanah.
2. Industri yang kebutuhan air bersihnya sangat banyak akan membutuhkan pengeluaran biaya yang sangat tinggi untuk pembelian air WTP.
3. Aktifitas industri menghasilkan limbah cair yang dapat menyebabkan penurunan kualitas lingkungan yang berakibat negatif.
1.3 Batasan Masalah
Agar penelitian ini dapat dilakukan lebih fokus dan mendalam, maka perlu adanya pembatasan variabelnya. Oleh karena itu, penelitian ini berkaitan “Proses penerapan metode daur ulang air limbah yaitu Pengolahan Air Limbah dan Air Bersih di PT Chemco Harapan Nusantara” karena sesuai dengan kebutuhan dalam
menjaga lingkungan yang dilakukan oleh perusahaan dan juga penghematan pengeluaran biaya dalam pemakaian air bersih.
1.4 Rumusan Masalah
Berdasarkan batasan masalah yang telah peneliti pilih, maka dapat dirumuskan permasalahan dalam penelitian ini sebagai berikut:
1. Apa saja proses produksi pengguna air bersih di PT Chemco Harapan Nusantara dan berapa kebutuhan air bersihnya?
2. Bagaimanakah proses penerapan metode daur ulang air limbah yang dilakukan oleh PT Chemco Harapan Nusantara ?
3. Bagaimanakah efektifitas dari penerapan metode daur ulang air limbah yang dilakukan oleh PT Chemco Harapan Nusantara dari segi lingkungan?
4. Bagaimanakah efisiensi dari penerapan metode daur ulang air limbah yang dilakukan oleh PT Chemco Harapan Nusantara dari segi ekonomi?
1.5 Tujuan dan Manfaat Penelitian
1.5.1 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Mengetahui proses produksi pengguna air bersih di PT Chemco Harapan Nusantara dan berapa kebutuhan air bersihnya
2. Mengetahui proses penerapan metode daur ulang air limbah yang dilakukan oleh PT Chemco Harapan Nusantara.
3. Mengetahui efektifitas dari penerapan metode daur ulang air limbah yang dilakukan oleh PT Chemco Harapan Nusantara dari segi lingkungan
4. Mengetahui efisiensi dari penerapan metode daur ulang air limbah yang dilakukan oleh PT Chemco Harapan Nusantara dari segi ekonomi.
1.5.2 Manfaat Penelitian 1. Manfaat Bagi Peneliti
1) Menambah pengalaman peneliti dalam memahami sistem dan suasana kerja sehingga peneliti dapat menerapkan ilmu yang telah dipelajari ke dalam lingkungan kerja yang nyata.
2) Mendapat gambaran yang nyata mengenai aplikasi ilmu Pengolahan air bersih dan air limbah di PT. Chemco Harapan Nusantara.
3) Menambah pengetahuan mengenai ilmu pengolahan air bersih dan air limbah yang tidak didapatkan di bangku kuliah.
4) Mendapatkan pengalaman bekerja sesuai dengan topik yang akan diteliti di PT. Chemco Harapan Nusantara.
2. Manfaat Bagi Institusi
1) Dapat menjadi media untuk menjalin kerjasama antara institusi pendidikan dan perusahaan.
2) Meningkatkan kapasitas dan kualitas pendidikan dengan melibatkan tenaga terampil dari lapangan dalam kegiatan penelitian.
3) Sebagai bahan evaluasi dalam peningkatan mutu kurikulum di masa depan.
3. Manfaat Bagi Perusahaan
1) Memberi kesempatan kepada peneliti untuk mengenal lebih dalam tentang perusahaan/instansi tersebut.
2) Hasil dari penelitian yang dilakukan peneliti dapat dijadikan referensi masukan yang bermanfaat tentang kajian dalam pengolahan air bersih dan air limbah.
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan terdiri dari:
BAB I PENDAHULUAN
Menyajikan tentang latar belakang, identifikasi masalah, batasan masalah, rumusan masalah, tujuan dan manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Menjelaskan tentang objek penelitian dan peninjauan kembali pustaka berisi teori yang berkaitan dengan permasalahan mengenai daur ulang air limbah.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Menerangkan jenis dan metode penelitian, lokasi dan waktu penelitian, kerangka konsep, metode pengumpulan data, teknik analisis data, tahapan penelitian, dan rencana pelaksanaan penelitian.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Menyajikan penjelasan mengenai proses produksi pemakai air bersih, kualitas dan kuantitas air limbah, proses penerapan metode daur ulang air limbah, pemanfaatan air olahan, serta perhitungan biaya pengolahan dan penghematan biaya.
BAB V PENUTUP
Menyimpulkan isi dari laporan berdasarkan rumusan masalah dan tujuan, serta memberikan saran perbaikan kepada perusahaan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Objek Penelitian
2.1.1 Sejarah dan Perkembangan Perusahaan
PT. Chemco Harapan Nusantara merupakan perusahaan penanaman modal dalam negeri yang berdiri pada tahun 1984 di Kawasan Industri Jababeka Jl.
Jababeka Raya Blok F No. 19-28 Cikarang - Bekasi, Jawa Barat dengan areal seluas 80.000 meter persegi. PT. Chemco Harapan Nusantara menjadi salah satu perusahaan di Indonesia yang memproduksi komponen “Brake System &
Automotive Parts” untuk dipasok ke berbagai perusahaan otomotif baik roda dua maupun roda empat. Untuk pertama kali PT. CHN hanya berdiri satu Factory, namun sejalan dengan perkembangan dan kemajuan khususnya di bidang otomotif, maka PT. CHN mengembangkan menjadi lima Factory, adalah sebagai berikut :
Factory I : Proses Cold press, Hot press, Bonding,dan treatment pad & shoe
Factory II : Proses Die casting, Gravity Die Casting.
Factory III : Proses Assembling, Delivery,Ware House dan Receiving.
Factory IV : Proses Machining, burrel & chrome,treatment piston dan Painting.
Factory V : Proses Finishing
Untuk bahan utama produksi di PT CHN berupa ingot Alumunium, yaitu material yang digunakan untuk produk pengecoran dengan proses GDC. Berikut merupakan logo dari PT Chemco Harapan Nusantara :
Gambar 2.1 Logo PT. Chemco Harapan Nusantara 2.1.2 Identitas Perusahaan
Nama : PT. Chemco Harapan Nusantara
Alamat : Kawasan Industri Jababeka Jl. Jababeka Raya Blok F No. 19-28 Cikarang - Bekasi, Jawa Barat
Telp. : +62218934253/254/255 Fax : +62218934256
2.1.3 Kegiatan Operasional Perusahaan
Di dalam menghasilkan produk jadi yang bernilai jual, proses yang dilakukan didalam kegiatan industri di PT. Chemco Harapan Nusantara yaitu sebagai berikut :
1. Proses Cold press, Hot press, Bonding
2. Proses Die casting, Gravity Die Casting, dan Painting 3. Proses Assembling, Delivery,Ware House dan Receiving 4. Proses Machining, burrel dan Painting
5. Proses Finishing
Beberapa produk yang dihasilkan oleh PT. Chemco Harapan Nusantara yaitu sebagai berikut :
1. Calliper Front/ Rear untuk roda dua dan roda empat
2. Master cylinder Front/ Rear untuk roda dua dan roda empat 3. Hub Front/ Rear
4. Cover crank case 5. Crown handle 6. Crank case 7. Mounting drum
8. Bracket footrest dan lain lain.
2.1.4 Visi Dan Misi Perusahaan
PT. Chemco Harapan Nusantara mempunyai visi dan misi sebagai berikut:
1. Visi
Meraih kepercayaan customer dalam menggunakan produk perusahaan.
2. Misi
Menjadi yang terbaik diantara perusahaan otomotif di kawasan Asia.
2.2 Daur Ulang Air Limbah
Sejalan dengan pertumbuhan penduduk yang sangat pesat khususnya didaerah perkotaan, perkembangan industri, pencemaran air tanah maupun air permukaan, distribusi sumber air, serta konsumsi pemakaian air yang tidak merata telah menyebabkan ketidak-seimbangan antara pasokan dan kebutuhan akan air.
Oleh karena itu, dewasa ini inovasi baru dalam hal penyediaan sumber air baku
telah menjadi perhatian yang penting. Salah satu alternatif yang banyak mendapat perhatian di banyak negara di dunia adalah menggunakan daur ulang air limbah.
Metode daur ulang air limbah saat ini pada umumnya sama dengan teknik yang digunakan untuk pengolahan air limbah dan pengolahan air bersih. Didalam aplikasi metode daur ulang air limbah memerlukan tingkat proses pengolahan sampai mencapai tingkat kualitas tertentu sesuai dengan rencana penggunaannya (Said, 2006). Beberapa kategori penggunaan daur ulang air limbah dapat dilihat seperti pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1: Penggunaan Daur Ulang Air Limbah No. Penggunaan Daur Ulang Air Limbah 1. Irigasi pertanian:
Pertanian produksi
Pembibitan komersial 2 Irigasi landscape:
Taman
Lapangan golf
Jalan raya
Perumahan, dll 3 Penggunaan untuk industri:
Pendingin
Umpan boiler
Air proses
Pekerjaan kontruksi 4 Recharge air tanah:
Pengisian air tanah
Kontrol intrusi air laut 5 Rekreasi dan fungsi lingkungan:
Untuk pengisian danau/kolam
Perikanan, dll 6 Keperluan umum:
Air pemadam kebakaran
Air bilas toilet, dll Sumber: Said, 2006.
2.3 Definisi dan Karakteristik Air Limbah
Menurut Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 82 tahun 2001, air limbah adalah sisa dari suatu usaha dan atau kegiatan yang berwujud cair. Air limbah dapat berasal dari rumah tangga (domestik) maupun industri (industri).
Sedangkan menurut Sugiharto (1987) dalam Junaidi (2006), air limbah (waste water) adalah kotoran dari masyarakat, rumah tangga dan juga yang berasal dari industri, air tanah, air permukaan, serta buangan lainnya. Begitupun dengan Metcalf & Eddy (2003), mendefinisikan limbah berdasarkan titik sumbernya sebagai kombinasi cairan hasil buangan rumah tangga (permukiman),instansi perusahaaan, pertokoan, dan industri dengan air tanah, air permukaan, dan air hujan. Air limbah memiliki ciri-ciri yang dapat dikelompokan menjadi 3 bagian, yaitu :
2.3.1 Ciri-ciri Fisik
Ciri-ciri fisik utama air limbah adalah kandungan bahan padat, warna, bau dan suhunya.
1. Bahan padat
Air yang terpolusi selalu mengandung padatan yang dapat dibedakan atas empat kelompok berdasarkan besar partikelnya dan sifat-sifat lainnya (Fardiaz, 1992). Empat kelompok tersebut yaitu:
1) Padatan terendap (sedimen) 2) Padatan tersuspensi dan koloid 3) Padatan terlarut
4) Minyak dan lemak 2. Warna
Warna adalah ciri kualitatif yang dapat dipakai untuk mengkaji kondisi umum air limbah. Air buangan industri serta bangkai benda organis yang menentukan warna air limbah itu sendiri (Sugiharto, 1987).
3. Bau
Pembusukan air limbah adalah merupakan sumber dari bau air limbah (Sugiharto, 1987). Hal ini disebabkan karena adanya zat organic terurai secara tidak sempurna dalam air limbah.
4. Suhu
Suhu air limbah biasanya lebih tinggi daripada air bersih, karena adanya tambahan air hangat dari perkotaan (Tchobanoglous, 1991).
2.3.2 Ciri-ciri Kimiawi
Air limbah tentunya mengandung berbagai macam zat kimia. Bahan organik pada air limbah dapat menghabiskan oksigen serta akan menimbulkan rasa dan bau yang tidak sedap pada penyediaan air bersih (Sugiharto, 1987).
Pengujian kimia yang utama adalah yang bersangkutan dengan amonia bebas, nitrogen organik, nitrit, nitrat, fosfor organik dan fosfor anorganik (Tchobanoglous, 1991).
2.3.3 Ciri-ciri Biologis
Pemeriksaan biologis di dalam air limbah untuk memisahkan apakah ada bakteri-bakteri pathogen berada di dalam air limbah (Sugiharto, 1987). Berbagai jenis bakteri yang terdapat di dalam air limbah sangat berbahaya karena menyebabkan penyakit. Kebanyakan bakteri yang terdapat dalam air limbah merupakan bantuan yang sangat penting bagi proses pembusukan bahan organik (Tchobanoglous, 1991).Limbah cair merupakan air buangan yang dihasilkan dari suatu industri yang merupakan hasil samping dari suatu proses produksi yang dapat memberikan dampak pada lingkungan.Adapun efek samping dari limbah tersebut dapat berupa:
1. Membahayakan kesehatan manusia karena dapat merupakan pembawa suatu penyakit (sebagai vehicle).
2. Merugikan segi ekonomi karena dapat menimbulkan kerusakan pada benda/bangunan maupun tanam-taman dan peternakan.
3. Dapat merusak atau membunuh kehidupan yang ada di dalam air seperti ikan dan binatang peliharaannya lainnya.
4. Dapat merusak keindahan (estetika), karena bau busuk dan pemandangan yang tidak sedap dipandang terutama di daerah hilir sungai yang merupakan daerah rekreasi.
Berdasarkan pertimbangan di atas, perlu kiranya diperhatikan efek samping yang akan ditimbulkan oleh adanya suatu industri sebelum industri tersebut mulai beroperasi. Oleh karena itu, perlu dipikirkan industri tersebut menghasilkan limbah yang berbahaya atau tidak, sehingga segera dapat ditetapkan perlu tidaknya disediakan bangunan pengolah air limbah serta teknologi yang dipergunakan dalam pengolahan.
2.4 Sumber dan Karakteristik Limbah Cair
Sumber limbah cair bermacam-macam sumber penyebabnya, bisa berdasarkan jenis proses maupun material yang diolah sehingga menghasilkan limbah cair, serta mempunyai karakteristik limbah cair yang berbeda sesuai dengan sumber limbah cairnya. Berikut sumber dan karakteristik dalam tabel:
Tabel 2.2 Karakteristik Limbah secara Fisik, Kimia dan Biologis serta Sumbernya
Karakteristik Sumber asal air limbah
Sifat Fisik : Warna
Air buangan rumah tangga dan industri, bangkai benda organik.
Bau Pembusukan air limbah dan air industri.
Endapan Penyediaan air minum rumah tangga, air limbah rumah tangga dan industri, erosi tanah, infiltrasi.
Temperatur Air limbah rumah tangga dan industri.
Kandungan Bahan Kimia : Organik:
Karbohidrat
Air limbah rumah tangga, perdagangan serta limbah industri.
Minyak, lemak dan Gemuk
Air limbah rumah tangga, perdagangan serta limbah industri.
Pestisida Air limbah pertanian.
Fenol Air limbah industri.
Protein Air limbah rumah tangga, perdagangan dan industri.
Polutan utama Air limbah rumah tangga, perdagangan dan industri.
Surfaktan Air limbah rumah tangga, perdagangan dan industri.
Senyawa organic volatile Air limbah rumah tangga, perdagangan dan industri.
Lain- lain Bangkai bahan organik alamiah.
Anorganik:
Kesadahan Air limbah dan air minum rumah tangga serta infiltrasi air tanah.
Klorida Air limbah dan air minum rumah tangga dan infiltrasi air tanah.
Logam berat Air limbah industri.
Nitrogen Air limbah rumah tangga dan pertanian.
Ph Air limbah rumah tangga, perdagangan dan industri.
Fosfor
Air limbah rumah tangga, perdagangan dan industry serta limpahan air hujan.
Polutan utama Air limbah rumah tangga, perdagangan dan industri.
Belerang Air limbah dan air minum rumah tangga serta air limbah industri dan perdagangan.
Gas- gas:
Hidrogen sulfide Pembusukan limbah rumah tangga.
Metan Pembusukan limbah rumah tangga.
Oksigen Penyediaan air minum rumah tangga serta perembesan air permukaan.
Kandungan biologis:
Hewan Saluran terbuka dan bangunan pengolah.
Tumbuh- tumbuhan Saluran terbuka dan bangunan pengolah.
Protista:
Eubacteria Limbah rumah tangga, infiltrasi air permukaan dan bangunan pengolah.
Archaebacteria Limbah rumah tangga, infiltrasi air permukaan dan bangunan pengolah.
Virus Limbah rumah tangga.
Sumber : Tchobanoglous and Burton, 1991 2.5 Parameter Fisik
Untuk mengetahui kadar limbah cair bisa diketahui dari fisik limbah yang berupa:
1. Kekeruhan (Turbidity)
Kekeruhan merupakan hasil dari penyebaran / pemancaran dan absorpsi sinar yang dilakukan oleh suspended solid.
2. Padatan Total (Total Solids)
Padatan total (Total Solids) terdiri atas zat organik, anorganik, zat yang dapat mengendap, zat tersuspensi maupun zat yang terlarut yang terdapat dalam air limbah (Qasim, 1985).
3. Padatan Tersuspensi Total (Total Suspended Solid)
Padatan Tersuspensi Total (Total Suspended Solid) adalah jumlah berat dalam mg/l kering lumpur yang ada di dalam air limbah setelah mengalami penyaringan dengan membran berukuran 0,45 mikron (Sugiharto, 1987).
4. Bau
Bau yang dihasilkan oleh limbah terjadi pada saat air limbah terurai pada kondisi anaerob. Bau ini berasal dari bahan- bahan volatile (mudah menguap), gas terlarut, hasil pembusukan bahan organik dan minyak yang dilakukan oleh mikroorganisme (Sugiharto,1987).
5. Warna
Parameter warna ini umumnya tidak berbahaya tetapi hanya mengurangi keindahan saja ( Sugiharto, 1987).
6. Temperatur
Temperatur air limbah biasanya lebih tinggi daripada air bersih. Hal ini terjadi karena adanya kegiatan mikroba dalam air, gas yang dihasilkan dari kegiatan mikroba tersebut, dan karena adanya viskositas aliran air limbah (Qasim,1985).
2.6 Parameter Kimia
Kualitas dari limbah cair dapat diketahui dengan pengecekan parameter kimia yang terkandung didalam limbah cair sebagai berikut:
1. pH
Konsentrasi ion hidrogen adalah ukuran kualitas dari air limbah. Kadar yang baik adalah kadar yang memungkinkan kehidupan biologis di dalam air berjalan dengan baik.
2. BOD (Biochemical Oxygen Demand)
BOD (Biochemical Oxygen Demand) adalah banyaknya oksigen yang dibutuhkan dalam ppm atau miligram/liter (mg/l) yang diperlukan untuk menguraikan benda organik oleh bakteri, sehingga limbah tersebut menjadi jernih kembali.
3. COD (Chemical Oxygen Demand)
COD (Chemical Oxygen Demand) adalah banyaknya oksigen yang dibutuhkan dalam ppm atau miligram per liter yang dibutuhkan dalam
kondisi khusus untuk menguraikan benda organik secara kimiawi (Sugiharto, 1987).
4. Total Nitrogen (N Total)
Total nitrogen adalah kandungan nitrogen organik, amonia, nitrit dan nitrat yang terdapat dalam air limbah. Nitrogen dan fosfor bersama- sama dengan karbon berfungsi sebagai nutrien yang dapat menyelaraskan pertumbuhan tumbuhan di air (Qasim, 1985).
5. Nitrogen Amonia (NH3-N)
Nitrogen amonia dihasilkan dari dekomposisi tingkat pertama pada nitrogen organik (Qasim, 1985).
2.7 Dampak Limbah Cair Industri Terhadap Lingkungan
Air limbah industri dapat mengandung berbagai jenis bahan organik maupun anorganik. Secara umum zat-zat tersebut digolongkan menjadi (Tejokusumo, 2007) :
1. Garam anorganik seperti magnesium sulfat dan magnesium klorida yang berasal dari kegiatan pertambangan, pabrik pupuk, pabrik kertas, dll.
2. Asam anorganik seperti asam sulfat yang berasal dari industri pengolah bijih logam dan bahan bakar fosil yang mengandung kotoran berupa ikatan belerang.
3. Senyawa organik seperti pelarut dan zat warna yang berasal dari industri penyamakan kulit dan industri cat.
4. Logam berat seperti kadmium, air raksa (merkuri) dan krom yang berasal dari industri pertambangan, cat, zat warna, baterai, penyepuhan logam, dll.
Zat-zat tersebut di atas jika masuk ke perairan baik air permukaan maupun air tanah akan menimbulkan pencemaran yang dapat membahayakan makhluk hidup pengguna air tersebut, termasuk manusia (Tejokusumo, 2007).
2.8 Baku Mutu Air Limbah Industri Tabel 2.3 Baku Mutu Air Limbah Industri
No. Parameter Satuan Golongan baku mutu limbah cair
I II
FISIKA
1 Temperatur °C 38 40
2 Zat padat terlarut mg/L 2000 4000
3 Zat padat tersuspensi mg/L 200 400
KIMIA
1 Ph 6,0 sampai 9,0
2 Besi terlarut (Fe) mg/L 5 10
3 Mangan terlarut (Mn) mg/L 2 5
4 Barium (Ba) mg/L 2 3
5 Tembaga (Cu) mg/L 2 3
6 Seng (Zn) mg/L 5 10
7 Krom hexavalen (Cr+5) mg/L 0,1 0,5
8 Krom total (Cr) mg/L 0,5 1
9 Cadmium (Cd) mg/L 0,05 0,1
10 Air raksa(Hg) mg/L 0,002 0,005
11 Timbal (Pb) mg/L 0,1 1
12 Stanum mg/L 2 3
13 Arsen mg/L 0,1 0,5
14 Selenum mg/L 0,05 0,5
15 Nikel (Ni) mg/L 0,2 0,5
16 Kobalt (Co) mg/L 0,4 0,6
17 Sianida (CN) mg/L 0,05 0,5
18 Sulfida (H2S) mg/L 0,05 0,1
19 Fluorida (F) mg/L 2 3
20 Klorin bebas (Cl2) mg/L 1 2
21 Amonia bebas (NH-N) mg/L 1 5
22 Nitrat (NO3-N) mg/L 20 30
23 Nitrit (NO2N) mg/L 1 3
24 BOD mg/L 50 150
25 COD mg/L 100 300
26 Senyawa aktif biru metilen mg/L 5 10
27 Fenol mg/L 0,5 1
28 Minyak nabati mg/L 5 10
29 Minyak mineral mg/L 10 50
30 Radioaktivitas ‒ ‒
Sumber : Kep. Men. Neg. L.H. No.: KEP-51/MENLH/10/1995 tentang Baku Mutu Limbah Cair Bagi Kegiatan Industri.
2.9 Syarat Air Bersih
Persayaratan yang harus dipenuhi dalam sistem penyediaan air bersih.
adalah persyaratan kualitatif, yang meliputi syarat fisik, kimia, biologis.
Persyaratan ini meliputi syarat fisik, kimia, dan biologis.
2.9.1 Persyaratan Biologis
Persyaratan biologis berarti air bersih itu tidak mengandung mikroorganisme yang nantinya menjadi infiltran tubuh manusia. Mikroorganisme itu dapat dibagi dalam empat grup, yakni parasit, bakteri, virus, dan kuman.
2.9.2 Persyaratan Fisik
Persyaratan fisik air bersih terdiri dari kondisi fisik air, seperti : 1. Kekeruhan
Kekeruhan yang terjadi pada air disebabkan karena air mengandung bahan suspensi yang dapat menghambat sinar menembus air dan berbagai macam partikel yang bervariasi ukurannya mulai koloid sampai yang kasar.
Kekeruhan disebabkan adanya bahan organik dan anorganik yang tersuspensi dan terlarut (misalnya lumpur dan pasir halus), maupun bahan anorganik dan organik yang berupa plankton dan mikroorganisne lain (APHA, 1976; Davis dan Cornwell, 1991 dalam Effendi 2003). Alat ukur
yang digunakan adalah turbidimeter dengan satuan NTU (Nephelometer Turbidity Unit) (Reynold, 1982 dalam Saputri, 2011).
2. Warna
Penyebab warna dalam air adalah sisa-sisa bahan organik seperti daun, dahan-dahan, dan kayu yang telah membusuk. Zat besi kadang-kadang juga merupakan penyebab warna yang tinggi potensinya. Air permukaan yang berwarna kuat basanya disebabkan oleh partikel tersuspensi yang berwarna (Saputri, 2011). Warna pada air dapat disebabkan oleh materi tersuspensi dan materi organik terlarut.
3. Rasa dan Bau
Rasa dan bau dalam air sering disebabkan adanya bahan-bahan organik dan memungkinkan adanya mikroorganisme penghasil bau yang mempengaruhi kenyamanan air.
4. Suhu
Suhu untuk air minum yang diizinkan adalah sesuai dengan suhu normal atau dengan kondisi setempat. Perubahan suhu mempengaruhi proses fisika, kimia, dan biologi pada badan air. Peningkatan suhu mengakibatkan peningkatan viskositas, reaksi kimia, evaporasi, volatilisasi, serta menyebabkan penurunan kelarutan gas dalam air (gas O2, CO2, N2, CH4, dan sebagainya) (Haslam, 1995 dalam Effendi, 2003). Peningkatan suhu juga menyebabkan terjadinya peningkatan dekomposisi bahan organik oleh mikroba.
5. Total Dissolved Solids (TDS)
TDS merupakan bahan terlarut (diameter < 10-6 mm) dan koloid (diameter 10-6 mm – 10-3 mm) yang berupa senyawa-senyawa kimia dan bahan- bahan lain, yang tidak tersaring pada kertas saring berdiameter 0,45 µm (Rao, 1992 dalam Effendi, 2003).
6. Daya hantar listrik (DHL)
Daya hantar listrik (DHL) merupakan kemampuan suatu cairan untuk menghantarkan arus listrik (disebut juga konduktivitas). Pengukuran daya hantar listrik bertujuan mengukur kemampuan ion-ion dalam air untuk menghantarkan listrik serta memprediksi kandungan mineral dalam air.
Pengukuran yang dilakukan berdasarkan kemampuan kation dan anion untuk menghantarkan arus listrik yang dialirkan dalam contoh air dapat dijadikan indikator, dimana semakin besar nilai daya hantar listrik yang ditunjukkan pada konduktivitimeter berarti semakin besar kemampuan kation dan anion yang terdapat dalam contoh air untuk menghantarkan arus listrik. Hal ini mengindikasikan bahwa semakin banyak mineral yang terkandung dalam air. Konduktivitas dinyatakan dengan satuan p mhos/cm atau p Siemens/cm. Dalam analisa air, satuan yang biasa digunakan adalah µmhos/cm. Air suling (aquades) memiliki nilai DHL sekitar 1 µmhos/cm, sedangkan perairan alami sekitar 20 – 1500 µmhos/cm (Boyd, 1988 dalam Effendi, 2003).
2.9.3 Persyaratan Kimia
Persyaratan kimia menjadi penting karena banyak sekali kandungan kimiawi air yang memberi akibat buruk pada kesehatan karena tidak sesuai dengan proses biokimiawi tubuh. Air bersih tidak boleh mengandung bahan bahan kimia dalam jumlah yang melampaui batas. Persyaratan kimia, yaitu :
1. pH (tingkat keasaman).
Khususnya pada pH 6,5 dan pH 9,5 akan mempercepat terjadinya reaksi korosi pada pipa distribusi air bersih. Apabila nilai pH jumlah mikroorganisme patogen semakin banyak, maka hal ini dapat membahayakan kesehatan manusia.
2. Besi dan Mangan
Zat-zat lain yang selalu ada dalam air adalah besi dan mangan. Besi merupakan logam yang menghambat proses desinfeksi. Hal ini disebabkan karena daya pengikat chlor, selain digunakan untuk mengikat zat organik, juga digunakan untuk mengikat besi dan mangan, sehingga sisa chlor menjadi lebih sedikit dan hal ini memerlukan desinfektan yang semakin besar pada proses pengolahan air. Besi dan mangan menyebabkan warna air menjadi keruh.
3. Salinitas (zat padat total), didefinisikan sebagai total padatan dalam air setelah semua karbonat dikonversi menjadi oksida, semua bromida dan iodida diganti dengan klorida, dan semua bahan organik telah dioksidasi.
4. BOD didefinisikan sebagai jumlah oksigen (mg/l) yang diperlukan oleh bakteri untuk mendekomposisikan bahan organik (hingga stabil) pada kondisi aerobik.
5. Nitrogen
6. Senyawa Toksik 7. Zat Organik 8. CO2 Agresif
9. Kesadahan adalah sifat air yang disebabkan oleh air karena adanya ion - ion (kation) logam valensi.
10. Kalsium 11. Tembaga (Cu) 12. Seng (Zn) 13. Chlorida (Cl) 14. Flourida (F) 15. Nitrit
2.10 Kualitas Air Bersih
Syarat dari air bersih, secara terperinci telah diatur pada Permenkes RI No.
416/Menkes/PER/IX/1990, dimana pada peraturan tersebut kualitas air bersih khususnya air minum diatur berdasarkan nilai kandungan maksimum dari parameter parameter yang berhubungan langsung dengan kesehatan seperti parameter mikrobiologi dan kimia anorganik dan parameter yang tidak berhubungan langsung dengan kesehatan seperti parameter fisik dan kimiawi.
Tabel 2.4 menjelaskan tentang peraturan tersebut.
Tabel 2.4 Tabel Permenkes RI No. 416/Menkes/PER/IX/1990
No. PARAMETER Satuan Kadar Maksimum Yang
Diperbolehkan Keterangan
1 2 3 4 5
A 1 2
3 4 5 6
FISIKA Bau
Jumlah Zat Padat Terlarut (TDS) Kekeruhan Rasa Suhu Warna
‒ mg/L
Skala NTU
‒
°C Skala TCU
‒ 1500
25
‒ Suhu udara ± 3 °C
50
Tidak berbau
‒
‒ Tidak berasa
‒
B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17
KIMIA Air raksa Arsen Besi Fluorida Kadnium
Kesadahan (CaCO3) Klorida
Kromium, valensi 6 Mangan
Nitrat, sebagai N Nitrit, sebagai N pH
Selenium Seng Sianida Sulfat Timbal
mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
‒
mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
0,001 0,05
1,0 1,5 0,005
500 600 0,05 0,5
10 1,0 6,5 – 9,0
0,01 15 0,1 400 0,05
Merupakan batas minimum dan maksimum, khusus air hujan pH minimum 5,5
1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
Kimia Organik Aldrin dan Dieldrin Benzena
Benzo (a) pyrene Chlordane (total isomer)
Coloroform 2,4 D DDT Deterjen
1,2 Dischloroethane 1,1 Dischloroethane Heptachlor dan
mg/L mg/L mg/L mg/L
mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
0,0007 0,01 0,00001
0,007
0,03 0,10 0,03 0,5 0,01 0,0003
0,003
12 13
14 15 16 17 18
heptaclor epoxide Hexachlorobenzene
Gamma – HCH
(lindane) Methoxychlor Pentachlorophanol Pestisida total 2,4,6 urichlorophenol Zat organik (KMnO4)
mg/L mg/L
mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
0,00001 0,004
0,10 0,01 0,10 0,01 10 C MIKRO BIOLOGIK
Total koliform (MPN) Jumlah per 100 ml Jumlah per 100
ml
50
10
Bukan air perpipaan
Air perpipaan
D 1
2
RADIOAKTIVITAS Aktivitas Alpha (Gross Alpha Activity) Aktivitas Beta (Gross Beta Activity)
Bq/L
Bq/L
0,1
1,0
Sumber: Permenkes RI No. 416/Menkes/PER/IX/1990
2.11 Proses Daur Ulang Air Limbah
2.11.1 Pengolahan Limbah Cair
Dalam pengolahan limbah cair tidak dapat dilakukan dengan sekali proses, ini dikarenaka limbah cair mempunyai karakter yang sulit terurai dan mempunyai karakter yang berbeda-beda. Oleh karena itu, pengolahan limbah cair dapat dibagi menjadi 5 tahap :
1) Pengolahan Awal (Pretreatment)
Tahap pengolahan ini melibatkan proses fisik yang bertujuan untuk menghilangkan padatan tersuspensi dan minyak dalam aliran air limbah.
Beberapa proses pengolahan yang berlangsung pada tahap ini ialah screen and grit removal, equalization and storage, transfer gas, serta oil separation.
2) Pengolahan Tahap Pertama (Primary Treatment)
Pada dasarnya, pengolahan tahap pertama ini masih memiliki tujuan yang sama dengan pengolahan awal. Letak perbedaannya ialah pada proses yang berlangsung. Proses yang terjadi pada pengolahan tahap pertama ialah neutralization, chemical addition and coagulation, flotation, sedimentation, dan filtration.
3) Pengolahan Tahap Kedua (Secondary Treatment)
Pengolahan tahap kedua dirancang untuk menghilangkan zat-zat terlarut dari air limbah yang tidak dapat dihilangkan dengan proses fisik biasa.
Peralatan pengolahan yang umum digunakan pada pengolahan tahap ini ialah activated sludge, anaerobic lagoon, tricking filter, aerated lagoon, stabilization basin, rotating biological contactor, serta anaerobic contactor and filter.
4) Pengolahan Tahap Ketiga (Tertiary Treatment)
Proses-proses yang terlibat dalam pengolahan air limbah tahap ketiga ialah coagulation and sedimentation, filtration, carbon adsorption, ion exchange, membrane separation, serta thickening gravity or flotation.
5) Pengolahan Lumpur (Sludge Treatment)
Lumpur yang terbentuk sebagai hasil keempat tahap pengolahan sebelumnya kemudian diolah kembali melalui proses digestion or wet combustion, pressure filtration, vacuum filtration, centrifugation, lagooning or drying bed, incineration, atau landfill.
1. Sistem Elektrokoagulasi
Elektrokoagulasi adalah proses pengolahan air dimana arus listrik diterapkan di elektroda untuk menghilangkan berbagai kontaminan air seperti pada Gambar 3.1. Elektrokoagulasi merupakan metode tanpa bahan kimia pada proses koagulasi dan mampu menurunkan parameter kekeruhan dan warna.
Elektrokoagulasi punya efisiensi yang tinggi dalam penghilangan kontaminan dan biaya operasi yang lebih rendah. Reaktor elektrokoagulasi adalah sel elektrokimia dimana anoda (biasanya menggunakan aluminium atau besi) digunakan sebagai agen koagulan. Secara simultan, gas-gas elektrolit dihasilkan (hidrogen pada katoda). Beberapa material elektroda dapat dibuat dari aluminium, besi, stainless steel, dan platina.
Gambar 2.2 Proses Elektrokoagulasi
Apabila dalam suatu elektrolit ditempatkan dua elektroda dan dialiri arus listrik searah, maka akan terjadi peristiwa elektrokimia, yaitu gejala dekomposisi
elektrolit, dimana ion positif (kation) bergerak ke katoda dan menerima elektron yang direduksi dan ion negatif (anion) bergerak ke anoda dan menyerahkan elektron yang dioksidasi.
Katoda
Ion H+ dari suatu asam akan direduksi menjadi gas hidrogen yang akan bebas sebagai gelembung-gelembung gas.
2H+ + 2e → H2
Larutan yang mengalami reduksi adalah pelarut (air) dan terbentuk gas hidrogen (H2) pada katoda.
2H2O + 2e → 2OH- + H2
Anoda
Anoda terbuat dari logam almunium akan teroksidasi.
Al + 3H2O → Al(OH)3 + 3H+ + 3e
Ion OH- dari basa akan mengalami oksidasi membentuk gas oksigen (O2), 4OH- → 2H2O + O2 + 4e
Jika larutan mengandung ion-ion logam lain maka ion-ion logam akan direduksi menjadi logamnya dan terdapat pada batang katoda. Li+ + e → L , Contoh:
Pb2+ + 2e → Pb
Dari reaksi tersebut, pada anoda akan dihasilkan gas, buih, dan flok Al(OH)3. Selanjutnya flok yang terbentuk akan mengikat unsur yang ada di dalam limbah, sehingga flok akan memiliki kecenderungan mengendap. Selanjutnya flok yang telah mengikat kontaminan tersebut diendapkan pada bak sedimentasi
(proses sedimentasi) dan sisa buih akan terpisahkan pada unit filtrasi. Skema sederhana perangkat elektrokoagulasi ditunjukkan pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Skema Alat Elektrokoagulasi
Adapun zat-zat polutan yang dapat dijernihkan dengan proses elektrokoagulasi, diantaranya: aluminum, fosfat, arsen, bakteria, barium, cadmium, cobalt, tembaga, chromium, pestisida, magnesium, mangan, merkuri, nikel, silikon, petroleum hidrocarbon.
2. Sistem Lumpur Aktif
Pada dasarnya sistem lumpur aktif terdiri atas dua unit proses utama, yaitu bioreaktor (tangki aerasi) dan tangki sedimentasi. Dalam sistem lumpur aktif, limbah cair dan biomassa dicampur secara sempurna dalam suatu reaktor dan diaerasi. Pada umumnya, aerasi ini juga berfungsi sebagai sarana pengadukan suspensi tersebut. Suspensi biomassa dalam limbah cair kemudian dialirkan ke tangki sedimentasi, dimana biomassa dipisahkan dari air yang telah diolah. Sebagian biomassa yang terendapkan dikembalikan ke bioreaktor, dan air yang telah terolah dibuang ke lingkungan. Agar konsentrasi biomassa di dalam reaktor konstan (MLSS = 3 - 5 gfL), sebagian biomassa dikeluarkan dari sistem
tersebut sebagai excess sludge. Skema proses dasar sistem lumpur aktif dapat dilihat pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Skema Proses Lumpur Aktif
Variabel operasional didalam proses lumpur aktif yang umum digunakan dalam pengolahan limbah cair adalah sebagai berikut :
1) Beban BOD
Beban BOD adalah jumlah massa BOD di dalam air limbah yang masuk (influent) dibagi dengan volume reaktor. Beban BOD dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
Beban BOD =
kg/m³.hari
Dimana: Q = Debit air limbah yang masuk (m³/hari)
S0 = konsentrasi BOD didalam air limbah yang masuk (kg/ m³) V = Volume reaktor (m³)
Untuk proses lumpur aktif standar beban BOD umumnya berkisar antara 0,3 – 0,8 kg/m³.hari, sedangkan untuk proses lumpur aktif extended aeration beban BOD yang umum digunakan berkisar antara 0,15 – 0,25 kg/m³.hari (JSWA, 1979 dalam Said, 2007).
2) Mixed-Liqour Suspended Solids (MLSS)
Isi didalam bak aerasi pada proses pengolahan air limbah dengan sistem lumpur aktif disebut sebagai mixed liqour yang merupakan campuran antara air limbah dengan biomassa mikroorganisme serta padatan tersuspensi lainnya. MLSS adalah jumlah total dari padatan tersuspensi yang berupa material organik dan mineral, termasuk didalamnya adalah mikroorganisme. MLSS ditentukan dengan menyaring lumpur campuran dengan kertas saring (filter), kemudian filter dikeringkan pada temperatur 105°C, dan berat padatan dalam contoh ditimbang.
3) Mixed-Liqour Volatile Suspended Solids (MLVSS)
Porsi material organik pada MLSS diwakili oleh MLVSS, yang berisi material organik bukan mikroba, mikroba hidup dan mati, dan hancuran sel (Nelson dan Lawrence, 1980 dalam Said, 2007). MLVSS diukur dengan memanaskan terus sampel filter yang telah kering pada 600 - 650°C, dan nilainya mendekati 65 – 75% dari MLSS.
4) Food to microorganism ratio atau food to mass ratio disingkat F/M Ratio Parameter ini menunjukan jumlah zat organik (BOD) yang dihilangkan dibagi dengan jumlah massa mikroorganisme didalam bak aerasi atau reaktor. Besarnya nilai F/M Ratio umumnya ditunjukan dalam kilogram BOD per kilogram MLSS per hari. F/M dapat dihitung menggunakan rumus sebagai berikut:
F/M =
Dimana : Q = laju air limbah (m³/hari)
S0 = Konsentrasi BOD didalam air limbah yang masuk ke bak aerasi/reaktor (kg/ m³)
S = Konsentrasi BOD didalam efluen (kg/ m³) MLSS = Mixed-Liqour Suspended Solids (kg/ m³) V = Volume bak aerasi (m³)
Rasio F/M dapat dikontrol dengan cara mengatur laju sirkulasi lumpur aktif dari bak pengendapan akhir yang disirkulasi ke bak aerasi. Lebih tinggi laju sirkulasi lumpur aktif lebih tinggi pula rasio F/M-nya. Untuk pengolahan air limbah dengan sistem lumpur aktif konvensional atau standar rasio F/M adalah 0,2 - 0,5 kg BOD per kg MLSS per hari, tetapi dapat lebih tinggi hingga 1,5 jika digunakan oksigen murni (Hammer, 1986 dalam Said, 2007). Rasio F/M yang rendah menunjukan bahwa mikroorganisme dalam tangki aerasi dalam kondisi lapar, semakin rendah rasio F/M pengolahan limbah semakin efisien.
5) Hidroulic retention time (HRT)
Waktu tinggal hidrolik (HRT) 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.
HRT = 1/D = V/Q
Dimana: V = volume bak reaktor
Q = debit air limbah yang masuk kedalam tangki aerasi D = Laju pengenceran (jam-1)
6) Ratio sirkulasi lumpur (Hidroulic Recycle Ratio, HRR)
Ratio sirkulasi lumpur adalah perbandingan antara jumlah lumpur yang disirkulasikan ke bak aerasi dengan jumlah air limbah yang masuk ke dalam bak aerasi.
7) Umur lumpur (sludge age)
Umur lumpur sering disebut waktu tinggal rata rata cel (mean cell residence time). Parameter ini menunjukan waktu tinggal rata rata mikroorganisme dalam sistem lumpur aktif. Jika HRT memerlukan waktu dalam jam, maka waktu tinggal sel mikroba dalam bak aerasi dapat dalam hitungan hari. Parameter ini berbanding terbalik dengan laju pertumbuhan mikroba. Umur lumpur dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut (Hammer, 1986 dalam Said, 2007):
Umur lumpur (hari) =
Dimana : MLSS = Mixed-Liqour Suspended Solids (mg/l) V = Volume bak aerasi (L)
SSe = padatan tersuspensi dalam efluen (mg/l)
SSw = Padatan tersuspensi dalam lumpur limbah (mg/l) Qe = laju efluen limbah (m³/hari)
Qw = laju influen limbah (m³/hari)
Umur lumpur dapat bervariasi antara 5 – 15 hari untuk sistem lumpur aktif konvensional. Pada musim dingin dapat menjadi lebih lama dibandingkan pada musim panas. Parameter penting yang mengendalikan
operasi lumpur aktif adalah beban organik atau BOD, suplai oksigen, dan pengendalian dan operasi bak pengendapan akhir. Bak pengendapan akhir ini mempunyai dua fungsi yakni untuk penjernihan dan pemekatan lumpur.
Pengendapan lumpur tergantung rasio F/M dan umur lumpur.
Pengendapan yang baik dapat terjadi jika lumpur mikroorganisme berada dalam fase endogeneous, yang terjadi jika karbon dan sumber energi terbatas dan jika pertumbuhan bakteri rendah. Pengendapan lumpur yang baik dapat terjadi pada rasio F/M yang rendah. Pengendapan yang tidak baik dapat terjadi akibat gangguan yang tiba tiba pada parameter fisik ( suhu dan pH), kekurangan makanan, dan kehadiran zat racun yang dapat menghancurkan sebagian flok yang sudah terbentuk. Untuk operasi rutin, operator harus mengukur laju pengendapan lumpur dengan menentukan indeks volume lumpur.
Cara konvensional untuk mengamati kemampuan pengendapan lumpur adalah dengan menentukan indeks volume sludge ( Sludge Volume Inex = SVI). Caranya adalah sebagai berikut :
Campuran lumpur dan air limbah (mixed liqour) dari bak aerasi dimasukan dalam silinder kerucut volume 1 liter dan dibiarkan selama 30 menit.
Volume sludge dicatat. SVI adalah menunjukan besarnya volume yang ditempati 1 gram lumpur. SVI dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
SVI (ml/g) =
mm/gr
Dimana: SV = volume endapan lumpur didalam silinder kerucut setelah 30 menit pengendapan (ml)
MLSS = Mixed-Liqour Suspended Solids (mg/l)
Didalam unit pengolahan air limbah dengan sitem lumpur aktif konvensional dengan MLSS < 3500 mg/l, nilai SVI yang normal adalah berkisar antara 50 – 150 ml/gr. Mengingat parameter operasional didalam proses lumpur aktif yang harus dikontrol sangat banyak, maka proses pengolahan air limbah dengan proses lumpur aktif cukup rumit dan memerlukan keahlian operator yang cukup.
3. Sistem Trickling Filter
Trikling filter digunakan untuk menghilangkan bahan organik dari limbah cair. Trikling filter adalah sistem pengolahan aerobik yang memanfaatkan mikroorganisme melekat pada media untuk menghilangkan bahan organik dari limbah cair (EPA, 2000 dalam Jaya, 2014). Trikling Filter (TF) mengeksploitasi keuntungan biofilter konvensional dan menggunakan media yang mengandung nutrisi untuk mempertahankan aktivitas mikroba dalam biofilm (Arocaetal., 2007;
Hassan and Sorial, 2010 dalam Jaya, 2014).
Trickling filter terdiri dari media tetap melalui bantalan yang pra menetap atau (layar mikro), air limbah disaring menetes ke bawah sesuai ketinggian trickling filter. Karena metabolisme bakteri membutuhkan oksigen, udara perlu dipasok ke Biofilm. Air limbah mengalir ke bawah bangsal atas biofilm aerobik yang tipis dan substrat terlarut berdifusi kedalam biofilm, sementara metabolit yang lain berdifusi dari biofilm dalam air curah. Selama menetes, air terus
mengandung kadar oksigen sedangkan karbon dioksida hilang oleh ventilasi udara (Eding et al., 2006 dalam Jaya, 2014). Trickling filter adalah sistem tiga fase dengan biofilm tetap. Air limbah memasuki bioreaktor melalui sistem distribusi, menetes ke bawah di atas permukaan biofilm. Komponen trickling filter biasanya mencakup sistem distribusi, struktur penahanan, batu atau media plastik, saluran bawah, dan sistem ventilasi (Daiger, 2011 dalam Jaya, 2014).
Polutan dalam limbah cair yang mengalir melalui permukaan media padat akan terabsorps oleh mikroorganisme yang tumbuh dan berkembang pada permukaan media padat tersebut. Setelah mencapai ketebalan tertentu, biasanya lapisan biomassa ini terbawa aliran limbah cair ke bagian bawah. Limbah cair di bagian bawah dialirkan ke tangki sedimentasi untuk memisahkan biomassa.
Resirkulasi dari tangki sedimentasi diperlukan untuk meningkatkan efisiensi (Gambar 2.5).
Gambar 2.5 Skema Trickling Filter
Faktor-faktor yang Berpengaruh TF agar dapat berjalan dengan baik dan diperlukan persyaratan-persyaratan sebagai berikut (Wardana, 2004 dalam Jaya, 2014) :
1) Lama waktu tinggal TF
Waktu aerasi dirancang umumnya antara 3 – 8 hari. Lama waktu tinggal ini dimaksudkan agar mikroorganisme dapat menguraikan bahan-bahan organik dan tumbuh di permukaan media TF membentuk lapisan biofilm atau lapisan berlendir.
2) Aerasi
Agar aerasi berlangsung dengan baik, media TF harus disusun sedemikian rupa sehingga memungkinkan masuknya udara ke dalam sistem TF tersebut. Keterbatasan udara dalam hal ini adalah oksigen sangat berpengaruh terhadap proses penguraian oleh mikroorganisme. Aerasi juga dapat dilakukan dengan distributor berputar. Air limbah dikeluarkan di atas penyaring menetes oleh suatu distributor berputar sehingga aerasi cairan berlangsung sebelum kontak dengan media.
3) Jenis media
Bahan untuk media TF harus kuat, keras, tahan tekanan, tahan lama, tidak mudah berubah dan mempunyai luas permukaan per unit volume yang tinggi. Bahan yang biasa digunakan adalah kerikil, batu kali, antrasit, batu bara dan sebagainya. Akhir-akhir ini telah digunakan media plastik yang dirancang sedemikian rupa,sehingga menghasilkan panas yang tinggi.
4) Diameter media
Diameter media TF biasanya antara 2,5-7,5 cm. Sebaiknya dihindari penggunaan media dengan diameter terlalu kecil karena akan memperbesar kemungkinan penyumbatan.Makin luas permukaan media, maka makin banyak pula mikroorganisme yang hidup diatasnya.
5) Ketebalan susunan media
Ketebalan media TF minimum 1 meter dan maksimum 3-4 meter. Makin tinggi ketebalan media, maka akan makin besar pula total luas permukaan yang ditumbuhi mikroorganisme sehingga makin banyak pula mikroorganisme yang tumbuh menempel diatasnya.
6) pH
Pertumbuhan mikroorganisme khususnya bakteri, dipengaruhi oleh nilai pH. Agar pertumbuhan baik, diusahakan nilai pH mendekati keadaan netral. Nilai pH antara 4-9,5 dengan nilai pH yang optimum 6,5-7,5 merupakan lingkungan yang sesuai.
7) Karakteristik air buangan
Air buangan yang diolah dengan TF terlebih dahulu diendapkan, karena pengendapan dimaksudkan untuk mencegah penyumbatan pada distributor dan media filter.
8) Temperatur
Temperatur mempengaruhi kecepatan reaksi dari suatu proses biologis.
2.11.2 Pengolahan Air Bersih
Pengolahan air adalah usaha teknis yang dilakukan untuk mengubah sifat sifat suatu zat sesuai standar air minum yang diinginkan. Proses pengolahan air
