Pengolahan limbah merupakan sebuah proses yang mengolah air buangan yang sudah tidak bisa dipakai lagi (disebut “limbah”) untuk dapat dikembalikan ke siklus air di lingkungan sekitar sehingga dapat digunakan kembali sebagai air baku. Jika limbah yang diolah dapat langsung digunakan sebagai air bersih disebut reklamasi air (water reclamation). Pengolahan yang digunakan meliputi beberapa metode dalam sebuah infrastruktur sistem yang terintegrasi yang disebut Instalasi Pengolahan Limbah (wastewater treatment plant, WWTP).

wastewater_treatment_plant_labelled_areas_for_web_page_-_2014.jpg

Limbah yang diolah meliputi limbah rumah tangga, limbah padat (solid waste), limbah kotoran manusia (human waste), buangan air hujan atau salju (stormwater), dan buangan dari pengolahan air (disposal water treatment). Jika limbah lebih banyak berasal dari limbah perkotaan baik rumah tangga atau industri kecil disebut “sewage” dan pengolahannya disebut “sewage treatment”.

Dalam membuat instalasi pengolahan limbah, perlu diperhatikan tujuan hasil akhirnya: (1) dibuang (disposal) atau (2) digunakan kembali (reuse). Jika kita ingin membuangnya maka terdapat beberapa regulasi yang diatur sebelum dibuang sehingga tidak mencemari lingkungan. Setiap negara memiliki regulasi yang berbeda-beda terkait hasil buangan pengolahan limbah baik melalui sungai ataupun laut. Adapun jika kita ingin menggunakan kembali air limbah sebagai air bersih, maka beberapa metode perlu digunakan agar memenuhi standar air bersih atau air minum yang ditentukan, akan tetapi harganya akan jauh lebih mahal karena melibatkan banyak proses pengolahan. Selain itu, pengotor (impurities) yang dipisahkan perlu dipertimbangkan pula untuk pembuangannya jika mengandung bahan-bahan pencemar berbahaya yang dapat mencemari lingkungan.

Instalasi pengolahan limbah secara garis besar terdiri atas 3 proses:

  1. Separation phase (fase pemisahan)

Pada proses fase pemisahan terjadi pengolahan limbah cair menjadi bentuk cairan dan padatan. Limbah padat yang dihasilkan akan diolah melalui proses oksidasi atau polishing pada tahap selanjutnya, padatan minyak dan lemak umumnya diolah melalui saponifikasi (penyabunan) dan padatan lumpur (sludge) diolah melalui proses dewatering. Adapun limbah cair yang dihasilkan akan diolah biasanya dengan sistem filtrasi yang disesuaikan dengan kualitas airnya. Secara garis besar, fase pemisahan terdiri atas 2 metode:

a. Metode sedimentasi

Metode sedimentasi merupakan proses pengendapan dengan gaya gravitasi untuk menghilangkan padatan terlarut (suspended solids) dari limbah. Terdapat 2 jenis cara yaitu (1) kolam pengendapan (sedimentation pond) dan (2) clarifier yaitu tanki yang dibangun dengan proses mekanis dapat menghilangkan padatan melalui proses sedimentasi secara kontinu, selain itu terdapat juga unit clarifier yang lebih komplek dengan menggunakan skimmer sebagai alat penghilang buih sabun (soap scum) dan padatan non-polar seperti minyak yang mengapung diatas permukaan air.

clarifier.jpg

clarifier basic.jpg

b. Metode filtrasi

Suspensi padatan koloid dalam limbah cair akan dihilangkan dengan proses filtrasi baik dengan filter pasir, karbon aktif, atau sistem membran. Metode filtrasi ini penting untuk mengurangi total padatan terlarut (TDS). Sistem bioreaktor membran sering juga digunakan untuk sistem pemulihan (recovery) dan sistem pemanfaatan kembali (reuse). MBR (Membrane Bio-Reactor) adalah kombinasi proses membran (mikrofiltrasi atau ultrafiltrasi) dengan sistem pertumbuhan bakteri dalam bioreaktor.  MBR terdiri atas 2 konfigurasi: internal atau submerged MBR, dan external atau sidestream MBR. Perbedaan keduanya ada pada peletakan membran, dimana internal MBR berada dan didalam dan external BMR diluar system.

MBR_Schematic.jpg

  1. Oxidation (Oksidasi)

Proses oksidasi mengindikasikan jumlah senyawa organik dalam limbah. Dengan melakukan proses oksidasi maka nilai BOD dan COD dalam limbah dapat direduksi, serta toksisitas yang disebabkan oleh bahan pencemar dapat dikurangi sebelum dibuang ke lingkungan. Pengukuran BOD dan COD sangatlah penting untuk melihat karakteristik limbah yang akan diolah.

a. BOD (Biochemical Oxygen Demand), adalah jumlah oksigen terlarut yang dibutuhkan mikroorganisme aerobik untuk menghancurkan materi organik dalam air (limbah) pada suhu tertentu (20 C) selama periode tertentu (5 hari), satuan BOD yaitu miligram O2 per liter. Total BOD lebih berpengaruh terhadap jaring makanan (food web) dalam limbah, hal ini karena nilai BOD mengindikasikan seberapa banyak senyawa organik dalam limbah sebagai sumber makanan bakteri untuk dioksidasi oleh bakteri. Semakin tinggi nilai BOD maka semakin rendah oksigen terlarut dalam limbah karena dikonsumsi oleh bakteri. Limbah yang memiliki nilai BOD-nya tinggi biasanya mengandung nitrat dan fosfat tinggi yang berasal dari limbah makanan.

Proses oksidasi secara biologi sangatlah penting untuk menghilangkan senyawa organik dalam limbah yang dapat sebagai sumber makanan oleh ekosistem lingkungan sebelum dibuang. Instalasi pengolahan limbah biasanya didesign agar mempunyai tingkat efisiensi mereduksi BOD lebih dari 96%.

Nilai BOD juga dapat merepresentasikan kualitas air limbah sekalipun tidak signifikan, berikut tabel kondisi kualitas limbah berdasarkan nilai BOD-nya:

Tingkat BOD (ppm)

Kualitas Air

1 – 2

Sangat bagus, sedikit mengandung limbah organik

3 – 5

Bagus, limbah kondisinya bersih
6 – 9

Buruk, mengandung limbah organik dan terjadi aktivitas dekomposisi limbah oleh bakteri

> 10

Sangat buruk, limbah mengandung tinggi senyawa organik dan banyak aktivitas dekomposisi oleh bakteri

b. COD (Chemical Oxygen Demand), adalah jumlah ketersediaan elektron dalam senyawa organik dalam air (limbah) untuk mereduksi oksigen terlarut dalam air. Hal ini perlu dibedakan dengan TOC (Total Organic Compound) yang mengukur jumlah total senyawa organik dalam air. Nilai TOC biasanya lebih besar dibandingkan COD karena tidak semua senyawa organik dapat teroksidasi. Adapun nilai COD akan lebih besar dibandingkan BOD karena tidak semua senyawa organik yang dapat teroksidasi mampu dioksidasi oleh bakteri sebagai sumber makanan. Pengukuran COD dengan cara mengoksidasi senyawa organik dengan senyawa pengoksidasi seperti potasium dikromat (V) dan potasium manganat (VII) menghasilkan karbon dioksida, air, dan ammonia. Umumnya, nilai COD dapat menentukan jumlah polutan organik dalam air permukaan atau air limbah, sehingga nilai COD sangatlah penting untuk menentukan kualitas air. Satuan yang digunakan yaitu miligram oksigen per liter larutan.

Beberapa proses dapat digunakan untuk menurunkan BOD dan COD pada limbah meliputi koagulasi biasa dengan flocculant polimer kation, mirobiologi, elektrokoagulasi, peroksi-koagulasi, reagent Fenton, dan elektro-Fenton. Koagulasi biasa dapat mereduksi BOD dan COD sekitar 30% – 40%, pada limbah industri biasanya dikombinasikan dengan proses lainnya seperti peroksi-koagulasi menggunakan H2O2 saja atau dengan reagen Fenton (kombinasi H2O2 dan katalis Fe2+) tergantung kualitas airnya.

  1. Polishing

Beberapa kondisi air limbah biasanya bersifat fluktuatif kualitasnya, sehinggu perlu dilakukan pengaturan parameter seperti pH atau perlakuan tambahan sebelum dibuang ke lingkungan. Polishing dilakukan tergantung dari hasil kualitas limbah setelah ditreatment sebelum dibuang (disposal) atau digunakan kembali (reuse). Kadang digunakan juga karbon filter untuk menghilangkan kontaminan dan pengotor yang yang masih ada dalam limbah dengan adsorpsi oleh karbon aktif.

Setiap instalasi pengolahan limbah akan memperhatikan kualitas limbah dan keluarannya disesuaikan dengan regulasi setempat sebelum dibuang ke sungai atau danau. Di Indonesia setiap limbah baik dari rumah tangga perkotaan atau industri akan mengikuti Peraturan Menteri Lingkungan Hidup Nomor 5 Tahun 2014, tentang Baku Mutu Air Limbah. Tiap industri memiliki standar baku mutu air limbah yang berbeda-beda dibedakan dengan jenis usahanya, akan tetapi jika jenis usahanya belum ditetapkan, pemerintah Indonesia memberlakukan standard yang umum sebagai berikut:

Baku Mutu Air Limbah.jpg

Adapun untuk jenis usaha yang sudah ditetapkan, selengkapnya bisa didownload disini.

PERATURAN MENTERI LINGKUNGAN HIDUP REPUBLIK INDONESIA NOMOR 5 TAHUN 2014 TENTANG BAKU MUTU AIR LIMBAH.

Cikarang, Juli 2016

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s