Penjelasan Lengkap Proses Pengolahan Limbah Cair Secara Biologi

Baca juga:

اَلسَّلاَمُ عَلَيْكُمْ وَرَحْمَةُ اللهِ وَبَرَكَاتُه

(Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakaatuh)

Puji Syukur kehadirat Allah Subhanahu Wa Ta'ala yang telah memberikan Rahmat, Karunia, Taufik dan Hidayah-nya kepada kita semua sehingga kita masih dapat hidup di Dunia ini, serta semoga kita semua selalu mendapat Inayah dan Lindungan dari Allah Subhanahu Wa Ta'ala. آمِيْن يَا رَبَّ العَالَمِيْنَ “Aamiin ya Rabbal'alamin” ...

Shalawat, Salam serta Taslim kepada sang Revolusioner Dunia, Junjungan Alam Nabi Besar Sayyidina Maulana Muhammad Shallawlahu ‘Alaihi Wasallam yang telah membimbing kita dari zaman Kegelapan dan Kebodohan menuju zaman Terang Benerang, sangat jelas perbedaan antara Hak dan Bathil serta penuh dengan Ilmu Pengetahuan seperti saat ini.

Pada Artikel ini kami akan menjelaskan secara lengkap Pengolahan Limbah Cair secara Biologi. Sebelum masuk ke Materi marilah kita membaca Ta‘awuz : أَعُوذُ بِاللَّهِ مِنَ الشَّيْطَانِ الرَّجِيمِ “A’udzu billahi minasy syaithonir rojiim” dan Basmalah : بِسْمِ اللَّهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيم “Bismillahirraahmanirrahiim” Agar Bacaan yang dibaca menjadi Berkah dan Bermanfaat. آمِيْن يَا رَبَّ العَالَمِيْنَ “Aamiin ya Rabbal'alamin” ...

Proses pengolahan limbah cair secara biologis, secara garis besar terbagi menjadi 3, yakni:

1.        Proses Biologis Dengan Biakan Tersuspensi

Ialah sistem pengolahan dengan menggunakan aktifitas mikroorganisme untuk menguraikan senyawa polutan yang ada dalam air limbah dan mikroorganisme yang digunakan dibiakkan secara tersuspensi di dalam reaktor. Contoh dari pengolahan dengan sitem ini adalah lumpur aktif, kolam oksidasi, dan lain – lain.

2.        Proses Biologis Dengan Biakan Melekat

Ialah proses pengolahan limbah dimana mokroorganisme yang digunakan dibiakkan dalam suatu media sehingga mikroorganisme tersebut melekat pada permukaan media. Contoh pengolahan dengan sistem ini adalah trickling filter, aerasi kontak, dan RBC.

3.        Proses Biologis Dengan Sistem Lagun Atau Kolam

Pengolahan dengan sistem ini dilakukan dengan cara menampung air limbah pada suatu kolam penampungan dalam waktu tinggal yang cukup lama sehingga aktifitas mokroorganisme tumbuh secara alami dan senyawa polutan yang terkandung dalam air limbah akan terurai secara perlahan.

Proses pengolahan limbah secara biologi jika diklasifikasikan berdasarkan ketergantungan mikroorganisme pengurai akan oksigen atau berdasar kondisi proses, yaitu:

1.        Aerob (Memerlukan Oksigen)

Proses ini membutuhkan mikroorganisme maupun kondisi aerob, selain itu proses aerob biasa digunakan untuk limbah dengan kadar BOD Yng tidak terlalu tinggi.Ada beberapa teknik pengolahan limbah cair secara biologi dengan proses aerob:

a.    Lumpur Aktif (Activated Sludge Process)

Pengolahan limbah dengan sistem lumpur aktif mulai dikembangkan di Inggris pada tahun 1914 oleh Ardern dan Lockett, dan dinamakan lumpur aktif karena prosesnya melibatkan massa mikroorganisme yang aktif, dan mampu menstabilkan limbah secara aerobik. Istilah lumpur aktif diterapkan baik pada proses maupun padatan biologis di dalam unit pengolahan.

Gambar Proses Lumpur Aktif

Cara Kerja:

Setelah dilakukan penyaringan dan equalisasi, air limbah dimasukkan kedalam bak pengendap awal untuk menurunkan suspended solid. Limbah cair dimasukkan ke dalam tangki aerasi di mana terjadi pencampuran dengan mikroorganisme yang aktif (lumpur aktif).

Mikroorganisme inilah yang melakukan penguraian dan menghilangkan kandungan organik dari limbah secara aerobik. Oksigen yang dibutuhkan untuk reaksi mikroorganisme tersebut diberikan dengan cara memasukkan udara ke dalam tangki aerasi dengan blower. Aerasi ini juga berfungsi untuk mencampur limbah cair dengan lumpur aktif, hingga terjadi kontak yang intensif.

Campuran limbah cair yang sudah diolah dan lumpur aktif dimasukkan ke tangki sedimentasi di mana lumpur aktif diendapkan, sedangkan supernatant dikeluarkan sebagai effluen dari proses.

Sebagian besar lumpur aktif yang diendapkan di tangki sedimentasi tersebut dikembalikan ke tangki aerasi sebagai return sludge supaya konsentrasi mikroorganisme dalam tangki aerasinya tetap sama dan sisanya dikeluarkan sebagai excess sludge.

Kelebihan:

Daya larut oksigen dalam air limbah lebih besar, Efisiensi proses lebih tinggi, Cocok untuk pengolahan air limbah dengan debit kecil untuk polutan organik yang susah terdegradasi.

Kekurangan:

Area instalasi luas, sehingga membutuhkan dana investasi cukup besar, akibatnya pemanfaatan teknologi lumpur aktif menjadi tidak efisien di Indonesia, Proses operasional yang rumit mengingat proses lumpur aktif memerlukan pengawasan yang cukup ketat.

Seperti kondisi suhu dan bulking control proses endapan, Membutuhkan energi yang besar. Membutuhkan operator yang terampil dan disiplin dalam mengatur jumlah massa mikroba dalam reaktor, dan Membutuhkan penanganan lumpur lebih lanjut. Contoh Pengaplikasiannya sistem pegolahan air limbah pada rumah sakit  &  industri kertas (pulp).

b.    Lagun Aerasi (Aerated Lagoon)

Lagun Aerasi adalah sebuah kolam yang dilengkapi dengan aerator. Proses kerja reaktor ini ialah menampung air limbah dalam sebuah kolam besar yang diatur supaya suasana aerobik berjalan melalui pengadukan mekanis ataupun memasang penggelembung udara seperti gambar dibawah ini. Biomassa yang terbentuk akan mendegradasi polutan organik. Suplai oksigen juga terkadang mendapat bantuan dari fotosintesis alga maupun ganggang dalam kolam tersebut.

Gambar Lagun Aerasi

Cara Kerja:

Lagun aerasi mempunyai proses yang hampir sama dengan proses kerja lumpur aktif, perbedaannya adalah dalam hal pengembalian lumpur. Pada lagun aerasi lumpur tidak dikembalikan. Aerator langsung beroperasi di atas permukaan lagun dan menggoncang seluruh permukaan limbah agar dapat tercampur merata antara udara dan limbah. Mikroorganisme memanfaatkan limbah sebagai sumber energi. Yang penting disini adalah berapa jumlah oksigen yang dapat ditransfer untuk kebutuhan kolam.

Kelebihan:

Biaya pemeliharaan rendah, Effluent yang dihasilkan baik karena daya larut oksigen dalam air limbah lebih besar sehingga mengoptimalkan kinerja mikroorganisme, dapat menampung air limbah dengan kuantitas volume yang sangat besar, dan tidak menimbulkan bau.

Kekurangan:

Membutuhkan lahan yang luas, membutuhkan energi yang besar, karena disamping untuk suplai oksigen dan  juga untuk pengadukan secara sempurna.  

Contoh Pengaplikasian:

Sistem pengolahan air limbah pada industri pangan.

c.     Rotating Biological Contactors (RBC)

Rotating Biological Contactor (RBC) adalah suatu proses perngolahan air limbah secara biologis yang terdiri atas disk melingkar yang diputar oleh poros dengan kecepatan tertentu. Unit pengolahan ini berotasi dengan pusat pada sumbu atau as yang digerakkan oleh motor drive system dari diffuser yang dibenam dalam air limbah, dibawah media.

Gambar RBC

Cara Kerja:

Mekanisme aerasi terjadi ketika mikroba terpapar oksigen di luar air limbah sehingga terjadi pelarutan oksigen akibat difusi. Sesaat kemudian, mikroba ini tercelup lagi ke dalam air limbah sekaligus memberikan oksigen kepada mikroba yang tersuspensi di dalam bak. Bersamaan dengan itu terjadi juga reintake material organik dan anorganik yang merekat didalam biofilm. Tetesan air berbutir-butir yang jatuh dari media plastik dan bagian biofilm yang merekat dipermukaan plastik juga memberikan peluang reaerasi. Begitu seterusnya secara kontinyu 24jam sehari, ada yang bagian terendam, ada bagian yang terpapar oksigen.

Kelebihan:  

Mudah dioperasikan, Mudah dalam perawatan, Tidak membutuhkan banyak lahan, Beberapa variasi parameter dapat di kontrol seperti kecepatan putaran disc, resirkulasi, dan waktu detensi.

Kekurangan:

Kerusakan pada materialnya seperti as, coupling, bearing, rantai, gear box, motor listrik, dan lain – lain yang membutuhkan biaya cukup banyak, Biaya kapital dan pemasangan mahal, Biaya investasi mahal jika debit airnya besar.

d.    Saringan Menetes (Trickling Filter)

Merupakan alat penyaring berbentuk silinder dengan media berpori yang disusun secara bertumpuk. Proses kerja dari reaktor ini yakni mendistribusikan air limbah melalui bagian atas oleh lengan yang dapat berputar sehingga membentuk sprai/tetes-tetes kecil, kemudian berkontak dengan mikroorganisme yang menempel pada media. Tujuan pendisribusian berputar ialah untuk menyebarkan air limbah ke permukaan seluruh media secara merata.

Media itu sendiri dapat berupa potongan-potongan batu kerikil/zeolit, silika, arang, pozzolan ataupun bahan isian dari plastik yang berukuran antara 40 -80 mm. Permukaan batuan ini mengandung lapisan (film) mikroorganisme  biasanya, bakteri Zoogloea ramigera dan spesies protozoa bersilia (Carchesium, Opercularia dan Vorticella). Suplai oksigen didapat dari penghembusan oleh blower dari bagian bawah. Penghembusan oleh blower ini juga berfungsi untuk mendistribusikan air limbah menjadi tetesan kecil pada lengan putar. Prinsipnya adalah bakteri aerob mendegradasi bahan organik yang melekat dan tumbuh pada suatu lapisan media, saat limbah melewati lapisan yg seperti lendir, limbah yg mengandung polutan akan terdegradasi. Limbah mengalir melalui pipa distributor yg berlubang sehingga terdapat zona basah dan kering bergantian dan terjadilah transfer oksigen kemudian limbah mengalir dan kontak dg mikroorganisme lalu keluar melalui pipa under - drain di bawah bak penampung.

Gambar Proses Trickling Filter

Cara Kerja:

Air limbah dialirkan ke bak pengendapan awal untuk mengendapakan padatan tersuspensi. Selanjutnya air limbah dialirkan ke bak Trickling filter melalui pipa berlubang yang berputar, kemudian keluar melalui pipa under-drain yang ada didasar bak dan keluar melalui saluran efluen. Air limbah dialirkan ke bak pengendapan akhir dan limpasan dari bak pengendapan akhir merupakan air olahan. Lumpur yang mengendap selanjutnya disirkulasikan ke inlet bak pengendapan awal.

Kelebihan:

Tidak memerlukan lahan yang terlalu luas serta mudah pengoperasiannya, Sangat ekonomis dan praktis, Tidak membutuhkan pengawasan yang ketat, Suplai oksigen dapat diperoleh secara alamiah melalui permukaan paling atas media.

Kekurangan:

Tidak bisa diisi dengan beban volume yang tinggi mengingat masa biologi pada filter akan bertambah banyak sehingga bisa menimbulkan penyumbatan filter, Timbulnya bau yang tidak sedap, Prosesnya sering terganggu oleh lalat-lalat yang datang menghampiri, Hanya untuk limbah yang encer dan dengan BOD yang rendah.

Contoh Pengaplikasian:

Sistem pengolahan limbah cair domestik dan industri obat herbal.

2.        Anaerob (Tanpa Oksigen)

Pengolahan anaerobik adalah pengolahan air limbah dengan menggunakan bakteri anaerob atau tanpa membutuhkan oksigen dalam proses pengolahan atau penguraian air limbahnya oleh bakteri. Pengolahan air limbah secara biologi anaerob bertujuan untuk merombak bahan organik dalam air limbah menjadi bahan yang lebih sederhana yang tidak berbahaya. Disamping itu pada proses pengolahan secara biologi anaerob akan dihasilkan gas-gas seperti gas CH₄ dan CO₂. Proses ini dapat diaplikasikan untuk air limbah organik dengan beban bahan organik (COD) yang tinggi. Pengolahan anaerob dapat digunakan dalam proses pengolahan air limbah industri dan air limbah domestik. 

Pada proses pengolahan secara biologi anaerob terjadi empat tahapan proses yang terlibat diantaranya: 

a.    Proses Hidrolisis

Suatu proses yang memecah molekul organik komplek menjadi molekul organik yang sederhana.

b.    Proses Acidogenisis

Suatu proses yang merubah molekul organik sederhana menjadi asam lemak.

c.     Proses Acetogenisis

Suatu proses yang merubah asam lemak menjadi asam asetat dan terbentuk gas-gas seperti gas H₂, CO₂, dan NH₄.

d.    Proses Methanogenisis

Suatu proses yang merubah asam asetat dan gas-gas yang dihasilkan pada proses acetogenisis menjadi gas metan, CH₄ dan CO₂. Pengaturan pH awal proses sangat penting. Tahap pembentukan asam akan menurunkan pH awal. Jika penurunan ini cukup besar akan dapat menghambat aktivitas mikroorganisme penghasil metana. Untuk meningkatkat pH dapat dilakukan dengan penambahan kapur.

Kelebihan:

Efisiensi yang tinggi, Mudah dalam konstruksi derta pengoperasiannya, Tidak membutuhkan lahan yang luas, Membutuhkan energi dalam jumlah yang sedikit, Jumlah lumpur yang dihasilkan sedikit, Serta jumlah nutrien dan bahan kimia yang dibutuhkan juga sedikit.

Kekurangan:

Penyisihan kandungan nutrien an patogen yang rendah, Membutuhkan waktu yang lama untuk start-up, Menimbulkan bau.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pengolahan Limbah Secara Biologi Ada beberapa faktor yang berpengaruh, antara lain: Nutrien, Nutrien yang dibutuhkan ada dua jenis yakni mikro dan makro. Untuk makro terdiri dari unsur C, N, dan P, Kadar Oksigen, Oksigen hanya dibutuhkan jika proses pengolahan dilakukan pada kondisi aerob, Suhu dan PH.

Baca Juga:

Penjelasan Lengkap Pengolahan Limbah secara Aerob dan Anaerob

Teknologi Membran dalam Pengolahan Air dan Limbah Industri

Demikian Artikel mengenai Penjelasan Lengkap Proses Pengolahan Limbah Cair secara Biologi, kita akhiri dengan mebaca Hamdallah : الحَمْدُ لِلّٰهِ رَبِّ العَالَمِيْنَ “Alhamdulillahirabbil ’Alamin”.