Pengolahan Limbah Cair

Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik industri maupun domestik (rumah tangga). Dimana masyarakat bermukim, disanalah berbagai jenis limbah akan dihasilkan. Ada sampah, ada air kakus (black water), dan ada air buangan dari berbagai aktivitas domestik lainnya (grey water).Limbah, sampah, dan kotoran yang berasal dari rumah tangga, perusahaan, dan kendaraan merupakan masalah serius yang perlu diperhatikan untuk menciptakan kesehatan lingkungan. Pembuangan sampah rumah tangga dibiasakan pada tempat sampah, karena itu tempat sampah seharusnya selalu tersedia di lingkungan rumah tempat tinggal sesuai dengan jenisnya, sampah basah (garbage), sampah kering (rubbish), dan sisa-sisa industri (industrial waste).Selain itu, kebiasaan meludah, buang air kecil dan besar (human excreta), air limbah (sewage) juga harus dikelola dengan baik agar tidak mengganggu kesehatan lingkungan. Sampah yang tidak dikelola dengan baik dapat menjadi sarang hewan penyebar penyakit dan bau yang tidak sedap.

Air limbah atau air buangan adalah sisa air yang dibuang yang berasal dari rumah tangga, industri maupun tempat-tempat umum lainnya, dan pada umumnya mengandung bahan-bahan atau zat-zat yang dapat membahayakan bagi kesehatan manusia serta menggangu lingkungan hidup.Batasan lain mengatakan bahwa air limbah adalah kombinasi dari cairan dan sampah cair yang berasal dari daerah pemukiman, perdagangan, perkantoran dan industri, bersama-sama dengan air tanah, air permukaan dan air hujan yang mungkin ada. Dari batasan tersebut dapat disimpulkan bahwa air buangan adalah air yang tersisa dari kegiatan manusia, baik kegiatan rumah tangga maupun kegiatan lain seperti industri, perhotelan dan sebagainya.
Meskipun merupakan air sisa namun volumenya besar karena lebih kurang 80% dari air yang digunakan bagi kegiatan-kegiatan manusia sehari-hari tersebut dibuang lagi dalam bentuk yang sudah kotor (tercemar). Selanjutnya air limbah ini akhirnya akan mengalir ke sungai dan laut dan akan digunakan oleh manusia lagi.
Oleh sebab itu, air buangan ini harus dikelola dan atau diolah secara baik. Air limbah ini berasal dari berbagai sumber, secara garis besar dapat dikelompokkan menjadi sebagai berikut:
1. Air buangan yang bersumber dari rumah tangga (domestic wastes water), yaitu air limbah yang berasal dari pemukiman penduduk. Pada umumnya air limbah ini terdiri dari ekskreta (tinja dan air seni), air bekas cucian dapur dan kamar mandi, dan umumnya terdiri dari bahan-bahan organik.
2. Air buangan industri yang berasal dari berbagai jenis industri akibat proses produksi. Zat-zat yang terkandung didalamnya sangat bervariasi sesuai dengan bahan baku yang dipakai oleh masing-masing industi, antara lain nitrogen, sulfida, amoniak, lemak, garam-garam, zat pewarna, mineral, logam berat, zat pelarut, dan sebagainya. Oleh sebab itu, pengolahan jenis air limbah ini, agar tidak menimbulkan polusi lingkungan menjadi lebih rumit.
3. Air buangan kotapraja (municipal wastes water) yaitu air buangan yang berasal dari daerah perkantoran, perdagangan, hotel, restoran, tempat-tempat umum, tempat ibadah, dan sebagainya. Pada umumnya zat-zat yang terkandung dalam jenis air limbah ini sama dengan air limbah rumah tangga.

Karakteristik Air Limbah
Karakteristik air limbah perlu dikenal karena hal ini akan menentukan cara pengolahan yang tepat sehingga tidak mencemari lingkungan hidup. Secara garis besar karakteristik air limbah ini digolongkan sebagai berikut:
1. Karakteristik fisik
Sebagian besar terdiri dari air dan sebagian kecil terdiri dari bahan-bahan padat dan suspensi. Terutama air limbah rumah tangga, biasanya berwarna suram seperti larutan sabun, sedikit berbau. Kadang-kadang mengandung sisa-sisa kertas, berwarna bekas cucian beras dan sayur, bagian-bagian tinja, dan sebagainya.
2. Karakteristik kimiawi
Biasanya air buangan ini mengandung campuran zat-zat kimia anorganik yang berasal dari air bersih serta bermacam-macam zat organik berasal dari penguraian tinja, urine dan sampah-sampah lainnya. Oleh sebab itu pada umumnya bersifat basa pada waktu masih baru dan cenderung ke asam apabila sudah mulai membusuk.
Substansi organik dalam air buangan terdiri dari 2 gabungan, yakni:
> gabungan yang mengandung nitrogen, misalnya urea, protein, amine dan asam amino.
> gabungan yang tak mengandung nitrogen, misalnya lemak, sabun dan karbohidrat, termasuk selulosa.
3. Karakteristik bakteriologis
Kandungan bakteri patogen serta organisme golongan coli terdapat juga dalam air limbah tergantung darimana sumbernya namun keduanya tidak berperan dalam proses pengolahan air buangan.

Sesuai dengan zat-zat yang terkandung didalam air limbah, maka air limbah yang tidak diolah terlebih dahulu akan menyebabkan berbagai gangguan kesehatan masyarakat dan lingkungan hidup antara lain:
1. Menjadi transmisi atau media penyebaran berbagai penyakit, terutama kolera, typhus abdominalis, disentri basiler.
2. Menjadi media berkembang-biak mikroorganisme patogen.
3. Menjadi tempat-tempat berkembangbiak nyamuk atau tempat hidup larva nyamuk.
4. Menimbulkan bau yang tidak enak serta pandangan yang tidak sedap.
5. Merupakan sumber pencemaran air permukaan, tanah dan lingkungan hidup lainnya.
6. Mengurangi produktivitas manusia karena orang bekerja dengan tindak nyaman dan sebagainya.
Untuk mencegah atau mengurangi akibat-akibat buruk tersebut di atas diperlukan kondisi, persyaratan, dan upaya-upaya sedemikian rupa sehingga air limbah tersebut:
1. Tidak mengkontaminasi sumber air minum.
2. Tidak mengakibatkan pencemaran permukaan tanah.
3. Tidak menyebabkan pencemaran air untuk mandi, perikanan, air sungai, atau tempat-tempat rekreasi.
4. Tidak dapat dihinggapi serangga dan tikus dan tidak menjadi tempat berkembangbiaknya berbagai bibit penyakit dan vektor.
5. Tidak terbuka kena udara luar (jika tidak diolah) serta tidak dapat dicapai oleh anak-anak.
6. Baunya tidak mengganggu.

1.    PENGERTIAN SANITASI
Sanitasi adalah bagian dari system pembuangan air limbah, yang khususnya menyangkut pembuangan air kotor dari rumah tangga, dapat juga dari sisa-sisa proses industry, pertanian, peternakan dan rumah sakit (sector kesehatan). Sanitasi juga merupakan suatu usaha untuk memberikan fasilitas di dalam rumah yang dapat menjamin agar rumah selalu bersih dan sehat. Tentunya tang ditunjang penyediaan air bersih yang cukup, dan pembuangan air kotoran yang lancar.
2.    AIR LIMBAH
Air Limbah adalah air buangan yang dihasilkan dari suatu proses pruduksi industri maupun domestik (rumah tangga), yang terkadang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak dikehendaki lingkungan karena tidak memiliki nilai ekonomis. Dalam konsentrasi dan kuantitas tertentu, kehadiran limbah dapat berdampak negative terhadap lingkungan tertutama kesehatan manusia sehingga dilakukan penanganan terhadap limbah.
Air kotor adalah air bekas pakai yang sudah tidak memenuhi syarat kesehatan lagi dan harus dibuang agar tidak menimbulkan wabah penyakit
Beberapa hal yang berkaitan dengan pengertian dan kegiatan yang berhubungan dengan limbah cair menurut PP 82 tahun 2001 yaitu :
1. Air adalah semua air yang terdapat diatas dan dibawah permukaan tanah, kecuali air laut dan fosil.
2. Sumber air adalah wadah air yang terdapat diatas dan dibawah permukaan tanah, seperti, mata air, sungai, rawa, danau, waduk, dan muara.
3.    Pengelolaan kualitas air adalah upaya pemeliharaan air sehingga tercapai kualitas air yang diinginkan sesuai peruntukannya untuk menjamin kualitas tetap dalam kondisi alamiahnya.
4. Pengendalian pencemaran air adalah upaya pencegahan dan penanggulangan pencemaran air serta pemulihan kualitas air untuk menjamin kualitas air agar sesuai dengan baku mutu air.
5. Pencemaran air adalah masuknya makhluk hidup, zat, energy, dan atau komponen lain kedalam air oleh kegiatan manusia sehingga kualitas air turun sampai ketingkat tertentu yang menyebabkan air tidak berfungsi lagi sesuai dengan peruntukannya.
6. Limbah cair adalah sisa dari sutu hasil usaha dan atau kegiatan yang berwujud cair.
7. Baku mutu limbah cair adalah, ukuran batas atau kadar unsure pencemar yang ditenggang keberadaannya dalam limbah cair yang akan dibuang atau dilepas kedalam sumber air dari suatu usaha atau kegiatan.

3. ALAT PEMBUANGAN AIR KOTOR

Alat pembuangan air kotor dapat berupa :
-    Kamar mandi, washtafel, keran cuci
-    WC
-    Dapur

Air dari kamar mandi tidak boleh dibuang bersama sama dengan air dari WC maupun dari dapur. Sehingga harus dibuatkan seluran masing-masing.

Diameter pipa pembuangan dari kamar mandi adalah 3” (7,5 cm), pipa pembuangan dari WC adalah 4”(10 cm), dan dari dapur boleh dipakai diameter 2”(5cm). pipa pembuangan dapat diletakkan pada suatu “shaft”, yaitu lobang menerus yang disediakan untuk tempat pipa air bersih dan pipa air kotor pada bangunan bertingkat untuk memudahkan pengontrolan. Atau dapat dipasang pada kolom-kolom beton dari atas sampai bawah. Setelah sampai bawah, semua pipa air kotor harus merupakan saluran tertutup di dalam tanah agar tidak menimbulkan wabah penyakit dan bau tak sedap.
Dibawah lantai, semua pipa sanitasi diberi lobang control, yang sewaktu-waktu dapat dibuka bila terjadi kemacetan. 4. JENIS-JENIS UNIT PENGOLAHAN AIR LIMBAH

a. SEPTICTANK
Sistem septic tank sebenarnya adalah sumur rembesan atau sumur kotoran. Septic tank merupakan sitem sanitasi yang terdiri dari pipa saluran dari kloset, bak penampungan kotoran cair dan padat, bak resapan, serta pipa pelepasan air bersih dan udara.

Hal-hal yang yang harus diperhatikan saat pembangunan septic tank agar tidak mencemari air dan tanah sekitarnya adalah : 1. jarak minimal dari sumur air bersih sekurangnya 10m.

2. untuk membuang air keluaran dari septic tank perlu dibuat daerah resapan dengan lantai septic tank dibuat miring kearah ruang lumpur.

3. septic tank direncanakan utuk pembuangan kotoran rumah tangga dengan jumlah air limbah antara 70-90 % dari volume penggunaan air bersih.

4. waktu tinggal air limbah didalam tangki diperkirakan minimal 24 jam.

5. besarnya ruang lumpur diperkirakan untuk dapat menampung lumpur yang dihasilkan setiap orang rata-rata 30-40 liter/orang/tahun dan waktu pengambilan lumpur diperhitungkan 2-4 tahun.

6. pipa air masuk kedalam tangki hendaknya selalu lebih tinggi kurang lebh 2.5 cm dari pipa air keluar.

7. septic tank harus dilengkapi dengan lubang pemeriksaan dan lubang penghawaan untuk membuang gas hasil penguraian.

Agar septic tank tidak mudah penuh dan mampat, awet dan tahan lama perlu diperhatikan hal berikut :

1. Kemiringan Pipa
Kemiringan pipa menentukan kelancaran proses pembuangan limbah. Selisih ketinggian kloset dan permukaan air bak penampung kotoran minimal 2 %, artinya setiap 100cm terdapat perbedaan ketinggian 2cm.

2. Pemilihan Pipa yang tepat
Pipa saluran sebaiknya berupa PVC. Ukuran minimal adalah 4 inchi. Rumah yang memiliki jumlah toilet yang banyak sebaiknya menggunakan pipa yang lebih besar. Perancangan saluran diusahakan dibuat lurus tanpa belokan, karena belokan atau sudut dapat membuat mampat.

3. Sesuaikan Kapasitas Septic tank
Untuk rumah tinggal dengan jumlah penghuni empat orang, cukup dibuat septic tank dengan ukuran (1.5×1.5×2)m. bak endapan dan sumur resapan bias dibuat dengan ukuran (1x1x2)m. semakin banyak penghuni rumah maka semakin besar ukuran yang dibutuhkan.

4. Bak Harus Kuat dan Kedap Air
Septic tank harus terbuat dari bahan yang tahan terhadap korosi, rapat air dan tahan lama. Konstruksi septic tank harus kuat menahan gaya-gaya yang timbul akibat tekanan air, tanah maupun beban lainnya.

SEPTICTANK

PROSES AIR LIMBAH DARI WC SAMPAI KEMBALI KE DALAM TANAH
Limbah dari WC melalui saluran, masuk ke septictank untuk diendapkan dan di saring, kemudian dialirkan ke Drain Field sehingga dapat masuk ke dalam air tanah.

b.    SUMUR RESAPAN
Sumur Resapan Air merupakan rekayasa teknik konversi air yang berupa bangunan yang dibuat sedemikian rupa sehingga menyerupai bentuk sumur gali dengan kedalaman tertentu yang digunakan sebagai tempat penampung air hujan diatas atap rumah dan meresapkannya ke dalam tanah.
Konstruksi Sumur Resapan Air (SRA) merupakan alternatif pilihan dalam mengatasi banjir banjir dan menurunnya permukaan air tanah pada kawasan perumahan, karena dengan pertimbangan :
1.    Pembuatan konstruksi SRA tidak memerlukan biaya besar.
2.    Tidak memerlukan biaya yang besar.
3.    Bentuk konstruksi SRA sederhana
Manfaat pembangunan Sumur Resapan Air antara lain :
1.    Mengurangi aliran permukaan dan mencegah terjadinya genangan air, sehingga mengurangi terjadinya banjir dan erosi.
2.    Mempertahankan tinggi muka air tanah dan menambah persediaan air
3.    mencegah menurunnya lahan sebagai akibat pengambilan air tanah yang berlebihan.

DASAR-DASAR TEKNOLOGI PENGOLAHAN LIMBAH CAIR

Industri primer pengolahan hasil hutan merupakan salah satu penyumbang limbah cair yang berbahaya bagi lingkungan. Bagi industri-industri besar, seperti industri pulp dan kertas, teknologi pengolahan limbah cair yang dihasilkannya mungkin sudah memadai, namun tidak demikian bagi industri kecil atau sedang. Namun demikian, mengingat penting dan besarnya dampak yang ditimbulkan limbah cair bagi lingkungan, penting bagi sektor industri kehutanan untuk memahami dasar-dasar teknologi pengolahan limbah cair.

Teknologi pengolahan air limbah adalah kunci dalam memelihara kelestarian lingkungan. Apapun macam teknologi pengolahan air limbah domestik maupun industri yang dibangun harus dapat dioperasikan dan dipelihara oleh masyarakat setempat. Jadi teknologi pengolahan yang dipilih harus sesuai dengan kemampuan teknologi masyarakat yang bersangkutan.

Berbagai teknik pengolahan air buangan untuk menyisihkan bahan polutannya telah dicoba dan dikembangkan selama ini. Teknik-teknik pengolahan air buangan yang telah dikembangkan tersebut secara umum terbagi menjadi 3 metode pengolahan:

1. pengolahan secara fisika

2. pengolahan secara kimia

3. pengolahan secara biologi

Untuk suatu jenis air buangan tertentu, ketiga metode pengolahan tersebut dapat diaplikasikan secara sendiri-sendiri atau secara kombinasi.

Pengolahan Secara Fisika

Pada umumnya, sebelum dilakukan pengolahan lanjutan terhadap air buangan, diinginkan agar bahan-bahan tersuspensi berukuran besar dan yang mudah mengendap atau bahan-bahan yang terapung disisihkan terlebih dahulu. Penyaringan (screening) merupakan cara yang efisien dan murah untuk menyisihkan bahan tersuspensi yang berukuran besar. Bahan tersuspensi yang mudah mengendap dapat disisihkan secara mudah dengan proses pengendapan. Parameter desain yang utama untuk proses pengendapan ini adalah kecepatan mengendap partikel dan waktu detensi hidrolis di dalam bak pengendap।

Pemisahan Cair - Padatan

Penapisan
Presipitasi
Filtrasi
Flotasi
Filtrasi
Filter membran
Filtrasi lambat
Filtrasi cepat
Tipe bertekanan
Tipe gravitasi
Mikro filter
Ultra filter
Reverse osmosis
Dialisis elektris
Filtrasi precoat
Klarifier
Tipe resirkulasi berlumpur
Tipe pallet selimut lumpur
Tipe selimut lumpur
Tipe konvensional
Pemekatan
Dewatering
Filter vacuum rotasi
Filter tekan/press
Belt press
Contrifugasi
Presipitasi sentrifugasi
Dehidrasi sentrifugasi

Proses flotasi banyak digunakan untuk menyisihkan bahan-bahan yang mengapung seperti minyak dan lemak agar tidak mengganggu proses pengolahan berikutnya. Flotasi juga dapat digunakan sebagai cara penyisihan bahan-bahan tersuspensi (clarification) atau pemekatan lumpur endapan (sludge thickening) dengan memberikan aliran udara ke atas (air flotation).

Proses filtrasi di dalam pengolahan air buangan, biasanya dilakukan untuk mendahului proses adsorbsi atau proses reverse osmosis-nya, akan dilaksanakan untuk menyisihkan sebanyak mungkin partikel tersuspensi dari dalam air agar tidak mengganggu proses adsorbsi atau menyumbat membran yang dipergunakan dalam proses osmosa.

Proses adsorbsi, biasanya dengan karbon aktif, dilakukan untuk menyisihkan senyawa aromatik (misalnya: fenol) dan senyawa organik terlarut lainnya, terutama jika diinginkan untuk menggunakan kembali air buangan tersebut.

Teknologi membran (reverse osmosis) biasanya diaplikasikan untuk unit-unit pengolahan kecil, terutama jika pengolahan ditujukan untuk menggunakan kembali air yang diolah. Biaya instalasi dan operasinya sangat mahal.

Pengolahan Secara Kimia

Pengolahan air buangan secara kimia biasanya dilakukan untuk menghilangkan partikel-partikel yang tidak mudah mengendap (koloid), logam-logam berat, senyawa fosfor, dan zat organik beracun; dengan membubuhkan bahan kimia tertentu yang diperlukan. Penyisihan bahan-bahan tersebut pada prinsipnya berlangsung melalui perubahan sifat bahan-bahan tersebut, yaitu dari tak dapat diendapkan menjadi mudah diendapkan (flokulasi-koagulasi), baik dengan atau tanpa reaksi oksidasi-reduksi, dan juga berlangsung sebagai hasil reaksi oksidasi.

Pengolahan Kimia - Fisik

Netralisasi
Penukar ion
Koagulasi & Flokulasi
Alumina aktif
Karbon aktif
Adsorbsi
Oksidasi dan/atau Reduksi
Aerasi
Ozonisasi
Elektrolisis
Oksidasi kimia/reduksi
UV
Resin penukar anion
Resin penukar kation
Resin penukar anion
Zeolite

Pengendapan bahan tersuspensi yang tak mudah larut dilakukan dengan membubuhkan elektrolit yang mempunyai muatan yang berlawanan dengan muatan koloidnya agar terjadi netralisasi muatan koloid tersebut, sehingga akhirnya dapat diendapkan. Penyisihan logam berat dan senyawa fosfor dilakukan dengan membubuhkan larutan alkali (air kapur misalnya) sehingga terbentuk endapan hidroksida logam-logam tersebut atau endapan hidroksiapatit. Endapan logam tersebut akan lebih stabil jika pH air > 10,5 dan untuk hidroksiapatit pada pH > 9,5. Khusus untuk krom heksavalen, sebelum diendapkan sebagai krom hidroksida [Cr(OH)₃], terlebih dahulu direduksi menjadi krom trivalent dengan membubuhkan reduktor (FeSO₄, SO₂, atau Na₂S₂O₅).

Penyisihan bahan-bahan organik beracun seperti fenol dan sianida pada konsentrasi rendah dapat dilakukan dengan mengoksidasinya dengan klor (Cl₂), kalsium permanganat, aerasi, ozon hidrogen peroksida.

Pada dasarnya kita dapat memperoleh efisiensi tinggi dengan pengolahan secara kimia, akan tetapi biaya pengolahan menjadi mahal karena memerlukan bahan kimia.

Pengolahan secara biologi

Semua air buangan yang biodegradable dapat diolah secara biologi. Sebagai pengolahan sekunder, pengolahan secara biologi dipandang sebagai pengolahan yang paling murah dan efisien. Dalam beberapa dasawarsa telah berkembang berbagai metode pengolahan biologi dengan segala modifikasinya.

Pada dasarnya, reaktor pengolahan secara biologi dapat dibedakan atas dua jenis, yaitu:

1. Reaktor pertumbuhan tersuspensi (suspended growth reaktor);

2. Reaktor pertumbuhan lekat (attached growth reaktor).

Di dalam reaktor pertumbuhan tersuspensi, mikroorganisme tumbuh dan berkembang dalam keadaan tersuspensi. Proses lumpur aktif yang banyak dikenal berlangsung dalam reaktor jenis ini. Proses lumpur aktif terus berkembang dengan berbagai modifikasinya, antara lain: oxidation ditch dan kontak-stabilisasi. Dibandingkan dengan proses lumpur aktif konvensional, oxidation ditch mempunyai beberapa kelebihan, yaitu efisiensi penurunan BOD dapat mencapai 85%-90% (dibandingkan 80%-85%) dan lumpur yang dihasilkan lebih sedikit. Selain efisiensi yang lebih tinggi (90%-95%), kontak stabilisasi mempunyai kelebihan yang lain, yaitu waktu detensi hidrolis total lebih pendek (4-6 jam). Proses kontak-stabilisasi dapat pula menyisihkan BOD tersuspensi melalui proses absorbsi di dalam tangki kontak sehingga tidak diperlukan penyisihan BOD tersuspensi dengan pengolahan pendahuluan.

Kolam oksidasi dan lagoon, baik yang diaerasi maupun yang tidak, juga termasuk dalam jenis reaktor pertumbuhan tersuspensi. Untuk iklim tropis seperti Indonesia, waktu detensi hidrolis selama 12-18 hari di dalam kolam oksidasi maupun dalam lagoon yang tidak diaerasi, cukup untuk mencapai kualitas efluen yang dapat memenuhi standar yang ditetapkan. Di dalam lagoon yang diaerasi cukup dengan waktu detensi 3-5 hari saja.

Di dalam reaktor pertumbuhan lekat, mikroorganisme tumbuh di atas media pendukung dengan membentuk lapisan film untuk melekatkan dirinya. Berbagai modifikasi telah banyak dikembangkan selama ini, antara lain:

1. trickling filter

2. cakram biologi

3. filter terendam

4. reaktor fludisasi

Seluruh modifikasi ini dapat menghasilkan efisiensi penurunan BOD sekitar 80%-90%.

Ditinjau dari segi lingkungan dimana berlangsung proses penguraian secara biologi, proses ini dapat dibedakan menjadi dua jenis:

1. Proses aerob, yang berlangsung dengan hadirnya oksigen;

2. Proses anaerob, yang berlangsung tanpa adanya oksigen.

Apabila BOD air buangan tidak melebihi 400 mg/l, proses aerob masih dapat dianggap lebih ekonomis dari anaerob. Pada BOD lebih tinggi dari 4000 mg/l, proses anaerob menjadi lebih ekonomis।

Pengolahan Biologi