Kinerja Sistem Instalasi Pengolahan Air

(1)

(2)

Proceeding Seminar Nasional Teknik Lingkungan ULM 2014 “Teknologi Praktis dalam Upaya Konservasi Air dan Energi

”

|

92 KINERJA SISTEM INSTALASI PENGOLAHAN AIR LIMBAH

DENGAN SERI UNIT

ANAEROBIC BAFFLED REACTOR

(ABR) DAN

ANAEROBICBIOFILTER

PADA RUSUNAWA

1.

Didik Bambang Supriyadi

1)

dan Nieke Karnaningroem

2)

2. Jurusan Teknik Lingkungan , Institut Teknologi Sepuluh Nopember

E-mail :

1)

ddk@enviro.its.ac.id dan

2)

nieke@enviro.its.ac.id

ABSTRAK

Unit pengolahan air limbah (IPAL) yang diterapkan pada Rusunawa menggunakan unit anaerobic baffled reactor (ABR) dan anaerobic biofilter bermedia batu koral.Unit tersebut, sejak dibangun sampai dioperasikan belum pernah dipantau atau dimonitor kinerja instalasinya. Untuk memonitor kinerja setiap unit pada IPAL apakah sudah optimal atau belum, perlu dianalisis parameter kualitas pada masing- masing unit IPAL tersebut. Hasil penilaian kinerja masing-masing unit dilihat dari % removal ABR: BOD mencapai 28,7-74,3%, COD 29,3-74,4%, dan TSS 55,5-86,4%, sedangkan % removal pada unit anaerobic biofilter: untuk minyak dan lemak telah mencapai 39,5-93,2%, BOD 3,4-24,1%, COD 2,5-23,9%, dan TSS 12,8-29,1%, hasilnya cukup tinggi.Akan tetapi hasil tersebut masih belum bisa menggambarkan kinerja unit IPAL, sehingga diperlukan analisis air limbah yang dilakukan dengan pengambilan sampel pada titik inlet dan outlet pada setiap unit IPAL. Selanjutnya, hasil analisis parameter tersebut harus dibandingkan dengan baku mutu air limbah domestik berdasarkan pada Peraturan Gubernur Jatim No. 72 tahun 2013. Dan akhirnya hasil perbandingan tersebut dijadikan sebagai dasar perbaikan sistem pengolahan.Berdasar pada hasil uji kualitas efluen IPAL Rusunawa yang dilakukan pada unit anaerobic baffled reactor (ABR) dan anaerobic biofilter bermedia batu koral untuk parameter BOD, COD, TSS, serta minyak dan lemak, ternyata menunjukkan bahwa kinerja IPAL Rusunawa belum efektif . Hal ini, karena hasil uji terhadap parameter BOD, COD, pada efluen yang dihasilkan masih melebihi nilai atau belum memenuhi baku mutu berdasarkan Peraturan Gubernur Jatim No. 72 tahun 2013.

Kata kunci:Kinerja, ABR, Anaerobic Biofilter, Rusunawa

ABSTRACK

Wastewater treatment plant (WWTP) is applied to the Rusunawa using anaerobic baffled reactor units (ABR) and anaerobic biofilter mediated coral. The unit, since it was built to be operated has not been observed or monitored the performance of the installation. To monitor the performance of each unit at the WWTP whether optimal or not, needs to be analyzed parameters on the quality of each unit of the WWTP. The results of the performance assessment of ea ch unit seen from the% removal ABR: BOD reach 28.7 to 74.3%, COD from 29.3 to 74.4%, and TSS from 55.5 to 86.4%, while the% removal of the unit anaerobic biofilter: for oils and fats has reached 39.5 to 93.2%, BOD from 3.4 to 24.1%, COD 2.5 to 23.9%, and TSS 12.8 to 29.1%, the results is quite large. However, these results still have not been able to describe the performance of wastewater treatment unit, so that the necessary waste water analysis conducted by sampling at the point of inlet and outlet on each unit of the WWTP. Furthermore, the results of the ana lysis of these parameters should be compared with domestic waste water quality standard based on Java Governor Regulation No. 72 in 2013. And finally the results of such comparisons serve as a basis for improvement of the processing system. Based on WWTP effluent quality test results conducted on the unit Rusunawa anaerobic baffled reactor (ABR) and anaerobic biofilter mediated coral for the parameters BOD, COD, TSS, oil and grease, it shows that the performance of the WWTP Rusunawa yet effective. This, because the test results of the parameters BOD, COD, the resulting effluent still exceeds the value or do not meet quality standard by East Java Governor Regulation No. 72 in 2013.

Keywords: Performance, ABR, anaerobic biofilter, Rusunawa

1. PENDAHULUAN

Pembangunan Rumah Susun Sewa

(Rusunawa) merupakan alternatif pembangunan

(3)

”

|

93

dari 2 twin blok dengan jumlah satuan rumah 24 unit

pada tiap lantai. Untuk menjaga kualitas lingkungan, maka pada Rusunawa tersebut dilengkapi Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL).Pembangunan IPAL pada umumnya bertujuan untuk mengolah air limbah agar tidak mencemari lingkungan. Hasil pengolahan air limbah (efluen) sebelum dibuang ke badan air harus memenuhi syarat Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 112 tahun 2003 dan peraturan Gubernur Jawa Timur Nomor 72 tahun 2013.

IPAL pada Rusunawa tersebut digunakan untuk mengolah limbah domestik, baik limbah tinja (blackwater) maupun limbah buangan dari kamar mandi dan dapur (greywater).Unit IPAL yang ada meliputi unit Anaerobic Baffled Reactor (ABR) dan unit Anaerobic Biofilter. Proses pengolahan limbah tinja dan limbah yang berasal dari kamar mandi serta dapur pada Rusunawa itu disalurkan melalui perpipaan menuju unit ABR yang terdiri dari 5 kompartemen. Setelah mengalami pengolahan di unit ABR selama waktu tertentu, selanjutnya dialirkan menuju ke unit Anaerobic Biofilter.Efluen dari unit Anaerobic Biofilter selanjutnya dibuang langsung ke saluran drainase di kawasan sekitar Rusunawa.

Kinerja suatu IPAL akan bekerja secara efektif (efisiensi tinggi) dalam mengolah air limbah jika efluen memenuhi syarat baku mutu yang ditetapkan peraturan. Oleh karena itu, Badan Lingkungan Hidup (BLH) Kota Surabaya yang berkompeten di bidang lingkungan telah melakukan uji kualitas efluen IPAL Rusunawa tersebut. Hasil uji kualitas efluen (% removal) di unit ABR menunjukkan konsentrasi BOD bervariasi antara 28,7 – 74,3 %, konsentrasi COD bervariasi antara 29,3 – 74,4 %, dan konsentrasi TSS bervariasi antara 55,5 – 86,4 % sedangkan di unit Anaerobic Biofilter: menunjukkan konsentrasi minyak dan lemak bervariasi antara 39,5 – 93,2 %, konsentrasi BOD bervariasi antara 3,4 – 24,1 %, konsentrasi COD bervariasi antara 2,5 – 23,9 %, dan konsentrasi TSS bervariasi antara 12,8 – 29,1 %.

Evaluasi terhadap kinerja IPAL Rusunawa belum pernah dilaksanakan sejak IPAL dioperasikan pada tahun 2009. Oleh karena itu, studi terkait kinerja IPAL Rusunawa perlu dilakukan untuk mengetahui seberapa besar efektifitas kinerja IPAL beserta alternatif solusinya. Penelitian ini bertujuan

untuk mengevaluasi penyebab kinerja IPAL

Rusunawa belum bekerja secara efektif.

2. METODE

Metodologi dalam evaluasi kinerja IPAL Rusunawa dirinci sebagai berikut:

1. Permohonan surat izin pada instansi terkait.

2. Survei lapangan dan wawancara dengan

Pengelola Rusunawa tentang: lokasi IPAL, jumlah blok, jumlah penghuni, dan jumlah kebutuhan air bersih.

3. Melakukan pengukuran dimensi (panjang, lebar, kedalaman) unit ABR dan unit Anaerobic Biofilter.

4. Melakukan sampling air limbah pada inlet dan outlet ABR dan outlet Anaerobic Biofilter dengan rincian sebagai berikut:

 Kode A pada inlet ABR blok 1

 Kode F pada outlet Anaerobic Biofilter blok 2

Adapun jumlah sampling masing-masing sebanyak 4 kali dengan jadwal pengambilan sampel sbb:

 Pengukuran ke-I pada 15 April 2014

 Pengukuran ke-II pada 22 April 2014

 Pengukuran ke-III pada 29 April 2014

 Pengukuran ke-IV pada 6 Mei 2014

5. Menghitung debit air limbah.

6. Membandingkan parameter-parameter hasil

sampling (BOD, COD, TSS, Minyak dan Lemak) dengan baku mutu dari peraturan.

7. Menghitung efisiensi removal unit ABR dan unit

Anaerobic Biofilter.

8. Membandingkan parameter kinerja unit ABR

dan unit Anaerobic Biofilter dengan kriteria desain. Parameter kinerja yang digunakan meliputi efisiensi removal, beban organik (OLR), hydraulic retention time (HRT), dan kecepatan up flow (V-up).

Prosedur analisis kualitas sampel pada penelitian ini disesuaikan dengan metode standar seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1.

Tabel 1. Metode Analisis Parameter Uji

No. Parameter Metode Instrumen

(4)

”

|

94

Tabel 2.Kriteria Desain Unit ABR

No. Parameter Nilai Satuan Sumber

Unit Anaerobic Biofilter memanfaatkan mikroorganisme yang tumbuh terlekat pada media

tertentu dan membentuk lapisan biofilm

(Herlambang dan Said, 2002). Mekanisme kerja unit Anaerobic Biofilter diawali dengan mengalirkan air limbah melewati celah media, sehingga terjadi kontak langsung dengan lapisan biofilm (Polprasert, 1989). Parameter kinerja unit Anaerobic Biofilter dapat diketahui secara keseluruhan melalui kriteria desain pada Tabel 3.

Tabel 3.Kriteria Desain Unit Anaerobic Biofilter

No. Parameter Nilai Satuan Sumber

Baku mutu parameter pencemar disesuaikan dengan Peraturan Gubernur Jawa Timur Nomor 72 tahun 2013 seperti yang ditunjukkan pada Tabel 4.

Tabel 4.Baku Mutu Air Limbah Domestik

No. Parameter Konsentrasi

Maksimum Satuan

pengolahan, rumus perhitungan parameter kinerja yang ditinjau meliputi:

a = konsentrasi pencemar awal (mg/L) b = konsentrasi pencemar akhir (mg/L) Qave = debit air limbah rata-rata (m3/detik)

So = konsentrasi COD influen (mg/L)

As kompartemen = luas alas kompartemen

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Perhitungan Debit Air Limbah

Berdasarkan analisis kebutuhan air bersih penghuni Rusunawa, maka didapatkan volume limbah cair harian mencapai 97 L/orang.hari. Berdasarkan data sekunder yang didapatkan dari pihak Rusunawa, jumlah total penghuni Rusunawa pada setiap blok mencapai 384 orang. Dengan demikian, hasil perhitungan debit air limbah tiap blok Rusunawa adalah:

1.

Debit rata-rata (Qave) = 0,00043 m

Hasil analisis parameter pencemar meliputi BOD, COD, TSS, serta Minyak dan Lemak. Data hasil analisis parameter BOD pada unit ABR dan unit Anaerobic Biofilter di kedua blok ditunjukkan dengan Tabel 5.

Sedangkan hasil analisis parameter COD pada unit ABR dan unit Anaerobic Biofilter di kedua blok ditunjukkan pada Tabel 6.

Tabel 5.Data Hasil Analisis Parameter BOD (mg/L)

Blok Titik

Sedangkan hasil analisis parameter COD pada unit ABR dan unit Anaerobic Biofilter di kedua blok ditunjukkan pada Tabel 6.

Tabel 6.Data Hasil Analisis Parameter COD (mg/L)

(5)

”

|

95

Uji I II III IV Mutu

Selanjutnya hasil analisis parameter TSS pada unit ABR dan unit Anaerobic Biofilter di kedua blok ditunjukkan pada Tabel 7.

Tabel 7.Data Hasil Analisis Parameter TSS (mg/L)

Blok Titik

Untuk hasil analisis parameter Minyak dan Lemak pada unit ABR dan unit Anaerobic Biofilter di kedua blok ditunjukkan pada Tabel 8.

Tabel 8.Data Hasil Analisis Parameter Minyak

Berdasarkan analisis keempat parameter pencemar di atas, disimpulkan bahwa sebagian besar kualitas efluen pada keempat pengukuran tidak memenuhi baku mutu yang disyaratkan. Kondisi ini diduga karena tingginya konsentrasi minyak dan lemak yang cenderung fluktuatif sebesar 25-40% dari total COD pada air limbah terukur sebagai senyawa minyak dan lemak (Quemeneur dan Marty, 1994). Fraksi terbesar senyawa lemak pada air limbah terdapat dalam bentuk long chain fatty acid (LCFA) dan trigliserida (Noutsopoulos et al., 2013). Trigliserida akan terhidrolisis menjadi LCFA dan gliserol. Gliserol terdegradasi menjadi asetat, sedangkan LCFA terdegradasi menjadi asetat maupun propionat, hidrogen, dan karbondioksida.

Tingginya akumulasi senyawa tersebut akan menurunkan nilai pH dan menghambat fase

metanogenesis. Sebagai akibatnya, konsentrasi

pencemar ikut terbawa menuju outlet unit

pengolahan dan ikut teruji dalam analisis, sehingga meningkatkan nilai konsentrasi pencemar pada

efluen air limbah. Selain itu, maintenance

(perawatan) terhadap unit ABR maupun unit Anaerobic Biofilter yang tidak dilakukan secara rutin (misalnya pengurasan lumpur) juga diduga mempengaruhi kinerja kedua unit IPAL Rusunawa. Lumpur yang seharusnya dikuras secara rutin akan terakumulasi di dalam reaktor dan memperkecil volume unit pengolahan. Hasil perhitungan efisiensi removal parameter pencemar air limbah untuk unit ABR di kedua blok Rusunawa ditunjukkan pada Tabel 9.

Tabel 9. Hasil Perhitungan Efisiensi Removal pada Unit

ABR parameter pencemar air limbah untuk unit Anaerobik Biofilter di kedua blok ditunjukkan pada Tabel 10.

Berdasarkanperhitungan efisiensi removal pada kedua unit IPAL didapatkan bahwa capaian persentase removal terbilang cukup tinggi.

Tabel 10.Hasil Perhitungan Efisiensi Removal pada

(6)

”

|

96

Analisis Parameter KerjaUnit Anaerobic Baffled Reactor

Resume perhitungan analisis parameter kinerja unit ABR terdapat pada Tabel 11.

Tabel 11.Resume Hasil Analisis Kinerja Unit ABR

Hasil analisis parameter kinerja pada kondisi eksisting unit ABR secara umum telah memenuhi kriteria desain. Hanya saja ketidaksesuaian terjadi pada removal COD dan BOD di blok 1. Kecilnya efisiensi removal dapat disebabkan oleh kurang sempurnanya proses pengolahan biologis anaerobik. Beberapa faktor yang mempengaruhi unit proses meliputi pH, suhu, nutrien, dan kontaminan. Pencapaian kondisi yang kurang bahkan tidak

menguntungkan mikroorganisme dapat

mempengaruhi proses degradasi biologis dan mengurangi efisiensi removal.

Air limbah greywater dari kegiatan dapur menyumbang kadar minyak dan lemak terbesar dibandingkan dengan kegiatan rumah tangga lainnya (Ledin et al., 2001). Sama halnya pada Rusunawa,

sisa makanan dan minyak penggorengan diduga ikut terbuang pada bak cuci piring. Kondisi inilah yang menyebabkan tingginya konsentrasi minyak dan lemak pada unit pengolahan yang mana justru berperan sebagai kontaminan bagi mikroorganisme (Aymong, 2007). Aktivitas mikroorganisme dalam mendegradasi polutan organik akan terhambat, sehingga mengurangi efisiensi removal. Oleh karena itu, upaya pencegahan yang dapat dilakukan penghuni Rusunawa adalah memastikan bahwa tidak ada sisa minyak dan makanan yang ikut terbuang pada saluran bak cuci piring. Pihak pengelola Rusunawa juga dapat mengupayakan hal serupa dengan membangun unit penangkap minyak dan lemak (grease trap) untuk air limbah greywater pada setiap blok Rusunawa.

Unit Anaerobik Biofilter

Resume perhitungan analisis parameter kinerja unit Anaerobic Biofilter terdapat pada Tabel 12.

Tabel 12. Resume Hasil Analisis Kinerja Unit Anaerobic Biofilter

No. Parameter Kondisi Eksisting Kriteria Desain Ket.

1 Removal BOD

Biofilter Anaerobik blok 1 11-57%

50-90%

Sesuai

Biofilter Anaerobik blok2

12-13% Belum sesuai

2 Removal TSS Biofilter Anaerobik blok 1

55-73% 50-80% Sesuai

No. Parameter Kondisi Eksisting Kriteria

Desain Ket.

ABR blok 1 mencapai 98%

(7)

”

|

97

No. Parameter Kondisi Eksisting Kriteria Desain Ket.

21-53% Sesuai

3 Beban organik

Biofilter Anaerobik blok 1 2,62-6,29 kg COD/m3.hari

4-5 kg COD/m3.hari

Belum sesuai

Biofilter Anaerobik blok 2

2,13-2,84 kg COD/m3.hari Belum sesuai

4 HRT

Biofilter Anaerobik blok 1 0,81-0,83 hari

0,7-1,5 hari

Sesuai

0,84-0,86 hari Sesuai

Hasil analisis parameter kinerja pada kondisi eksisting unit anaerobic biofilter secara umum telah

memenuhi kriteria desain. Hanya saja

ketidaksesuaian terhadap kriteria desain terjadi pada removal BOD di blok 2 dan beban organik di kedua blok. Nilai efisiensi removal yang tidak sesuai dengan kriteria desain diduga karena menurunnya kemampuan biofilm dalam mendegradasi pencemar organik. Sedangkan beban organik pada kedua blok

cenderung under design. Pembangunan unit

anaerobic biofilter dapat dipastikan telah memenuhi

kriteria desain.Adapun ketidaksesuaian beban

organik diduga karena pencemar organik sebagian besar telah terurai sebelumnya di unit ABR. Sebanyak 25-40% dari total COD pada air limbah terukur sebagai senyawa minyak dan lemak (Quemeneur dan Marty, 1994).Dengan demikian,

keberadaan konsentrasi minyak dan lemak

sebagaimana mestinya ikut berkontribusi terhadap jumlah konsentrasi COD total.

Efisiensi removal pencemar organik dapat ditingkatkan dengan memperbesar volume media biofilter, sehingga beban organik mengalami penurunan.Peningkatan volume media biofilter dapat

dilakukan dengan menambah area pelekatan

mikroorganisme. Dengan demikian, mikroorganisme yang melekat pada media filter akan bertambah dan meningkatkan efektifitas proses degradasi. Kondisi anaerobik di dalam reaktor akan menghasilkan gas

CH4 dan H2S sebagai hasil samping proses

pengolahan. Oleh karena itu, pemasangan pipa vent pada reaktor perlu dilakukan untuk menyalurkan gas yang terbentuk keluar dari reaktor.

Kinerja anaerobic biofilter tergantung pada biomassa yang melekat di permukaan media filter (Chaudhary et al., 2003). Perbedaan jenis media

filter akan menghasilkan perbedaan laju

pertumbuhan biomassa dan kapasitas biomassa yang tertinggal. Dalam proses filtrasi, efek penyumbatan yang disebabkan oleh penumpukan lumpur organik lambat laun pasti terjadi. Sebagai akibatnya, aliran singkat (short pass) di dalam reaktor akan menurunkan efektifitas kinerja mikroorganisme. Selanjutnya jumlah aliran akan menurun, sehingga kapasitas pengolahan pun menjadi berkurang secara drastis. Oleh karena itu, proses pencucian media

filter perlu dilakukan secara rutin sekalipun secara manual harus sering dilakukan. Apabila penggantian media filter tidak dapat dilaksanakan, maka langkah pemeliharaan secara rutin dapat dipilih oleh pihak pengelola IPAL Rusunawa. Peningkatan efisiensi removal dapat dilakukan dengan menambah tinggi tumpukan media filter, sehingga aliran air limbah menjadi lebih lambat dan memperpanjang proses degradasi pencemar organik. Tinggi bed media filter dapat dicapai pada kisaran 0,9-1,5 m (Said, 2000).

Penggunaan media filter berlapis dapat

meningkatkan efisiensi removal dengan kedalaman susunan minimum 0,8-1,2 m (Sperling dan Chernicharo, 2005).

4. KESIMPULAN DAN SARAN

Berdasar pada hasil uji kualitas efluen IPAL Rusunawa yang dilakukan pada unit anaerobic baffled reactor (ABR) dan anaerobic biofilter bermedia batu koral untuk parameter BOD, COD, TSS, serta minyak dan lemak, ternyata menunjukkan bahwa kinerja IPAL Rusunawa belum efektif . Hal ini, karena hasil uji terhadap parameter BOD, COD, pada efluen yang dihasilkan masih melebihi nilai atau belum memenuhi baku mutu berdasarkan Peraturan Gubernur Jatim No. 72 tahun. Saran yang dapat diberikan untuk peningkatan kinerja IPAL adalah antara lain dengan pembuatan unit penangkap lemak untuk memisahkan minyak dan lemak dengan air limbah, melakukan perawatan secara rutin pada unit ABR (pengurasan lumpur) dan unit anaerobic biofilter (pencucian media filter).

DAFTAR PUSTAKA

Nguyen, H., Turgeon, S., dan Matte, J. (2010).The

Anaerobic Baffled Reactor: A Study of The Wastewater Treatment Process Using The Anaerobic Baffled Reactor. Borchester

Polytechnic Institute, USA.

(8)

”

|

98

An Anaerobic Baffled Reactor for The

Treatment of Domestic Wastewater. Water

Science & Technology, 46 (9), pp. 263-270.

Sasse, L. (1998). Dewats: Decantralised

Wastewater Treatment in Developing Countries.Borda. Delhi.

Purwanto, B. (2004). Sistem Pengolahan Air Limbah Rumah Tangga di Kota Tangerang.Percik,

Vol. 5 tahun 1.

Herlambang, A., dan Said, N. I. (2002).Penurunan

Kadar Zat Organik dalam Air Sungai dengan Biofilter Tercelup Struktur Sarang Tawon.BPPT.

Polprasert, C. (1989).Organic Waste

Recycling.Asian Institute of Technology.

Bangkok.

Morel, A., dan Diener, S. (2006).Greywater

Management in Low and Middle-Income Countries, Review of Different Treatment

Systems for Households or

Neighboorhoods. Duebendorf: Swiss Federal Institute of Aquatic Science (EAWAG).Department of Water and

Sanitation in Developing Countries

(SANDEC).

Quemeneur, M., dan Marty, Y. (1994).Fatty Acids and Sterols in Domestic Wastewater.Water

Res. 28 (5), 1217-1226.

Noutsopoulos, C., Mamais, D., Antoniou, K.,

Avramides, C., Oikonomopoulos, P.,

Fountoulakis, I. (2013). Anaerobic Co-Digestion of Grease Sludge and Sewage Sludge: The Effect of Organic Loading and

Grease Sludge Content. Bioresource

Technology. 131, 452-459.

Ledin, A., Eriksson, E., dan Henze, M. (2001). Aspects of Groundwater Recharge Using Grey Wastewater. In: P. Lens, G. Zeemann and G. Lettinga (Editors). Decentralized

Sanitation and Reuse. London. 650 pp.

Aymong, G. G. (2007). Controlling FOG with Automatic Electrical/ Mechanical Grease Removal Devices.Water online.The Waste

Water Solutions Update 7/11/2007.

Chaudhary, D. S., Vigneswaran, S., Ngo, H., Shim, W. G., dan Moon, H. (2003).Biofilter in Water and Wastewater Treatment.Korean

Journal of Chemistry Engineering, 20 (6),

1054-1065.

Said, N. (2000). Teknologi Pengolahan Air Limbah dengan Proses Biofilm Tercelup.Jurnal

Teknologi Lingkungan, Vol.1 No.2:

101-113.

Sperling, M. von, dan Chernicharo, L. C. A.

de.(2005). Biological Wastewater

Treatment in Warm Climate Regions Volume 1.London: International Water