DASAR-DASAR TEKNOLOGI
PENGOLAHAN LIMBAH INDUSTRI
Pengolahan Air Limbah
Ditujukan untuk mengurangi kandungan bahan pencemar, seperti :
senyawa organik senyawa organik
padatan tersuspensi (TSS) padatan tersuspensi (TSS)
mikroba patogen mikroba patogen
senyawa organik yang tidak dapat diuraikan senyawa organik yang tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme yang ada di alam
oleh mikroorganisme yang ada di alam
Senyawa anorganik Senyawa anorganik
Pengolahan Air Limbah
Dapat dibagi menjadi 5 tahap pengolahan :
Pengolahan Awal ( Pengolahan Awal ( Pretreatment) Pretreatment )
Pengolahan Tahap Pertama ( Pengolahan Tahap Pertama ( Primary Treatment Primary Treatment ) )
Pengolahan Tahap Kedua ( Pengolahan Tahap Kedua ( Secondary Treatment Secondary Treatment ) )
Pengolahan Tahap Ketiga ( Pengolahan Tahap Ketiga ( Tertiary Treatment Tertiary Treatment ) )
Pengolahan Lumpur ( Pengolahan Lumpur ( Sludge Treatment Sludge Treatment ) )
Memudahkan dalam mengkategorikan dan melaksanakan
pengolahan sesuai dengan beban dan kandungan suatu
air limbah.
Scren and grit removal Equalization
and storage Oil seperation
Neutralization Chemical addition &
coagulation
Flotation Activated
sludge Sedimentation Coagulation&
Sedimentation
Sedimentation Anaerobic
lagoons
Filtration Trickling
filter
Filtration Carbon adsorption Aerated
lagoons Stabilization
basin Rotating biological contactor Anaerobic contactors &
filter
Ion exchange
Centrifugatio n Thickening
gravity or flotation
Digestion or wet combustion
Pressure filtration Vacuum filtration
Lagooning or drying bed
Membrane Incineration
Landfill
Ocean disposal
Deep well injection Incineration Sedimentation
Filtration Neutralization
Equalization
&storage Pretreatment
Dilute wastewater
Chemical Pysical
Primary treatment
Dissolved organics Suspended solids
removal Secondary treatment
Tertiary treatment Sludge treatment Liquid
disposal
Receiving waters Controlled or transportated discharge
Ocean
Surface applications or groudwater seepage
Deep well injection
Evaporation inceneration
Concetrated Organics wastewater
Beberapa Proses Pengolahan Limbah Industri
Pengolahan Awal dan Tahap Pertama
Tujuan :
meminimalkan variasi konsentrasi dan laju alir dari air limbah dan juga menghilangkan zat pencemar tertentu
menghilangkan zat pencemar yang tak terbiodegradasi atau beracun, agar tidak mengganggu proses-proses selanjutnya
Contoh air limbah yang akan ditangani secara biologis harus memenuhi kriteria tertentu, yaitu :
pH antara 6-9
total padatan tersuspensi < 125 mg/l
minyak dan lemak < 15 mg/l
sulfida < 50 mg/l
logam-logam berat < 1 mg/l
Pengolahan Awal dan Tahap Pertama
1. Penyaringan (Screening)
Menghilangkan partikel besar.
Bar racks, static screens, vibrating screens
3. Netralisasi
Dicapai dengan mencampurkan asam atau basa
dengan air limbah. Disarankan menggunakan sistim netralisasi dua atau tiga tingkat dengan pengendalian pH yang otomatis
4. Sedimentasi
Menghilangkan zat padat yang tersuspensi (sebagai flocculant atau discrete).
2. Ekualisasi
Mengurangi variasi laju alir dan konsentrasi air limbah, agar mencegah pembebanan tiba-tiba (shock load).
Kolam dengan/tanpa pengaduk
Pengolahan Biologis
Tujuan :
Fungsi ini dapat dicapai dengan bantuan aktifitas mikroorganisma gabungan (mixed culture) yang heterotrofik.
Mikroorganisma mengkonsumsi bahan-bahan
organik untuk membentuk biomassa sel baru serta zat-zat organik, dan memanfaatkan energi yang
dihasilkan dari reaksi oksidasi untuk metabolismenya
Menghilangkan atau mengurangi kandungan
senyawa organik dalam suatu air buangan.
Mikroorganisma sangat tergantung pada zat organik yang terdapat dalam air buangan.
Apabila zat organik yang tersedia kurang mencukupi, maka mikroorganisma akan menopang hidupnya
dengan mengkonsumsi protoplasma (respirasi endogen / endogenous respiration).
Jika kekurangan zat organik ini berlangsung terus, mikroorganisma akan mati kelaparan atau
mengkonsumsi seluruh protoplasma hingga yang
tersisa adalah residu organik yang relatif stabil.
Oksidasi biologis sempurna dari buangan organik
limbah organik CO
2+ H
2O
mikroorganisma baru
energi
sintesis respirasi
endogenous nonbiodegradable
residu
Pengolahan Biologis
Proses biologis dapat dikelompokkan berdasarkan :
1. Pemanfaatan Oksigen
2. Sistem Pertumbuhan
3. Proses Operasi
Berdasarkan sistem pertumbuhannya, proses pengolahan biologis terbagi atas :
Ditinjau dari pemanfaatan oksigennya, proses biologis untuk mengolah air buangan dapat dikelompokkan ke dalam empat kelompok utama, yaitu :
proses aerobik
proses anaerobik
proses anoksid dan
kombinasi antara proses aerobik dengan
salah satu proses di atas.
sistem pertumbuhan tersuspensi
sistem pertumbuhan yang menempel pada media inert yang diam
atau kombinasi keduanya.
Proses biologis dapat pula dikelompokkan atas dasar proses operasinya. Ada tiga macam proses yang termasuk dalam cara pengelompokan ini, yaitu :
proses kontinu dengan atau tanpa daur ulang
proses batch
proses semi batch
Proses kontinu biasa digunakan untuk pengolahan
aerobik air limbah kota dan industri, sedangkan
proses batch atau semi batch lebih banyak
digunakan untuk sistem anaerobik.
Lumpur Aktif
mikroorganisme hidup berkoloni menyerupai lumpur
dapat menyerap dan mereduksi substrat
aeration tank
influent settler efluent
waste sludge
Activated Sludge
Lumpur Aktif
Ciri-ciri sistem lumpur aktif :
1.
Menggunakan lumpur mikroorganisma yang dapat mengkonversi zat organik terlarut dalam air buangan menjadi biomassa baru dan zat anorganik
2.
Memungkinkan terjadinya pengendapan sehingga keluaran hanya sedikit mengandung padatan mikroba
3.
Mendaur ulang sebagian lumpur mikroorganisma dari
tangki pengendap ke reaktor aerasi, kecuali pada reaktor aliran yang teraduk baik (continuous stirred tank), kadang- kadang mikroorganisma tidak perlu didaur ulang
4.
Kinerja pengolahan dengan lumpur aktif bergantung pada waktu tinggal sel rata-rata di dalam reaktor (mean cell
residence time).
Laguna Teraerasi (Aerated Lagoons)
Berbentuk kolam dengan kedalaman 2,5 ~ 5 meter dan luas hingga beberapa hektar
Penambahan oksigen dilakukan dengan pengadukan atau difusi udara
Kebutuhan energi antara 14 ~ 20 hp/sejuta gallon
Laguna Fakultatif (Facultative Lagoons)
Hanya bagian permukaan yang diaduk
Sebagian padatan mengendap dan terdekomposisi oleh mikroorganisme anaerobik di dasar kolam,
produknya dioksidasi oleh mikroorganisme yang tumbuh di atasnya
Kebutuhan energi antara 4 ~ 10 hp/sejuta gallon
Laguna aerobik mendegadrasi organik terlarut, tetapi menambah konsentrasi biomassa/mikroorganisma. Waktu tinggal hidraulik dalam laguna aerobik
sekitar 1-3 hari.
Laguna fakultatif mengurangi BOD yang tersisa dan sebagian besar dari padatan tersuspensi dengan waktu tinggal sekitar 3-6 hari.
Bila padatan tersuspensi dari aliran keluar harus lebih kecil dari 50 mg/l, maka diperlukan sebuah laguna pengendapan.
AEROBIK FAKULTATIF PENGENDAPAN
air limbah
pencampuran sempurna
endapan lumpur terdekomposisi secara anaerobik
sisa lumpur
effluent
Sistem laguna mempunyai efisiensi pengurangan zat organik yang tidak kalah bila dibandingkan
dengan proses lumpur aktif.
Sistem laguna mempunyai kelebihan yaitu tidak diperlukan pengeluaran lumpur dari sistem.
Tetapi kelemahan yang nyata adalah memerlukan
tanah yang relatif luas.
Saringan Percik (Trickling Filters)
Merupakan sistem biologis unggun-terjejal (packed bed). Terdiri dari tumpukan batu atau bahan plastik sebagai medium penunjang (support medium) pertumbuhan lapisan mikroorganisma aerobik (biofilm) di permukaannya.
Tinggi media batu adalah 1 hingga 3 m, dengan ukuran media antara 6 -10 cm.
Media plastik dapat ditumpukkan hingga ketinggian 13 m dan dapat beroperasi dengan laju 4 gal/ft2.minute. Hal ini disebabkan hilang-tekan (pressure drop) dari bahan plastik lebih rendah dibandingkan dengan media batu.
Saringan percik tidak dapat mengurangi kandungan BOD lebih dari 85% secara ekonomis.
Sistem ini lebih mudah dan murah untuk dioperasikan dibandingkan dengan proses lumpur aktif.
Skema sederhana proses saringan percik oksigen
karbon dioksida
udara biofilm
medium
produk akhir
air limbah
organik
Sebagian dari aliran dapat disirkulasikan balik ke dalam sistem untuk mendapatkan aliran keluar dengan kualitas yang baik
waste water recycle effluent
Trickling Filter
rock or plastic packing
Clarifier
effluent
sludge
Kontaktor Biologis Putar
(Rotary Biological Contactors)
Terdiri dari sejumlah piringan (discs) yang dipasang pada poros yang berputar.
Sekitar 40% dari volumenya terendam dalam tangki yang berisi air limbah.
Piringan adalah tempat pertumbuhan mikroorganisma (bio- film), dengan ketebalan 1 ~ 4 mm.
Piringan-piringan umumnya terbuat dari high density polyethylene dengan luas permukaan sekitar 37 ft
2/ft
3.
Suatu unit dapat berukuran hingga diameter 4 m dan panjang 8 m dengan luas permukaan 10.000 m
2dengan jumlah piringan mencapai ratusan.
Kinetika pengurangan BOD akan lebih baik bila dilaksanakan
secara bertahap.
Suatu sistem kontaktor biologis biasanya terdiri dari 2-4 unit dipasang seri.
Kelebihan utama dari sistem ini dibandingkan dengan proses lumpur aktif adalah energi yang diperlukan relatif rendah, sehingga ongkos operasinya lebih murah.
waste water
treated effluent plastic-disc media
rotating biological contactor
Pengolahan Limbah Gas
Pengendalian pencemaran yang dapat dilakukan mencakup :
pengendalian pada sumber dan pengenceran
sehingga senyawa pencemar itu tidak berbahaya
lagi baik untuk lingkungan fisik dan biotik maupun
untuk kesehatan manusia.
1. Jenis senyawa pembantu yang digunakan dalam proses
2. Jenis peralatan proses 3. Kondisi operasi
4. Keseluruhan proses produksi itu sendiri
Pengendalian pencemaran dapat dicapai dengan pengubahan :
Pemilihan tingkat kerja (actions) itu selalu
dikaitkan dengan penilaian ekonomik seluruh produksi.
Hal yang menyulitkan adalah proses produksi
yang berada di bawah lisensi.
Alat pemisah debu atau pengumpul debu dapat dipilah sebagai :
1. Pemisahan secara mekanis
2. Pemisahan dengan cara penapisan 3. Pemisahan dengan cara basah
4. Pemisahan secara elektrostatik
Upaya pembersihan aliran gas/udara sebelum dibebaskan ke lingkungan dapat dihubungkan dengan kebutuhan
proses produksi, perolehan produk samping, atau perlindungan lingkungan.
Seringkali merupakan bagian integral suatu proses, jika
sasaran utama adalah penghilangan gas yang beracun
atau mudah terbakar.
Debu ditemui dalam berbagai ukuran, bentuk, komposisi kimia, densitas (true, apparent, bulk
density), daya kohesi, sifat higroskopik dan lain-lain.
Variabel yang aneka ragam ini mengakibatkan bahwa pemilihan alat dan sistem pengendalian pencemaran udara oleh debu dan gas harus
berhubungan dengan sasaran masalah pembersihan gas dan watak kinerja alat di samping penilaian
ekonomik
Prinsip pemisahan debu
1. Pemisah Brown
Menerapkan gerakan partikel Brown.
Dapat memisahkan debu dengan rentang ukuran 0,01 ~ 0,05 mikron.
Alat yang dipatenkan dibentuk oleh susunan filamen gelas dengan jarak antar filamen yang lebih kecil dari lintasan bebas rata-rata partikel.
2. Penapisan
Deretan penapis atau penapis kantung (filter bag) dapat menghilangkan debu hingga ukuran diameter 0,1 mikron.
Penapis ini dibatasi oleh pembebanan yang rendah, karena pembersihan membutuhkan waktu dan biaya yang tinggi.
Susunan penapis dapat digunakan untuk gas buang yang mengandung minyak atau debu higroskopik.
Temperatur gas buang dibatasi oleh komposisi bahan penapis.Prinsip pemisahan debu 3. Pengendap elektrostatik
Tegangan yang tinggi dikenakan pada aliran gas yang berkecepatan rendah.
Debu yang telah menempel dapat dihilangkan secara beraturan dengan cara getaran.
Keuntungan yang diperoleh adalah debu yang kering dengan ukuran dalam rentang 0,2 ~ 0,5 mikron, tetapi secara teoritik ukuran partikel yang dapat dikumpulkan tidak memiliki batas minimum.4. Pengumpul sentrifugal
Pemisahan debu dari aliran gas didasarkan atas gaya sentrifugal yang dibangkitkan oleh bentuk saluran masuk alat.
Gaya ini melemparkan partikel ke dinding dan gas berputar (vortex) sehmgga debu akan menempel di dinding serta terkumpul di dasar alat
Alat yang menggunakan prinsip ini dapat digunakan untuk pemisahan partikel besar dengan rentang ukuran diameter hingga 10 mikron atau lebih.Prinsip pemisahan debu
5. Pemisah inersia
Bekerja atas gaya inersia yang dimiliki oleh partikel.
Menggunakan susunan penyekat, sehingga partikel akan bertumbukan dengan penyekat ini dan akan dipisahkan dari aliran fasa gas.
Kendala daya-guna ditentukan oleh jarak antar penyekat.
Alat bekerja dengan baik untuk partikel berdiameter lebih besar daripada 20 mikron. Rancangan yang baru dapat memisahkan partikel yang berukuran hingga 5 mikron.6. Pengendapan akibat gaya gravitasi
Didasarkan perbedaan gaya gravitasi dan kecepatan yang dialami oleh partikel.
Bekerja dengan baik untuk partikel dengan ukuran diameter yang lebih besar daripada 40 mikron.
Tidak digunakan sebagai pemisah debu tingkat akhir.Metoda pemisahan gas dan debu secara simultan
1. Menara percik
Aliran gas yang berkecepatan rendah bersentuhan dengan aliran air yang bertekanan tinggi dalam bentuk butir.
Relatif sederhana dengan kemampuan penghilangan pada tingkat sedang (moderate).
Dapat mengurangi kandungan debu dengan rentang ukuran diameter 10 ~ 20 mikron dan gas yang larut dalam air.
2. Siklon basah
Menangani gas yang berputar lewat percikan air.
Butiran air yang mengandung gas yang terlarut akan dipisahkan dengan aliran gas utama atas dasar gaya sentrifugal.
Slurry dikumpulkan di bagian bawah siklon.
Lebih efektif daripada menara percik.
Rentang ukuran diameter debu yang dapat dipisahkan adalah 3 ~ 5 mikron.Metoda pemisahan gas dan debu secara simultan
3. Pemisah venturi
Rancangan didasarkan atas kecepatan gas yang tinggi dan berkisar antar 30 - 150 meter per detik pada bagian yang disempitkan.
Gas bersentuhan dengan butiran air yang dimasukkan di daerah itu.
Memisahkan partikel hingga ukuran 0,1 mikron dan gas yang larut dalam air4. Tumbuhan pada piringan yang berlubang
Disusun oleh piringan yang berlubang dan gas yang lewat orifis berkecepatan antara 10 hingga 30 meter per detik.
Gas ini membentur lapisan air hingga membentuk percikan air.
Percikan ini akan bertumbukan dengan penyekat dan air akan menyerap gas serta mengikat debu.
Gas yang memiliki kelarutan sedang dapat diserap dengan air dalam alat ini.
Ukuran partikel paling kecil yang diserap adalah 1 mikron.Metoda pemisahan gas dan debu secara simultan
5. Menara dengan packing
Penyerapan gas dilakukan dengan cara persentuhan cairan dan gas di daerah antara packing.
Aliran gas dan cairan dapat searah arus atau berlawan arah- arus atau aliran melintang.
Rancangan baru alat ini dapat menyerap debu.
Ukuran debu yang dapat diserap adalah lebih besar daripada 10 mikron.6. Pencuci dengan pengintian
Pertumbuhan inti dengan kondensasi dan partikel yang dapat ditangani berukuran hingga 0,01 mikron serta dikumpulkan pada permukaan filamen.Metoda pemisahan gas dan debu secara simultan
7. Pembentur turbulen
Penyerapan partikel dilakukan dengan cara mengalirkan aliran gas lewat cairan yang berisi bola-bola berdiameter 1 ~ 5 cm.
Partikel dapat dipisahkan dari aliran gas, karena debu bertumbukan dengan bola-bola itu.
Efisiensi penyerapan gas bergantung pada jumlah tahap yang digunakan.Pengolahan Limbah Padat dan B3
Penanganan atau pengolahan limbah padat
atau lumpur B-3 pada dasarnya dapat on-site
treatment maupun off-site treatment.
Pertimbangan on-site treatment :
Jenis dan karakteristik limbah padat yang akan diolah
teknologi pengolahan yang tepat
antisipasi jenis limbah di masa yang akan datang
Jumlah limbah yang dihasilkan
justifikasi biaya yang akan dikeluarkan
jumlah limbah di masa yang akan datang
Pengolahan on-site membutuhkan tenaga tetap (in- house staff) yang menangani proses pengolahan
pertimbangan sumber daya manusia
Peraturan yang berlaku dan antisipasi peraturan pemerintah di masa yang akan datang
teknologi terpilih tetap dapat memenuhi baku mutu
Teknologi pengolahan setempat (on-site) dapat dilaksanakan dengan menggunakan satu atau beberapa teknologi berikut :
Teknologi pengolahan limbah padat B-3 oleh
pihak ketiga dilaksanakan dengan menggunakan sekaligus beberapa teknologi-teknologi tersebut.
perlakuan lumpur dan chemical conditioning
incineration
solidification (stabilisasi)
penanganan limbah padat atau lumpur B-3,
disposal (land fill dan injection well).
